专利名称：：数字讯号转换系统与方法
技术领域：
：本发明关于一种数字讯号转换系统与方法，且特别是关于一种对数字讯号数据的取样频率转换系统与方法。
背景技术：
：随着手机、数字个人助理(PersonalDigitalAssistant,PDA)、可携式多媒体播放器(PortableMultimediaPlayer,PMP)等数字产品运算能力的提升，这些电子装置除了可供数字通讯外，亦可提供多媒体影音的播放。影音数字讯号处理在嵌入式系统中是许多电子产品厂商日趋重要的一个研发重点，多媒体装置的效能表现必须依靠好的影音数字讯号处理。在影音数字讯号处理方面，由于使用者会接触到许多不同取样频率(samplingrate)的数字讯号来源，其中数字讯号可以是音频讯号或视讯讯号。多媒体装置须先将各数字讯号来源的取样频率加以统一后才能进行混音及播放。承上所述，取样频率的调整显然成为影音数字讯号处理的重点。其中，ZOH(ZeroOrderHold)转换器又是取样频率转换(samplingrateconverter)的重要算法。图1为习知的ZOH算法的流程图。请参照图1，在此以处理音频数据为例，首先，如步骤101，系统会针对每一要转换的目的样本数据做处理；接着，在步骤102递增样本数据的相位值，并以该相位值和27c比较(步骤103),此时，如果该相位值大于2兀，则表示这是一个新的音频样本数据，此时系统会将相位值减去2兀(步骤104)，并更新来源样本数据(步骤105),然后，系统会复制来源样本至目的(步骤106)，之后，系统会再判断是否目的的结尾(步骤107)，如果尚未处理完样本数据，则重复执行步骤102至步骤106，直到处理完一个单位区块(如1024个样本数据)。如本
技术领域：
内一般技术人员可轻易理解，上述方法能将取样数不同的多媒体数据经由转换，进而以相同的取样频率来播放(例如16k音频转为44.1k播放)，为目前市面上常用的音频转换方法。此方法对于输入数据流加以增删，藉以增减音频在时间域上的分辨率。其关键的地方在于，对于每一个来源取样需要复制多少个数量至目的数据流会因为相位值不同，而有所不一样。也就是说，ZOH的作法会不断的去计算相位变化作为复制数量多寡的依据。不过，由于计算相位变化是需要大量的浮点数运算，这对于没有支持浮点数运算的处理器来说相当不利。另一方面，市面上许多可携式多媒体电子装置是采用ARM架构的嵌入式系统(以ARM处理器作为中央处理单元)。然而，现阶段ARM处理器本身并无支持浮点数运算。因此，以纯软件运算的方式进行ZOH对数字讯号取样频率转换的处理，常会造成处理器的负载过高。因此，对于市面某些可播放影音的可携式电子装置来说，在转换音频或视频的取样频率时，此方法占用的系统运算资源较大(CPU负载约达15%),有时会让系统运作延迟反应(多项程序同时执行，系统资源忙碌时)，造成可携式电子装置使用上的不便。另外，虽然上述多媒体装置在设计时，可以采用硬件加速的方式，利用额外的硬件组件来处理数字讯号数据，虽然可提升效能，但是这样的方式会使该设备的设计及制造成本上升。因此，许多多媒体装置研发厂商希望在不额外增加硬件成本的情况下，将数字讯号取样频率转换的演算方式加以改进，让电子装置整体的效能得以提升，增加产品竟争力。
发明内容本发明目的在于提供一种数字讯号转换的系统及方法，在不额外增加硬件成本的情况下，将数字讯号取样频率转换的演算方式加以改进，让电子装置整体的效能得以提升。本发明提供的所述数字讯号转换系统包括读取手段用以读取数字讯号数据；以及转换手段用以根据取样频率转换序列所记录的数字讯号(包括有音频或视频)转换比率，将数字讯号复制相对应的数量并存至内存。数字讯号转换的系统应用于音频/4见频讯号样本频率的转换，其特点在于利用一取样频率转换序列，预先记录各种音频/视频讯号在不同取样频率间的比率关系。所搭载系统的电子设备在需要做数字讯号的音频/视频取样转换时，能根据取样频率转换序列所预先记录各种音频/4见频讯号在不同取样频率间的比率关系，以复制的方式做讯号转换。其优点在于，对于每一个来源样本数据来说，由于复制数据量的比例已经预先定义于取样频率转换序列，因此可直接利用数据复制指令来复制相应数量的目的数据流再存至内存。相较于习知ZOH的做法，本发明省去计算大量相位变化所花费的浮点运算时间。换句话说，利用取样频率转换序列，直接产生相对应目的数据流的方式，能够节省运算时间，特别是对于没有支持浮点运算的处理器来说，更能大幅提升整体运算效能。另一方面，由于数字讯号的转换牵涉到大量存储器的搬移动作，特别是当数据分辨率(resolution)增加之后，对数据量的处理就会增加，而数据由处理器搬到内存上牵涉到资料存取(I叩ut/Output，以下简称I/0)的动作，而I/0动作又在整个处理器运作上属于緩慢的部份，能减少i/o动作的数量，将可进一步增快处理速度。因此，在实际的应用上，本发明更能利用处理器特有的连续加载多笔数据指令及连续回存多笔数据指令，进行数字讯号批次性的处理，能进一步提升运算效能。有关本发明的详细特征与实作，兹配合图示在实施方式中详细说明如下，其内容足以使任何本
技术领域：
一般技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容及图式，任何本
