CN111756764B - 基于WiFi的音频信号交互方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WiFi的音频信号交互方法及其系统，所述方法包括：调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接；调制音频采集器件、音频预处理器件以及数字信号处理器件，将音频信号采集与处理过后输出的时间压缩到10ms以内；所述音频信号经处理后获得的PCM音频数据通过所述自定义TCP/IP协议封装后传送到所述音频播放设备实时播放。本发明采用器件调制、调制音频播放设备的系统参数等方式，使得在WiFi通讯方式基础上，音频信号采集到播放的延时低于50ms，保证高质量的音频传输同时确保了低延时效果。通过WiFi实现了音频信号的交互传输与播放，克服了射频通讯方式等容易受到干扰，音频传输的音质低等问题。

Description

基于WiFi的音频信号交互方法及其系统

技术领域

本发明涉及音频信号传输技术领域，特别涉及一一种基于WiFi的音频信号交互方法及其系统。

背景技术

随着物联网技术的不断发展，为了避免数据线路连接带来的成本以及使用不便，无线通讯技术的应用越来越广泛，无线短距离通讯方式多种多样，如Hlilink协议、WIFI(IEEE802.11协议)、Mesh、蓝牙、ZigBee/802.15.4协议、Thread/802.15.4协议、Z—Wave、NFC、UWB、LiFi等，这些无线短距离通讯方式各有特点。在音频设备上集成无线通讯器件，从而使得音频设备之间不需要数据线进行音频交互，如无线麦克风，现有的无线麦克风可以集成蓝牙通讯方式，射频V段、U段和真分集等等，当然也可以集成其他通讯方式，但是，音频信号采用蓝牙进行传输时，带宽有限，从而造成音频传输质量低，蓝牙一般用于伴奏的传输以及设备之间的非音频数据传输；采用射频传输方式，带宽也较低且容易受到环境干扰，稳定性差；另外，射频传输是单向的，缺乏交互性。

在一些如无线K歌、车载K歌、会议广播等场景中，采用WiFi通讯方式来实现音频交互，克服了射频通讯方式、蓝牙等容易受到干扰，音频传输的音质低等问题。采用WiFi通讯方式相比于射频通讯方式，存在明显地音频传输延时问题，若是仅仅作为数据传输不会影响用户体验。但在短距离音频传输的使用场景，如相对狭小密闭环境中进行会议广播、K歌活动，由于人耳同时能够接收到原声和音响声音，若是原声与音响声音之间延时太长，一般情况下，在汽车、会议室等狭小的空间内，两者之间的延时应当小于80ms，否则人耳接收的声音能够明显感觉两者不同步，从而影响用户体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于WiFi的音频信号交互方法及其系统，实现高质量音频信号的数字化传输、播放，且旨在解决WiFi通讯方式音频传输延时较长的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明的第一个方面，提供了一种基于WiFi的音频信号交互方法，所述方法包括：

调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接；

调制音频采集器件、音频预处理器件以及数字信号处理器件，将音频信号采集与处理过后输出的时间压缩到10ms以内；

所述音频信号经处理后获得的PCM音频数据通过所述自定义TCP/IP协议封装后传送到所述音频播放设备实时播放。

进一步的，所述调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接的步骤包括：

所述自定义TCP/IP协议用于所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的PCM音频数据传输；

所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的非音频数据采用另一TCP/IP协议或者系统预置TCP/IP协议进行封装传输。

进一步的，所述调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接的步骤还包括：

所述音频播放设备连接所述音频采集设备的无线接入点AP，将所述音频播放设备的SSID/PWD信息传输到所述音频采集设备；

所述音频采集设备根据所述音频播放设备的SSID/PWD信息连接到所述音频播放设备的无线接入点AP，并将所述音频采集设备的SSID/PWD信息传输到所述音频播放设备。

进一步的，所述调制WiFi通讯器件还包括：

调制音频采集设备与音频播放设备之间的所述WiFi通讯器件，将所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的网络连接延时压缩到5ms以内。

