CN1892820A - 音频解码系统及音频格式检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在音频解码器上自行对SPDIF输入格式是PCM还是比特流进行判别的装置及方法。特别涉及在音频解码器内通过自行对输入的音频数据是PCM还是比特流进行判别，并根据判别结果对输入的音频数据进行解码，以此来使输入的音频数据在从SPDIF PCM转换成SPDIF比特流时容易产生的音频解码器的误动作最少化。另外，还能够通过自行对上述音频解码器上所输入音频数据的格式转换进行感知，来减少CPU的负担及控制昂贵CPU的使用，因而能够大大地降低音频解码系统的价格。

Description

音频解码系统及音频格式检测方法

技术领域

本发明涉及音频解码系统，特别涉及在音频解码器上对SPDIF输入格式是PCM还是比特流进行判别的音频格式检测方法。

背景技术

通常情况下，音频数据是使用音频数据、取样时钟、左右两侧时钟(audio data，sampling clock，left-right clock)这样三个指针进行传送的。

上述SPDIF(Sony/Philips Digital Interface)是IEC60958/61937的统称，是SONY/PHILIPS共同开发的音频数据传送格式。即，通过索尼公司和菲利浦公司所提倡的标准规格的数字信号来实现与消费者所购买产品之间的数字传送。

并且，上述SPDIF格式使用的是在数据内包含有取样时钟和左右两侧时钟的双相标识(bi-phase mark)技法，并将其作为一个指针进行传送。因此，它的指针要比现有的方式简单得多。

另外，I²S信号在电线加长时会容易发生信号损失，但与利用几条线管理起来很麻烦的情况相反，上述SPDIF信号由于只通过一条线就传送了所有的数据和时钟，所以即使在传送过程中有一些衰减也能够准确地完成传送。

这种SPDIF信号使用了以声卡为主的CDP、MD、DDC(DigitalCompact Cassette)、DAT(Digital Audio Tape)和DAC、A/V放大器等设备。

由于有这样的优点，所以如果将SPDIF称为音频解码系统，那么首先应该具有的就是广泛通用的规格。

图1是普通音频解码系统的结构方块图。常用的SPDIF接收部101在外部有双相标识的SPDIF数据输入时，在对其进行解码之后，将SPDIF接头或信道状态数据内的信息输出到音频解码控制部102。而且，上述SPDIF接收部101在从被进行双相标识后的SPDIF数据中复原出左右两侧时钟和取样时钟之后，将其与解码后的SPDIF数据一起输出到音频解码器103中。

上述音频解码器控制部102将当前正在解码的数据信息输出到上述音频解码器103中。

上述音频解码器103利用上述音频解码控制部102的解码信息和左右两侧时钟及取样时钟来对输入的SPDIF数据进行解码处理。

即，上述音频解码控制部102从接头或信道状态数据内的信息开始，将外部输入的SPDIF数据类型是否为PCM类型、是否为比特流、是否为用户(consumer)模式、是否为专业(professional)模式等信息输出到音频解码器103中，由音频解码器103根据这些信息来对SPDIF数据进行解码处理。

上述音频解码系统所输入的SPDIF数据可以是PCM类型的，也可以是比特流类型的；还可以在输入过程中从PCM转换成比特流或者从比特流转换成PCM。

图2a和图2b是音频数据编码在利用AC3编码运算法则时，SPDIF的左右两侧信道的音频比特流帧的格式结构示意图。

即，当SPDIF输入是音频比特流时，就如图2a和图2b那样将4字节的同步字(syncword)插入每个1536取样中。当同步字为左侧信道时就与图2a所示一样具有0000F872的值；当同步字为右侧信道时就与图2b一样具有00004E1F的值。与此相反，当SPDIF输入为PCM时则不需同步字继续进行音频取样。

