TWI747250B - 數位音訊陣列電路 - Google Patents

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Abstract

一種數位音訊陣列電路，包括至少二個數位音訊單元以及一個系統主控單元。每個該數位音訊單元用以將接收到的聲波轉換成數位音訊信號。每個該數位音訊單元均包括一個左右聲道組態輸入端。該系統主控單元以分時多工的方式連接該至少二個數位音訊單元用以接收該數位音訊信號。每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端用以接收同一個同步訊號。

Description

數位音訊陣列電路
本發明係關於一種音訊電路，特別是關於一種數位音訊陣列電路。
在目前市面上有多種數位麥克風(DMIC, Digital Microphone)的音訊傳輸介面，常用的音訊傳輸介面包含晶片間音訊傳輸(Inter-IC Sound, I2S)以及分時多工 (Time Division Multiplexing, TDM)等其他DMIC音訊傳輸介面。
I2S音訊傳輸協定由兩個音訊晶片將音訊資料分為左聲道與右聲道兩組資料以序列的方式傳輸。因為兩個音訊晶片同時接到一個字元選擇訊號，所以兩個音訊晶片的聲波採樣可以同步，有利於後續降噪處理等程序。但是若需要設置更多音訊晶片以取得更好的收音效果時，則I2S音訊傳輸協定必須每兩個音訊晶片配置一個處理單元或解碼器以提供字元選擇訊號。造成成本與體積的上升。
TDM音訊傳輸協定則可以串聯多個音訊晶片，較容易組成音訊晶片陣列電路，不需要如同I2S音訊傳輸協定一樣設置多個處理單元或解碼器。但是TDM音訊傳輸協定的每個音訊晶片採樣會有時間偏移(time offset)，因此不利於後續對訊號進行降噪等演算法處理。
為解決上述技術問題，本揭示的一目的在於提供一種數位音訊陣列電路，解決TDM音訊採樣時間偏移(time offset)的問題。
為達成上述目的，本揭示提供一種數位音訊陣列電路，包括至少二個數位音訊單元以及一個系統主控單元。每個該數位音訊單元用以將接收到的聲波轉換成數位音訊信號，且每個該數位音訊單元均包括一個左右聲道組態輸入端。該系統主控單元連接該至少二個數位音訊單元，用以控制該至少二個數位音訊單元並接收該至少二個數位音訊單元的該數位音訊信號。其中，該系統主控單元是以分時多工的方式連接該至少二個數位音訊單元，且每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端用以接收同一個同步訊號。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，更包括一同步訊號走線，其中該系統主控單元更包括一同步訊號輸出端，該同步訊號走線電性連接該同步訊號輸出端及每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中該系統主控單元更包括一字元選擇訊號端，且每個該數位音訊單元均包括一個字元選擇訊號輸入端與一個字元選擇訊號輸出端。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中該系統主控單元的該字元選擇訊號端電性連接至其中一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端且該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸出端電性連接至另一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中每個該數位音訊單元均包括一程序，用以辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號是否為該同步訊號。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中若每個該數位音訊單元辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號為該同步訊號時，則每個該數位音訊單元同步執行聲音的採樣；若否，則每個該數位音訊單元依據各自的字元選擇訊號輸入端所收到的訊號執行聲波的採樣。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中該同步訊號輸出端即是該系統主控單元的一字元選擇訊號端，且每個該數位音訊單元均包括一個字元選擇訊號輸入端與一個字元選擇訊號輸出端。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中該系統主控單元的該字元選擇訊號端電性連接至其中一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端，該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸出端電性連接至另一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端，該同步訊號走線電性連接該字元選擇訊號端及每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中每個該數位音訊單元均包括一程序，用以辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號是否為該同步訊號。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中若每個該數位音訊單元辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號為該同步訊號時，則每個該數位音訊單元同步執行聲音的採樣；若否，則每個該數位音訊單元依據各自的字元選擇訊號輸入端所收到的訊號執行聲波的採樣。
