CN109478892B - 数字音量控制 - Google Patents

Abstract

当数模控制器(DAC)的输出速率高于输入速率时，可以在DAC中实现数字音量控制。可以控制从数字输入到模拟输出的上采样转换过程，以调整从数字信号产生的输出信号的音量。由上采样转换过程产生的帧可以包括用输入数据比特来填充的调度块的一部分，其中，该部分是基于期望的音量的。生成的帧被提供给有限脉冲响应(FIR)滤波器，所述FIR滤波器产生模拟信号，所述模拟信号具有与调度块的所确定的部分成比例的幅度。

Description

数字音量控制

技术领域

本公开内容涉及数字音频设备。更具体而言，本公开内容的部分涉及音量控制。

背景技术

如今，大多数信息都是以数字方式存储和传输的。因此，由用户播放的音频文件通常是数字编码的音频信息。音频文件通常从数字信号转换为模拟信号，然后通过扬声器播放。因此，用于为用户将音频信息再现为声音的电路的关键组件是数模转换器(DAC)。传统上，音频信息被转换为普通的模拟信号而不论音频信息的存储格式，并且模拟信号被操纵和/或与其它源混合，并且被放大以产生扬声器的输出。输出的音量级别可以通过在输出到扬声器之前操纵模拟信号来调整。然而，期望的是不允许对数模转换器(DAC)内或在DAC和扬声器之间执行的模拟处理的控制。此外，数字音频数据的质量(有时是高保真度)的保持需要减少对数字数据本身执行的处理量。

这里提到的缺点只是代表性的，并且仅仅是为了强调存在对改进的电子组件(特别是针对在消费者层面设备中采用的音频处理，例如移动电话)的需求而被包括。本文描述的实施例解决了某些缺点，但不一定解决了这里描述的或本领域中已知的每一个缺点。

发明内容

数字音量控制可以在数模控制器(DAC)中实现。在一些实施例中，DAC可以通过操纵从数字输入到模拟输出的采样转换过程来提供数字音量控制。例如，DAC可以具有高于输入数字信号的输入数据速率的输出模拟信号的输出数据速率。DAC内的上采样器(upsampler)可以将较低的输入速率上转换为较高的输出速率，并且该上采样器可以被控制以调节从数字信号产生的输出音量。DAC可以基于期望的输出音量级别来操纵上采样的输出以包含基于输入数据的内容的百分比。例如，当按照系数八进行上转换时，全音量上转换可以复制输入数据比特八次，而半音量上转换可以复制输入数据比特四次。当被操纵和上转换的数字信号被输出到滤波器以产生模拟输出时，滤波器输出的幅度(magnitude)将与输入数据比特在上转换中被复制的次数成比例。对上转换过程的该操纵可以提供数字音量控制，而不改变数字内容本身，这减少或消除了对维持数字音频保真度的担忧。

在上转换期间，每个输入数字比特被转换为帧，其中，该帧具有与上转换比率成比例的数量的比特。在以上示例中，八倍上转换引起每个输入数字比特被用来形成具有八个调度块的帧。在传统的上采样器中，输入数字比特将被用来填充所有八个调度块。如以上描述的，可以基于期望的输出音量来确定帧中要用输入数字比特来填充的调度块的数量，以提供数字音量控制。当少于所有调度块的调度块用于数字输入比特时(例如，当音量小于最大值时)，不用于数字信号的输入数字比特的调度块可以用标准模式(例如，比特零和比特一的交替模式)来填充，或用来携带非信号数据。可以由DAC和扬声器之间的组件使用该非信号数据来提供对数字输入数据中音频信号的再现的进一步的控制。在一个实施例中，这样的非信号数据可以用于接收DAC的模拟输出的放大器中的偏移控制。

根据一个实施例，方法可以包括在诸如数模转换器(DAC)之类的音频组件处接收一比特宽的数据流(例如，数字音频数据)。与数据流一起，可以接收针对根据一比特宽的数据流生成的输出的期望的幅度的指示。例如，音量级别可以连同被转换为模拟信号以用于输出到扬声器的数字音频数据一起被指示。数模转换可以包括按照系数N对一比特宽的数据流进行上采样，以形成具有与所接收的一比特数据流中的一个比特相对应的N个调度块的帧。转换器可以基于所接收的针对输出的期望的幅度的指示来确定要用所接收的一比特宽的数据流中的一个比特来填充的N个调度块中的数量M。然后，转换器可以用所接收的一比特数据流中的一个比特来填充帧的N个调度块中的所确定的数量为M的调度块。剩余N-M个调度块中的一部分或全部调度块可以用比特零和比特一和/或与所接收的一比特宽的数据流无关的非信号比特的交替模式来填充。这些非信号比特中的一些非信号比特可以为转换器提供偏移控制。经转换的帧可以从转换器输出到输出路径，以用于以期望的幅度再现一比特宽的数据流的内容。在某些实施例中，一比特宽的数据流可以是脉冲密度调制(PDM)调制的音频流。

