TWI768446B - 用於音訊傳輸介面上進行資料傳輸的訊號傳輸方法與裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種透過一音訊傳輸介面進行資料傳輸的訊號傳輸方法，該方法包含：接收一音訊資料以及基於至少一第一人機交互行為所產生的一第一控制資料；於至少一第一資料單元中加入該音訊資料；於至少一第二資料單元中加入該第一控制資料；以及以高於該音訊資料的取樣率的一傳輸速率，傳輸包含該第一資料單元以及該第二資料單元的一位元流。

Description

用於音訊傳輸介面上進行資料傳輸的訊號傳輸方法與裝置
本發明係關於通訊傳輸，尤指一種用於一音訊傳輸介面上進行資料傳輸的訊號傳輸方法與裝置。
人機互動介面(Human Machine Interface,HMI)，係指在使用者與系統之間，如：電腦/電子系統或機械系統，提供交互途徑的軟/硬體。隨著技術的發展與突破，如今的電子設備上往往整合了多種不同型式的人機交互裝置，例如：按鍵輸入、語音輸入、觸控輸入等，但這也意味著相關訊號傳輸介面的多樣化以及訊號傳輸的複雜度的提升。
由上可知，由於不同類型的人機交互裝置帶來了不同的訊號傳輸規格，從連接頭、傳輸線、以至於資料格式，這使得系統的傳輸介面在設計上更為複雜與繁瑣。因此，本發明提供一種訊號傳輸裝置與相關方法，其可將不同類型的人機交互行為所產生的訊號，以數位音訊訊號的形式來傳輸。其中，如鍵盤/按鈕按壓、滑鼠控制、麥克風語音輸入、以及/或觸控操作所產生的資訊，會被包裝至數位音訊傳輸的資料單元中，以透過數位音訊傳輸介面進行傳輸。因此，本發明有效地降低了傳輸介面的複雜度。並且，本發明還針對資料取樣率與位元流之傳輸速率進行有效控制，同時傳送取樣率不同的音訊資訊與控制資訊，從而保證傳輸效率以及其可靠度。
本發明之一實施例提供一種透過一音訊傳輸介面進行資料傳輸的訊號傳輸方法，該方法包含：接收一音訊資料以及基於至少一第一人機交互行為所產生的一第一控制資料；於至少一第一資料單元中加入該音訊資料；於至少一第二資料單元中加入該第一控制資料；以及以高於該音訊資料的取樣率的一傳輸速率，傳輸包含該第一資料單元以及該第二資料單元的一位元流。
本發明之一實施例提供一種用於透過一音訊傳輸介面進行資料傳輸的訊號傳輸裝置。該訊號傳輸裝置包含：一接收單元、一資料單元產生器以及一傳輸單元。該接收單元用以接收一音訊資料以及基於至少一第一人機交互行為所產生的一第一控制資料。該資料單元產生器耦接於該接收單元，並且用以於至少一第一資料單元中加入該音訊資料，以及於至少一第二資料單元中加入該第一控制資料。該傳輸單元耦接於該資料單元產生器，並且用於以高於該音訊資料的取樣率的一傳輸速率，傳輸包含該第一資料單元以及該第二資料單元的一位元流。
10:控制設備
12:人機交互硬體
15:控制資訊產生單元
20:電子系統
21:接收器
22:控制器
23:硬體元件
100:訊號傳輸裝置
110:接收單元
120:資料單元產生器
130:傳輸單元
200:音訊傳輸介面
第1圖為本發明實施例之訊號傳輸裝置的應用示意圖。
第2圖為本發明實施例之用於訊號傳輸的資料單元的示意圖。
第3圖為本發明實施例之資料單元產生器所產生之位元流的示意圖。
第4圖為本發明實施例之訊號傳輸方法的流程圖。
在以下內文中，描述了許多具體細節以提供閱讀者對本發明實施例的透徹理解。然而，本領域的技術人士將能理解，如何在缺少一個或多個具體細節的情況下，或者利用其他方法或元件或材料等來實現本發明。在其他情況下，眾所皆知的結構、材料或操作不會被示出或詳細描述，從而避免模糊本發明的核心概念。
說明書中提到的「一實施例」意味著該實施例所描述的特定特徵、結構或特性可能被包含於本發明的至少一個實施例中。因此，本說明書中各處出現的「在一實施例中」不一定意味著同一個實施例。此外，前述的特定特徵、結構或特性可以以任何合適的形式在一個或多個實施例中結合。