进一步的，所述音频信号经处理后获得的PCM音频数据通过所述自定义TCP/IP协议封装后传送到所述音频播放设备实时播放的步骤包括：

调制所述音频播放设备，使得所述PCM音频数据在30ms内进行播放。

进一步的，所述调制所述音频播放设备，使得所述PCM音频数据在30ms内进行播放的步骤具体包括：

在所述音频播放设备上针对所述PCM音频数据创建快速路径FastPath，接收到所述PCM音频数据后通过所述快速路径FastPath传输到音频播放器件；

或者在所述音频播放设备上针对所述PCM音频数据配置独立音频声卡通路，接收到所述PCM音频数据后通过所述独立音频声卡通路传输到音频播放器件；

或者对所述音频播放设备的音频层AudioHal参数，所述PCM音频数据直接传输到音频播放器件。

本发明的另一个方面，为了实现上述基于WiFi的音频信号交互方法，还提供了一种基于WiFi的音频信号交互系统，包括音频播放设备和至少一音频采集设备，所述音频播放设备和所述音频采集设备内均集成设置有WiFi通讯器件，所述音频采集设备还包括音频采集器件和音频信号预处理器件，所述音频采集器件用于音频信号采集，所述音频信号预处理器件用于音频信号的预处理；所述音频播放设备还包括音频播放器件，预处理后所述音频信号通过所述WiFi通讯器件输送到所述音频播放器件进行播放。

进一步的，所述音频采集设备和/或所述音频播放设备内还包括一数字信号处理器件，所述数字信号处理器件用于对预处理后的所述音频信号进行音频信号数字化处理。

进一步的，所述音频信号预处理器件包括模数转换单元和信号放大单元，所述模数转换单元用于将所述音频采集器件获取的模拟音频信号转换为数字音频信号；所述信号放大单元用于增大所述数字音频信号的信号强度。进一步的，所述数字信号处理器件至少包括降噪处理单元、移频处理单元和混响处理单元，所述降噪处理单元用于将低于-38d的音频信号在预设时间内进行压缩，消除环境噪声；所述移频处理单元用于将采集到的音频信号移频3Hz,避免同频率音频成分而产生叠加自激啸叫；所述混响处理单元用于对所述音频信号进行发散、延时衰减、干湿比例混合处理模拟出空间感、宽旷感声音效果。

进一步的，所述音频采集设备包括音频采集设备壳体，安装在所述音频采集设备壳体内的MCU处理器，所述音频采集器件、所述音频信号预处理器件、所述WiFi通讯器件、所述数字信号处理器件与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频采集设备壳体内还包括电池以及充电管理器件，所述电池和所述充电管理器件与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频采集设备壳体上还设置有显示屏，所述显示屏与所述MCU处理器连接，所述显示屏用于显示所述音频信号参数。

可选的，所述音频采集设备壳体上设置有控制按键，所述控制按键至少包括开关按键和音频调节按键，所述控制按键与所述MCU处理器连接。

进一步的，所述音频播放设备包括音频播放设备壳体，安装在所述音频播放设备壳体内的MCU处理器，所述音频播放器件、所述WiFi通讯器件、所述数字信号处理器件与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频播放设备壳体内还包括电源器件以及电压变换器件，所述电源器件和所述电压变换器件与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频播放设备壳体上还设置有显示屏，所述显示屏与所述MCU处理器连接，所述显示屏用于显示所述音频信号参数。