根据另一实施例，装置可以包括集成电路(IC)，其被配置为执行以下步骤，所述步骤包括：接收一比特宽的数据流；接收针对根据一比特宽的数据流生成的输出的期望的幅度的指示；按照系数N对一比特宽的数据流进行上采样，以形成具有包括所接收的一比特宽的数据流中的一个比特的N个调度块的帧；基于针对输出的期望的幅度的所接收的指示，确定要用所接收的一比特宽的数据流中的一个比特来填充的调度块的数量；和/或用所接收的一比特数据流中的一个比特来填充帧的调度块中的所确定的数量的调度块。

根据另一实施例，音频控制器可以包括被配置为接收包括表示声音的数字数据的一比特宽的音频数据流的输入节点以及被配置为输出模拟信号以供换能器再现声音的输出节点。音频控制器还可以包括数模转换器(DAC)，其耦合到输入节点和输出节点，并且被配置为将一比特宽的音频数据流的数字数据转换为输出节点处的模拟信号。数模转换器(DAC)可以包括：上采样器，其被配置为按照系数N对一比特宽的音频数据流进行上采样，以形成具有包括所接收的一比特宽的音频数据流中的一个比特的N个调度块的帧；音量控制电路，其耦合到上采样器，并且被配置为：基于针对输出的期望的幅度的所接收的指示来确定要用所接收的一比特宽的数据流中的一个比特来填充的调度块的数量，并且用所接收的一比特数据流中的一个比特来填充帧的调度块中的所确定的数量的调度块；和/或至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器，其耦合到音量控制电路，并且被配置为根据所填充的帧来生成模拟信号。

在某些实施例中，音量控制电路可以被配置为用比特零和比特一的交替模式来填充帧的剩余调度块的至少一部分；音量控制电路可以被配置为用与所接收的一比特宽的数据流无关的比特来填充所述帧的剩余调度块的至少一部分；与所接收的一比特宽的数据流无关的比特包括为数模转换器(DAC)提供偏移控制的比特。在一些实施例中，音频控制器还可以包括放大器，所述放大器耦合到至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器，并且被配置为驱动换能器以再现所接收的一比特宽的音频数据流中的声音，并且/或者至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器可以包括根据帧并行操作的两个滤波器。

前面已经相当宽泛地概述了本发明的实施例的某些特征和技术优点，以便可以更好地理解下面的详细描述。下文将描述形成本发明的权利要求的主题的另外的特征和优点。本领域普通技术人员应当领会，所公开的构思和具体实施例可以容易地用作用于修改或设计用于实现相同或相似目的的其它结构的基础。本领域的普通技术人员还应当意识到，这样的等同构造不脱离如所附权利要求阐述的本发明的精神和范围。当结合附图考虑时，根据下面的描述将更好地理解另外的特征。然而，应当明确理解的是，附图中的每一张仅是出于说明和描述的目的而被提供的，而不旨在限制本发明。

附图说明

为了更完整地理解所公开的系统和方法，现在结合附图对下面的描述进行了参考。

图1是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制的示例性数模转换器(DAC)的框图。

图2是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。

图3是示出了根据本公开内容的一个实施例的在数字控制数模转换器(DAC)中以数字方式控制音量的示例性方法的流程图。

图4A是示出了根据本公开内容的一个实施例的处于最大音量的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。

图4B是示出了根据本公开内容的一个实施例的处于半音量的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。

图5是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制和并联滤波器的示例性数模转换器(DAC)的框图。

图6是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制和并联滤波器的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。

图7是示出了根据本公开内容的一个实施例的处于半音量的具有并联滤波器的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。

图8是示出了根据本公开内容的一个实施例的以数字方式控制音量并且将帧中的剩余调度块用于非信号数据的示例性方法的流程图。

图9是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有用非信号数据的数字音量控制的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。

