CN1976236A - 音频译码系统、多媒体译码系统、声道重配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音频译码系统、多媒体译码系统、声道重配方法，其中所述音频译码系统包括接口及处理器。所述接口用以接收音频信号。所述处理器提供一组声道重配方程式及声道重配系数，并依据该组声道重配方程式及该组声道重配系数处理该音频信号，以将一特定数目的输入声道转换成另一特定数目的输出声道，其中Out6及Out7表示同时降混输出声道，且该组声道重配方程式包括：如图3C所示的方程式，其中，a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y，a’，b’，c’，d’，e’，f’，g’，v’，y’代表该组声道重配系数。

Description

音频译码系统、多媒体译码系统、声道重配方法

技术领域

本发明有关于信号处理，特别是有关于音频信号译码，具体的讲是有关于音频译码系统、多媒体译码系统、声道重配方法。

背景技术

传统上，使用一组降混方程式(即，降混矩阵downmix matrix)来进行音频降混(downmixing)的程序。而该降混矩阵，仅能用于将音频降混的应用。当输出声道数超过输入声道数时，该声道重分配的状况即不属于音频降混，因此，无法使用传统的降混矩阵来进行该声道重分配的运作。并且，传统的降混矩阵通常也不适用于单声道输出的状况。再者，传统的降混矩阵也无法应用于同时降混(simultaneous downmix)输出频道的状况。而且，传统的降混矩阵也无法应用于“1+1”输入(双重单音频，dual mono)的情况。

发明内容

本发明目的之一为提供一种声频信号译码系统与方法。

为达成上述目的，本发明提供一种音频译码系统，其包括一接口以及一处理器。该接口用以接收音频信号。该处理器用以提供一组声道重配方程式及声道重配系数，并依据该组声道重配方程式及该组声道重配系数处理该音频信号，以将一特定数目的输入声道(In#)转换成另一特定数目的输出声道(Out#)，其中Out6及Out7表示同时降混输出声道，且该组声道重配方程式包括：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Out}0\\ \mathrm{Out}1\\ \mathrm{Out}2\\ \mathrm{Out}3\\ \mathrm{Out}4\\ \mathrm{Out}5\\ \mathrm{Out}6\\ \mathrm{Out}7\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}a& g& w& b& c& 0\\ x& k& 0& i& j& 0\\ y& v& d& e& f& 0\\ 0& 0& 0& m& 0& 0\\ 0& 0& 0& n& q& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& p\\ a^{\′}& g^{\′}& 0& b^{\′}& c^{\′}& 0\\ y^{\′}& v^{\′}& d^{\′}& e^{\′}& f^{\′}& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{In}0\\ \mathrm{In}1\\ \mathrm{In}2\\ \mathrm{In}3\\ \mathrm{In}4\\ \mathrm{In}5\end{array}\right];$

其中，a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y，a’，b’，c’，d’，e’，f’，g’，v’，y’代表该组声道重配系数。

本发明也提供一种多媒体译码系统，其包括一接口、一处理器、一内存、一视频译码器以及一音频译码器。该接口用以接收一多媒体比特流。该处理器用以将该多媒体比特流解析为视频数据和音频数据。该内存耦接至该处理器，用以将该视频数据储存于一视频数据缓冲区，并将该音频数据储存于一音频数据缓冲区。该视频译码器耦接至该内存，撷取该视频数据并将该视频数据译码以产生一数字视频信号。该音频译码器耦接至该内存，撷取该音频数据并将该音频译码以产生一数字音频信号，该音频译码器包含一接口及一译码处理器。该音频译码器的接口用以从该音频数据缓冲区撷取该音频信号。该译码处理器用以提供一组声道重配方程式及声道重配系数，并依据该组声道重配方程式及该组声道重配系数处理该音频信号，以将一特定数目的输入声道(In#)转换成另一特定数目的输出声道(Out#)，该组声道重配方程式包括：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Out}0\\ \mathrm{Out}1\\ \mathrm{Out}2\\ \mathrm{Out}3\\ \mathrm{Out}4\\ \mathrm{Out}5\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}a& g& w& b& c& 0\\ x& k& 0& i& j& 0\\ y& v& d& e& f& 0\\ 0& 0& 0& m& 0& 0\\ 0& 0& 0& n& q& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& p\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{In}0\\ \mathrm{In}1\\ \mathrm{In}2\\ \mathrm{In}3\\ \mathrm{In}4\\ \mathrm{In}5\end{array}\right]$