下面我们就来了解一下当被输入的SPDIF数据从PCM转换成比特流时的音频解码过程。

即，如果被输入的SPDIF数据类型从PCM转换成比特流，那么上述音频解码控制部102就将转换信息输出到音频解码器103。

在上述音频解码器103把通过SPDIF接收部101输入的数据看作PCM并对其进行解码处理的过程中，如果从音频解码控制部102中给出上述SPDIF数据是比特流的信息，上述音频解码器103就将上述SPDIF数据认作比特流并对其进行相应的解码处理。

发明内容

但是，如果上述音频解码控制部102将该信息进行一定迟延之后再输出给音频解码器103，那么由于在迟延期间音频解码器103得不到正确的信息所以就不可避免地要产生误动作，这将最终引发音频输出端产生错误。

即，当输入数据从PCM转换成比特流时，在音频解码系统102传达输入数据格式转换信息之前，音频解码器103将输入的数据类型看作是PCM进行解码处理。因而，那段时间就只能进行错误的输出，最坏的情况是这种错误输出能够通过扬声器输出噪音。

如果要防止发生这种情况，音频解码控制部102就应该尽可能快地，实时地更新输入数据格式转换信息并转达给音频解码器。

但是，这就意味着系统上的音频解码控制部102，即CPU的负担(load)要变大，结果是只有使用昂贵的CPU才行。

本发明就是为了解决上述问题而研制出来的，本发明的目的在于：提供一种音频解码系统，该系统能够通过自行对输入音频解码器的数据格式进行判别，来达到即使不使用昂贵的CPU也能够防止SPDIF数据格式转换时发生误动作的目的。

为了实现上述目的，以本发明为基础的音频解码系统包括以下组成部分：①SPDIF接收部，它负责从输入的SPDIF音频数据中复原出左右两侧时钟和取样时钟，将它们与实际SPDIF音频数据一起进行输出；②音频解码器，它负责从上述SPDIF接收部输出的实际SPDIF音频数据中判别是否进行音频数据格式转换，然后利用判别结果和上述左右两侧时钟及取样时钟，对实际SPDIF音频数据进行解码处理。

上述音频解码器包括以下组成部分：①负责储存被输入的左侧信道SPDIF音频数据的左侧信道数据缓冲器；②负责从被输入的左侧信道SPDIF音频数据中检测出左侧信道同步字的左侧信道同步检测部；③负责储存被输入的右侧信道SPDIF音频数据的右侧信道数据缓冲器；④负责从被输入的右侧信道SPDIF音频数据中检测出右侧信道同步字的右侧信道同步检测部；⑤比特流判别部，它负责在上述左右两侧信道同步检测部同时分别检测出左侧信道同步字和右侧信道同步字时，将被输入的SPDIF音频数据格式判别为比特流；⑥解码部，它负责依据上述比特流判别部的判别结果，对上述左右两侧信道数据缓冲器输出的左右两侧信道SPDIF音频数据进行解码处理。

上述左侧信道同步检测部包括以下几个组成部分：①左侧寄存器，它负责对连续输入的左侧信道SPDIF音频数据进行临时储存；②延迟器，它负责将上述左侧寄存器的输出进行规定时间的迟延处理；③同步字节确认部，它负责从上述左侧寄存器的输出当中检测出左侧信道的下位同步字节；④零确认部，它负责在上述同步字节确认部检测出左侧信道的下位同步字节时，对上述延迟器的输出是否为“0”进行确认，如果确认结果为“0”就判定为检测出了左侧信道的同步字节。

上述右侧信道同步检测部包括以下几个组成部分：①右侧寄存器，它负责对连续输入的右侧信道SPDIF音频数据进行临时储存；②延迟器，它负责将上述右侧寄存器的输出进行规定时间的迟延处理；③同步字节确认部，它负责从上述右侧寄存器的输出当中检测出右侧信道的下位同步字节；④零确认部，它负责在上述同步字节确认部检测出右侧信道的下位同步字节时，对上述延迟器的输出是否为“0”进行确认，如果确认结果为“0”就判定为检测出了右侧信道的同步字节。