由於本揭示的實施例的數位音訊陣列電路中，利用每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端用以接收同一個同步訊號，且若每個該數位音訊單元辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號為該同步訊號時，則每個該數位音訊單元同步執行聲音的採樣，因此可以降低本與電路體積，並解決TDM音訊採樣時間偏移(time offset)問題。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
參考圖1，本揭示提供一種數位音訊陣列電路100，包括至少二個數位音訊單元20、22以及一個系統主控單元SMU。每個該數位音訊單元用以將接收到的聲波轉換成數位音訊信號，且每個該數位音訊單元均包括一個左右聲道組態輸入端LR。該系統主控單元SMU連接該至少二個數位音訊單元20、22，用以控制該至少二個數位音訊單元20、22並接收該至少二個數位音訊單元20、22的該數位音訊信號。其中，該系統主控單元SMU是以分時多工的方式連接該至少二個數位音訊單元，且每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端LR用以接收同一個同步訊號。
具體的，每個該數位音訊單元還包括一個音訊信號輸出端SD用以將數位音訊信號傳回系統主控單元SMU，傳回的方式例如是以分時多工 (Time Division Multiplexing, TDM)的模式傳輸。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路100，更包括一同步訊號走線10，其中該系統主控單元SMU更包括一同步訊號輸出端SYN，該同步訊號走線10電性連接該同步訊號輸出端SYN及每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端LR。
具體的，該數位音訊單元20、22可為TDM協定的音訊晶片，具有聲波感測組件30、32，取樣組件、類比轉數位組件(圖未示)等，用以將接收到的聲波轉換成數位音訊信號。數位音訊單元的數目可為2到16。
參照圖1，於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路100，其中該系統主控單元SMU更包括一字元選擇訊號端WSS，且每個該數位音訊單元均包括一個字元選擇訊號輸入端WS與一個字元選擇訊號輸出端WSO。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中該系統主控單元MSU的該字元選擇訊號端WSS電性連接至其中一個該數位音訊單元20的該字元選擇訊號輸入端WS且該數位音訊單元20的該字元選擇訊號輸出端WSO電性連接至另一個該數位音訊單元22的該字元選擇訊號輸入端WS。
參照圖2，具體的，以四個數位音訊單元串聯的訊號為例，系統主控單元會提供每一個數位音訊單元時鐘訊號SCK，同步訊號為SYNC。第一個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS1，脈衝編碼調變(pulse code modulation, PCM)的取樣時鐘訊號為PCM CK1。第二個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS2， PCM的取樣時鐘訊號為PCM CK2。第三個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS3， PCM的取樣時鐘訊號為PCM CK3。第四個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS4， PCM的取樣時鐘訊號為PCM CK4。從圖2可以看到，不同數位音訊單元的字元選擇訊號有時間偏移的現象，因為字元選擇訊號是逐個數位音訊單元傳遞的。如果依照字元選擇訊號來觸發取樣時鐘訊號，就會有取樣時間偏移的問題。如圖2所示，本揭示另外設置同步訊號SYNC，可使取樣時鐘訊號PCM CK1至PCM CK4同步。具體的，數位音訊單元在接收到同步訊號SYNC的第一個脈衝時，啟動狀態機(state machine)。數位音訊單元在接收到同步訊號SYNC的第二個脈衝時，同步啟動取樣時鐘訊號PCM CK1至PCM CK4。
