专利名称：电脑多声道数字化声音信号传输方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种电脑多声道的数字化声音信号传输方法及其装置，尤指一种应用于多声道的音效卡，令音效卡透过单一传输媒体即可与多个喇叭串接，而达到方便架构立体环绕音效场。
又，随着相关影音产业界的技术突破，不论是用以储存声音与影像的装置或是声音影像的压缩处理，都日益精进且推陈出新，例如近期的VCD、DVD均推展出相当具划时代的象征产品，而具有高画质与高音质的DVD，其搭配于电脑的DVD PLAYER及屏幕仅能播放画质较佳的画面，而音效部分，一般电脑经常使用仅具右、左声道的音效卡，再配合二颗几百瓦的喇叭构成播音装置，然而，由于仅具二声道完全无法发挥立体环绕音效，纵使搭配DVD PLAYER仍无法获得高音质的享受，因此，对于音效相当要求的使用者，将会一并更换多声道的音效卡，同时搭配至少五组喇叭，以架构一组具有环绕音效的剧院音响组合。
一般电脑使用者碍于电脑桌的尺寸，若架设多组喇叭，并且除了电源线路外，请参阅图6所示，仍需额外使用声音功率缆线70，而对于五组喇叭60的布置相对需至少五条以上的声音功率缆线70，藉以提升声音自音效卡输出至喇叭60播放的品质；此外，喇叭与人耳的相对位置设置亦会影响整体收音的环境，是以，当喇叭离开电脑桌而设置至各定点时，将会有布线的困扰，是以，对于多声道输出的音效卡，为提高播音品质，其喇叭与音效卡间的布线仍存在其它问题，如加强功率缆线却提高声音信号衰减度，而造成喇叭播放品质不佳。
由上述可知，多声道音效卡与喇叭间因模拟传输方式而衍生诸多缺点极待解决，以令该等音效卡亦可轻松架构环绕音效的环境。
欲达成上述目的所使用的主要技术手段是令应用于多声道音效卡与数组喇叭间的声音数字化传输方法，是将音效卡各声道输出声音分别加以取样数字化后，再经由编码、压缩处理成语音封包后，传输至一总线型传输媒体上，该总线型传输媒体是与各喇叭连接，因此，各喇叭可透过该总线型传输媒体取得其对应播放声道的语音封包，再经由解压、解码后，取得该声道的声音信号并加以放大后播放；藉此一数字化的传输方式可令音效卡与喇叭间不再以声音功率缆线连接，故勿需担心会因使用品质不佳的功率缆线而损坏音质，又，加上喇叭配合有功率放大装置，故可将声音失真的比例降至最低，而由后级喇叭播放出最佳品质的声音。
本发明次一目的是提供一方便且快速布设环绕音效场的数字化通讯装置，其包含有一前级数字声音传送装置，是连接至多声道音效卡的输出端；至少一组后级数字声音接收装置，是连接至整合有功率放大器的喇叭；一总线型传输媒体，是用以连接该前级数字声音传送装置与各后级数字声音接收装置；上述主要透过前级数字声音传送装置将音效卡各声道输出的模拟连续信号转换为数字信号后，依照不同声道的声音加以处理成为语音封包资料，并输出至传输媒体上，以便由对应特定声道的后级数字声音接收装置所接收，进而转换还原为原声道的模拟声音信号，的后，再输入至功率放大器放大后由喇叭播出；是以，本发明是以数字化信号传输模式的硬件架构解决电脑用音效卡与喇叭难以架构立体环绕音效的问题，同时因成功取代昂贵且功率损失高的声音功率缆线，而相对提升声音播放的品质。
图号说明(10)数字声音传送装置 (11)多对一多工器(12)A/D转换器 (13)控制单元
(131)控制器 (132)时间取样控制器(14)连接介面 (20)数字声音接收装置(21)连接介面 (22)控制单元(221)控制器 (222)时间取样控制器(223)声道选择器 (23)D/A转换器(24)监测回授单元 (25)A/D转换连线介面(26)A/D转换声音介面 (30)传输媒体(31)音效卡(32)功率效大器(33)喇叭 (34)电脑介面(40)摇杆 (41)麦克风(60)喇叭 (70)功率缆线本发明的数字化声音信号传输方式是包含下述所列各项步骤模拟数字转换，是将音效卡输出的数个声道声音信号加以转换成为数字语音信号；数字语音编码，是将上一步骤的数字语音信号依照其所属声道，加以编码处理为语音封包，并输出至传输媒体上，以传送至远程的后级播音装置；数字语音封包解码，是于传输媒体上撷取对应与后级播音装置相同声道的语音封包，加以解码后取出对应声道的数字语音信号；数字模拟转换，是将上一步骤的数字语音信号进行数字模拟的转换，以还原该声道的声音信号为模拟形式；
播放声音信号，将上一步骤取得的声音信号加以放大后透过喇叭对外播出。
上述数字传输方法可于数字语音编码及数字语音封包解码步骤间增加数据压缩及解压缩步骤，以解决传输媒体上有限的传输的频宽。
请参阅
图1所示，是为本发明的硬件架构示意图，其包含有一前级数字声音传送装置10，是连接至音效卡31多声道输出端，如FR、FL、RL、RR等，又目前音效卡亦包含有MID、MIC及摇杆连接端子；至少一组后级数字声音接收装置20，是连接至对应的音响功率放大器32，各功率放大器32输出端仍对应连接至喇叭33的输入端；一传输媒体30，是用以连接该前级数字声音传送装置10与各后级数字声音接收装置20的连接介面14，其可为总线式(BUS)网络传输线。