其中，a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y代表该组声道重配系数。

本发明也提供一种声道重配方法。该方法首先接收音频信号，其包含一特定数目的输入声道(In#)。并提供一组声道重配方程式及声道重配系数。并依据该组声道重配方程式及该组声道重配系数处理该音频信号，以将该特定数目的输入声道(In#)转换成另一特定数目的输出声道(Out#)，该组声道重配方程式包括：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Out}0\\ \mathrm{Out}1\\ \mathrm{Out}2\\ \mathrm{Out}3\\ \mathrm{Out}4\\ \mathrm{Out}5\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}a& g& w& b& c& 0\\ x& k& 0& i& j& 0\\ y& v& d& e& f& 0\\ 0& 0& 0& m& 0& 0\\ 0& 0& 0& n& q& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& p\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{In}0\\ \mathrm{In}1\\ \mathrm{In}2\\ \mathrm{In}3\\ \mathrm{In}4\\ \mathrm{In}5\end{array}\right]$

其中，a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y代表该组声道重配系数。

附图说明

图1表示依据本发明实施例所绘的多媒体播放系统的示意图。

图2表示依据本发明实施例所绘的多媒体译码器的方块图。

图3A～图3C表示依据本发明实施例所绘的声道重配方程式。

图4显示依据本发明实施例所绘的声道重配方法的流程图。

主要组件符号说明

多媒体播放系统～100；

显示装置～120；

扬声器～131～138；

多媒体译码系统～200；

微处理器～210；

动态随机存取内存～220；

视频译码器～240；

音频译码器～250；

解析器～270；

内存总线～260；

接口～252；

译码处理器～254。

具体实施方式

为了让本发明的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图1至图4，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。

图1表示依据本发明实施例所绘的多媒体播放系统的示意图。多媒体播放系统100和显示装置120及扬声器131～138连结。多媒体播放系统100包含视频译码器及音频译码器(未显示于图1中)。音频译码器提供可程序化的声道重配方程式和系数，并由可重设组态的声道重配来提供更佳的音响品质。多媒体播放系统100可由一盘片机接受盘片，并可以从该盘片上获取多媒体比特流。多媒体播放系统100将该多媒体比特流转换为视频和音频信号，并将该视频信号呈现于显示装置120，将该音频信号由扬声器131-136呈现。

显示装置120可以是例如电视机、计算机屏幕、液晶显示屏或投影系统等。

上述扬声器可以不同组态配置。例如，扬声器131和132可以为一对左右扬声器，扬声器135可以为一中央扬声器、扬声器133和134可以为一对左右环场扬声器、扬声器136可以为一低频扬声器。也可以仅提供单一的中央扬声器135。左右扬声器131和132也可单独使用或和中央扬声器135连结使用。扬声器131～133及135可以配置为左、右、环场、及中央扬声器。扬声器131～135可以配置为左、右、左环场、右环场、及中央扬声器。另外，低频扬声器136可以和上述任何一种扬声器配置方式结合使用。扬声器137和138可以作为同时降混输出音频，例如耳机及电视机输出喇叭。

举例而言，多媒体播放系统100接收一盘片，其可以为CD-ROM、只读DVD、可重复抹写DVD、或DVD-RAM等。多媒体播放系统100可从盘片读取音频数据以及多媒体比特流，或可将音频数据以及多媒体比特流写入该盘片。

图2表示依据本发明实施例的所绘的多媒体译码系统200的方块图。多媒体译码系统200可以实现于图1所示的多媒体播放系统中。多媒体译码系统200用以将多媒体比特流译码，以产生数字视频信号和音频信号。多媒体译码系统200包括微处理器210、动态随机存取内存(DRAM)220、视频译码器240、及音频译码器250。微处理器210用以控制多媒体译码系统200中各功能单元。动态随机存取内存220用于暂时储存读取进来的多媒体比特流。多媒体译码系统200也可以进一步包含硬件解析器270，用以透过内存总线260撷取该多媒体比特流，并将该多媒体比特流解析为视频数据和音频数据。该多媒体比特流可以直接输入到硬件解析器270。依据本发明某些实施例，微处理器210也可以用来将该多媒体比特流解析为视频数据和音频数据，并将该视频数据和音频数据传送到动态随机存取内存220中适当的缓冲区内。

视频译码器240透过内存总线260，从一视频缓冲区撷取该视频数据，并将该视频数据译码为数字视频信号。音频译码器250透过内存总线260，从一音频缓冲区撷取该音频数据，并将该音频数据译码为数字音频信号。而且，音频译码器250可以操作用以执行声道重配程序，其细节如后述。该数字音频信号及视频信号可以转换为模拟音频信号及视频信号，并传送到扬声器131～138和显示装置120。

