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實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置的制作方法

文檔序號:7653541閱讀:337來源:國知局
專利名稱:實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及的是一種數(shù)字音頻處理技術(shù)領(lǐng)域的裝置,具體是一種具有可配置的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置。
背景技術(shù)
自然界的聲音由于模擬信號聲源的不同、聲音產(chǎn)生的方位不同、距離人耳的距離不同,那么在變換成數(shù)字音頻以后用不同聲道制式的音頻文件來表征。目前,數(shù)字音頻的形式以單聲道、雙聲道立體聲和環(huán)繞立體聲組成。單聲道音頻是指把來自不同方位的音頻信號混合后統(tǒng)一由錄音器材把它記錄下來,再由一只音箱進行重放。雙聲道音頻即是用兩個互成角度的揚聲設(shè)備,每個揚聲設(shè)備單獨由一個聲道提供信號,聲道中的信號模仿人耳在自然界聽到的聲音的生物學原理,來模擬自然界中立體的聲音,實際上是用二維信號來模擬現(xiàn)實世界中的立體音源。環(huán)繞立體聲是一種多聲道音頻。通常是與雙聲道立體聲相比,指的是聲音好像把聽者包圍起來的一種重放方式。這種方式所產(chǎn)生的重放聲場,除了保留 著原信號的聲源方向感外,還伴隨產(chǎn)生圍繞感和擴展感(聲音離開聽者擴散或有混響的感覺)的音響效果。在許多應(yīng)用背景中,要求在一定失真范圍內(nèi),由以上各種聲道制式的音頻數(shù)據(jù)間進行轉(zhuǎn)換或者進行聲道輸出的控制,以以下各種應(yīng)用為例揚聲設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量不足,需將解碼得出的多聲道音頻混降至雙聲道或單聲道音頻,利用現(xiàn)有的揚聲設(shè)備進行音頻的輸出。在歌曲音頻中,希望僅輸出伴奏或清唱的部分,即只輸出音頻的某一聲道信息。對某種低音質(zhì)的單聲道或雙聲道音頻的解碼后,希望通過運算輸出一個立體環(huán)繞
聲的音頻。在音頻后處理中,對多聲道音頻文件解碼后希望對某個單獨的聲道的波形進行修飾,或者利用某幾個聲道的數(shù)據(jù)線性組合以達到混音的效果?;谝陨细鞣N聲道制式的音頻信號之間的轉(zhuǎn)換,基于下列幾種操作I、乘法,對某個聲道數(shù)據(jù)乘以一個常數(shù)值,即對該聲道數(shù)據(jù)在線性組合的過程中賦予權(quán)重;2、加法,將某幾個聲道的數(shù)據(jù)進行疊加;3、移位,還原在前面的步驟中引起的增益;4、飽和,防止結(jié)果溢出。以下給出5. I聲道環(huán)繞立體聲音頻轉(zhuǎn)換為雙聲道音頻的一個不例假設(shè)已有5. I聲道環(huán)繞立體聲音頻文件,存儲方式為線性PCM?,F(xiàn)希望將其轉(zhuǎn)換成雙聲道線性PCM數(shù)據(jù)。假設(shè)5. I聲道中左聲道數(shù)據(jù)為left,中間聲道數(shù)據(jù)為center,右聲道數(shù)據(jù)為right,左環(huán)繞數(shù)據(jù)為left_sur,右環(huán)繞數(shù)據(jù)為right_sur,輸出的雙聲道音頻中左聲道數(shù)據(jù)為left_sample,右聲道數(shù)據(jù)為right_sample。通過如下方法進行轉(zhuǎn)換。
left_sample = Saturate {[Shift (IeftXA) +Shift (center XB) +Shift (left_surX C)]}right_sample = Saturate {[Shift (right XA) +Shift (center XB) +Shift (right_surX C) ]}該式中A、B、C為乘法系數(shù),為預(yù)存的常數(shù),Shift表示結(jié)果按一定位數(shù)移位,Saturate表示結(jié)果按一定位寬進行飽和操作。用該方法得到由5. I聲道環(huán)繞立體聲轉(zhuǎn)換而成的雙聲道立體聲音頻。