基于DSP的Dante数字音频处理方法、系统及装置与流程

本发明涉及音频信号处理领域，尤其涉及一种基于DSP的Dante数字音频处理方法、系统及装置。

背景技术：

基于以太网的数字音频传输技术已是专业音频行业的一个技术焦点，并以其不依赖于控制系统而独立存在的特性，广泛的应用到很多项目中。一方面它解决了多线路的布线困难问题，同时也解决了远距离传输、数据备份、自动冗余等一系列在模拟传输时代无法面对的问题。目前比较成熟的以太网音频传输技术主要有CobraNet和EtherSound技术，但这两种技术都各有千秋。在此基础上，为了更加迎合市场的需求，Audinate推出了Dante这种融合了很多新技术的数字音频传输技术。

Dante是一种基于3层的IP网络技术的数字音频传输方式，其为点对点的音频连接提供了一种低延时、高精度和低成本的解决方案。Dante技术可以在以太网(100M或者1000M)上传送高精度时钟信号以及专业音频信号并可以进行复杂的路由。与以往传统的音频传输技术相比，它继承了CobraNet与EtherSound所有的优点，如无压缩的数字音频信号，保证了良好的音质效果；解决了传统音频传输中繁杂的布线问题，降低了成本；适应现有网络，无需做特殊配置；网络中的音频信号，都以“标签”的形式进行标注等。现有技术中并未有将模拟音频信号、AES3数字音频信号和Dante网络音频信号结合的进行音频处理的相关报道。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于DSP的Dante数字音频处理方法，其实现对模拟音频信号、AES3数字音频信号和Dante网络音频信号的可选性输入，通过对四通道进行独立的音频电平特性调节，并经多段均衡调节达到高音质和低延时。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于DSP的Dante数字音频处理方法，包括以下步骤：

步骤1、控制并调节输入的音频信号的音频电平特性；

步骤2、对音频电平特性调节后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输入均衡处理；

步骤3、对输入均衡处理后的音频信号进行分频处理；

步骤4、对分频处理后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输出均衡处理；

其中，所述输入均衡处理为6段二阶IIR滤波器，所述分频处理包括有高通或低通的选择、以及增益和极性调节的控制，所述输出均衡处理为8段二阶IIR滤波器且所述8段二阶滤波器均可对频率、带宽和增益进行调节。

步骤1中输入的音频信号为模拟音频信号、AES3数字音频信号和Dante数字音频信号的一种或多种。

步骤1中输入的音频信号通过通道路由系统被分成四通道，每通道均进行独立的音频电平特性调节。

步骤1中所述音频电平特性后，对输入模式和输出模式均进行择一选择，其中输入模式包括立体声和信号相加，输出模式包括并联和桥接。

在步骤4后还包括以下步骤：

步骤5、对输出均衡处理后的音频信号进行延时处理，所述延时处理以时间或长度为调整单位进行调整；

步骤6、对延时处理后的音频信号进行限幅处理，所述限幅处理为off、-3dB、-6dB和-12dB中的一种。

本发明的另一目的在于提供一种基于DSP的Dante数字音频处理系统，其实现对模拟音频信号、AES3数字音频信号和Dante网络音频信号的可选性输入，通过对四通道进行独立的音频电平特性调节，并经多段均衡调节达到高音质和低延时。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于DSP的Dante数字音频处理系统，其包括：

电平控制单元，用于控制并调节输入的音频信号的音频电平特性；

输入均衡器单元，用于对音频电平特性调节后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输入均衡处理；

分频单元，用于对输入均衡处理后的音频信号进行分频处理；

输出均衡器单元，用于对分频处理后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输出均衡处理；

其中，所述输入均衡处理为6段二阶IIR滤波器，所述输出均衡处理为8段二阶IIR滤波器且所述8段二阶滤波器均可对频率、带宽和增益进行调节。

还包括：

延时单元，用于对输出均衡处理后的音频信号进行延时处理，所述延时处理以时间或长度为调整单位进行调整；

限幅单元，用于对延时处理后的音频信号进行限幅处理，所述限幅处理为off、-3dB、-6dB和-12dB中的一种。

本发明的还有一目的在于提供一种基于DSP的Dante数字音频处理装置，其实现对模拟音频信号、AES3数字音频信号和Dante网络音频信号的可选性输入，通过对四通道进行独立的音频电平特性调节，并经多段均衡调节达到高音质和低延时。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于DSP的Dante数字音频处理装置，其包括：

