一种实现DSD音频硬解的系统及方法与流程

本发明涉及音频解码技术领域，尤其涉及一种实现dsd音频硬解的系统及方法。

背景技术：

随着电子信息技术的飞速发展，音乐在人们的生活中密不可分，人们对音质的要求越来越高。目前常用的音乐播放方法是把各种音频格式解码成pcm(pulse-codemodulation，脉冲编码调制)进行播放，但是为了获得更好的声音质量，索尼和菲利普在1996年研发出dsd(directstreamdigital，直接比特流数字)格式的音频，基于pdm(pulse-densitymodulation)脉冲密度调制实现，通过密度来表示模拟音频信号，而且pdm每次采样的精度都是1bit，因此可以提供更为优秀的声音效果，dsd有极小的量化噪声，超高的信噪比，因此质量比较稳定。

现有技术中实现dsd音频的方法有三种：一种是通过usbxmos方式实现dsd音频的播放，但是xmos功耗大、体积大、成本高，不适合于便携式hifi播放器使用，且需要通过usb接口实现dsd的传输，而很多mcu的usb接口少，通用性不强；第二种采用标准的i2s(inter-icsound)总线(又称集成电路内置音频总线)传输音频数据，其把dsd音频通过处理器解码成pcm数据发送到数模转换器进行播放，因为转换成了pcm数据，因此不能发挥出直接比特流数字数据的优势，且采用mcu进行解码，对mcu性能要求高，而且一般最高只能支持dsd128格式的解码，dsd256和dsd512解码不了，并且不能够播放原生dsd音频；第三种是通过dop(dsdoverpcm)方式，在mcu把dsd数据进行打包封装，伪装成i2s标准的pcm数据进行传输，然后后端dac再解码出dsd数据进行播放，虽然此种方式没有经过dsd到pcm的格式转换，但是因为mcu不支持高于采样率(2.8224mhz)的dsd音频流的数据传输，因此只能支持dsd64，采样率为2.8224mhz和dsd128，采样率为2.8224mhz32bit的dsd音频流传输，不能支持dsd256采样率为11.2896mhz和dsd512采样率为22.5792mhz的更高dsd音乐播放，且也不能支持dsd原生(nativedsd)模式，由此可知此种方法支持dsd格式不全，不能支持更高规格的dsd音频播放和nativedsd模式。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种可支持所有规格的dsd音频播放、支持全采样率的实现dsd音频硬解的系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供了一种实现dsd音频硬解的系统，该系统包括应用处理器模块、通过数据总线与所述应用处理模块连接的音频处理模块、数模转换模块和为所述音频处理模块提供时钟信号的异步双晶振时钟；

所述应用处理器模块用于获取并解析原始音频数据，将数据总线地址和解析结果中的数据参数及音频数据发送给音频处理模块；所述数据参数包括数据采样率、位数、码流、是否是dsd格式、dsd格式、后端数模转换模块需要支持的方式，所述音频数据为dsd格式的dsd原生数据或所述应用处理器模块解码出的非dsd格式的pcm数据；

音频处理模块按照所述数据总线地址读取所述数据参数及音频数据，根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块；

数模转换模块，用于将音频处理模块发送的解码后的音频数据转换成模拟音频信号输出。

其中，所述解析原始音频数据包括：若所述原始音频数据为非dsd格式的音频数据，则把所述原始音频数据解码成pcm数据，并解析出所述pcm数据的采样率、位数和码流；若所述原始音频数据为dsd格式的音频数据，即dsd原生数据，则解析出所述dsd原生数据的dsd格式。

其中，所述根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块包括：

若所述数据参数中的是否是dsd格式为非dsd格式，即音频数据为pcm数据，则将所述pcm数据发送给数模转换模块，根据数据参数中的采样率、位数、和码流对数模转换模块进行设置；

若所述数据参数中的是否是dsd格式为dsd格式，即音频数据为dsd原生数据，若后端数模转换模块需要支持的方式为dsd原生方式，则把dsd原生数据按bit传输给数模转换模块；若后端数模转换模块需要支持的方式为dop方式，则按照dop协议将dsd原生数据封装成dop数据，所述dop数据由数据参数+dsd原生数据组成，将所述dop数据输出给数模转换模块；后端数模转换模块需要支持的方式为pcm方式，则把dsd原生数据按照dsd编码方式算法解码出pcm数据，根据数据参数中的dsd格式将该pcm数据转换成对应的采样率、位数、码流，将该pcm数据、采样率、位数和码流发送给数模转换模块，并根据所述采样率和码流对数模转换模块进行设置。