在通常的實時解碼播放系統(tǒng)中,解碼輸出信號的聲道信息與編碼壓縮文件的邊信息相同,而即便有聲道轉(zhuǎn)換模塊也依賴于系統(tǒng)上的軟件代碼,不夠靈活且可配置性差。本發(fā) 明在滿足一般解碼器結(jié)構(gòu)的同時,提供輸出聲道控制單元,對輸出聲道進行控制,并且由于其的可配置性,方便地利用硬件來直接實現(xiàn)各種不同的轉(zhuǎn)換,而不需要編寫軟件控制的代碼,并由于其直接利用解碼的結(jié)果進行同步算術(shù)邏輯運算和輸出,對片上系統(tǒng)而言,可以做到實時輸出數(shù)據(jù)。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn),中國專利申請?zhí)?00580022064. 0,
公開日2007年6月6日,記載了一種“音響設(shè)備和再現(xiàn)模式設(shè)定方法”,該技術(shù)包含微計算機I的處理控制單元11控制解碼器21,以解碼輸入信號,并獲取輸入信號的語音格式信息。所述處理控制單元11基于已獲取語音格式信息調(diào)用在存儲單元12中存儲的矩陣處理的處理方法。所述處理控制單元11進一步地從輸入信號獲取編碼聲道信息。當所述編碼聲道是雙聲道時,所述處理控制單元11控制環(huán)繞處理器22以對輸入信號進行矩陣處理,并輸出多聲道語音。但是該現(xiàn)有技術(shù)僅僅只能針對設(shè)定好的若干種格式的音頻編碼標準,并且依賴于音頻制式來決定再現(xiàn)的模式,在靈活性上較差,不利于在新的音頻標準出現(xiàn)后的拓展應(yīng)用,并該處理方法所涉及的聲道變換算法僅僅涵蓋了矩陣運算,而現(xiàn)在的音頻算法中包含了越來越多的非線性算法,因此不能夠更有質(zhì)量的再現(xiàn)音頻。最重要的是,該處理方法中的音頻聲道轉(zhuǎn)換算法僅僅只由其存儲的默認算法組成,不能夠由用戶配置,因此,靈活性有極大的限制。對此,本文提出了一種新的聲道變換裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足,提供一種實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,能夠直接對解碼結(jié)果進行控制和變換,得到期望的輸出。邏輯模塊簡單,地址按塊操作方便地并行實現(xiàn),快速地實現(xiàn)變換,做到與片上系統(tǒng)同步和實時而不會產(chǎn)生延遲。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn),本發(fā)明包括聲道控制單元、地址控制單元、邏輯運算單元和系數(shù)存儲單元,其中聲道控制單元分別與系數(shù)存儲單元和地址控制單元相連并分別輸出配置參數(shù)信息和原始音頻信息,系數(shù)存儲單元和地址控制單元分別與邏輯運算單元相連并輸出邏輯參數(shù)和數(shù)據(jù)地址,邏輯運算單元接收解碼器輸出的PCM數(shù)據(jù)并輸出PCM樣值。所述的聲道控制單元包括聲道控制寄存器和數(shù)據(jù)信息寄存器,其中聲道控制寄存器內(nèi)置原始聲道總數(shù)及其聲道屬性和輸出線性PCM聲道總數(shù)及其聲道屬性,數(shù)據(jù)信息寄存器內(nèi)置PCM數(shù)據(jù)的位寬和PCM樣值的位寬,聲道控制寄存器與地址控制單元、邏輯運算單元、系數(shù)存儲單元相連接并傳輸輸入輸出聲道信息以及關(guān)于聲道變換的配置信息,數(shù)據(jù)信息寄存器與地址控制單元相連接并傳輸音頻數(shù)據(jù)位寬信息。所述的聲道控制寄存器內(nèi)存儲有是否采用默認配置算法的判決位、輸入及輸出聲道的相關(guān)數(shù)據(jù);該相關(guān)數(shù)據(jù)包括聲道的數(shù)目以及聲道的具體屬性,按順序分別為左聲道、中間聲道、右聲道等,相應(yīng)的比特置I表示該聲道的數(shù)據(jù)參與運算,為0表示不使用該聲道的數(shù)據(jù)且多余的比特位保留。所述的數(shù)據(jù)信息寄存器內(nèi)存儲有輸入PCM數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位寬以及輸出PCM數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位寬。