TWI648732B - 聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統。此聲音同步存取方法包括：提供一第一設備與一第二設備；在該第二設備中，提供一聲音記憶體；當該第二設備進行音頻播放時，由該第一設備傳輸一音訊資料到該第二設備；由該第一設備傳輸一音訊資料到該第二設備時，由該第一設備對該聲音記憶體進行寫入，且，該第二設備對該聲音記憶體進行讀取；當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值不等於一預設差值，該第二設備進行一差補運算。

Description

聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統
本發明係關於一種記憶體存取與聲音訊號處理的技術，更進一步來說，本發明係關於一種聲音訊號同步存取方法以及使用其之聲音播放系統。
在智慧型手機普及的現今，許多電子裝置為了與智慧型手機的功能結合，必須要跳脫舊有的使用方式，衍生出與智慧型手機配合的新技術。以車內的音響為例，不只需要能播放記憶卡或是光碟上的音訊資料，而是需要與智慧型手機連接，並且直接播放智慧型手機傳輸過來的音訊資料。
因為製程的誤差，傳送音訊資料的主機(例如是智慧型手機)與接收與播放音訊資料的主機(例如為車用主機)內的振盪器頻率容易發生不一致的情況。由於接收端與傳送端的振盪器頻率不同，將造成兩端的取樣頻率不匹配，使得車用主機播放即時音訊時發生斷音或是延遲播放。
在一般傳統的通訊技術中，發生傳送端與接收端取樣頻率不匹配時，傳送端與接收端會使用重新取樣(resample)的方式，來改變取樣率。重新取樣的技術需要預先知道兩端的取樣率，而傳送端先進行提升取樣(up-sampling)，接收端再將接收到數位訊號進行縮減取樣(down-sampling)。然而，重新取樣必須要每點資料都重新計算過，龐大的運算量造成接收端與傳送端的效能降低。
同時，在上述的應用情況中，傳送音訊資料的智慧型手機實際上是無法預測到播放音訊資料的車用主機內的振盪器頻率的偏移量，換句話說，接收端與傳送端難以使用重新取樣的方式，來改變取樣率。
因此，在不增加運算量的情況下，需要一個同步存取音訊資料的技術，來解決取樣頻率不匹配的問題。
本發明的一目的在於提供一種聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，用以解決振盪頻率不同產生的斷音或聲音延遲現象。
有鑒於此，本發明提供一種聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統。此聲音同步存取方法包括下列步驟：提供一第一設備與一第二設備；在第二設備中，提供一聲音記憶體；當第二設備進行音頻播放 時，由第一設備傳輸一音訊資料到第二設備；由第一設備傳輸一音訊資料到第二設備時，由第一設備對聲音記憶體進行寫入，第二設備該聲音記憶體進行讀取；當第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值不等於一預設差值，第二設備進行一差補運算。
本發明另外提出一種聲音播放系統，此聲音播放系統包括一第一設備以及一第二設備。第二設備透過一介面電性連接第一設備，其中，第二設備包括一聲音輸出裝置、一聲音記憶體以及一控制電路。當第二設備進行音頻播放時，由第一設備透過上述介面，傳輸一音訊資料到第二設備的聲音記憶體。控制電路耦接聲音記憶體以及聲音輸出裝置。由第一設備傳輸一音訊資料到第二設備時，由第一設備對聲音記憶體進行寫入，且，第二設備的控制電路對該聲音記憶體進行讀取，並透過聲音輸出裝置進行播放。當第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值不等於一預設差值，第二設備的控制電路進行一差補運算。
依照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述控制電路判斷第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值是否大於預設差值。當第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值大於預設差值，進行一刪點運算。當第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值小於預設差值，進行一補點運算。
依照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述音訊資料包括多個取樣點資料。控制電路在多個取樣點資料中，決定一特定取樣點資料進行補點運算。控制電路對特定取樣點資料鄰近的M個取樣點資料進行一數位濾波器運算，並產生M+1個新取樣點資料。其中，上述取樣點資料表示為Data[i]，上述補點運算後得到的新取樣點資料表示為NewDate[i]。NewDate[i]=Ci,1×Data[i-1]+Ci,2×Data[i]，NewDate[0]=Date[0]。其中，i表示時間索引，i為介於1~M的正整數，Ci,1與Ci,2表示權重係數，Ci,1與Ci,2為實數，M為自然數。
