[發明專利]一種嵌入式多路音頻管理系統及管理方法

有效

• 申請號: 201810539408.4
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108600917B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 王浩;吳建飛;盧玉斌
• 申請（專利權）人: 揚州航盛科技有限公司
• 主分類號: H04R3/12
• 分類號: H04R3/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳棟智

1.一種嵌入式多路音頻管理系統，其特征在于，該系統包括如下部分：

信號有效性判斷模塊，包括模數轉換模塊、快速傅里葉變換模塊以及功率譜密度檢測模塊，用以將輸入的模擬音頻信號經過模數信號轉換后變為數字信號，再經過快速傅利葉變換變為頻域信號后分兩路，一路送功率譜密度檢測模塊，對信號進行功率譜密度檢測，以判斷音源的有效性，并將有效音源的數據存入音頻控制器的寄存器中，另一路送入音頻數據輸出控制模塊，有效信號的判斷具體方法為：若信號的功率譜密度檢測值大于功率譜密度估計量的均值，則判斷為有效信號，所述功率譜密度估計量的均值為：

其中，N代表取樣的單位時間數，即在N個單位時間內信號功率譜密度的均值，r_xx則為信號在單位時間內所有可能值的和，x為這個隨機過程的表達函數，n代表某一個時刻，m代表單位時間；

音頻策略決策模塊：通過讀取音頻控制器中的音源有效性數據，動態的加載由系統用戶自定義的策略，對音頻數據輸出控制模塊中頻域信號的輸出進行策略仲裁，決定該如何輸出多路音頻數據，并控制音頻數據輸出模塊按照策略進行音頻信號輸出，所述音頻策略決策模塊具體包括：決策表生成模塊，該模塊根據用戶自定義的策略生成一個二維矩陣表；策略生成模塊，讀取音頻控制器中的有效音源信息，再根據生成的二維矩陣表，生成策略；

決策結果發送模塊，該模塊將生成的策略按照一定的協議發送給音頻數據輸出控制模塊；

音頻數據輸出控制模塊，包括音頻控制器和聲音處理單元，音頻控制器用以存儲有效音源標定數據，聲音處理單元用以接收來自快速傅里葉變換模塊處理后的頻域信號，并控制每一路頻域信號的輸出使能開關、濾波器、系統的混音器，最后將音頻數據進行逆快速傅利葉變換變換為時域信號再經過數模轉換模塊轉換為模擬信號后輸出，所述音頻數據輸出控制模塊還包括以下功能：接收音頻策略決策模塊的指令；對輸入的多路音頻管理控制，能根據音頻策略決策模塊的指令控制每路音頻的輸出開關以及濾波器和整個系統的混音器；具體包括：

數據選擇器模塊，利用開關來選通哪幾路音頻通道能夠輸出；

濾波器模塊，對通道上的聲音數據根據音頻策略決策模塊的指令對聲音的模塊進行調整；

混音器模塊，用于對經過濾波器模塊處理后的多路不同音頻進行混合，以實現特定的效果。

2.根據權利要求1所述的一種嵌入式多路音頻管理系統，其特征在于，所述信號有效性判斷模塊的功能還包括濾波處理，具體為：原始音源信號先進行模數信號轉換，將模擬信號轉換成數字信號，然后再進行快速傅里葉變換，將時域信號變換為頻域信號，變換后的頻域信號作為輸入送給卡爾曼濾波模塊，卡爾曼濾波模塊能把含噪聲的信號進行處理并給出最接近狀態真值的估計值，經卡爾曼濾波模塊處理后的數據再進行功率譜密度檢測，以判斷音源的有效性。

3.一種嵌入式多路音頻管理方法，其特征在于，其采用如權利要求1所述的嵌入式多路音頻管理系統，包括以下步驟：

1)信號有效性判斷，將輸入的音頻信號進行經過模數換后變為數字信號，再經過快速離散傅利葉變換變為頻域信號后，再將頻域信號分兩路，一路進行功率譜密度檢測，以判斷音源的有效性，并將音源有效性標定數據存入音頻控制器的寄存器中，另一路送入聲音處理單元備用；

2)音頻策略決策選擇，讀取音頻控制器中的音源有效性數據，動態的加載由系統用戶自定義的策略，對系統中音頻的輸出進行策略仲裁，決定該如何輸出多路音頻數據，并控制聲音處理單元中的備用頻域信號按照策略進行音頻信號輸出，備用頻域信號經逆快速傅利葉變換，并進行數模轉換后輸出，具體包括根據用戶自定義的策略生成一個二維矩陣表；讀取音頻控制器中的有效音源信息，再根據生成的二維矩陣表，生成策略；將生成的策略按照一定的協議通過決策結果發送模塊發送出去，控制聲音處理單元中的備用頻域信號按照策略進行音頻信號輸出。

4.根據權利要求3所述的一種嵌入式多路音頻管理方法，其特征在于，步驟1)中功率譜密度檢測前的頻域信號還經過卡爾曼濾波處理，把含噪聲的信號進行處理并給出最接近狀態真值的估計值。