所述的地址控制單元包括兩個地址基址寄存器和兩組地址生成單元,其中 第一地址基址寄存器記錄解碼過程輸出包含原始聲道數(shù)據(jù)信息的存儲區(qū)地址,第一地址生成單元分別對應(yīng)于輸入各獨立聲道的數(shù)據(jù)地址,第二地址基址寄存器記錄輸出PCM的存儲緩沖區(qū),終端設(shè)備從該緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù),第二地址生成單元指向的是聲道控制寄存器中選中的變換之后的聲道使能對應(yīng)的聲道地址,各聲道初始值之間同樣間隔個PCM位寬,第一地址基址寄存器與邏輯運算單元相連并傳輸解碼結(jié)果產(chǎn)生的PCM數(shù)據(jù)存放的地址基址信息,第二地址基址寄存器與邏輯運算單元相連并傳輸聲道變換后的PCM數(shù)據(jù)存放的地址基址 信息,第一地址生成單元與聲道控制寄存器、邏輯運算單元相連并傳輸一幀當前輸入PCM數(shù)據(jù)的地址信息,第二地址生成單元與聲道控制寄存器、邏輯運算單元相連并傳輸一幀當前輸出PCM數(shù)據(jù)的地址信息。所述的邏輯運算單元分別從第一地址生成單元和第二地址生成單元獲取含有輸入數(shù)據(jù)地址和輸出數(shù)據(jù)地址的數(shù)據(jù)地址,并從聲道控制寄存器獲得邏輯參數(shù),該邏輯運算單元由乘法器、加法器、移位器和飽和運算單元組成,其中與聲道數(shù)目相匹配的乘法器、移位器以及加法器、飽和單元順序連接。所述的系數(shù)存儲單元內(nèi)置乘法器使能、各聲道的乘法系數(shù)、移位單元使能、各聲道的移位系數(shù)、加法器使能、飽和單元使能、各運算結(jié)果的飽和寬度。本發(fā)明工作過程如下第一步、針對不同的音頻編碼格式,由解碼器進行解碼并輸出相應(yīng)的各聲道PCM數(shù)據(jù)樣值。用戶對聲道控制寄存器按格式進行配置,所期待的輸入聲道總數(shù)和聲道類型,以及輸出聲道總數(shù)和聲道類型,并選擇采用默認系數(shù)配置或是用戶自定義配置算法的方案。第二步、地址控制單元從解碼器獲取PCM樣值基址,從聲道控制單元獲取PCM數(shù)據(jù)位寬以及聲道總數(shù)和哪些聲道參與邏輯運算,由兩邊的地址生成單元開始計算一幀的各數(shù)據(jù)地址。第三步、邏輯單元從地址控制單元獲取一次運算的數(shù)據(jù)輸入源地址和數(shù)據(jù)輸出目標地址。系數(shù)存儲單元從聲道控制單元獲取算法配置信息,如果采取默認方式,則從存儲單元中抽取默認算法,將使能和系數(shù)配置給邏輯單元,對相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)進行運算后輸出。如采取的是用戶自定義配置的方式,則需要用戶按規(guī)定的方式在系數(shù)存儲單元中預(yù)存儲一組向量,用該向量來驅(qū)動邏輯單元,對相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)進行運算后輸出。本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.本發(fā)明置于實時解碼系統(tǒng)中,直接對解碼結(jié)果進行控制和變換,得到期望的輸出。邏輯模塊簡單,地址按塊操作方便地并行實現(xiàn),快速地實現(xiàn)變換,做到與片上系統(tǒng)同步和實時而不會產(chǎn)生延遲。
2.采用設(shè)置寄存器的方式來管理模塊,充分與用戶交互,并且在輸出和變換算法上實現(xiàn)可配置。3.擁有很高的可擴展性,只需要擴展系數(shù)存儲模塊和聲道控制寄存器,以及增加地址生成單元 的數(shù)量就完成未來更多聲道音頻的處理。并通過修改某些硬件單元的結(jié)構(gòu),來支持未來新出現(xiàn)的變換算法。4.靈活地支持多種聲道輸出,既單純地輸出某幾個聲道的數(shù)據(jù),也輸出某幾個聲道的線性組合,也完成一定功能的算法來實現(xiàn)聲道變換。僅僅需要修改寄存器值而并不涉及變更軟件上的控制,易于實現(xiàn)。5.本裝置不涉及音頻處理裝置前端的解碼器結(jié)果,僅對解碼器輸出的結(jié)果進行變換,應(yīng)用范圍廣泛,并方便地做成IP。