其中，所述音频处理模块还用于将发送给数模转换模块的pcm数据、dsd原生数据、或dop数据转换成spdif格式输出。

其中，所述异步双晶振时钟包括22.5792mhz的第一晶振和24.576mhz的第二晶振；或包括45.1584mhz的第一晶振和49.152mhz的第二晶振。

其中，所述音频处理模块基于fpga实现；应用处理器模块通过高速数据总线和音频处理模块连接。

其中，所述将数据总线地址和解析结果中的数据参数及音频数据发送给音频处理模块具体包括：

按照自定义的数据总线传输协议格式对所述原始音频数据的解析结果进行组包，所述数据总线传输协议格式为：数据总线地址+数据参数+音频数据；

把组包的数据按照数据总线传输协议和数据总线地址传送给音频处理模块；

所述音频处理模块按照所述数据总线地址读取所述数据参数及音频数据包括：音频处理模块按照所述数据总线地址读取所述组包的数据，根据数据总线传输协议解析所述组包的数据。

另一方面提供了一种实现dsd音频硬解的方法，该方法包括：

应用处理器模块获取并解析原始音频数据，将数据总线地址和解析结果中的数据参数及音频数据发送给音频处理模块；所述数据参数包括数据采样率、位数、码流、是否是dsd格式、dsd格式、后端数模转换模块需要支持的方式，所述音频数据为dsd格式的dsd原生数据或所述应用处理器模块解码出的非dsd格式的pcm数据；

音频处理模块按照所述数据总线地址读取所述数据参数及音频数据，根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块；

数模转换模块将音频处理模块发送的解码后的音频数据转换成模拟音频信号输出；

其中，所述应用处理器模块通过数据总线和音频处理模块连接；音频处理模块的时钟信号由异步双晶振时钟提供。

其中，所述解析原始音频数据包括：若所述原始音频数据为非dsd格式的音频数据，则把所述原始音频数据解码成pcm数据，并解析出所述pcm数据的采样率、位数和码流；若所述原始音频数据为dsd格式的音频数据，即dsd原生数据，则解析出所述dsd原生数据的dsd格式。

其中，所述根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块包括：

若所述数据参数中的是否是dsd格式为非dsd格式，即音频数据为pcm数据，则将所述pcm数据发送给数模转换模块，根据数据参数中的采样率、位数、和码流对数模转换模块进行设置；

若所述数据参数中的是否是dsd格式为dsd格式，即音频数据为dsd原生数据，若后端数模转换模块需要支持的方式为dsd原生方式，则把dsd原生数据按bit传输给数模转换模块；若后端数模转换模块需要支持的方式为dop方式，则按照dop协议将dsd原生数据封装成dop数据，所述dop数据由数据参数+dsd原生数据组成，将所述dop数据输出给数模转换模块；后端数模转换模块需要支持的方式为pcm方式，则把dsd原生数据按照dsd编码方式算法解码出pcm数据，根据数据参数中的dsd格式将该pcm数据转换成对应的采样率、位数、码流，将该pcm数据、采样率、位数和码流发送给数模转换模块，并根据所述采样率和码流对数模转换模块进行设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的实现dsd音频硬解的系统通过异步双晶振时钟给处理模块提供时钟信号，实现了全采样率的支持，时钟更精准，效果更佳，而且采用数据总线进行音频数据的传输，发挥出了dsd直接比特流数字数据的优势，实现了支持所有规格的dsd音频播放，实现了全采样率的精准播放，达到了很好的声音效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式中提供的一种实现dsd音频硬解的系统的实施例的结构方框图。