作为以本发明为基础的包含有音频解码器的音频解码系统的音频数据格式检测方法，其包括以下几个阶段：

(a)从被输入的左侧信道的SPDIF音频数据中检测出左侧信道的同步字的阶段；

(b)从被输入的右侧信道的SPDIF音频数据中检测出右侧信道的同步字的阶段；

(c)如果上述(a)、(b)两个阶段同时检测出左右两侧信道的同步字，就判定被输入的SPDIF音频数据格式为比特流的阶段；

(d)如果上述阶段中判定结果为比特流，就按照比特流格式对被输入的SPDIF音频数据进行解码的阶段。

在上述(c)阶段中，如果上述(a)、(b)两个阶段同时检测出左右两侧信道的同步字，就等待一个音频帧区间的时间，再重新对上述(a)、(b)两个阶段是否同时检测出左右两侧信道的同步字进行判别，在执行了规定次数的重复动作之后，将此时的检测结果汇集起来，对被输入的SPDIF音频数据格式是否最终被转换成比特流进行判断。

综上所述，利用以本发明为基础的音频解码系统和音频数据格式检测部，可以在音频解码器内自行对输入的音频数据是PCM还是比特流进行判别，并根据判别结果对输入的音频数据进行解码处理。通过这种方式能够使由于输入的音频数据从SPDIF PCM转换成SPDIF比特流而发生的音频解码器的误动作减至最少。

另外，通过上述音频解码器自行对输入的音频数据的格式转换进行感知，来减少CPU的负担从而控制昂贵CPU的使用，因此能够降低音频解码系统的价格。

附图说明

图1是普通音频解码系统的结构方块图；

图2a和图2b是AC3上左右两侧音频数据帧的实施例示意图；

图3是以本发明为基础的音频解码系统中音频解码器的详细方块图；

图4是以本发明为基础的音频解码器上的音频格式检测方法的实施例流程图。

*附图主要部分符号说明*

310：左侧信道同步字检测部      311：左侧寄存器

312、332：延迟器               313、333：同步字节确认部

314、334：零确认部             320：左侧信道数据缓冲器

330：右侧信道同步字检测部      340：右侧信道数据缓冲器

350：比特流判别部              360：解码部

具体实施方式

下面就参照附图，通过对实施例的详细说明来了解本发明的其他目的、特性和优点。

现在就参照附图详细说明一下本发明实施例的结构及其作用。如图所示，本发明的结构及作用至少是通过一个实施例来进行说明。因此，上述本发明的技术思想及其核心结构和作用并不仅限于此。

图3是音频解码器103内设置的音频数据格式检测部的实施例结构方块图。假定被输入音频解码器的SPDIF数据是通过AC-3编码运算法则进行编码的。即，音频解码器是利用AC-3解码运算法则来对被输入的SPDIF音频数据进行解码处理的。

参照图3，本发明由左侧信道同步检测部310、左侧信道数据缓冲器320、右侧信道同步检测部330、右侧信道数据缓冲器340、比特流判别部350和解码部360组成。

上述左侧信道同步检测部310将连续输入的左侧信道的SPDIF音频数据储存在左侧信道数据缓冲器320中，同时从上述输入的数据中检测出左侧信道的同步字并将结果输出到比特流判别部350。上述右侧信道同步检测部330将连续输入的右侧信道的SPDIF音频数据储存在右侧信道数据缓冲器340中，同时从上述输入的数据中检测出右侧信道的同步字并将结果输出到比特流判别部350。

上述左侧信道数据缓冲器320在对左侧信道的SPDIF音频数据进行临时储存之后输出到解码部360；上述右侧信道数据缓冲器340在对右侧信道的SPDIF音频数据进行临时储存之后输出到解码部360。

