同步化向多个可移动音频终端发送的数字信号的播放的制作方法

本发明涉及一种用于同步化由发送器向多个可移动音频终端发送的数字信号的播放的方法，其中该可移动音频终端分别具有信号接收单元、与信号接收单元连接的先入先出(FIFO)储存器和与先入先出储存器连接的音频播放单元。

背景技术：

对于听力设备至今数字无线连接首先用来可以由手持仪器调整听力设备的运行参数，例如音量等。近来数字无线传输协议还用来使来自为此建立的源，例如，电视机或电话的音频数据流向听力设备。为此该源有基于导线的接到发送器的信号连接，发送器发出可以被配备相应的信号接收单元的听力设备接收的数字无线电信号。

对于特殊的空间声响这里有利的是，对于这两个耳朵各使用自己的听力设备，并对由发送器发送的信号相应地为了立体声接收进行编码。该听力设备这里具有两个工作模式：在正常模式下，听力设备的各自麦克风或者麦克风系统接收来自环境的信号，在听力设备中放大，并借助于扬声器相应地向用户的听觉播放。在流模式下，接收其中编码了音频数据的数字无线电信号，并通过扬声器重放该音频数据。这里还可以任选地设置手持仪器，用以控制音量或在工作方式之间切换等。

所传递的音频数据最好针对左和右听觉同步进行播放。若该播放不完全同步，就是说，出现在对于左和右耳朵的信号之间轻微的时间推移，则用户就会察觉为声响到来方向偏移。在同步播放时察觉作为中心的声响信号，对于听力系统的用户在同步有缺陷时，其原点向右或向左偏离中心。所描述的在空间上感官不对称性在约10个音频样本量级的时间推迟时就已经会出现。

在一般的音频播放单元中，通常不会出现这样一种时间推迟，因为不是正如例如，在有效的立体声头戴式听筒上由共同接收单元接收，并以共同时间同步分布到各个立体声播放单元上，就是各立体声播放单元为了同 步化它们各自的时间标度而通过无线电彼此连接，例如在家用电影放映机系统上就是如此。然而在双耳听力设备中通常在两个听力设备之间并不存在有线连接，而且还主要由于电池容量不希望它们时间标度实现无线同步。因此，所接收的数字音频数据播放的时间节拍只根据听力设备内各自的内部时间发生器进行。

然而，在双耳听力系统中，各听力设备的这两个内部时间发生器可能具有最小的差异。例如，若使用石英晶体来给定时间，则这样的差异可能由于样品分散或制造允差造成的最小尺寸差异引起。时间给定上的差异这里通常在0.001％至0.01％的范围内。因为音频数据的传递通常不是实时地进行的，而是来自发送器的数据聚集为数据分组，其数据速率比起播放的数据速率高得多，所以在单个听力设备中分别接收的数据被中间存储在存储器中，使得播放的同步只取决于各听力设备的内部时间发生器。在0.001％不同的时间节拍和16kHz音频信号采样速率下，这样在一分钟的播放之后累积出9.6个样本的偏移，这对应于在两者之间0.6ms的时间推迟，并听者已经可以察觉。

技术实现要素：

本发明的任务在于，给出一种同步化从发送器向多个可移动终端装置发送的数字信号的播放的方法，其中该方法在各自的音频终端装置之间将不需要信号连接。

所述任务，按照本发明用一种同步化从发送器向多个可移动音频终端发送的数字信号的播放的方法解决，其中可移动音频终端分别具有信号接收单元、与该信号接收单元连接的先入先出储存器和与先入先出储存器连接的音频播放单元，和其中该发送器将数字信号作为多个在数据分组以在时间平均值上恒定的数据速率发送。这里规定，对于每个移动式音频终端，信号接收单元分别以相同方式接收多个数据分组的至少一个子集，信号接收单元根据所接收的数据分组生成时间基准信号，由先入先出储存器生成先入先出(FIFO)信号，它包含在确定的时刻关于先入先出储存器填充状态的信息，根据该时间基准信号和先入先出信号，调节瞬时播放速度，该音频播放单元以瞬时播放速度对与该数字信号相应的样本进行播放，并以此使先入先出储存器的填充状态在时间平均值上保持恒定。本发明的有利 的和部分地本身规定的配置是从属权项的要点，并在下文中描述。

