扬声器信号处理方法、装置、计算机设备及存储介质与流程

1.本发明涉及扬声器领域，尤其涉及一种扬声器信号处理方法、装置、计算机设备及存储介质。


背景技术：

2.madi(serial multi-channel audio digital interface，串行多通道音频数字接口)协议是美国aes音频工程师协会颁布的一个音频信号传输协议标准。在该协议中，可以用一根光纤或同轴线缆同时传输多达64通路的24bit/48khz信号，或最高16通路的24bit/192khz高格式音频信号。madi协议具有很好的便利性和高精度的同步性能，这使得基于madi协议的音频设备在专业音频行业，尤其在录音制作领域中，得到了非常广泛的应用。
3.市场上带madi接口的音频设备主要有以下几种：1、数字调音台，主要是收集并处理各种前端信号，经过混合后再经过包括madi在内的输出接口传输到其它音频设备中；2、外置式多通路声卡，相当于简化的小型调音台，只是输入和输出通路数量比数字调音台小得多，主要通过usb接口连接电脑，实现个人录音用途；3、内置式madi声卡，主要作用是将电脑内音频工作站软件中的多通路信号以madi格式进行编码并传输到下一级音频设备中；4、音频格式转换器，作用是将不同的音频格式转换到目标格式后再传输出去，其中包括madi格式。
4.然而，这些带madi接口的音频设备，基本上都是以处理前端信号或信号传输为主要目的，并没有针对后端扬声器的信号处理功能。如果需要对多通路扬声器进行性能优化，只能在这些madi设备的基础上，再另外增加独立的矩阵和独立的扬声器信号处理器，使得音频处理系统的构建较为复杂，且需要使用不同的操作界面才能完成扬声器系统调试。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种扬声器信号处理方法、装置、计算机设备及存储介质，以提高扬声器信号处理装置对扬声器信号的处理能力，降低扬声器系统的复杂性。
6.一种扬声器信号处理方法，包括：
7.获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令；
8.将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位机控制指令处理为音频控制指令；
9.根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号；
10.将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号。
11.一种扬声器信号处理装置，包括：
12.获取数据模块，用于获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令；
13.第一音频处理模块，用于将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位
机控制指令处理为音频控制指令；
14.第二音频处理模块，用于根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号；
15.数模转换模块，用于将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号。
16.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现上述扬声器信号处理方法。
17.一个或多个存储有计算机可读指令的可读存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上述扬声器信号处理方法。
18.上述扬声器信号处理方法、装置、计算机设备及存储介质，通过获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令，以获取原始的音频数据和音频处理指令。将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位机控制指令处理为音频控制指令，以将madi信号和上位机控制指令转化为可被dsp芯片处理的数据。根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号，以完成第一音频数字信号的处理，生成与扬声器系统适配的第二音频数字信号。将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号，以通过数模转换，生成可以直接输出至扬声器系统的扬声器信号。本发明可以提高扬声器信号处理装置对扬声器信号的处理能力，降低扬声器系统的复杂性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明一实施例中扬声器信号处理方法的一流程示意图；
21.图2是本发明一实施例中dsp芯片对多通道音频数据进行处理的一流程示意图；
22.图3是本发明一实施例中扬声器信号处理装置的一结构示意图；
23.图4是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。
具体实施方式
24.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他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在一实施例中，如图1所示，提供一种扬声器信号处理方法，包括如下步骤s10-s40。
26.s10、获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令。
27.可理解地，本实施例提供的扬声器信号处理方法可通过自定义的扬声器信号处理装置实现。扬声器信号处理装置中设置有若干处理芯片、若干输入接口和若干输出接口。该装置的输入接口可与上位机连接。上位机可以是安装有扬声器信号处理软件的计算机。
28.其中，madi信号是一种串行多通道音频信号，该信号可由上位机的madi声卡输出。上位机控制指令可以是上位机上扬声器信号处理软件生成的控制指令。
29.在一些情况下，可以直接从上位机接收上述madi信号和上位机控制指令。在另一些情况下，上述madi信号可以是来自上位机的音频传输信号的转换信号；上述上位机控制指令可以是来自上位机的控制传输信号的转换信号。
30.s20、将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位机控制指令处理为音频控制指令。
31.可理解地，需要对madi信号进行处理，提取音频信号的字时钟，同时将madi信号转化为tdm格式(time-division multiplexing，时分多路复用)音频，以便于音频信号的处理。在此处，可使用dsp芯片(digital signal process，数字信号处理器)对madi信号进行处理，生成包含字时钟和tdm格式音频的第一音频数字信号。需要对上位机控制指令进行处理，生成可用于在dsp芯片中执行的音频控制指令。