上述比特流判别部350从上述左右两侧信道同步检测部310、330的输出当中判别出目前输入的音频数据格式是否为比特流之后，将其判别结果输出到解码部360。

上述解码部360利用SPDIF接收部101输出的左右两侧时钟和取样时钟及比特流判别部350的判别结果，按照AC3解码运算法则，对上述左右两侧信道数据缓冲器320、340输出的实际SPDIF左右两侧数据进行解码处理。

在具有上述构成的本发明中，左侧信道同步检测部310的左侧寄存器311在对连续输入的左侧信道的SPDIF音频数据进行储存之后，将其输出到延迟器312和同步字节确认部313中。

上述延迟器312是使输入的数据延迟2字节时间的延迟器，被延迟的数据储存在左侧信道数据缓冲器320中。同时上述被延迟的数据被输出到零确认部314。

上述同步字节确认部313从左侧寄存器311的输出数据中检测出左侧下位同步字节即F872。如果检测出F872就将对此进行通知的信号输出到零确认部314中。

如果从上述同步字节确认部313中检测出F872，上述零确认部314就对上述延迟器312的输出是否为“0”进行确认。

即，由于左侧信道的同步字为0000F872，所以从上述同步字节确认部313中检测出F872。此时，如果延迟器312输出0000，那么零确认部314就判断左侧同步字为0000F872并将与此相关的信号输出到比特流判别部350。

此时，即使同步字节检测部313中检测出F872，但如果上述延迟器312中不输出0000，上述零确认部314也不能判定其为左侧同步字。

同样，右侧信道同步检测部330的右侧寄存器331在对连续输入的右侧信道的SPDIF音频数据进行储存之后，输出到延迟器332和同步字节确认部333中。

上述延迟器332使输入的数据延迟2字节时间的延迟器，被延迟的数据储存在左侧信道数据缓冲器340中。同时上述被延迟的数据被输出到零确认部334。

上述同步字节确认部333从右侧寄存器331的输出数据中检测出右侧下位同步字节即4E1F。如果检测出4E1F就将对此进行通知的信号输出到零确认部334中。

如果从上述同步字节确认部333中检测出4E1F，上述零确认部334就对上述延迟器332的输出是否为“0”进行确认。

即，由于右侧信道的同步字为00004E1F，所以从上述同步字节确认部333中检测出4E1F。此时，如果延迟器332输出0000，那么零确认部334就判断右侧同步字为00004E1F并将与此相关的信号输出到比特流判别部350。

同样，此时即使在同步字节检测部333中检测出4E1F，但如果上述延迟器332中不输出0000，上述零确认部334也不能判定其为右侧同步字。

如果上述比特流判别部350从上述左侧信道同步检测部310中检测出左侧信道同步字；在右侧信道同步检测部330中检测出右侧信道同步字，那么就判别目前输入的音频数据格式为比特流。上述比特流判别部350的判别结果被输出到解码部360中。

此时，上述比特流判别部350利用告警比特(warning bit)将比特流检测结果通知给上述解码部360。例如，预先将输出给解码部360的告警比特值重设为0，如果上述左侧信道同步检测部310检测出左侧信道同步字并且右侧信道检测部330检测出右侧信道同步字，那么上述告警比特就被重设为1。在上述解码部360中，如果告警比特从0变为1，那么就可以判断音频数据格式从PCM转换成了比特流，就可以按照比特流格式对输入的音频数据进行解码。

即，上述解码部360利用SPDIF接收部101中输出的左右两侧时钟和取样时钟及上述比特流判别部350的告警比特，通过AC3解码运算法则，对上述左右两侧信道的数据缓冲器320、340中输出的左右两侧信道的音频数据进行解码。

