CN1130719C - 多声道音频再现设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多声道音频再现设备，它可以用数量小于声道数的DAC对其声道在采样频率方面不同的多声道音频数据进行数字-模拟转换，并且将其再现。其中，解码装置(12)对至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致。DAC装置(13)用分时方式对以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。

Description

多声道音频再现设备
技术领域
本发明涉及多声道音频再现设备，尤其涉及一种用于再现记录在DVD上的DVD音频信号(即，超高保真(hi-fi)多声道音频信号)的DVD音频再现设备。
背景技术
数字化多用盘(DVD)原来是为视频信号开发的记录媒体，其容量大于光盘(CD)的六倍。在这种大容量DVD上只记录音频可以多声道再现超高保真的音频信号。
以CD为例，用44.1kHz的采样频率进行16位线性量化，对音频信号进行双声道再现，其再现频率高达22kHz，动态范围为98dB。另一方面，对于DVD的音频信号，例如用96kHz的采样频率进行24位线性量化，对音频信号进行6声道再现，其再现频率为48kHz，动态范围为144dB。
被再现的音频信号的质量和保真度一般是指再现频率、动态范围和频率特性平坦性的上限。
仍然在为实际应用规定DVD音频信号的标准。因此，还没有用于再现DVD音频信号的常规DVD音频再现设备。所以以下描述的常规DVD再现设备用于再现记录在DVD上的视频信号及相伴随的音频信号。
图5是一方框图，示出了常规DVD再现设备中一电路的主要部件，该再现设备可以再现音频信号。
用图5设备再现的是记录在DVD上的视频数据和相伴随的音频数据。视频数据和音频数据在不同的处理电路中分开再现。因此，这里不描述如何再现视频数据。
例如，记录在DVD上的音频数据是根据MPEG2对扩音器拾取的模拟音频经转换成数字音频数据后进行编码和调制而得到的音频信号。音频信号为多声道数据的形式(本例中为6声道数据)。
参照图5，从DVD读取的音频数据提供给解调部件50，解调部件50对其进行解调。解调部件50的输出提供给纠错部件51，纠错部件对其纠错。纠错部件51的输出提供给音频解码部件52。
音频解码部件52对所提供的音频数据进行解码，其输出被输入到DAC部件53中。
例如，用数字-模拟转换器(DAC)构造DAC部件53，该部件通过时分处理将每个声道中的输入音频数据从数字形式转换成模拟形式。另一种方法是，用三个DAC构造DAC部件53，每个DAC都可以转换两个声道中的音频数据，或者对一个声道使用6个DAC。注意，如果DAC处理速率允许，对设备规模和价格而言，DAC越少越好。
DAC部件53的输出提供给LPF部件54。
LPF部件54由6个低通滤波器(LPF)构成，LPF部件54从各给定声道的音频信号中抽取等于或小于一预定频率(所谓的截止频率)的分量，以便将其作为第1声道至第6声道的模拟音频信号输出。
用这种方法，在一未图示的放大器中，对常规DVD再现设备输出的各声道中的模拟音频信号进行放大，然后将其输入图6所示的6个扬声器。每个扬声器响应于输入的模拟音频信号，驱动振动膜，将信号转换成用户耳朵可感觉到的空气振动，然后将其输出。
图6是一示意图，示出了一常规扬声器系统的结构和布置，其中扬声器系统与图5中常规的DVD再现设备相连。在图6中，常规的扬声器系统包括一对主扬声器60、一对后方的扬声器61、一个中央扬声器62以及一个次低音扬声器63。
假设用户坐在房间的中央，一对主扬声器60位于用户的左前方和右前方，而一对后方的扬声器61位于左后方和右后方。另外，在一对主扬声器60之间的是中央扬声器62，次低音扬声器63位于一角落。
中央扬声器62主要用于中频范围，并且用来清楚地再现声音(人的声音)。次低音扬声器63没有方向性，用于低频范围，并且增强所述范围内的再现音频信号。
由此可见，图5所示的常规DVD再现设备能够再现伴随视频信号记录在DVD上的音频信号(多声道音频数据)。由于将DVD音频信号视为多声道音频数据，所以原则上用这种能力应该可以实现DVD音频再现设备。
但是，这种DVD音频再现设备存在以下问题。
(1)正在研究，在DVD音频规范中，声道在采样频率方面是否可以不同。声道在采样频率方面不同可以最佳地使用较大的但有限的DVD容量。但如果是这样，那么DAC的数目必须与声道数目一样多。这是因为还没有这样的DAC，它能在切换采样频率时，用(分时)方式将多声道音频数据从数字形式转换成模拟形式。另外，不容易开发这种DAC。如果设备配备与声道一样多的DAC，那么设备的规模和成本就会很大。
另外，为了普及DVD音频再现设备，在追求高档性能(即，可获得的最佳性能)时考虑以下第(2)方面的内容是很重要的。
(2)为了充分利用对DVD音频信号可行的高档性能，整个音频系统，例如包括放大器和扬声器，需要与DVD音频再现设备一样的高性能。问题是，不是每个用户都有这样的放大器或扬声器，并且这些设备与DVD音频再现设备一起，成本很高。因此，许多用户很可能将新买来的DVD音频再现设备暂时与其拥有的每个音频系统相连。对许多用户来说，高档性能可能并不是他们所需要的，但用他们拥有的每个音频系统很容易获得DVD音频信号。
因此，希望DVD音频再现设备在结构上能与现有的音频系统(诸如图6中的常规扬声器系统)相连。在这种情况下，DVD音频再现设备可以不具有高档性能，但很容易获得高质量的DVD音频信号。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种DVD音频再现设备，它用数量小于声道数的一个或多个DAC对声道在采样频率方面不同的DVD音频信号(多声道音频数据)进行数字-模拟转换，然后将经转换的DVD音频信号再现。
本发明的另一个目的是提供一种DVD音频再现设备，该设备在结构上可与现有的音频系统相连，并且仅通过连接就很容易获得DVD音频信号。
本发明具有以下特点，它们克服了上述问题。
本发明的第一方面是一种多声道音频再现设备，用于再现记录在记录媒体上的并通过对多个声道中的音频数据进行编码而获得的多声道音频数据，其中多个声道用每个不同的采样频率采样，所述多声道音频再现设备包括：