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的一般技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。图l为现有技术中ZOH算法的流程图；图2为本发明一实施例的说明示意图；图3为本发明一实施例的取样频率转换序列的说明示意图；图4为本发明一实施例的数字讯号转换方法的流程图；以及图5为本发明一实施例的数字讯号转换方法的载入/存取流程图。具体实施方式本发明的目的及其执行方法在下列较佳实施例中详细说明。然而本发明的概念也可用于其它范围。以下列举的实施例仅用于说明本发明的目的与执行方法，并非用以限制其范围。接下来的说明中，"取样频率转换序列"在本发明里是指一种对应关系的数据集合，其主要记录包括有音频/视频的数字讯号，在不同取样频率间转换时，每笔数据之间的转换比率先以音频转换为例，要将一个取样频率8kHz的音频数据转换成16kHz的话，需对每单位音频数据作复制放大的动作。对于音频源来说，每单位音频放大时需复制的数据量和原始数据间的比例关系会记录于该取样频率转换序列内。在实际的应用上，取样频率转换序列的内容可以是任两数字讯号取样频率间的对应关系。例如8kHz转16kHz、8kHz转24kHz、8kHz转32kHz、'8kHz转44kHz、16kHz转32kHz、16kHz转44kHz、16kHz转64kHz等各种组合。在实际的应用上，该序列可以任一的形式记录着取样频率转换比率，它可以分散或集中的方式存在于一个数据表、程序代码或记录媒体之内。另外，在本发明里ldmia指令及stmia指令是ARM处理器特有的连续加载多笔数据指令及连续回存多笔数据指令，这2种指令主要用以存取连续数据。优点是可以加速I/O处理速度，其为熟此技艺者可轻易理解的指令故不再此进一步描述。图2为本发明一实施例的说明示意图，而图3为本发明一实施例的取样频率转换序列的说明示意图。请参照图2及图3,本发明一种数字讯号转换系统的实施例的说明图示。为了简化说明，本实施例以一取样频率8kHz的音频数据转换成取样频率16kHz来说明如何进行音频转换。当要执行音频取样频率转换的动作时，搭载此系统的电子装置会执行一读取手段先读取音频来源样本数据，如图2的音频的来源样本数据Sl。在本实施例里，音频的来源样本数据Sl取样频率为8kHz。该电子装置的微处理器根据取样频率8kHz转16kHz的取样频率转换序列(如图3的取样频率转换序列Fl所示)复制音频的每一样本将其储存至内存，作为取样频率转换后的目的数据流，请参考图2的目的数据流Dl所示。生，把每一来源样本数据需复制数量比例预先写入程序代码里。当音频取样频率转换执行时期，就不需额外计算相位值来判断数据复制数量，因此可大幅减少微处理器运算量，以及节省运算时间。若搭配使用前述的ldmia指令及stmia指令等可于单一指令执行大量数据存取的指令，则程序执行速度将会倍增。当然，ldmia指令与stmia指令为ARM嵌入式系统的特有指令，在此并不限制仅能以ldmia指令及stmia指令加速数据处理速度。本
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的普通技术人员可参考本实施例，进一步针对特定音频的取样比率设计一程序代码产生器，用以产生上述取样频率转换序列。本
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的普通技术人员可轻易理解，搭载本发明的电子装置可为任一种具有扬声功能的电子设备，如手机、PDA、数字相框、PMP、MP3播放器等等。这些设备能够将原本取样频率较低的音频数据，以较高的取样频率透过扬声器播放或是另储存新档。更重要的是，本发明揭露的方法相较现有ZOH的方法，更能省去计算大量相位变化所花费的浮点运算时间，具有较佳的效能。附带一提的是，本实施例为说明如何进行音频取样转换，前述揭露的数字讯号转换系统及其数字讯号转换的方法亦可用于转换视频数据的数据取样比率，在此不限制其范围。举例来说，在数字摄影机系统里，CCD的输出i见频讯号采用18MHz取样，若欲降低取样频率以减少数据传递量时，可分别对视频影像的Y、C频道取样频率进行转换。转换方式亦可如前述数字讯号的转换方式，在此不再赘述。图4为本发明一实施例的数字讯号转换方法的流程图。请参照图4，依照本发明数字转换方法，首先依据一取样比率产生一取样频率转换序列(步骤401)。然后，读取数字讯号数据(步骤402)。接着，根据一取样频率转换序列，复制该数字讯号数据的每一样本复制相对应数量(步骤403)。最后，将数字讯号数据存至一内存(步骤404)。在实际的应用上，使用者所用的数字讯号数据可能为任一取样频率，因此有些时候，电子装置里面可能未安装该音频/视频数据适用的取样频率转换序列，因此亦可由内建的程序来产生合适的取样频率转换序列，以便作为音频/视频转换时数据复制的依据。承上一段所述，在实际的应用上，为了进一步加速数据存取的速度，将上述实施例应用于ARM架构的嵌入式系统，更可利用ldmia及stmia指令来加速数据的存取。如图5所示，电子装置执行步骤501时，系统可利用ldmia指令批次加载若干笔来源样本数据；接着，执行步骤502,亦即根据一取样频率转换序列的该步骤将前一步所得的数据复制到其它緩存器；然后再执行步骤503,使用stmia指令将数据批次储存至一内存，然后重复执行若干次501、502及503步骤后程序结束，将来源样本数据转换成另一取样频率。从另一个角度来看，使用上述数字讯号转换方法的装置可为一搭载着应用程序的PC或家电，或是一个嵌入式的硬件芯片。在此"装应用。其包含一种数据读取单元用以存取一数字讯号数据及一取样频率转换序列，例如读取一取样频率为16kHz的音频数据，以及一取样频率为16kHz专属的取样频率转换序列，用以将音频取样频率由16kHz转换至32kHz或任一取样频率；也包含一数据转换单元用以根据该取样频率转换序列，将该数字讯号数据复制并储存成另一取样率的数字讯号数据。