DSP处理器，用于执行上述的基于DSP的Dante数字音频处理方法；

音频输入模块，用于向DSP处理器输入音频信号；其中，所述音频输入模块包括：

平衡模拟信号输入模块，其通过A/D转换器连接至DSP处理器，用于向DSP处理器输入模拟音频信号；

AES3数字信号输入模块，其直接连接至DSP处理器，用于向DSP处理器输入AES3数字音频信号；

Dante网络数字信号输入模块，其通过数字音频处理模块连接至DSP处理器，用于向DSP处理器输入Dante网络数字音频信号；

功放模块，所述DSP处理器通过D/A转换器与该功放模块连接，以将DSP处理器处理后的音频信号发送至该功放模块进行播放。

还包括对功放模块进行温度、电压、电流以及阻抗进行采集的温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及阻抗检测模块，所述温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及阻抗检测模块均连接至DSP处理器。

还包括触摸控制显示模块，所述触摸控制显示模块与DSP处理器相连，用于发送触摸控制指令给DSP处理器，并接收温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及阻抗检测模块的采集信息。

相比现有技术，本发明的有益效果至少如下：

1、通过高速的DSP音频处理算法将众多功能集成在一起，其中包括一个创新型的通道路由系统，内核工程调试实时分析系统，音箱负载的实时管理系统，以及内置两通道和四通道革命性的全功能数字音频DSP信号处理系统。

2、可选的模拟、AES3和Dante数字传输卡多种音频输入方式，可满足数字音频的网络传输及放大输出；提供网络化串口、第三方远程控制功能，还具备自动休眠和信号唤醒等。

3、全触摸屏显示控制功能菜单，全编辑功能彩屏触摸控制，所有功能可以在显示屏内操作完成。

附图说明

图1是本发明实施例基于DSP的Dante数字音频处理方法流程示意图；

图2是本发明实施例基于DSP的Dante数字音频处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

请参照图1所示，一种基于DSP的Dante数字音频处理方法，其包括以下步骤：

步骤1、信号输入。信号输入有三种：模拟音频信号输入、AES3数字音频信号输入、Dante数字网络音频信号输入，其中，Dante数字网络音频信号具有低延时、无传统模拟信号的干扰、可远距离多达512通道数字信号同时传输、可以点对点，或点对多点的自由切换传输的功能。模拟音频信号通过A/D转换器、AES3数字音频信号直接通过电缆以及Dante数字网络音频信号通过相应的Dante数字音频处理模块送入DSP处理器进行处理，DSP处理器执行以下步骤2-7的操作。

步骤2、输入模式(INPUT Mode)或者输出模式(OUTPUT Mode)接收到步骤1的输入信号后，通过通道路由算法分成四通道(CH1-CH4)，然后独立的四通道均进行电平控制，所谓的电平控制，就是对输入信号的音频电平特性，电平控制处理后，对输入模式选择处理(有两种模式：立体声、信号相加)，信号输出模式选择处理(有两种模式：并联、桥接模式)。

步骤3、对音频电平特性调节后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输入均衡(EQ)处理。输入均衡包括6段二阶IIR滤波器(称之为6段EQ)加上一段高低通滤波的功能处理，其中，输入的6段EQ其中2段为多类型滤波器选择，多滤波器类型包括(Linkwitz-Riley(或Butterworth或Bessel)/6dB/oct、12dB/oct、18dB/oct、24dB/oct/、30dB/oct、36dB/oct、48dB/oct等。

