CN111526466A - 一种扩声系统实时音频信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及音频信号处理技术，其公开了一种扩声系统实时音频信号处理方法，有效提高扩声系统音频信号处理的实时性。该方法包括：开启三个线程对音频数据在扩声系统中的三个处理阶段的数据进行并行处理：数据获取线程，用于获取ADC转换器转换的数据，放入第一数据队列中，并通知音频处理线程从第一数据队列获取数据；音频处理线程，用于在收到数据获取线程的通知后，从第一数据队列获取数据进行音频数据处理，并将处理后的音频数据放入第二数据队列中，然后通知数据发送线程从第二数据队列中获取数据；数据发送线程，用于在收到音频处理线程的通知后，从第二数据队列获取数据，将数据发送至DAC转换器进行转换。

Description

一种扩声系统实时音频信号处理方法
技术领域
本发明涉及音频信号处理技术，具体涉及一种扩声系统实时音频信号处理方法。
背景技术
在一些场景下，如会议，学校教学场景等，若讲话人的声音不能覆盖到所有区域，此时就需要有扩声系统的辅助，将讲话人的声音通过麦克风拾音后，经过一个处理设备，对音频数据做一些处理后，再通过功放放大，经过音响将声音播放出去，这样达到增强讲话人声音强度的效果。
处理设备获取麦克风的数据一般是通过一个音频的ADC转换器将音频模拟信号采样成数字信号，处理设备获取到采样的数字信号后，将音频数据做一些处理，然后通过一个音频的DAC转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号，然后经过功放设备将声音由音响放出去。即，音频数据在扩声系统中要经过音频采样阶段、音频处理阶段和音频输出阶段这三个阶段。
传统技术中扩声系统对音频数据处理方法是一种串行处理方式，即通过ADC模拟到数字转换->处理音频数据->DAC数字到模拟转换。这种方式处理的时间是固定的，我们假设ADC模拟到数字转换需要的时间是t1,处理音频数据的时间是t2，DAC数字到模拟转换的时间是t3，则声音经过扩声系统输出的时间需要t1+t2+t3的时间，下一个音频信号必须在上一个音频信号的上述三个阶段全部处理完成后才开始进入处理，则两帧音频信号处理需要的时间是2*(t1+t2+t3)，同理,n帧音频信号处理需要的时间是n*(t1+t2+t3)。
扩声系统往往对音频数据的实时性要求很高，所以要求声音经过麦克风后，到音响输出的时间要足够短，这样听众才不会感觉到声音的延迟。传统技术的上述串行处理方式不利于提高音频数据的处理实时性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种扩声系统实时音频信号处理方法，有效提高扩声系统音频信号处理的实时性。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种扩声系统实时音频信号处理方法，包括：
开启三个线程对音频数据在扩声系统中的三个处理阶段的数据进行并行处理；
所述三个线程包括：数据获取线程、音频处理线程、数据发送线程；
所述数据获取线程，用于获取ADC转换器转换的数据，放入第一数据队列中，并通知音频处理线程从第一数据队列获取数据；
所述音频处理线程，用于在收到数据获取线程的通知后，从第一数据队列获取数据进行音频数据处理，并将处理后的音频数据放入第二数据队列中，然后通知数据发送线程从第二数据队列中获取数据；
所述数据发送线程，用于在收到音频处理线程的通知后，从第二数据队列获取数据，将数据发送至DAC转换器进行转换。
作为进一步优化，所述数据获取线程通过发送信号的方式通知音频处理线程从第一数据队列中获取数据，所述音频处理线程通过发送信号的方式通知数据发送线程从第二数据队列中获取数据。
作为进一步优化，所述音频处理线程进行音频数据处理包括降噪处理、提高增益处理。
本发明的有益效果是：