读出部件，用于从记录媒体中读出多声道音频数据；
解码部件，用于对读出部件读取的多声道音频数据进行解码；
DAC部件，用于对解码部件解码后获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；以及
LPF部件，用于从DAC部件进行D/A转换后获得的每个声道的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中截止频率是根据每个音频信号的采样频率进行分配的，并且LPF部件将抽取的分量作为每个声道的模拟音频信号输出，其中
解码部件包括采样频率转换部件，用于对解码后获得的至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致，以及
DAC部件包括一个数字-模拟转换器，它用分时方式对通过采样频率转换而以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。
如上所述，在第一方面中，对至少一个声道中的音频数据进行如此的采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致。用这种方式，使多个声道中的音频数据以采样频率均衡，并且用分时方式对其进行数字-模拟转换。因此，可以用数量小于声道数的DAC对声道在采样频率方面不同的多声道音频数据进行数字-模拟转换。
依照第二方面，在第一方面中，
LPF部件包括数量与多声道音频数据的声道数相同的可变低通滤波器，其输入是在DAC部件进行D/A转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且可变低通滤波器具有可变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量，并且
解码部件包括控制部件，就采样频率转换而言，它控制每个可变低通滤波器的滤波特性。
如上所述，在第二方面中，对至少一个声道中的音频数据进行如此的采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致。结果，采样频率的选择数量减小，截止频率的数量也变小。因此，通过使用具有可变滤波特性的低通滤波器，可以以较容易的方式控制其滤波特性。
依照第三方面，在第一方面中，LPF部件包括数量与多声道音频数据的声道数相同的低通滤波器，其输入是在DAC部件进行D/A转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且低通滤波器具有不变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量。
如上所述，在第三方面中，对至少一个声道中的音频数据进行如此的采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致。结果，采样频率的选择数量减小，截止频率的数量也变小。因此，通过使用具有不变滤波特性的低通滤波器，可以减少滤波器的类型。
依照第四方面，在第一方面中，当对采样频率过采样时，采样频率转换部件通过内插(interpolation)进行采样频率转换，当减采样时，通过分样(decimation)进行采样频率转换。
如上所述，在第四方面中，通过内插/分样进行采样频率转换。因此可以用更容易的方法来转换采样频率。
本发明的第五方面是提供一种DVD音频再现设备，用于再现记录在DVD上的、通过对多个声道中的音频数据进行编码而获得的多声道音频数据，其中用每个不同的采样频率对多个声道采样，所述DVD音频再现设备包括：
读出部件，用于从DVD中读出多声道音频数据；
解码部件，用于对读出部件读取的多声道音频数据进行解码；
DAC部件，用于在解码部件解码后获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；以及
LPF部件，用于从DAC部件进行D/A转换后获得的每个声道的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中截止频率是根据每个音频信号的采样频率进行分配的，并且LPF部件将抽取的分量以每个声道的模拟音频信号形式输出，其中
解码部件包括采样频率转换部件，用于对解码后获得的至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致，以及
DAC部件包括一个数字-模拟转换器，它用分时方式对通过采样频率转换而以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。
如上所述，在第五方面，至少对一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致。按这种方式，可以用分时方法对以采样频率均衡的多个声道的音频数据进行数字-模拟转换。结果，可以用数量小于声道数的DAC，对其声道在采样频率中不同的DVD音频信号(多声道音频数据)进行数字-模拟转换。
本发明的第六方面是提供一种DVD音频再现设备，用于再现记录在DVD上的、通过对6个声道中的音频数据进行编码而获得的6声道音频数据，其中用每个不同的采样频率对6个声道采样，所述DVD音频再现设备包括：
读出部件，用于从DVD中读出6声道音频数据；
解码部件，用于对从读出部件读取的6声道音频数据进行解码；
DAC部件，用于对在解码部件解码后获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；以及
LPF部件，用于从DAC部件进行D/A转换后获得的每个声道的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中截止频率是根据每个音频信号的采样频率进行分配的，并且LPF部件将抽取的分量以每个声道的模拟音频信号形式输出，其中
解码部件包括采样频率转换部件，用于对解码后获得的三个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其每个采样频率与其它三个声道的采样频率一致，以及
