TW201901459A - 音訊裝置的控制方法與系統 - Google Patents

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Abstract

音訊裝置的控制方法與系統，應用於一USB音訊轉接器，該USB音訊轉接器包含一類比音訊介面並連接至一主機。該方法包含：偵測該類比音訊介面是否與一目標裝置連接，或偵測該目標裝置之功能，並產生一偵測結果；控制該USB音訊轉接器操作於一斷線模式；以及依據該偵測結果使該USB音訊轉接器維持操作於該斷線模式，或依據該偵測結果控制該USB音訊轉接器操作於一連線模式並傳送音訊資料至該主機及/或從該主機接收音訊資料。

Description

音訊裝置的控制方法與系統
本案是關於音訊裝置的控制方法與系統，尤其是通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)音訊轉接器(audio adaptor)的控制方法與系統。
USB音訊轉接器的功用在於將音訊訊號在USB介面與類比音訊介面之間做轉換。有兩種常見的USB音訊轉接器：其中一種包含兩個音訊接口(audio jack)，另一種只有一個音訊接口。對具有兩個音訊接口的USB音訊轉接器應用而言，其中一個音訊接口專門供音訊輸出裝置(例如耳機)連接，另一個專門供音訊輸入裝置(例如麥克風)連接。對只有一個音訊接口的USB音訊轉接器應用而言，音訊接口可同時提供音訊輸出與音訊輸入，因此可供耳機裝置、麥克風裝置或耳麥裝置(headset)連接。耳麥裝置泛指同時具有耳機功能與麥克風功能的裝置。
當USB音訊轉接器與主機(host)(例如電腦、可攜式電子產品等具有USB介面的設備)連接後，主機會依據USB音訊轉接器的宣告(declaration)型態來將USB音訊轉接器列舉(enumeration)為適當的裝置。詳言之，因為USB音訊轉接器至少提供具有與耳機及麥克風連線的功能，所以連上主機後主機會將其列舉為耳麥裝置。之後，無論USB音訊轉接器的音訊接口所連接的裝置為何(純耳機裝置、純音訊輸出裝置、純麥克風裝置、純音訊輸入裝置、耳麥裝置、音訊輸入輸出組成之裝置或甚至音訊接口完全沒有連接任何裝置)，主機會將音訊資料導向此USB音訊轉接器，而捨棄以主機內建的音效設備(例如內建的擴音器、麥克風等)來播音或收音。然而，這樣的設計容易造成使用者的困擾。舉例來說，當插入USB音訊轉接器的裝置為純耳機裝置時，使用者預期主機仍利用內建的麥克風裝置來收音。不幸的，實際的操作情形卻是主機欲透過USB音訊轉接器來收音與播音，而造成無法收音的狀況。
鑑於先前技術之不足，本案之一目的在於提供一種音訊裝置的控制方法與系統，以提升音訊裝置使用上的便利性。
本案揭露一種音訊裝置的控制方法，應用於一USB音訊轉接器，該USB音訊轉接器包含一類比音訊介面並連接至一主機。該方法包含：偵測該類比音訊介面是否與一目標裝置連接，或偵測該目標裝置之功能，並產生一偵測結果；控制該USB音訊轉接器操作於一斷線模式；以及依據該偵測結果使該USB音訊轉接器維持操作於該斷線模式，或依據該偵測結果控制該USB音訊轉接器操作於一連線模式並傳送音訊資料至該主機及/或從該主機接收音訊資料。
本案另揭露一種音訊裝置的控制系統，應用於一USB音訊轉接器，該USB音訊轉接器包含一類比音訊介面並連接至一主機。該控制系統包含一偵測電路及一控制單元。該偵測電路偵測該類比音訊介面是否與一目標裝置連接，或偵測該目標裝置之功能，並產生一偵測結果。該控制單元控制該USB音訊轉接器操作於一斷線模式或一連線模式。該控制單元於控制該USB音訊轉接器操作於該斷線模式後，依據該偵測結果該USB音訊轉接器維持操作於該斷線模式，或依據該偵測結果該控制單元控制該USB音訊轉接器操作於該連線模式並傳送音訊資料至該主機及/或從該主機接收音訊資料。