图10是示出了根据本公开内容的一个实施例的包括被配置为执行数字音量控制的音频组件的用于播放高保真音频的示例性个人媒体设备的图示。

具体实施方式

图1是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制的示例性数模转换器(DAC)的框图。数模转换器(DAC)110可以在输入节点102处接收一比特宽的数据并且在输入节点104处接收期望的幅度，以作为输入。当DAC 110被用来处理音频数据时，输入节点102可以接收一比特宽的音频数据，例如脉冲密度调制(PDM)音频数据或直接数字流(DSD)音频数据，并且输入节点104可以接收耳机或扬声器处的针对期望的音量级别的指示。DAC110可以在输出节点106输出与所接收的数字数据相对应的模拟信号。例如，当输入节点102处的输入数字数据是数字音频数据时，输出节点106处的模拟信号可以是对于输出到换能器适当的信号。输出节点106可以不直接地连接到换能器，但是可以耦合到输出路径(未示出)，所述输出路径使用输出节点106处的模拟信号来驱动换能器。输出节点106处的模拟信号可以具有与在输入节点104处所接收的期望的幅度相对应的幅度。

DAC 110可以包括用于执行从数字信号到模拟信号的转换的若干组件，包括图1中未示出的组件。如以上描述的，数字音量控制可以用DAC 110来实现，以在一些实施例中提供音量控制，而不暴露输出节点106和换能器之间的模拟电路，并且也不修改在输入节点102处接收的数字数据。在图1的实施例中，当DAC 110以低于输出节点106处的输出速率的速率在输入节点102处接收输入数据时，可以获得数字音量控制。上采样器112可以执行上采样以增加在输入节点102处接收的数据的数据速率，并且还可以执行数字音量控制作为上采样过程的一部分。上采样器112的数字音量控制可以生成数字输出，所述数字输出在被施加到滤波器114时，使滤波器114的输出产生期望的幅度，所述期望的幅度是在输出节点106处的模拟信号输出中在输入节点104处接收的。上采样器112可以通过用在输入节点102处接收的数据比特来填充帧的仅一部分来执行音量控制。

在DAC 110的一个实施例中，滤波器114可以是有限脉冲响应(FIR)滤波器，其将上采样器112的数字输出转换为模拟信号以用于输出节点106，所述模拟信号可以被施加到扬声器或耳机以再现被包含在一比特宽的数据流中的声音。FIR滤波器可以是模拟FIR箱式滤波器(boxcar filter)，其被配置为执行将数字信号转换为模拟波形的过程的部分。在一些实施例中，FIR滤波器可以包括两组256抽头模拟FIR滤波器，其中，每个抽头是单位元件电流源。两组滤波器可以被相加在一起以提供表示模拟波形的净电流。可以是耳机放大器的电流-电压(I/V)转换器将净电流转换成电压源，其表示输出到输出节点106然后输出到移动设备的耳机端口的模拟输出。FIR滤波器的抽头可以被映射到由上采样器112形成的帧中的调度块。因此，通过用数据比特来填充帧的仅一部分，抽头的仅一部分或单位元件电流源可以被激活。因此，在上采样器112处执行对由滤波器114产生的模拟信号的幅度的控制。

参考图2更详细地描述由上采样器112生成的帧。图2是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。上采样器112可以接收输入数据比特DATA和音量指示，并且生成帧204以用于输出到图1的滤波器114。帧204可以具有数量为N的调度块202，其中，N与输出节点106处的输出速率与输入节点102处的输入速率的比率相对应。图2的示例示出了N＝8的上采样器，然而上采样器可以被配置为用于任何N值，并且可以在DAC 110的操作期间改变配置。上采样器112可以将输入数据比特DATA复制到帧204的M个调度块的一部分202A中。包含DATA比特的数量为M的调度块202A可以基于输入音量级别来选择。输入音量级别可以是用于确定数量M的信号，或者输入音量级别可以是与数量M相对应的信号。在DATA比特插入M个调度块202A中的帧204中之后，剩余数量的调度块202B可以用1和0来填充。在一个实施例中，剩余的块202B可以用比特零和比特一的交替模式来填充，所述交替模式例如“1100”或“0011”或“1010”或“0101”。尽管图2示出了根据单个输入数据比特来生成单个帧，但是ADC上采样器可以从一比特宽的数据流接收一系列比特，并且数据流的每个比特可以被用来生成类似于帧204中示出的单独的帧。参考图3描述了产生帧204的一种方法。

