基於wifi的高保真音頻傳輸方法
2023-06-13 01:22:46 1
專利名稱：基於wifi的高保真音頻傳輸方法
技術領域：
本發明涉及音響設備，尤其涉及一種通過WIFI進行高保真音頻傳輸的方法。
背景技術：
隨著人們物質生活水平的不斷提高，移動智能終端設備如智慧型手機、筆記本電腦、平板電腦等已逐漸進入到每個家庭中，人們通過行動裝置，可以體驗上網、音樂、視頻等娛樂。而人們的娛樂，一個重要的構成部分是收聽音樂。在收聽音樂的過程中，上述移動智能終端設備雖可以利用來接收和播放音樂，滿足人們對音樂的欣賞的要求，但是，不僅是音樂發燒友，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級高保真音效。因此，部分家庭購買專業級音響設備，可以在家中享受高品質音樂。 但是，對於普通消費者來說，一方面購買專業級音響設備，需要花費不小的開支；另一方面，這種專業級音響設備，通常體積比較大，不便於經常移動，給使用者帶來一定的不變。為此，亟需設計一種音頻傳輸方法，以便於進行音頻的高保真播放，為人們提供高質量的音頻播放效果。
發明內容
本發明的首要目的在於提供一種基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，該方法能夠將高保真音頻信號無損失地傳輸，便於實現移動終端或其它播放設備上輸出高保真音頻信號。本發明的另一目的在於提供一種基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，便於進行音頻數據的轉播，方便實用。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的。一種基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於該方法通過基於WIFI的可攜式音頻傳輸裝置接收和傳輸音頻信號，該音頻傳輸裝置包括有WIFI通訊模塊、通信埠及串口、程序存儲單元、RAM內存單元、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位，採用密匙與隨機數3DES (3DES是三重加密算法，或稱為Triple DES)加密校驗方式運行權限驗證，驗證通過則進入步驟S22，否則退出；
步驟2 :校驗通過後會初始化相關硬體，根據配置信息WIFI通訊模塊自動嘗試連接無線接入點；同時，音頻傳輸裝置響應發送端的搜索消息，反饋本地信息給發送端建立連接；步驟3 :建立連接後，音頻傳輸裝置會啟動四類服務接收服務、播放服務、交互服務和控制服務；
接收服務線程通過TCP方式緩存接收音頻文件數據，傳送給硬體解碼模塊，再將解碼後音頻數據傳送給播放服務線程；播放服務線程再將音頻數據輸送到音效卡中進行數模轉換播放；同時控制服務線程監控本地控制信息，對相應的命令做處理；交互服務線程作為消息終端，接收發送端控制消息，解析處理。上述的四類服務，除了接收服務外，播放服務、交互服務和控制服務是可以任選一種或多種進行實現的。其中，在步驟3中，四類服務具體分為
S31 TCP服務主線程提供長連接服務，接收網絡包，進行數據解碼，再輸送音頻解碼數據到播放子線程；
S32播放子線程負責音頻輸出，將傳過來的音頻解碼數據傳遞給音效卡播放；
S33 UDP服務子線程提供消息接收服務，接收響應發送端，如Android手機端的所有控制消息；
S34按鍵子線程負責監控本地用戶(音頻傳輸裝置)的按鍵動作，並對相關動作做處
理；
S35串口子線程負責監控串口控制信息，並對接收信息做處理；
S36心跳子線程提供心跳功能，維護與發送端的心跳同步，監控連接狀態；
各線程間通過信號量、互斥量進行同步和互斥，並行執行。上述的解碼過程中，解碼以幀為單位進行，過程如下
1)己編碼數據流輸入解碼器，按規定的語義進行分解，恢復出各種信息，並對量化樣值進行哈夫曼解碼；
2)根據分解碼流所得到的頻帶比例因子、總增益、窗口類型等信息，對哈夫曼解碼後的量化值進行反量化處理；
3)對反量化結果進行立體聲處理後，再經過變換域的計算，經過混疊處理、頂DCT、合成濾波處理就可以得到原始的音頻信息了。在進行MP3解碼時，首先要檢測數據流中的同步字以得到正確的幀信號，提取幀頭信息，進而得到相應的解碼參數，同時分離邊信息和主數據。更進一步，數據流同步及幀頭、邊信息的讀取如下