依照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述控制電路更包括一計數器。控制電路依據第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值，決定補點運算所需補入的取樣點資料的點數。當所需補入的取樣點資料的點數等於1，進行一單一補點運算，以補入一個取樣點資料。當所需補入的取樣點資料的點數大於1時，則進行一時間分集補點運算。其中，該時間分集補點運算包括該控制電路先進行該單一補點運算，之後，在每次該計數器計數到期時，控制電路進行該單一補點運算，直到執行該單一補點運算的次數等於所需補入的取樣點資料的點數。
依照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述音訊資料包 括多個取樣點資料。控制電路在多個取樣點資料中，決定一特定取樣點資料進行補點運算。控制電路對特定取樣點資料鄰近的M+1個取樣點資料進行一數位濾波器運算，並產生M個新取樣點資料。其中，上述取樣點資料表示為Data[i]，上述該刪點運算後得到的新取樣點資料表示為NewDate[i]，NewDate[i]=Wi,1×Data[i]+Wi,2×Data[i+1]，NewDate[0]=Date[0]，其中，其中，i表示時間索引，i為介於1~M的正整數，Wi,1與Wi,2表示權重係數，Wi,1與Wi,2為實數，M為自然數。
照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述控制電路更包括一計數器。控制電路依據第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值，決定刪點運算所需刪除的取樣點資料的點數。當所需刪除的取樣點資料的點數等於1，進行一單一刪點運算，以刪除一個取樣點資料。當所需刪除的取樣點資料的點數大於1，則進行一時間分集刪點運算。其中，時間分集刪點運算包括控制電路先進行單一刪點運算，之後，在每次計數器計數到期時，控制電路進行單一刪點運算，直到執行單一刪點運算的次數等於所需刪除的取樣點資料的點數。
照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述第二設備所讀取的位址對應一特定指標，控制電路在進行差補運算時，對第二設備所讀取的位址進行正規化處理，用以移動特定 指標。
照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述聲音記憶體具有一長度，該長度表示為L，該預設差值為L/2。在本發明一較佳實施例中，預設差值具有一特定範圍。控制電路判斷第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值是否落入此特定範圍。當第二設備所讀取的位址值與第一設備所寫入的位址值之差值沒有落入此特定範圍時，控制電路進行差補運算。
照本發明較佳實施例所述之聲音同步存取方法以及使用其之聲音播放系統，上述第一設備與第二設備透過一傳輸介面連接，第二設備透過傳輸介面，將音訊資料寫入聲音記憶體，其中，傳輸介面為通用序列連接埠(Universal Serial Bus，USB)。
本發明的精神在於偵測讀取位址與寫入位址的差值，來進行取樣資料的補點或刪點運算，因此，本發明能夠達到適應性地調整兩個主機設備的讀取與寫入的速度，也同時補償了兩台主機的石英振盪器在製程上的誤差，使得音訊資料可以即時且順暢的播放。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
110‧‧‧第一設備
120‧‧‧第二設備
121‧‧‧聲音輸出裝置
122‧‧‧聲音記憶體122
123‧‧‧控制電路
Pr‧‧‧讀取位址
Pw‧‧‧寫入位址
S601~S605‧‧‧聲音同步存取方法的各步驟
S701~S708‧‧‧步驟S604的各子步驟
S801~S808‧‧‧步驟S605的各子步驟
第1圖繪示為本發明一較佳實施例的聲音播放系統的方塊圖。
第2圖繪示為本發明一較佳實施例的聲音記憶體的方塊示意圖。
第3A圖繪示為本發明一較佳實施例的位址對位址距離的計算方法之示意圖。
第3B圖、2本發明一較佳實施例的位址對位址距離的計算方法之示意圖。
第3C圖繪示為本發明一較佳實施例的位址對位址距離的計算方法之示意圖。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的補點運算之示意圖。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例的刪點運算之示意圖。
第6圖繪示為本發明一較佳實施例的聲音同步存取方法的方法流程圖。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例的步驟S604的詳細步驟流程圖。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例的步驟S605的詳細步驟流程圖。
在智慧型手機普及的現今，許多的電子裝置都必須跳脫舊有的使用方式，衍生出與智慧型手機 配合的新技術。以汽車內的音響為例，不只需要能播放記憶卡或是光碟上的音訊資料，同時要能夠與智慧型手機連接，直接播放智慧型手機傳輸過來的音訊資料。
一般而言，傳送音訊資料的主機(例如是智慧型手機)與播放音訊資料的主機(例如為車用主機)內的振盪器頻率不一致的情況下，將會造成接收端與傳送的取樣頻率不匹配，使得車用主機播放音訊時發生斷音或是延遲。在不增加運算量以及記憶體有限的情況下，本發明提出個一個聲音同步存取方法與使用其之聲音播放系統，用以解決取樣頻率不匹配的問題。