可选的，所述音频播放设备壳体上设置有控制按键，所述控制按键至少包括开关按键和音频调节按键，所述控制按键与所述MCU处理器连接。

进一步的，所述音频采集器件是麦克风；所述音频播放器件是扬声器。

可选的，所述WiFi通讯器件包括2.4GWiFi器件和5GWiFi器件。

进一步的，所述音频采集设备是话筒、头戴式耳麦、夹持式话筒、智能手环、录音笔或者其他电子移动产品。

进一步的，所述音频播放设备是集成所述WiFi通讯器件的音响、头戴式耳机、电视机、笔记本、PC机或者其他电子终端产品。

本发明的有益效果：

本发明的基于WiFi的音频信号交互方法及其系统，采用器件调制、调制音频播放设备的系统参数等方式，使得在WiFi通讯方式基础上，音频信号采集到播放的延时低于50ms，保证高质量的音频传输同时确保了低延时效果。通过WiFi实现了音频信号的交互传输与播放，克服了射频通讯方式等容易受到干扰，音频传输的音质低等问题。通过WiFi通讯器件与智能移动设备(智能手机)等建立了连接后，可以将智能手机的音频资源进行传送、播放，实现资源共享，使得音频采集设备和音频播放设备搭建的音频信号交互系统具有良好的交互性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一种基于WiFi的音频信号交互方法流程框图；

图2为本发明的第一种基于WiFi的音频信号交互系统结构框图；

图3为本发明的第二种基于WiFi的音频信号交互系统结构框图；

图4为本发明的第三种基于WiFi的音频信号交互系统结构框图；

图5为本发明的第四种基于WiFi的音频信号交互系统结构框图；

图6为本发明的第一种音频采集设备结构框图；

图7为本发明的第二种音频采集设备结构框图；

图8为本发明的第一种音频播放设备结构框图；

图9为本发明的第二种音频采集设备结构框图；

图10为本发明的音频信号预处理器件连接关系图；

图11为本发明的数字信号处理器件连接关系图；

图12本发明的一种麦克风与车机形成车载K歌娱乐系统电路原理图；

图13为本发明的第一种基于WiFi的音频信号交互系统电路原理结构图；

图14为本发明的第一种基于WiFi的音频信号交互系统电路原理结构图；

图15为本发明实施例涉及的终端产品原理结构图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于WiFi的音频信号交互方法，所述方法包括：

S101、调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接；

所述自定义TCP/IP协议用于所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的PCM音频数据传输；所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的非音频数据采用另一TCP/IP协议或者系统预置TCP/IP协议进行封装传输。

具体的，所述音频播放设备连接所述音频采集设备的无线接入点AP，将所述音频播放设备的SSID/PWD信息传输到所述音频采集设备；所述音频采集设备根据所述音频播放设备的SSID/PWD信息连接到所述音频播放设备的无线接入点AP，并将所述音频采集设备的SSID/PWD信息传输到所述音频播放设备。SSID是Service Set Identifier的缩写，即是服务集标识。SSID技术可以将一个无线局域网分为几个需要不同身份验证的子网络，每一个子网络都需要独立的身份验证，只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络，防止未被授权的用户进入本网络。PWD在Linux层次结构中，如果想要确认当前所处的目录，可以用PWD命令，该命令显示整个路径名。

具体的，WiFi通讯器件的调制是通过器件选型与测试来实现的，使得WiFi通讯器件的接受灵敏度(RX)：-74dBm；另外，集成运用WiFi 5G频段传输协议，性能稳定，延时很小，运用多层电路板布局，抗外界电磁干扰能力强，散热较好。

还包括针对WiFi通讯器件采用WIFI校准设备(WT208)多次调教，将发射功率控制在合适值，将各项参数校准到WIFI同盟标准限制值，老化测试。

S102、调制音频采集器件、音频预处理器件以及数字信号处理器件，将音频信号采集与处理过后输出的时间压缩到10ms以内；

具体的，数字信号处理器件通过高性能的32位RISC内核，240MHz运行速度，和DSPFFT加速器(1024点复数FFT/IFFT运算，或者是2048点的实数FFT/IFFT)运算，将音频信号采集和处理过后输出的时间压缩到10mS时延以内。包括以下方面：

1、降噪处理AudioEffectExpanderApply(&gCtrlVars.mic_expander_unit,mic_pcm,mic_pcm,n)；通过降噪处理算法将低于-38dB门槛的音频信号在预设时间内进行压缩，已消除麦克风收到的环境噪声，当有超过门槛信号进到麦克风时，则不进行信号压缩，让正常的音频信号通过。

