專利名稱：基于wifi的高保真音頻傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音響設(shè)備，尤其涉及一種通過WIFI進(jìn)行高保真音頻傳輸?shù)姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，移動(dòng)智能終端設(shè)備如智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等已逐漸進(jìn)入到每個(gè)家庭中，人們通過移動(dòng)設(shè)備，可以體驗(yàn)上網(wǎng)、音樂、視頻等娛樂。而人們的娛樂，一個(gè)重要的構(gòu)成部分是收聽音樂。在收聽音樂的過程中，上述移動(dòng)智能終端設(shè)備雖可以利用來接收和播放音樂，滿足人們對(duì)音樂的欣賞的要求，但是，不僅是音樂發(fā)燒友，越來越多的收聽者，已不滿足簡單的音樂播放，他們更希望聽到專業(yè)級(jí)高保真音效。因此，部分家庭購買專業(yè)級(jí)音響設(shè)備，可以在家中享受高品質(zhì)音樂。 但是，對(duì)于普通消費(fèi)者來說，一方面購買專業(yè)級(jí)音響設(shè)備，需要花費(fèi)不小的開支；另一方面，這種專業(yè)級(jí)音響設(shè)備，通常體積比較大，不便于經(jīng)常移動(dòng)，給使用者帶來一定的不變。為此，亟需設(shè)計(jì)一種音頻傳輸方法，以便于進(jìn)行音頻的高保真播放，為人們提供高質(zhì)量的音頻播放效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，該方法能夠?qū)⒏弑Ｕ嬉纛l信號(hào)無損失地傳輸，便于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端或其它播放設(shè)備上輸出高保真音頻信號(hào)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，便于進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)播，方便實(shí)用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于該方法通過基于WIFI的便攜式音頻傳輸裝置接收和傳輸音頻信號(hào)，該音頻傳輸裝置包括有WIFI通訊模塊、通信端口及串口、程序存儲(chǔ)單元、RAM內(nèi)存單元、音頻解碼模塊及控制模塊，該方法包括如下步驟
步驟I :音頻傳輸裝置上電復(fù)位，采用密匙與隨機(jī)數(shù)3DES (3DES是三重加密算法，或稱為Triple DES)加密校驗(yàn)方式運(yùn)行權(quán)限驗(yàn)證，驗(yàn)證通過則進(jìn)入步驟S22，否則退出；
步驟2 :校驗(yàn)通過后會(huì)初始化相關(guān)硬件，根據(jù)配置信息WIFI通訊模塊自動(dòng)嘗試連接無線接入點(diǎn)；同時(shí)，音頻傳輸裝置響應(yīng)發(fā)送端的搜索消息，反饋本地信息給發(fā)送端建立連接；步驟3 :建立連接后，音頻傳輸裝置會(huì)啟動(dòng)四類服務(wù)接收服務(wù)、播放服務(wù)、交互服務(wù)和控制服務(wù)；
接收服務(wù)線程通過TCP方式緩存接收音頻文件數(shù)據(jù)，傳送給硬件解碼模塊，再將解碼后音頻數(shù)據(jù)傳送給播放服務(wù)線程；播放服務(wù)線程再將音頻數(shù)據(jù)輸送到聲卡中進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換播放；同時(shí)控制服務(wù)線程監(jiān)控本地控制信息，對(duì)相應(yīng)的命令做處理；交互服務(wù)線程作為消息終端，接收發(fā)送端控制消息，解析處理。上述的四類服務(wù)，除了接收服務(wù)外，播放服務(wù)、交互服務(wù)和控制服務(wù)是可以任選一種或多種進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。其中，在步驟3中，四類服務(wù)具體分為
S31 TCP服務(wù)主線程提供長連接服務(wù)，接收網(wǎng)絡(luò)包，進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼，再輸送音頻解碼數(shù)據(jù)到播放子線程；
S32播放子線程負(fù)責(zé)音頻輸出，將傳過來的音頻解碼數(shù)據(jù)傳遞給聲卡播放；
S33 UDP服務(wù)子線程提供消息接收服務(wù)，接收響應(yīng)發(fā)送端，如Android手機(jī)端的所有控制消息；
S34按鍵子線程負(fù)責(zé)監(jiān)控本地用戶(音頻傳輸裝置)的按鍵動(dòng)作，并對(duì)相關(guān)動(dòng)作做處
