一种智能电视的数字音频处理的系统及方法

一种智能电视的数字音频处理的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能电视的数字音频处理的系统，包括：声音传感器、扬声器、A/D转换器、感知模型、比特分配器、MPEG编码器、各种音频解码器和控制电路组成。实施本发明，使数字电视具有录音、存储音频、传输音频和播放音频的功能。
【专利说明】一种智能电视的数字音频处理的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字电视【技术领域】，具体涉及一种智能电视的数字音频处理的系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着信息通信技术的飞速发展，数字电视正在逐步成为信息交互和信息服务的重要终端。数字音频设备是数字电视的重要组成部分，目前市场上数字电视音频设备的功能只是简单地将接收到的数字音频转化为模拟信号并播放，在电视终端的顾客若需要交互式地进行信息传输，一般做法是通过输入文字信息或选择给定的功能选项，这种单一的信息交互方式使数字电视不能在信息化网络中发挥更大的作用。智能数字电视音频设备不仅可以处理来自网络的数字音频信号，还可以处理电视终端输入的模拟信号，将接收到的模拟信号转化为数字信号，然后传输给相应的接收设备或者缓存。同时数字化的语音设备使数字电视具备了语音传送的功能，为以后实现智能电视的语音识别、IP电话、网络会议等功能提供了硬件基础，将极大的提高数字电视的互动性和智能化。
[0003]一般数字音频设备系统包括音频传感器、A/D转换器(模数转换器)、编码器、解码器等基本部件。音频传感器将自然界的声音转化为模拟电信号传给A/D转换器，电信号经过A/D转换器中的低通滤波器删除高频率的杂音，然后由抽样器对信号进行抽样，再传给量化器进行量化，这样经过A/D转换器以后，原来的自然声音就转化为二进制的数字信息。但是在实际应用中需要将二进制音频信息按照音频标准协议进行编码，这种功能由编码器来完成，虽然通用的音频编码标准较多，但是由于音频解码器具有多种标准解码的功能，因此可以只使用一种编码器和多种解码器。本系统选用MPEG音频编码器将信息编码为符合MPEG-2标准的音频信息。音频信息的解码是上面编码过程的反向执行。除此之外，以上过程要有相应的缓冲器和复用器等一系列相关部件的支持。
[0004]一般的数字电视音频设备只具有单向的解码功能，其主要过程是接收各种标准的音频流，然后通过的音频解码器将音频流转化为二进制流，再通过数模转换器转化为电信号，最后由音频播放器进行播放。为了解码不同标准的音频需要不同的解码器以及相应的软件，还需要一定的缓存机制来协调各部件的速度差异。为了实现双向的通话机制，一般需要添加其他的可安插设备。
[0005]现有的数字电视音频设备一般不具有声音的双向传输功能，只能进行音频流的解码功能，在需要声音传输时需要添加一系列的设备；或者虽然具有编码的功能但是无法进行传输，也即不能进行IP电话等功能。在用数字电视进行上网时，一般采用遥控输入的方式；触屏式电视机虽然解决了遥控问题，但是人们需要靠近电视机，极为不便。语音识别系统应该是一种较好的输入方式，但是目前多数硬件设备不支持这项功能。为了解决这一系列的缺点首先需要较为完善的音频硬件系统和相应的软件支持。

【发明内容】
[0006]本发明的目的是为智能数字电视提供一种数字音频双向处理系统，使数字电视具有录音、存储音频、传输音频和播放音频的功能。
[0007]本发明实施例提供了一种智能电视的数字音频处理的系统，包括:
[0008]声音传感器、扬声器、A/D转换器、感知模型、比特分配器、MPEG编码器、各种音频解码器和控制电路组成，其中:
[0009]声音传感器用于负责数字电视终端用户的声音采集，生成声音模拟信号，传递给A/D转换器；
[0010]扬声器用于播放声音；
[0011]A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号；
[0012]感知模型用于确保量化噪音低于听得见的阈值；
[0013]比特分配器用于估算屏蔽阈值并以音频信号频谱能量和心理学模型为依据来分配比特；
[0014]MPEG编码器用于将音频信号压缩成符合MPEG标准的音频信息；
