CN115834777A - 一种机载音频处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于音频处理技术领域，具体涉及一种机载音频处理系统，包括安装在机上的媒体专用处理器以及音频数据压缩解压专用芯片；实现语音数据的采集、编码、解码、输出功能，具有语音处理底噪小、质量高、传输带宽低的优点，可有效解决传统嵌入式平台下语音处理中底噪大、数据速率较低时语音质量差，数据速率较高时占用传输链路带宽过大的问题。

Description

一种机载音频处理系统

技术领域

本发明属于音频处理技术领域，具体涉及一种机载音频处理系统。

背景技术

传统嵌入式平台下传输的语音数据，通常采用原始PCM格式、或G711等软件编码解码的方式进行处理，存在语音底噪大，数据速率较高时占用传输链路带宽过大，数据速率较低时语音质量差等诸多问题。

发明内容

有鉴于此，

本发明提出一种机载音频处理系统，包括安装在机上的媒体专用处理器以及音频数据压缩解压专用芯片；实现语音数据的采集、编码、解码、输出功能，具有语音处理底噪小、质量高、传输带宽低的优点，可有效解决传统嵌入式平台下语音处理中底噪大、数据速率较低时语音质量差，数据速率较高时占用传输链路带宽过大的问题。

为了实现上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种机载音频处理系统，用于实现机上与地面终端的语音通话，包括安装在机上的媒体专用处理器以及音频数据压缩解压专用芯片；

所述媒体专用处理器用于机上音频数据的模数转换、解压后的终端音频数据的模拟转换输出、通过外围接口配置音频数据压缩解压专用芯片以及通过网络接口发送或接收压缩后的机上音频数据和终端音频数据；

所述音频数据压缩解压专用芯片得内部配置音频压缩与音频解压算法。

进一步的，所述机载音频处理系统包括下行通讯过程以及上行通讯过程，所述下行通讯过程的方法为：所述媒体专用处理器通过模拟音频采集接口接收机上音频数据；对机上音频数据进行模数转换；将转换后的所述机上音频数据通过外围接口发送至音频数据压缩解压专用芯片；音频数据压缩解压专用芯片对转换后的所述机上音频数据进行压缩；媒体专用处理器基于外围接口轮询接收压缩后的所述机上音频数据；

之后通过所述网络接口发送压缩后的机载音频数据，最终经链路传输至所述终端。

进一步的，所述上行通讯过程的方法为：

媒体专用处理器通过网络接口接收终端的压缩后的终端音频数据，通过外围接口发送至音频数据压缩解压专用芯片；音频数据压缩解压专用芯片对压缩后的所述终端音频数据进行解压；媒体专用处理器基于外围接口轮询接收解压后的所述终端音频数据；

之后所述媒体专用处理器对解压后的所述终端音频数据进行数模转换，转换后的数据通过模拟音频输出接口输出。

进一步的，数据速率和通信波特率支持通过电阻网络选焊配置。

进一步的，所述外围接口为UART接口。

进一步的，所述媒体专用处理器配置音频数据压缩解压专用芯片的方法为：

设置外围接口的通信波特率为460800bps；

之后将所述音频数据压缩解压专用芯片配置为仅通过自身的UART接口进行数据输入输出。

进一步的，媒体专用处理器向所述音频数据压缩解压专用芯片发送数据的方法为：

在两个缓冲队列中分别存放模数转换后的所述机载语音信号以及压缩后的所述终端音频数据；

之后自所述缓冲队列中提取数据并发送至所述音频数据压缩解压专用芯片。

进一步的，媒体专用处理器接收所述音频数据压缩解压专用芯片数据的方法为：

通过所述外围接口轮询接收所述音频数据压缩解压专用芯片的输出数据，判定数据包类型，若类型为已编码数据则放入编码后数据缓冲队列用于后续数据网络发送，若类型为已解码数据则将数据通过模拟音频输出接口组帧输出。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为媒体专用处理器音频采集输出的部分电路图；