DAC部件包括三个数字-模拟转换器，它们用分时方式对通过采样频率转换而以采样频率均衡的双声道音频数据进行数字-模拟转换。
如上所述，在第六方面，对三个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其每个采样频率与剩余三个声道的采样频率相同。按这种方式，可以用分时方法对采样频率相同的三对双声道音频数据进行数字-模拟转换。结果，可以用三个DAC对其声道在采样频率方面不同的DVD音频信号(6声道音频数据)进行数字-模拟转换，然后再现。
另外，具有六声道输出的设备在结构上可以与现有的音频系统相连。因此，本设备可以与其相连，并且很容易获得DVD音频信号。在该情况下，不是总能获得DVD音频信号的高档性能，但从常规系统中再现出来的音频信号可以具有较高的音频质量。
另外，所有三个DAC都能够用分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换。因此，DAC无需高速处理。另外，目前广泛使用的DAC适用于双声道音频数据。因此，用这种类型的DAC可以在设备成本方面提供优势。
依照第七方面，在第六方面中，
LPF部件包括6个可变低通滤波器，其输入是在DAC部件进行D/A转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且可变低通滤波器具有可变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量，并且
解码部件包括控制部件，就采样频率转换而言，它控制每个可变低通滤波器的滤波特性。
如上所述，在第七方面中，对三个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其每个采样频率与剩余三个声道的采样频率一致。结果，采样频率的选择数量减小到三个，截止频率也一样。因此，通过使用具有可变滤波特性的低通滤波器，可以更方便地控制滤波特性。
依照第八方面，在第六方面中，LPF部件包括6个低通滤波器，其输入是在DAC部件进行D/A转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且低通滤波器具有不变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量。
如上所述，在第八方面中，对三个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其每个采样频率与剩余三个声道的采样频率一致。结果，采样频率的选择数量减小到三个，截止频率也一样。因此，通过使用具有不变滤波特性的低通滤波器，可以减少滤波器的类型。
依照第九方面，在第六方面中，当对采样频率过采样时，采样频率转换部件通过内插进行采样频率转换，当减采样时，通过分样进行采样频率转换。
如上所述，在第九方面中，通过内插/分样进行采样频率转换。因此，更容易转换采样频率。
本发明的第十方面是提供一种用于再现多声道音频信号的方法，其中多声道音频信号是通过对多个声道的音频数据进行编码而获得的，并且多个声道用每个不同的采样频率进行采样，该方法包括以下步骤；
对多声道音频数据进行解码；
对通过解码多声道音频数据而获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；
从通过解码多声道音频数据而获得的每个声道中的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中截止频率是根据每个音频信号的采样频率而分配的，并且将抽取的分量以每个声道的模拟音频信号的形式输出，其中
在解码步骤中，对解码获得的至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致，以及
在D/A转换步骤中，用分时方式，对通过采样频率转换而以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。
本发明的第十一方面是提供一种记录媒体，上面记录了用于再现多声道音频数据、将在计算机设备上运行的程序，其中多声道音频数据是通过对多个声道的音频数据进行编码而获得的，并且多个声道用每个不同的采样频率进行采样，用于实现操作环境的程序包括以下步骤；
对多声道音频数据进行解码；
对通过解码多声道音频数据而获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；
从通过解码多声道音频数据而获得的每个声道中的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中截止频率是根据每个音频信号的采样频率而分配的，并且将抽取的分量以每个声道的模拟音频信号的形式输出，其中
在解码步骤中，对解码获得的至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致，以及
在D/A转换步骤中，用分时方式，对通过记录采样频率转换而以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。
附图说明
结合附图阅读以下详细描述，将更清楚本发明的这些和其它目的、特征、方面和优点。
图1A是一方框图，示出了依照本发明第一实施例的多声道音频再现设备的主要部件；
图1B是一流程图，示出了依照本发明第一实施例的多声道音频再现设备的工作情况；
图2示出了一可变的LPF 141a的内部结构，其中LPF 141a是作为另一种LPF 141并列提供在图1的LPF部件14中，而截止频率切换控制电路122用于控制对各可变LPF 141a之截止频率的切换；
图3示出了图2中可变的LPF 141a的频率特性；
图4A是一方框图，示出了依照本发明第二实施例的DVD音频再现设备的主要部件；
图4B是一流程图，示出了依照本发明第二实施例的DVD音频再现设备的工作情况；
图5是一方框图，示出了常规DVD再现设备中一电路的主要部件，它可以再现音频信号；以及
图6是一示意图，示出了常规扬声器系统的结构和布置，该扬声器系统与图5所示的常规DVD再现设备相连。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的较佳实施例。(第一实施例)
