專利名稱：音頻處理系統(tǒng)及音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于音頻處理，特別是動(dòng)態(tài)調(diào)整USB音頻裝置的音頻信號(hào)的寫入頻率及讀取頻率的音頻處理系統(tǒng)及音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
在視頻會(huì)議中，使用USB麥克風(fēng)來收音是相當(dāng)普遍的，然而音頻信號(hào)需要存儲(chǔ)于一音頻信號(hào)暫存器中，以用于后續(xù)的音頻處理。一般來說，USB麥克風(fēng)以USB接口將音頻信號(hào)寫入音頻信號(hào)暫存器(audio signal buffer),然而由暫存器讀取音頻信號(hào)通過I2S接口。由于硬件的限制，USB接口與I2S接口的操作頻率有可能會(huì)不一致，其導(dǎo)致音頻信號(hào)暫存器發(fā)生數(shù)據(jù)溢出或數(shù)據(jù)不足的情況，進(jìn)而影響到所讀取的音頻信號(hào)的連續(xù)性與正確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種音頻處理系統(tǒng),包括:一 USB (Universal Serial Bus)麥克風(fēng),用以收音并輸出一音頻信號(hào)；一控制器，耦接至USB麥克風(fēng)，并以一第一頻率將音頻信號(hào)寫入至一音頻信號(hào)暫存器；以及一音頻處理單元(audio processing unit), f禹接至控制器，以一第二頻率由音頻信號(hào)暫存器讀取音頻信號(hào)，并據(jù)以進(jìn)行一音頻處理，其中控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整第二頻率，以使第二頻率以一收斂曲線接近第一頻率。本發(fā)明還提供一種用于音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法，包括:接收聲音并輸出一音頻信號(hào)；以一第一頻率將音頻信號(hào)寫入一音頻信號(hào)暫存器；以一第二頻率由音頻信號(hào)暫存器讀取音頻信號(hào)；以及動(dòng)態(tài)調(diào)整第二頻率，以使第二頻率以一收斂曲線接近第一頻率。


圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)的方塊圖。圖2A 圖2E顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的音頻信號(hào)暫存器140的存儲(chǔ)情況的示意圖。圖3是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的收斂曲線的示意圖。圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法的流程圖。圖5是顯示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法的流程圖。主要元件符號(hào)說明100 音頻處理系統(tǒng)；110 USB 麥克風(fēng)；120 控制器；130 音頻處理單元；140 音頻信號(hào)暫存器；Al 音頻信號(hào)；Ttwemm 數(shù)據(jù)溢出臨界值；Tunderrun 數(shù)據(jù)不足臨界值；
S410-S440 步驟；S501-S506 步驟。
具體實(shí)施例方式圖1顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)的方塊圖。音頻處理系統(tǒng)100例如用于一視頻會(huì)議系統(tǒng)，音頻處理系統(tǒng)100包括一收音裝置，收音裝置具有一傳輸接口，舉例來說，收音裝置為麥克風(fēng)，第一傳輸接口例如為USB 控制器(Controller) 120及音頻處理單元130。USB麥克風(fēng)110用以收音并輸出一音頻信號(hào)Al，其中音頻信號(hào)Al例如以48KHz采樣，且以16bit采樣，且通過USB總線傳送至控制器120?？刂破?20接收來自USB麥克風(fēng)110的音頻信號(hào)Al，并將音頻信號(hào)Al存儲(chǔ)于控制器120中的一音頻信號(hào)暫存器140。音頻信號(hào)暫存器140可為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(如SRAM、DRAM)、或先進(jìn)先出暫存器(FIFO)。控制器120可為一中央處理器、DSP處理器或其他可執(zhí)行相同功能的等效電路。音頻處理單元130通過第二傳輸接口，例如I2S(Integrated Inter-chip Sound, IIS)接口，由音頻信號(hào)暫存器140中讀取音頻信號(hào)Al，以進(jìn)行音頻處理。