图2是本发明具体实施方式中提供的一种实现dsd音频硬解的方法的实施例的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1对本发明实施例提供的一种实现dsd音频硬解的系统作进一步的详细描述。请参考图1，其是本发明具体实施方式中提供的一种实现dsd音频硬解的系统的实施例的结构方框图。如图1所示，在一些实施例中该系统包括：应用处理器模块20、通过数据总线与所述应用处理模块20连接的音频处理模块10、数模转换模块40和为所述音频处理模块10提供时钟信号的异步双晶振时钟30。应用处理器模块20用于获取并解析原始音频数据，将数据总线地址和解析结果中的数据参数及音频数据发送给音频处理模块10；所述数据参数包括数据采样率、位数、码流、是否是dsd格式、dsd格式、后端数模转换模块需要支持的方式，所述音频数据为dsd格式的dsd原生(nativedsd)数据或所述应用处理器模块解码出的非dsd格式的pcm数据。音频处理模块10按照所述数据总线地址读取所述数据参数及音频数据，根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块40。数模转换模块40，用于将音频处理模块10发送的解码后的音频数据转换成模拟音频信号输出，数模转换模块40将模拟信号输出给功放进行播放。异步双晶振时钟30用于输出时钟信号给音频处理模块10，音频处理模块10根据该时钟信号采集数据。其中，应用处理器模块20通过数据总线和音频处理模块10连接，数据总线包括但不限于i2s总线、i2c总线、spi总线、pci总线、高速gpio数据总线、can总线或通用串行总线usb等高数数据总线和普通数据线。

本发明提供的实现dsd音频硬解的系统通过异步双晶振时钟给处理模块提供时钟信号，实现了全采样率的支持，时钟更精准，效果更佳，而且采用数据总线进行音频数据的传输，发挥出了dsd直接比特流数字数据的优势，实现了支持所有规格的dsd音频播放，实现了全采样率的精准播放，达到了很好的声音效果。

在一些实施例中，所述解析原始音频数据包括：若所述原始音频数据为非dsd格式的音频数据，则把所述原始音频数据解码成pcm数据，并解析出所述pcm数据的采样率、位数和码流；若所述原始音频数据为dsd格式的音频数据，即dsd原生数据，则解析出所述dsd原生数据的dsd格式。

在一些实施例中，所述根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块包括：

若所述数据参数中的是否是dsd格式为非dsd格式，即音频数据为pcm数据，则将所述pcm数据发送给数模转换模块，根据数据参数中的采样率、位数、和码流对数模转换模块进行设置；

若所述数据参数中的是否是dsd格式为dsd格式，即音频数据为dsd原生数据，若后端数模转换模块需要支持的方式为dsd原生方式，则把dsd原生数据按bit传输给数模转换模块；若后端数模转换模块需要支持的方式为dop方式，则按照dop协议将dsd原生数据封装成dop数据，所述dop数据由数据参数+dsd原生数据组成，将所述dop数据输出给数模转换模块；后端数模转换模块需要支持的方式为pcm方式，则把dsd原生数据按照dsd编码方式算法解码出pcm数据，根据数据参数中的dsd格式将该pcm数据转换成对应的采样率、位数、码流，将该pcm数据、采样率、位数和码流发送给数模转换模块，并根据所述采样率和码流对数模转换模块进行设置。由此可知，不管dsd格式是pcm方式、dop方式、还是dsd原生方式，本系统都可以播放，返回处理dsd直接比特流数字数据的优势，能获得更好的声音质量。在一些实施例中，音频处理模块还用于将发送给数模转换模块的pcm数据、dsd原生数据、或dop数据转换成spdif格式并通过spdif接口50输出。

在一些实施例中，所述将数据总线地址和解析结果中的数据参数及音频数据发送给音频处理模块具体包括：按照自定义的数据总线传输协议格式对所述原始音频数据的解析结果进行组包，所述数据总线传输协议格式为：数据总线地址+数据参数+音频数据；把组包的数据按照数据总线传输协议和数据总线地址传送给音频处理模块10，把数据总线地址、数据参数和音频数据先组包再发送给音频处理模块10进行解码处理，能使数据不容易丢失，音频数据为实际的音频数据，包括dsd格式的dsd原生数据或所述应用处理器模块解码出的非dsd格式的pcm数据。在一些实施例中，所述音频处理模块10按照所述数据总线地址读取所述数据参数及音频数据包括：音频处理模块10按照所述数据总线地址读取所述组包的数据，根据数据总线传输协议解析所述组包的数据。音频处理模块10接收应用处理器模块20发送的所述组包的数据和数据总线地址，按照所述数据总线地址读取所述组包的数据，根据数据总线传输协议解析所述组包的数据，根据数据参数中的参数对对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块40。数模转换模块40解码后的音频数据转换成模拟音频信号输出给功放进行播放。