圖I為音頻處理裝置的示意圖。圖2為聲道控制寄存器示意圖。圖3為地址生成單元計算地址過程示意圖。圖4為邏輯運算單元和運算單元的運行過程示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明,本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施,給出了詳細的實施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖3所示,本實施例實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置包括聲道控制單元I、地址控制單元2、邏輯運算單元3和系數(shù)存儲單元4,其中聲道控制單元I分別與系數(shù)存儲單元4和地址控制單元2相連并分別輸出配置參數(shù)信息和原始音頻信息,系數(shù)存儲單元4和地址控制單元2分別與邏輯運算單元3相連并輸出邏輯參數(shù)和數(shù)據(jù)地址,邏輯運算單元3接收解碼器5輸出的PCM數(shù)據(jù)并輸出PCM樣值。所述的聲道控制單元I包括聲道控制寄存器5和數(shù)據(jù)信息寄存器6,其中聲道控制寄存器5內(nèi)置原始聲道總數(shù)及其聲道屬性和輸出線性PCM聲道總數(shù)及其聲道屬性,數(shù)據(jù)信息寄存器6內(nèi)置PCM數(shù)據(jù)的位寬和PCM樣值的位寬,聲道控制寄存器5與地址控制單元2、邏輯運算單元3、系數(shù)存儲單元4相連接并傳輸輸入輸出聲道信息以及關(guān)于聲道變換的配置信息,數(shù)據(jù)信息寄存器6與地址控制單元2相連接并傳輸音頻數(shù)據(jù)位寬信息。所述的聲道控制寄存器5內(nèi)存儲有是否采用默認配置算法的判決位、輸入及輸出聲道的相關(guān)數(shù)據(jù);該相關(guān)數(shù)據(jù)包括聲道的數(shù)目以及聲道的具體屬性,按順序分別為左聲道、中間聲道、右聲道等,相應(yīng)的比特置I表示該聲道的數(shù)據(jù)參與運算,為0表示不使用該聲道的數(shù)據(jù)且多余的比特位保留。所述的數(shù)據(jù)信息寄存器6內(nèi)存儲有輸入PCM數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位寬以及輸出PCM數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位寬。所述的地址控制單元2包括兩個地址基址寄存器7、8和兩組地址生成單元9、10,其中第一地址基址寄存器7記錄解碼過程輸出包含原始聲道數(shù)據(jù)信息的存儲區(qū)地址,第一地址生成單元9分別對應(yīng)于輸入各獨立聲道的數(shù)據(jù)地址,第二地址基址寄存器8記錄輸出PCM的存儲緩沖區(qū),終端設(shè)備從該緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù),第二地址生成單元10指向的是聲道控制寄存器5中選中的變換之后的聲道使能對應(yīng)的聲道地址,各聲道初始值之間同樣間隔個PCM位寬,第一地址基址寄存器7與邏輯運算單元3相連并傳輸解碼結(jié)果產(chǎn)生的PCM數(shù)據(jù)存放的地址基址信息,第二地址基址寄存器8與邏輯運算單元3相連并傳輸聲道變換后的PCM數(shù)據(jù)存放的地址基址信息,第一地址生成單元9與聲道控制寄存器5、邏輯運算單元3相連并傳輸一幀當前輸入PCM數(shù)據(jù)的地址信息,第二地址生成單元10與聲道控制寄存器5、邏輯運算單元3相連并傳輸一幀當前輸出PCM數(shù)據(jù)的地址信息。所述的邏輯運算單元3分別從第一地址生成單元9和第二地址生成單元10獲取含有輸入數(shù)據(jù)地址和輸出數(shù)據(jù)地址的數(shù)據(jù)地址,并從聲道控制寄存器5獲得邏輯參數(shù),該邏輯運算單元3由乘法器、加法器、移位器和飽和運算單元組成,其中與聲道數(shù)目相匹配的乘法器、移位器以及加法器、飽和單元順序連接。
