CN220208543U - 一种低噪声音频解码模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及音频解码技术领域，为了解决现有音频解码模块在噪声处理和高保真度方面不足的技术问题，本实用新型公开了一种低噪声音频解码模块，USB控制器与数模转换器之间设置有分别与USB控制器连接的重采样电路、第一DSD处理器，第一DSD处理器用于将音频信号转换为DSD格式，设置有用于连接第一DSD处理器和其它音频输入源的多路复用器，多路复用器的后级连接有用于将DSD格式转换为PCM格式的第二DSD处理器，设置有接收重采样电路和第二DSD处理器输出的加法器，加法器的后级连接有多位调制器，多位调制器依次与数模转换器、滤波器连接。该方案有效减少噪声对音频信号的影响，提高音频的质量和清晰度，实现高保真和低噪声的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉音频解码技术领域，尤其涉及一种低噪声音频解码模块。
背景技术
音频解码模块是现代音频设备中必不可少的部件之一，其功能是将数字音频信号解码为模拟音频信号并输出到扬声器。然而，目前市场上存在的低噪声音频解码模块存在一些技术缺陷，包括以下几个方面：
现有的低噪声音频解码模块在解码过程中会产生一定的噪声干扰，影响音质和听感体验。特别是在低音频段和静音环境下，噪声干扰更加明显，严重影响用户体验。
现有的低噪声音频解码模块解码精度不高，导致音频失真和杂音增多，保真度不足，这会严重影响音乐和语音的清晰度，影响听感体验。
综上所述，现有的音频解码模块在噪声处理、解码精度和高保真度方面存在不足，存在进一步的改进的空间。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种低噪声音频解码模块，解决现有音频解码模块在噪声处理和高保真度方面不足的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型的一种低噪声音频解码模块的具体技术方案如下：
一种低噪声音频解码模块，包括用于移动USB设备获取数据的USB控制器，用于音频解码的数模转换器，USB控制器与数模转换器之间设置有分别与USB控制器连接的重采样电路、第一DSD处理器，重采样电路用于对输入的数字音频数据进行插值运算和音量调节，第一DSD处理器用于将音频信号转换为DSD格式，设置有用于连接第一DSD处理器和其它音频输入源的多路复用器，多路复用器的后级连接有用于将DSD格式转换为PCM格式的第二DSD处理器，设置有接收重采样电路和第二DSD处理器输出用于音效合成的加法器，加法器的后级连接有用于将PCB格式转换为PDM格式的多位调制器，多位调制器的后级与数模转换器连接，数模转换器的后级连接有用于滤除噪声和杂波的滤波器。
通过设置用于滤除噪声和杂波的滤波器，可以有效减少噪声对音频信号的影响，提高音频的质量和清晰度；通过设第一DSD处理器和第二DSD处理器，实现高保真和低噪声的需求；通过设置重采样电路，可以对输入的数字音频数据进行插值运算和音量调节，可以根据需要进行调整，以获得最佳的音频效果；通过设置多路复用器，可以将多个音频输入源的信号进行混合。
进一步地，重采样电路包括用于锁定输入时钟和输出时钟的频率和相位的第一时钟锁定电路、用于滤除重采样过程中出现的混叠误差和高频噪声的低通滤波器，用于将输入信号进行插值处理的插值滤波器、用于将插值后的信号进行抽取处理的抽取滤波器。
进一步地，多路复用器主要包括用于接收第一DSD处理器的数字音频信号或来自其它音频数据流的多个数据输入端口、用于存储配置信息和控制参数的数据存储器、用于锁定输入时钟和输出时钟的频率和相位的第二时钟锁定电路、用于根据数据存储器中的配置信息选择或混合输入通道的多路选择器和用于输出数据的数据输出端口，通过第二时钟锁定电路保证音频数据的准确性和稳定性，通过多路选择器经由数据输出端口将对经数据输出到后续的加法器中。
进一步地，滤波器还连接有运放，通过运放可以驱动扬声器发声。
本实用新型提供的一种低噪声音频解码模块具有以下优点：
通过设置用于滤除噪声和杂波的滤波器，可以有效减少噪声对音频信号的影响，提高音频的质量和清晰度；通过设第一DSD处理器和第二DSD处理器，实现高保真和低噪声的需求；通过设置重采样电路，可以对输入的数字音频数据进行插值运算和音量调节，可以根据需要进行调整，通过设置多路复用器，可以将多个音频输入源的信号进行混合，以获得最佳的音频效果。