第1圖繪示為本發明一較佳實施例的聲音播放系統的方塊圖。請參考第1圖，聲音播放系統包括一第一設備110與一第二設備120。以下為了方面說明本實施例，第一設備110假設為傳送音訊資料的主機，第二設備120假設為播放音訊資料的主機。其中，第二設備120包括一聲音輸出裝置121、一聲音記憶體122與一控制電路123。第一設備110與第二設備120之間例如以通用序列連接埠(USB)連接，使第一設備110輸出的音訊資料以串流的方式寫入聲音記憶體122。第二設備的控制電路123讀取聲音記憶體122內的音訊資料後，控制聲音輸出裝置121播出此音訊資料。聲音輸出裝置121例如是喇叭或耳機等等。本實施例的第一設備110與第二設備120之間雖然是例如以通用序列連接埠，但本領域具有通常知識者應當知道，第一設備110與第二設備120也可以透過 無線網路(例如Wi-Fi)或藍牙(bluetooth)等等有線或無線的傳輸介面。
第2圖繪示為本發明一較佳實施例的聲音記憶體的方塊示意圖。請參考第2圖，聲音記憶體122例如具有一固定長度L，其中，Pw表示此時第一設備110目前聲音記憶體122被寫入的位址，Pr表示第二設備120目前聲音記憶體122被讀取的位址。初始狀態時，寫入位址Pw與讀取位址Pr之間具有一個預設的初始差值Di(也就是寫入位址PW與讀取位址Pr之間有一位址對位址距離[address to address distance])。若在完全沒有取樣頻率不匹配的情況下，寫入位址Pw與讀取位址Pr之間可以一直維持在預設的初始差值Di，而第二設備120也可以即時且流暢的播放讀取出的音訊資料。
在取樣頻率不匹配的情況下，若第二設備120讀取聲音記憶體122的速度大於第一設備110寫入聲音記憶體122的速度，在播放一段時間之後，讀取位址Pr將超越寫入位址Pw，導致第二設備120讀取到未更新的音訊資料，造成第二設備120播放不連續。另外，在取樣頻率不匹配的情況下，若第一設備110寫入聲音記憶體122的速度大於第二設備120讀取聲音記憶體122的速度，在播放一段時間之後，讀取位址Pr落後寫入位址Pw過多，導致第一設備110覆蓋了聲音記憶體122內尚未被第二設備120讀取到的音訊資料，造成第二設備120播放不連續。
在本實施例中，控制電路123偵測讀取位址Pr與寫入位址Pw是否不等於一個預設差值Dth。當讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值不等於一個預設差值Dth時，控制電路123將進行一差補運算，用以補償不足或多餘的取樣點數。上述差補運算例如是補點運算或是刪點運算。舉例來說，若第二設備120的讀取速度落後第一設備110的寫入速度時，控制電路123將進行刪點運算。若第二設備120的讀取速度超前第一設備110的寫入速度時，控制電路123將進行補點運算。為了讓使用者的耳朵聽不出控制電路123改變取樣的音訊資料，在本發明一較佳實施例中，進行差補運算時，控制電路123並非單純的增加取樣點或刪除取樣點，而是對欲進行補點或刪點的取樣點的位址附近的音訊資料，進行一平滑處理或是具有相關性的數位信號處理，例如數位濾波器的運算。
另外，控制電路123在執行補點運算或差點運算之後，將進行讀取位址Pr的正規化，使讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D更趨近預設差值Dth。換句話說，當控制電路123進行補點運算之後，讀取位址Pr的指標將往後移動。反之，當控制電路123進行刪點運算之後，讀取位址Pr的指標將往前移動。
本實施例利用偵測讀取位址與寫入位址的差值，來進行取樣資料的補點或刪點運算，因此，本發明能夠達到適應性地調整兩個主機設備的讀取與寫入的速度，也同時補償了兩台主機的石英振盪器在製程上的 誤差。
上述偵測讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值例如是計算位址對位址的距離。為了使本領域具有通常知識者，能夠透過本實施例實施本發明，以下將說明位址對位址的距離計算方法。第3A圖、第3B圖以及第3C圖分別繪示為本發明一較佳實施例的位址對位址距離的計算方法之示意圖。為了方便以下說明，聲音記憶體122的初始位址假設為Pmin，結束位址假設為Pmax。請先參考第3A圖，初始時，讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值(以下表示為D)已經被設置為一預設值Di，換句話說，D=Pw-Pr=Di。接下來，請參考第3B圖，當聲音記憶體122被讀取與寫入一段時間後，讀取位址Pr與寫入位址Pw皆往前移動，其差值D=Pw-Pr。請參考第3C圖，當聲音記憶體122繼續被讀取與寫入一段時間後，寫入位址Pw往前經過位址Pmax後，回到初始位址Pmin之後，讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D=(Pw-Pmin)+(Pmax-Pr)=D1+D2。
在本實施例中，上述的預設差值Dth例如是一個定值，其數值可以依照系統的硬體參數或應用來決定，本發明並不限制預設差值Dth的數值。舉例來說，預設差值Dth例如設計為聲音記憶體122的長度L的一半，也就是說，Dth=L/2。設計Dth=L/2的好處在於可以簡化上述差值D的計算方法，讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D之值為|Pr-Pw|，其中| |表示絕對值。