第1圖繪示本發明實施例中，用以在音訊傳輸介面上進行資料傳輸的訊號傳輸裝置的應用示意圖。如圖所示，控制設備10透過音訊傳輸介面200，有線連接至電子系統20，並且在音訊傳輸介面200上傳輸多種不同類型的資訊，從而控制電子系統20。在一實施例中，控制設備10可以是個人電腦、筆記型電腦、或者是各種類型的使用者控制器，如：遙控器，其作用在於提供一種或多種人機交互手段，從而實現使用者對於電子系統20的控制。在本發明不同實施例中，控制設備10可能包含鍵盤、按鈕、滑鼠、麥克風以及觸控面板等各種人機交互硬體12，用於感測使用者之控制行為。再者，電子系統20可以是一機上盒(set-up box)、智慧型電視、以及/或多媒體播放設備。電子系統20又包含接收器21、控制器22以及硬體元件23。其中，接收器21透過音訊傳輸介面200接收由控制設備10所傳送的訊號，並且進行相應的解調/解碼操作得到控制設備10所發送的控制資訊，並且將其交由控制器22對硬體元件23進行控制。在一實施例中，音訊傳輸介面200為Sony/Philips Digital Interface Format(S/PDIF)介面。
本發明的訊號傳輸裝置100的作用在於，將控制設備10所產生之控制資訊，轉換成遵循音訊傳輸介面200之通訊協議的資料格式，傳輸至電子系統20。如圖所示，訊號傳輸裝置100包含有：接收單元110、資料單元產生器120以及傳輸單元130。控制設備10可能包含有一控制資訊產生單元15，用於根據使用者針對人機交互硬體12所進行的人機交互行為，例如：按壓鍵盤/按鍵、操作滑鼠、觸碰觸控面板、透過麥克風下達語音指示等，產生相應資訊。這些人機交互行為將會被控制資訊產生單元15所偵測，並且轉換成數位訊號，傳送給本發明之訊號傳輸裝置100的接收單元110。接收單元110在收到控制資訊產單元15所提供的控制資訊後，會將其傳送給資料單元產生器120。
資料單元產生器120用於產生遵循音訊傳輸介面200對應的通訊協議的資料單元，如：訊框(frame)或子訊框(sub-frame)。資料單元可能包含有各種欄位，例如用於傳輸音訊資訊的音訊資料欄位，以及用於傳輸輔助資訊的輔助資料欄位。輔助資料欄位的資訊可能包含用於指出音訊資訊之取樣率以及壓縮狀態的元資料(metadata)。在本發明的不同實施例中，資料單元產生器120可能會把接收單元110所接收到的，基於人機交互行為所產生的控制資訊，包裝至資料單元的音訊資料欄位或者是輔助資料欄位。
在以下的說明中，將以S/PDIF介面以及其相關的通訊協議作為範例，進一步地解釋本發明訊號傳輸裝置100與相關訊號傳輸方法的具體操作以及操作原理。然而，本發明所屬領域之技術人士，應可在理解本說明書實質內容後，進一步地將本發明概念應用在其他類型的音訊傳輸介面，而這樣的衍生概念應屬本發明之範疇。請參考第2圖所示的S/PDIF資料傳輸格式。在S/PDIF通訊 協議中，每一個音訊區塊(block)中包含有192個訊框，而每一個訊框又包含有兩個分別對應於不同音訊聲道(channel)的子訊框。再者，每一個子訊框包含有32位元的資料。其中，最初的四個位元被用於紀錄同步所需的資訊，包含有B、M、W等三種不同類型，分別指出音訊區塊的開頭，以及不同的音訊聲道。再者，接下來的24個位元則為用以紀錄音訊取樣字元(audio sample word)的音訊資料欄位。最後的4個位元中，其中的U/V/C欄位則用於紀錄跟音訊資料相關的元資料(metadata)，而P欄位則用以紀錄奇偶校驗資訊。當本發明的訊號傳輸裝置100被應用在S/PDIF介面時，資料單元產生器120可能會基於所欲傳送之控制資訊的特性，例如，資料量以及取樣率，選擇性地將其包裝至音訊取樣字元欄位以及/或U/V/C欄位中。
