[发明专利]数字音频信号处理系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及数字音频信号处理系统领域。更具体而言，本发明涉及处理不同格式的数字音频信号的数字音频信号处理系统。

背景技术

在便携式设备(例如移动电话)所应用的数字音频信号处理系统技术领域中，其功能已经从基本的播放和/或记录功能发展为更高级的功能。例如，这些更高级的功能可包括诸如多个音频解码器和编码器(编解码器)的单元和音响效果单元(例如动态范围控制器和均衡器)，以及包括能够将音频源混合至和/或将音频信号路由至不同目的地(例如扬声器或头戴式耳机)的结构。

多数带有音频再现能力的音乐播放器和便携式设备具有采用定点处理器进行音频处理的数字音频信号处理系统硬件架构。

图1示出了音频信号采样的示例性表示及其对应格式。比特表示10包括多个比特。比特的数量与该格式的比特分辨率20对应。在比特表示10中，小数点30将这多个比特划分为表示音频信号采样的整数部分的比特(整数比特)以及表示音频信号采样的小数部分的比特(小数比特)。小数点30在比特表示10内的位置对应于该格式的比特分布。应理解，在整个本说明书中，提及比特(例如在上述采样表示中的比特)时表示泛指任何符号(例如四进制、十进制或十六进制符号)。

在定点硬件上实现音频处理算法既不能利用浮点表示也不能利用浮点运算，这是因为其就资源而言太昂贵，而这对于便携式设备尤其重要。因此，音频处理算法的实现以定点运算来执行，其中，根据预定格式将用于表示采样的比特划分为整数比特和小数比特。因此，音频采样的比特分辨率是固定的，并且小数点被设置于音频采样的比特模式表示内的特定位置。相应的格式称为Q-格式。

将比特分为整数比特和小数比特是件十分重要的任务，其影响所得到的输出音频质量，还影响获得期望输出所需的资源(例如编码大小、计算功率)量。在实现中明确进行比特分布配置，对数字音频信号处理的灵活性和性能都具有较大限制。

例如就所支持的音频格式和音频增强能力方面，对能够再现音频的设备(音频呈现设备)的评估涉及一系列功能。所呈现音频的质量是评估中的重要因素。在报纸和杂志中关于各种设备经常报道音频质量(常使用预设的一组音轨根据信噪比或信号对噪声及失真比而量化或估量)，从市场前景而言音频质量极其重要。

目前，大多数数字音轨(被采样及编码的音频，例如音乐)使用16比特分辨率来表现。然而，已知一些编解码器支持更高分辨率，例如，具有20比特分辨率的无损音频编解码器(FLAC-无损音频压缩/解压缩)。

尽管也取决于所使用的编解码器的类型，但增加比特分辨率中的比特数量可提高数字音轨的质量，因此使其与数字化的初始音轨更相似。因此，为了在处理后保持音频质量，期望能够使用较高的比特分辨率。例如，可使用额外比特(精度比特)表示音频采样的更多细节。更多精确比特的使用有效地减少了量化噪声(一般称为减少或降低噪声基底)。例如，在对音频采样进行数字化时和/或在对数字音频采样执行运算操作期间可能引入量化噪声。

由于数字音轨的比特分辨率的变化增加，以及由于具有更高比特分辨率的音频处理块的增加，当尝试设计支持高分辨率音轨和低分辨率音轨两者的系统时，以定点运算(根据预定格式)实施音频处理算法将成为障碍。例如，设计支持所有相关格式的系统，为每种格式产生期望的音频质量且优化音频信号处理系统的资源利用，即使并非不可能，但是也会很麻烦。

因此，越来越需要具有不同比特分辨率(和/或不同比特分布)的数字音频信号在数字音频信号处理系统的相同硬件架构上共存。也要求这样的系统就目标质量和资源优化方面具有更高的适应性。

发明内容

应注意，术语“包括/包含”在用于本说明书中用于表明存在所记载的特征、整体、步骤或组件，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、组件或其集合的存在或增加。

本发明目的在于消除上述缺点中的至少一些缺点，并且提供使得具有不同格式的信号能够在相同硬件架构中灵活共存的数字音频信号处理系统和对应的计算机程序产品。