在上述實施例中，預設差值Dth雖然是以一定值為例，然而，本領域具有通常知識者應當可以推知，預設差值Dth也可以是一個特定範圍。當讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D介於此特定範圍內，控制電路123將不進行補點或刪點運算，反之，若讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D超出此特定範圍，則開始進行補點或刪點運算。
為了使本領域具有通常知識者，能夠透過本實施例實施本發明，以下將說明本實施例的差補運算方法。在此，為了方便說明本實施例，以下先假設控制電路123偵測出讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D小於上述預設差值Dth，並且，差值D與預設值Dth的差距超過一個取樣資料的距離，此情況表示讀取速度超過寫入速度，且控制電路123判斷出此時要進行補點運算，補入一個取樣點資料。為了避免使用者聽到的聲音有爆音或是斷音的問題，因此，本實施例的補點運算引用平滑處理技術，並且改變補點資料位址附近的取樣點資料。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的補點運算之示意圖。請參考第4圖，原始資料例如表示為Data[t]，t為時間索引(time index)，補點運算後的資料表示為NewDate[t]。本實施例假設要進行在M點的原始資料內，補入一個取樣點的的資料。換句話說，原始資料Data[t]的長度為M，補點運算後的新資料NewDate[t]長度為M+1。在本實施例中，補點運算後的新資料例如與前一個 取樣時間點的資料相關，新資料例如表示為NewDate[i]=Ci,1×Data[i-1]+Ci,2×Data[i]，i=1,2,3,...M，NewDate[0]=Date[0]。
在進行完補點運算後，控制電路123將進行讀取位址Pr正規化，移動聲音記憶體122中的讀取位址Pr，使讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D回到可以容許的範圍內。以上述舉例來說，讀取速度超過寫入速度，讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D大於預設差值Dth一個取樣資料的距離，因此，進行完補點運算後，控制電路123將讀取位址Pr往後移動一個位址。
接下來，為了說明本實施例的差補運算，假設當控制電路123偵測出讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D大於上述預設差值Dth，並且，差值D與預設值Dth的差距超過一個取樣資料的距離，此種情況，表示讀取速度追不上寫入速度，且控制電路123判斷出此時要進行刪點運算，刪除一個取樣點資料。第5圖繪示為本發明一較佳實施例的刪點運算之示意圖。請參考第5圖，同樣地，原始資料例如表示為Data[t]，刪點運算後的資料表示為NewDate[t]。本實施例假設要進行在M+1點的原始資料內，刪掉一個取樣點的的資料。換句話說，原始資料Data[t]的長度為M+1，刪點運算後的新資料NewDate[t]長度為M。在本實施例中，刪點運算後的新資料例如與後一個取樣時間點的資料相關，新資料例如表示為NewDate[i]=Wi,1×Data[i]+Wi,2×Data[i+1]，i=1,2,3,...M， NewDate[0]=Date[0]。
在進行完刪點運算後，控制電路123將進行讀取位址Pr正規化，移動聲音記憶體122中的讀取位址Pr，使讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D回到可以容許的範圍內。以上述舉例來說，讀取速度小於寫入速度，且讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D大於預設差值Dth一個取樣資料的距離，因此，進行完刪點運算後，控制電路123將讀取位址Pr往前移動一個位址。
上述聲音記憶體122中的讀取位址Pr與寫入位址Pw可以例如是實際記憶體的位置，也可以是軟體運算時的虛擬位址，本發明並未限制位址記錄的型態。另外，上述讀取位址Pr與寫入位址Pw例如是一指標，用以記錄讀取位址Pr與寫入位址Pw。在上述差補運算之後，控制電路123移動讀取位址Pr對應的指標，用以調整讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D。
由上述第4與第5圖的說明可知，本發明實施例進行補點運算與刪點運算時，將準備要進行刪點與補點的鄰近資料也一併加入運算，使得經過補點或刪點運算的音訊資料，能維持聲音訊號的平滑性，讓使用者聽到的聲音皆是順暢的
在上述差補運算中，使用到多個參數Ci,1、Ci,2、Wi,1與Wi,2，該些參數例如為計算新資料NewDate[t]時的權重係數。而多個權重係數的其數值例如是由電路設計者預先設計後，儲存於系統內部，當用來計 算新資料NewDate[t]時可以直接使用。又或者是，在本系統啟動後，根據音訊資料的特性或系統參數，適應性地產生上述的權重係數。因此，本發明並不限制權重係數產生的時間。另外，權重係數Ci,1、Ci,2、Wi,1與Wi,2的數值可以是透過先前技術中的等化器或數位濾波器等等的演算法產生，故本發明並不限制權重係數的計算方法。
