[发明专利]低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统及播放方法

说明书

技术领域

本发明涉及音频播放技术领域，特别是涉及一种低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统及播放方法。

背景技术

目前，主流音响播放模式是对音频数据文件用声卡硬件D/A转换解码输出模拟音频信号，以AB类或A类功放为主。也有如图1所示的传统D类功放，将模拟音频信号通过比较器转换变PWM信号，进行功率放大和滤波，上述方法是对音频模拟信号进行功率放大，存在非线性失真、互调失真等将导致声音恶化。为解决声音失真的问题，如图2所示，德州仪器采用纯硬件电路来实现D/D高精度转换，利用数字内插滤波器滤波，经过等比特调制器将数字音频调制成PWM信号。这种方法需要另外购置硬件、功放造价增加，并且其精度由硬件固定，不能随意提高；另外只能支持一台D类功放，由于不支持网络，多台时有复杂的连线且没有网络化音响系统深度开发的基础。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统及播放方法。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统，其包括：电脑控制端，所述电脑控制端将各类数字音频格式文件转变为高保真的至少一个PWM文件，所述PWM文件由开关时间长短不同的信号构成，每一个开关信号的高电平或低电平延续时间长短与音频文件的相应幅值成正比且延续时间长短由时长控制模块控制；PWM信号接收端，所述PWM信号接收端具有N个可同时工作且能够按照电脑端时长控制模块的延续时间长短输出高电平或低电平的端口，所述N为正整数；所述PWM信号接收端与电脑控制端通过网络连接，电脑控制端将所有高保真的PWM音频信号通过网络直接传输给PWM信号接收端。

本发明的多声道播放系统中，PWM信号接收端与电脑控制端通过网络连接，PWM信号接收端与电脑控制端的距离可近也可以很远；通过软件直接将数字音频文件转变为PWM文件，避免了音频的失真，提高了音质。本发明不需要高保真的PWM信号接收端，就可以实现音频的无损还原，极大地降低了费用；PWM信号接收端具有N个可同时工作的输出端口，利用价格低廉的PWM信号接收端就可以同时驱动多个功放同时工作，可随意进行声道扩展。本发明彻底摒弃硬件声卡和德州仪器采用的纯硬件D/D转换方式，电脑控制端只需要通过软件将数字音频文件直接转变为高保真PWM文件直接驱动D类功放，就能够实现高保证音乐的播放，设备简单、造价低廉、扩展性极强，实用性极强。另外，本发明PWM文件由开关时间长短不同的信号构成，每一个开关信号的高电平或低电平延续时间长短与音频文件的相应幅值成正比且延续时间长短由电脑端时长控制模块控制，PWM文件为时长控制模块发出的开关信号，对网络带宽要求很低。

在本发明的一种优选实施方式中，所述电脑控制端和PWM信号接收端均具有网络通信模块，所述网络通信模块通过有线网络或者无线网络实现PWM信号传输。既可以通过有线连接，也可以通过无线连接，既可以近距离传输，也可以远距离传输。

在本发明的另一种优选实施方式中，电脑控制端接收数字音频格式文件，将不同数字音频格式文件各独立声道信息转变为与之对应的各声道高保真PWM文件。从而实现多声道立体声的播放。

在本发明的另一种优选实施方式中，所述电脑控制端包括数字音频接收模块、振幅获取模块、振幅区间分割模块、时长控制模块和PWM文件获取模块，其中，所述音频接收模块接收数字音频文件并传输至振幅获取模块和PWM文件获取模块；所述振幅获取模块获取所述数字音频文件的振幅最大值M1和振幅最小值M2，确定数字音频文件的声音范围为[-M,M]，其中M为|M1|和|M2|中的较大者；所述振幅区间分割模块接收振幅获取模块获取的信息，将区间[-M,M]均分为n个子区间，区间边界点的数值从低到高用K0、K1、K2、……、Kn表示，其中n为正整数；所述PWM文件获取模块将数字音频文件按时间顺序分段，所述分段的时间间隔与原数字音频文件采样周期同步且相等，所述PWM文件获取模块获取不同音频段的幅度数据，判断其最近接的子区间边界点并传输给时长控制模块，所述时长控制模块输出高电平或低电平延续时间与最近接的子区间边界点大小呈正相关的开关信号，即为该段音频段的PWM信号。

本发明的电脑控制端直接将数字音频文件转变为PWM信号，避免了音频的失真，提高了音质。

在本发明的另一种优选实施方式中，所述时长控制模块为幅度数字-时间数字转换器，保证PWM文件的方便快捷的产生和输出。