音频装置、音频系统、和同步再现方法与流程

本发明的一些优选实施例涉及使多个装置能够同步地再现音频信号的音频装置、音频系统、和同步再现方法。

背景技术：

已经提出了一种系统，其中已经由主音频装置再现的音频信号由其他多个音频装置再现。在这种情况下，音频信号可以通过分别不同的传输方式从主装置传输到其他音频装置。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开no.2006-074374

技术实现要素：

技术问题

例如，由于每种传输方法的性能差异(例如，无线传输与有线传输之间的差异)，主装置和其他音频装置可能不能同步再现音频信号。

鉴于上述，本发明的一些优选实施例旨在实现多个音频装置的同步再现。

问题的解决方案

根据本发明的一些优选实施例的音频装置包括：信号输入部，其输入音频信号；存储器，其暂时存储已输入到信号输入部的音频信号；第一输出部，其从存储器读取并输出音频信号；第二输出部，其从存储器读取并输出音频信号；以及缓冲器控制部，其针对存储器执行音频信号的写入控制，并对来自于存储器的音频信号执行读取控制，并且缓冲器控制部将第二读取位置设置在比第一读取位置提前延迟时间的位置处，第二读取位置是针对第二输出部的音频信号的读取位置，第一读取位置是针对第一输出部的音频信号的读取位置；并且当开始输出音频信号时，针对存储器写入持续延迟时间的无声数据，并将第一读取位置设置在无声数据的开头处。

可替代地，根据本发明的一些优选实施例的音频装置包括：信号输入部，其输入音频信号；存储器，其暂时存储已输入到信号输入部的音频信号；第一输出部，其从存储器读取并输出音频信号；第二输出部，其从存储器读取并输出音频信号；以及缓冲器控制部，其针对存储器执行音频信号的写入控制，并对来自于存储器的音频信号执行读取控制，并且在在将音频信号从存储器读取到第一输出部的中途将音频信号从存储器新读取到第二输出部的情况下，当存储器的缓冲量等于或大于延迟时间时，缓冲器控制部将第二读取位置设置在比第一读取位置提前延迟时间的位置处，所述第二读取位置是针对第二输出部的音频信号的读取位置，所述第一读取位置是针对第一输出部的音频信号的读取位置；并且，当存储器的缓冲量小于延迟时间时，缓冲器控制部：将第二读取位置设置在最少缓冲位置处，所述最少缓冲位置是存储器中的音频信号的最前位置；将第一读取位置移动到从最少缓冲位置回退延迟时间的位置处；并且写入持续从移动之前的第一读取位置到移动之后的第一读取位置的移动时间的无声数据。

发明的有益效果

根据本发明的一些优选实施例的音频装置能够通过多个音频装置同步地再现音频信号。

附图说明

图1是根据本发明的优选实施例的音频系统的配置图。

图2是音频系统的主装置的框图。

图3是主装置的缓冲器的配置图。

图4是示出缓冲器读取方法的图。

图5是示出音频装置的操作的流程图。

图6是示出音频装置的操作的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明的优选实施例的音频系统1的配置图。图2是主装置10的框图。

音频系统1具有主装置10、电动扬声器11(第一再现部)、以及一个或多个从属装置12(第二再现部)。主装置10和从属装置12由控制器4通过网络3控制。主装置10和从属装置12被集合成组。

已由主装置10再现的音频信号也由从属装置12同步并发出。

音频源2被提供给主装置10。例如，主装置10是接收器，并且放大输入的音频源2并将输入的音频源2输出到电动扬声器11。主装置10和电动扬声器11通过数字电缆等连接，并且能够传输高质量的数字信号。电动扬声器11输入高质量音频信号，并且对音频信号进行解码和模拟转换以放大并发出该音频信号。例如，每个从属装置12都是无线扬声器，并通过网络3连接到主装置10。网络3包括诸如wi-fi的无线lan。中等质量的音频信号从主装置10传输到从属装置12。为确保中等音质，主装置10通过执行重传控制的单播法(例如，tcp)将音频信号发送到从属装置12。尽管在图1中示出了两个从属装置12，但是一个主装置10能够连接到九个从属装置12。在本优选实施例中，例如，高质量音频信号可为192kbps/24bit信号，而中等质量音频信号例如可为48kbps/16bit信号。

例如，由dlna(注册商标)服务器或usb连接的存储介质(诸如硬盘或半导体存储器)提供音频源2。例如，所提供的音频源2的文件格式可为flac文件，并且满足高质量音频信号的条件(192kbps/24bit)。