理；
S35串口子線程負(fù)責(zé)監(jiān)控串口控制信息，并對(duì)接收信息做處理；
S36心跳子線程提供心跳功能，維護(hù)與發(fā)送端的心跳同步，監(jiān)控連接狀態(tài)；
各線程間通過信號(hào)量、互斥量進(jìn)行同步和互斥，并行執(zhí)行。上述的解碼過程中，解碼以幀為單位進(jìn)行，過程如下
1)己編碼數(shù)據(jù)流輸入解碼器，按規(guī)定的語義進(jìn)行分解，恢復(fù)出各種信息，并對(duì)量化樣值進(jìn)行哈夫曼解碼；
2)根據(jù)分解碼流所得到的頻帶比例因子、總增益、窗口類型等信息，對(duì)哈夫曼解碼后的量化值進(jìn)行反量化處理；
3)對(duì)反量化結(jié)果進(jìn)行立體聲處理后，再經(jīng)過變換域的計(jì)算，經(jīng)過混疊處理、頂DCT、合成濾波處理就可以得到原始的音頻信息了。在進(jìn)行MP3解碼時(shí)，首先要檢測(cè)數(shù)據(jù)流中的同步字以得到正確的幀信號(hào)，提取幀頭信息，進(jìn)而得到相應(yīng)的解碼參數(shù)，同時(shí)分離邊信息和主數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步，數(shù)據(jù)流同步及幀頭、邊信息的讀取如下
MP3數(shù)據(jù)流的同步以幀為單位，每一幀的幀頭都包含有同步信息，這個(gè)同步信息是連續(xù)的12個(gè)“I”組成的同步字“1111 1111 1111”。在進(jìn)行解碼時(shí)也是以幀為單位的，在數(shù)據(jù)流中搜索同步字，若搜索到一幀便開始解碼。先是提取幀頭信息，然后是邊信息和主數(shù)據(jù)。幀頭信息中包含有采樣率、比特率、填充位等主要信息。比特率和填充位信息用來確定每幀的幀長。在得到每幀的幀頭信息之后，該幀的幀長由下式來確定length= (1440 氺 bitrates / sampfreqs)+padding _bit
其中bitrates代表比特率；sampfreqs代表采樣率；padding_bit為填充位的值。緊跟在幀頭信息之后的是邊信息，邊信息提供huffman解碼時(shí)所需要的參數(shù)。主數(shù)據(jù)的提取如下
由于MPEG-I Layer III標(biāo)準(zhǔn)中用到了數(shù)據(jù)池(bit reservoir)技術(shù),所以當(dāng)前巾貞的主數(shù)據(jù)不一定都在當(dāng)前巾貞中。在解碼過程中，必須結(jié)合main_data_end的值來確定主數(shù)據(jù)的位置。所以在解碼器中需要開辟一個(gè)緩沖區(qū)來作為數(shù)據(jù)池的存儲(chǔ)空間，由于main_data_end字段的長度為9位，因此緩沖區(qū)最長為2~9-1=511字節(jié)長。處理完當(dāng)前幀時(shí)，把此幀中的緩沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖區(qū)中供后續(xù)幀使用。主數(shù)據(jù)中包含的數(shù)據(jù)有縮放因子、huffman數(shù)據(jù)和附加數(shù)據(jù)。這些字段在主數(shù)據(jù)中都有固定的格式，應(yīng)當(dāng)對(duì)這些數(shù)據(jù)順序提取。優(yōu)選地，反量化的過程如下
反量化的目的是重建編碼時(shí)經(jīng)過MDCT變換后輸出的頻域樣本值。反量化是基于前面步驟中所得到的huffman解碼數(shù)據(jù)(記為Xi)、縮放因子信息和邊信息。長窗中的數(shù)據(jù)用下面的公式來進(jìn)行反量化(記反量化后的值為Yi)
權(quán)利要求
1.一種基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于該方法通過基于WIFI的便攜式音頻傳輸裝置接收和傳輸音頻信號(hào)，該音頻傳輸裝置包括有WIFI通訊模塊、通信端ロ及串ロ、程序存儲(chǔ)單元、RAM內(nèi)存單元、音頻解碼模塊及控制模塊，該方法包括如下步驟 步驟I :音頻傳輸裝置上電復(fù)位，采用密匙與隨機(jī)數(shù)3DES (3DES是三重加密算法，或稱為Triple DES)加密校驗(yàn)方式運(yùn)行權(quán)限驗(yàn)證，驗(yàn)證通過則進(jìn)入步驟S22，否則退出； 步驟2 :校驗(yàn)通過后會(huì)初始化相關(guān)硬件，根據(jù)配置信息WIFI通訊模塊自動(dòng)嘗試連接無線接入點(diǎn)；同時(shí)，音頻傳輸裝置響應(yīng)發(fā)送端的捜索消息，反饋本地信息給發(fā)送端建立連接； 步驟3 :建立連接后，音頻傳輸裝置會(huì)啟動(dòng)四類服務(wù)接收服務(wù)、播放服務(wù)、交互服務(wù)和控制服務(wù)； 接收服務(wù)線程通過TCP方式緩存接收音頻文件數(shù)據(jù)，傳送給硬件解碼模塊，再將解碼后音頻數(shù)據(jù)傳送給播放服務(wù)線程；播放服務(wù)線程再將音頻數(shù)據(jù)輸送到聲卡中進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換播放；同時(shí)控制服務(wù)線程監(jiān)控本地控制信息，對(duì)相應(yīng)的命令做處理；交互服務(wù)線程作為消息終端，接收發(fā)送端控制消息，解析處理。