附图说明
图1为本实用新型提供的低噪声音频解码模块功能结构框图；
图2为本实用新型提供的重采样电路功能结构框图；
图3为本实用新型提供的多路复用器功能结构图；
图4为本实用新型提供的加法器功能结构图。
图中：1、USB接口；10、USB控制器；11、第一DSD处理器；12、多路复用器；13、第二DSD处理器；14、加法器；15、重采样电路；16、多位调制器；17、数模转换器；18、滤波器；19、运放。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参阅图1，本实用新型提供的一种低噪声音频解码模块，包括用于移动USB设备获取数据的USB控制器10，用于音频解码的数模转换器17，USB控制器10与数模转换器17之间设置有分别与USB控制器10连接的重采样电路15、第一DSD处理器11，重采样电路15用于对输入的数字音频数据进行插值运算和音量调节，第一DSD处理器11用于将音频信号转换为DSD格式，设置有用于连接第一DSD处理器11和其它音频输入源的多路复用器12，多路复用器12的后级连接有用于将DSD格式转换为PCM格式的第二DSD处理器13，设置有接收重采样电路15和第二DSD处理器13输出用于音效合成的加法器14，加法器14的后级连接有用于将PCB格式转换为PDM格式的多位调制器16，多位调制器16的后级与数模转换器17连接，数模转换器17的后级连接有用于滤除噪声和杂波的滤波器18。
通过设置用于滤除噪声和杂波的滤波器18，可以有效减少噪声对音频信号的影响，提高音频的质量和清晰度；通过设第一DSD处理器11和第二DSD处理器13，实现高保真和低噪声的需求；通过设置重采样电路15，可以对输入的数字音频数据进行插值运算和音量调节，可以根据需要进行调整，以获得最佳的音频效果；通过设置多路复用器12，可以将多个音频输入源的信号进行混合。
USB控制器10连接有USB接口1，用于插接USB设备，USB控制器从USB接口1获取数字音源数据，USB接口1还可以是SD卡接口。
参阅图2，重采样电路15包括用于锁定输入时钟和输出时钟的频率和相位的第一时钟锁定电路、用于滤除重采样过程中出现的混叠误差和高频噪声的低通滤波器，用于将输入信号进行插值处理的插值滤波器、用于将插值后的信号进行抽取处理的抽取滤波器。通过第一时钟锁定电路保证重采样的准确性和稳定性，通过低通滤波器提高重采样的质量和信噪比，通过插值滤波器达到目标采样率的要求，通过抽取滤波器得到最终的重采样输出，通过四个部分协同工作以实现精确和高质量的重采样处理。
重采样电路15主要对数字音频信号进行插值计算以实现重采样功能，将音频信号的采样率进行转换。具体地，重采样电路15通过插值运算，生成新的采样点并计算其对应的采样值，从而实现将原始音频信号的采样率转换为目标采样率的目的。
第一DSD处理器11，将DSD音频信号从DOP格式转换为DSD格式，DSD是一种高保真数字音频格式，其采样率高达2.8MHz，具有非常高的音频保真度。由于USB输出的限制，DSD信号需要被转换为DOP格式才能传输，DOP是一种将DSD信号封装到PCM数据流中的格式，因此可以通过普通的PCM接口传输。为实现高保真和低噪声的需求，由此设置第一DSD处理器11进行转换。
参阅图3，多路复用器12主要包括用于接收第一DSD处理器11的数字音频信号或来自其它音频数据流的多个数据输入端口、用于存储配置信息和控制参数等的数据存储器、用于锁定输入时钟和输出时钟的频率和相位的第二时钟锁定电路、用于根据数据存储器中的配置信息选择或混合输入通道的多路选择器和用于输出数据的数据输出端口，通过第二时钟锁定电路保证音频数据的准确性和稳定性，通过多路选择器经由数据输出端口将对经数据输出到后续的加法器14中。
多路复用器12，可选择或混合不同的音频输入源，例如I2S、PCM和SPDIF等，用户可以根据需要选择不同的音频输入源，以实现对不同音频数据源的处理和转换。
第二DSD处理器13，用于处理和解码DSD格式的音频信号，由于DSD格式与传统的PCM格式不同，因此需要设置第二DSD处理器13来解码和处理DSD格式的音频信号。