依据本发明实施例，该音频比特流数据可以依据MPEG-2或/和AC-3标准转换。根据MPEG-2和AC-3的标准，只定义了音频编码方法的一个架构，所以每次音频编码的实际操作可以有其特有的最优化计算方法。

音频译码器250包含接口252及译码处理器254。接口252用以透过内存总线260，从音频数据缓冲区接收该音频信号。译码处理器254提供一组声道重配方程式及声道重配系数，并依据该声道重配方程式及该声道重配系数处理该音频信号，将一特定数目的输入声道In#转换为一特定数目的输出声道Out#。该声道重配方程式如第3A～3C图所示，其可以用于1～8个音频的声道重配处理之用。其中a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y，a’，b’，c’，d’，e’，f’，g’，v’，y′，分别为声道重配系数。声道重配系数可以由使用者设定，或依据该多媒体比特流中设定的参数决定，或依据一特定输出模式对于所欲输出声道的界定决定。即，译码处理器254依据使用者设定或多媒体比特流来决定该等声道重配系数。在某些实施例中，微处理器210可以用于决定该声道重配系数。

参见图3A，其表示依据本发明实施例所绘的声道重配方程式。一组输入声道41依据声道重配方程式(声道重配矩阵)43处理，以产生输出一组输出声道45。在该输入声道41的比特流中，可以包含关于声道重配的声道重配系数的设定信息，其可以作为音频译码器250进行声道重配程序的运算的默认设定值。该声道重配矩阵可以用于多种不同的扬声器配置。且该声道重配系数为可程序化，以平衡控制输出声道。

在图3A中所示的声道重配方程式，以及在此说明用的实施例，若无特别注明，其输入声道In0-In5分别设定为左(L)、中央(C)、右(R)、左环场(LS)、右环场(RS)、低频(LFE)输入声道。而且，输出声道Out0-Out5分别为左(L)、中央(C)、右(R)、左环场(LS)、右环场(RS)、低频(subwoofer)输出声道。

参见图4，其表示依据本发明实施例所绘的声道重配方法的流程图。步骤S51中，接收音频信号，其包含特定数目的输入声道(In#)。步骤S53中，提供一组声道重配方程式及声道重配系数。步骤S55，依据该声道重配方程式处理该音频信号，以将该特定数目的输入声道(In#)转换成特定数目的输出声道(Out#)。

图3A～图3C图所示的声道重配方程式可以用于1～8个声道的声道重配处理。以下叙述其实施方式。

例如，就一单一的单输出声道而言，d，e，f，i，j，k，m，n，p，q，v，x，y设为0。使得该译码处理器由下式将该输入音频降混为单输出声道：

Out0＝a×In0+g×In1+w×In2+b×In3+c×In4。

就一双重的单声道配置(“1+1”输入，dual mono)而言，符合杜比(Dolby)标准的声道重配程序可以由如图3B所示的声道重配方程式实现。图3B所示的声道重配方程式由图3A所示的声道重配方程式改变而成。在此，提供两个单声道输入源(ch1及ch2)，并以3扬声器配置(3/0输出)呈现，其中In0＝ch1，而In1＝ch2。

当输入源为两个单声道(ch1及ch2)输出声道为一立体(stereo)输出时，声道重配系数a及v被设定为1，而其它的声道重配系数则设定为0。因此，输出左声道和右声道以下式决定。

Out0(L’)＝Ch1

Out2(R’)＝Ch2

其中，当输入源为两个单声道输出声道为一单声道ch1(Ch1 mono)输出时，声道重配系数x被设定为1，其它声道重配系数则设定为0。因此，输出中央声道以下式表示：

Out1(C’)＝Ch1

其中，当输入源为两个单声道输出声道为一单声道ch2(Ch2 mono)输出时，声道重配系数k被设定为1，其它声道重配系数则被设定为0。输出中央声道以下式表示：

Out1(C’)＝Ch2

当输入源为两个单声道输出声道为一混合单声道(mixed mono)输出时，声道重配系数x和k被设定为0.5，而其它声道重配系数则设定为0。输出中央声道以下式表示：

Out1(C’)＝0.5×Ch1+0.5×Ch2

不等于0的声道重配系数的数值大小，可依据多媒体比特流中的设定，也可以另外程序化设定。

图3C显示依据本发明实施例所绘的声道重配方程式，其可以应用于同时降混。输出声道Out6和Out7界定同时降混输出声道。依据图3C所显示的声道重配方程式，左(In0)、中央(In1)、右(In2)、左环场(In3)、右环场(In4)输入声道要进行降混处理，以产生2个同时输出声道，如下式所示：

Out6＝a’×In0+g’×In1+b’×In3+c’×In4

Out7＝y’×In0+v’×In1+d’×In2+e’×In3+f’×In4

上述表达式和普通的降混表达式不同，普通的降混表达式为：

Out0＝a×In0+g×In1+w×In2+b×In3+c×In4

Out2＝y×In0+v×In1+d×In2+e×In3+f×In4.