图3是示出了根据本公开内容的一个实施例的在数模转换器(DAC)中以数字方式控制音量的示例性方法的流程图。方法300可以包括在框302处接收一比特宽的数据流，并且在框304处接收针对期望的幅度的指示。在框306处，框302的所接收的一比特宽的数据流可以按照系数N被上采样，以形成具有N个调度块的帧。在框308处，数量M可以被确定来自所接收的一比特宽的数据流的比特来填充帧的N个调度块的一部分。在框310处，帧中的N个调度块中的所确定的M个调度块可以用来自所接收的一比特宽的数据流的比特来填充。在框312处，剩余的N-M个调度块可以用比特零和比特一的交替模式来填充。

图4A中示出了由处于最大音量级别的上采样器112生成的输出帧的示例。图4A是示出了根据本公开内容的一个实施例的处于最大音量的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。上采样器112可以接收比特402、404和406作为一比特宽的数据流的部分以及针对最大音量级别的指示。当比特402、404和406被接收时，上采样器112可以生成与比特402、404和406相对应的帧412、414和416。当音量处于最大时，帧412、414和416中的每一个都具有分别用输入比特402、404和406来填充的所有调度块。在一些实施例中，最大音量可以引起少于帧中所有调度块的调度块被填充，如以下一些示例中描述的。

图4B中示出了由处于半音量级别的上采样器112生成的输出帧的示例。图4B是示出了根据本公开内容的一个实施例的处于半音量的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。上采样器112可以接收比特402、404和406作为一比特宽的数据流的部分以及针对半音量级别的指示。当比特402、404和406被接收时，上采样器112可以生成与比特402、404和406相对应的帧422、424和426。在音量处于半级别的情况下，帧422、424和426中的每一个都可以具有分别用输入比特402、404和406来填充的第一部分，例如四个块。例如，上采样器112可以基于所接收的音量级别指示来确定M＝4，因此用数据比特402来填充调度块的第一部分422A，并且在调度块的第二部分422B中插入比特零和比特一的交替模式。交替模式可以在输出节点106处将一些噪声添加到模拟信号；然而，噪声可以以PDM数据速率为中心，因此被图1的滤波器114滤除。通过增加或减少数量M来改变音量可能引起引入临时相位和幅度毛刺；然而，可以在过零点处执行音量改变来减少这些毛刺。

返回参考图1，DAC 110被示出为具有单个滤波器114。然而，滤波器的在输出节点106处生成模拟信号的其它配置也是可能的。例如，如图5所示，可以以并联配置来布置两个滤波器。图5是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制和并联滤波器的示例性数模转换器(DAC)的框图。DAC 510可以包括并联配置的滤波器512和514。滤波器512和514的输出可以被相加，以用于输出到输出节点106。滤波器的并联布置(例如，在DAC 510中)可以提供一种提高音量分辨率的方式。换言之，如果滤波器512和514二者都包括8比特输入，则滤波器512和514的组合提供16个可能的音量级别，而单个滤波器独自将仅提供8个可能的音量级别。上采样器112可以被配置为通过为滤波器512和514中的每一个生成帧来匹配滤波器的数量。图6中示出了由上采样器112针对两个或更多个并联滤波器生成的帧的一个示例。

图6是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有数字音量控制和并联滤波器的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。上采样器112可以接收数据比特DATA，并且生成帧612和614，以用于分别输出到图5的滤波器512和514。帧612和614中的每一个的调度块的数量可以基于输入音量级别来确定。图7中示出了来自上采样器112的针对帧612和614的一个示例性输出。图7是示出了根据本公开内容的一个实施例的处于半音量的具有并联滤波器的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。

当DAC中使用两个或更多个滤波器时，滤波器中的每一个可以接收相同的帧(如图7的示例所示)，或滤波器中的一些滤波器可以接收不同的帧。不同的帧可以基于类似于以上参考图3描述的方法来形成，但是帧可以根据将由图3的示例性方法生成的帧来修改。例如，在框310或312之后生成的帧可以被称为经填充的帧，或被称为具有根据期望的输出幅度来用上采样的数据比特来填充的至少一些调度块的帧。该经填充的帧可以用作用于生成可以被提供给两个或更多个滤波器中的一些滤波器的其它帧的基础。在一个实施例中，可以将不同的帧提供给两个滤波器，以获得数字音量控制的分辨率上的提高。当相同的8比特帧被提供给每个滤波器时，数字音量级别可以具有8个或更少的离散音量级别。当不同的8比特帧被提供给每个滤波器时，数字音量级别可以具有离散音量级别的增加的数量，例如当两个滤波器被包括时多达16个音量级别。在另一实施例中，不同的帧可以被提供给两个或更多个滤波器，以通过交替模式来整形噪声，以防止FIR不匹配出现在输出端处。