值得注意的是，一般USB麥克風(fēng)常用的頻率為48ΚΗζ、44.1ΚΗζ、32ΚΗζ或16KHz，USB麥克風(fēng)110通常具有一固定的寫入頻率f I (視裝置而定且不可變動(dòng))，經(jīng)由USB總線將音頻信號(hào)Al寫入至控制器120中的音頻信號(hào)暫存器140。然而由于硬件(例如振蕩器)的限制，可能導(dǎo)致音頻處理單元130通過I2S接口由音頻信號(hào)暫存器140中讀取音頻信號(hào)Al的讀取頻率f2與寫入頻率Π有所差異，因此在寫入頻率Π及讀取頻率f2不一致的情況下，音頻信號(hào)暫存器140所存儲(chǔ)的音頻信號(hào)可能會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出(overrun)或數(shù)據(jù)不足(underrun)等情況。本發(fā)明的控制器120可檢測(cè)音頻信號(hào)暫存器140的存儲(chǔ)情況，例如數(shù)據(jù)溢出、數(shù)據(jù)不足、是否到達(dá)數(shù)據(jù)溢出臨界值、是否到達(dá)數(shù)據(jù)不足臨界值等情況，并據(jù)以調(diào)整音頻處理單元130的I2S接口的讀取頻率f2。一般來說，當(dāng)USB麥克風(fēng)110與控制器120進(jìn)行電性連接時(shí)，控制器120會(huì)判斷USB麥克風(fēng)110的操作頻率(寫入頻率Π)，并據(jù)以設(shè)定讀取頻率f2(詳后述)。須說明的是，第一傳輸接口并不限于以USB，第二傳輸接口亦不限于I2S，在其他非以USB或I2S為傳輸接口的麥克風(fēng)也可適用，只要寫入頻率Π與讀取頻率f2產(chǎn)生不一致的不同接口，甚至相同的接口，皆可應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)特征。在一實(shí)施例中，控制器120是將數(shù)據(jù)溢出臨界值(data overrun threshold)及數(shù)據(jù)不足臨界值(data underrun threshold)分別設(shè)定為音頻信號(hào)暫存器140存儲(chǔ)空間的80%及20%，但本發(fā)明并非限定于此?？刂破?20可依據(jù)不同的USB麥克風(fēng)及音頻處理單元以設(shè)定不同的臨界值，并依據(jù)不同的操作頻率(例如寫入頻率Π及讀取頻率f2)來設(shè)定臨界值并調(diào)整數(shù)據(jù)溢出臨界值及數(shù)據(jù)不足臨界值所占音頻信號(hào)暫存器140存儲(chǔ)空間的比例，例如數(shù)據(jù)溢出臨界值及數(shù)據(jù)不足臨界值分別為音頻信號(hào)暫存器140的存儲(chǔ)空間的75%及 25%。請(qǐng)同時(shí)參考圖2A 圖2E，圖2A 圖2E是根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施例的音頻信號(hào)暫存器140存儲(chǔ)情況的連續(xù)動(dòng)作圖。如圖2A所示，如果因硬件(振蕩器)的限制致使寫入頻率fl與讀取頻率f2不一致，例如來自麥克風(fēng)110的音頻信號(hào)Al的USB接口的寫入頻率Π為48.06KHz(固定不可變動(dòng))，且音頻處理單元130由I2S接口讀取音頻信號(hào)暫存器140所存儲(chǔ)的音頻信號(hào)Al的讀取頻率f2為48KHz，此時(shí)寫入頻率Π大于讀取頻率f2 ;此時(shí)若無任何處置，音頻信號(hào)暫存器140在I秒左右會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出的情況。因此本申請(qǐng)利用控制器120在音頻信號(hào)暫存器140所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到達(dá)設(shè)定的數(shù)據(jù)溢出臨界值(Ttjvemm)時(shí)，將讀取頻率f2提高，例如提高至48.1KHz，如此以大于寫入頻率Π的速度處理音頻信號(hào)Al至音頻處理單元130，避免數(shù)據(jù)溢出的情形。接著，如圖2B所示，寫入頻率fl仍為48.06KHz，但讀取頻率f2被提高為48.1KHz,此時(shí)寫入頻率Π小于讀取頻率f2，但寫入頻率Π及讀取頻率f2的差值已降低，音頻信號(hào)暫存器140所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量約在2秒左右降低至數(shù)據(jù)不足臨界值(Tmdemm)，控制器120此時(shí)再將音頻處理單元130的讀取頻率f2降低，例如降低至48.05KHz。