本案另揭露一種音訊裝置的控制方法，應用於一USB音訊轉接器，該USB音訊轉接器包含一類比音訊介面並連接至一主機。該方法包含：偵測與該類比音訊介面連接之一目標裝置的功能，並產生一偵測結果；依據該偵測結果宣告該USB音訊轉接器；以及當該USB音訊轉接器宣告為該僅具有音訊輸出功能的音訊裝置(如耳機或其他音訊輸出裝置)、該僅具有音訊輸入功能的音訊裝置(如麥克風或其他音訊輸入裝置)或該具有音訊輸入輸出組成功能的音訊裝置(如耳麥或其他音訊輸入輸出組成裝置)，且該類比音訊介面的連接狀態改變時，控制該USB音訊轉接器操作於一斷線模式。當該偵測結果指示該目標裝置僅具有音訊輸出功能時，宣告該USB音訊轉接器為一僅具有音訊輸出功能的音訊裝置，當該偵測結果指示該目標裝置僅具有音訊輸入功能時，宣告該USB音訊轉接器為一僅具有音訊輸入功能的音訊裝置，或是當該偵測結果指示該目標裝置同時具有音訊輸入輸出組成之功能時，宣告該USB音訊轉接器為一具有音訊輸入輸出組成之功能的音訊裝置。
本案之音訊裝置的控制方法與系統能夠依據音訊裝置當下的使用情境做動態宣告。相較於習知技術，利用本案之動態宣告機制的USB音訊轉接器不但能以符合使用者預期的方式運作，且在其類比音訊介面不連接任何裝置時能夠降低功耗。
有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。
以下說明內容之技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。
本案之揭露內容包含音訊裝置的控制方法與系統。由於本案之音訊裝置的控制系統所包含之部分元件單獨而言可能為已知元件，因此在不影響該控制系統之充分揭露及可實施性的前提下，以下說明對於已知元件的細節將予以節略。
圖1為本案之通用序列匯流排音訊轉接器(USB audio adaptor)的功能方塊圖。USB音訊轉接器100包含控制單元110、USB功能電路120、偵測模組130、儲存單元140、音訊播放模組150、音訊錄製模組160以及類比音訊介面170。本案之音訊裝置的控制系統180包含控制單元110、偵測模組130及儲存單元140。類比音訊介面170可以包含音訊接口及/或音訊插槽(audio socket)。控制單元110可以是具有程式執行能力的計算單元，例如微處理器(microprocessor)、微控制單元(micro control unit, MCU)等。
USB功能電路120用於透過USB介面跟主機連線，以進行資料的傳輸及接收。USB功能電路120可包含取樣電路、時脈電路(例如鎖相迴路(Phase-locked Loops, PLL)、時脈資料回復(Clock and Data Recovery, CDR)電路)等用於傳送及接收資料的電路。USB功能電路120可以藉由改變其內部電路的連接狀態來使USB音訊轉接器100操作於連線模式或斷線模式。舉例來說，對USB 1.0的全速(full speed)模式而言，USB功能電路120可藉由改變USB介面的接腳的電位以在J狀態(J state)與SE0狀態(SE0 state)之間做切換。當USB功能電路120在J狀態時，USB音訊轉接器100操作於連線模式；當USB功能電路120在SE0狀態並且維持超過2.5微秒(µs)時，USB音訊轉接器100進入斷線模式。當USB音訊轉接器100操作於連線模式時，主機可得知USB音訊轉接器100插入其USB埠中，兩者能夠正常傳送及接收資料；當USB音訊轉接器100操作於斷線模式時，雖然USB音訊轉接器100實體上插入主機的USB埠中，但實際上主機認為該USB埠未連接任何USB裝置，亦即此時USB音訊轉接器100與主機之間沒有資料傳輸。使USB裝置操作於連線模式或斷線模式為USB規格所定義之功能，不再贅述。