图1A是一方框图，示出了依照本发明第一实施例的多声道音频再现设备的主要部件。
第一实施例的多声道音频再现设备再现了记录在预定记录媒体上的多声道音频数据。例如，记录媒体可以是包括DVD的光盘，包括MD的磁盘，或者包括DAT的磁带。本例中的多声道音频数据还包括DVD音频信号(参见背景技术部分)。
注意，依照记录媒体的类型，用于从记录媒体和数据格式中读出数据的驱动机构(未图示)可以改变。但在任何情况下，图1A的主要部件在结构上没有变化。另外，记录媒体包括与音频数据相关的非音频的数据，例如图像数据或字符数据。即使在该情况下，当在专用电路(未图示)中从音频数据中分立地再现非音频的数据时，图1A的主要部件也不会有结构上的变化。
以下描述再现记录在特定记录媒体(诸如DVD)上的n声道音频数据(其中，n是2或更大的任意整数)的情况。注意，各声道(第1声道、第2声道、…、第n声道)中的音频数据是通过以每个不同的采样频率(fs1、fs2、…、fsn)进行采样而获得的数字数据，并且用预定的方式对它进行编码和调制。
例如，根据针对传统DVD音频数据的MPEG2以及针对DVD音频信号的24位线性量化进行上述编码。例如，用EFM系统进行调制。
在图1A中，依照本发明第一实施例的多声道音频再现设备具有读出部件15、解调部件10、纠错部件11、解码部件12、DAC部件13和LPF部件14。
读出部件15从记录媒体中读出n个声道的音频数据。解调部件10对所读出的n个声道的音频数据进行解调。纠错部件11对解调部件10的输出数据进行纠错。解码部件12对纠错部件11的输出数据解码。DAC部件13由m个数字-模拟转换器DAC 131构成，其中m是满足1≤m＜n的任意整数，用于对解码部件12的输出数据进行数字-模拟转换。LPF部件14由n个低通滤波器LPF 141构成，用于从DAC部件13的输出信号中抽取等于或小于一预定频率(截止频率)的频率分量，以便将其作为模拟音频信号输出。
解码部件12包括采样频率转换电路121，该电路转换(n-m)个声道的音频数据，其中n表示采样频率不同的声道数目，而m表示一预定值，以便使每个声道的采样频率与任何m个声道的采样频率一致。当对采样频率过采样时(即当把采样频率变高时)，通过插值法转换采样频率，当作减采样时(即变低时)，通过分样来转换采样频率。
通过采样频率转换，可以将n种选择的采样频率(fs1、fs2、…、fsn)降低到m种选择(fs1、fs2、…、fsm)。这意味着，DAC部件13使用m个DAC 131就够了。
例如，如果m个DAC 131(第1个DAC 131、第2个DAC 131、…第m个DAC 131)中的一个能够用分时方式对(n-m+1)个声道的音频数据进行数字-模拟转换，并且剩余的(m-1)个DAC 131(每个)都能够对一个声道的音频数据进行数字-模拟转换，那么通过m个DAC 131可以对来自解码部件12的n个声道音频数据进行数字-模拟转换。
最好是，当n为偶数时，m个DAC 131(其中，m＝n/2)的每一个都能够用分时方式对两个声道的音频数据进行数字-模拟转换。而当n为奇数时，(m-1)个DAC 131(其中，m＝(n-1)/2)都具有上述能力，而剩下的一个DAC 131能够对一个声道的音频数据进行数字-模拟转换。这是因为用分时方式对双声道音频数据进行D/A转换不需要象对(n-m+1)个声道音频数据进行转换时所要求的那样进行高速率处理。另外，目前广泛使用的DAC 131可用于双声道音频数据。因此，用这种类型的DAC可以提供设备成本方面的优势。
图1A示出了当n为偶数且m个DAC 131(第1个至第m个DAC 131)(每个)都能够用分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换的情况，其中m＝n/2。
当把采样频率降低到m个选择(fs1、fs2、…、_fsm)时，n个LPF 141的截止频率为fc1、fc2、…、fcm，换句话说，有m种LPF 141，这些LPF对LPF部件14来说足够了。另一种方式是，LPF部件14可以具有n个可变的LFP(在下文描述)，它们能够切换m种类型的截止频率，诸如fc1、fc2、…、fcm。但如果是这种情况，要求解码部件12具有一截止频率切换控制电路(在下文中描述)，以便控制可变LPF。
图1A示出了LPF部件14具有m对LPF 14的情况，其中每对LFP的截止频率为fc1、fc2、…、fcm。具体地说，第1和第2个LPF 141的截止频率均为fc1，第3和第4个LPF的截止频率均为fc2，…，而第(n-1)个和第n个LPF的截止频率均为fcm。
现在描述如何操作这种多声道(n声道)的音频再现设备。
图1B是一流程图，示出了依照本发明第一实施例的多声道音频再现设备的工作情况。
在图1B中，用户首先操作开关(未图示)，激励多声道音频再现设备，然后将记录了n声道音频数据的记录媒体放在驱动机构(未图示)中。然后，用户按一按钮(未图示)，命令设备开始再现。对上述命令作出响应，激励驱动机构，然后驱动机构使记录媒体旋转。然后，读出部件15从旋转的记录媒体中读出n声道音频数据(步骤S101)。将所读出的n声道音频数据输入到解调部件10中。
接下来，解调部件10对n声道音频数据进行解调(步骤S102)，并且将解调部件10的输出数据输入到纠错部件11中。然后，纠错部件11对n声道音频数据进行纠错(步骤S103)。纠错用的方法是用交叉交错读-Solomon码(CRIC)。将纠错部件11的输出数据输入到解码部件12中。
然后，解码部件12对n声道音频数据进行解码(步骤S104)。这时，解码部件12中配备的采样频率转换电路121对(n-m)声道音频数据进行转换，其中n表示声道的数目，m表示一预定值，致使每个声道的采样频率(在本例中，为第1个到第(n-m)个声道)与任何m声道的采样频率相同。通过采样频率转换，具有n种选择的采样频率降低为m种选择。将解码部件12的输出数据被输入到DAC部件13中。
然后，在DAC部件13中，对n声道音频数据进行数字-模拟转换(步骤S105)。DAC部件13由m个DAC 131(第1个至第m个DAC 131)构成。