接著，如圖2C所示，寫入頻率f I仍維持為48.06KHz，但讀取頻率f 2降低為48.05KHz，此時(shí)寫入頻率fl大于讀取頻率f2，且寫入頻率fl及讀取頻率f2的差值已更加降低，音頻信號(hào)暫存器140所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量約在8秒左右超過至數(shù)據(jù)溢出臨界值，控制器120此時(shí)再將音頻處理單元130的讀取頻率f2提高，例如提高至48.075KHz。如圖2D所示，寫入頻率f I仍維持為48.06KHz,但讀取頻率f 2被提高為48.075KHz，此時(shí)寫入頻率Π小于讀取頻率f2，但寫入頻率Π及讀取頻率f2的差值已更加降低，此時(shí)音頻信號(hào)暫存器140所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量約在16秒左右降低至數(shù)據(jù)不足臨界值，控制器120此時(shí)再將音頻處理單元130的讀取頻率f2降低，例如將低至48.0625KHz。如圖2E所示，寫入頻率f I仍維持為48.06KHz，但讀取頻率f2降低為48.0625KHz,寫入頻率Π仍小于讀取頻率f2，但寫入頻率Π及讀取頻率f2的差值已更加降低為0.0025KHZ，此時(shí)音頻處理器120將音頻處理單元130的讀取頻率f2再次降低至48.05625KHZ以跨越寫入頻率fl而小于寫入頻率fl。此時(shí)寫入頻率fl已大于讀取頻率f2，但其差值已非常小，需要很長(zhǎng)的時(shí)間(約40秒)才會(huì)再度達(dá)到數(shù)據(jù)臨界值。需注意的是，圖2A 圖2E的實(shí)施例描述控制器120對(duì)音頻處理單元130的讀取頻率f2的調(diào)整方式，當(dāng)寫入頻率Π及讀取頻率f2不相等，則音頻信號(hào)暫存器140經(jīng)過一段時(shí)間后，均會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)溢出或數(shù)據(jù)不足的情況。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的控制器120調(diào)整音頻處理單元130的讀取頻率f2符合一收斂曲線(convergence curve),如圖3所示,意即動(dòng)態(tài)調(diào)整讀取頻率f2,以將寫入頻率fl及讀取頻率f2的差值絕對(duì)值逐漸降低，以進(jìn)行收斂。換句話說，控制器120依據(jù)收斂曲線調(diào)整讀取頻率f2表示將讀取頻率f2往寫入頻率Π接近。因在初始狀況下，寫入頻率f I及讀取頻率f2的差距是未知的，且寫入頻率fI為一固定頻率(視不同的USB麥克風(fēng)而定而不可變動(dòng))，控制器120僅能由音頻信號(hào)暫存器140的存儲(chǔ)狀況來判斷寫入頻率Π或讀取頻率f2的關(guān)系。 在另一實(shí)施例中，控制器120每次對(duì)讀取頻率f2的調(diào)整，如果跨過寫入頻率Π，則減低下次調(diào)整頻率的頻率間距(frequency step)(例如將寫入頻率fl及讀取頻率f2的差值絕對(duì)值縮減一半)，且進(jìn)行反向調(diào)整，意即若讀取頻率f2較寫入頻率f I大，則將讀取頻率f2降低，反之則將讀取頻率f2提高，調(diào)整后的讀取頻率為f3。其中“跨過寫入頻率Π”是指寫入頻率Π介于調(diào)整前的讀取頻率f2及調(diào)整后的讀取頻率f3之間。如果寫入頻率fl并未介于調(diào)整頻率f2及調(diào)整頻率f3，則同樣將下次調(diào)整頻率的頻率間距縮小，且持續(xù)同向調(diào)整讀取頻率f2，直到該次調(diào)整跨過寫入頻率Π，如圖2E所示。簡(jiǎn)單來說，控制器120以一收斂曲線動(dòng)態(tài)調(diào)整讀取頻率f2以接近fl,如圖3所示。在另一實(shí)施例中，控制器120以倍頻的方式調(diào)整I2S接口的讀取頻率f2。舉例來說，控制器120若具有200MHz的操作頻率F。，則操作頻率F。乘以一倍頻數(shù)x，再除以1000(非限定)，則可得到I2S接口所使用的讀取頻率f2，其可表示為下述公式: FC*X/1000=F2通過調(diào)整倍頻數(shù)X，則可進(jìn)一步調(diào)整I2S接口的讀取頻率f2。圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法的流程圖。在步驟S410, USB麥克風(fēng)110擷取聲音并輸出一音頻信號(hào)Al。在步驟S420，控制器120并以一第一頻率(寫入頻率Π)將音頻信號(hào)Al寫入至一音頻信號(hào)暫存器140。在步驟S430，音頻處理單元130以一第二頻率(讀取頻率f2)由該音頻信號(hào)暫存器140讀取該音頻信號(hào)Al，并據(jù)以進(jìn)行一音頻處理。在步驟S440，控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整第二頻率，以使該第二頻率以一收斂曲線接近該第一頻率。