上述前级数字声音传送装置是将音效卡31各声道输出的模拟连续信号处理为数字语音封包信号，并输出至传输媒体30上，由对应特定声道的后级数字声音接收装置20接收，再透过功率放大器32加以放大后由喇叭33播出。
请参阅图2所示，上述前级数字声音传送装置10，是包括有一控制器131及一时间取样控制器132，其中该控制单元13，是用以将声音信号处理为语音封包，并可另内建编码/压缩等机制，其包括有该控制器131，可为一般具运算功能的微处理器；及一时间取样控制器132，是连接于至该控制器131，用以提供控制器时钟(CLOCK)信号。
一多对一多工器11，其数组输入端分别对应连接至该均衡器(图中未示)的各声道输出端及该时间取样控制器132，又其输出端透过一A/D转换器12连接至该控制单元13，而将数字声音信号输入至该控制单元13；及一连接介面14，是设于该控制单元13的输出端，可供总线传输媒体(图中未示)连接，并与该时间取样控制器132连接，以取得与控制器131相同的时钟信号。
上述前级数字声音传送装置10是藉由多对一多工器11以分时多任务方式对各个声道进行取样，再输入至A/D转换器12转换为数字信号后输入至控制器131中，以对数字信号进行编码、压缩作业后，透过连接介面14输入至传输媒体(图中未示)。
再请参阅图3所示，是为上述后级数字声音接收装置20的方块图，其包含有一控制单元22、一监测回授单元24、一D/A转换器23、一连接介面21等；其中该控制单元22，是用以将声音信号处理为语音封包，并可另内建解码/解压缩等机制；其包括有一控制器221、一时间取样控制器222及一声音选择器223该控制器221，是为一般具运算功能的微处理器，其输出端连接一时间取样控制器222；该声音选择器223，是设于该控制器221的输入端，用以设定该控制器221接收的声道；其可为各种按键、旋钮及DIP开关等型式，供使用者方便设定其接收的声道；又，该监测回授单元24，是设于该控制器221的输入端与功率放大器32及喇叭33的输出端的间，将该功率放大器32的输出信号回授至控制器221。
该D/A转换器23，是设于至该控制器22的输出端，并与时间取样控制器222连接以取得时钟信号，该D/A转换器23是用以将控制器221输出的解压及解码的数字声音信号转换为模拟信号，再输入至功率放大器32；及该连接介面21，是设于该控制单元22的输入端，可供总线传输媒体(图中未示)连接。
上述后级数字声音接收装置20因控制器221可透过声道选择器223设定接收特定的声道的数字语音封包，故控制器可透过连接介面21自传输媒体(图中未示)上取得相同声道的封包，并加以解压与解码后输出数字信号，再透过D/A转换器23转换输出一模拟声音信号，的后，即可输入至功率放大器32放大后由喇叭33对外播放。
又，由于目前音效卡可供摇杆连接，摇杆信号可透过音效卡及其电脑介面输入至电脑中，请参阅图4所示，因此该后级数字声音接收装置20可进一步包含有一供摇杆40连接的A/D转换连线介面25J-PORT，同理，该后级数字声音接收装置20可再设置一供麦克风41连接的A/D转换声音介面26，前述A/D转换连线介面25或A/D转换声音介面26是具有A/D转换功能，并设于控制器221的输入端，以藉由该控制器透过连接介面21将摇杆或麦克风扇信号回传至音效卡(图中未示)。
请参阅图5所示，是为本发明布置的一示意图，将各组用以配合后级数字声音接收装置及功率放大器的喇叭33依设定播放的声道设置其位置，再以一传输媒体30与电脑内的配合有前级数字声音传送装置的音效卡连接，即可取代原本以声音功率传输媒体30，由于各喇叭33配合一功率放大器(图中未示)，故可透过后级数字声音接收装置20取得特定声道的声音信号并处理为真实声音后，再加以放大播出，故并不损耗声音的功率，进而影响喇叭33播放后音质不佳的问题。
由上述可知，本发明确实可改变音效卡与喇叭间的连布置环境，其有下述各项优点1.数字化传输环境是藉由单一条网络线串接前级音效卡输出端与后级播音装置，甚至摇杆及麦克风，并以数字化封包数据与音效卡达成双向传输。
2.轻盈化音响设备本发明完全取代原本音效卡与喇叭间的模拟式声音传输方式，改以数字化封包传输，令省略使用多条声音功率传输线，以令整体布置更形轻盈化。
3.简化设置音响作业前、后级连接装置仅需一网络线即可串接，以减少使用声音功率缆线。
4.理想音质因音效卡与喇叭间仅由一网络线串接，故大幅减低因使用声音功率缆线而造成功率损耗的问题。
5.成本低因前、后级连接装置间仅由一网络线串接，配合数字化电子装置成本亦随着半导体产业发达而降低，且相对于大功率、低损耗的声音功率缆线的价格更为低廉，故确实具有产业上利用性。
6.适用性高可支持音效卡所整合的外围电子装置，如摇杆、麦克风，方便使用者无使用有线摇杆、麦克风的有限长度问题。
权利要求
1.一种电脑多声道数字化声音信号传输方法，其特征是将电脑音效介面(音效卡或音效芯片)输出的多声道模拟声音信号处理成数字语音封包，再藉由传输媒体传送至线上的各后级播音装置，而特定声道的数字语音封包经由数字信号处理还原为模拟声音信号后，由播音装置加以放大后播出。