再者，在图3A～图3C中所示的声道重配方程式也可以用于不是降混的声道重配处理(即，upmix)。在此，以3/1输入和3/2输出声道配置为例进行说明。依据本发明实施例，In0为左声道(L)、In1为中央声道(C)、In2为右声道(R)、In3则为单一环场声道(S)。在这样的声道重配处理中，声道重配系数a、k、d被设定为1，声道重配系数m、n则被设定为0.707(1/)，而其它的声道重配系数则设定为0。如上所述，输出声道以下式决定：

Out0(L’)＝L

Out1(C’)＝C

Out2(R’)＝R

Out3(Ls’)＝0.707×S

Out4(Rs’)＝0.707×S

上述实施例显示出声道重配方程式可以依据实际运用弹性调整，而不局限于降混的声道重配处理。

需注意的是，任何分配到特定输出声道的来源声道，都可以由将其在声道重配方程式中对应的声道重配系数设定为0，而将该来源声道表示为0而实现。由将声道重配方程式中所有的声道重配系数设定为0，可以将输出声道完全消弭(zeroed out)。

对于Out0-Out5，当输入声道配置和输出声道配置相同时，声道重配系数a、k、d、m、p、q被设定为1，而声道重配系数b、c、e、f、g，、i，、j、n、v、w、x，、y则被设定为0。在此情况下，输入音频样本被直接复制到输出缓冲区中。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求为准。

Claims (20)

1.一种音频译码系统，该系统包括：

一接口，其用以接收音频信号；

一处理器，其用以提供一组声道重配方程式及声道重配系数，并依据所述组声道重配方程式及所述组声道重配系数处理所述音频信号，以将一特定数目的输入声道转换成另一特定数目的输出声道，其中Out6及Out7表示同时降混输出声道，且所述组声道重配方程式包括：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Out}0\\ \mathrm{Out}1\\ \mathrm{Out}2\\ \mathrm{Out}3\\ \mathrm{Out}4\\ \mathrm{Out}5\\ \mathrm{Out}6\\ \mathrm{Out}7\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}a& g& w& b& c& 0\\ x& k& 0& i& j& 0\\ y& v& d& e& f& 0\\ 0& 0& 0& m& 0& 0\\ 0& 0& 0& n& q& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& p\\ a\′& g\′& 0& b\′& c\′& 0\\ y\′& v\′& d\′& e\′& f\′& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{In}0\\ \mathrm{In}1\\ \mathrm{In}2\\ \mathrm{In}3\\ \mathrm{In}4\\ \mathrm{In}5\end{array}\right];$

其中，a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y，a’，b’，c’，d’，e’，f’，g’，v’，y’代表所述组声道重配系数，以及In0、In1、In2、In3、In4、In5各表示一输入声道，而Out0、Out1、Out2、Out3、Out4、Out5各表示一输出声道。

2.如权利要求1所述的音频译码系统，其特征在于，所述特定的输出声道数目由使用者指定，其对应于一音频系统的播放能力，其中每一输出声道对应于所述组声道重配方程式的一部分。