上述實施例中，補點運算與刪點運算後的新資料NewDate[t]例如是與前一個取樣時間資料或後一個取樣時間資料相關。然而，本領域具有通常知識者應當知道補點運算與刪點運算並不限制運算的資料點數，新資料NewDate[t]例如可以同時與前後的資料相關，或是可以與前N個取樣時間的資料或後N個取樣資料相關，其中，N為正整數。
上述實施例中，補點運算與刪點運算中的新資料NewDate[t]皆是利用一線性的方程式所產生。然而，本領域具有通常知識者應當知道本發明並未限制補點運算與刪點運算的數學運算式，只要是具有相關性的數位訊號處理的技術都可以應用於本發明。
在上述補點運算與刪點運算的舉例中，皆是以一個取樣點的距離為例，然本領域具有通常知識者應當知道，當控制電路123偵測出讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D過大時，本發明也可以一次進行多點的補點運算或刪點運算。也就是說，在一個補點運算中，加入多個取樣點的資料，或是在一個刪點運算中，刪除多個 取樣點的資料。
另外，若同時補入或刪除多點的資料時，播放出的聲音訊號可能會發生斷音或聲音延遲等等問題，讓使用者聽到不悅耳的聲音。因此，在本發明一較佳實施例中，控制電路123還包括一計數器，用以使上述補點或刪點的動作均勻分佈在不同的時間。
舉例來說，當控制電路123偵測出讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D小於上述預設差值Dth，並且，控制電路123判斷出此時需要透過補點運算，補入3個取樣點資料。此時，控制電路123先進行上補點運算，以補入一個取樣點的資料。補點運算的方法例如為上述第4圖所述，故在此不再詳加贅述。接下來，控制電路123內的計數器開始進行計數，當計數到一預設時間之後，控制電路123再度進行第4圖的補點運算，以補入一個取樣點的資料。接著，控制電路123的計數器又開始重新計算上述預設時間。當計數到期，控制電路123又再次進行上述第4圖的補點運算，以補入最後一個所需的取樣點的資料。
由上述說明可知，控制電路123進行一種時間分集的補點運算。在計數到期時，再開始進行補點運算，且每次補點運算僅補入一個取樣點的資料。因此，本實施例透過時間分集的方式，均勻地分散每次補入取樣點資料的時間，因而使得人耳完全聽不出來音訊資料有被改變。
相反地，當控制電路123偵測出讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D大於上述預設差值Dth，並且，控制電路123判斷出此時需要透過刪點運算，刪除3個取樣點資料。此時，控制電路123先進行上刪點運算，以刪除一個取樣點的資料。刪點運算的方法例如為上述第5圖所述，故在此不再詳加贅述。接下來，控制電路123內的計數器開始進行計數，當計數到一預設時間之後，控制電路123再度進行第5圖的刪點運算，以刪除一個取樣點的資料。接著，控制電路123的計數器又開始重新計算上述預設時間。當計數到期，控制電路123又再次進行上述第5圖的刪點運算，以刪除最後一個所需的取樣點的資料。
由上述說明可知，控制電路123進行一種時間分集的刪點運算。在計數到期時，再開始進行刪點運算，且每次刪點運算僅刪除一個取樣點的資料。因此，本實施例透過時間分集的方式，均勻地分散每次刪除取樣點資料的時間，因而使得人耳完全聽不出來音訊資料有被改變。
上述控制電路123使用了計數器，均勻地進行補點與刪點運算，而每次間隔的時間為一預設時間，其數值可以由控制電路123所偵測到的振盪器的頻率偏移量所決定或由其他的系統參數決定。另外，控制電路123內的計數器可以用來計數一預設時間，也可以計數讀取記憶體122內資料的次數，或是系統內其他的時脈，因 此，本發明並不限制計數器的應用。
由上述聲音播放系統的說明，本實施例可以歸納出一個聲音同步存取方法。第6圖繪示為本發明一較佳實施例的聲音同步存取方法的方法流程圖。請同時參考第1圖與第6圖，第一設備110傳送音訊資料至第二設備120的聲音記憶體122。以下將說明本實施例的聲音同步存取方法的各步驟。
步驟S601：開始進行聲音同步存取方法。
步驟S602：判斷讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D是否不等於預設差值Dth。若判斷為是，則執行步驟S602。若判斷為否，則回到步驟S602。由上述實施例可知，控制電路123偵測讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D，偵測的計算方法如上述第3圖所述。
步驟S603：判斷讀取位址Pr與寫入位址Pw的差值D是否大於預設差值Dth。若判斷為是，則執行步驟S604。若判斷為否，則執行步驟S605。由上述實施例可知，當差值D大於Dth表示讀取速度追不上寫入速度，控制電路123將進行刪點運算。反之，當差值D小於Dth表示讀取速度超過寫入速度，控制電路123將進行補點運算。
步驟S604：進行刪點運算。本發明實施例的刪點運算例如為上述第5圖所述，同時在刪除資料後，進行讀取位址Pr正規化。
步驟S605：進行補點運算。本發明實施例的補點運算例如為上述第4圖所述，同時在補入資料後，進行讀取位址Pr正規化。
當控制電路123執行上述步驟S604的刪點運算或上述步驟S605的補點運算之後，將回到步驟S602，繼續偵測音訊資料的讀取速度與寫入速度是否同步。