其中收斂曲線如前述實(shí)施例所述，第二頻率與第一頻率的差距逐漸縮小，以避免造成音頻信號(hào)暫存器產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出或數(shù)據(jù)不足的現(xiàn)象。圖5是顯示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法的流程圖，其中圖5的流程更詳細(xì)地介紹圖4的流程。在步驟S501，USB麥克風(fēng)110進(jìn)行收音并輸出一音頻信號(hào)Al。在步驟S502，USB麥克風(fēng)110經(jīng)由控制器120將音頻信號(hào)Al傳送至音頻處理單元130。更詳細(xì)地說，USB麥克風(fēng)110通過USB接口以寫入頻率Π將音頻信號(hào)Al寫入至控制器120中的音頻信號(hào)暫存器140，且控制器120控制I2S接口以讀取頻率f2將音頻信號(hào)A2由音頻信號(hào)暫存器140讀取至音頻處理單元130。在步驟S503，控制器120判斷音頻信號(hào)暫存器140的所存儲(chǔ)的音頻信號(hào)是否已小于數(shù)據(jù)不足臨界值，如果是，則執(zhí)行步驟S504，如果否，則執(zhí)行步驟S505。在步驟S504，控制器120是將I2S接口的讀取頻率f2降低，并回到步驟S502。在步驟S505，控制器120判斷音頻信號(hào)暫存器140所存儲(chǔ)的音頻信號(hào)Al的數(shù)據(jù)量是否已大于數(shù)據(jù)溢出臨界值，如果是，則執(zhí)行步驟S506，如果否，則回到步驟S502。在步驟S506，控制器120是將I2S接口的讀取頻率f2提高，并回到步驟S502。值得注意的是，當(dāng)音頻處理系統(tǒng)100執(zhí)行圖5的流程時(shí)，USB麥克風(fēng)100持續(xù)通過USB接口將音頻信號(hào)Al存儲(chǔ)至音頻信號(hào)暫存器140，且音頻處理單元130亦持續(xù)通過I2S步驟由音頻信號(hào)暫存器140讀取音頻信號(hào)Al (步驟S502)。如果發(fā)生如前述實(shí)施例中調(diào)整后的讀取頻率f2并未跨過寫入頻率fl的情況，仍是進(jìn)行步驟S502，但已縮小頻率間距，意即音頻信號(hào)Al持續(xù)由USB麥克風(fēng)110通過控制器120以傳送至音頻處理單元130，待步驟S502執(zhí)行后，再判斷音頻信號(hào)暫存器140是否超出數(shù)據(jù)不足臨界值或數(shù)據(jù)溢出臨界值。此夕卜，步驟S503與步驟S505的順序可互相置換。然而以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或申請(qǐng)專利范圍不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用以輔助專利文件搜尋之用，并非用以限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。
權(quán)利要求
1.一種音頻處理系統(tǒng)，包括: 一收音裝置，用以收音并輸出一音頻信號(hào)； 一控制器，電性連接至該收音裝置，并以一第一頻率將該音頻信號(hào)寫入至一音頻信號(hào)暫存器；以及 一音頻處理單元，電性連接至該控制器，并以一第二頻率由該音頻信號(hào)暫存器讀取該音頻信號(hào)，并據(jù)以進(jìn)行一音頻處理， 其中該控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整該第二頻率，以使該第二頻率以一收斂曲線接近該第一頻率。
2.按權(quán)利要求1所述的音頻處理系統(tǒng)，其中該控制器通過一第一傳輸接口以耦接至該收音裝置，且該音頻處理單元通過一第二傳輸接口以耦接至該控制器。
3.按權(quán)利要求2所述的音頻處理系統(tǒng)，其中該第一傳輸接口是USB接口，該第二傳輸接口是I2S接口。
4.按權(quán)利要求1所述的音頻處理系統(tǒng)，其中該控制器還依據(jù)該音頻信號(hào)暫存器的一存儲(chǔ)空間以設(shè)定一數(shù)據(jù)溢出臨界值及一數(shù)據(jù)不足臨界值。
5.按權(quán)利要求4所述的音頻處理系統(tǒng)，其中該控制器還判斷該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該音頻信號(hào)是否小于該數(shù)據(jù)不足臨界值，當(dāng)該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該音頻信號(hào)小于該數(shù)據(jù)不足臨界值，該控制器將該第二頻率降低一第一頻率間距以產(chǎn)生一第三頻率。
6.按權(quán)利要求5所述的音頻處理系統(tǒng)，其中該第一頻率間距是該第一頻率與該第二頻率差值絕對(duì)值的一半。