資料單元產生器120會將所產生的資料單元(如：子訊框)傳送給傳輸單元130。傳輸單元130會將這些資料單元以位元流的形式，透過音訊傳輸介面200傳送至電子系統20。為了讓資料單元中的欄位能被空置下來，從而將人機交互資訊包裝至其中。傳輸單元130傳送訊框的速率會高於音訊資料的取樣率。在一實施例中，當音訊資料的取樣率為16kHz時，那麼傳輸單元130可能會以48kHz的速率來傳送訊框。如此一來，在每次傳輸過程中，資料單元裡就會有空置欄位可以用來傳送人機交互的相關資訊。
第3圖則繪示了資料單元產生器120所產生的多個連續資料單元的實施例。如圖所示，資料單元產生器120在資料單元SF1~SF4的音訊資料欄位Data1~Data4中，包裝進了音訊資料。再者，資料單元產生器120在資料單元SF5~SF6的音訊資料欄位Data5~Data6中，包裝進了第一控制資料CNT1，以及在資料單元SF1~SF6的輔助資料欄位X1中，包裝進了第二控制資料CNT2。在一實 施例中，第一控制資料CNT1的取樣率低於位元流被傳輸單元130所傳送之傳輸速率，而第二控制資料CNT2的取樣率高於位元流被傳輸單元130所傳送之傳輸速率。在一實施例中，第一控制資料CNT1可以是控制資訊產生單元15基於使用者在人機交互硬體12中的觸控面板(未示出)上進行的觸控行為，所產生的控制資訊。再者，第二控制資料CNT2可以是控制資訊產生單元15基於使用者透過控制裝置10的鍵盤，按鈕或滑鼠進行的操作行為所產生的控制資訊，用以控制電子系統20中的硬體元件23，例如，一紅外線訊號(IrDA)或者是用於控制電子系統20之硬體元件23中的一發光二極體(Light-emitting diode，未示出)的脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation)訊號。
值得注意的是，在本發明不同實施例中，可能會有一種以上的第一控制資料CNT1被包裝進不同資料單元中的音訊資料欄位，以及一種以上的第二控制資料CNT2被包裝進不同資料單元中的輔助資料欄位。其中，第一控制資料CNT1相對於第二控制資料CNT2來說，可能有相對較低的取樣率，以及相對較高的資料量。另外，應當注意的是，在本發明的不同實施例中，資料單元產生器120可能只會在連續的資料單元中加入一種控制資料，例如，只會加入第一控制資料CNT1，或者是第二控制資料CNT2，而這都隨著控制設備10所需傳輸的控制資訊而定。
第4圖繪示了本發明實施例之用於音訊傳輸介面上進行資料傳輸的方法的流程圖。如圖所示，本發明方法包含以下流程：
步驟410：接收一音訊資料以及基於至少一第一人機交互行為所產生的一第一控制資料
步驟420：於至少一第一資料單元中加入該音訊資料
步驟430：於至少一第二資料單元中加入該第一控制資料
步驟440：以高於該音訊資料的取樣率的一傳輸速率，傳輸包含該第一資料單元以及該第二資料單元的一位元流
由於上述步驟的原理以及具體細節已於先前關於訊號傳輸裝置100的實施例中詳細說明，故在此不做重複描述。應當注意的是，上述的流程可能還可以透過添加其他額外步驟，更好地實現本發明的訊號傳輸方法。
總結來說，本發明將不同類型的人機交互裝置所產生的控制資訊，如鍵盤/按鈕按壓、滑鼠控制、麥克風語音輸入、以及/或觸控操作，包裝至數位音訊傳輸的資料單元中，透過數位音訊傳輸介面進行傳輸。如此一來，本發明有效地降低了傳輸介面的複雜度。並且，本發明還針對資料取樣率與位元流之傳輸速率進行有效控制，同時傳送取樣率不同的音訊資訊與控制資訊，從而保證傳輸效率以及其可靠度。
本發明之實施例可使用硬體、軟體、韌體以及其相關結合來完成。藉由適當之一指令執行系統，可使用儲存於一記憶體中之軟體或韌體來實作本發明的實施例。就硬體而言，則是可應用下列任一技術或其相關結合來完成：具有可根據資料信號執行邏輯功能之邏輯閘的一個別運算邏輯、具有合適的組合邏輯閘之一特定應用積體電路(application specific integrated circuit,ASIC)、可程式閘陣列(programmable gate array,PGA)或一現場可程式閘陣列(field programmable gate array,FPGA)等。