其中，dsd格式包括dsd64、dsd128、dsd256、和dsd512，后端后端数模转换模块需要支持的方式包括dsd方式、dop方式和pcm方式，而数据总线传输协议是自定义的，可修改和调整，非常灵活方便和扩展，其传输的数据不但支持pcm数据也支持dsd原生数据，因此达到了支持全格式的dsd硬解目的。本发明提供的实现dsd音频硬解的系统通过异步双晶振时钟给音频处理模块提供时钟信号，且数据总线传输协议格式为：数据总线地址+数据参数+音频数据，实现了全采样率的支持，时钟更精准，效果更佳，且采用数据总线进行音频数据的传输，发挥出了dsd直接比特流数字数据的优势，实现了支持所有规格的dsd音频播放，实现了全采样率的精准播放，达到了很好的声音效果。

在一些实施例中，所述数据总线传输协议格式具体为：8bit数据总线地址+8bit数据参数+音频数据；其中，8bit数据总线地址为16进制的数据总线物理地址，用来给应用处理器模块写数据；8bit数据参数的参数包括：数据的采样率、位数、码流、是否是dsd格式、dsd格式、后端数模转换模块需要支持的方式；音频数据为实际的音频数据，包括dsd格式的dsd原生数据或所述应用处理器模块解码出的非dsd格式的pcm数据。在一些实施例中，所述异步双晶振时钟30包括22.5792mhz的第一晶振301和24.576mhz的第二晶振302；或包括45.1584mhz的第一晶振301和49.152mhz的第二晶振302。其中，22.5792mhz和45.1584mhz的第一晶振301用于采样44.1khz、88.2khz、176.4khz、和352.8khz的音频格式的音频，24.576mhz和49.152mhz的第二晶振302用于采样48khz、96khz、192khz、和384khz的音频格式的音频，从而实现了对全采样率的支持，时钟更精准，效果更佳。

在一些实施例中，音频处理模块基于fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)实现，由fpga音频处理模块对音频数据进行解码处理，成本低、运行速度快、功耗更低、尺寸小。在一些实施例中，应用处理器模块20通过高速数据总线与音频处理模块10连接，音频处理模块10通过i2s总线与数模转换模块40连接。采用数据总线把dsd的各格式数据传输给音频处理模块10，由音频处理模块10解析数据总线传输协议对数据进行处理，成本低，尺寸小，功耗更低，避免了其它方式的成本高，尺寸大，功耗大的问题。

本发明实施例提供的实现dsd音频硬解的系统可应用在对音质有要求，需要支持播放dsd格式的所有产品中，尤其是便携式hifi播放器产品，包括但不限于便携式播放器、台式hifi播放器、数码播放产品、音乐发烧手机等产品上。

本发明实施例提供的实现dsd音频硬解的系统实现了dsd64、dsd128、dsd256、dsd512高码流dsd格式的音乐播放，支持所有的dsd方式，包括pcm方式、dop方式和dsd原生方式的播放，发挥出了dsd直接比特流数字数据的优势，获得更好的声音质量，达到了更为优秀的声音效果提高；且通过自定义数据总线传输协议，对应用处理器性能要求不高，因此对主流的应用处理器或上位机都适用，通用性和灵活性更强，更实用，同时实现简单，协议可灵活修改，应用扩展性更强；采用数据总线把dsd的各格式数据传输给基于fpga实现的音频处理模块，由音频处理模块解析数据总线传输协议对数据进行处理，成本低，尺寸小，功耗更低，避免了其它方式的成本高，尺寸大，功耗大的问题；采用异步双晶振时钟，实现了对32khz、44.1khz、88.2khz、176.4khz、352.8khz和48khz、96khz、192khz、384khz的音频全采样率的支持，时钟更精准，效果更加，且不但支持dsd格式的数据播放，也支持了其它pcm格式的传输和播放，达到最好的效果。

请参考图2，其是本发明具体实施方式中提供的一种实现dsd音频硬解的方法的实施例的方法流程图。方法的实施例是基于上述系统的实施例实现的，在方法实施例中未详尽的内容请参照上述系统的实施例。如图2所示，该方法包括步骤s101～步骤s103，具体内容如下：

步骤s101：应用处理器模块获取并解析原始音频数据，将数据总线地址和解析结果中的数据参数及音频数据发送给音频处理模块；所述数据参数包括数据采样率、位数、码流、是否是dsd格式、dsd格式、后端数模转换模块需要支持的方式，所述音频数据为dsd格式的dsd原生数据或所述应用处理器模块解码出的非dsd格式的pcm数据。

