信号处理系统和计算机程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够在实时应用的信号处理中抑制噪声发生的信号处理系统和计算机程序。
【背景技术】
[0002]近年来，由于CPU (中央处理单元)和软件性能的提高，在通用个人计算机(PC)执行的利用诸如Windows (商标)之类的通用操作系统(OS)上的应用软件执行语音信号处理(SMNPLl)已经成为可能。
[0003]引用文献列表
[0004]非专利文献
[0005]{NPL1} Steinberg Media Technologies GmbHiicubase/detaiIs”，[online], [2012年 9 月 9 日检索]，网址:<http://japan.steinberg.net/jp/products/cubase/details.html>
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]在用于实时应用的音频信号处理中，在不能及时执行信号处理以满足应当输出信号的时间时，音频信号变得不连续而成为噪声。因此，音频信号处理需要稳定性和连续性。当在通用PC上运行的利用软件执行的用于实时应用的信号处理时，各种中断过程会独立于信号处理而发生，因此只要PC处于正常使用状态，就需要抑制信号处理以使得延时和处理负担不引起问题。然而，由于其他过程的中断处理和处理负担，有时存在这种情况:高级信号处理软件的处理执行等待并产生信号处理中不可忽略的延时。在这种情况中，在信号应该被输出的时刻由软件正在执行的信号处理还没有完成时，存在信号变得不连续而引起噪声的问题。
[0008]因此，本发明的目的在于提供一种即使在通用PC上运行的利用软件执行用于实时应用的音频信号处理时也尽可能地防止发生噪声的信号处理系统和计算机程序。
[0009]技术手段
[0010]为了达到上述目的，本发明的信号处理系统是其中输出装置连接到多个信号处理引擎的信号处理系统，主要特征在于，每个信号处理引擎被配置为在对并行发送给各个信号处理引擎的同一信号执行信号处理并将处理后的信号输出给所述输出装置时，将表示信号处理是否已经正常完成的信息添加到信号中，以及所述输出装置被配置为选择性使用从各个信号处理引擎接收到的信号数据中的添加有表示所述信号处理已经正常完成的信息的信号数据。
[0011]本发明的有益效果
[0012]本发明被配置为使得信号处理引擎冗余(复用)并在输出装置中输出“已经正常完成处理的信号数据”。这能够在用于实时应用的信号处理中抑制噪声的发生并提高可靠性。也就是说，由中断过程等引起的无关于信号处理的处理负担不太可能同时在多个信号处理引擎中发生，因此只要及时执行任意一个信号处理引擎中的信号处理，就不会产生噪声。
[0013]此外，使得信号处理引擎冗余，从而即使例如其中一个信号处理引擎临时或永久中断，也能够连续执行信号处理操作，还提高了可用性(抗故障性)。
[0014]此外，由于外部装置接入到输出装置中，因此，显然地，输出装置可用作单个信号处理引擎。
【附图说明】
[0015]图1是展示本发明的实施例的信号处理系统的结构的框图；
[0016]图2是展示根据本发明的信号处理系统中PC的硬件结构的框图；
[0017]图3是展示根据本发明的信号处理系统中数据包的数据结构的示图；以及
[0018]图4是展示根据本发明的信号处理系统的操作的序列图。
【具体实施方式】
[0019]在图1中对展示本发明的实施例的信号处理系统的结构的框图进行了展示。