假设m个DAC 131中的一个(在本例中，为第m个DAC 131)能够用分时方式对(n-m+1)个声道的音频数据进行数字-模拟转换，并且剩余的(m-1)个DAC131(在本例中，为第1个到第(m-1)个DAC 131)(每个)都能够对一个声道的音频数据进行数字-模拟转换，那么用以下方式可以完成上述数字-模拟转换。
在DAC部件13中，对于要输入的n声道音频数据，第1个至第(m-1)个DAC 131对第1个至第(m-1)个声道音频数据进行数字-模拟转换，而第m个DAC 131用分时方式对第m个至第n个声道音频数据进行数字-模拟转换。
例如，当n为偶数时，m个DAC 131(其中，m＝n/2，m个DAC是指第1个至第m个DAC 131)的每一个都能够对两个声道的音频数据进行数字-模拟转换。用以下方式进行上述D/A转换。
在DAC部件13中，对于要输入的n声道音频数据，第1个至第m个DAC131每个都以分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换，诸如，成对的第1和第2声道，…，和成对的第(n-1)和第n声道。
另一方面，当n为奇数时，(m-1)个DAC 131(其中，m＝(n-1)/2，在本例中，它们是第1至第(m-1)个DAC 131)都能以分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换，而剩下的一个DAC 131(在本例中，为第m个DAC 131)能够对一个声道的音频数据进行数字-模拟转换。可以用以下方式进行上述D/A转换。
在DAC部件13中，对于要输入的n声道音频数据，第1个至第(m-1)个DAC 131以分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换，诸如成对的第1和第2声道，…，和成对的第(n-2)和第(n-1)声道，而第m个DAC 131对第n个声道的音频数据进行数字-模拟转换。
将DAC部件13的输出信号输入LPF部件14中，LPF 14有n个具有固定截止频率的LPF 141(m对LPF 141，每对的截止频率分别为fc1、fc2、…、fcm)。
然后LPF部件14从n声道音频信号中抽取等于或低于截止频率(fc1、fc2、…、fcm)的频率分量，以便将其作为第1至第n声道的模拟音频信号输出(步骤S106)。
LPF部件14可以有n个可变LPF 141a，用以代替n个LPF 141，它们有m种选择来切换诸如fc1、fc2、…、fcm等截止频率。在该情况下，用以下方式控制可变LPF 141a。
图2示出了一可变的LPF 141a的内部结构，其中LPF 141a(n个)是作为另一种LPF 141并列提供在图1的LPF部件14中，而截止频率切换控制电路122用于控制各可变LPF 141a之截止频率的切换。图3示出了图2中可变的LPF141a的频率特性。
在图2中，例如在解码部件12中配备了截止频率切换控制电路122，该控制电路产生控制信号，就采样频率转换而言，对可变LPF 141a按m种选择切换诸如fc1、fc2、…、fcm等截止频率，以便在用采样频率转换电路121进行转换后，使截止频率与n声道音频数据的采样频率相匹配。可变LPF 141a响应于来自截止频率切换控制电路122的控制信号，对每个开关(图中为SW1、SW2、…、SW(m-1)、SWm)进行操作，以便切换截止频率。
具体地说，如图3所示，切断开关SW1产生截止频率fc1，切断开关SW1和SW2产生截止频率fc2，…以及切断每个开关产生截止频率fc3。
返回来参照图1B，在未图示的多声道放大器中，放大由多声道音频再现设备用这种方式输出的第1至第n个声道的模拟音频信号，多声道放大器的特点是在类似于截止频率范围的频率范围内放大信号。然后，将第1至第n个声道的模拟音频信号输入n个扬声器中。每个扬声器都能够输出在类似于截止频率范围的频率范围内的音频信号，并响应于输入的模拟音频信号，驱动振动膜，从而将信号转换成用户耳朵可感受到的空气振动，然后将其输出。
这里，用通用计算机系统附加一驱动设备(未图示)和一个基片就可以实现依照第一实施例的多声道音频再现设备，其中驱动设备用于从预定的记录媒体上读出数据，而基片上有一LPF电路，用于输出音频信号。在本例中，计算机系统的程序存储器可以存储用于再现上述多声道音频数据的程序数据。根据程序数据操作CPU，从而在计算机系统上实现通过参照图1B所描述的操作环境。
这里，有三种方式可以将程序数据存储到程序存储器中。第一种是，从记录了程序数据的记录媒体中读取程序数据，然后将数据存储到程序存储器中。第二种是，接收通过网络传输的程序数据，并将接收到的数据存储到程序存储器中。第三种是，在运输计算机系统之前，将程序数据存储到程序存储器中。
由此可见，根据第一实施例，解码部件12对至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，致使其采样频率与其它声道中音频数据的采样频率一致。用这种方式，DAC部件13可以用分时方式对采样频率相等的多声道音频数据进行数字-模拟转换。相应地，用数量小于声道数的DAC 131对其声道在采样频率方面不同的多声道音频数据进行数字-模拟转换，然后将其再现。
在第一实施例中描述了，固定分配了各声道的采样频率。但如果在解码部件12和DAC部件13之间提供另一个声道切换电路，那么可以相互切换采样频率。(第二实施例)
图4A是一方框图，示出了依照本发明第二实施例的DVD音频再现设备的主要部件。
第二实施例的DVD音频再现设备再现了记录在DVD上的6声道音频数据。注意，各声道(第1声道、第2声道、…、第6声道)中的音频数据是通过以每个不同采样频率(fc1、fs2、…、fs6)进行采样而获得的数字数据，并且用预定的方式对各声道的音频数据编码和调制。例如，通过24位线性量化进行编码，而用EFM系统进行调制。
在图4A中，第二实施例的DVD音频再现设备具有读出部件45、解调部件40、纠错部件41、解码部件42、DAC部件43和LPF部件44。
