TWI412020B - 用於處理音頻信號的方法和系統 - Google Patents

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Description

用於處理音頻信號的方法和系統
本發明涉及多聲道介面，更具體地說，涉及一種用於靈活複用器和混頻器的方法和系統。
隨著光碟技術的發展，與其他如磁記錄相比，在單盤上可以存儲更大量的音頻和/或視頻資料。近來的發展通過在單盤內部實現高資料存儲容量來進一步擴展光碟的容量。例如，藍光碟技術可採用藍色鐳射讀寫光碟。如與多功能數碼光碟(DVD)或緊致光碟(CD)比較，藍光碟(blu-ray disc)可以存儲更多的資料，這是由於與DVDs採用的650nm波長的紅色鐳射以及CD採用的780nm的紅外光相比，藍色鐳射具有更短的波長，大約爲405nm。使用較短波長使得在同樣容量的空間中數位地存儲更多的資訊。與也使用藍色鐳射的高清晰多功能數碼光碟(HD-DVD)相比，藍光技術也可在每個光碟層中實現更大的資訊容量。
對於藍光的應用，編碼器/解碼器(多媒體數位信號編解碼器)可用于壓縮或解壓縮將要存儲到光碟或將要從光碟獲取的音頻和視頻資訊。對於視頻運用，單機藍光播放器便能解碼各種編解碼格式，如同樣用於DVD的MPEG-2格式、由ISO/IEC'S MPEG和ITU-T'S VCEG聯合開發的新編解碼格式H.264/AVC和/或基於微軟的視窗媒體播放器9 (Microsoft's Windows media 9)的編解碼格式VC-1。對於音頻運用，藍光播放器可支援如高達7.1聲道的杜比數碼環繞聲、數位影院系統(DTS)以及線性編碼脈衝調製(PCM)。藍光播放器也可支援杜比數位+(dolby digital plus)以及如杜比高保真(trueHD)和DTS HD等無損格式。在某些例子中，藍光播放器需要支援線性編碼脈衝調製(PCM)5.1、杜比數碼環繞聲5.1和DTS 5.1位元流格式，因其中的任一種格式都可用作光碟上的唯一音軌。對於採用PCM、杜比高保真(trueHD)或DTS-HD格式的電影內的無損音頻，藍光碟可支援高達用於6聲道的24比特/192kHz的編碼，或用於8聲道的24比特/96kHz的編碼。
在HD-DVD音頻應用中，可使用DVD上也使用的線性(未壓縮)PCM、杜比數碼環繞聲和DTS格式來製作高達7.1聲道的環繞身歷聲。此外，HD-DVD播放器還支援杜比數位＋以及無損格式如杜比高保真(trueHD)和DTSHD。在HD-DVD應用上，杜比格式，如杜比數碼環繞聲或杜比數位＋音軌，可用作光碟上的唯一音軌。對於採用PCM、杜比高保真(trueHD)或DTS-HD格式的電影中的無損音頻，HD-DVD盤可支援用於2聲道的高達24比特/192kHz的編碼，或用於8聲道的高達24比特/96kHz的編碼。
在數位系統中，PCM分時編碼可用於資料的傳輸，其允許在定義的時間間隔中在單根線上同時傳送多個信號，作爲二 進位信號組。這些數位系統中需要使用處理單元，用於控制系統中的各個單元，以允許中央處理單元使用包括一個或多個PCM通道的PCM匯流排與所述各個單元之間通信。對於性價比高的消費品的設計和實現，需要有能夠提供充分的架構靈活性和有效性以支援新的光存儲技術(如藍光和/或HD-DVD)需求的編碼和/或解碼系統。
比較本發明後續將要結合附圖介紹的系統的各個特徵，現有和傳統技術的其他局限性和弊端對於本領域的普通技術人員來說是顯而易見的。
本發明涉及一種用於靈活複用器和混頻器的方法和系統，結合至少一幅附圖進行了充分的展現和描述，並在權利要求中得到了更完整的闡述。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種用於處理音頻信號的系統，所述系統包括：用於採樣接收到的音頻資料的一個或多個電路；所述一個或多個電路基於對應的元資料資訊混頻所述採樣的音頻資料的主音頻資訊和次音頻資訊，以生成混頻輸出音頻資料；以及所述一個或多個電路拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級(pipeline stage)。
優選地，所述一個或多個電路使用與解碼的PCM幀關聯 的幀頭指示器處理所述對應的元資料資訊。
優選地，所述一個或多個電路使用所述幀頭指示器標記所述解碼的PCM幀的至少一部分。
優選地，所述經處理的對應元資料資訊包括多個混頻係數。
優選地，所述一個或多個電路將所述多個混頻係數存儲在至少一個混頻係數庫中以用於所述混頻。
優選地，所述一個或多個電路基於輸出解碼率拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過所述資料處理路徑。
優選地，所述一個或多個電路基於所述採樣的音頻資料的優先順序判定所述採樣的音頻資料的順序。
