专利名称：基于wifi的高保真音频传输方法
技术领域：
本发明涉及音响设备，尤其涉及一种通过WIFI进行高保真音频传输的方法。
背景技术：
随着人们物质生活水平的不断提高，移动智能终端设备如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等已逐渐进入到每个家庭中，人们通过移动设备，可以体验上网、音乐、视频等娱乐。而人们的娱乐，一个重要的构成部分是收听音乐。在收听音乐的过程中，上述移动智能终端设备虽可以利用来接收和播放音乐，满足人们对音乐的欣赏的要求，但是，不仅是音乐发烧友，越来越多的收听者，已不满足简单的音乐播放，他们更希望听到专业级高保真音效。因此，部分家庭购买专业级音响设备，可以在家中享受高品质音乐。 但是，对于普通消费者来说，一方面购买专业级音响设备，需要花费不小的开支；另一方面，这种专业级音响设备，通常体积比较大，不便于经常移动，给使用者带来一定的不变。为此，亟需设计一种音频传输方法，以便于进行音频的高保真播放，为人们提供高质量的音频播放效果。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种基于WIFI的高保真音频传输方法，该方法能够将高保真音频信号无损失地传输，便于实现移动终端或其它播放设备上输出高保真音频信号。本发明的另一目的在于提供一种基于WIFI的高保真音频传输方法，便于进行音频数据的转播，方便实用。为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。一种基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于该方法通过基于WIFI的便携式音频传输装置接收和传输音频信号，该音频传输装置包括有WIFI通讯模块、通信端口及串口、程序存储单元、RAM内存单元、音频解码模块及控制模块，该方法包括如下步骤
步骤I :音频传输装置上电复位，采用密匙与随机数3DES (3DES是三重加密算法，或称为Triple DES)加密校验方式运行权限验证，验证通过则进入步骤S22，否则退出；
步骤2 :校验通过后会初始化相关硬件，根据配置信息WIFI通讯模块自动尝试连接无线接入点；同时，音频传输装置响应发送端的搜索消息，反馈本地信息给发送端建立连接；步骤3 :建立连接后，音频传输装置会启动四类服务接收服务、播放服务、交互服务和控制服务；
接收服务线程通过TCP方式缓存接收音频文件数据，传送给硬件解码模块，再将解码后音频数据传送给播放服务线程；播放服务线程再将音频数据输送到声卡中进行数模转换播放；同时控制服务线程监控本地控制信息，对相应的命令做处理；交互服务线程作为消息终端，接收发送端控制消息，解析处理。上述的四类服务，除了接收服务外，播放服务、交互服务和控制服务是可以任选一种或多种进行实现的。其中，在步骤3中，四类服务具体分为
S31 TCP服务主线程提供长连接服务，接收网络包，进行数据解码，再输送音频解码数据到播放子线程；
S32播放子线程负责音频输出，将传过来的音频解码数据传递给声卡播放；
S33 UDP服务子线程提供消息接收服务，接收响应发送端，如Android手机端的所有控制消息；
S34按键子线程负责监控本地用户(音频传输装置)的按键动作，并对相关动作做处
理；
S35串口子线程负责监控串口控制信息，并对接收信息做处理；
S36心跳子线程提供心跳功能，维护与发送端的心跳同步，监控连接状态；
各线程间通过信号量、互斥量进行同步和互斥，并行执行。上述的解码过程中，解码以帧为单位进行，过程如下
1)己编码数据流输入解码器，按规定的语义进行分解，恢复出各种信息，并对量化样值进行哈夫曼解码；
2)根据分解码流所得到的频带比例因子、总增益、窗口类型等信息，对哈夫曼解码后的量化值进行反量化处理；
3)对反量化结果进行立体声处理后，再经过变换域的计算，经过混叠处理、頂DCT、合成滤波处理就可以得到原始的音频信息了。在进行MP3解码时，首先要检测数据流中的同步字以得到正确的帧信号，提取帧头信息，进而得到相应的解码参数，同时分离边信息和主数据。更进一步，数据流同步及帧头、边信息的读取如下
MP3数据流的同步以帧为单位，每一帧的帧头都包含有同步信息，这个同步信息是连续的12个“I”组成的同步字“1111 1111 1111”。在进行解码时也是以帧为单位的，在数据流中搜索同步字，若搜索到一帧便开始解码。先是提取帧头信息，然后是边信息和主数据。帧头信息中包含有采样率、比特率、填充位等主要信息。比特率和填充位信息用来确定每帧的帧长。在得到每帧的帧头信息之后，该帧的帧长由下式来确定length= (1440 氺 bitrates / sampfreqs)+padding _bit