具體的，每個該數位音訊單元的音訊信號輸出端SD在該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端WS收到脈衝訊號後，將數位音訊信號傳回系統主控單元SMU，傳回的方式例如是以分時多工 (Time Division Multiplexing, TDM)的模式傳輸。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中每個該數位音訊單元均包括一程序，用以辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號是否為該同步訊號。具體的，該左右聲道組態輸入端接收的訊號為高電平時，表示設定該數位音訊單元為右聲道。該左右聲道組態輸入端接收的訊號為低電平時，表示設定該數位音訊單元為左聲道。或是該左右聲道組態輸入端接收的訊號為高電平時，表示設定該數位音訊單元為左聲道。該左右聲道組態輸入端接收的訊號為低電平時，表示設定該數位音訊單元為右聲道。本揭示不限於此。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中若每個該數位音訊單元辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號為該同步訊號時，則每個該數位音訊單元同步執行聲音的採樣；若否，則每個該數位音訊單元依據各自的字元選擇訊號輸入端所收到的訊號執行聲波的採樣。具體的，若該左右聲道組態輸入端接收的訊號為脈衝訊號，則該數位音訊單元的該辨識程序便會開始執行取樣時鐘訊號PCM CK同步的動作。
具體的，參照圖3，辯識同步訊號的步驟包括：步驟S10：重置數位音訊單元；步驟S20：偵測左右聲道組態輸入端的訊號；步驟S30：判斷是否為脈衝訊號；若為脈衝訊號則執行步驟S40：啟動狀態機並同步所有數位音訊單元的取樣時鐘訊號PCM CK。若否，則執行步驟S50：依左右聲道組態輸入端的訊號電平高低決定數位音訊的聲道。
參照圖4，於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路100’，其中該同步訊號輸出端即是該系統主控單元SMU’的一字元選擇訊號端WSS’，且每個該數位音訊單元均包括一個字元選擇訊號輸入端WS與一個字元選擇訊號輸出端WSO。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路100’，其中該系統主控單元SMU’的該字元選擇訊號端WSS’電性連接至其中一個該數位音訊單元20的該字元選擇訊號輸入端WS，該數位音訊單元20的該字元選擇訊號輸出端WSO電性連接至另一個該數位音訊單元22的該字元選擇訊號輸入端WS，該同步訊號走線10’電性連接該字元選擇訊號端WSS’及每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端LR。
參照圖5，具體的，以四個數位音訊單元串聯的訊號為例，系統主控單元會提供每一個數位音訊單元時鐘訊號SCK，並提供第一個數位音訊單元字元選擇訊號WS1。同時字元選擇訊號WS1亦作為所有數位音訊單元的同步訊號。第一個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS1，脈衝編碼調變(pulse code modulation, PCM)的取樣時鐘訊號為PCM CK1。第二個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS2， PCM的取樣時鐘訊號為PCM CK2。第三個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS3， PCM的取樣時鐘訊號為PCM CK3。第四個數位音訊單元的字元選擇訊號為WS4， PCM的取樣時鐘訊號為PCM CK4。從圖5可以看到，不同數位音訊單元的字元選擇訊號有時間偏移的現象，因為字元選擇訊號是逐個數位音訊單元傳遞的。如果依照字元選擇訊號來觸發取樣時鐘訊號，就會有取樣時間偏移的問題。如圖5所示，本揭示以同步訊號走線10’將字元選擇訊號WS1提供至所有音訊單元的左右聲道組態輸入端LR以作為所有數位音訊單元的同步訊號，可使取樣時鐘訊號PCM CK1至PCM CK4同步。具體的，數位音訊單元在接收到字元選擇訊號WS1的第一個脈衝時，啟動狀態機(state machine)。數位音訊單元在接收到字元選擇訊號WS1的第二個脈衝時，同步啟動取樣時鐘訊號PCM CK1至PCM CK4。
於本揭示一實施例的數位音訊陣列電路，其中每個該數位音訊單元均包括一程序，用以辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號是否為該同步訊號。具體的，辯識同步訊號的步驟與上述實施例類似，請參照圖3及上述說明，於此不再贅述。
由於本揭示的實施例的數位音訊陣列電路中，利用每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端用以接收同一個同步訊號，且若每個該數位音訊單元辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號為該同步訊號時，則每個該數位音訊單元同步執行聲音的採樣，因此可以降低本與電路體積，並解決TDM音訊採樣時間偏移(time offset)問題。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。