[0015]MEPG解码器用于将压缩的音频解压成编码流，以便D/A转换器将数字信号转换为模拟信号。
[0016]所述A/D转换器用于进行信号抽样、对每个样本进行量化，得出的信号是未经编码的数字信号。
[0017]相应的，本发明实施例还提供了一种智能电视的数字音频处理的方法，所述方法包括:
[0018]步骤一、数字电视终端客户发出自然声音，音频传感器接收并将其转化为模拟信号;
[0019]步骤二、数模转换器将模拟信号转化为数字信号；
[0020]步骤三、音频编码器在各种控制信息下将数字音频信号编码成为符合一定标准的音频信息，然后判断是否将音频信息传送到存储设备或者数字接口，如果是就转入步骤六，否者判断是否转到复用器，如果是转到步骤四，否则就抛弃；
[0021]步骤四、多路复用器将接收到的压缩音频信息进行发送，有缓冲器保存待发信息；
[0022]步骤五、缓冲器将接收到的信息发给多路分解器分解出编码流；
[0023]步骤六、数字接口判断有无数字设备请求音频信息，有就接收音频并传送给数字设备，否者不处理数据流；
[0024]步骤七、解码器接收到编码流，将其解压，还原音频信号；
[0025]步骤八、D/A转换器接收到数字音频信号，并将其转化为模拟信号，传到相应的扬声设备或接口。
[0026]本发明具有如下有益效果，本发明的目的是为智能数字电视提供一种数字音频处理系统及方法，是电视终端不仅可以接收播放音频，还可以录制发布音频，提高了智能电视的互动性。为基于智能数字音频设备的服务提供了硬件基础。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0028]图1是本发明实施例中的智能电视的数字音频处理的系统结构示意图；
[0029]图2是本发明实施例中的基于智能电视的数字音频处理的系统中的方法流程示意图；
[0030]图3是本发明实施例中的基于智能电视的数字音频处理的系统中的方法另一流程不意图；
[0031]图4是本发明实施例中的数字音频设备的编码器和解码器的结构示意图；
[0032]图5是本发明实施例中的数字音频设备的编解码流程图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]本发明的目的是为智能数字电视提供一种数字音频双向处理系统，使数字电视具有录音、存储音频、传输音频和播放音频的功能。
[0035]本发明提供了一种数字音频双向处理系统，与以往单向音频设备系统不同的是，该系统可以将数字电视终端用户的语音信息转化为数字音频信息，并编码为符合一定标准的音频流或者文件进行传输。该系统的基本构造如图1所示，该系统是音频编码器和解码器通过控制电路合理地组合在一起的功能器件，在其中考虑到时钟同步、传输控制、多编码标准、多传感器、多播放器等一系列问题。音频传感器和音频播放器可以并联多个，实现多个接口传输。解码器需要具有对多种音频标准解码的功能，由此解码器由解码器组和判断电路组成。但是对音频的编码一般只要实现一种编码标准即可，所以编码器可以选用一些通用的音频标准编码器中的任意一种。
[0036]通过这种组合的数字音频处理系统，能够对网络或者本地存储的音频文件进行有效的处理，同时在数字电视终端实现录音功能并保存或者发送数字音频。这种数字音频设备在进行处理声音时的流程如图2所示，使用数字电视时的网络传输示意图如图3所示。
[0037]下面结合图2和图3对该设备的组成进行说明:本设备主要由声音传感器、扬声器、A/D转换器、感知模型、比特分配器、MPEG编码器、各种音频解码器和控制电路组成。各部分的功能如下:
[0038]声音传感器主要负责数字电视终端用户的声音采集，生成声音模拟信号，传递给A/D转换器。扬声器用来播放声音。
[0039]A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，主要步骤是进行信号抽样、对每个样本进行量化，得出的信号是未经编码的数字信号
[0040]感知模型主要功能是确保量化噪音低于听得见的阈值。比特分配器用于估算屏蔽阈值并以音频信号频谱能量和心理学模型为依据来分配比特。
[0041]MPEG编码器的功能是将音频信号压缩成符合MPEG标准的音频信息。MEPG解码器和其他相关解码器将压缩的音频解压成编码流，以便D/A转换器将数字信号转换为模拟信号。