2、混响处理AudioEffectReverbApply(&gCtrlVars.reverb_unit,mic_pcm,reverb_tmp,n)；通过混响算法，将麦克风收到的音频信号进行发散、延时衰减、干湿比例混合等处理模拟出空间感、宽旷感声音效果。

3、防啸叫(移频)处理AudioEffectFreqShifterApply(&gCtrlVars.freq_shifter_unit,mic_pcm,mic_pcm,n)；通过移频算法将采集到的音频信号移频3Hz,避免麦克风拾取到喇叭的同频率音频成分而产生叠加自激啸叫。

S103、所述音频信号经处理后获得的PCM音频数据通过所述自定义TCP/IP协议封装后传送到所述音频播放设备实时播放。可选的，所述调制WiFi通讯器件还包括：

调制音频采集设备与音频播放设备之间的所述WiFi通讯器件，将所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的网络连接延时压缩到5ms以内。PING(Packet InternetGroper)，因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。Ping发送一个ICMP(InternetControl Messages Protocol)即因特网信报控制协议；回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的ICMP echo(ICMP回声应答)。它是用来检查网络是否通畅或者网络连接速度的命令。

其中，所述音频信号经处理后获得的PCM音频数据通过所述自定义TCP/IP协议封装后传送到所述音频播放设备实时播放的步骤包括：

调制所述音频播放设备，使得所述PCM音频数据在30ms内进行播放。

具体的，在所述音频播放设备上针对所述PCM音频数据创建快速路径FastPath，接收到所述PCM音频数据后通过所述快速路径FastPath传输到音频播放器件；

或者在所述音频播放设备上针对所述PCM音频数据配置独立音频声卡通路，接收到所述PCM音频数据后通过所述独立音频声卡通路传输到音频播放器件；

或者对所述音频播放设备的音频层AudioHal参数，所述PCM音频数据直接传输到音频播放器件。

具体的，修改音频层AudioHal的参数绕过系统混音器AudioFlinger直接播放麦克风数据。

因此，音频采集设备和音频播放设备之间的无线连接所带来的网络延迟压缩在了5ms以内，音频信号采集和处理过后输出的时间压缩到10mS时延以内，音频播放设备接收到PCM音频数据后在30ms内进行播放；使得整个音频信号采集到播放的延时低于50ms；我们知道在狭小空间内，音频信号之间的延时超过80ms，将使得人耳能够明显地感受到声音不同步，从而严重影响声音的效果。本发明实施例采用器件调制、调制音频播放设备的系统参数等方式，使得在WiFi通讯方式基础上，音频信号采集到播放的延时低于50ms，保证高质量的音频传输同时确保了低延时效果。

例如，在狭小空间内进行K歌时，如车载娱乐系统，在随着车联网、5G通讯技术等不断完善，车机智能化水平越来越高，基于车联网以及车机系统形成的车载娱乐系统，打造车联网智能娱乐场景，实现人与车、车与车、人与人的多场景互动、多功能全娱乐，如车内K歌、视频学歌、直播，车载游戏，车内AR等智能娱乐车生活。以娱乐为切入点，可以实现车内在线K歌包房，车主与车主的互动，组团自驾，车友聚会等。WiFi通讯方式无论从数据传输质量还是普及程度，均是较好的选择，智能车机系统往往集成设置有WiFi通讯器件，当音频采集设备与车载娱乐系统之间的音频信号传输，在K歌时，需要车载娱乐系统播放的伴奏或者原唱音频和麦克风采集的音频信号尽量进行同步播放，从而才能够获得良好地声音体验。

