CN219287705U - 一种音频信号处理系统及音频设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种音频信号处理系统及音频设备，属于音频处理技术领域。音频信号处理系统，包括：至少一个声道处理装置，各声道处理装置包括：上采样装置、同步转换装置以及下采样装置；上采样装置与同步转换装置连接，上采样装置用于接收音频信号并对音频信号进行上采样处理，并将上采样处理后的音频信号发送给同步转换装置；同步转换装置与下采样装置连接，同步转换装置用于对上采样完成的音频信号进行同步处理，并将同步处理后的音频信号发送给下采样装置；下采样装置用于对同步处理后的音频信号进行下采样处理，并输出下采样处理后的音频信号。本申请可以降低音频设备播放时的延时和噪声。

Description

一种音频信号处理系统及音频设备

技术领域

本申请涉及音频处理技术领域，具体而言，涉及一种音频信号处理系统及音频设备。

背景技术

手机、平板电脑等终端设备与耳机等音频设备之间，通常存在有音频信号的传输，在传输的过程中，由于终端设备中的时钟与音频设备中的时钟可能存在不匹配的情况，这就会导致音频信号在传输的过程中会不同步，因此，需要一种方式实现终端设备与音频设备之间的音频信号同步。

现有技术中主要是通过反馈的方式，当音频设备的时钟不匹配而导致缓冲的上溢或者下溢时，可以给终端设备反馈消息，从而变更终端设备的时钟或者发送速度以配合音频设备。

然而，在实际情况中，由于终端设备的类型可能未知，并不能够实现反馈信息的传输，音频设备没有变更终端设备时钟或者发送速度的权限，导致音频设备并不能与终端设备进行同步，进而导致音频设备在进行音频播放时会产生时延或者噪声等问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种音频信号处理系统及音频设备，可以降低音频设备播放时的延时和噪声。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种音频信号处理系统，包括：至少一个声道处理装置，各声道处理装置包括：上采样装置、同步转换装置以及下采样装置；

上采样装置与同步转换装置连接，上采样装置用于接收音频信号并对音频信号进行上采样处理，并将上采样处理后的音频信号发送给同步转换装置；

同步转换装置与下采样装置连接，同步转换装置用于对上采样完成的音频信号进行同步处理，并将同步处理后的音频信号发送给下采样装置；

下采样装置用于对同步处理后的音频信号进行下采样处理，并输出下采样处理后的音频信号。

可选地，上采样装置包括：多个插值滤波器；各插值滤波器依次连接。

可选地，插值滤波器包括：第一二倍插值滤波器、第二二倍插值滤波器以及十六倍积分-梳状级联插值滤波器；

第一二倍插值滤波器的输入端用于接收音频信号，第一二倍插值滤波器的输出端与第二二倍插值滤波器的输入端连接，第二二倍插值滤波器的输出端与十六倍积分-梳状级联插值滤波器的输入端连接。