[0042]控制电路用来控制信号流向以及时钟等数据。
[0043]下面结合图2和图3来说明该设备处理声音的主要流程:
[0044]第一步:数字电视终端客户发出自然声音，音频传感器接收并将其转化为模拟信号。
[0045]第二步:数模转换器将模拟信号转化为数字信号。
[0046]第三步:音频编码器在各种控制信息下将数字音频信号编码成为符合一定标准的音频信息，然后判断是否将音频信息传送到存储设备或者数字接口，如果是就转入第六步，否者判断是否转到复用器，如果是转到第四步，否则就抛弃。
[0047]第四步:多路复用器将接收到的压缩音频信息进行发送，有缓冲器保存待发信息。
[0048]第五步:缓冲器将接收到的信息发给多路分解器分解出编码流。
[0049]第六步:数字接口判断有无数字设备请求音频信息，有就接收音频并传送给数字设备，否者不处理数据流。
[0050]第七步:解码器接收到编码流，将其解压，还原音频信号。在此步，若有多个解码器，要使用符合标准的解码器。
[0051]第八步:D/A转换器接收到数字音频信号，并将其转化为模拟信号，传到相应的扬声设备或接口。
[0052]下面图4和图5分别给出了该数字音频设备的核心部件编码器和解码器的详细设计图:该编码器可以将声音转化为符合MPEG-2音频标准的音频，兼容MPEG-1标准，编码过程如上文所述。解码器在此处只给出MPEG—种标准的解码器设计图，其他的可以参考相关资料，本处不再一一讨论。
[0053]本发明具有如下有益效果，本发明的目的是为智能数字电视提供一种数字音频处理系统及方法，是电视终端不仅可以接收播放音频，还可以录制发布音频，提高了智能电视的互动性。为基于智能数字音频设备的服务提供了硬件基础。
[0054]本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括:只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
[0055]以上对本发明实施例所提供的一种智能电视的数字音频处理的系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种智能电视的数字音频处理的系统，其特征在于，包括:声音传感器、扬声器、A/D转换器、感知模型、比特分配器、MPEG编码器、各种音频解码器和控制电路组成，其中:声音传感器用于负责数字电视终端用户的声音采集，生成声音模拟信号，传递给A/D转换器；扬声器用于播放声音；A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号；感知模型用于确保量化噪音低于听得见的阈值；比特分配器用于估算屏蔽阈值并以音频信号频谱能量和心理学模型为依据来分配比特；MPEG编码器用于将音频信号压缩成符合MPEG标准的音频信息；MEPG解码器用于将压缩的音频解压成编码流，以便D/A转换器将数字信号转换为模拟信号。
2.如权利要去I所述的智能电视的数字音频处理的系统，其特征在于，所述A/D转换器用于进行信号抽样、对每个样本进行量化，得出的信号是未经编码的数字信号。
3.一种智能电视的数字音频处理的方法，其特征在于，所述方法包括:步骤一、数字电视终端客户发出自然声音，音频传感器接收并将其转化为模拟信号；步骤二、数模转换器将模拟信号转化为数字信号；步骤三、音频编码器在各种控制信息下将数字音频信号编码成为符合一定标准的音频信息，然后判断是否将音频信息传送到存储设备或者数字接口，如果是就转入步骤六，否者判断是否转到复用器，如果是转到步骤四，否则就抛弃；步骤四、多路复用器将接收到的压缩音频信息进行发送，有缓冲器保存待发信息；步骤五、缓冲器将接收到的信息发给多路分解器分解出编码流；步骤六、数字接口判断有无数字设备请求音频信息，有就接收音频并传送给数字设备，否者不处理数据流；步骤七、解码器接收到编码流，将其解压，还原音频信号；步骤八、D/A转换器接收到数字音频信号，并将其转化为模拟信号，传到相应的扬声设备或接口。
【文档编号】G10L19/008GK103491428SQ201310391397
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】刘海亮, 刘振, 林格 申请人:中山大学