類比音訊介面170可包含至少一個可供類比音訊插頭插入的接口/插槽。當類比音訊介面170只包含一個接口/插槽時，該接口/插槽可供音訊輸出裝置、音訊輸入裝置或音訊輸入輸出組成之裝置插入；當類比音訊介面170包含兩個接口/插槽時，其中一者可供音訊輸出裝置或音訊輸入輸出組成之裝置插入，另一者可供音訊輸入裝置插入。當連接類比音訊介面170的目標裝置具有音訊輸出功能時，音訊資料從主機透過USB功能電路120傳送至控制單元110，控制單元110再控制音訊資料經由音訊播放模組150傳送至目標裝置。音訊播放模組150可對音訊資料進行數位類比轉換，有時亦包含解碼操作。當連接類比音訊介面170的目標裝置具有音訊輸入功能時，音訊錄製模組160將來自目標裝置的聲音訊號轉換為音訊資料(例如進行類比數位轉換，有時亦包含編碼操作)，接著控制單元110將音訊資料透過USB功能電路120傳送至主機。
偵測模組130偵測是否有目標裝置插入類比音訊介面170，以及當有目標裝置插入類比音訊介面170時，偵測目標裝置的種類。目標裝置的種類包含音訊輸出裝置、音訊輸入裝置及音訊輸入輸出組成之裝置。控制單元110根據偵測模組130的偵測結果控制USB音訊轉接器100對主機的宣告型態，並選擇性地關閉USB功能電路120、音訊播放模組150及音訊錄製模組160。儲存單元140儲存複數組裝置描述資料(device description data)，每一組裝置描述資料對應一種宣告型態。每一組裝置描述資料包含複數個描述元，例如裝置描述元(device descriptors)、配置描述元(configuration descriptors)、介面描述元(interface descriptors)及端點描述元(endpoint descriptors)等。列舉時，主機根據裝置描述資料將USB音訊轉接器100列舉為控制單元110所選取的宣告型態。宣告型態包含僅具有音訊輸出功能之音訊裝置、僅具有音訊輸入功能之音訊裝置以及同時具有音訊輸出及輸入功能之音訊裝置。
圖2A至2C為本案之音訊裝置的控制方法的流程圖。如圖2A所示，USB音訊轉接器100插入主機的USB埠(步驟S210)之後，主機對USB音訊轉接器100供電，並且對USB音訊轉接器100進行列舉，以確認USB音訊轉接器100的功能及屬性。另一方面，USB音訊轉接器100得到供電後，偵測模組130開始偵測類比音訊介面170是否有任何目標裝置插入(步驟S220)。步驟S220的偵測方式可以是(1)機械式偵測，例如偵測類比音訊介面170內的彈片是否被推頂，如果彈片被推頂，則步驟S220判斷為是；(2)阻抗式偵測，例如偵測類比音訊介面170內的兩個金屬片之間是否為高阻抗，如果不是高阻抗，則步驟S220判斷為是；或(3)使用者定義，即由外部事件(如開關)直接告知偵測模組130狀態。此三種偵測方式為本技術領域具有通常知識者所熟知，不再贅述。
當步驟S220判斷為是，偵測模組130在步驟S230中偵測目標裝置是否具有且僅有音訊輸出功能(例如目標裝置為純耳機裝置)，在步驟S240中偵測目標裝置是否具有且僅有音訊輸入功能(例如目標裝置為純麥克風裝置)。之後，控制單元110根據偵測模組130的偵測結果(指示目標裝置僅有音訊輸出功能、僅有音訊輸入功能或同時具有音訊輸入輸出組成之功能)決定USB音訊轉接器100的宣告型態(步驟S250、S260或S270)。請注意，區分目標裝置為純耳機裝置、純麥克風裝置、耳麥裝置或其他音訊裝置為習知技術，可藉由硬體、韌體或兩者的組合來完成。當由硬體實作時，偵測模組130實際上為一電路。當由韌體實作時，儲存單元140儲存有複數個程式指令或程式碼，偵測模組130執行該些程式指令或程式碼來完成偵測模組130的功能。偵測模組130至少可以藉由以下的方法來目標裝置是否具有麥克風功能：(1)偵測目標裝置的阻抗；(2)提供類比音訊介面170一電壓，並偵測該電壓的變化；或是(3)使用者直接定義，由外部裝置直接告知偵測模組130狀態。步驟S220~S240適用於類比音訊介面170僅有一個接口/插槽或一個以上的接口/插槽，此為本技術領域具有通常知識者可輕易加以實施變化，故不贅述其細節。