其中bitrates代表比特率；sampfreqs代表采样率；padding_bit为填充位的值。紧跟在帧头信息之后的是边信息，边信息提供huffman解码时所需要的参数。主数据的提取如下
由于MPEG-I Layer III标准中用到了数据池(bit reservoir)技术,所以当前巾贞的主数据不一定都在当前巾贞中。在解码过程中，必须结合main_data_end的值来确定主数据的位置。所以在解码器中需要开辟一个缓冲区来作为数据池的存储空间，由于main_data_end字段的长度为9位，因此缓冲区最长为2~9-1=511字节长。处理完当前帧时，把此帧中的缓冲数据存储到缓冲区中供后续帧使用。主数据中包含的数据有缩放因子、huffman数据和附加数据。这些字段在主数据中都有固定的格式，应当对这些数据顺序提取。优选地，反量化的过程如下
反量化的目的是重建编码时经过MDCT变换后输出的频域样本值。反量化是基于前面步骤中所得到的huffman解码数据(记为Xi)、缩放因子信息和边信息。长窗中的数据用下面的公式来进行反量化(记反量化后的值为Yi)
权利要求
1.一种基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于该方法通过基于WIFI的便携式音频传输装置接收和传输音频信号，该音频传输装置包括有WIFI通讯模块、通信端ロ及串ロ、程序存储单元、RAM内存单元、音频解码模块及控制模块，该方法包括如下步骤 步骤I :音频传输装置上电复位，采用密匙与随机数3DES (3DES是三重加密算法，或称为Triple DES)加密校验方式运行权限验证，验证通过则进入步骤S22，否则退出； 步骤2 :校验通过后会初始化相关硬件，根据配置信息WIFI通讯模块自动尝试连接无线接入点；同时，音频传输装置响应发送端的捜索消息，反馈本地信息给发送端建立连接； 步骤3 :建立连接后，音频传输装置会启动四类服务接收服务、播放服务、交互服务和控制服务； 接收服务线程通过TCP方式缓存接收音频文件数据，传送给硬件解码模块，再将解码后音频数据传送给播放服务线程；播放服务线程再将音频数据输送到声卡中进行数模转换播放；同时控制服务线程监控本地控制信息，对相应的命令做处理；交互服务线程作为消息終端，接收发送端控制消息，解析处理。
2.如权利要求I所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于其中，在步骤3中，四类服务具体分为 S31 TCP服务主线程提供长连接服务，接收网络包，进行数据解码，再输送音频解码数据到播放子线程； S32播放子线程负责音频输出，将传过来的音频解码数据传递给声卡播放； S33 UDP服务子线程提供消息接收服务，接收响应发送端，如Android手机端的所有控制消息； S34按键子线程负责监控本地用户(音频传输装置)的按键动作，并对相关动作做处理； S35串ロ子线程负责监控串ロ控制信息，并对接收信息做处理； S36心跳子线程提供心跳功能，维护与发送端的心跳同歩，监控连接状态； 各线程间通过信号量、互斥量进行同步和互斥，并行执行。
3.如权利要求2所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于上述的解码过程中，解码以帧为单位进行，过程如下 1)己编码数据流输入解码器，按规定的语义进行分解，恢复出各种信息，并对量化样值进行哈夫曼解码； 2)根据分解码流所得到的频带比例因子、总增益、窗ロ类型信息，对哈夫曼解码后的量化值进行反量化处理； 3)对反量化结果进行立体声处理后，再经过变换域的计算，经过混叠处理、MDCT就可以得到原始的音频信息了。
4.如权利要求3所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于在进行MP3解码时，首先要检测数据流中的同步字以得到正确的帧信号，提取帧头信息，进而得到相应的解码參数，同时分离边信息和主数据。