读出部件45从记录媒体中读出n个声道的音频数据。解调部件40对所读出的6个声道的音频数据进行解调。纠错部件41对解调部件40的输出数据进行纠错。解码部件42对纠错部件41的输出数据解码。DAC部件43由三个数字-模拟转换器DAC 431构成，对解码部件42的输出数据进行数字-模拟转换。LPF部件44由6个低通滤波器LPF 441构成，用于从DAC部件43的输出信号中抽取等于或小于一预定频率(截止频率)的频率分量，以便将其作为模拟音频信号输出。
解码部件42包括采样频率转换电路421，该电路转换(6-3)个声道的音频数据，其中6表示采样频率不同的声道数目，而3表示一预定值，以便使每个声道的采样频率与任何3个声道的采样频率一致。当对采样频率过采样时(即当把采样频率变高时)，通过插值法转换采样频率，而当作减采样时(即变低时)，通过分样来转换采样频率。
通过采样频率转换，可以将6种选择的采样频率(fc1、fs2、…、fs6)降低到3种选择(fc1、fs2和fs3)。这意味着，DAC部件43使用3个DAC 431就够了。
具体地说，3个DAC 431(第1个DAC 431、第2个DAC 431和第3个DAC431)中的一个能够用分时方式对4个声道的音频数据进行数字-模拟转换，并且剩余的2个DAC 431每个都能够对一个声道的音频数据进行数字-模拟转换。用这种方式，通过3个DAC 431可以对来自解码部件42的6个声道音频数据进行数字-模拟转换。
最好是，3个DAC 431中的每一个都能够用分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换。这是因为用分时方式对双声道音频数据进行D/A转换不需要象对4声道音频数据进行转换时所要求的那样进行高速处理。另外，目前广泛使用的DAC 431可用于双声道音频数据。因此，用这种类型的DAC可以提供设备成本方面的优势。
图4A示出了3个DAC 431(第1个至第3个DAC 431)的每一个都能够用分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换的情况。
当把采样频率降低到3个选择(fs4、fs2和fs3)时，6个LPF 441的截止频率为fc1、fc2和fc3(换句话说，有m种LPF 441)，这些LPF对LPF部件44来说足够了。另一种方式是，LPF部件44可以具有3个可变的LPF(参见图2和图3中关于其内部结构和频率特性的描述)，它们能够按3种选择切换截止频率，诸如fc1、fc2和fc3。但如果是这种情况，要求解码部件42具有截止频率切换控制电路(参见图2)，以便控制可变LPF。
图4A示出了LPF部件44具有3对LPF 441的情况，其中每对LPF的截止频率为fc1、fc2和fc3。具体地说，第1和第2个LPF 441的截止频率均为fc1，第3和第4个LPF的截止频率均为fc2，而第5个和第6个LPF的截止频率均为fc3。
现在描述如何操作这种DVD音频再现设备。
图4B是一流程图，示出了依照本发明第二实施例的DVD音频再现设备的工作情况。
在图4B中，首先，用户操作开关(未图示)，激励多声道音频再现设备，然后将记录了DVD音频信号(6声道音频数据)的DVD放在驱动机构(未图示)中。然后，用户按一按钮(未图示)，命令设备开始再现。对上述命令作出响应，激励驱动机构，然后驱动机构使DVD旋转。读出部件45从旋转的DVD中读出6声道音频数据(步骤S401)。将所读到的6声道音频数据输入到解调部件40中。
接下来，解调部件40对6声道音频数据进行解调(步骤S402)，并且将解调部件40的输出数据输入到纠错部件41中。然后，纠错部件41对6声道音频数据进行纠错(步骤S403)。纠错用的方法是用交叉交错读-Solomon码(CRIC)进行纠错。将纠错部件41的输出数据输入到解码部件42中。
然后，解码部件42对6声道音频数据进行解码(步骤S404)。这时，解码部件42中配备的采样频率转换电路421对(6-3)个声道的音频数据进行转换(其中6表示声道的数目，3表示一预定值)，致使每个声道的采样频率(在本例中，为第1个到第3个声道音频数据)与任何3个声道的采样频率(在本例中，为第4个到第6个声道音频数据)相同。通过采样频率转换，具有6种选择的采样频率降低为3种选择。将解码部件42的输出数据输入到DAC部件43中。
然后，在DAC部件43中，对6声道音频数据进行数字-模拟转换(步骤S405)。DAC部件43由3个DAC 431(第1个至第3个DAC 431)构成。
假设3个DAC 431中的一个(在本例中，为第3个DAC 431)能够用分时方式对4个声道的音频数据进行数字-模拟转换，并且剩余的2个DAC 431(在本例中，为第1个和第2个DAC 431)每个都能够对一个声道的音频数据进行数字-模拟转换，那么用以下方式可以完成上述D/A转换。
在DAC部件43中，对于要输入的6声道音频数据，第1个至第3个DAC431都能用分时方式对双声道音频数据进行数字-模拟转换，诸如，成对的第1和第2声道，成对的第3和第4声道，和成对的第5和第6声道。
将DAC部件43的输出信号输入LPF部件44中，LPF 44有6个具有固定截止频率的LPF 441(3对LPF 441，每对的截止频率分别为fc1、fc2和fc3)。
然后，LPF部件44从6声道音频信号中抽取等于或低于截止频率(fc1、fc2和fc3)的频率分量，以便将其作为第1至第6声道的模拟音频信号输出(步骤S406)。
LPF部件44可以有6个可变LPF 141a，用以代替6个LPF 441，它们有3种选择来切换诸如fc1、fc2和fc3等截止频率(参见图2中关于可变LPF 141a之内部结构的描述，以及图3中关于其频率特性的描述；其中n＝6，m＝3)。在该情况下，用以下方式控制可变LPF 141a。
在图2中，例如在解码部件42中配备了截止频率切换控制电路122，该控制电路产生控制信号，就采样频率转换而言，对可变LPF 141a按3种选择切换诸如fc1、fc2和fc3等截止频率，以便在用采样频率转换电路421进行转换后，截止频率与6声道音频数据的采样频率相匹配。可变LPF 141a响应于来自截止频率切换控制电路122的控制信号，对每个开关(图中为SW1至SW3)进行操作。
具体地说，如图3所示，切断开关SW1产生截止频率fc1，切断开关SW1和SW2产生截止频率fc2，以及切断每个开关产生截止频率fc3。