在一些实施例中，所述解析原始音频数据包括：若所述原始音频数据为非dsd格式的音频数据，则把所述原始音频数据解码成pcm数据，并解析出所述pcm数据的采样率、位数和码流；若所述原始音频数据为dsd格式的音频数据，即dsd原生数据，则解析出所述dsd原生数据的dsd格式。

在一些实施例中，所述将数据总线地址和解析结果中的数据参数及音频数据发送给音频处理模块具体包括：按照自定义的数据总线传输协议格式对所述原始音频数据的解析结果进行组包，所述数据总线传输协议格式为：数据总线地址+数据参数+音频数据；把组包的数据按照数据总线传输协议和数据总线地址传送给音频处理模块。在一些实施例中，数据总线传输协议格式具体为：8bit数据总线地址+8bit数据参数+音频数据；其中，8bit数据总线地址为16进制的数据总线物理地址，用来给应用处理器模块写数据；8bit数据参数的参数包括：数据的采样率、位数、码流、是否是dsd格式、dsd格式、后端数模转换模块需要支持的方式；音频数据为实际的音频数据，包括dsd格式的dsd原生数据或所述应用处理器模块解码出的非dsd格式的pcm数据。在一些实施例中，所述异步双晶振时钟包括22.5792mhz的第一晶振和24.576mhz的第二晶振；或包括45.1584mhz的第一晶振和49.152mhz的第二晶振。其中，22.5792mhz和45.1584mhz的第一晶振用于采样44.1khz、88.2khz、176.4khz、和352.8khz的音频格式的音频，24.576mhz和49.152mhz的第二晶振用于采样48khz、96khz、192khz、和384khz的音频格式的音频，从而实现了对全采样率的支持，时钟更精准，效果更佳。

步骤s102：音频处理模块按照所述数据总线地址读取所述数据参数及音频数据，根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块；其中，音频处理模块的时钟信号由异步双晶振时钟提供。

在一些实施例中，所述音频处理模块按照所述数据总线地址读取所述数据参数及音频数据包括：音频处理模块按照所述数据总线地址读取所述组包的数据，根据数据总线传输协议解析所述组包的数据。

在一些实施例中，所述根据所述数据参数对所述音频数据进行解码处理，并将解码后的音频数据发送给数模转换模块包括：

若所述数据参数中的是否是dsd格式为非dsd格式，即音频数据为pcm数据，则将所述pcm数据发送给数模转换模块，根据数据参数中的采样率、位数、和码流对数模转换模块进行设置；

若所述数据参数中的是否是dsd格式为dsd格式，即音频数据为dsd原生数据，若后端数模转换模块需要支持的方式为dsd原生方式，则把dsd原生数据按bit传输给数模转换模块；若后端数模转换模块需要支持的方式为dop方式，则按照dop协议将dsd原生数据封装成dop数据，所述dop数据由数据参数+dsd原生数据组成，将所述dop数据输出给数模转换模块；后端数模转换模块需要支持的方式为pcm方式，则把dsd原生数据按照dsd编码方式算法解码出pcm数据，根据数据参数中的dsd格式将该pcm数据转换成对应的采样率、位数、码流，将该pcm数据、采样率、位数和码流发送给数模转换模块，并根据所述采样率和码流对数模转换模块进行设置。

在一些实施例中，音频处理模块基于fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)实现，由fpga音频处理模块对音频数据进行解码处理，成本低、运行速度快、功耗更低、尺寸小。

步骤s103：数模转换模块将音频处理模块发送的解码后的音频数据转换成模拟音频信号输出，数模转换模块将模拟音频信号输出给功放进行播放。

本实施例中，应用处理器模块通过数据总线和音频处理模块连接；音频处理模块的时钟信号由异步双晶振时钟提供。作为一个优选的实施例，应用处理器模块通过高速数据总线与音频处理模块连接，音频处理模块通过i2s总线与数模转换模块连接。采用数据总线把dsd的各格式数据传输给音频处理模块，由音频处理模块解析数据总线传输协议对数据进行处理，成本低，尺寸小，功耗更低。

综上所述，本实施例提供实现dsd音频硬解的方法通过异步双晶振时钟给音频处理模块提供时钟信号，实现了全采样率的支持，时钟更精准，效果更佳，且采用数据总线进行音频数据的传输，发挥出了dsd直接比特流数字数据的优势，实现了支持所有规格的dsd音频播放，实现了全采样率的精准播放，达到了很好的声音效果。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。