5.如权利要求4所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于数据流同步及帧头、边信息的读取如下 MP3数据流的同步以帧为单位，每ー帧的帧头都包含有同步信息，这个同步信息是连续的12个“I”组成的同步字“ 1111 1111 1111”，在进行解码时也是以帧为单位的，在数据流中捜索同步字，若捜索到一帧便开始解码；先是提取帧头信息，然后是边信息和主数据；帧头信息中包含有采样率、比特率、填充位，比特率和填充位信息用来确定每帧的帧长每帧的中贞长由下式来确定length= (1440 氺 bitrates / sampfreqs； +padamg _bit其中bitrates代表比特率；sampfreqs代表采样率；padding_bit为填充位的值,紧跟在帧头信息之后的是边信息，边信息提供huffman解码时所需要的參数； 主数据的提取如下 在解码器中需要开辟ー个缓冲区来作为数据池的存储空间，由于main_data_end字段的长度为9位，因此缓冲区最长为2~9-1=511字节长，处理完当前帧时，把此帧中的缓冲数据存储到缓冲区中供后续帧使用； 主数据中包含的数据有缩放因子、huffman数据和附加数据，这些字段在主数据中都有固定的格式，应当对上述的数据顺序提取。
6.如权利要求3所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于所述的反量化的过程如下 反量化是基于前面步骤中所得到的huffman解码数据(记为Xi)、缩放因子信息和边信息， 长窗中的数据用下面的公式来进行反量化(记反量化后的值为Yi)
7.如权利要求6所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于反量化后，还需要对频谱值进行重排序；对于长窗产生的频谱值先按子带然后按频率排列；短窗中的数据被重新排序，按照子带、频率、窗的顺序排列。
8.如权利要求3所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于立体声模式为MS一立体声(MS-stereo)和强度立体声(intensity stereo),通过头标中的模式(mode)和模式扩展位(mode extension)来确定；对于MS立体声模式传送的是规格化的中间旁边声道Mi/Si，而不是左右声道Li/Ri，这时Li/Ri重建应使用下列公式
9.如权利要求3所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于在编码的MDCT过程中为了得到更好的频域特性对每个子带进行了去混叠处理，因此为了得到正确的音频信号，在解码时必须进行子带的混叠重建，每个子带的混叠重建由8个蝶形运算组成。
10.如权利要求3所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于经过混叠消除后的信号便可以进行MDCT变换，IMDCT的变换公式为
11.如权利要求10所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于经MDCT处理后的音频数据还需要经过频率反转和子带合成，频率反转是对頂DCT的子带输出值进行反相处理，用以补偿编码时为提高MDCT变换效率而进行的频率反转；子带合成过程是先将32个子带样值进行頂DCT变换，生成64个中间值，把这64个中间值转入到一个长为1024点的类似先进先出FIFO的缓存，再在这1024个值中抽取一半，构成ー个512点的矢量，进行加窗运算，最后把加窗结果进行叠加生成32个时域输出；在子带合成中，通过頂DCT变换将32个等频带宽内的频域信号反变化成64个样值； 公式如下
12.如权利要求I所述的基于WIFI的高保真音频传输方法，其特征在于上述的四类服务，除了接收服务外，播放服务、交互服务和控制服务是可以任选ー种或多种进行实现的。
全文摘要
本发明提供了一种基于WIFI的高保真音频传输方法，该方法通过基于WIFI的便携式音频传输装置接收和传输音频信号，该方法包括如下步骤步骤1音频传输装置上电复位，采用密匙与随机数3DES加密校验方式运行权限验证，步骤2校验通过后会初始化相关硬件，根据配置信息WIFI通讯模块自动尝试连接无线接入点；同时，音频传输装置响应发送端的搜索消息，反馈本地信息给发送端建立连接；步骤3建立连接后，音频传输装置会启动四类服务接收服务、播放服务、交互服务和控制服务。本发明提供的基于WIFI的高保真音频传输方法，能够将高保真音频信号无损失地传输，便于实现移动终端或其它播放设备上输出高保真音频信号。
文档编号H04W84/12GK102842337SQ20121018206
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者沈紫辉, 徐永键, 黎刚 申请人:国光电器股份有限公司