10,10’...同步訊號走線 20...數位音訊單元 22...數位音訊單元 30...聲波感測組件 32...聲波感測組件 100,100’...數位音訊陣列電路 SMU, SMU’...系統主控單元 SYN...同步訊號輸出端 LR...左右聲道組態輸入端 SD...音訊信號輸出端 WSS,WSS’...字元選擇訊號端 WS...字元選擇訊號輸入端 WSO...字元選擇訊號輸出端 SCK...時鐘訊號 SYNC...同步訊號 WS1,WS2,WS3,WS4...字元選擇訊號 PCM CK1,PCM CK2,PCM CK3,PCM CK4...取樣時鐘訊號 S10~S50...步驟
圖1為本揭示一實施例的數位音訊陣列電路結構示意圖。
圖2為本揭示一實施例的數位音訊陣列電路的訊號時序示意圖。
圖3為本揭示一實施例中辯識同步訊號的步驟流程示意圖。
圖4為本揭示另一實施例的數位音訊陣列電路結構示意圖。
圖5為本揭示另一實施例的數位音訊陣列電路的訊號時序示意圖。
10...同步訊號走線 20...數位音訊單元 22...數位音訊單元 30...聲波感測組件 32...聲波感測組件 100...數位音訊陣列電路 SMU...系統主控單元 SYN...同步訊號輸出端 LR...左右聲道組態輸入端 SD...音訊信號輸出端

Claims (9)

  1. 一種數位音訊陣列電路，包括：至少二個數位音訊單元，其中每個該數位音訊單元用以將接收到的聲波轉換成數位音訊信號，且每個該數位音訊單元均包括一個左右聲道組態輸入端；以及一個系統主控單元，連接該至少二個數位音訊單元，用以控制該至少二個數位音訊單元並接收該至少二個數位音訊單元的該數位音訊信號；其中，該系統主控單元是以分時多工的方式連接該至少二個數位音訊單元，且每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端用以接收同一個同步訊號；其中，該數位音訊陣列電路更包括一同步訊號走線，該系統主控單元更包括一同步訊號輸出端，且該同步訊號走線電性連接該同步訊號輸出端及每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端。
  2. 如請求項1之數位音訊陣列電路，其中該系統主控單元更包括一字元選擇訊號端，且每個該數位音訊單元均包括一個字元選擇訊號輸入端與一個字元選擇訊號輸出端。
  3. 如請求項2之數位音訊陣列電路，其中該系統主控單元的該字元選擇訊號端電性連接至其中一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端且該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸出端電性連接至另一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端。
  4. 如請求項3之數位音訊陣列電路，其中每個該數位音訊單元均包括一程序，用以辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號是否為該同步訊號。
  5. 如請求項4之數位音訊陣列電路，其中若每個該數位音訊單元辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號為該同步訊號時，則每個該數位音訊單元同步執行聲音的採樣；若否，則每個該數位音訊單元依據各自的字元選擇訊號輸入端所收到的訊號執行聲波的採樣。
  6. 如請求項1之數位音訊陣列電路，其中該同步訊號輸出端即是該系統主控單元的一字元選擇訊號端，且每個該數位音訊單元均包括一個字元選擇訊號輸入端與一個字元選擇訊號輸出端。
  7. 如請求項6之數位音訊陣列電路，其中該系統主控單元的該字元選擇訊號端電性連接至其中一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端，該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸出端電性連接至另一個該數位音訊單元的該字元選擇訊號輸入端，該同步訊號走線電性連接該字元選擇訊號端及每個該數位音訊單元的該左右聲道組態輸入端。
  8. 如請求項7之數位音訊陣列電路，其中每個該數位音訊單元均包括一程序，用以辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號是否為該同步訊號。
  9. 如請求項8之數位音訊陣列電路，其中若每個該數位音訊單元辨識該左右聲道組態輸入端接收的訊號為該同步訊號時，則每個該數位音訊單元同步執行聲音的採樣；若否，則每個該數位音訊單元依據各自的字元選擇訊號輸入端所收到的訊號執行聲波的採樣。
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