2.如權(quán)利要求I所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于其中，在步驟3中，四類服務(wù)具體分為 S31 TCP服務(wù)主線程提供長連接服務(wù)，接收網(wǎng)絡(luò)包，進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼，再輸送音頻解碼數(shù)據(jù)到播放子線程； S32播放子線程負(fù)責(zé)音頻輸出，將傳過來的音頻解碼數(shù)據(jù)傳遞給聲卡播放； S33 UDP服務(wù)子線程提供消息接收服務(wù)，接收響應(yīng)發(fā)送端，如Android手機(jī)端的所有控制消息； S34按鍵子線程負(fù)責(zé)監(jiān)控本地用戶(音頻傳輸裝置)的按鍵動(dòng)作，并對(duì)相關(guān)動(dòng)作做處理； S35串ロ子線程負(fù)責(zé)監(jiān)控串ロ控制信息，并對(duì)接收信息做處理； S36心跳子線程提供心跳功能，維護(hù)與發(fā)送端的心跳同歩，監(jiān)控連接狀態(tài)； 各線程間通過信號(hào)量、互斥量進(jìn)行同步和互斥，并行執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求2所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于上述的解碼過程中，解碼以幀為單位進(jìn)行，過程如下 1)己編碼數(shù)據(jù)流輸入解碼器，按規(guī)定的語義進(jìn)行分解，恢復(fù)出各種信息，并對(duì)量化樣值進(jìn)行哈夫曼解碼； 2)根據(jù)分解碼流所得到的頻帶比例因子、總增益、窗ロ類型信息，對(duì)哈夫曼解碼后的量化值進(jìn)行反量化處理； 3)對(duì)反量化結(jié)果進(jìn)行立體聲處理后，再經(jīng)過變換域的計(jì)算，經(jīng)過混疊處理、MDCT就可以得到原始的音頻信息了。
4.如權(quán)利要求3所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于在進(jìn)行MP3解碼時(shí)，首先要檢測(cè)數(shù)據(jù)流中的同步字以得到正確的幀信號(hào)，提取幀頭信息，進(jìn)而得到相應(yīng)的解碼參數(shù)，同時(shí)分離邊信息和主數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于數(shù)據(jù)流同步及幀頭、邊信息的讀取如下 MP3數(shù)據(jù)流的同步以幀為單位，每ー幀的幀頭都包含有同步信息，這個(gè)同步信息是連續(xù)的12個(gè)“I”組成的同步字“ 1111 1111 1111”，在進(jìn)行解碼時(shí)也是以幀為單位的，在數(shù)據(jù)流中捜索同步字，若捜索到一幀便開始解碼；先是提取幀頭信息，然后是邊信息和主數(shù)據(jù)；幀頭信息中包含有采樣率、比特率、填充位，比特率和填充位信息用來確定每幀的幀長每幀的中貞長由下式來確定length= (1440 氺 bitrates / sampfreqs； +padamg _bit其中bitrates代表比特率；sampfreqs代表采樣率；padding_bit為填充位的值,緊跟在幀頭信息之后的是邊信息，邊信息提供huffman解碼時(shí)所需要的參數(shù)； 主數(shù)據(jù)的提取如下 在解碼器中需要開辟ー個(gè)緩沖區(qū)來作為數(shù)據(jù)池的存儲(chǔ)空間，由于main_data_end字段的長度為9位，因此緩沖區(qū)最長為2~9-1=511字節(jié)長，處理完當(dāng)前幀時(shí)，把此幀中的緩沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖區(qū)中供后續(xù)幀使用； 主數(shù)據(jù)中包含的數(shù)據(jù)有縮放因子、huffman數(shù)據(jù)和附加數(shù)據(jù)，這些字段在主數(shù)據(jù)中都有固定的格式，應(yīng)當(dāng)對(duì)上述的數(shù)據(jù)順序提取。