当少于所有调度块的调度块用于数字输入比特时(例如，当音量小于最大值时)，不用于数字信号的输入数字比特的调度块可以被用来携带非信号数据。在一些实施例中，可以为该非信号数据保留一些调度块。例如，当帧的几乎所有调度块都被填充时，可以设置最大音量。在具有八个调度块的帧中，可以为非信号数据保留一个调度块，例如当设置了最大音量时通过只填充八个调度块中的七个调度块。可以由DAC和扬声器之间的组件使用该非信号数据来提供对数字输入数据中音频信号的再现的进一步的控制。在一个实施例中，这样的非信号数据可以用于接收DAC的模拟输出的放大器中的偏移控制。偏移控制可以允许将一比特宽的数据流输出到耳机或其它扬声器，而不需要阻隔电容器。

图8中示出了用于由上采样器结合非信号数据的数字音量控制的一种示例性操作方法。图8是示出了根据本公开内容的一个实施例的以数字方式控制音量并且将帧中的剩余调度块用于非信号数据的示例性方法的流程图。类似于图3的方法300，方法800可以包括框302、304、306、308和310。在框310处帧的M个调度块被用数据比特来填充之后，在框812和814中帧的剩余部分可以用其它比特来填充。在框812处，剩余调度块的一部分可以用非信号数据来填充，所述非信号数据例如用于如以上描述的偏移控制的数据。在框814处，仍剩余的调度块可以用比特零和比特一的交替模式来填充。图9中示出了由上采样器或其它电路通过执行方法800而生成的帧的示例。

图9是示出了根据本公开内容的一个实施例的具有用非信号数据的数字音量控制的数模转换器(DAC)的示例性输入和输出的框图。上采样器112可以基于输入数据比特DATA来生成具有N个调度块202的帧902。在图8的框308处，所接收的音量级别可以被用来确定数量为M的调度块202A将用数据比特DATA来填充。在图8的框310处，调度块202A用数据比特DATA来填充。帧902还可以包括用于非信号数据的调度块902C，其在图8的框812处被填充。框812可以包括用非信号数据(例如，偏移数据)来填充预先确定的数量为X的调度块902C。尽管示出了在帧902中为非信号数据保留的一个调度块，但是更多的调度块可以被保留。在图8的框814处，剩余的调度块902B可以用交替模式来填充。

具有数字音量控制的音频处理器(例如，数模转换器(DAC))的一个有利的实施例是用于根据一比特宽的数字数据(例如，DSD或PDM数据)来播放高保真音乐的个人媒体设备。图10是示出了根据本公开内容的一个实施例的包括被配置为执行数字音量控制的音频组件的用于播放高保真音频的示例性个人媒体设备的图示。个人媒体设备1000可以包括显示器1002，其用于允许用户从音乐文件中进行选择以进行播放，所述音乐文件可以包括高保真音乐文件和普通音乐文件。当由用户选择高保真音乐文件时，音频文件可以由应用处理器(未示出)从存储器1004中检索，并且被提供给数模转换器(DAC)1006。DAC 1006可以包括具有数字音量控制的上采样器，类似于图1或图5的实施例中描述的上采样器。DAC 1006或设备1000中的其它电路可以执行与图3和图8的实施例中描述的方法类似的方法，以产生图2、图4A、图4B、图6、图7和/或图9中示出的样本输出。从存储器1004中检索的数字数据可以由DAC 1006转换为模拟信号，并且那些模拟信号由放大器1008放大。放大器1008可以耦合到音频输出1010(例如，头戴式耳机插孔)，以用于驱动换能器(例如，耳机1012)。针对音频输出1010处的输出在头戴式耳机1012处产生期望的音量级别的期望的幅度的指示可以从音量控件1014提供给DAC 1006，所述音量控件1014可以包括允许用户指示音量级别的轮状物、按钮或其它输入设备。尽管音量控件1014被示出为物理按钮，但是音量级别可以替代地通过个人媒体设备1000上的软件来控制。尽管在DAC 1006处接收的数据被描述为是从存储器1004接收的，但是一比特宽的数据还可以从其它源被接收，其它源例如USB连接、通过Wi-Fi连接到个人媒体设备1000的设备、蜂窝无线电单元、基于互联网的服务器、另一无线无线电单元和/或另一有线连接。