在本發明另一實施例中，為了避免控制電路123連續性的進行補點或刪點，另外加入了計數機制，使控制電路123將補點或刪點運算在時間上均勻的分散開來。上述步驟S604的詳細實施步驟如第7圖所示。第7圖繪示為本發明一較佳實施例的步驟S604的詳細步驟流程圖。請參考第7圖，當判斷步驟S603判斷為是時，則進行步驟S701。
步驟S701：判斷所需刪除的點數Sb是否大於一點。由上述實施例所述，控制電路123會根據上述差值D與預設差值Dth的差距，決定此次刪點運算要刪除多少個取樣點的資料。為了方便說明本實施例，所需刪除的取樣點資料總數表示為Sb。若Sb等於1時，則進行步驟S702。若Sb大於1時，則進行步驟S703。
步驟S702：進行刪點運算。此步驟的刪點運算為單一的刪點運算，如上述第4圖所述，刪除一個取樣點的資料，並進行讀取位置Pr正規化。步驟S702執行完畢後，回到步驟S602。
步驟S703：設定一刪點變數B的初始值。在本實施例中，刪點變數B的初始值為0。
步驟S704：判斷刪點變數B是否等於上述刪點資料總數Sb。若判斷為否，繼續進行步驟S705，進行刪點運算。若判斷為是，則表示所有點數都已刪除，回到步驟S602。
步驟S705：進行刪點運算。控制電路123進行刪點運算，以刪除一個取樣點的資料，並進行讀取位置Pr正規化。
步驟S706：計數器開始進行計數。
步驟S707：判斷計數器是否計數到預設時間TP。若判斷為是時，則執行步驟S708。若判斷為否，則回到步驟S707。
步驟S708：設定刪點變數B=B+1，並將計時器歸零。換句話說，使刪點變數B的值加1。回到步驟S704繼續判斷。
同樣地，上述補點步驟S605的詳細實施步驟如第8圖所示。第8圖繪示為本發明一較佳實施例的步驟S605的詳細步驟流程圖。請參考第8圖，當判斷步驟S603判斷為否時，則進行步驟S801。
步驟S801：判斷所需補入的點數Sa是否大於一點。由上述實施例所述，控制電路123會根據上述差值D與預設差值Dth的差距，決定此次補點運算要補入多少個取樣點的資料。為了方便說明本實施例，所需 補入的取樣點資料總數表示為Sa。若Sa等於1時，則進行步驟S802。若Sa大於1時，則進行步驟S803。
步驟S802：進行補點運算。此步驟的補點運算為單一的補點運算，如上述第4圖所述，補入一個取樣點的資料，並進行讀取位置Pr正規化。步驟S802執行完畢後，回到步驟S602。
步驟8803：設定一補點變數A的初始值。在本實施例中，補點變數A的初始值為0。
步驟S804：判斷補點變數A是否等於上述補點資料總數Sa。若判斷為否，繼續進行步驟S805，進行補點運算。若判斷為是，則表示所有點數都已補入，回到步驟S602。
步驟S805：進行補點運算。控制電路123進行補點運算，以補入一個取樣點的資料，並進行讀取位置Pr正規化。
步驟S806：計數器開始進行計數。
步驟S807：判斷計數器是否計數到預設時間TP。若判斷為是時，則執行步驟S808。若判斷為否，則回到步驟S807。
步驟S808：設定補點變數A=A+1，並將計時器歸零。換句話說，使補點變數A的值加1。回到步驟S804繼續判斷。
綜上所述，由本發明實施例的說明可以瞭解本發明具有以下優點：
1.本實施例利用偵測讀取位址與寫入位址的差值，來進行取樣資料的補點或刪點運算，因此，本發明能夠達到適應性地調整兩個主機設備的讀取與寫入的速度，也同時補償了兩台主機的石英振盪器在製程上的誤差，使得音訊資料可以即時且順暢的播放。
2.本發明實施例進行補點運算與刪點運算時，將要刪點與補點位址鄰近的資料也一併加入運算，使得經過補點或刪點運算的音訊資料，能維持聲音訊號的平滑性，讓使用者聽到的聲音皆是順暢的，並且不會產生任何爆音或是延遲播放的問題。
3.由於本發明實施例的補點運算與刪點運算僅使用了加法器與乘法器，不需要如習知技術一樣，對訊號進行提升取樣與縮減取樣，因此，本發明能夠在不增加運算量的情況下，即時地補償了振盪器頻率偏移量。
4.另外，本發明實施例還引用了時間分集的概念，在每間隔一段時間之後，才可進行補點或刪點運算，且每次刪點運算僅刪除一個取樣點的資料。因此，讓使用者的聽覺無法分辨音訊資料的差異性，因而使得人耳完全聽不出來音訊資料有被改變。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於 本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種聲音同步存取方法，包括：提供一第一設備與一第二設備；在該第二設備中，提供一聲音記憶體；當該第二設備進行音頻播放時，由該第一設備傳輸一音訊資料到該第二設備；由該第一設備傳輸一音訊資料到該第二設備時，由該第一設備對該聲音記憶體進行寫入，且，該第二設備對該聲音記憶體進行讀取；以及當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值不等於一預設差值，該第二設備進行一差補運算，其中，當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值不等於該預設差值，該第二設備進行該差補運算，包括：判斷該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值是否大於該預設差值；當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值大於該預設差值，進行一刪點運算；以及當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值小於該預設差值，進行一補點運算；其中，上述音訊資料包括多個取樣點資料，該補點運 算的步驟包括：在該些取樣點資料中，決定一特定取樣點資料進行該補點運算；以及對該特定取樣點資料鄰近的M個取樣點資料進行一數位濾波器運算，並產生M+1個新取樣點資料，其中，M為自然數。