優選地，所述一個或多個電路包括所述多個管線級，其中所述多個管線級包括以下至少一級或多級：緩衝級、採樣率轉換級、資料處理級和輸入/輸出級。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種用於處理音頻信號的方法，包括：基於對應的元資料資訊混頻採樣的接收到的音頻資料的主音頻資訊和次音頻資訊以生成混頻輸出音頻資料；以及拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級。
優選地，所述方法進一步包括：使用與解碼的PCM幀關聯的幀頭指示器處理所述對應的元資料資訊。
優選地，所述方法進一步包括：使用所述幀頭指示器標記所述解碼的PCM幀的至少一部分。
優選地，所述經處理的對應元資料資訊包括多個混頻係數。
優選地，所述方法進一步包括：將所述多個混頻係數存儲在至少一個混頻係數庫中以用於所述混頻。
優選地，所述方法進一步包括：基於輸出解碼率拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過所述資料處理路徑。
優選地，所述方法進一步包括：基於所述採樣的音頻資料的優先順序判定所述採樣的音頻資料的順序。
優選地，所述多個管線級包括以下至少一級或多級：緩衝級、採樣率轉換級、資料處理級和輸入/輸出級。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種機器可讀記憶體，其內存儲的電腦程式包括至少一個用於音頻信號處理的代碼段，所述至少一個代碼段由機器執行而使得所述機器執行如下步驟：基於對應的元資料資訊混頻採樣的接收到的音頻資料的主音頻資訊和次音頻資訊以生成混頻輸出音頻資料；拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級。
優選地，所述至少一個代碼段包括使用與解碼的PCM幀關聯的幀頭指示器處理所述對應的元資料資訊的代碼。
優選地，所述至少一個代碼段包括使用所述幀頭指示器標記所述解碼的PCM幀的至少一部分的代碼。
優選地，所述經處理的對應元資料資訊包括多個混頻係數。
優選地，所述至少一個代碼段包括將所述多個混頻係數存儲在至少一個混頻係數庫中以用於所述混頻的代碼。
優選地，所述至少一個代碼段包括基於輸出解碼率拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過所述資料處理路徑的代碼。
優選地，所述至少一個代碼段包括基於所述採樣的音頻資料的優先順序判定所述採樣的音頻資料的順序的代碼。
優選地，所述多個管線級包括以下至少一級或多級：緩衝級、採樣率轉換級、資料處理級和輸入/輸出級。
本發明的各種優點、各個方面和創新特徵，以及其中所示例的實施例的細節，將在以下的描述和附圖中進行詳細介紹。
本發明實施例涉及一種用於靈活複用器和混頻器(flexible multiplexer and mixer，縮寫爲FMM)的方法和系統。本發明的方法包括基於對應的元資料資訊混頻經採樣的接收到的音頻資料的主音頻資訊和次音頻資訊以生成混頻輸出音頻資料。生成的混頻輸出音頻資料可被拉動通過生成混頻輸出音頻資料所使用的資料處理路徑。
圖1A是根據本發明實施例的用於藍光和/或高清晰DVD 的音頻解碼系統的典型框圖。參照圖1A，示出了用於音頻解碼的系統，包括處理器100、解碼資料信號處理器(DSP)102、靈活音頻複用器和混頻器(以下簡稱爲FMM)模組104以及記憶體108。處理器100可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於控制和/或管理解碼DSP 102、FMM模組104和/或記憶體108執行的操作。解碼DSP 102可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於解碼音頻資訊。在這一點上，例如音頻資訊可包含在PCM幀中。解碼DSP 102的輸出傳送給FMM模組104。記憶體106可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲經解碼DSP102和/或FMM模組104處理過的資料。
FMM模組104可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於藍光和/或高清晰DVD (HD-DVD)操作中的重播和聲道混頻。在這一點上，例如，FMM模組104可實現支援7個主揚聲器和一個亞低音揚聲器(又稱爲低音效(LEF)聲道)的7.1聲道主音頻、支援5個次揚聲器和一個亞低音揚聲器的5.1聲道次音頻、和/或96 KHz的8聲道的單聲道音效的重播和聲道混頻。在本發明的典型實施例中，例如，FMM模組104可用於重播和聲道混頻身歷聲主音頻、身歷聲次音頻、和/或192 KHz的身歷聲或雙聲道音效。在本發明的典型實施例中，FMM模組104也可用於壓縮索尼/飛利浦數位介面(SPDIF)的5.1聲道AC-3或數位影院系統(DTS)的編碼；在此，AC-3是指在 數位-HDTV標準和已知的杜比數位環繞聲中指定的5.1聲道音響系統。