图2为媒体专用处理器音频采集输出的部分电路图；

图3为媒体专用处理器音频采集输出的部分电路图；

图4为音频数据压缩解压专用芯片外围硬件的部分电路图；

图5为音频数据压缩解压专用芯片外围硬件的部分电路图；

图6为音频数据压缩解压专用芯片的软件初始化流程图；

图7为媒体专用处理器向音频数据压缩解压专用芯片数据发送方向软件流程图；

图8为媒体专用处理器从音频数据压缩解压专用芯片数据接收方向软件流程图；

图9为音频数据在媒体专用处理器与音频数据压缩解压专用芯片间的传递过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

在本发明的一个实施例中，提出一种机载音频处理系统，用于实现机上与地面终端的语音通话，包括安装在机上的媒体专用处理器以及音频数据压缩解压专用芯片；

所述媒体专用处理器用于机上音频数据的模数转换、解压后的终端音频数据的模拟转换输出、通过外围接口配置音频数据压缩解压专用芯片以及通过网络接口发送或接收压缩后的机上音频数据和终端音频数据；

所述音频数据压缩解压专用芯片得内部配置音频压缩与音频解压算法。

进一步的，所述机载音频处理系统包括下行通讯过程以及上行通讯过程，所述下行通讯过程的方法为：

所述媒体专用处理器通过模拟音频采集接口接收机上音频数据；对机上音频数据进行模数转换；将转换后的所述机上音频数据通过外围接口发送至音频数据压缩解压专用芯片；音频数据压缩解压专用芯片对转换后的所述机上音频数据进行压缩；媒体专用处理器基于外围接口轮询接收压缩后的所述机上音频数据；

之后通过所述网络接口发送压缩后的机载音频数据，最终经链路传输至所述终端。

在本实施例中，所述上行通讯过程的方法为：

媒体专用处理器通过网络接口接收终端的压缩后的终端音频数据，通过外围接口发送至音频数据压缩解压专用芯片；音频数据压缩解压专用芯片对压缩后的所述终端音频数据进行解压；媒体专用处理器基于外围接口轮询接收解压后的所述终端音频数据；

之后所述媒体专用处理器对解压后的所述终端音频数据进行数模转换，转换后的数据通过模拟音频输出接口输出。

在本实施例中，数据速率和通信波特率支持通过电阻网络选焊配置。

在本实施例中，所述外围接口为UART接口。

在本实施例中，所述媒体专用处理器配置音频数据压缩解压专用芯片的方法为：

设置外围接口的通信波特率为460800bps；

之后将所述音频数据压缩解压专用芯片配置为仅通过自身的UART接口进行数据输入输出。

在本实施例中，媒体专用处理器向所述音频数据压缩解压专用芯片发送数据的方法为：

在两个缓冲队列中分别存放模数转换后的所述机载语音信号以及压缩后的所述终端音频数据；

之后自所述缓冲队列中提取数据并发送至所述音频数据压缩解压专用芯片。

在本实施例中，媒体专用处理器接收所述音频数据压缩解压专用芯片数据的方法为：

通过所述外围接口轮询接收所述音频数据压缩解压专用芯片的输出数据，判定数据包类型，若类型为已编码数据则放入编码后数据缓冲队列用于后续数据网络发送，若类型为已解码数据则将数据通过模拟音频输出接口组帧输出。

本实施例媒体专用处理器采用支持8K Ultra HD Mobile Camera SOC，支持2路立体声单端输入或1路差分输入，2路单端lineout输出，集成高性能Audio Codec,包括高品质立体声回放DAC，高品质立体声录音ADC；音频数据压缩解压专用芯片，音频采集输出的电路图如图1、2、3所示。音频数据压缩解压专用芯片外围硬件电路图如图4、5所示。

本实施例使用媒体专用处理器的UART接口实现对音频数据压缩解压专用芯片的初始化、编解码处理控制，具体软件设计包括如下内容：

1)音频数据压缩解压专用芯片的初始化配置

媒体专用处理器通过UART接口配置音频数据压缩解压专用芯片的校验、Encode、Decode模式、传输速率及通道模式参数。音频数据压缩解压专用芯片的初始化流程如图6所示。

2)数字音频数据的编码及解码处理控制

数字音频数据的编码处理、解码处理控制过程均包含两个方向的数据处理：媒体专用处理器的发送方向和接收方向。发送方向的软件处理流程图见图7，接收方向的软件处理流程图见图8。