可选地，上采样装置还包括：第一归一化截位单元；

第一归一化截位单元的输入端与十六倍积分-梳状级联插值滤波器的输出端连接，第一归一化截位单元的输出端与同步转换装置连接。

可选地，下采样装置包括：十六倍积分-梳状级联抽取滤波器；

十六倍积分-梳状级联抽取滤波器的输入端与同步转换装置连接。

可选地，下采样装置还包括：第二归一化截位单元；

第二归一化截位单元的输入端与十六倍积分-梳状级联抽取滤波器的输出端连接。

可选地，下采样装置还包括：四倍抽取单元；

四倍抽取单元的输入端与第二归一化截位单元的输出端连接，四倍抽取单元的输出端用于输出下采样处理后的音频信号。

可选地，同步转换装置为循环缓存器，循环缓存器的输入端与上采样装置的输出端连接，循环缓存器的输出端与下采样装置的输入端连接。

可选地，当存在多个声道处理装置的情况下，各声道处理装置的循环缓存器之间相互连接。

本申请实施例的另一方面，提供一种音频设备包括：音频信号处理系统、信号接口以及编译码器；信号接口与音频信号处理系统以及编译码器依次连接。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的一种音频信号处理系统及音频设备，可以通过上采样装置接收音频信号并对音频信号进行上采样处理，并将上采样处理后的音频信号发送给同步转换装置，进而通过同步转换装置对上采样完成的音频信号进行同步处理，并将同步处理后的音频信号发送给下采样装置，进而通过下采样装置对同步处理后的音频信号进行下采样处理，并输出下采样处理后的音频信号，从而实现对音频信号的同步处理，进而可以将同步处理后的音频信号进行传输，以使得降低音频设备输出的音频产生的延时和噪音，提高音频设备输出音频的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的音频信号处理系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的音频信号处理系统的另一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的音频信号处理系统的又一结构示意图；

图4为本申请实施例提供的音频信号处理系统的整体结构示意图；

图5为本申请实施例提供的音频设备的结构示意图。

图标：100-上采样装置；110-第一二倍插值滤波器；120-第二二倍插值滤波器；130-十六倍积分-梳状级联插值滤波器；140-第一归一化截位单元；200-同步转换装置；300-下采样装置；310-十六倍积分-梳状级联抽取滤波器；320-第二归一化截位单元；330-四倍抽取单元；510-音频信号处理系统；520-信号接口；530-编译码器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在现有技术中，为了使得音频设备和终端设备之间的音频信号同步，通常需要由音频设备通过反馈的方式，以特定的方式将反馈信号发送给终端设备来实现。

例如：若终端设备向音频设备发送了一个音频信号，由于音频设备的时钟不匹配而导致缓冲的上溢或者下溢时，音频设备需要给终端设备发送反馈信号，进而使得终端设备基于反馈信号调整时钟或者调整发送音频信号的速度。

然而，对于此类方法，需要终端设备与音频设备之间类型相互匹配，若二者出自不同的厂商，出于安全性保护的目的，音频设备发送的反馈信号通常并不能对终端设备进行变更时钟或者变更发送速度等工作，没有赋予其权限，这就导致对于此类设备之间现有技术的方法不适用。

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提出了一种音频信号处理系统，下面来具体解释该音频信号处理系统的结构以及其连接关系。

图1为本申请实施例提供的音频信号处理系统的结构示意图，请参照图1，音频信号处理系统包括：至少一个声道处理装置；各声道处理装置包括：上采样装置100、同步转换装置200以及下采样装置300。

其中，上采样装置100与同步转换装置200连接，上采样装置100用于接收音频信号并对音频信号进行上采样处理，并将上采样处理后的音频信号发送给同步转换装置200；同步转换装置200与下采样装置300连接，同步转换装置200用于对上采样完成的音频信号进行同步处理，并将同步处理后的音频信号发送给下采样装置300；下采样装置300用于对同步处理后的音频信号进行下采样处理，并输出下采样处理后的音频信号。

需要说明的是，图1中以一个声道处理装置为例，其中，上采样装置100具体可以是多个处理芯片组成的装置，通过该装置可以对音频信号进行上采样处理，也即是将音频信号的采样率的倍数进行放大。

例如：若音频信号为100个单位长度，通过上采样装置进行上采样处理后，若上采样的采样频率的倍数为2倍，则可以得到200个单位长度的音频信号。

同步转换装置200可以是用于进行采样率同步的装置，也可以由一个或者多个芯片组成，可以对上采样后的音频信号进行同步处理，具体可以是将音频信号的采样率通过时钟进行同步，从而得到同步后的音频信号。

下采样装置300具体可以是多个处理芯片组成的装置，通过该装置可以对音频信号进行下采样处理，也即是将音频信号的采样率的倍数进行缩小。

例如：若音频信号为200单位长度，通过下采样装置进行下采样处理后，若下采样的采样频率的倍数为2倍，则可以得到100个单位长度的音频信号。

需要说明的是，上采样装置100与下采样装置300的采样倍数可以相同，或者，也可以满足一定的倍数关系，在此不作具体限制。

本申请实施例提供的一种音频信号处理系统中，可以通过上采样装置接收音频信号并对音频信号进行上采样处理，并将上采样处理后的音频信号发送给同步转换装置，进而通过同步转换装置对上采样完成的音频信号进行同步处理，并将同步处理后的音频信号发送给下采样装置，进而通过下采样装置对同步处理后的音频信号进行下采样处理，并输出下采样处理后的音频信号，从而实现对音频信号的同步处理，进而可以将同步处理后的音频信号进行传输，以使得降低音频设备输出的音频产生的延时和噪音，提高音频设备输出音频的质量。