在步驟S250~S270中，控制單元110根據偵測模組130的偵測結果從儲存單元140的複數組裝置描述資料中選取相對應的一組(意即決定相對應的宣告型態)。也就是說，控制單元110根據偵測結果將USB音訊轉接器100宣告為音訊輸出裝置、音訊輸入裝置或音訊輸入輸出組成之裝置的其中之一或上述之組合。參閱圖2B，控制單元110決定宣告型態後，控制單元110控制USB音訊轉接器100與主機連線(步驟S310)，使USB音訊轉接器100操作於連線模式。請注意，當USB音訊轉接器100第一次插入主機的USB埠時(此時主機得知該USB埠有裝置插入)，USB音訊轉接器100操作於連線模式，故步驟S310可被略過及/或視為已完成。當主機得知USB音訊轉接器100插入其USB埠時，會自動對USB音訊轉接器100進行列舉。主機完成列舉程序後，便以USB音訊轉接器100在S250~S270所宣告的其中一種型態與其通訊。舉例來說，當USB音訊轉接器100被列舉為(或宣告為)純音訊輸出裝置時，音訊資料由主機傳輸至USB音訊轉接器100，經轉為聲音訊號後，再透過類比音訊介面170傳輸至僅有音訊輸出功能目標裝置；在此情況下，主機可停用內建的擴音器，並且仍以內建的麥克風收音。當USB音訊轉接器100被列舉為(或宣告為)純音訊輸入裝置，聲音訊號由僅有音訊輸入功能目標裝置傳輸至USB音訊轉接器100，經轉為音訊資料後，再透過USB功能電路120傳輸至主機；在此情況下，主機可停用內建的麥克風，並且仍以內建的擴音器播音。當USB音訊轉接器100被列舉為(或宣告為)音訊輸入輸出組成之裝置，聲音訊號及音訊資料則為雙向；在此情況下，主機可停用內建的擴音器及麥克風。換句話說，USB功能電路120與該主機之間的音訊資料的資料流方向與宣告型態有關。
如上所述，USB音訊轉接器100可以根據所插入的目標裝置的種類做相對應的宣告，如此一來，當主機對USB音訊轉接器100完成列舉後，主機即可自動地對應USB音訊轉接器100目前的宣告型態來決定以內建的音效設備或目標裝置播放及/或接收聲音訊號。詳言之，雖然USB音訊轉接器100可供音訊輸出裝置、音訊輸入裝置或音訊輸入輸出組成之裝置連接，但本案的動態列舉/宣告的機制使得主機可以根據目前與USB音訊轉接器100連接的目標裝置的種類來適應性地決定啟用或停用內建的音效設備，使播音及收音的動作符合使用者的期待。
與主機連線後，USB音訊轉接器100維持與主機正常通訊(從主機接收音訊資料、傳送音訊資料至主機或兩者同時進行)，直到偵測模組130偵測到類比音訊介面170的連接狀態改變(步驟S330)。詳言之，當類比音訊介面170的任何接口/插槽從連接目標裝置變成未連接目標裝置，或是相反時，則步驟S330判斷為是。當類比音訊介面170的狀態改變，控制單元110控制USB功能電路120使USB音訊轉接器100操作於斷線模式(步驟S340)。詳言之，在步驟S340中，USB音訊轉接器100並非實體上從主機的USB埠拔除，而是控制單元110藉由控制USB功能電路120使USB音訊轉接器100從連線模式切換至斷線模式來模擬拔除的動作。與主機斷線後，回到步驟S220。
當步驟S220判斷為否，偵測模組130的偵測結果指示此時沒有目標裝置插入類比音訊介面170的接口/插槽。接下來，參閱圖2C，控制單元110控制USB功能電路120使USB音訊轉接器100操作於斷線模式(步驟S410)。若在步驟S410之前USB音訊轉接器100原本即處於斷線模式，則在步驟S410中使USB音訊轉接器100維持操作於斷線模式。因為此時USB音訊轉接器100操作於斷線模式，所以主機不會對其進行列舉。接著USB音訊轉接器100進入省電模式(步驟S420)。詳言之，在省電模式中，控制單元110關閉USB功能電路120、音訊播放模組150及音訊錄製模組160，亦即使USB功能電路120、音訊播放模組150及音訊錄製模組160暫停運作，以降低USB音訊轉接器100的耗電量。較佳地，在省電模式中，控制單元110可以進入睡眠或低耗電模式，以進一步降低USB音訊轉接器100的耗電量。詳言之，在睡眠或低耗電模式中，控制單元110維持韌體在睡眠或低耗電模式前一刻的狀態，待被喚醒(例如被偵測模組130發出的中斷訊號喚醒)後，可接續該狀態繼續工作。在步驟S420中，USB音訊轉接器100操作於斷線模式。