6.如權(quán)利要求3所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于所述的反量化的過程如下 反量化是基于前面步驟中所得到的huffman解碼數(shù)據(jù)(記為Xi)、縮放因子信息和邊信息， 長窗中的數(shù)據(jù)用下面的公式來進(jìn)行反量化(記反量化后的值為Yi)
7.如權(quán)利要求6所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于反量化后，還需要對(duì)頻譜值進(jìn)行重排序；對(duì)于長窗產(chǎn)生的頻譜值先按子帶然后按頻率排列；短窗中的數(shù)據(jù)被重新排序，按照子帶、頻率、窗的順序排列。
8.如權(quán)利要求3所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于立體聲模式為MS一立體聲(MS-stereo)和強(qiáng)度立體聲(intensity stereo),通過頭標(biāo)中的模式(mode)和模式擴(kuò)展位(mode extension)來確定；對(duì)于MS立體聲模式傳送的是規(guī)格化的中間旁邊聲道Mi/Si，而不是左右聲道Li/Ri，這時(shí)Li/Ri重建應(yīng)使用下列公式
9.如權(quán)利要求3所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于在編碼的MDCT過程中為了得到更好的頻域特性對(duì)每個(gè)子帶進(jìn)行了去混疊處理，因此為了得到正確的音頻信號(hào)，在解碼時(shí)必須進(jìn)行子帶的混疊重建，每個(gè)子帶的混疊重建由8個(gè)蝶形運(yùn)算組成。
10.如權(quán)利要求3所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于經(jīng)過混疊消除后的信號(hào)便可以進(jìn)行MDCT變換，IMDCT的變換公式為
11.如權(quán)利要求10所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于經(jīng)MDCT處理后的音頻數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過頻率反轉(zhuǎn)和子帶合成，頻率反轉(zhuǎn)是對(duì)頂DCT的子帶輸出值進(jìn)行反相處理，用以補(bǔ)償編碼時(shí)為提高M(jìn)DCT變換效率而進(jìn)行的頻率反轉(zhuǎn)；子帶合成過程是先將32個(gè)子帶樣值進(jìn)行頂DCT變換，生成64個(gè)中間值，把這64個(gè)中間值轉(zhuǎn)入到一個(gè)長為1024點(diǎn)的類似先進(jìn)先出FIFO的緩存，再在這1024個(gè)值中抽取一半，構(gòu)成ー個(gè)512點(diǎn)的矢量，進(jìn)行加窗運(yùn)算，最后把加窗結(jié)果進(jìn)行疊加生成32個(gè)時(shí)域輸出；在子帶合成中，通過頂DCT變換將32個(gè)等頻帶寬內(nèi)的頻域信號(hào)反變化成64個(gè)樣值； 公式如下
12.如權(quán)利要求I所述的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特征在于上述的四類服務(wù)，除了接收服務(wù)外，播放服務(wù)、交互服務(wù)和控制服務(wù)是可以任選ー種或多種進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，該方法通過基于WIFI的便攜式音頻傳輸裝置接收和傳輸音頻信號(hào)，該方法包括如下步驟步驟1音頻傳輸裝置上電復(fù)位，采用密匙與隨機(jī)數(shù)3DES加密校驗(yàn)方式運(yùn)行權(quán)限驗(yàn)證，步驟2校驗(yàn)通過后會(huì)初始化相關(guān)硬件，根據(jù)配置信息WIFI通訊模塊自動(dòng)嘗試連接無線接入點(diǎn)；同時(shí)，音頻傳輸裝置響應(yīng)發(fā)送端的搜索消息，反饋本地信息給發(fā)送端建立連接；步驟3建立連接后，音頻傳輸裝置會(huì)啟動(dòng)四類服務(wù)接收服務(wù)、播放服務(wù)、交互服務(wù)和控制服務(wù)。本發(fā)明提供的基于WIFI的高保真音頻傳輸方法，能夠?qū)⒏弑Ｕ嬉纛l信號(hào)無損失地傳輸，便于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端或其它播放設(shè)備上輸出高保真音頻信號(hào)。
文檔編號(hào)H04W84/12GK102842337SQ20121018206
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者沈紫輝, 徐永鍵, 黎剛 申請(qǐng)人:國光電器股份有限公司