7.按權(quán)利要求4所述的音 頻處理系統(tǒng)，其中該控制器還判斷該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該音頻信號(hào)是否大于該數(shù)據(jù)溢出臨界值，當(dāng)該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該音頻信號(hào)大于該數(shù)據(jù)溢出臨界值，該控制器是將該第二頻率提高一第二頻率間距以產(chǎn)生一第四頻率。
8.按權(quán)利要求7所述的音頻處理系統(tǒng)，其中該第二頻率間距是該第一頻率與該第二頻率差值絕對(duì)值的一半。
9.一種音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法，包括: 接收聲音并輸出一音頻信號(hào)； 以一第一頻率將該音頻信號(hào)寫入一音頻信號(hào)暫存器； 以一第二頻率由該音頻信號(hào)暫存器讀取該音頻信號(hào)；以及 動(dòng)態(tài)調(diào)整該第二頻率，以使該第二頻率以一收斂曲線接近該第一頻率。
10.按權(quán)利要求9所述的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法，其中將該音頻信號(hào)通過一USB接口寫入該音頻信號(hào)暫存器，且由該音頻信號(hào)暫存器通過一 I2S接口讀取該音頻信號(hào)。
11.按權(quán)利要求9所述的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法，還包括: 依據(jù)該音頻信號(hào)暫存器的一存儲(chǔ)空間設(shè)定一數(shù)據(jù)溢出臨界值及一數(shù)據(jù)不足臨界值。
12.按權(quán)利要求11所述的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法，其中上述動(dòng)態(tài)調(diào)整該第二頻率的步驟還包括: 判斷該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該音頻信號(hào)是否小于該數(shù)據(jù)不足臨界值； 當(dāng)該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該數(shù)據(jù)量小于該數(shù)據(jù)不足臨界值，將該第二頻率降低一第一頻率間距以產(chǎn)生一第三頻率；以及 依據(jù)該第三頻率讀取該音頻信號(hào)。
13.按權(quán)利要求12所述的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法，其中上述動(dòng)態(tài)調(diào)整該第二頻率的步驟還包括: 當(dāng)該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該數(shù)據(jù)量大于或等于該數(shù)據(jù)不足臨界值，判斷該音頻信號(hào)暫存器所存儲(chǔ)的該數(shù)據(jù)量是否大于該數(shù)據(jù)溢出臨界值； 如果是，將該第三頻率提高一第二頻率間距以產(chǎn)生一第四頻率，并依據(jù)該第四頻率由該音頻信號(hào)暫存器以讀取該音頻信號(hào)；以及 如果否，以該第三頻率由該音頻信號(hào)暫存器讀取該音頻信號(hào)。
14.按權(quán)利要求13所述的音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法，其中該第一頻率間距是該第一頻率與該第二頻率差值的 絕對(duì)值的一半；該第二頻率間距是該第一頻率與該第三頻率差值的絕對(duì)值的一半。
全文摘要
本發(fā)明提供一種音頻處理系統(tǒng)及音頻信號(hào)暫存器的調(diào)整方法。該音頻處理系統(tǒng)，包括一USB(Universal Serial Bus)麥克風(fēng)，用以收音并輸出一音頻信號(hào)；一控制器，耦接至USB麥克風(fēng)，并以一第一頻率將音頻信號(hào)寫入至一音頻信號(hào)暫存器；以及一音頻處理單元，耦接至控制器，以一第二頻率由音頻信號(hào)暫存器讀取音頻信號(hào)，并據(jù)以進(jìn)行一音頻處理，其中控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整第二頻率，以使第二頻率以一收斂曲線接近第一頻率。
文檔編號(hào)H04R3/00GK103093778SQ201110362768
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者鄭楷儒, 王穎杰, 黃國(guó)鈞, 段智維 申請(qǐng)人:廣達(dá)電腦股份有限公司