32.s30、根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号。
33.可理解地，dsp芯片可以按照音频控制指令对第一音频数字信号进行处理，生成第二音频数字信号。通过音频控制指令的处理，可以将基于madi声卡输出的第一音频数字信号处理为与扬声器系统适配的第二音频数字信号。其中，dsp芯片所实现的音频处理功能包括但不限于增益、相位、延时、高通滤波、低通滤波、均衡、压缩、限幅。可以对每一通路的音频数据单独进行处理，实现相应的音频处理功能。在一示例中，均衡功能包括系统均衡功能，该功能用于优化扬声器系统的特性用途，使扬声器系统的声学特性达到最优。在此处，扬声器系统可以是由若干扬声器组成的扬声器阵列。
34.s40、将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号。
35.可理解地，在获得第二音频数字信号之后，需要对第二音频数字信号进行数模转换，生成扬声器信号。可以将扬声器信号通过输出接口输出至扬声器系统，使扬声器系统播出与扬声器信号相应的声音。
36.步骤s10-s40中，获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令，以获取原始的音频数据和音频处理指令。将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位机控制指令处理为音频控制指令，以将madi信号和上位机控制指令转化为可被dsp芯片处理的数据。根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号，以完成第一音频数字信号的处理，生成与扬声器系统适配的第二音频数字信号。将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号，以通过数模转换，生成可以直接输出至扬声器系统的扬声器信号。本实施例可以提高扬声器信号处理装置对扬声器信号的处理能力，降低扬声器系统的复杂性。
37.可选的，步骤s20中，即所述将所述madi信号处理为第一音频数字信号，包括：
38.s201、通过第一计算芯片对所述madi信号进行处理，生成所述第一音频数字信号，所述第一音频数字信号包括第一音频信号和第一字时钟。
39.可理解地，第一计算芯片是一种可以将madi信号转换为tdm格式音频(即第一音频数字信号中的第一音频信号)的芯片。在一些示例中，第一计算芯片可以是fpga芯片(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)。fpga芯片可以从madi信号中恢复出音频信号的第一字时钟，并将第一字时钟传输给dsp芯片，同时将madi信号转换为tdm格式
的数字信号，并根据需要对其进行矩阵运算，形成第一音频信号，再将第一音频信号传输给dsp芯片。
40.可选的，步骤s30中，即所述根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号，包括：
41.s301、通过第二计算芯片对所述第一音频数字信号进行处理，生成所述第二音频数字信号，所述第二音频数字信号包括第二音频信号和第二字时钟。
42.可理解地，第二计算芯片是一种可以将第一音频数字信号为(与扬声器系统适配的)第二音频信号的芯片。在一些示例中，第二计算芯片可以是dsp芯片。dsp芯片负责对fpga芯片传送的第一音频数字信号进行音频处理，生成相应的第二音频数字信号。在此处，dsp芯片所实现的音频处理功能包括但不限于增益、相位、延时、高通滤波、低通滤波、均衡、压缩、限幅。如图2所示，dsp芯片可以通过矩阵运算，实现多通道的音频数据处理。dsp芯片处理的音频通道数量可以根据实际需要进行设置。
43.在一示例中，基于madi协议，madi信号最高支持64通道音频数据。在一些示例中，可通过fpga芯片将64通道的madi信号转化为16通道的第一音频数字信号，然后由dsp芯片对16通道的第一音频数字信号进行处理，生成16通道的第二音频数字信号。
44.第二音频数据包括第二音频信号和第二字时钟。在此处，第二音频信号为第一音频信号经过调整以适配扬声器系统的数字音频信号，第二字时钟为第一字时钟经过调整后以适配扬声器系统的时间信号。
45.可选的，步骤s40，即所述将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号，包括：
46.s401、通过第二计算芯片将所述第二音频数字信号发送给数模转换器，以使所述数模转换器中的锁相回路对所述第二音频数字信号中的第二字时钟进行倍频，生成位时间；
47.s402、通过第二计算芯片接收所述位时间，根据所述位时间将所述第二音频数字信号中的第二音频信号发送给所述数模转换器，以使所述数模转换器将所述第二音频信号转化为所述扬声器信号。
48.可理解地，第二计算芯片可以是dsp芯片。第二计算芯片可以将第二字时钟发送给数模转换器(dac)，由数模转换器中的锁相回路(pll，phase locked loop)将第二字时钟进行倍频，得到数模转换需要的位时钟，并将位时钟传回dsp芯片。dsp芯片根据位时钟发送第二音频信号给数模转换器，通过数模转换器将第二音频信号转换为模拟音频信号，也即是扬声器信号。
49.可选的，步骤s40之后，即所述将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号之后，还包括：
50.s50、将所述扬声器信号输出至扬声器系统。
51.可理解地，在生成扬声器信号之后，可以将扬声器信号输送给扬声器系统。扬声器信号传送至扬声器系统中的功率放大器，由功率放大器驱动扬声器发出声音。
52.可选的，步骤s10，即所述获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令，包括：
53.s101、接收音频传输信号和控制传输信号，所述控制传输信号与所述扬声器系统的系统参数存在关联关系；
54.s102、将所述音频传输信号转换为所述madi信号；将所述控制传输信号转换为所述上位机控制指令。
55.可理解地，可通过输入接口接收上位机传送的音频传输信号和控制传输信号。在一示例中，音频传输信号可以是光信号，对应的输入接口可以是光纤接口。通过光纤接口可以将光信号转换为以太网信号，然后经过以太网物理层接收芯片的解调，生成madi信号。在另一示例中，可通过网络通讯芯片与上位机建立tcp/ip连接，使得上位机可与微控制器芯片(mcu)进行通讯。微控制器芯片接收来自上位机的控制传输信号，然后对控制传输信号进行解析，生成相应的用于在dsp芯片执行的上位机控制指令。系统工程师可根据扬声器中各通路扬声器测量所得的特性，对dsp芯片的各项音频处理性能进行优化，以获得最优的扬声器特性。在一些情况下，用户也可通过上位机控制dsp内的用户均衡，来获取特定需求下的声音，例如在汽车风噪的研究中，调节用户均衡对某些频段的噪声以进行预衰减，可以验证降噪材料的声学特性。