如图12所示，具有WiFi通讯器件的麦克风、具有WiFi通讯器件的智能车机形成车载K歌、娱乐系统，具体的，人声通过麦克风的咪头MIC进入到数字信号处理器件(音频DSP芯片)，音频DSP芯片对人声进行模数转换、放大、混音等处理，通过控制按键实现音效调节设置选择，麦克风的WiFi通讯器件与智能车机的WiFi通讯器件实现无线连接与交互，数字处理后的人声通过WiFi通讯方式传输到车机系统，车机系统将伴奏和人声通过传送到功放器件，功放器件通过喇叭播放伴奏和人声；麦克风与智能车机之间的WiFi通讯器件通过器件调制或者采用相同的WiFi通讯器件，使得网络连接延时压缩到5ms以内；另外在麦克风与智能车机之间设置封装一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接；自定义TCP/IP协议用于麦克风与智能车机之间的PCM音频数据传输；车机系统可以是安卓系统也可以是其他车机系统，车机系统可以通过针对PCM音频数据创建快速路径FastPath，接收到PCM音频数据后通过快速路径FastPath传输到功放器件和喇叭；或者在智能车机上针对PCM音频数据配置独立音频声卡通路，接收到PCM音频数据后通过独立音频声卡通路传输到功放器件和喇叭；或者对车机系统的音频层AudioHal参数，CM音频数据直接传输到功放器件和喇叭，最终使得人声采集到播放的延时低于50ms，从而实现良好的K歌效果。

实施例2

如图2、3、6、8所示，本发明实施例提供了一种基于WiFi的音频信号交互系统，包括音频播放设备200和至少一音频采集设备100，所述音频播放设备200和所述音频采集设备100内均集成设置有WiFi通讯器件40，所述音频采集设备100还包括音频采集器件10和音频信号预处理器件20，所述音频采集器件10用于音频信号采集，所述音频信号预处理器件20用于音频信号的预处理；所述音频播放设备200还包括音频播放器件50，所述音频采集设备100还包括一数字信号处理器件30，所述数字信号处理器件30用于对预处理后的所述音频信号进行音频信号数字化处理；数字化处理后所述音频信号通过所述WiFi通讯器件40输送到所述音频播放器件进行播放。

可选的，音频采集设备100可以是多个，多个音频采集设备100将获取的音频信号进行预处理、数字化处理后传送到音频播放设备200，音频播放设备200可以对音频信号进行再次混响等处理，从而实时播放。

如图4、5、7、9所示，该基于WiFi的音频信号交互系统包括音频播放设备200和至少一音频采集设备100，所述音频播放设备200和所述音频采集设备100内均集成设置有WiFi通讯器件40，所述音频采集设备100还包括音频采集器件10和音频信号预处理器件20，所述音频采集器件10用于音频信号采集，所述音频信号预处理器件20用于音频信号的预处理；所述音频播放设备200还包括音频播放器件50，预处理后所述音频信号通过所述WiFi通讯器件40输送到音频播放设备200，音频播放设备200内集成设置有数字信号处理器件30，数字信号处理器件30用于对预处理后的所述音频信号进行音频信号数字化处理后传送到音频播放器件50进行实时播放。

如图10所示，所述音频信号预处理器件20包括模数转换单元21和信号放大单元22，所述模数转换单元21用于将所述音频采集器件10获取的模拟音频信号转换为数字音频信号；所述信号放大单元22用于增大所述数字音频信号的信号强度。

如图11所示，所述数字信号处理器件31至少包括降噪处理单元31、移频处理单元32和混响处理单元33，所述降噪处理单元31用于将低于-38d的音频信号在预设时间内进行压缩，消除环境噪声；所述移频处理单元32用于将采集到的音频信号移频3Hz,避免同频率音频成分而产生叠加自激啸叫；所述混响处理单元33用于对所述音频信号进行发散、延时衰减、干湿比例混合处理模拟出空间感、宽旷感声音效果。

如图6、7所示，所述音频采集设备100包括音频采集设备壳体110，安装在所述音频采集设备壳体110内的MCU处理器，所述音频采集器件10、所述音频信号预处理器件20、所述WiFi通讯器件40、所述数字信号处理器件30与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频采集设备壳体110内还包括电池以及充电管理器件，所述电池和所述充电管理器件与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频采集设备壳体110上还设置有显示屏，所述显示屏与所述MCU处理器连接，所述显示屏用于显示所述音频信号参数。