该数字信号在这里尤其通过带有数字编码的数据的无线电信号给出，例如，采取载波频率的形式，在其上通过相位调制编码数字数据。数据分组分别形成时间上闭合的单元。该发送器的数据速率在时间平均值上尤其是恒定的，该时间平均值是通过多个数据分组采集的。相应地先入先出储存器的填充状态在时间平均值上是恒定的，该时间平均值是通过多个数据分组或多个的时间基准信号脉冲而采集的。

这时，本发明首先利用这样的知识，即，通过作为分别时间上闭合的单元的数据分组与发送者在发送时相应的编码信息无关地预先给定其中发送或不发送信息的间隔的时间模式。该时间模式对于每个移动式音频终端都是一样的，使之可以用来使各音频终端彼此同步。为此，在每个可移动音频终端上，都以相同的方式，根据通过所接收的数据分组形成的时间模式，产生时间基准信号。尤其为此不需要改变该发送器为发送该数据分组而使用的发送协议。以此，该同步仅在可移动音频终端的层面上进行。这时，为了形成时间基准信号，在某些情况下可以充分利用这样的情况，即该发送器常常把各组数据分组汇总为时间块，在块内发送数据分组的间隔时间顺序分别相同。以此通过块之间的时间对称性，由发送者预先给定可以被可移动音频终端轻易地识别和使用的时间模式。

该数据速率，因而每单位时间的数据量，在发送各数据分组期间，通常高于由该播放速度给出的播放速度，因此高于在播放的信号中每单位时间的数据量。这意味着，分别在每个可移动音频终端中临时中间储存各个接收的数据分组，各音频播放单元从为中间储存而设置的存储器取出为播放而预设的音频数据。这时，在每个可移动音频终端上该播放速度取决于各自的内部时间发生器。因此现在根据所接收的数据分组产生时间基准信号，它使所有可移动音频终端统一的同步成为可能，现在应该通过该时间基准信号这样地进行播放的同步，使得可移动音频终端各内部时间发生器不同的节拍不起作用。

为此本发明识别出，在每两个内部时间发生器具有各自差异最小的节拍的可移动音频终端上，根据由此得出的不同的、相对于实际参考时间给定而言的播放速度，在为播放而设置的、中间存储的音频数据的量对于这两个可移动音频终端同样是不同的。在播放时设为固定的播放速度或者数 据速率在可移动音频终端中取决于内部时间环境。现在应用先入先出储存器(先入先出存储器)的情况下，可以评估为播放而设置的中间存储的数据量的变化，作为对于如下的指示，即，在可移动音频终端中内部的时间给定具有偏离发送器时间给定微小的偏差。因为所有可移动音频终端都接收在数据分组中编码的同一音频数据，这就意味着在时间平均值上恒定的先入先出存储器填充状态，使得可移动音频终端各自实际的播放速度与其内部时间发生器无关地与在时间平均值上恒定的发送器数据速率同步。

因此，相应地对于所有可移动音频终端，各自先入先出存储器的填充状态在时间平均值上保持恒定，以便使它们彼此同步。为此现在对于每个移动式音频终端，各自同样地在由各自的时间基准信号预先给定的时刻，采集有关先入先出存储器填充状态的信息，使得以此可以确定在先入先出存储器填充状态在上述的时刻之间的改变。

若现在因为在先入先出信号中存在相应的信息而在可移动音频终端上确定先入先出存储器填充状态这样的改变，则可以对于该音频播放单元相应地修改播放速度，使得先入先出存储器再次取所希望的值。