下面来具体解释本申请实施例中提供的音频信号处理系统中上采样装置的具体结构。

图2为本申请实施例提供的音频信号处理系统的另一结构示意图，请参照图2，上采样装置100包括：多个插值滤波器；各插值滤波器依次连接。

其中，插值滤波器具体可以是按照一定的倍数对音频信号进行插值处理从而实现对音频信号放大的一个电子器件，不同的插值滤波器的放大倍数可以不同。

下面以一种具体的示例来解释本申请实施例中提供的上采样装置的具体结构：

插值滤波器包括：第一二倍插值滤波器110、第二二倍插值滤波器120以及十六倍积分-梳状级联插值滤波器130。

其中，第一二倍插值滤波器110的输入端用于接收音频信号，第一二倍插值滤波器110的输出端与第二二倍插值滤波器120的输入端连接，第二二倍插值滤波器120的输出端与十六倍积分-梳状级联插值滤波器130的输入端连接。

其中，第一二倍插值滤波器110和第二二倍插值滤波器120均可以采用90阶的半带滤波器实现，半带滤波器运算过程具体可以是进行插值运算和半带滤波。

可选地，第一二倍插值滤波器110和第二二倍插值滤波器120可以是类型相同的两个二倍插值滤波器，在实际使用的过程中，也可以使用一个四倍插值滤波器代替之。

十六倍积分-梳状级联插值滤波器130，具体可以是一个3阶CIC滤波器(Cascadedintegrator–comb filter，积分-梳状级联滤波器)。在实际工作的过程中，可以先进行3级微分运算，再上采样插值16倍，最后进行3级积分运算输出。

需要说明的是，由于CIC滤波器有增益，所以在CIC滤波后需进行归一化截位，使通路上的数据位宽保持为固定的位宽。因此，上采样装置还包括：第一归一化截位单元140。

第一归一化截位单元140的输入端与十六倍积分-梳状级联插值滤波器130的输出端连接，第一归一化截位单元140的输出端与同步转换装置200连接。

可选地，第一归一化截位单元140具体可以是实现归一化截位处理的芯片，通过该第一归一化截位单元140可以使通路上的数据位宽保持为固定的位宽。

下面来具体解释本申请实施例中提供的音频信号处理系统中下采样装置的具体结构。

图3为本申请实施例提供的音频信号处理系统的又一结构示意图，请参照图3，下采样装置300包括：十六倍积分-梳状级联抽取滤波器310。

其中，十六倍积分-梳状级联抽取滤波器310的输入端与同步转换装置200连接。

十六倍积分-梳状级联抽取滤波器310，具体可以是一个3阶CIC滤波器(Cascadedintegrator–comb filter，积分-梳状级联滤波器)。在实际工作的过程中，可以先进行3级积分运算，再下采样插值16倍，最后进行3级微分运算输出。

需要说明的是，由于CIC滤波器有增益，所以在CIC滤波后需进行归一化截位，使通路上的数据位宽保持为固定的位宽。因此，下采样装置还包括：第二归一化截位单元320。

其中，第二归一化截位单元320的输入端与十六倍积分-梳状级联抽取滤波器310的输出端连接。

可选地，第二归一化截位单元320具体可以是实现归一化截位处理的芯片，通过该第二归一化截位单元320可以使通路上的数据位宽保持为固定的位宽。具体的，第二归一化截位单元320可以与第一归一化截位单元140的结构相同。

可选地，下采样装置还包括：四倍抽取单元330；四倍抽取单元330的输入端与第二归一化截位单元320的输出端连接，四倍抽取单元330的输出端用于输出下采样处理后的音频信号。