第二DSD处理器13接收来自多路复用器12的DSD格式音频信号，并进行解码和处理，最终输出PCM格式的音频信号，以实现高保真度的音频解码和处理。
参阅图4，加法器14的电路包括输入端、运算单元和输出端。
具体来讲，加法器电路有多个输入端，每个输入端连接一个数字信号的来源。在本实用新型的实施例中，加法器电路有两个输入端，分别连接来自重采样电路15和第二DSD处理器13的输出接口；加法器电路的运算单元是实现数字信号加法运算的核心部分，将不同的数字信号输入按位加和，并输出加和结果；加法器电路的输出端输出加和结果，将加和结果作为多位调制器16的输入。
在本应用中，加法器14用于音频信号的增益控制和混音处理，每个输入端口可以接收一个音频信号，然后将所有输入信号进行加权和求和处理，最终输出一个合成的音频信号。例如可以用于实现音量控制、平衡调节、混音处理等功能。通过加权和求和处理，可以将多个音频信号进行混合和合成，从而实现各种复杂的音频处理和效果。
多位调制器16用于将PCM格式的音频信号转换为PDM格式的数字音频信号。PDM格式的音频其输出是由不同比特位上脉冲密度的变化而形成的，用于数模拟转换17的输入。
多位调制器16包括多比特调制器和Delta-Sigma调制器，多比特调制器用于将PCM音频信号转换为单个PDM位，Delta-Sigma调制器用于控制脉冲密度的变化，并输出最终的PDM格式的数字音频信号。
数模拟转换17用于将数字音频信号转换为模拟音频信号输出，是将数字信号转换为模拟信号的电路。
滤波器18，用于滤除高频噪声和杂波，滤波器18采用低通滤波器，以保留音频信号中的低频成分，同时滤除高频噪声和杂波，使得转换后的模拟音频信号更加平滑和真实。由此可以实现高质量、高保真的音频输出，从而提升音频体验。
模拟音频信号通过运放19驱动扬声器工作，或者不经过运放19直接驱动耳机工作。
综上所述，本实用新型提供的一种低噪声音频解码模块，通过设置用于滤除噪声和杂波的滤波器，可以有效减少噪声对音频信号的影响，提高音频的质量和清晰度；通过设第一DSD处理器和第二DSD处理器，实现高保真和低噪声的需求；通过设置重采样电路，可以对输入的数字音频数据进行插值运算和音量调节，可以根据需要进行调整，通过设置多路复用器，可以将多个音频输入源的信号进行混合，以获得最佳的音频效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种低噪声音频解码模块，包括用于移动USB设备获取数据的USB控制器(10)，用于音频解码的数模转换器(17)，其特征在于，所述USB控制器(10)与数模转换器(17)之间设置有分别与USB控制器(10)连接的重采样电路(15)、第一DSD处理器(11)，所述重采样电路(15)用于对输入的数字音频数据进行插值运算和音量调节，所述第一DSD处理器(11)用于将音频信号转换为DSD格式，设置有用于连接第一DSD处理器(11)和其它音频输入源的多路复用器(12)，所述多路复用器(12)的后级连接有用于将DSD格式转换为PCM格式的第二DSD处理器(13)，设置有接收重采样电路(15)和第二DSD处理器(13)输出用于音效合成的加法器(14)，所述加法器(14)的后级连接有用于将PCB格式转换为PDM格式的多位调制器(16)，所述多位调制器(16)的后级与数模转换器(17)连接，所述数模转换器(17)的后级连接有用于滤除噪声和杂波的滤波器(18)。
2.根据权利要求1所述的一种低噪声音频解码模块，其特征在于，重采样电路(15)包括用于锁定输入时钟和输出时钟的频率和相位的第一时钟锁定电路、用于滤除重采样过程中出现的混叠误差和高频噪声的低通滤波器，用于将输入信号进行插值处理的插值滤波器、用于将插值后的信号进行抽取处理的抽取滤波器。
3.根据权利要求2所述的一种低噪声音频解码模块，其特征在于，多路复用器(12)主要包括用于接收第一DSD处理器(11)的数字音频信号的数据输入端口、用于存储配置信息和控制参数的数据存储器、用于锁定输入时钟和输出时钟的频率和相位的第二时钟锁定电路、用于根据数据存储器中的配置信息选择或混合输入通道的多路选择器和用于输出数据的数据输出端口。
4.根据权利要求3所述的一种低噪声音频解码模块，其特征在于，所述滤波器(18)还连接有运放(19)。
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