返回来参照图4B，在未图示的6声道放大器中，放大由DVD音频再现设备用这种方式输出的第1至第6个声道的模拟音频信号，6声道放大器的特点是在类似于截止频率范围的频率范围内放大信号，然后将第1至第6个声道的模拟音频信号输入6个扬声器中。每个扬声器都能够输出在类似于截止频率范围的频率范围内的音频信号，并响应于输入的模拟音频信号，驱动振动膜，从而将信号转换成用户耳朵可感受到的空气振动，然后将其输出。
这里，DVD音频再现设备的输出是6声道模拟音频信号形式，适用于现有的音频系统，诸如图6所示的扬声器系统。因此，可以将DVD音频再现设备与现有的音频系统相连。在该情况下，虽不能获得高档性能，但很容易获得高质量的DVD音频信号。
这里，用通用计算机系统附加一驱动设备(未图示)和一个基片就可以实现依照第二实施例的多声道音频再现设备，其中驱动设备用于从DVD上读出数据，而基片上有一LPF电路，用于输出音频信号。在该情况下，计算机系统的程序存储器可以存储用于再现上述6声道音频数据的程序数据。根据程序数据操作CPU，从而在计算机系统上实现通过参照图4B所描述的操作环境。
有三种方式可以将程序数据存储到程序存储器中。第一种是，从记录了程序数据的记录媒体中读取程序数据，然后将数据存储到程序存储器中。第二种是，接收通过网络传输的程序数据，并将接收到的数据存储到程序存储器中。第三种是，在运输计算机系统之前，将程序数据存储到程序存储器中。
由此可见，根据第二实施例，解码部件42对至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，致使其采样频率与其它声道中音频数据的采样频率一致。用这种方式，DAC部件43可以用分时方式对采样频率相等的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。相应地，用数量小于声道数的DAC 431对其声道在采样频率方面不同的DVD音频数据(6声道音频数据)进行数字-模拟转换，然后将其再现。
在第二实施例中描述了，固定分配了各声道的采样频率。但如果在解码部件42和DAC部件43之间提供另一个声道切换电路，那么可以相互切换采样频率。(第三实施例)
在本发明的第三实施例中，例举性地对第二实施例中的采样频率赋值：fc1＝44.1kHz，fs2＝88.2kHz，fs3＝176.4kHz。相应地，例举性地对截止频率赋值：fc1＝25kHz，fc2＝50kHz，fc3＝100kHz。具体地说，通过采样频率转换，将6种选择的采样频率(fc1、fs2，……fs6)降低到3种选择(44.1kHz，88.2kHz，和176.4kHz)。用这种方式，可以实现适用于图6所示常规扬声器系统的DVD音频再现设备。
具体地说，如图6所示放置6个扬声器(所谓的环绕放置)，输入6个扬声器的音频信号不必具有相同的质量(这里，质量是指再现频带范围的上限)。这是因为，在图6中，次低音扬声器63只用于再现低频范围的音频信号，而放置后方扬声器61只是通过给用户听觉造成方向性，对来自主扬声器60的音频信号增加现实感。
因此，将第5和第6声道的模拟音频信号(对应于采样频率176.4kHz)提供给一对主扬声器60，将第3和第4声道的信号(88.2kHz)提供给一对后方扬声器61，而将第1和第2声道的信号(44.1kHz)提供给中央扬声器62/次低音扬声器63。
由此可见，根据第三实施例，可以使来自图6中常规扬声器系统的再现音频信号的音频质量最高。
另外，可以对DVD音频再现设备使用广泛使用于采样频率44.1kHz的DAC或LPF部件。因此，用这种类型的部件可以提供设备成本方面的优势。
注意，使用fc1＝48kHz，fs2＝96kHz，和fs3＝192kHz，以及fc1＝25kHz，fc2＝50kHz和fc3＝100kHz可以达到同样的效果。(第四实施例)
在本发明的第四实施例中，例举性地对第三实施例中的采样频率赋值：fs4＝44.1kHz，fs5＝88.2kHz，fs6＝176.4kHz。具体地说，对于记录在DVD上的6声道音频数据，第1和第2声道的音频数据是以采样频率44.1kHz进行采样而获得的数据，第3和第4声道的音频数据是以采样频率88.2kHz进行采样而获得的数据，而第5和第6声道的音频数据是以采样频率176.4kHz进行采样而获得的数据，
在该情况下，不要求DVD音频设备转换采样频率，因此，设备的尺寸得以缩小，并且降低了成本。
注意，当fc1＝48kHz，fs2＝96kHz以及fs3＝192kHz时，可以对fs4、fs5和fs6分别赋值以48kHz、96kHz和192kHz。
尽管已经详细描述了本发明，但上述描述在所有方面都是说明性的，不是限制性的。应该理解，不脱离本发明的范围可以进行各种其它的变化和改变。

Claims (10)

1.一种多声道音频再现设备，用于再现记录在记录媒体上的并通过对多个声道中的音频数据进行编码而获得的多声道音频数据，其中用每个不同的采样频率对多个声道采样，其特征在于，所述多声道音频再现设备包括：
读出装置(15)，用于从记录媒体中读出所述多声道音频数据；
解码装置(12)，用于对所述读出装置(15)读取的多声道音频数据进行解码；
DAC装置(13)，用于对所述解码装置(12)解码后获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；以及
LPF装置(14)，用于从所述DAC装置(13)进行数字-模拟转换后获得的每个声道的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中所述截止频率是根据每个音频信号的采样频率进行分配的，并且LPF装置将抽取的分量作为每个声道的模拟音频信号输出，其中
所述解码装置(12)包括采样频率转换装置(121)，用于对解码后获得的至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致，以及
所述DAC装置(13)包括一个数字-模拟转换器(131)，它用分时方式对通过所述采样频率转换而以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。