图2是作为主装置10的接收器的框图。主装置10设置有控制部20、解码器21、采样率转换器(src)22、缓冲器23和24、信号输出部25(第一输出部)、以及无线lan通信部26(第二输出部)。控制部20根据控制器4的命令来控制整个装置。控制部20由cpu实现。控制部20通过将存储在诸如闪速存储器的未示出的存储介质中的程序读取到未示出的工作存储器(ram)并执行该程序，来控制主装置10的每个部分。解码器21输入音频源2(例如flac文件)并将音频源2解码为流音频信号。解码器21对应于输入音频信号的信号输入部。

流音频信号是高质量信号(192kbps/24bit)。已解码的音频信号被输入到缓冲器23，并且还被输入到采样率转换器22。采样率转换器22将输入的高质量音频信号(192kbps/24bit)转换为中等质量的音频信号(48kbps/16bit)。已转换的音频信号被输入到缓冲器24。要注意的是，采样率转换器22不是必需的配置。

图3(a)是示出缓冲器23的配置的框图。图3(b)是示出缓冲器24的配置的框图。缓冲器23具有存储器230、写入控制部231、和读取控制部232。缓冲器24具有存储器240、写入控制部241、和读取控制部242。存储器230和存储器240可为双端口sram。

写入控制部231和读取控制部232对应于第一缓冲器控制部。写入控制部241和读取控制部242对应于第二缓冲器控制部。应当注意的是，在本优选实施例中，缓冲器23设置有写入控制部231和读取控制部232，而缓冲器24设置有写入控制部241和读取控制部242。然而，主要由cpu实现的控制部20可以实现写入控制部231、读取控制部232、写入控制部241、和读取控制部242的功能。在这种情况下，未示出的闪速存储器存储使控制部20实现写入控制部231、读取控制部232、写入控制部241、和读取控制部242的功能的程序。

写入控制部231执行音频信号从存储器230的第一端口的写入。读取控制部232从存储器230的第二端口读取已经写入存储器230中的音频信号。写入控制部241执行音频信号从存储器240的第一端口的写入。读取控制部242从存储器240的第二端口读取已经写入存储器240中的音频信号。下面将参照图4描述写入和读取步骤的细节。

信号输出部25向电动扬声器11输出已从缓冲器23读取的高质量音频信号。信号输出部25和电动扬声器11通过数字电缆连接，并且能够无延迟地执行高速和高质量的信号传输。

无线lan通信部26通过网络3(无线lan)将从缓冲器24读取的中等质量音频信号发送到从属装置12。由于如上所述通过单播来执行与从属装置12的通信，无线lan通信部26通过网络3将音频信号发送到每个从属装置12。因此，在通过网络3传输音频信号到从属装置12(音频信号到从属装置12的输入时序)和通过数字电缆传输音频信号到电动扬声器11(音频信号到电动扬声器11的输入时序)之间发生时间滞后。到电动扬声器11的音频信号的输入时序延迟为在到从属装置12的音频信号的输入时序之后(发生延迟)。缓冲器23和缓冲器24吸收该延迟，并且实现电动扬声器11和从属装置12的同步再现。

为了使缓冲器23缓冲高质量音频信号，存储器230还具有大容量。缓冲器24的存储器240设置为具有适合于音质的容量。同时并行输入待从解码器21输入到缓冲器23的音频信号和待从采样率转换器22输入到缓冲器24的音频信号。由于解码器21和采样率转换器22的处理速度比音频信号的再现速度快，所以解码器21和采样率转换器22根据缓冲器23和缓冲器24的缓冲量而适当地操作。例如，当缓冲量减小时，写入控制部231和写入控制部241分别向解码器21和采样率转换器22输出缓冲欠载警告。在输入缓冲器欠载警告时，解码器21和采样率转换器22重新开始处理。读取控制部232和读取控制部242以音频信号的再现速度从存储器230和存储器240读取音频信号，然后在下一阶段将音频信号分别输出到信号输出部25和无线lan通信部26。应当注意的是，根据音频信号的比特率、量化比特率等，每单位时间从缓冲器23和缓冲器24读取的数据量与每单位时间的再现所需的数据量是不同的。因此，考虑到音频信号的比特率、量化比特率等的差异，写入控制部231、写入控制部241、读取控制部232、和读取控制部242各自需要不同的写入/读取指针控制。