承上所述，搭载本发明系统的装置，可以是一个应用程序或一个嵌入式韌体(embeddedfirmware)的处理单元。该处理单元可为任何形式的处理器或芯片。该装置装配足够的记忆单元并预先加载取样频率转换序列及数字讯号数据，在经过适当的处理后，实现将数字讯号数据以不同的取样频率转存至一内存内，换言之该装置为一种具有数字讯号取样比率转换功能，并具有较高执行效率的电子设备。当然，以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故所有凡运用本发明说明书及图式内容所为的等效结构变化，均同理皆包含于本发明的权利范围内，合予陈明。权利要求1.一种数字讯号转换系统，包含一读取手段用以读取一数字讯号数据；以及一转换手段用以根据一取样频率转换序列所记录的一数字讯号取样转换比率，对该数字讯号数据每一样本复制相对应数量的副本，以转换该数字讯号数据，并将该复制的数字讯号数据存至一内存。2.如权利要求1所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该数字讯号转换系统更包含一序列产生手段用以依据一取样比率产生该取样频率转换序列。3.如权利要求2所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该取样比率为一取样频率转换成另一取样频率之间的转换比率，而该转换比率是储存于选自数据表、程序代码、记录媒体其中之一。4.如权利要求3所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该数字讯号转换系统更包含一读取手段用以批次读取该数字讯号数据。5.如权利要求4所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该读取手段是利用一连续加载多笔数据指令批次读取该数字讯号数据。6.如权利要求5所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该连续加载多笔数据指令为ARM处理器的ldmia指令。7.如权利要求3所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该数字讯号转换系统更包含一储存手段用以批次储存该数字讯号数据。8.如权利要求7所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该储存手段是利用一连续回存多笔数据指令批次储存该数字讯号数据。9.如权利要求8所述的数字讯号转换系统，其特征在于，该连续回存多笔数据指令为ARM处理器的stmia指令。10.—种数字讯号转换的方法，包含读取一数字讯号数据；根据一取样频率转换序列所记录的一数字讯号取样转换比率，对该数字讯号数据的每一样本复制相对应数量的副本，以转换该数字讯号数据；以及将该复制的数字讯号数据存至一内存。11.如权利要求IO所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该数字讯号转换方法对该数字讯号数据的每一样本复制相对应数量的副本之前更包含步骤依据一取样比率产生该取样频率转换序列。12.如权利要求11所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该取样比率为一取样频率转换成另一取样频率之间的转换比率，而该转换比率是储存于选自数据表、程序代码、记录媒体其中之一。13.如权利要求12所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该数字讯号转换方法更包含步骤批次读取该数字讯号数据。14.如权利要求13所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该批次读取该数字讯号数据的步骤是利用一连续加栽多笔数据指令批次读取该数字讯号数据。15.如权利要求14所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该连续加载多笔数据指令为ARM处理器的ldmia指令。16.如权利要求12所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该数字讯号转换方法更包含步骤批次储存该数字讯号数据。17.如权利要求16所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该批次储存该数字讯号数据的步骤是利用一连续回存多笔数据指令批次储存该数字讯号数据。18.如权利要求17所述的数字讯号转换方法，其特征在于，该连续回存多笔数据指令为ARM处理器的stmia指令。全文摘要一种数字讯号转换系统与方法，用于在电子设备的多媒体档案播放时，对包括有音频与视讯的数字讯号的取样频率进行转换。数字讯号转换系统包含读取手段及转换手段。首先，以读取手段读取数字讯号数据；之后再依据取样频率转换序列所记录的数字讯号取样转换比率，对数字讯号数据的每一位复制相对应数量的副本，用以转换数字讯号数据的取样，并将复制的数字讯号数据存到内存。文档编号H04N5/92GK101330588SQ200810029460公开日2008年12月24日申请日期2008年7月10日优先权日2008年7月10日发明者许跃腾申请人:旭丽电子(广州)有限公司;光宝科技股份有限公司