所述的系數(shù)存儲單元4內(nèi)置乘法器使能、各聲道的乘法系數(shù)、移位單元使能、各聲道的移位系數(shù)、加法器使能、飽和單元使能、各運算結(jié)果的飽和寬度。當聲道控制寄存器5被設(shè)置以及數(shù)據(jù)信息寄存器612獲取了 PCM數(shù)據(jù)的位寬以后,地址生成單元8根據(jù)以上信息生成將參與聲道轉(zhuǎn)換的PCM數(shù)據(jù)的地址。聲道控制寄存器5中選中的變換前的聲道將使能對應(yīng)的第一地址生成單元9,地址使能單元的初始值相互之間的間隔為I個PCM位寬,按使能選中的情況順序排列,總數(shù)等于聲道控制寄存器5中的輸入聲道總數(shù)。每次數(shù)據(jù)輸出運算后每個地址生成單元8的地址將被更新,更新的方法為前向順序?qū)ぶ份斎肼暤揽倲?shù)XPCM數(shù)據(jù)位寬個單位;當參與運算的第一地址生成單元9的值越過了存儲區(qū)域的地址邊界時,并且實時解碼仍然在繼續(xù),則返回它的初始值的位置,重復(fù)該過程。第二地址基址寄存器8記錄輸出PCM的存儲緩沖區(qū),終端設(shè)備從該緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù)。第二地址生成單元10指向的是聲道控制寄存器5中選中的變換之后的聲道使能對應(yīng)的聲道地址,各聲道初始值之間同樣間隔I個PCM位寬,在上一組數(shù)據(jù)更新后前向順序?qū)ぶ仿暤揽刂萍拇嫫?中的輸出聲道數(shù)XPCM位寬個單位,當?shù)谝坏刂飞蓡卧?記錄的地址越出輸出緩沖區(qū)的邊界時,并且解碼仍在繼續(xù),便返回它的初始位置,再重復(fù)這個過程。第一地址生成單元9計算地址的過程參考圖3。所述的邏輯運算單元3從第一地址生成單元9獲取輸入數(shù)據(jù)地址,從第二地址生成單元10獲取輸出數(shù)據(jù)地址,并由聲道控制寄存器5來控制哪些信號參與變換運算。邏輯運算單元3包括乘法器,加法器,移位器,飽和運算單元,這4個單元均根據(jù)是默認算法或是重新載入的算法由系數(shù)存儲單元4提供系數(shù),同時有邏輯控制單元來控制邏輯運算的執(zhí)行。該過程參考圖4。所述的系數(shù)存儲單元4存儲邏輯運算單元3所需的邏輯參數(shù),那些參數(shù)要參與運算由聲道控制寄存器5所記錄的輸入輸出信號數(shù)目所決定,同時從聲道控制寄存器5中獲取是否配置的信息,由用戶按指定格式于最初存入系數(shù)來代替原有算法的系數(shù),實現(xiàn)可配置變換系數(shù)的功能,具體的方法是根據(jù)輸入聲道和輸出聲道的數(shù)目組成一個向量,來控制輸入輸出的維度,對于每個邏輯運算單元3所需的參數(shù),如乘法器的乘法常數(shù)、移位器的移位系數(shù)、飽和單元的飽和位寬等。存儲單元的格式按照先單元使能、后單元系數(shù)的格式存儲。系數(shù)存儲單元4按各種不同的輸入輸出維度分別存儲一組默認的使能和系數(shù)向量,在用戶不自行配置的情況下由該默認向量進行邏輯運算的適配,在用戶希望按自己的算法提供輸出時,按該格式存入若干組向量。如對⑶唱片的音樂進行解碼產(chǎn)生了雙聲道立體聲,現(xiàn)在只希望實時地輸出左聲道信號,即伴奏音樂,那么進行如下設(shè)置。 顯然,輸入輸出維度為2,1,需要使用乘法器,乘法器使能和系數(shù)為1,1,0,則乘法器的輸出就是左聲道,移位器、加法器和飽和單元均不使能,設(shè)置為0,X, x,X為無所謂的數(shù)值,則經(jīng)過邏輯運算后,解碼器輸出直接由雙聲道立體聲變?yōu)閮H有伴奏左聲道的單聲道音頻。實時解碼裝置需要對AC3的5. I聲道環(huán)繞立體聲進行實時解碼,由于播放設(shè)備硬件資源不足,僅支持立體聲音頻的播放,為獲取最佳效果音質(zhì)的實時播放,對解碼器輸出的線性PCM直接采用AC3down mix算法將多聲道數(shù)據(jù)混降至雙聲道,在播放端實時輸出每一幀的立體聲音頻。首先,按圖2所示格式配置聲道控制寄存器5,需要應(yīng)用自己配置的算法,該比特分配為1,輸入聲道數(shù)是6,需要參與運算的是5個聲道,左聲道、中間聲道、右聲道、左環(huán)繞、右環(huán)繞,這5個聲道的標志比特賦值為1,超低音聲道為0,輸入聲道數(shù)為3’ blOl。