56.可以，所述音频传输信号通过光纤或同轴电缆传输；
57.所述控制传输信号通过网线传输。
58.可理解地，音频传输信号可以通过光纤或同轴电缆传输，优选为光纤。光纤的信号隔离能力更好，上下级之间的设备不容易互相干扰，且具有更远的传输距离。控制传输信号可以通过网线传输。
59.本实施例提供的扬声器信号处理方法，集合了目前市面上独立的多通路madi声卡和扬声器处理器等设备的功能，可令整个扬声器系统变得极为简单，节省扬声器系统安装所需要的空间和工程量，扬声器系统的优化调试也变得更为方便，大大提高扬声器信号处理装置对扬声器信号的处理能力，降低扬声器系统的复杂性。
60.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
61.在一实施例中，提供一种扬声器信号处理装置，该扬声器信号处理装置与上述实施例中扬声器信号处理方法一一对应。如图3所示，该扬声器信号处理装置包括获取数据模块10、第一音频处理模块20、第二音频处理模块30和数模转换模块40。各功能模块详细说明如下：
62.获取数据模块10，用于获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令；
63.第一音频处理模块20，用于将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位机控制指令处理为音频控制指令；
64.第二音频处理模块30，用于根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号；
65.数模转换模块40，用于将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号。
66.可选的，第一音频处理模块20包括：
67.第一音频处理单元，用于通过第一计算芯片对所述madi信号进行处理，生成所述第一音频数字信号，所述第一音频数字信号包括第一音频信号和第一字时钟。
68.可选的，第二音频处理模块20包括：
69.第二音频处理单元，用于通过第二计算芯片对所述第一音频数字信号进行处理，生成所述第二音频数字信号，所述第二音频数字信号包括第二音频信号和第二字时钟。
70.可选的，数模转换模块40包括：
71.确定位时间单元，用于通过第二计算芯片将所述第二音频数字信号发送给数模转换器，以使所述数模转换器中的锁相回路对所述第二音频数字信号中的第二字时钟进行倍频，生成位时间；
72.模数转换单元，用于通过第二计算芯片接收所述位时间，根据所述位时间将所述第二音频数字信号中的第二音频信号发送给所述数模转换器，以使所述数模转换器将所述第二音频信号转化为所述扬声器信号。
73.可选的，扬声器信号处理装置还包括：
74.信号输出模块，用于将所述扬声器信号输出至扬声器系统。
75.可选的，获取数据模块10包括：
76.接收传输信号单元，用于接收音频传输信号和控制传输信号，所述控制传输信号与所述扬声器系统的系统参数存在关联关系；
77.信号转换单元，用于将所述音频传输信号转换为所述madi信号；将所述控制传输信号转换为所述上位机控制指令。
78.可选的，所述音频传输信号通过光纤或同轴电缆传输；
79.所述控制传输信号通过网线传输。
80.关于扬声器信号处理装置的具体限定可以参见上文中对于扬声器信号处理方法的限定，在此不再赘述。上述扬声器信号处理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
81.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、输入接口和输出接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括可读存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令。该内存储器为可读存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。该计算机设备的输入接口用于与上位机连接，输出接口与扬声器系统连接。该计算机可读指令被处理器执行时以实现一种扬声器信号处理方法。本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。
82.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机可读指令，处理器执行计算机可读指令时实现以下步骤：
83.获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令；
84.将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位机控制指令处理为音频控制指令；
85.根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号；
86.将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号。
87.在一个实施例中，提供了一个或多个存储有计算机可读指令的计算机可读存储介
质，本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。可读存储介质上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时实现以下步骤：
88.获取madi信号和用于处理所述madi信号的上位机控制指令；
89.将所述madi信号处理为第一音频数字信号；将所述上位机控制指令处理为音频控制指令；
90.根据所述音频控制指令将所述第一音频数字信号处理为第二音频数字信号；
91.将所述第二音频数字信号转换为扬声器信号。
92.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机可读指令来指令相关的硬件来完成，所述的计算机可读指令可存储于一非易失性可读取存储介质或易失性可读存储介质中，该计算机可读指令在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
93.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
94.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。