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，其中，上述取樣點資料表示為Data[i]，上述新取樣點資料表示為NewDate[i]，其中，NewDate[i]=Ci,1×Data[i-1]+Ci,2×Data[i]，NewDate[0]=Date[0]，其中，i表示時間索引，i為介於1~M的正整數，Ci,1與Ci,2表示權重係數，Ci,1與Ci,2為實數。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，其中，該補點運算的步驟包括：依據該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值，決定該補點運算所需補入的取樣點資料的點數；當所需補入的取樣點資料的點數等於1，進行一單一補點運算，以補入一個取樣點資料；以及當所需補入的取樣點資料的點數大於1時，則進行一時間分集補點運算； 其中，該時間分集補點運算包括：步驟一：設定一補點變數的初始值；步驟二：判斷該補點變數是否等於所需補入的取樣點資料的點數；步驟三：上述步驟二的判斷為否定時，則進行該單一補點運算，上述步驟二的判斷結果為肯定時，則結束該時間分集補點運算；步驟四：啟動一計時器開始計時；以及步驟五：當該計時器計數到達一預設時間時，設定該補點變數之值加1以及設定該計數器歸零後，回到上述步驟二。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，其中，上述音訊資料包括多個取樣點資料，該刪點運算包括：在該些取樣點資料中，決定一特定取樣點資料進行該補點運算；以及對該特定取樣點資料鄰近的M+1個取樣點資料進行一數位濾波器運算，並產生M個新取樣點資料，其中，M為自然數。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之聲音同步存取方法，其中，上述取樣點資料表示為Data[i]，上述新取樣點資料表示為NewDate[i]，其中， NewDate[i]=Wi,1×Data[i]+Wi,2×Data[i+1]，NewDate[0]=Date[0]，其中，i表示時間索引，i為介於1~M的正整數，Wi,1與Wi,2表示權重係數，Wi,1與Wi,2為實數。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，其中，該刪點運算的步驟包括：依據該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值，決定該刪點運算所需刪除的取樣點資料的點數；當所需刪除的取樣點資料的點數等於1，進行一單一刪點運算，以刪除一個取樣點資料；以及當所需刪除的取樣點資料的點數大於1時，則進行一時間分集刪點運算；其中，該時間分集刪點運算包括：步驟一：設定一刪點變數的初始值；步驟二：判斷該刪點變數是否等於所需刪除的取樣點資料的點數；步驟三：上述步驟二的判斷為否定時，則進行該單一刪點運算，上述步驟二的判斷結果為肯定時，則結束該時間分集刪點運算；步驟四：啟動一計時器開始計時；以及步驟五：當該計時器計數到達一預設時間時，設定該刪點變數之值加1以及設定該計數器歸零後，回到上述步 驟二。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，其中，該第二設備所讀取的位址對應一特定指標，該差補運算的步驟，更包括：對該第二設備所讀取的位址進行正規化處理，用以移動該特定指標。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，該上述聲音記憶體具有一長度，該長度表示為L，該預設差值為L/2。
  9. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，該預設差值具有一特定範圍，其中，當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值不等於該預設差值，該第二設備進行該差補運算的步驟包括：判斷該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值是否落入該特定範圍；以及當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值沒有落入該特定範圍，該第二設備進行該差補運算。
  10. 如申請專利範圍第1項所記載之聲音同步存取方法，其中，該第一設備與該第二設備透過一傳輸介面連 接，該第一設備透過該傳輸介面，將該音訊資料寫入該聲音記憶體，其中，該傳輸介面為通用序列連接埠(Universal Serial Bus，USB)。