輸出聲道數(shù)為2,分別為左聲道和右聲道,則其對應(yīng)比特為1,其余聲道對應(yīng)比特為0,輸入聲道數(shù)為2’ blO。利用音頻處理器的指令對該寄存器按照以上的說明賦值。解碼器對AC3音頻解碼所得到的5. I聲道PCM數(shù)據(jù)進入了中間存儲區(qū)域,假設(shè)該區(qū)域的基址為0x10000,根據(jù)解碼器的結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)信息寄存器6記錄下PCM數(shù)據(jù)的位寬,假設(shè)為64比特,假設(shè)解碼器對解碼結(jié)果一次只傳送一幀,則中間存儲區(qū)域的大小設(shè)置為OxICOOO0 5. I聲道的線性PCM存儲為順序存儲,那么輸入端的地址基址寄存器7設(shè)置為0x10000,有5個地址生成單元8開始計算每次運算的地址數(shù)據(jù),不妨假設(shè)地址生成單元81記錄左聲道數(shù)據(jù)的地址,地址生成單元82記錄中間聲道數(shù)據(jù)的地址,地址生成單元83記錄右聲道數(shù)據(jù)的地址,地址生成單元84記錄左環(huán)繞聲道數(shù)據(jù)的地址,地址生成單元85記錄右環(huán)繞聲道數(shù)據(jù)的地址。那么地址生成單元81的初始值為0x10000,地址生成單元82的初始值為0x10000加上I個單位的PCM位寬,即是0x10008,地址生成單元83的初始值為0x10010,地址生成單元84的初始值為0x10018,地址生成單元85的初始值為0x10020。輸出端的地址基址假設(shè)為0x20000,雙聲道線性PCM的存儲格式為順序存儲,有兩個地址生成單元8開始計算每次運算的地址數(shù)據(jù),不妨設(shè)地址生成單元86計算的是輸出左聲道數(shù)據(jù)的地址,那么地址生成單元86的初始值為0x20000,地址生成單元87記錄的是輸出右聲道數(shù)據(jù)的地址,那么地址生成單元87的初始值為0x20002。由AC3的down mix算法由以下給出偽碼Ieft_out = Saturate {Shift_Scale {Shif t_Twid [ (left)女 DOffNMIX_FACTOR]+Shift_Twid[ (center) * LUTS_PARAM]+Shift_Twid[ (left_sur) * LUTC_PARAM]}}right_out = Saturate {Shift_Scale {Shift_Twid [ (right) * DOffNMIX_FACTOR]+Shift_Twid[ (center) * LUTS_PARAM+Shift_Twid(right_sur) * LUTC_PARAM]}}
示例中l(wèi)eft_out、right_out為輸出雙聲道的左聲道數(shù)據(jù)和右聲道數(shù)據(jù),left、center、right、left_sur、right_sur分別輸入5. I聲道的左聲道數(shù)據(jù)、中間聲道數(shù)據(jù)、右聲道數(shù)據(jù)、左環(huán)繞聲道數(shù)據(jù)和右環(huán)繞聲道數(shù)據(jù)。D0WNMIX_FACT0R、LUTS_PARAM、LUTC_PARAM分別為乘性系數(shù),由系數(shù)存儲單元4提供,Shift_Sclae和Shift_Twid分別為按照Scale寬度和Twid寬度進行移位,該移位寬度同樣可由系數(shù)存儲單元4存儲。Saturate是對結(jié)果的飽和操作,飽和寬度由系數(shù)存儲單元4存儲?,F(xiàn)存儲兩組初始向量給系數(shù)存儲單元4,第一向量為計算輸出左聲道的值,乘法器使能為1,系數(shù)分別為左聲道系數(shù),D0WNMIX_FACT0R,本實施例中為0x3504,中間聲道系數(shù)LUTS_PARAM,本實施例中為0x257a,右聲道系數(shù)為0,左環(huán)繞聲道系數(shù)為LUTC_PARAM,本實施例中為0xla82,右環(huán)繞聲道系數(shù)為O。移位器使能為I,每個聲道移位系數(shù)為Twid,本實施例中為15。加法器使能為1,加法結(jié)果移位為Scale,本實施例中為15,飽和單元使能為1,飽和寬度為輸出PCM樣值寬度16。