此时，为了提高比特流判别的可信性，上述告警比特可以由多个比特构成。

例如，告警比特由2比特构成并且解码部360中2比特的告警比特都为1时，就断定音频数据格式已经转换成比特流。此时，如果左侧信道同步检测部310中检测出左侧信道同步字并且右侧信道同步检测部330中检测出右侧信道同步字，上述比特流判别部350就将下位告警比特设定为1。并且，如果在一帧时间之后，重新从左侧信道同步检测部310中检测出左侧信道同步字并且从右侧信道同步检测部330中检测出右侧信道同步字，上述比特流判别部350就将上位告警比特设定为1。这是因为上述同步字被有规则地插入了每一帧中。

这里，如果上述告警比特的数分别与各应用程序相对应，即，虽然可以迅速地感知输入数据格式的转换，达到了使音频数据格式检测部的结构简化的目的，但是实际上，音频数据和同步字碰巧相同时，将没有转换的情况感知为转换情况的几率就上升了。因此，虽然提高告警比特数使被输入音频数据格式的转换感知速度变慢，但是检测的错误率却降低了。

图4是这种以本发明为基础的音频格式转换的检测过程的流程图。下面就以告警比特为2比特为例进行说明。

首先，按照以音频数据的解码系统为基础的每个帧的取样数来设定待机时钟(阶段401)。

这里，在AC-3的情况下，如图2所示，由于一个音频帧由1536取样构成，所以此时设定的时钟就是1536。即，在这种情况下，上述阶段401所设定的待机时钟为1536时钟。这是由于同步字如图2所示那样有规则地插入到了每一帧中。即，如果同步字被检测出来并在一帧之后重新检测同步字的话，被输入的音频格式就被判定为比特流。

如果上述阶段401中设定了待机时钟，就将告警比特进行重新设置(阶段402)，并且对连续输入的SPDIF音频数据进行检索。

即，如果左侧信道同步检测部310中检测出SPDIF音频比特流的左侧同步字为0000F872(阶段403)，同时右侧信道同步检测部330中检测出SPDIF音频比特流的右侧同步字为00004E1F(阶段404)的话，那么下位告警比特就被设定为1，同时等待上述阶段401中设定的待机时钟数(阶段405)。

并且，如果超过了上述待机时钟数的话，就对重新在左侧信道同步检测部310中检测出SPDIF音频比特流的左侧同步字是否为0000F872(阶段406)，同时在右侧信道同步检测部330中检测出SPDIF音频比特流的右侧同步字是否为00004E1F进行确认(阶段407)。如果上述阶段判别出已经检测出左右两侧的同步字，就将上位告警比特设定为1(阶段408)。

上述解码部360利用SPDIF接收部101中输出的左右两侧时钟和取样时钟，按照AC3解码运算法则，对上述左右两侧信道的数据缓冲器320、340中输出的左右两侧信道的音频数据进行解码，如果在这个过程中上述比特流判别部350输出的告警比特(1∶0)都是1，就可以认定音频数据格式已经转换成比特流了并对输入的音频数据进行解码处理。

即，告警比特(1∶0)都是1是指在进行一次同步字输入之后，输入一个音频帧的数据并且重新输入同步字的情况，所以此时输入的音频数据格式被认为已经从PCM转换成了比特流。

同样，在音频解码控制部向音频解码器提供音频数据格式转换信息之前，如果音频解码器自行对音频数据的格式转换进行感知的话，那么即使在最坏的情况下也只是感受两个音频帧的误动作而已，因此能够使解码器输出端的噪音最小化。

通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。

Claims (11)

1、一种音频解码系统，是接收SPDIF音频数据并对其进行解码处理的音频解码系统，其包括：

①SPDIF接收部，它负责从输入的SPDIF音频数据中复原出左右两侧时钟和取样时钟，将它们与实际SPDIF音频数据一起进行输出；

②音频解码器，它负责从上述SPDIF接收部输出的实际SPDIF音频数据中判别是否进行音频数据格式转换，然后利用判别结果和上述左右两侧时钟及取样时钟，对实际SPDIF音频数据进行解码处理。