编码处理发送方向媒体专用处理器循环读取待编码音频数据环形缓冲队列中数据，将读到的音频数据通过UART接口发送至音频数据压缩解压专用芯片完成编码。数据接收方向媒体专用处理器循环接收音频数据压缩解压专用芯片已编码Packet数据包。

解码处理发送方向媒体专用处理器循环读取待解码音频数据环形缓冲队列中数据，将读到的已编码数据通过UART接口发送至音频数据压缩解压专用芯片完成解码。数据接收方向媒体专用处理器循环接收音频数据压缩解压专用芯片已解码Speech数据包。

本发明实现媒体专用处理器对模拟音频的采集及已解码语音数据的模拟输出，媒体专用处理器音频采集及输出处理流程示意图见图9。

1)模拟音频采集处理功能软件设计

软件处理流程为：配置模拟音频采集AI接口参数，启用音频采集设备，循环读取AI接口采集到的音频帧，并将读到的音频帧数据放入待编码音频数据环形缓冲队列中。

2)模拟音频输出处理功能软件设计

软件处理流程为：配置模拟音频AO接口参数，启用音频输出设备，将接收的音频数据压缩解压专用芯片已解码Speech数据包及时送至AO输出接口输出。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种机载音频处理系统，用于实现机上与地面终端的语音通话，其特征在于，包括安装在机上的媒体专用处理器以及音频数据压缩解压专用芯片；

所述媒体专用处理器用于机上音频数据的模数转换、解压后的终端音频数据的模拟转换输出、通过外围接口配置音频数据压缩解压专用芯片以及通过网络接口发送或接收压缩后的机上音频数据和终端音频数据；

所述音频数据压缩解压专用芯片得内部配置音频压缩与音频解压算法。

2.根据权利要求1所述的机载音频处理系统，其特征在于，所述机载音频处理系统包括下行通讯过程以及上行通讯过程，所述下行通讯过程的方法为：

所述媒体专用处理器通过模拟音频采集接口接收机上音频数据；对机上音频数据进行模数转换；将转换后的所述机上音频数据通过外围接口发送至音频数据压缩解压专用芯片；音频数据压缩解压专用芯片对转换后的所述机上音频数据进行压缩；媒体专用处理器基于外围接口轮询接收压缩后的所述机上音频数据；之后通过所述网络接口发送压缩后的机载音频数据，最终经链路传输至所述终端。

3.根据权利要求2所述的机载音频处理系统，其特征在于，所述上行通讯过程的方法为：

媒体专用处理器通过网络接口接收终端的压缩后的终端音频数据，通过外围接口发送至音频数据压缩解压专用芯片；音频数据压缩解压专用芯片对压缩后的所述终端音频数据进行解压；媒体专用处理器基于外围接口轮询接收解压后的所述终端音频数据；

之后所述媒体专用处理器对解压后的所述终端音频数据进行数模转换，转换后的数据通过模拟音频输出接口输出。

4.根据权利要求3所述的机载音频处理系统，其特征在于，数据速率和通信波特率支持通过电阻网络选焊配置。

5.根据权利要求4所述的机载音频处理系统，其特征在于，所述外围接口为UART接口。

6.根据权利要求5所述的机载音频处理系统，其特征在于，所述媒体专用处理器配置音频数据压缩解压专用芯片的方法为：

设置外围接口的通信波特率为460800bps；

之后将所述音频数据压缩解压专用芯片配置为仅通过自身的UART接口进行数据输入输出。

7.根据权利要求6所述的机载音频处理系统，其特征在于，媒体专用处理器向所述音频数据压缩解压专用芯片发送数据的方法为：

在两个缓冲队列中分别存放模数转换后的所述机载语音信号以及压缩后的所述终端音频数据；

之后自所述缓冲队列中提取数据并发送至所述音频数据压缩解压专用芯片。

8.根据权利要求7所述的机载音频处理系统，其特征在于，媒体专用处理器接收所述音频数据压缩解压专用芯片数据的方法为：

通过所述外围接口轮询接收所述音频数据压缩解压专用芯片的输出数据，判定数据包类型，若类型为已编码数据则放入编码后数据缓冲队列用于后续数据网络发送，若类型为已解码数据则将数据通过模拟音频输出接口组帧输出。

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