MP3數據流的同步以幀為單位，每一幀的幀頭都包含有同步信息，這個同步信息是連續的12個「I」組成的同步字「1111 1111 1111」。在進行解碼時也是以幀為單位的，在數據流中搜索同步字，若搜索到一幀便開始解碼。先是提取幀頭信息，然後是邊信息和主數據。幀頭信息中包含有採樣率、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後，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代表採樣率；padding_bit為填充位的值。緊跟在幀頭信息之後的是邊信息，邊信息提供huffman解碼時所需要的參數。主數據的提取如下
由於MPEG-I Layer III標準中用到了數據池(bit reservoir)技術,所以當前巾貞的主數據不一定都在當前巾貞中。在解碼過程中，必須結合main_data_end的值來確定主數據的位置。所以在解碼器中需要開闢一個緩衝區來作為數據池的存儲空間，由於main_data_end欄位的長度為9位，因此緩衝區最長為2~9-1=511位元組長。處理完當前幀時，把此幀中的緩衝數據存儲到緩衝區中供後續幀使用。主數據中包含的數據有縮放因子、huffman數據和附加數據。這些欄位在主數據中都有固定的格式，應當對這些數據順序提取。優選地，反量化的過程如下
反量化的目的是重建編碼時經過MDCT變換後輸出的頻域樣本值。反量化是基於前面步驟中所得到的huffman解碼數據(記為Xi)、縮放因子信息和邊信息。長窗中的數據用下面的公式來進行反量化(記反量化後的值為Yi)
權利要求
1.一種基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於該方法通過基於WIFI的可攜式音頻傳輸裝置接收和傳輸音頻信號，該音頻傳輸裝置包括有WIFI通訊模塊、通信端ロ及串ロ、程序存儲單元、RAM內存單元、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位，採用密匙與隨機數3DES (3DES是三重加密算法，或稱為Triple DES)加密校驗方式運行權限驗證，驗證通過則進入步驟S22，否則退出； 步驟2 :校驗通過後會初始化相關硬體，根據配置信息WIFI通訊模塊自動嘗試連接無線接入點；同時，音頻傳輸裝置響應發送端的捜索消息，反饋本地信息給發送端建立連接； 步驟3 :建立連接後，音頻傳輸裝置會啟動四類服務接收服務、播放服務、交互服務和控制服務； 接收服務線程通過TCP方式緩存接收音頻文件數據，傳送給硬體解碼模塊，再將解碼後音頻數據傳送給播放服務線程；播放服務線程再將音頻數據輸送到音效卡中進行數模轉換播放；同時控制服務線程監控本地控制信息，對相應的命令做處理；交互服務線程作為消息終端，接收發送端控制消息，解析處理。
2.如權利要求I所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於其中，在步驟3中，四類服務具體分為 S31 TCP服務主線程提供長連接服務，接收網絡包，進行數據解碼，再輸送音頻解碼數據到播放子線程； S32播放子線程負責音頻輸出，將傳過來的音頻解碼數據傳遞給音效卡播放； S33 UDP服務子線程提供消息接收服務，接收響應發送端，如Android手機端的所有控制消息； S34按鍵子線程負責監控本地用戶(音頻傳輸裝置)的按鍵動作，並對相關動作做處理； S35串ロ子線程負責監控串ロ控制信息，並對接收信息做處理； S36心跳子線程提供心跳功能，維護與發送端的心跳同歩，監控連接狀態； 各線程間通過信號量、互斥量進行同步和互斥，並行執行。
3.如權利要求2所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於上述的解碼過程中，解碼以幀為單位進行，過程如下 1)己編碼數據流輸入解碼器，按規定的語義進行分解，恢復出各種信息，並對量化樣值進行哈夫曼解碼； 2)根據分解碼流所得到的頻帶比例因子、總增益、窗ロ類型信息，對哈夫曼解碼後的量化值進行反量化處理； 3)對反量化結果進行立體聲處理後，再經過變換域的計算，經過混疊處理、MDCT就可以得到原始的音頻信息了。
4.如權利要求3所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於在進行MP3解碼時，首先要檢測數據流中的同步字以得到正確的幀信號，提取幀頭信息，進而得到相應的解碼參數，同時分離邊信息和主數據。