第二組向量為計算輸出右聲道的值,乘法器使能為1,系數(shù)分別為左聲道系數(shù)為0,中間聲道系數(shù)LUTS_PARAM,本實施例中為0x257a,右聲道系數(shù)為D0WNMIX_FACT0R,本實施例中為0x3504,做環(huán)繞聲道系數(shù)為0,右環(huán)繞聲道系數(shù)為LUTC_PARAM,本實施例中為0xla82,移位器使能為I,每個聲道移位系數(shù)為Twid,本實施例中為 15,加法器使能為I,加法結(jié)果移位為Scale,本實施例中為15,飽和單元使能為I,飽和寬度為輸出PCM樣值16。地址控制單元2向邏輯運算單元3輸出操作數(shù)據(jù)的地址,由聲道控制寄存器5所指示的輸入聲道,左聲道、中間聲道、右聲道、左環(huán)繞聲道和右環(huán)繞聲道的地址將進入邏輯運算單元3進行輸出的相關(guān)運算,每個邏輯運算單元3的系數(shù)為存入的兩組初始向量提供,經(jīng)過邏輯運算單元3后,一個16比特位寬的雙聲道PCM樣值就產(chǎn)生。左右聲道數(shù)據(jù)按順序分別存入輸出地址生成單元8所指示的地址。輸入端的地址生成單元8繼續(xù)計算下一組地址,根據(jù)規(guī)則,下一個左聲道地址,即地址生成單元81上一次所記錄的地址加上聲道控制寄存器5中的輸入聲道總數(shù)乘以輸入PCM位寬,即0x10000+6X0x8,為0x100,地址生成單元82的記錄地址為0x10038,地址生成單元83的記錄地址為0x100,地址生成單元84的記錄地址為0x10048,地址生成單元85的記錄地址為0x10050。輸出端地址生成單元8也開始計算下一組輸出的地址,按照規(guī)則地址生成單元86的輸出地址為本單元上一次的地址加上聲道控制寄存器5中的輸出聲道總數(shù)乘以輸出PCM位寬,即0x20000+2X0x2,為0x20004,地址生成單元87的輸出地址為0x20006。按刷新的地址邏輯運算單元3進行下一組運算,產(chǎn)生第二組PCM樣值。當一幀的內(nèi)容完成,地址生成單元8的計算地址將超出存儲區(qū)邊界,如記錄左聲道數(shù)據(jù)地址的地址生成單元81的地址將達到OxlcOOO,剛好達到邊間,意味著數(shù)據(jù)結(jié)束,此時將接受解碼器的下一幀完成信號,返回與基址相關(guān)第一次記錄的地址,即0x10000,其余的地址生成單元8的操作類似。這樣就與解碼器同步實時地輸出雙聲道音頻給終端揚聲設(shè)備。將5. I聲道AC3音頻經(jīng)過解碼后,直接產(chǎn)生雙聲道立體聲給終端揚聲設(shè)備播放。經(jīng)過本發(fā)明的技術(shù)改進,采用了本發(fā)明的聲道控制單元I后,可以將任何維度的聲道按照用戶配置的方法進行變換,方便管理,并且變換的方式和可行性不受音頻編碼格式和可行性制約,因為由硬件單元組成,也與上層應(yīng)用軟件無關(guān)。同時,本發(fā)明提供的邏輯單元涵蓋了矩陣 運算和非線性運算,能夠?qū)ΜF(xiàn)今的變換算法提供更好更完善的支持,使得變換后的聲音質(zhì)量更佳。
權(quán)利要求
1.一種實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,其特征在于,包括聲道控制單元、地址控制單元、邏輯運算單元和系數(shù)存儲單元,其中聲道控制單元分別與系數(shù)存儲單元和地址控制單元相連并分別輸出配置參數(shù)信息和原始音頻信息,系數(shù)存儲單元和地址控制單元分別與邏輯運算單元相連并輸出邏輯參數(shù)和數(shù)據(jù)地址,邏輯運算單元接收解碼器輸出的PCM數(shù)據(jù)并輸出PCM樣值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,其特征是,所述的聲道控制單元包括聲道控制寄存器和數(shù)據(jù)信息寄存器,其中聲道控制寄存器內(nèi)置原始聲道總數(shù)及其聲道屬性和輸出線性PCM聲道總數(shù)及其聲道屬性,數(shù)據(jù)信息寄存器內(nèi)置PCM數(shù)據(jù)的位寬和PCM樣值的位寬,聲道控制寄存器與地址控制單元、邏輯運算單元、系數(shù)存儲單元相連接并傳輸輸入輸出聲道信息以及關(guān)于聲道變換的配置信息,數(shù)據(jù)信息寄存器與地址控制單元相連接并傳輸音頻數(shù)據(jù)位寬信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,其特征是,所述的聲道控制寄存器內(nèi)存儲有是否采用默認配置算法的判決位、輸入及輸出聲道的相關(guān)數(shù)據(jù);該相關(guān)數(shù)據(jù)包括聲道的數(shù)目以及聲道的具體屬性,按順序分別為左聲道、中間聲道、右聲道等,相應(yīng)的比特置I表示該聲道的數(shù)據(jù)參與運算,為O表示不使用該聲道的數(shù)據(jù)且多余的比特位保留。