可选的，所述音频采集设备壳体110上设置有控制按键，所述控制按键至少包括开关按键和音频调节按键，所述控制按键与所述MCU处理器连接。当显示屏是触摸屏时，将音频调节按键集成到触摸屏上，通过触摸操作来实现音频调节。

如图8、9所示，所述音频播放设备200包括音频播放设备壳体210，安装在所述音频播放设备壳体210内的MCU处理器，所述音频播放器件50、所述WiFi通讯器件40、所述数字信号处理器件30与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频播放设备壳体210内还包括电源器件以及电压变换器件，所述电源器件和所述电压变换器件与所述MCU处理器连接。

可选的，所述音频播放设备壳体210上还设置有显示屏，所述显示屏与所述MCU处理器连接，所述显示屏用于显示所述音频信号参数。当显示屏是触摸屏时，将音频调节按键集成到触摸屏上，通过触摸操作来实现音频调节。

可选的，所述音频播放设备壳体210上设置有控制按键，所述控制按键至少包括开关按键和音频调节按键，所述控制按键与所述MCU处理器连接。当显示屏是触摸屏时，将音频调节按键集成到触摸屏上，通过触摸操作来实现音频调节。

其中，所述音频采集器件10是麦克风。音频采集器件10通常为麦克风，通过麦克风获取人声等外部声音，也可以从其他具有音频数据的文件上进行截取，如从歌曲、影视文件中获取音频信号等等。所述音频播放器件50是扬声器。

可选的，所述WiFi通讯器件40包括2.4GWiFi器件和5GWiFi器件。音频播放设备200和音频采集设备100均提供了两种WiFi通讯方式，音频播放设备200可以根据发送WiFi信号的音频采集设备100的WiFi信号进行匹配，从而确保WiFi通讯方式能够有效地建立。

具体的，所述音频采集设备100是话筒、头戴式耳麦、夹持式话筒、智能手环、录音笔或者其他电子移动产品。音频采集设备100的产品形态不限于上述几种，只要具有音频采集器件10和WiFi通讯器件40，能够将音频信号通过WiFi通讯方式传输到音频播放设备200，均属于本申请实施例的可行实施方式。另外，音频播放设备200是集成所述WiFi通讯器件40的音响、头戴式耳机、电视机、笔记本、PC机或者其他具有WiFi通讯器件40、音频播放器件50的电子终端产品。音频播放设备200的产品形态不限于上述几种，只要具有音频播放器件50和WiFi通讯器件40，能够通过WiFi通讯方式接收音频信号的音频播放设备200，均属于本申请实施例的可行实施方式。

如图13所示，在音频采集设备中，麦克风MIC获取外部模拟音频信号，通过4558器件进行前端放大处理后，进入到混响调节芯片AP8248进行模数转换，且对音频信号进行数字化处理，音频调节按键对DSP芯片的处理效果进行选择，如古典、摇滚、立体等等声音效果进行选择控制，处理器MTK7628AN集成有2.4GWiFi通讯器件，另外设置一5G通讯器件MT7612E,数字化处理后的音频信号通过WiFi通讯方式传送；在音频播放设备中，处理器MTK7628AN集成有2.4GWiFi通讯器件，另外设置一5G通讯器件MT7612E,通过WiFi通讯器件接收音频信号，数字化处理后的音频信号通过数据线直接传输到喇叭进行实时播放；

可选的，音频采集设备或者音频播放设备内处理器MTK7628AN的引脚上连接有开关按键、OLED显示屏和24MHZ晶振。处理器MTK7628AN还连接设置有内存FT卡，可以存储一定的音频资源，通过智能移动设备或者按键控制调用并播放这些音频资源。