說明書內的流程圖中的流程和方塊示出了基於本發明的各種實施例的系統、方法和電腦軟體產品所能實現的架構，功能和操作。在這方面，流程 圖或功能方塊圖中的每個方塊可以代表程式碼的模組，區段或者是部分，其包括用於實現指定的邏輯功能的一個或多個可執行指令。另外，功能方塊圖以及/或流程圖中的每個方塊，以及方塊的組合，基本上可以由執行指定功能或動作的專用硬體系統來實現，或專用硬體和電腦程式指令的組合來實現。這些電腦程式指令還可以存儲在電腦可讀媒體中，該媒體可以使電腦或其他可編程數據處理裝置以特定方式工作，使得存儲在電腦可讀媒體中的指令，實現流程圖以及/或功能方塊圖中的方塊所指定的功能/動作。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:控制設備
12:人機交互硬體
15:控制資訊產生單元
20:電子系統
21:接收器
22:控制器
23:硬體元件
100:訊號傳輸裝置
110:接收單元
120:資料單元產生器
130:傳輸單元
200:音訊傳輸介面

Claims (10)

  1. 一種透過一音訊傳輸介面進行資料傳輸的方法，包含：接收一音訊資料以及基於至少一第一人機交互行為所產生的一第一控制資料；於至少一第一資料單元中加入該音訊資料；於至少一第二資料單元中加入該第一控制資料；以及以高於該音訊資料的取樣率的一訊框率，傳輸包含該第一資料單元以及該第二資料單元的一位元流。
  2. 如請求項1所述的方法，其中於該第二資料單元中加入該第一控制資料的步驟包含：於該第二資料單元中之一音訊資料欄位中加入該第一控制資料，其中該第一控制資料的取樣率相同於該音訊資料的取樣率。
  3. 如請求項1所述的方法，其中於該第二資料單元中加入該第一控制資料的步驟包含：於該第二資料單元中之一輔助資料欄位中加入該第一控制資料，其中該第一控制資料的取樣率高於該音訊資料的取樣率。
  4. 如請求項1所述的方法，另包含：接收基於一第二人機交互行為所產生的一第二控制資料；於該第一資料單元或該第二資料單元中之一者中加入該第二控制資料。
  5. 如請求項1所述的方法，其中該第一人機交互行為包含按壓一控制 器之按鍵、使用一麥克風進行語音輸入以及使用一觸控面板進行觸控操作中之至少一者。
  6. 如請求項1所述的方法，其中該音訊傳輸介面為Sony/Philips Digital Interface Format(S/PDIF)介面。
  7. 一種用於一音訊傳輸介面進行資料傳輸的訊號傳輸裝置，包含：一接收單元，用以接收用於控制一第一裝置的第一資料，以及用於控制至少一第二裝置的第二資料；一資料單元產生器，耦接於該接收單元，用以於至少一第一資料單元中加入用於控制該第一資料以及於至少一第二資料單元中加入用於控制該第二資料；以及一傳輸單元，耦接於該資料單元產生器，用於以高於該音訊資料的取樣率的一訊框率，傳輸包含該第一資料單元以及該第二資料單元的一位元流。
  8. 如請求項7所述的訊號傳輸裝置，其中該資料單元產生器於該第二資料單元中之一音訊資料欄位中加入該第一控制資料，且該第一控制資料的取樣率相同於該音訊資料的取樣率。
  9. 如請求項7所述的訊號傳輸裝置，其中該資料單元產生器於該第二資料單元中之一輔助資料欄位中加入該第一控制資料，且該第一控制資料的取樣率高於該音訊資料的取樣率。
  10. 如請求項7所述的訊號傳輸裝置，其中該接收單元另接收基於一第二人機交互行為所產生的一第二控制資料；以及該資料單元產生器於該第一資料單元或該第二資料單元中之一者中加入該第二控制資料。
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