[发明专利]数字讯号转换系统与方法

说明书

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(Personal Digital Assistant，PDA)、可携式多媒体播放器(Portable Multimedia Player，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(sampling rate)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(Zero Order Hold)转换器又是取样频率转换(sampling rate converter)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2π比较(步骤103)，此时，如果该相位值大于2π，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2π(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，增加产品竞争力。

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/视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/视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。