在接下來的步驟S430中，偵測模組130偵測類比音訊介面170的連接狀態是否改變。步驟S430的內容實質上與步驟S330相同，需注意的是，如果控制單元110在步驟S420進入睡眠或低耗電模式，則步驟S430完全由硬體執行(亦即偵測模組130由電路實作)；如果控制單元110在步驟S420未進入睡眠或低耗電模式，則步驟S430可由硬體及/或韌體執行(亦即偵測模組130由電路及/或程式實作)。USB音訊轉接器100持續操作在省電模式，直到類比音訊介面170的狀態改變(步驟S430判斷為是)。在步驟S440中，控制單元110控制USB音訊轉接器100離開省電模式。詳言之，控制單元110開啟USB功能電路120、音訊播放模組150及音訊錄製模組160，亦即使USB功能電路120、音訊播放模組150及音訊錄製模組160回復一般運作。然後流程回到步驟S220。
如上所述，在省電模式中USB音訊轉接器100的部分模組或電路處於不耗電的狀態，在較佳的情況下，僅有偵測模組130消耗微小的電量。因此，當USB音訊轉接器100的類比音訊介面170未與任何目標裝置連接時，USB音訊轉接器100可以達到幾乎不耗電。當主機的電量有限時(例如主機為以電池供電的可攜式電子裝置)，實作此機制的USB音訊轉接器100不會替主機帶來額外的負擔。
此外，控制單元110也可以依據宣告型態在步驟S320中選擇性地關閉音訊播放模組150或音訊錄製模組160。舉例來說，當USB音訊轉接器100宣告為純音訊輸出裝置時，音訊錄製模組160處於閒置狀態，控制單元110便可將其關閉以降低耗電。
請注意，前揭圖示中，元件之形狀、尺寸、比例以及步驟之順序等僅為示意，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本案之用，非用以限制本案。雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧USB音訊轉接器
110‧‧‧控制單元
120‧‧‧USB功能電路
130‧‧‧偵測模組
140‧‧‧儲存單元
150‧‧‧音訊播放模組
160‧‧‧音訊錄製模組
170‧‧‧類比音訊介面
180‧‧‧音訊裝置的控制系統
S210～S270、S310～S340、S410～S440‧‧‧步驟
圖1為本案之USB音訊轉接器的功能方塊圖；以及 圖2A-2C為本案之音訊裝置的控制方法的流程圖。

Claims (10)

  1. 一種音訊裝置的控制方法，應用於一通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)音訊轉接器，該USB音訊轉接器包含一類比音訊介面並連接至一主機，該方法包含： 偵測該類比音訊介面是否與一目標裝置連接，或偵測該目標裝置之功能，並產生一偵測結果； 控制該USB音訊轉接器操作於一斷線模式；以及 依據該偵測結果使該USB音訊轉接器維持操作於該斷線模式，或依據該偵測結果控制該USB音訊轉接器操作於一連線模式並傳送音訊資料至該主機及/或從該主機接收音訊資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該USB音訊轉接器更包含儲存複數組裝置描述資料之一儲存單元，該方法更包含： 依據該偵測結果選取該些裝置描述資料的其中一組； 其中該USB音訊轉接器與該主機之間的音訊資料的資料流方向係與該組被選取的裝置描述資料有關。