步骤4、对输入均衡处理后的音频信号进行分频(X-Over)处理,分频的类型有高通、低通选择，还有增益和极性调节的控制。

步骤5、对分频处理后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输出均衡(输出EQ)处理。输出均衡处理为8段二阶IIR滤波器且该8段二阶滤波器均可对中心频率(频点)、Q值(Q值等于中心频率除以带宽)进行调节。

步骤6、对输出均衡处理后的音频信号进行延时处理，延时最长可达0.9秒，延时处理可以时间或长度为调整单位进行调整。

步骤7、对延时处理后的音频信号进行限幅处理，所述限幅处理为off、-3dB、-6dB和-12dB中的一种。

步骤8、对上述DSP处理器处理后音频信号通过功放单元进行输出(播放)。

对应于该基于DSP的Dante数字音频处理方法，本发明还提供一种基于DSP的Dante数字音频处理系统，其包括：

电平控制单元，用于控制调节输入的音频信号的音频电平特性；

输入均衡器单元，用于对音频电平特性调节后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输入均衡处理；

分频单元，用于对输入均衡处理后的音频信号进行分频处理；

输出均衡器单元，用于对分频处理后的音频信号的各频段的频率响应特性进行调节，以实现对音频信号进行输出均衡处理；

延时单元，用于对输出均衡处理后的音频信号进行延时处理，所述延时处理以时间或长度为调整单位进行调整；

限幅单元，用于对延时处理后的音频信号进行限幅处理，所述限幅处理为off、-3dB、-6dB和-12dB中的一种。

请参照图2所示，本发明还提供了一种基于DSP的Dante数字音频处理装置，其包括：

音频输入模块，用于向DSP处理器输入音频信号；其中，所述音频输入模块包括：平衡模拟信号输入模块，其通过A/D转换器连接至DSP处理器，用于向DSP处理器输入模拟音频信号；AES3数字信号输入模块，其通过电缆直接连接至DSP处理器，用于向DSP处理器输入AES3数字音频信号；Dante网络数字信号输入模块，其接收从RJ45外部传输的Dante网络数字音频信号及100M的网络控制信号的接收并通过Dante数字音频处理模块(Dante数字音频处理模块对传输的数字网络音频信号和控制信号进行处理，数字音频信号传输给DSP处理，控制信号和MCU连接)连接至DSP处理器，用于向DSP处理器输入Dante网络数字音频信号。

DSP处理器，DSP处理器对输入的AES3数字音频信号、经过模数转换后的模拟音频信号及Dante网络传输的Dante网络数字音频信号进行处理。处理包括通道路由、输入EQ、X-Over，输出EQ，延时，相位调整，限幅等的数字音频算法处理，即执行上述步骤2-7。

功放模块，所述DSP处理器通过D/A转换器与该功放模块连接，以将DSP处理器处理后的音频信号发送至该功放模块进行输出。功放模块内核了功率放大器、功放散热器工作温度的管控、电源电压和电流的检测和管控。

对功放模块进行温度、电压(电源电压)、电流以及阻抗进行采集的温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及阻抗检测模块，所述温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及阻抗检测模块均连接至DSP处理器。实时检测功放模块的工作温度、电压、电流、自动调整输出的功率，使功放模块工作在最佳的工作状态；实时负载阻抗分析，自动判断功放所接的音箱负载情况，确定音箱是否有开路或都出现音箱线短路，并且可以在开机后，自动扫描整个音箱的音频曲线，自动判断分析所接音箱系统的工作情况，确保用户使用正常良好。

以及触摸控制显示模块，所述触摸控制显示模块与DSP处理器相连，用于发送触摸控制指令给DSP处理器，并接收温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及阻抗检测模块的采集信息。DSP处理器接收从触摸控制显示模块输入的外部控制信号的数据传送到DSP处理器或者DSP处理器的实时数据传递到MCU处理后到模块7进行显示，MCU还对功放模块温度、电压、电流、信号的大小进行分析和处理，MCU还对功放负载的阻抗数据进行分析和处理。其中，DSP处理器和MCU可以通过同一DSP处理器实现，也可以分开执行。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。