其中，四倍抽取单元330具体可以在采样的过程中四倍方式抽取，从而得到下采样处理后的音频信号。

需要说明的是，四倍抽取单元330可以根据实际需求采用其他的单元来代替，例如：两个二倍抽取单元等，在此不作具体限制，凡是可以得到下采样处理后的音频信号即可。

可选地，四倍抽取单元330具体可以是实现采样的芯片。

下面来具体解释本申请实施例中提供的音频信号处理系统的整体结构关系。

图4为本申请实施例提供的音频信号处理系统的整体结构示意图，请参照图4，以音频信号处理系统包括两个声道处理装置，每个声道处理装置均包括前述上采样装置、同步转换装置以及下采样装置。

可选地，同步转换装置200为循环缓存器，循环缓存器的输入端与上采样装置100的输出端连接，循环缓存器的输出端与下采样装置300的输入端连接。

其中，循环缓存器具体可以实现输入的音频信号在64倍插值后的采样率转换，从而使后续数据的采样率同步到整个系统的时钟的整数倍分频上。

可选地，当存在多个声道处理装置的情况下，各声道处理装置的循环缓存器之间相互连接。

具体的，对于存在多个声道处理装置的情况下，各个声道处理装置的循环缓存器还可以与统一控制单元(图中未画出)连接，统一控制单元可以控制完成循环缓存器的数据的写入和读出，保证数据流的稳定。

下面来基于上述音频信号处理系统的整体结构关系来解释本申请实施例中提供的音频信号处理系统的工作流程：

第一二倍插值滤波器110的输入端可以接收音频信号，接收到音频信号之后，第一二倍插值滤波器110可以进行插值滤波处理，从而得到上采样两倍的音频信号，进而将上采样两倍的音频信号发送给第二二倍插值滤波器120进行插值滤波处理，从而得到上采样四倍的音频信号，进而可以将上采样四倍的音频信号发送给十六倍积分-梳状级联插值滤波器130，从而得到上采样64倍的音频信号，进而通过第一归一化截位单元140进行归一化截位处理，并将处理完成的音频信号发送给同步转换装置200进行采样率同步处理，从而得到同步后的音频信号，并可以将同步后的音频信号发送给十六倍积分-梳状级联抽取滤波器310进行抽取滤波处理，得到下采样16倍的音频信号，进而通过第二归一化截位单元320进行归一化截位处理，再通过四倍抽取单元330将音频信号进行抽取，得到下采样后的音频信号，并将下采样后的音频信号输出。

需要说明的是，上述在进行上采样的过程中，具体可以是对采样频率进行增加的调整，例如：将10Hz的采样频率调整至20Hz，即可以是上采样两倍；相应地，在进行下采样的过程中，具体可以是对采样频率进行减小的调整，例如：将10Hz的采样频率调整至5Hz，即可以是下采样两倍。

可选地，同步转换装置200进行采样率同步处理具体可以是指采样频率的同步，对于存在的两个采样频率相同的信号，将二者进行时序上的同步，对于采样频率相同的两个信号，由于其开始采样的时间并不相同，因此，同一时间下，并不一定均处于采样点，采样频率的同步指的是将两个信号的时序完全同步。

通过上述步骤后，可以得到同步的音频信号，进而可以基于同步的音频信号进行音频播放，从而可以降低音频设备输出的音频产生的延时和噪音，提高音频设备输出音频的质量。

下面来具体解释本申请实施例中提供的音频设备的具体结构。

图5为本申请实施例提供的音频设备的结构示意图，请参照图5，音频设备包括：音频信号处理系统510、信号接口520以及编译码器530；信号接口520与音频信号处理系统510以及编译码器530依次连接。

其中，信号接口520具体可以接收终端设备发送的音频信号，并可以对音频信号进行初步解码，例如：进行解码得到PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)数据，并可以将解码得到的PCM数据发送给音频信号处理系统510。