例如，可移动音频终端根据由发送器发送的数据分组产生该时间基准信号预先给定时刻，在该时刻求出先入先出存储器的填充状态，并作为先入先出信号给出。若这种填充状态例如高于上额定值，这意味着，该信号接收单元接收的编码在该数据分组中的音频数据的数量大于该音频播放单元转换为样本并播放的数量。相应地根据可移动音频终端的内部时间发生器，短暂地提高音频播放单元的瞬时播放速度，使得短暂地每时间单位播放更多样本。作为替代方案，该提高还可以不必预先给定确定时间，而在这种情况下一直持续到重新低于上额定值，而且在先入先出信号中给出相应的信息为止。这时，瞬时播放速度提高的量值尤其可以使之取决于先入先出存储器填充状态具体的数值。

这时这里该瞬时播放速度一直保持提高，直至重新确定先入先出存储器的填充状态的另一时刻，再次达到该额定值为止。以此使先入先出存储器的填充状态在时间平均值上保持恒定。通过使所有可移动音频终端都同样做，就可以使各可移动音频终端播放同步。这里瞬时播放速度出现的最小改变取决于时间基准信号两个信号脉冲之间出现的最大偏移，并因而远低于用户感觉阈值。

该发送器最好把各组数据分组汇集为时间块，其中每个块都有带有发送时间和静止时间的时间模式，其中块的所有数据分组在发送时间期间发送，和其中每个块的静止时间长于每两个数据分组彼此的时间距离。这时，两个相邻的数据分组彼此的距离尤其是通过各自的开始和结束时刻定义的。由于传递空间距离比较小，这里可以把发送器的开始时刻设置为与各接收单元的开始时刻相同。这里数据分组之间的距离尤其可以取决于各自的传输协议。这里作为发送时间理解为块中从第一数据分组的开始时刻直至最后数据分组的结束时刻的时间，因此发送时间还包括块的各数据分组之间不进行传递的间隔。根据通过该块和尤其通过该发送时间和静止时间给出的时间模式，允许特别简单地产生时间基准信号。

这时，每个信号接收单元优选从所接收的数据分组的块的周期性中产生时间基准信号。这里时间基准信号的信号脉冲，可以在块内的一个或多个确定的时刻产生，也即在相对于各块的开始时刻而言的固定时间间隔处产生，其中该时刻通过可移动音频终端的内部时间发生器确定。通过各时间发生器的差异，这里在可移动音频终端之间出现轻微的时间偏移。但这可能受时间基准信号两个信号脉冲之间出现的最大偏移限制，因为在每个信号脉冲的情况下都可以将内部时间发生器重新协调于时间基准信号。由此通过有利地选择时间基准信号的产生时刻(这尤其可以根据由发送器确定的传输协议进行)可以使得该最小偏移可忽略。

进一步证明为有利的是，对于每个移动式音频终端，分别在根据时间基准信号确定的时刻确定先入先出存储器填充状态。为了至少近似地求出在根据时间基准信号确定的时刻的先入先出存储器填充状态，可以作为准确的字节值求出贮存在先入先出存储器中的数据量，并作为先入先出信号给出。视先入先出存储器的体系结构而定，例如这样，当要储存的信息不绝对必要放置在物理上连续的区域时，需要麻烦地精确确定填充状态。在这种情况下，在相关时刻分别求出当前与填充状态对应的字节值间隔，和相应地是输出求出的间隔的索引作为先入先出信号给出。若要储存在先入先出存储器中的信息例如分布在不同的物理存储块上，则可以通过信息存入其中的存储块数和存储块已知的大小估计相应的间隔。

这里对于每个移动式音频终端，最好各自为先入先出储存器填充状态预先给定上限值和下限值，其中当超过上限值时，对于根据时间基准信号 确定的持续时间提高瞬时播放速度，而其中当低于下限值时，对于根据时间基准信号确定的持续时间降低瞬时播放速度。这尤其还可以这样进行，在该确定的时刻求出先入先出存储器的填充状态是否处于在极限由上限值或下限值给出的字节值间隔中。