另外，还包括电池、充电管理芯片IC-TP4056，采用5V数据接口，该数据接口可以是USB接口，microUSB，Type-C以及普通电源接口等等。

如图14所示，在音频采集设备中，麦克风MIC获取外部模拟音频信号，通过4558器件进行前端放大处理后，通过模数转换芯片PCM1865进行模数转换，处理器MTK7628AN集成有2.4GWiFi通讯器件，另外设置一5G通讯器件MT7612E,预处理后的音频信号通过WiFi通讯方式传送；在音频播放设备中，处理器MTK7628AN集成有2.4GWiFi通讯器件，另外设置一5G通讯器件MT7612E,通过WiFi通讯器件接收预处理后的音频信号，进入到混响调节AP8248芯片对音频信号进行数字化处理，音频调节按键对DSP芯片的处理效果进行选择，如古典、摇滚、立体等等声音效果进行选择控制，数字化处理后的音频信号通过数据线传输到喇叭进行实时播放；

可选的，音频采集设备或者音频播放设备内处理器MTK7628AN的引脚上连接有开关按键、OLED显示屏和24MHZ晶振。处理器MTK7628AN还连接设置有内存FT卡，可以存储一定的音频资源，通过智能移动设备或者按键控制调用并播放这些音频资源。

另外，还包括电池、充电管理芯片IC-TP4056，采用5V数据接口，该数据接口可以是USB接口，microUSB，Type-C以及普通电源接口等等。

本实施例涉及的音频播放设备或者音频采集设备是一种具有WiFi通讯器件、扬声器和/或麦克风的终端产品，诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、便捷式媒体播放器(Portable Media Player，PMP)、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等移动终端，以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端。后续描述中将以移动终端为例进行说明，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

如图15所示，其为实现本发明各个实施例的一种移动终端的硬件结构示意图，该移动终端可以包括：RF(Radio Frequency，射频)单元301、WiFi模块302、音频输出单元303、A/V(音频/视频)输入单元304、传感器305、显示单元306、用户输入单元307、接口单元308、存储器309、处理器310、以及电源311等部件。本领域技术人员可以理解，图1中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定，移动终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图15对移动终端的各个部件进行具体的介绍：

射频单元301可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，具体的，将基站的下行信息接收后，给处理器310处理；另外，将上行的数据发送给基站。通常，射频单元301包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外，射频单元301还可以通过公共交通费用快捷支付与网络和其他设备通信。上述公共交通费用快捷支付可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于GSM(Global System of Mobilecommunication，全球移动通讯系统)、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)、CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000，码分多址2000)、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)、TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)、FDD-LTE(FrequencyDivision Duplexing-Long Term Evolution，频分双工长期演进)和TDD-LTE(TimeDivision Duplexing-Long Term Evolution，分时双工长期演进)等。

WiFi属于短距离无线传输技术，移动终端通过WiFi模块302可以帮助用户收发电子邮件、浏览页面和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图1示出了WiFi模块302，但是可以理解的是，其并不属于移动终端的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

音频输出单元303可以在移动终端处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将射频单元301或WiFi模块302接收的或者在存储器309中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且，音频输出单元303还可以提供与移动终端执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元303可以包括扬声器、蜂鸣器等等。

A/V输入单元304用于接收音频或视频信号。A/V输入单元304可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)3041和麦克风3042，图形处理器3041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元306上。经图形处理器3041处理后的图像帧可以存储在存储器309(或其它存储介质)中或者经由射频单元301或WiFi模块302进行发送。麦克风3042可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风3042接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元301发送到移动通信基站的格式输出。麦克风3042可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。

移动终端还包括至少一种传感器305，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板3061的亮度，接近传感器可在移动终端移动到耳边时，关闭显示面板3061和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于手机还可配置的指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

显示单元306用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元306可包括显示面板3061，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板3061。

用户输入单元307可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与移动终端的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，用户输入单元307可包括触控面板3071以及其他输入设备3072。触控面板3071，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板3071上或在触控面板3071附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。触控面板3071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器310，并能接收处理器310发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板3071。除了触控面板3071，用户输入单元307还可以包括其他输入设备3072。具体地，其他输入设备3072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种，具体此处不做限定。