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,其特征是,所述的數(shù)據(jù)信息寄存器內(nèi)存儲有輸入PCM數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位寬以及輸出PCM數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,其特征是,所述的地址控制單元包括兩個地址基址寄存器和兩組地址生成單元,其中第一地址基址寄存器記錄解碼過程輸出包含原始聲道數(shù)據(jù)信息的存儲區(qū)地址,第一地址生成單元分別對應(yīng)于輸入各獨立聲道的數(shù)據(jù)地址,第二地址基址寄存器記錄輸出PCM的存儲緩沖區(qū),終端設(shè)備從該緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù),第二地址生成單元指向的是聲道控制寄存器中選中的變換之后的聲道使能對應(yīng)的聲道地址,各聲道初始值之間同樣間隔個PCM位寬,第一地址基址寄存器與邏輯運算單元相連并傳輸解碼結(jié)果產(chǎn)生的PCM數(shù)據(jù)存放的地址基址信息,第二地址基址寄存器與邏輯運算單元相連并傳輸聲道變換后的PCM數(shù)據(jù)存放的地址基址信息,第一地址生成單元與聲道控制寄存器、邏輯運算單元相連并傳輸一幀當前輸入PCM數(shù)據(jù)的地址信息,第二地址生成單元與聲道控制寄存器、邏輯運算單元相連并傳輸一幀當前輸出PCM數(shù)據(jù)的地址信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,其特征是,所述的邏輯運算單元分別從第一地址生成單元和第二地址生成單元獲取含有輸入數(shù)據(jù)地址和輸出數(shù)據(jù)地址的數(shù)據(jù)地址,并從聲道控制寄存器獲得邏輯參數(shù),該邏輯運算單元由乘法器、加法器、移位器和飽和運算單元組成,其中與聲道數(shù)目相匹配的乘法器、移位器以及加法器、飽和單元順序連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,其特征是,所述的系數(shù)存儲單元內(nèi)置乘法器使能、各聲道的乘法系數(shù)、移位單元使能、各聲道的移位系數(shù)、加法器使能、飽和單元使能、各運算結(jié)果的飽和寬度。
全文摘要
一種數(shù)字音頻處理技術(shù)領(lǐng)域的具有可配置的實時聲道控制轉(zhuǎn)換的音頻解碼裝置,該裝置包括聲道控制單元、地址控制單元、邏輯運算單元和系數(shù)存儲單元,聲道控制單元分別與系數(shù)存儲單元和地址控制單元相連并分別輸出配置參數(shù)信息和原始音頻信息,系數(shù)存儲單元和地址控制單元分別與邏輯運算單元相連并輸出邏輯參數(shù)和數(shù)據(jù)地址,邏輯運算單元接收解碼器輸出的PCM數(shù)據(jù)并輸出PCM樣值。本發(fā)明實現(xiàn)直接對解碼結(jié)果進行控制和變換,得到期望的輸出。邏輯模塊簡單,地址按塊操作方便地并行實現(xiàn),快速地實現(xiàn)變換,做到與片上系統(tǒng)同步和實時而不會產(chǎn)生延遲。
文檔編號H04S3/00GK102760437SQ20111010989
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者劉佩林, 孔吉, 楊堃 申請人:上海交通大學, 富士通株式會社
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