3.如权利要求1所述的音频译码系统，其特征在于，所述特定的输入声道数目由使用者设定。

4.如权利要求1所述的音频译码系统，其特征在于，所述组声道重配系数依据一输入音频比特流中设定的参数决定。

5.如权利要求1所述的音频译码系统，其特征在于，所述组声道重配系数由使用者设定。

6.如权利要求1所述的音频译码系统，其特征在于，所述组声道重配系数为可程序化，以平衡控制输出声道。

7.如权利要求1所述的音频译码系统，其特征在于，所述组声道重配系数为可程序化，以使得一给定数目的输入声道可以重配为1～8个输出声道。

8.一种多媒体译码系统，其包括：

一接口，其用以接收一多媒体比特流；

一处理器，其用以将所述多媒体比特流解析为视频数据和音频数据；

一内存，其耦接至所述处理器，用以将所述视频数据储存于一视频数据缓冲区，并将所述音频数据储存于一音频数据缓冲区；

一视频译码器，其耦接至所述内存，撷取所述视频数据并将所述视频数据译码以产生一数字视频信号；以及

一音频译码器，其耦接至所述内存，撷取所述音频数据并将所述音频数据译码以产生一数字音频信号，所述音频译码器包含：一接口，其用以从所述音频数据缓冲区接收所述音频信号；以及一译码处理器，其用以提供一组声道重配方程式及声道重配系数，并依据所述组声道重配方程式及所述组声道重配系数处理所述音频信号，以将一特定数目的输入声道(In#)转换成另一特定数目的输出声道(Out#)，所述组声道重配方程式包括：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Out}0\\ \mathrm{Out}1\\ \mathrm{Out}2\\ \mathrm{Out}3\\ \mathrm{Out}4\\ \mathrm{Out}5\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}a& g& w& b& c& 0\\ x& k& 0& i& j& 0\\ y& v& d& e& f& 0\\ 0& 0& 0& m& 0& 0\\ 0& 0& 0& n& q& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& p\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{In}0\\ \mathrm{In}1\\ \mathrm{In}2\\ \mathrm{In}3\\ \mathrm{In}4\\ \mathrm{In}5\end{array}\right]$

其中，a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y代表所述组声道重配系数，以及In0、In1、In2、In3、In4、In5各表示一输入声道，而Out0、Out1、Out2、Out3、Out4、Out5各表示一输出声道。

9.如权利要求8所述的多媒体译码系统，其特征在于，所述特定的输出声道数目为1时，所述组声道重配系数之中的d，e，f，i，j，k，m，n，p，q，v，x，y设为0，使得所述译码处理器由下式将所述输入音频降混为单输出声道：

Out0＝a×In0+g×In1+w×In2+b×In3+c×In4。

10.如权利要求8所述的多媒体译码系统，其特征在于，所述译码处理器依据所述多媒体比特流决定所述组声道重配系数。

11.如权利要求10所述的多媒体译码系统，其特征在于，所述译码处理器依据一特定输出模式对于所欲输出声道的界定，决定所述组声道重配系数。

12.如权利要求8所述的多媒体译码系统，其特征在于，所述译码处理器依据使用者设定决定所述组声道重配系数。

13.一种声道重配方法，其包括：

接收音频信号，其包含一特定数目的输入声道(In#)；

提供一组声道重配方程式及声道重配系数；

依据所述组声道重配方程式及所述组声道重配系数处理所述音频信号，以将所述特定数目的输入声道(In#)转换成另一特定数目的输出声道(Out#)，所述声道重配方程式包括：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Out}0\\ \mathrm{Out}1\\ \mathrm{Out}2\\ \mathrm{Out}3\\ \mathrm{Out}4\\ \mathrm{Out}5\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}a& g& w& b& c& 0\\ x& k& 0& i& j& 0\\ y& v& d& e& f& 0\\ 0& 0& 0& m& 0& 0\\ 0& 0& 0& n& q& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& p\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{In}0\\ \mathrm{In}1\\ \mathrm{In}2\\ \mathrm{In}3\\ \mathrm{In}4\\ \mathrm{In}5\end{array}\right]$

其中，a，b，c，d，e，f，g，i，j，k，m，n，p，q，v，w，x，y代表所述组声道重配系数，以及In0、In1、In2、In3、In4、In5各表示一输入声道，而Out0、Out1、Out2、Out3、Out4、Out5各表示一输出声道。

14.如权利要求13所述的声道重配方法，其特征在于，输出声道数系为1时，所述组声道重配系数之中的d，e，f，i，j，k，m，n，p，q，v，x，y设为0，使得所述译码处理器由下式将所述输入音频降混为单输出声道：

Out0＝a×In0+g×In1+w×In2+b×In3+c×In4。

15.如权利要求13所述的声道重配方法，其特征在于，所述特定的输出声道数目由使用者设定，其对应于一音频系统的播放能力，其中每一输出声道对应于所述组声道重配方程式的一部分。

16.如权利要求13所述的声道重配方法，其特征在于，所述特定的输入声道数目由使用者设定。

17.如权利要求13所述的声道重配方法，其特征在于，所述组声道重配系数依据一输入音频比特流中设定的参数决定。

18.如权利要求13所述的声道重配方法，其特征在于，所述组声道重配系数由使用者设定。

19.如权利要求13所述的声道重配方法，其特征在于，所述组声道重配系数为可程序化，以平衡控制输出声道。

20.如权利要求13所述的声道重配方法，其特征在于，所述组声道重配系数为可程序化，以使得一给定数目的输入声道可以重配为1～8个输出声道。

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