[0020]图1所示的信号处理系统I由实现第一信号处理引擎功能的通用个人计算机(PC) 10、实现第二信号处理引擎功能的通用个人计算机(PC) 11、和布置在两个PC 10、11与诸如记录器之类的输入/输出装置13之间的网络SW(网络开关)12组成。例如，两个PC10、11、网络SW 12和输入/输出装置13通过诸如以太网(商标)之类的通信网络连接。然后，在两个PC 10、11、网络SW 12和输入/输出装置13中，分别提供具有能够实时传输音频数据包的音频I/O功能的网络音频卡10a、11a、12a和13a，从而能够根据任意通信协议(例如，Dante、Cobranet、EtherSound等)相互之间执行信号数据的发送和接收。这种情况中，至少在各个PC 10、11(第一信号处理引擎和第二信号处理引擎)和网络SW 12中，同步用于对信号数据的发送接收进行管理和控制的时钟和时间戳。具体地，同步网络音频卡10a、Ila的时钟和网络音频卡12a的时钟。另外，在该示例中，网络音频卡12a具有三个或更多个输入/输出端口。而且，第一信号处理引擎和第二信号处理引擎是将在PC 10、11中运行的诸如Windows (商标)之类的通用操作系统(OS)上执行的软件。
[0021]PC 10的硬件配置与PC 11的硬件配置相同，并作为代表，在图2中展示了 PC 10的硬件配置。
[0022]如图2所示，在PC 10中，在CPU(中央处理单元)20中执行诸如Windows (商标)之类的通用操作系统(OS)，并且可以在该OS上执行信号处理引擎的软件。在执行信号处理引擎的软件时，PClO启动执行信号处理引擎的功能。对于内存21来说，可以适当地采用诸如RAM、ROM、HDD之类的各种存储装置以及闪存，而且在内存21中存储诸如OS和信号处理引擎的软件、其他应用软件、用于通过网络音频卡1a等执行发送和接收音频数据的音频驱动器的各种软件程序、各种设置数据以及文件。而且，在内存21中，设置将作为用于信号处理和数据传输的临时存储区域的存储区域。音频I/O 22内置在具有音频传输功能的网络音频卡1a中，并与连接PC 11、网络SW 12和输入/输出装置13的通信网络25连接。音频I/O 22以设置的采样周期或基于帧大小的时间间隔周期中断CPU 20，以实时地执行与连接至通信网络25的其他音频设备的音频信号数据的输入/输出。在该示例中，音频I/O 22具有独立于PC 10提供的时钟(未示出)的原始时钟振荡源，并且该时钟振荡源的时钟与其他装置的音频I/O 22的时钟同步。其他装置23为鼠标、键盘、监视器等，并根据PC10的目的、规范以及功能适当设置诸如USB等其他通信装置。各个部件通过总线24执行数据的发送和接收。
[0023]网络SW 12的硬件配置与图2所示的PC 10的硬件配置类似，因此，省略了对其的解释，但是针对网络SW 12的硬件配置，在内存21中存储了网络SW程序和用于下面所述的确定的程序，并设置了临时存储区域。此外，网络SW 12的音频I/O 22连接到通信网络25，并具有多个输入/输出端口。
[0024]将从音频I/O 22发送给通信网络25的音频数据以数据包发送。图3展示了数据包的数据结构。
[0025]如图3所示，例如，数据包30是一种TCP (传输控制协议)数据包或UDP (用户数据报协议)数据包，并由头30a和数据部分30b构成。数据包30的头30a由发送源和接收目的地的信息、数据部分30b的属性信息等构成，数据部分30b是基于音频数据的通信协议的音频数据。关于这种音频数据，例如，一个采样的数据长度为32比特，采样频率为44.1kHz0此处，在一个数据包中存储的音频数据的大小与第一信号处理引擎、第二信号处理引擎和音频I/O 22中的每一个的帧大小(例如，128个采样)相同。另外，通过通信网络25发送数据包，但是在下面的说明中不考虑数据包的传输延时。
[0026]接下来，将参考图4所示的序列图对本发明的信号处理系统I中的一个周期的音频数据的流程进行说明。
[0027]本发明的信号处理系统I中，至少PC 10 (第一处理引擎)提供的音频I/O 22和PC 11 (第二处理引擎)提供的音频I/O 22与网络SW 12提供的音频I/O时钟同步。在从通过通信网络25连接的输入/输出装置(1/0)13中接收一个帧大小的打包的音频数据时，网络SW12将接收的音频数据的数据包并行发送给PC 10(第一处理引擎)和PC 11(第二处理引擎)(步骤S11、S12)。这种情况中，相同的音频数据被并行发送给PC