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該USB音訊轉接器更包含一USB功能電路、一音訊播放模組及一音訊錄製模組，該方法更包含： 當該USB音訊轉接器之該類比音訊介面未連接任何目標裝置時，該USB音訊轉接器維持操作於該斷線模式，並控制該USB功能電路、該音訊播放模組及該音訊錄製模組暫停運作。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，更包含： 當該偵測結果指示該類比音訊介面與該目標裝置連接時，控制該USB音訊轉接器操作於該連線模式。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，更包含： 當該偵測結果指示該類比音訊介面的連接狀態改變時，控制該USB音訊轉接器操作於該斷線模式。
  6. 一種音訊裝置的控制系統，應用於一通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)音訊轉接器，該USB音訊轉接器包含一類比音訊介面並連接至一主機，該控制系統包含： 一偵測電路，耦接於該類比音訊介面，用於偵測該類比音訊介面是否與一目標裝置連接，或偵測該目標裝置之功能，並產生一偵測結果；以及 一控制單元，耦接該偵測電路，用於控制該USB音訊轉接器操作於一斷線模式或一連線模式； 其中，該控制單元於控制該USB音訊轉接器操作於該斷線模式後，依據該偵測結果該USB音訊轉接器維持操作於該斷線模式，或依據該偵測結果該控制單元控制該USB音訊轉接器操作於該連線模式並傳送音訊資料至該主機及/或從該主機接收音訊資料。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之控制系統，更包含： 一儲存單元，耦接該控制單元，儲存複數組裝置描述資料； 其中該控制單元依據該偵測結果選取該些裝置描述資料的其中一組，該USB音訊轉接器與該主機之間的音訊資料的資料流方向係與該組被選取的裝置描述資料有關。
  8. 一種音訊裝置的控制方法，應用於一通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)音訊轉接器，該USB音訊轉接器包含一類比音訊介面並連接至一主機，該方法包含： 偵測與該類比音訊介面連接之一目標裝置的功能，並產生一偵測結果； 依據該偵測結果宣告該USB音訊轉接器，其中，當該偵測結果指示該目標裝置僅具有音訊輸出功能時，宣告該USB音訊轉接器為一僅具有音訊輸出功能的音訊裝置，當該偵測結果指示該目標裝置僅具有音訊輸入功能時，宣告該USB音訊轉接器為一僅具有音訊輸入功能的音訊裝置，或是當該偵測結果指示該目標裝置同時具有音訊輸入輸出組成之功能時，宣告該USB音訊轉接器為一具有音訊輸入輸出組成之功能的音訊裝置；以及 當該USB音訊轉接器宣告為該僅具有音訊輸出功能的音訊裝置、該僅具有音訊輸入功能的音訊裝置或該具有音訊輸入輸出組成功能的音訊裝置，且該類比音訊介面的連接狀態改變時，控制該USB音訊轉接器操作於一斷線模式。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之控制方法，更包含： 當該偵測結果指示該類比音訊介面係連接該目標裝置，且該USB音訊轉接器操作於該斷線模式時，控制該USB音訊轉接器操作於一連線模式。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之控制方法，更包含： 當偵測到該類比音訊介面未連接任何目標裝置時，控制該USB音訊轉接器操作於該斷線模式。
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