进一步的，触控面板3071可覆盖显示面板3061，当触控面板3071检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器310以确定触摸事件的类型，随后处理器310根据触摸事件的类型在显示面板3061上提供相应的视觉输出。虽然在图1中，触控面板3071与显示面板3061是作为两个独立的部件来实现移动终端的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板3071与显示面板3061集成而实现移动终端的输入和输出功能，具体此处不做限定。

接口单元308用作至少一个外部装置与移动终端连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元308可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端和外部装置之间传输数据。

存储器309可用于存储软件程序以及各种数据。存储器309可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器309可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器310是移动终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个移动终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器309内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器309内的数据，执行移动终端的各种功能和处理数据，从而对移动终端进行整体监控。处理器310可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器310可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理公共交通费用快捷支付。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器310中。

移动终端还可以包括给各个部件供电的电源311(比如电池)，优选的，电源311可以通过电源管理系统与处理器310逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

尽管图15未示出，移动终端还可以包括蓝牙模块等，在此不再赘述。

本发明的基于WiFi的音频信号交互方法及其系统，采用器件调制、调制音频播放设备的系统参数等方式，使得在WiFi通讯方式基础上，音频信号采集到播放的延时低于50ms，保证高质量的音频传输同时确保了低延时效果。通过WiFi实现了音频信号的交互传输与播放，克服了射频通讯方式等容易受到干扰，音频传输的音质低等问题。通过WiFi通讯器件与智能移动设备(智能手机)等建立了连接后，可以将智能手机的音频资源进行传送、播放，实现资源共享，使得音频采集设备和音频播放设备搭建的音频信号交互系统具有良好的交互性。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

在本发明专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“排”、“列”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明专利的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在发明专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

在本发明专利中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (5)

1.一种基于WiFi的音频信号交互方法，其特征在于，所述方法包括：

调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接；

调制音频采集器件、音频预处理器件以及数字信号处理器件，将音频信号采集与处理过后输出的时间压缩到10ms以内；

所述音频信号经处理后获得的PCM音频数据通过所述自定义TCP/IP协议封装后传送到所述音频播放设备实时播放；

所述调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接的步骤包括：

所述自定义TCP/IP协议用于所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的PCM音频数据传输；

所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的非音频数据采用另一TCP/IP协议或者系统预置TCP/IP协议进行封装传输。

2.根据权利要求1所述的基于WiFi的音频信号交互方法，其特征在于，所述调制WiFi通讯器件，音频采集设备与音频播放设备之间设置一自定义TCP/IP协议并建立WiFi通讯连接的步骤还包括：

所述音频播放设备连接所述音频采集设备的无线接入点AP，将所述音频播放设备的SSID/PWD信息传输到所述音频采集设备；

所述音频采集设备根据所述音频播放设备的SSID/PWD信息连接到所述音频播放设备的无线接入点AP，并将所述音频采集设备的SSID/PWD信息传输到所述音频播放设备。

3.根据权利要求1所述的基于WiFi的音频信号交互方法，其特征在于，所述调制WiFi通讯器件还包括：

调制音频采集设备与音频播放设备之间的所述WiFi通讯器件，将所述音频采集设备与所述音频播放设备之间的网络连接延时压缩到5ms以内。

4.根据权利要求1所述的基于WiFi的音频信号交互方法，其特征在于，所述音频信号经处理后获得的PCM音频数据通过所述自定义TCP/IP协议封装后传送到所述音频播放设备实时播放的步骤包括：

调制所述音频播放设备，使得所述PCM音频数据在30ms内进行播放。

5.根据权利要求4所述的基于WiFi的音频信号交互方法，其特征在于，所述调制所述音频播放设备，使得所述PCM音频数据在30ms内进行播放的步骤具体包括：

在所述音频播放设备上针对所述PCM音频数据创建快速路径FastPath，接收到所述PCM音频数据后通过所述快速路径FastPath传输到音频播放器件；

或者在所述音频播放设备上针对所述PCM音频数据配置独立音频声卡通路，接收到所述PCM音频数据后通过所述独立音频声卡通路传输到音频播放器件；

或者对所述音频播放设备的音频层AudioHal参数，所述PCM音频数据直接传输到音频播放器件。

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