2、如权利要求1所述的音频解码系统，其特征在于，上述音频解码器包括：

①负责储存被输入的左侧信道SPDIF音频数据的左侧信道数据缓冲器；

②负责从被输入的左侧信道SPDIF音频数据中检测出左侧信道同步字的左侧信道同步检测部；

③负责储存被输入的右侧信道SPDIF音频数据的右侧信道数据缓冲器；

④负责从被输入的右侧信道SPDIF音频数据中检测出右侧信道同步字的右侧信道同步检测部；

⑤比特流判别部，其负责在上述左右两侧信道同步检测部同时分别检测出左侧信道同步字和右侧信道同步字时，将被输入的SPDIF音频数据格式判别为比特流；

⑥解码部，其负责依据上述比特流判别部的判别结果，对上述左右两侧信道数据缓冲器输出的左右两侧信道SPDIF音频数据进行解码处理。

3、如权利要求2所述的音频解码系统，其特征在于，上述左侧信道同步检测部包括：

①左侧寄存器，其负责对连续输入的左侧信道SPDIF音频数据进行临时储存；

②延迟器，其负责将上述左侧寄存器的输出进行规定时间的迟延处理；

③同步字节确认部，其负责从上述左侧寄存器的输出当中检测出左侧信道的下位同步字节；

④零确认部，其负责在上述同步字节确认部检测出左侧信道的下位同步字节时，对上述延迟器的输出是否为“0”进行确认，如果确认结果为“0”就判定为检测出了左侧信道的同步字节。

4、如权利要求3所述的音频解码系统，其特征在于，上述延迟器的迟延区间是根据左侧信道的上位同步字节的大小来设定的。

5、如权利要求3所述的音频解码系统，其特征在于，上述左侧信道的同步字在AC3编码的情况下具有0000F872的模式值。

6、如权利要求2所述的音频解码系统，其特征在于，上述右侧信道同步检测部包括：

①右侧寄存器，其负责对连续输入的右侧信道SPDIF音频数据进行临时储存；

②延迟器，其负责将上述右侧寄存器的输出进行规定时间的迟延处理；

③同步字节确认部，其负责从上述右侧寄存器的输出当中检测出右侧信道的下位同步字节；

④零确认部，其负责在上述同步字节确认部检测出右侧信道的下位同步字节时，对上述延迟器的输出是否为“0”进行确认，如果确认结果为“0”就判定为检测出了右侧信道的同步字节。

7、如权利要求6所述的音频解码系统，其特征在于，上述延迟器的迟延区间是根据右侧信道的上位同步字节大小来设定的。

8、如权利要求6所述的音频解码系统，其特征在于，上述右侧信道的同步字在AC3编码的情况下具有00004E1F的模式值。

9、如权利要求2所述的音频解码系统，其特征在于，如果上述左右两侧的信道同步检测部同时检测出左右两侧的同步字，那么上述比特流判别部就判定被输入的SPDIF音频数据格式为比特流，并将结果输出给上述解码部。

10、一种音频数据格式检测方法，其包括：

(a)从被输入的左侧信道的SPDIF音频数据中检测出左侧信道的同步字的阶段；

(b)从被输入的右侧信道的SPDIF音频数据中检测出右侧信道的同步字的阶段；

(c)如果上述(a)、(b)两个阶段同时检测出左右两侧信道的同步字，就判定被输入的SPDIF音频数据格式为比特流的阶段；

(d)如果上述阶段中判定结果为比特流，就按照比特流格式对被输入的SPDIF音频数据进行解码的阶段。

11、如权利要求10所述的音频数据格式检测方法，其特征在于：

如果上述(a)、(b)两个阶段同时检测出左右两侧信道的同步字，那么上述(c)阶段就等待一个音频帧区间的时间，然后再重新对上述(a)、(b)两个阶段是否同时检测出左右两侧信道的同步字进行判别，并且在执行了规定次数的重复动作之后，将此时的检测结果汇集起来，对被输入的SPDIF音频数据格式是否最终被转换成比特流进行判断。

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