瞬时播放速度的提高或降低，从由时间基准信号的信号脉冲固定地预先给定的第一时刻开始尤其可以一直持续到时间基准信号下个信号脉冲，或由这些信号脉冲固定地预先给定的第二时刻为止。这时，在下个信号脉冲或第二时刻，重新测试先入先出储存器的填充状态，并若该填充状态再次处于上限值和下限值之间，则将瞬时播放速度根据各自的内部时间发生器调整为由该传输协议原来设置的数值上。

在本发明另一有利的设计方案中，对于每个移动式音频终端，各自为先入先出储存器的填充状态预先给定上限值和下限值，其中当超过该上限值时，产生超过信号，其中当低于下限值时，产生低于信号，和其中从超过信号和低于信号产生先入先出信号。当可以准确确定先入先出存储器的填充状态时，这个方案是特别有利的。在这种情况下，只有当先入先出存储器的填充状态离开预先给定的数值范围时，才产生先入先出信号，这指示通过内部时间发生器使播放相应的时间推迟(延迟或加速)，并且这样做是资源有效的，因为可以根据要求进行修正。为此在产生低于信号或超过信号的时刻，同时确定时间基准信号。

有利的是，当先入先出信号包含超过信号时，对于每个移动式音频终端各自对于根据时间基准信号确定的持续时间提高瞬时播放速度，而当先入先出信号包含低于信号时，对于根据时间基准信号确定的持续时间降低瞬时播放速度。在根据时间基准信号确定的持续时间之后，该瞬时播放速度再次根据各自的内部时间发生器调整为由流协议原来设置的数值。若在此时刻先入先出存储器的填充状态应该不处于预先给定的数值范围，则重新产生超过信号或低于信号。

在本发明另有利的设计方案中，对于每个移动式音频终端，各自根据先入先出信号将瞬时播放速度调节为根据时间基准信号和/或先入先出储存器填充状态确定的量值。这可以特别简单地用调节技术实现，因为为此只要实现通过调整量根据先入先出存储器与额定值或额定范围的偏差调整瞬时播放速度的调节回路。为此该瞬时播放速度尤其可以从该由传输协议预 先给定的播放速度出发，在出现偏差，例如，超过上限值时，对于先验不确定的、“眼下”的时间段提高根据先入先出存储器填充状态确定的量值，直至先入先出存储器的填充状态再次处于预先给定的区域为止。

本发明还提出了带有多个可移动音频终端装置的听力系统，它们各自包括信号接收单元、先入先出存储器和音频播放单元，其中该可移动音频终端装置建立来执行按照本发明的方法。这时，针对使从发送器发送的数字信号播放同步用的方法，和针对该方法的扩展的上述优点，按意义可以转移到听力系统上。

这时，该听力系统最好形成为带有两个助听器的双耳听力设备。由于在功率消耗方面由电池组决定的限制，构建为在双耳听力设备两个助听器之间不必进行无线电连接的情况下建立相应的播放同步的双耳听力设备是特别有利的。

附图说明

现将参照附图对本发明的实施例作较详细的说明。这里各自示意地表示：

图1表示向带有两个听力设备的双耳听力系统传递要播放的数字信号的发送器；

图2就时间柱表示图1的数字信号随着时间变化；而

图3是图1听力设备中播放的同步方法流程方框图。

彼此相应的部件和参量在所有附图中各自用相同的附图标记标示。

具体实施方式

图1中示意地显示形成为双耳听力设备1的听力系统2。该听力系统有两个移动式音频终端4，在当前情况下它们各自通过听力设备6给出。双耳听力设备这两个听力设备6中的每都建立来借助于没有更详细示出的麦克风记录来自环境的声波，将该声波为了修正双耳听力设备1用户受损的听力而放大和通过包括扬声器8的音频播放单元10向用户耳朵播放。