图4(a)、图4(b)、图4(c)、和图4(d)是分别示出由缓冲器23和缓冲器24缓冲的音频信号的读取方法的图。图4(a)示出了读取方法的基本形式。在图4(a)的上部图中，缓冲器23的读取控制部232读取时间t1(第一读取位置t1)的音频信号。从信号输出部25到电动扬声器11的信号传输系统(信道a)几乎没有延迟。因此，时间t1几乎相当于当前音频信号的再现位置。换句话说，在时间t1处，位于第一读取位置t1的音频信号被发射和再现。

另一方面，在图4(a)的下部图中，缓冲器24的读取控制部242读取比时间t1提前td的(再现更晚的)时间t2(第二读取位置t2)的音频信号。从无线lan通信部26到从属装置12的信号传输系统(信道b)比信道a产生更大的延迟。因此，读取控制部242从缓冲器24读取比时间t1提前延迟时间td的音频信号，并将该音频信号发送到从属装置12。因此，能够再现由电动扬声器11和从属装置12同步的音频信号。在这种情况下，在时间t2之后，缓冲器23的t2位置之后的音频信号在信道a和信道b中一起再现。发生延迟主要归因于无线lan的拥塞、重传控制以及廉价的从属装置12的吞吐量。在同步再现期间，虽然缓冲器23和缓冲器24的数据缓冲量通过解码器21和采样率转换器22的间歇性操作而变化，但是维持第一读取位置t1和第二读取位置t2之间的时间滞后为td的状态，并且读取持续进行。

图4(b)是示出同步再现开始时的处理的图。图5是示出图4(b)所示的处理的流程的流程图。当电动扬声器11和从属装置12从音频源2的再现的开始时间(例如，音乐的开始)执行同步再现时，执行图4(b)的处理。换句话说，当开始输出音频信号时，执行图4b的处理。

首先，解码器21输入音频信号(s11)。写入控制部231和写入控制部241分别将该音频信号写入存储器230和存储器240中，并使缓冲器23和缓冲器24暂时存储该音频信号(s12)。

在再现开始之前，写入控制部231将持续延迟时间td(零数据)的无声数据(零数据)写入信道a的缓冲器23中(s13)。这是因为，在音乐的开始处，换句话说，在没有在先的音频信号时，使得信道a的第一读取位置t1与从信道b的第二读取位置t2回退(goback)td的位置同步。

读取控制部232将第一读取位置t1设置为无声数据的开头(s14)。然后，读取控制部242将第二读取位置t2设置在比第一读取位置t1提前延迟时间td的位置(s15)。

读取控制部232和读取控制部242确定是否缓冲了再现开始后所需的最少音频信号(s16)。当确定已缓冲了所述最少音频信号时，读取控制部232从第一读取位置t1执行无声数据的读取。在信道b的缓冲器24中，读取控制部242从音频信号的开头开始读取。因此，从作为第一输出部的信号输出部25和作为第二输出部的无线lan通信部26两者输出音频信号(s17)。在通道a的缓冲器23中，读取控制部232从无声数据的开头开始读取，所述无声数据从其开头处向后走(goback)td。信道a的电动扬声器11在再现持续td的无声数据之后再现实际音频信号的开头。此外，由于与信道a在传输速率方面的差异以及与电动扬声器11在再现能力方面的差异，从属装置12以延迟时间td的延迟开始再现。因此，电动扬声器11和从属装置12在此之后执行同步再现。

图4(c)和图4(d)示出了在以下情况下的处理：在电动扬声器11(信道a)再现音频信号的中途，使从属装置12(信道b)的同步再现开始。图6是示出图4(c)和图4(d)的处理的流程的流程图。图4(c)和图4(d)的处理可在以下情况下执行：在读取控制部232使信号输出部25从缓冲器23读取音频信号时，读取控制部242使无线lan通信部26从缓冲器24新读取音频信号。图4(c)示出了在以下情况下的读取形式：缓冲器23和缓冲器24的缓冲量等于或大于延迟时间，并且在电动扬声器11的再现继续进行时能够开始从属装置12的同步再现。图4(d)示出了在以下情况下的读取形式：缓冲器23和缓冲器24的缓冲量小于延迟时间，并且电动扬声器11暂时停止再现以与从属装置12同步地开始再现。