  11. 一種聲音播放系統，包括：一第一設備；一第二設備，透過一介面電性連接該第一設備，其中，該第二設備包括：一聲音輸出裝置；一聲音記憶體，其中，當該第二設備進行音頻播放時，由該第一設備透過該介面，傳輸一音訊資料到該第二設備的該聲音記憶體；以及一控制電路，耦接該聲音記憶體以及該聲音輸出裝置；其中，由該第一設備傳輸一音訊資料到該第二設備時，由該第一設備對該聲音記憶體進行寫入，該第二設備的該控制電路對該聲音記憶體進行讀取，並透過該聲音輸出裝置進行播放；其中，當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值不等於一預設差值，該第二設備的該控制電路進行一差補運算，其中，該控制電路判斷該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值是否大於該預設差值，當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的 位址值之差值大於該預設差值，進行一刪點運算，當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值小於該預設差值，進行一補點運算，上述音訊資料包括多個取樣點資料，該控制電路在該些取樣點資料中，決定一特定取樣點資料進行該補點運算，該控制電路對該特定取樣點資料鄰近的M個取樣點資料進行一數位濾波器運算，並產生M+1個新取樣點資料，其中，M為自然數。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，其中，上述取樣點資料表示為Data[i]，上述該補點運算後得到的新取樣點資料表示為NewDate[i]，其中，NewDate[i]=Ci,1×Data[i-1]+Ci,2×Data[i]，NewDate[0]=Date[0]，其中，i表示時間索引，i為介於1~M的正整數，Ci,1與Ci,2表示權重係數，Ci,1與Ci,2為實數。
  13. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，其中，該控制電路更包括一計數器，該控制電路依據該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值，決定該補點運算所需補入的取樣點資料的點數，當所需補入的取樣點資料的點數等於1，進行一單一補點運算，以補入一個取樣點資料，當所需補入的取樣點資料的點數大於1時，則進行一時間分集補點運算， 其中，該時間分集補點運算包括該控制電路先進行該單一補點運算，之後，在每次該計數器計數到期時，控制電路進行該單一補點運算，直到執行該單一補點運算的次數等於所需補入的取樣點資料的點數。
  14. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，其中，上述音訊資料包括多個取樣點資料，該控制電路在該些取樣點資料中，決定一特定取樣點資料進行該補點運算，其中，該控制電路對該特定取樣點資料鄰近的M+1個取樣點資料進行一數位濾波器運算，並產生M個新取樣點資料，其中，M為自然數。
  15. 如申請專利範圍第14項所記載之聲音播放系統，其中，上述取樣點資料表示為Data[i]，上述該刪點運算後得到的新取樣點資料表示為NewDate[i]，其中，NewDate[i]=Wi,1×Data[i]+Wi,2×Data[i+1]，NewDate[0]=Date[0]，其中，i表示時間索引，i為介於1~M的正整數，Wi,1與Wi,2表示權重係數，Wi,1與Wi,2為實數。
  16. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，其中，該控制電路更包括一計數器，該控制電路依據該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值，決定該刪點運算所需刪除的取樣點資料的點數，當 所需刪除的取樣點資料的點數等於1，進行一單一刪點運算，以刪除一個取樣點資料，當所需刪除的取樣點資料的點數大於1，則進行一時間分集刪點運算，其中，該時間分集刪點運算包括該控制電路先進行該單一刪點運算，之後，在每次該計數器計數到期時，控制電路進行該單一刪點運算，直到執行該單一刪點運算的次數等於所需刪除的取樣點資料的點數。
  17. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，其中，該第二設備所讀取的位址對應一特定指標，該控制電路在進行該差補運算時，對該第二設備所讀取的位址進行正規化處理，用以移動該特定指標。
  18. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，該上述聲音記憶體具有一長度，該長度表示為L，該預設差值為L/2。
  19. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，該預設差值具有一特定範圍，其中，該控制電路判斷該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值是否落入該特定範圍，當該第二設備所讀取的位址值與該第一設備所寫入的位址值之差值沒有落入該特定範圍，該控制電路進行該差補運算。
  20. 如申請專利範圍第11項所記載之聲音播放系統，其中，該第一設備與該第二設備透過一傳輸介面連接，該第二設備透過該傳輸介面，將該音訊資料寫入該聲音記憶體，其中，該傳輸介面為通用序列連接埠(Universal Serial Bus，USB)。
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