2.如权利要求1所述的多声道音频再现设备，其特征在于，所述LPF装置(14)包括数量与所述多声道音频数据的声道数相同的可变低通滤波器(141a)，其输入是在所述DAC装置(13)进行数字-模拟转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且可变低通滤波器具有可变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量，并且
所述解码装置(12)包括控制装置(122)，就所述采样频率转换而言，它控制每个所述可变低通滤波器(141a)的滤波特性。
3.如权利要求1所述的多声道音频再现设备，其特征在于，所述LPF装置(14)包括数量与所述多声道音频数据的声道数相同的低通滤波器(141)，其输入是在所述DAC装置(13)进行数字-模拟转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且低通滤波器具有不变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量。
4.如权利要求1所述的多声道音频再现设备，其特征在于，当对采样频率过采样时，所述采样频率转换装置(121)通过内插法进行所述采样频率转换，当作减采样时，通过分样进行所述采样频率转换。
5.一种DVD音频再现设备，用于再现记录在DVD上的、通过对多个声道中的音频数据进行编码而获得的多声道音频数据，其中用每个不同的采样频率对多个声道采样，其特征在于，所述DVD音频再现设备包括：
读出装置(15)，用于从DVD中读出所述多声道音频数据；
解码装置(12)，用于对所述读出装置(15)读取的多声道音频数据进行解码；
DAC装置(13)，用于对所述解码装置(12)解码后获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；以及
LPF装置(14)，用于从所述DAC装置(13)进行数字-模拟转换后获得的每个声道的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中所述截止频率是根据每个音频信号的采样频率进行分配的，并且LPF装置将抽取的分量以每个声道的模拟音频信号形式输出，其中
所述解码装置(12)包括采样频率转换装置(121)，用于对解码后获得的至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致，以及
所述DAC装置(13)包括一个数字-模拟转换器(131)，它用分时方式对通过所述采样频率转换而以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。
6.一种DVD音频再现设备，用于再现记录在DVD上的、通过对6个声道中的音频数据进行编码而获得的6声道音频数据，其中用每个不同的采样频率对6个声道采样，其特征在于，所述DVD音频再现设备包括：
读出装置(45)，用于从DVD中读出所述6声道音频数据；
解码装置(42)，用于对从所述读出装置(45)中读取的6声道音频数据进行解码；
DAC装置(43)，用于对所述解码装置(42)解码后获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换；以及
LPF装置(44)，用于从所述DAC装置(43)进行数字-模拟转换后获得的每个声道的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中所述截止频率是根据每个音频信号的采样频率进行分配的，并且LPF装置将抽取的分量以每个声道的模拟音频信号形式输出，其中
所述解码装置(42)包括采样频率转换装置(421)，用于对解码后获得的三个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其每个采样频率与其它三个声道的采样频率一致，以及
所述DAC装置(43)包括三个数字-模拟转换器(431)，它们用分时方式对通过所述采样频率转换而以采样频率均衡的双声道音频数据进行数字-模拟转换。
7.如权利要求6所述的DVD音频再现设备，其特征在于，所述LPF装置(44)包括6个可变低通滤波器(141a)，其输入是在所述DAC装置(43)进行数字-模拟转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且可变低通滤波器具有可变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量，并且
所述解码装置(42)包括控制装置(122)，就所述采样频率转换而言，它控制每个所述可变低通滤波器(141a)的滤波特性。
8.如权利要求6所述的DVD音频再现设备，其特征在于，所述LPF装置(44)包括6个低通滤波器(441)，其输入是在所述DAC装置(43)进行数字-模拟转换后而在每个声道中获得的音频信号，并且低通滤波器具有不变的滤波特性，只允许通过等于或小于分配给每个音频信号的截止频率的分量。
9.如权利要求6所述的DVD音频再现设备，其特征在于，当对采样频率过采样时，所述采样频率转换装置(421)通过内插法进行所述采样频率转换，当作减采样时，通过分样进行所述采样频率转换。
10.一种用于再现多声道音频信号的方法，其中所述多声道音频信号是通过对多个声道的音频数据进行编码而获得的，并且多个声道用每个不同的采样频率进行采样，其特征在于，包括以下步骤；
对所述多声道音频数据进行解码(S104)；
对通过解码所述多声道音频数据而获得的每个声道中的音频数据进行数字-模拟转换(S105)；
从通过解码所述多声道音频数据而获得的每个声道中的音频信号中抽取等于或小于截止频率的分量，其中所述截止频率是根据每个音频信号的采样频率而分配的，并且将抽取的分量以每个声道的模拟音频信号的形式输出(S106)，其中
在所述解码步骤(S104)中，对解码获得的至少一个声道中的音频数据进行采样频率转换，使其采样频率与其它声道的采样频率一致，以及
在所述数字-模拟转换步骤(S105)中，用分时方式，对通过所述采样频率转换而以采样频率均衡的多个声道中的音频数据进行数字-模拟转换。
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