图3和图8的示意性流程图被概括地阐述为逻辑流程图。因此，所描绘的次序和标记的步骤指示了所公开的方法的方面。可以设想在功能、逻辑、或效果上等同于示出的方法的一个或多个步骤或其部分的其它步骤和方法。另外地，所采用的格式和符号被提供以解释方法的逻辑步骤并且被理解为不限制方法的范围。尽管在流程图中可以采用各种箭头类型和线条类型，但是它们被理解为不限制对应方法的范围。实际上，一些箭头或其它连接物可以被用来仅指示方法的逻辑流程。例如，箭头可以指示所描绘的方法的列举的步骤之间的未指定的持续时间的等待或监测时间段。另外地，特定方法发生的次序可以或可以不严格遵守示出的对应步骤的次序。

如果用固件和/或软件实现，以上描述的功能可以被存储为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。示例包括用数据结构来编码的非暂时性计算机可读介质和用计算机程序来编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用的介质。通过示例而非限制的方式，这样的计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、或可以用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质。磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘。通常，磁盘磁性地复制数据，而光盘光学地复制数据。以上各项的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。

除了存储在计算机可读介质上之外，指令和/或数据还可以作为信号在被包括在通信装置中的传输介质上被提供。例如，通信装置可以包括具有指示指令和数据的信号的收发机。指令和数据被配置为使一个或多个处理器实现权利要求中概述的功能。

尽管已经详细描述了本公开内容和某些代表性的优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求定义的本公开内容的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、产品、物质组成、单元、方法和步骤的特定实施例。例如，尽管贯穿整个详细描述描述了模数转换器(ADCs)，但是本发明的各方面可以应用于其它转换器(例如，数模转换器(DAC)和数模转换器)或基于三角积分调制(delta-sigma modulation)的其它电路和组件的设计。此外，尽管贯穿整个描述给出了一(1)和零(0)或高和低作为示例性比特值，但是在不改变以上实施例中描述的处理器的操作的情况下，可以颠倒一和零的功能。作为另一示例，尽管描述了对音频数据的处理，但是其它数据可以通过以上描述的滤波器和其它电路来处理。如本领域的普通技术人员将从本公开内容中容易领会的，可以利用与本文描述的对应的实施例相比执行基本相同的功能或实现基本相同的结果的目前存在的或以后要开发的过程、机器、产品、物质组成、单元、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这样的过程、机器、产品、物质组成、单元、方法或步骤包括在它们的范围内。

Claims (22)

1.一种用于数字音量控制的方法，包括：

接收一比特宽的数据流；

接收针对根据所述一比特宽的数据流生成的输出的期望的幅度的指示；

对所述一比特宽的数据流进行上采样，以形成具有N个调度块的帧，所述N个调度块包括所接收的一比特宽的数据流中的一个比特；

基于针对所述输出的所述期望的幅度的所接收的指示，确定要用所接收的一比特宽的数据流中的所述一个比特来填充的所述N个调度块的数量M；以及

用所接收的一比特数据流中的所述一个比特来填充所述帧的所述N个调度块中的所确定的数量为M的调度块。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括用比特零和比特一的交替模式来填充所述帧的剩余调度块的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括用与所接收的一比特宽的数据流无关的比特来填充所述帧的剩余调度块的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，与所接收的一比特宽的数据流无关的所述比特包括为数模转换器(DAC)提供偏移控制的比特。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，接收所述一比特宽的数据流的步骤包括接收脉冲密度调制(PDM)调制的音频流，并且其中，接收针对所述期望的幅度的所述指示的步骤包括接收针对所述脉冲密度调制(PDM)调制的音频流的再现的期望的音量的指示。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述帧提供给输出路径，以用于以所述期望的幅度再现所述一比特宽的数据流的内容。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述帧提供给所述输出路径的步骤包括将所述帧提供给至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器，所述数字有限脉冲响应(FIR)滤波器被配置为将所述一比特宽的数据流转换为模拟信号以用于所述输出路径。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述帧提供给所述至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器的步骤包括将所述帧提供给并行操作的至少两个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器。