2.根据权利要求1所述的电脑多声道数字化声音信号传输方法，其特征是该处理模拟声音信号为数字语音封包的程序是包含有模拟数字转换，是将模拟声音信号转换为可于传输媒体上传送的数字信号；数字语音编码，是将上一步骤的数字信号依特定编码机制加以编码。
3.根据权利要求2所述的电脑多声道数字化声音信号传输方法，其特征是该数字信号处理是包含有数字语音封包解码，是于传输媒体上撷取对应与后级播音装置相同声道的语音封包，加以解码后取出对应声道的数字语音信号；数字模拟转换，是将上一步骤的数字语音信号进行数字模拟的转换，以还原该声道的声音信号。
4.根据权利要求3所述的电脑多声道数字化声音信号传输方法，其特征是于该数字语音编码及数字语音封包解码步骤间后增加一道数据压缩及解压缩步骤。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的电脑多声道数字化声音信号传输方法，其特征是该传输媒体是为总线网络线。
6.一种电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是其包含有一前级数字声音传送装置，是连接至电脑的音效卡多声道输出端(FR、FL、RL、RR等)，将模拟声音信号转换为数字信号；至少一组后级数字声音接收装置，是连接至配合有功率放大器的喇叭的功率放大器，其中功率放大器设于喇叭的输入端；及一传输媒体，是用以连接该前级数字声音传送装置与各后级数字声音接收装置。
7.根据权利要求6所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是该前级数字声音传送装置包括有一控制单元，是用以将声音信号处理为语音封包，并可内建编码/压缩机制；一多对一多工器，其数组输入端分别对应连接至该等化器的各声道输出端，而其输出端是透过一A/D转换器连接至该控制单元的输入端，将数字声音信号输入至该控制单元；及一传输介面，是设于该控制单元的输出端，可供总线传输媒体连接。
8.根据权利要求7所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是该后级数字声音接收装置包括有一控制单元，是用以将声音信号处理为语音封包，并可另内建编码/压缩机制；一D/A转换器，是设于至该控制单元的输出端，用以将解压及解码的数字声音信号转换为模拟信号，再输入至功率放大器；及一传输介面，是设于该控制单元的输入端，可供总线传输媒体连接；一总线型传输媒体，是用以连接该前级数字声音传送装置与各后级数字声音接收装置，其可为BDS网络传输线。
9.根据权利要求7所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是该前级数字声音传送装置的控制单元包括有一控制器，可为一般具运算功能的微处理器，其输入端连接至该A/D转换器的输出端；一监测回授单元，是设于该控制器的输入端及功率放大器及喇叭的输出端，将该功率放大器的输出信号回授至控制器。
10.根据权利要求8所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是后级数字声音接收装置的控制单元是包含有一控制器，是为一般具运算功能的微处理器，其输出端是透过一时间取样控制器连接至该D/A转换器；一时间取样控制器，是连接于该控制器、D/A转换器及多对一多工器间，用以提供前述各电子组件相同时钟(CLOCK)信号；一声音选择器，是设于该控制器的输入端，用以设定该控制器接收的声道。
11.根据权利要求8所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是该后级数字声音接收装置进一步包含有一A/D转换声音介面供有线麦克风连接。
12.根据权利要求8或11所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是该后级数字声音接收装置进一步包含有一A/D转换连线介面供摇杆连接。
13.根据权利要求6所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是该传输媒体是为总线网络线。
14.根据权利要求10所述的电脑多声道数字化声音信号传输装置，其特征是该声音选择器可为各种按键、旋钮及DIP开关型式。
全文摘要
本发明是关于一种电脑多声道数字化声音信号传输方法及其装置，是将电脑的音效卡上各声道输出的模拟声音信号处理为数字语音封包信号，并传输至一传输媒体上，其中该传输媒体可与数个配合有功率放大器的喇叭连接，各个喇叭可由传输媒体取得特定声道的声音封包信号，再经数字模拟转换处理及功率放大后播放，藉此，可大幅减低电脑音效介面输出的大功率声音于传输至喇叭时，因传输线路的高RLC值造成损耗而影响最后播放的音质。
文档编号G06F3/16GK1471000SQ02140758
公开日2004年1月28日 申请日期2002年7月23日 优先权日2002年7月23日
发明者陈恒坚 申请人:陈金盛, 陈恒坚, 蔡静苇, 青含国