为了在使用例如通过电视机12可以给出的娱乐电子设备的应用中有可能向用户提供比通过上述音响接收装置和由电视机12扬声器产生的声波的播放能够实现的更好的音响质量，每个听力设备6都装备了信号接收单元 14，它们建立来接收由与电视机12连接的发送器18所发送的数字信号16。这时，在数字信号16中各自对电视机12的当前音迹进行编码。因此，听力设备6可以通过其各自的信号接收单元14以数字方式接收该音迹，以便可以避免在从电视机12扬声器音通过该环境到听力设备6各自的麦克风的声学传递路径中的音响损失。

然而这里证实，通过听力设备6的扬声器8播放数字信号16可能是有问题的。比较理想地通过数字信号在传输协议中的采样速率给出的播放速度是通过在各自的听力设备6内的内部时间发生器确定。然而由于听力设备6这两个内部时间发生器制造决定的差异可能在较长播放编码在数字信号16中的音迹之后，造成在两个听力设备6之间轻微的时间推迟，这在用户的感官上导致播放的音响在空间上的偏移。为了防止这一点，这两个听力设备6在播放编码在数字信号16中的音迹时要彼此同步。由于电池容量，这里同步是在没有进行在听力设备6之间其他通信的条件下进行的，作为时间上同步用的基准，只使用由发送器18发送的数字信号16，它对于这两个听力设备6是相同的。

在图2中是由发送器18发送的按照图1的数字信号16随时间变化的过程。对于时间轴t这里画出在所有传输通道中的瞬时数据量I。在数字信号16中，该信息在数据分组20中传递。单个数据分组20在这里乃是时间上封闭的单元。从各数据分组20的开始时刻22直至结束时刻24，为此在可以由载波频率确定的特定的传输信道中根据要传递的位值连续调制该信号。在不同的数据分组20之间不发生信息传递，亦即，当完全由发送器发出发射功率时，它处于未调制的载波频率。

数据分组20各自汇集为连续的块26(“帧”)。这里在每个块26中在发送时间28内发送各块26的所有数据分组20。最后的数据分组20结束之后，开始静止时间30，直至下块26开始为止，其中不发送其他数据分组。这时，静止时间30持续时间比两个相继的数据分组20的时间距离32长。这里块26的数据分组20中编码的信息是有部分冗余的，以便在数据分组20传递出错时仍然有可能播放。例如，这可以通过各自为此设置的冗余分组33进行。这时，单个块26代表在该传输协议中设置的最小单元，它可以在解码之后播放。发送器的平均数据速率34涉及在多个块26上实际上发送数据的平均数量。平均数据量36作为在多个块26上平均传递的信息 数量由于冗余而小于平均数据速率34。扣除涉及指示协议的信息，和通常在每个数据分组20的前言中存储的，在理想的情况下对应于在播放时采样速率的平均数据量36。

在数字信号16中给出的由该块26、该块26中的发送时间28和静止时间30，以及由各数据分组20形成的时间模式，可以在每个单个听力设备6中作为共同同步用的外部时间基准使用。

图3中显示根据按照图1的双耳听力设备1在听力设备6中的过程将数字信号16播放同步用的方法40。没有更详细表示的第二听力设备中的过程类似地进行，两个听力设备播放的同步通过与数字信号16的同步来进行，并以此暗含地通过与发送器18内部时间发生器共同的同步来进行。

听力设备的信号接收单元14包括接收数字信号16的天线42，和对所接收的各数据分组20进行解码，并提取包含于其中的信息的译码器44。从为自动播放而设定的数据分组提取的信息，即所接收的数据分组的清除了数据分组20的冗余和报头信息后的信息，由译码器44写入先入先出存储器45。译码器44进一步与听力设备6的内部时间发生器46连接，以便可以识别出所接收的数据分组20时间上的次序，和由此可以识别出每块26的开始。在根据上列静止时间30识别的每块26的开始时，信号接收单元14中的译码器44产生时间基准信号48的信号脉冲。