通过多线程对扩声系统中的三个处理阶段的音频数据进行并行处理，并通过队列的方式实现线程之间的数据共享，采用第一队列对数据获取线程获取的ADC转换器转换的数据进行缓存，音频处理线程从第一队列中取数据，采用第二队列对音频处理线程处理后的音频数据进行缓存，数据发送线程从第二队列中取数据。采用此手段能有效减少系统处理时间，从而提高扩声系统音频信号处理的实时性。
附图说明
图1为实施例中的扩声系统实时音频信号处理方法原理示意图；
图2为本发明与传统扩声系统实时音频信号处理方法的时序比较示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种扩声系统实时音频信号处理方法，有效提高扩声系统音频信号处理的实时性。其核心思想是：开启三个线程对音频数据在扩声系统中的三个处理阶段的数据进行并行处理，其中，数据获取线程，用于对音频采样阶段的数据进行处理，其获取ADC转换器转换的数据，放入第一数据队列中，并通知音频处理线程从第一数据队列获取数据；音频处理线程，用于对音频处理阶段的数据进行处理，其收到数据获取线程的通知后，从第一数据队列获取数据进行音频数据处理，并将处理后的音频数据放入第二数据队列中，然后通知数据发送线程从第二数据队列中获取数据；数据发送线程，用于对音频输出阶段的数据进行处理，其在收到音频处理线程的通知后，从第二数据队列获取数据，将数据发送至DAC转换器进行转换。
实施例：
本实施例使用三个线程来分别处理音频数据的三个阶段的数据，通过队列的方式，实现三个线程之间的数据共享，达到对音频数据的实时处理。原理如图1所示，三个线程分别为：数据获取线程、音频处理线程、数据发送线程；具体说明如下：
数据获取线程，该线程主要是负责获取ADC转换器转换的数据，然后放到一个数据队列Q1中，然后该线程通过信号的方式发送信号通知Signal1通知音频处理线程从队列Q1中去获取数据。
音频处理线程，该线程获取到数据获取线程的通知信号Signal1后，从数据队列Q1中获取数据，然后对音频数据进行一些处理(如降噪，提高增益等)，处理完成后，将音频数据发送到数据队列Q2，然后发送通知信号Signal2通知数据发送线程从Q2队列中获取发送数据。
数据发送线程，该线程到音频处理线程的信号通知Signal2后从数据队列Q2中获取数据，然后将数据发送到DAC转换器进行处理，由此完成了一个音频信号的三个处理阶段。
通过多线程的方式，可以使得三个线程同时工作，为了进行直观比较，我们以处理两帧音频数据来进行时序比较，如图2所示。可以看出，使用传统方法采用的时间是2*(t1+t2+t3)，使用多线程方式时间是2*(t1+t3),因此使用本发明的方式处理两帧音频数据，能节约大约2*t2的时间，从而使音频扩声系统的实时性得到极大的提高，减小声音的延迟。

Claims (3)

1.一种扩声系统实时音频信号处理方法，其特征在于，包括：
开启三个线程对音频数据在扩声系统中的三个处理阶段的数据进行并行处理；
所述三个线程包括：数据获取线程、音频处理线程、数据发送线程；
所述数据获取线程，用于获取ADC转换器转换的数据，放入第一数据队列中，并通知音频处理线程从第一数据队列获取数据；
所述音频处理线程，用于在收到数据获取线程的通知后，从第一数据队列获取数据进行音频数据处理，并将处理后的音频数据放入第二数据队列中，然后通知数据发送线程从第二数据队列中获取数据；
所述数据发送线程，用于在收到音频处理线程的通知后，从第二数据队列获取数据，将数据发送至DAC转换器进行转换。
2.如权利要求1所述的一种扩声系统实时音频信号处理方法，其特征在于，
所述数据获取线程通过发送信号的方式通知音频处理线程从第一数据队列中获取数据，所述音频处理线程通过发送信号的方式通知数据发送线程从第二数据队列中获取数据。
3.如权利要求1或2所述的一种扩声系统实时音频信号处理方法，其特征在于，
所述音频处理线程进行音频数据处理包括降噪处理、提高增益处理。
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