9.一种用于数字音量控制的装置，包括：

集成电路(IC)，其被配置为执行步骤，所述步骤包括：

接收一比特宽的数据流；

接收针对根据所述一比特宽的数据流生成的输出的期望的幅度的指示；

对所述一比特宽的数据流进行上采样，以形成具有N个调度块的帧，所述N个调度块包括所接收的一比特宽的数据流中的一个比特；

基于针对所述输出的所述期望的幅度的所接收的指示，确定要用所接收的一比特宽的数据流中的所述一个比特来填充的所述调度块的数量；以及

用所接收的一比特数据流中的所述一个比特来填充所述帧的所述调度块中的所确定的数量的调度块。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述集成电路还被配置为执行步骤，所述步骤包括用比特零和比特一的交替模式来填充所述帧的剩余调度块的至少一部分。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述集成电路还被配置为执行步骤，所述步骤包括用与所接收的一比特宽的数据流无关的比特来填充所述帧的剩余调度块的至少一部分。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，与所接收的一比特宽的数据流无关的所述比特包括为数模转换器(DAC)提供偏移控制的比特。

13.根据权利要求9所述的装置，其中，所述集成电路被配置为：通过接收脉冲密度调制(PDM)调制的音频流来执行接收所述一比特宽的数据流的所述步骤，并且通过接收针对所述脉冲密度调制(PDM)调制的音频流的再现的期望的音量的指示来执行接收针对所述期望的幅度的指示的所述步骤。

14.根据权利要求9所述的装置，其中，所述集成电路还被配置为执行步骤，所述步骤包括将所述帧提供给输出路径，以用于以所述期望的幅度再现所述一比特宽的数据流的内容。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述集成电路被配置为：通过将所述帧提供给至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器来执行将所述帧提供给所述输出路径的所述步骤，所述数字有限脉冲响应(FIR)滤波器被配置为将所述一比特宽的数据流转换为模拟信号以用于所述输出路径。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述集成电路被配置为：通过将帧提供给并行操作的所述至少两个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器中的每一个来执行将所述帧提供给所述至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器的所述步骤，其中，提供给所述数字有限脉冲响应(FIR)滤波器的帧中的每一个是基于所填充的帧的。

17.一种音频控制器，包括：

输入节点，其被配置为接收包括表示声音的数字数据的一比特宽的音频数据流；

输出节点，其被配置为输出模拟信号以供换能器再现所述声音；以及

数模转换器(DAC)，其耦合到所述输入节点和所述输出节点，并且被配置为将所述一比特宽的音频数据流中的所述数字数据转换为所述输出节点处的所述模拟信号，其中，所述数模转换器(DAC)包括：

上采样器，其被配置为对所述一比特宽的音频数据流进行上采样，以形成具有N个调度块的帧，所述N个调度块包括所接收的一比特宽的音频数据流中的一个比特；

音量控制电路，其耦合到所述上采样器，并且被配置为：基于针对所述输出的期望的幅度的所接收的指示来确定要用所接收的一比特宽的数据流中的所述一个比特来填充的所述调度块的数量，并且用所接收的一比特数据流中的所述一个比特来填充所述帧的所述调度块中的所确定的数量的调度块；以及

至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器，其耦合到所述音量控制电路，并且被配置为根据所填充的帧来生成所述模拟信号。

18.根据权利要求17所述的音频控制器，其中，所述音量控制电路还被配置为用比特零和比特一的交替模式来填充所述帧的剩余调度块的至少一部分。

19.根据权利要求18所述的音频控制器，其中，所述音量控制电路还被配置为用与所接收的一比特宽的数据流无关的比特来填充所述帧的剩余调度块的至少一部分。

20.根据权利要求19所述的音频控制器，其中，与所接收的一比特宽的数据流无关的所述比特包括为所述数模转换器(DAC)提供偏移控制的比特。

21.根据权利要求20所述的音频控制器，还包括放大器，所述放大器耦合到所述至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器，并且被配置为驱动所述换能器以再现所接收的一比特宽的音频数据流中的所述声音。

22.根据权利要求17所述的音频控制器，其中，所述至少一个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器包括被配置为根据所述帧并行操作的至少两个数字有限脉冲响应(FIR)滤波器。

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