音频信号处理系统510可以对接收到的解码后的音频信号进行采样率同步处理，从而得到采样率同步后的音频信号，并可以将同步后的音频信号发送给编译码器530。

编译码器530(CODEC)可以基于同步后的音频信号进行音频播放，从而使得音频设备实现音频的播放。

需要说明的是，音频设备具体可以是耳机、音箱等任意类型具有音频播放功能的设备，音频设备可以与终端设备通信连接，通过连接线或者无线连接的方式获取到终端设备发送的音频信号。

在音频设备中，信号接口520可以与终端设备连接，信号接口520还可以与音频信号处理系统510连接，音频信号处理系统510还可以与编译码器530连接。

本申请实施例提供的一种音频设备中，可以通过上采样装置接收音频信号并对音频信号进行上采样处理，并将上采样处理后的音频信号发送给同步转换装置，进而通过同步转换装置对上采样完成的音频信号进行同步处理，并将同步处理后的音频信号发送给下采样装置，进而通过下采样装置对同步处理后的音频信号进行下采样处理，并输出下采样处理后的音频信号，从而实现对音频信号的同步处理，进而可以将同步处理后的音频信号进行传输，以使得降低音频设备输出的音频产生的延时和噪音，提高音频设备输出音频的质量。

需要说明的是，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种音频信号处理系统，其特征在于，包括：至少一个声道处理装置，各所述声道处理装置包括：上采样装置、同步转换装置以及下采样装置；

所述上采样装置与所述同步转换装置连接，所述上采样装置用于接收音频信号并对所述音频信号进行上采样处理，并将上采样处理后的音频信号发送给所述同步转换装置；

所述同步转换装置与所述下采样装置连接，所述同步转换装置用于对上采样完成的音频信号进行同步处理，并将同步处理后的音频信号发送给所述下采样装置；

所述下采样装置用于对同步处理后的音频信号进行下采样处理，并输出下采样处理后的音频信号。

2.如权利要求1所述的音频信号处理系统，其特征在于，所述上采样装置包括：多个插值滤波器；各所述插值滤波器依次连接。

3.如权利要求2所述的音频信号处理系统，其特征在于，所述插值滤波器包括：第一二倍插值滤波器、第二二倍插值滤波器以及十六倍积分-梳状级联插值滤波器；

所述第一二倍插值滤波器的输入端用于接收音频信号，所述第一二倍插值滤波器的输出端与所述第二二倍插值滤波器的输入端连接，所述第二二倍插值滤波器的输出端与所述十六倍积分-梳状级联插值滤波器的输入端连接。

4.如权利要求3所述的音频信号处理系统，其特征在于，所述上采样装置还包括：第一归一化截位单元；

所述第一归一化截位单元的输入端与所述十六倍积分-梳状级联插值滤波器的输出端连接，所述第一归一化截位单元的输出端与所述同步转换装置连接。

5.如权利要求1所述的音频信号处理系统，其特征在于，所述下采样装置包括：十六倍积分-梳状级联抽取滤波器；

所述十六倍积分-梳状级联抽取滤波器的输入端与所述同步转换装置连接。

6.如权利要求5所述的音频信号处理系统，其特征在于，所述下采样装置还包括：第二归一化截位单元；

所述第二归一化截位单元的输入端与所述十六倍积分-梳状级联抽取滤波器的输出端连接。

7.如权利要求6所述的音频信号处理系统，其特征在于，所述下采样装置还包括：四倍抽取单元；

所述四倍抽取单元的输入端与所述第二归一化截位单元的输出端连接，所述四倍抽取单元的输出端用于输出下采样处理后的音频信号。

8.如权利要求1所述的音频信号处理系统，其特征在于，所述同步转换装置为循环缓存器，所述循环缓存器的输入端与所述上采样装置的输出端连接，所述循环缓存器的输出端与所述下采样装置的输入端连接。

9.如权利要求8所述的音频信号处理系统，其特征在于，当存在多个声道处理装置的情况下，各所述声道处理装置的循环缓存器之间相互连接。

10.一种音频设备，其特征在于，所述音频设备包括：如权利要求1-9任一项所述的音频信号处理系统、信号接口以及编译码器；

所述信号接口与所述音频信号处理系统以及所述编译码器依次连接。

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