5.如權利要求4所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於數據流同步及幀頭、邊信息的讀取如下 MP3數據流的同步以幀為單位，每ー幀的幀頭都包含有同步信息，這個同步信息是連續的12個「I」組成的同步字「 1111 1111 1111」，在進行解碼時也是以幀為單位的，在數據流中捜索同步字，若捜索到一幀便開始解碼；先是提取幀頭信息，然後是邊信息和主數據；幀頭信息中包含有採樣率、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代表採樣率；padding_bit為填充位的值,緊跟在幀頭信息之後的是邊信息，邊信息提供huffman解碼時所需要的參數； 主數據的提取如下 在解碼器中需要開闢ー個緩衝區來作為數據池的存儲空間，由於main_data_end欄位的長度為9位，因此緩衝區最長為2~9-1=511位元組長，處理完當前幀時，把此幀中的緩衝數據存儲到緩衝區中供後續幀使用； 主數據中包含的數據有縮放因子、huffman數據和附加數據，這些欄位在主數據中都有固定的格式，應當對上述的數據順序提取。
6.如權利要求3所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於所述的反量化的過程如下 反量化是基於前面步驟中所得到的huffman解碼數據(記為Xi)、縮放因子信息和邊信息， 長窗中的數據用下面的公式來進行反量化(記反量化後的值為Yi)
7.如權利要求6所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於反量化後，還需要對頻譜值進行重排序；對於長窗產生的頻譜值先按子帶然後按頻率排列；短窗中的數據被重新排序，按照子帶、頻率、窗的順序排列。
8.如權利要求3所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於立體聲模式為MS一立體聲(MS-stereo)和強度立體聲(intensity stereo),通過頭標中的模式(mode)和模式擴展位(mode extension)來確定；對於MS立體聲模式傳送的是規格化的中間旁邊聲道Mi/Si，而不是左右聲道Li/Ri，這時Li/Ri重建應使用下列公式
9.如權利要求3所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於在編碼的MDCT過程中為了得到更好的頻域特性對每個子帶進行了去混疊處理，因此為了得到正確的音頻信號，在解碼時必須進行子帶的混疊重建，每個子帶的混疊重建由8個蝶形運算組成。
10.如權利要求3所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於經過混疊消除後的信號便可以進行MDCT變換，IMDCT的變換公式為
11.如權利要求10所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於經MDCT處理後的音頻數據還需要經過頻率反轉和子帶合成，頻率反轉是對頂DCT的子帶輸出值進行反相處理，用以補償編碼時為提高MDCT變換效率而進行的頻率反轉；子帶合成過程是先將32個子帶樣值進行頂DCT變換，生成64個中間值，把這64個中間值轉入到一個長為1024點的類似先進先出FIFO的緩存，再在這1024個值中抽取一半，構成ー個512點的矢量，進行加窗運算，最後把加窗結果進行疊加生成32個時域輸出；在子帶合成中，通過頂DCT變換將32個等頻帶寬內的頻域信號反變化成64個樣值； 公式如下
12.如權利要求I所述的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，其特徵在於上述的四類服務，除了接收服務外，播放服務、交互服務和控制服務是可以任選ー種或多種進行實現的。
全文摘要
本發明提供了一種基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，該方法通過基於WIFI的可攜式音頻傳輸裝置接收和傳輸音頻信號，該方法包括如下步驟步驟1音頻傳輸裝置上電復位，採用密匙與隨機數3DES加密校驗方式運行權限驗證，步驟2校驗通過後會初始化相關硬體，根據配置信息WIFI通訊模塊自動嘗試連接無線接入點；同時，音頻傳輸裝置響應發送端的搜索消息，反饋本地信息給發送端建立連接；步驟3建立連接後，音頻傳輸裝置會啟動四類服務接收服務、播放服務、交互服務和控制服務。本發明提供的基於WIFI的高保真音頻傳輸方法，能夠將高保真音頻信號無損失地傳輸，便於實現移動終端或其它播放設備上輸出高保真音頻信號。
文檔編號H04W84/12GK102842337SQ20121018206
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者沈紫輝, 徐永鍵, 黎剛 申請人:國光電器股份有限公司