为了确定由时间基准信号48预先给定的时刻，其中时间测量通过内部时间发生器46进行，至少近似地求出先入先出存储器45的填充状态。例如，这可以通过估计在测量的时刻至少部分跌被信息占据的在先入先出储存器45物理存储块进行。该关于填充状态的信息作为先入先出信号50给出。对于先入先出存储器45的填充状态，这里预先给定上限值52和下限值54。若超过该上限值52，则对于该上限值的预先给定还可以考虑填充状态的估计准确度，这样产生超过信号56，它出现在先入先出信号50输入端。若相应地低于下限值54，则产生低于信号58，它同样进入先入先出信号50。

现在先入先出信号50用以下方法考虑播放：向音频播放单元10给出存储器45的音频数据，其中它们由编解码器60转换为各样本62，它们通过扬声器8播放。这时，借助于内部时间发生器46调节的样本62的播放速度，首先取决于按照通过该传输协议由该发送器18预先给定的采样速率。通过样本62的播放从先入先出存储器45取得连续的信息。因为在理想的 情况下，来自所接收的数据分组20的新的音频数据写入先入先出存储器的速率对应于采样速率，存储器45的填充状态在块26的时间平均值上保持恒定。

然而，由于所描述的内部时间发生器46的偏差，由发送器18通过数字信号16预先给定的音频数据的速率会偏离播放样本62的真实播放速度。若例如，播放过于缓慢，则先入先出存储器45填充至超过上限值52，并在先入先出信号50中设置超过信号56。该超过信号56进一步传递给音频播放单元10作为触发信息，用于暂时略微提高瞬时播放速度64。这个提高，例如，可以一直持续至时间基准信号48的下个信号脉冲，或一直持续至通过内部时间发生器46预定的、相对于时间基准信号48固定地预先给定的时刻66。在低于下限值54时，相应地降低瞬时播放速度64。

提高瞬时播放速度66的持续时间和量值最好这样选择，使得在重建与传输协议预先给定的采样速率一致的播放速度时，鉴于通常可预期的内部时间发生器46播放速度偏离理想时间给定的偏差，在重建对应于以通过传递协议预先给定的采样率进行的播放的播放速度时，使先入先出存储器45的填充状态再次处于上限值52和下限值54之间。在通过多个块26采集的时间平均值中，可以以此使先入先出存储器45的填充状态在这两个极限值52，54之间，并以此基本上保持恒定，以此以由发送器18预先给定的、相对于发送器18内部时间发生器而言的数据速率34的播放被同步。因为用于双耳听力设备1的这两个听力设备6所描述的过程同样地进行，以此听力设备6各自的播放也彼此同步。

在替代的配置中，先入先出信号50还可以只通过超过信号56和低于信号58形成，它们各自准确地在超过上限值52或低于下限值54时被产生。亦即，不在关于时间基准信号48固定地预先给定的时刻求出填充状态，而是瞬时给出超过信号56，其中借助于内部时间发生器46针对接下来的进程采集相对于时间基准信号48而言的超过时刻，。

尽管本发明更详细地通过该推荐的实施例更详细地举例说明和描述，但本发明不限于这个实施例。在不脱离本发明的保护范围的情况下，专业人员可以由此推导出其他改变。

附图说明

1 双耳听力设备

2 听力系统

4 可移动音频终端

6 助听器

8 扬声器

10 音频播放单元

12 电视机

14 信号接收单元

16 数字信号

18 发送器

20 数据分组

22 开始时刻

24 结束时刻

26 块

28 发送时间

30 静止时间

32 两个数据分组的距离

33 冗余分组

34 平均数据速率

36 平均信息速率

40 方法

42 天线

44 译码器

45 先入先出存储器

46 内部时间发生器

48 时间基准信号

50 先入先出信号

52 上限值

54 下限值

56 超过信号

58 低于信号

60 编解码器

62 样本

64 瞬时播放速度

66 预先确定的时刻

t 时间轴

I 数据量。