解码器21输入音频信号(s21)。写入控制部231和写入控制部241分别将音频信号写入存储器230和存储器240，并使缓冲器23和缓冲器24暂时存储音频信号(s22)。即使在从属装置12的再现未执行时，音频信号也从采样率转换器22持续写入缓冲器24，并且已缓冲的音频信号保持未读，并从最旧的音频信号开始按顺序被丢弃(重写)。

读取控制部232设置第一读取位置t1(s23)，并且从作为第一输出部的信号输出部25输出音频信号(s24)。这里的第一读取位置t1设置在已缓冲的音频信号的开头。然而，在将至少再现开始所需的最少缓冲数据缓冲入存储器230中时，执行音频信号的输出。

如果在从信号输出部25向电动扬声器11输出音频信号时从控制器4输入了由从属装置12再现的指令(s25)，则控制部20参考缓冲器23和缓冲器24的缓冲量(s26)，并且控制部20确定缓冲器23和缓冲器24的缓冲量是否等于或大于延迟时间(s27)。如果缓冲器23和缓冲器24的缓冲量等于或大于延迟时间，则读取控制部242执行从步骤s28到步骤s30的处理。如果缓冲器23和缓冲器24的缓冲量小于延迟时间，则写入控制部231、读取控制部232、和读取控制部242执行从步骤s41到步骤s45的处理。

首先，在步骤s28的处理中，如图4(c)所示，读取控制部242参考缓冲器23在此时的第一读取位置t1，并将第二读取位置t2设置在比第一读取位置t1提前延迟时间td的位置。此外，读取控制部242丢弃缓冲器24的第二读取位置t2之前的缓冲数据(s29)。已经从缓冲器24读取的音频信号通过网络3发送到从属装置12(s30)。因此，电动扬声器11的再现声音不被中断，并在其中途(时间t2之后)开始从属装置12的同步再现。

另一方面，在如果使得缓冲器23在此时的读取位置t3在缓冲器24中提前延迟时间td则不能确保最少缓冲的情况下，读取控制部242将缓冲器24的第二读取位置t2设置在作为缓冲器24中的音频信号的最前位置的最少缓冲位置t2处(s41)。此外，读取控制部242丢弃缓冲器24的第二读取位置t2之前的缓冲数据(s42)。

然后，缓冲器23的第一读取位置t1设置在从第二读取位置t2回退td的位置(s43)。然而，第一读取位置t1是当前读取位置t3之前的过去位置，并且该过去位置的音频信号已经被读取。因此，写入控制部231将无声数据从移动之前的第一读取位置(当前读取位置t3)添加到此次已经移动的第一读取位置t1(s44)。

然后，读取控制部232和读取控制部242同时开始分别从缓冲器23和缓冲器24的第一读取位置t1和第二读取位置t2读取音频信号(s45)。因此，在缓冲器23中首先读取短时间的无声数据，并且在电动扬声器11中的声音短时间中断。随后，对应于读取位置t3到第二读取位置t2这段时间的音频信号由电动扬声器11独立地再现，并且在第二读取位置t2的时间之后，电动扬声器11和从属装置12开始同步再现。

延迟时间td可以在出厂时在主装置10中预先设置，或者用户可以通过在收听再现声音时估计同步滞后来利用控制器4设置延迟时间td。此外，在主装置10和从属装置12相对于内部时间彼此同步的情况下，只要音频信号的再现时间(绝对时间)被添加时间戳，延迟时间td就可不以高精度进行设置。

在本发明的上述优选实施例中，如果信道a和信道b的比特率与量化比特率相同，则缓冲器的数量可以是一个。在这种情况下，缓冲器控制部(读取控制部)可以使信道a和信道b从分离的地址读取缓冲器数据。

尽管在本发明的上述优选实施例中，电动扬声器11通过数字电缆连接到主装置10，但是电动扬声器11以及从属装置12(作为从属装置12中的一个)可以通过网络3连接到主装置10。

而在图4(d)中，当缓冲器23和缓冲器24的缓冲量不足时，无声数据被写入缓冲器23中，可以在开启了解码器21和采样率转换器22并保存了足够缓冲量的音频信号(在图4(c)中的状态之后)之后，开始同步再现。

附图标记列表

1-音频系统

2-音频源

3-网络

4-控制器

10-主装置

11-电动扬声器

12-从属装置

20-控制部

21-解码器

22-采样率转换器

23，24-缓冲器

25-信号输出部

26-无线lan通信部

230，240-存储器

231，241-写入控制部

232，242-读取控制部