例如，FMM模組104可用於各級混頻。第一混頻級可用於7.1聲道主音頻、5.1聲道次音頻和8單聲道身歷聲音效的混頻。另一混頻級可用於第一混頻級輸出的下混頻。在這一點上，FMM模組104可提供混頻係數的動態更新、幀定界同步、混頻係數的平滑化(smoothing)或斜坡化(ramping)以及聲道混頻的軟極限。
例如，FMM模組104也可實現用於48/192、48/96、192/48、96/48、12/192、12/96、12/48、24/192、24/96和24/48kHz的高品質採樣率轉換(SRC)。也可支援用於各個輸入的線性***SRC。例如，FMM模組104也可支援壓縮SPDIF、數模轉換(DAC)和內部積體電路聲音(I2S)輸出之間的延時平衡。此外，例如，FMM模組104也可支援音頻浮水印檢測、杜比低音管理以及DTS揚聲器管理。
圖1B是根據本發明實施例的順序FMM拓撲的典型框圖。參照圖1B，示出了用於重播和聲道混頻的系統的順序架構或拓撲，其中所述系統可包括採樣率轉換器(SRC)108、複用和混頻(MUX/MIX)模組110、HDMI/SPDIF/DAC/I2S模組112a、SRC112b、編碼器112c和SPDIF/HDMI模組112d。所述系統還包括解碼DSP，如圖1A中公開的解碼DSP 102。
SRC 108可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於解碼DSP 102提供的資料的採樣率轉換。MUX/MIX模組110可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於混頻和/或複用SRC 108提供的資料。例如，MUX/MIX模組110可傳送處理過的資料到HDMI/SPDIF/DAC/I2S模組112a和/或SRC 112b。例如，HDMI/SPDIF/DAC/I2S模組112a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於處理多種格式中至少一種格式的資料，其格式有例如高清晰多媒體介面(HDMI)、SPDIF、DAC和/或I2S。SRC 112b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於MUX/MIX模組110提供的資料的採樣率轉換。編碼器112c可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於編碼來自SRC 112b的經採樣率轉換的資料。例如，SPDIF/HDMI模組112d可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於處理編碼器112c生成的多種格式中至少一種格式的資料，其格式爲例如高清晰多媒體介面(HDMI)、SPDIF。
例如，從解碼DSP 102到SRC 108的通信和從SRC 108到MUX/MIX模組110的通信可通過多個聲道如22個聲道進行。例如，從MUX/MIX模組110到HDMI/SPDIF/DAC/I2S模組112a的通信可通過14個聲道進行；從MUX/MIX模組110到SRC 112b的通信可通過8個聲道進行。
圖1B中公開的順序拓撲架構可使用單個路徑，下混頻、 解碼輸出、編碼輸入在連續的管線中實現。在某些例子中，雖然這種拓撲架構通過共用混頻輸出而成本較低，但是由於解碼輸出和編碼輸入之間的延時依賴，這也會導致系統和/或軟體設計更加複雜，如TSM或主機PI配置。在另一些例子中，如圖1C公開的獨立拓撲架構，由於其將用於解碼輸出和編碼輸入的混頻功能分開，因而比較昂貴，但是由於解碼路徑和編碼路徑之間的獨立延時，其可帶來更有效的系統和/或軟體設計。
圖1C是根據本發明實施例的獨立FMM拓撲的典型框圖。參照圖1C，示出了用於可實現重播和聲道混頻的系統的獨立架構或拓撲，其中所述系統包括SRC 108和MUX/MIX模組110。所述系統也可包括如圖1B中所示HDMI/SPDIF/DAC/I2S模組112a、SRC112b、編碼器112c、SPDIF/HDMI模組112d以及解碼器DSP 102。SRC 108可包括第一SRC 109a和第二SRC 109b。MUX/MIX模組110可包括第一MUX/MIX模組111a和第二MUX/MIX模組111b。
SRC 109a、109b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於對解碼DSP 102提供的資料進行採樣率轉換。MUX/MIX模組111a、111b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於分別混頻和/或複用分別由SRC 109a、109b提供的資料。MUX/MIX模組111a、111b可分別傳輸處理過的資料到HDMI/SPDIF/DAC/12S模組112a和SRC 112B。例如，從解碼 DSP 102到SRC 109a、109b的通信和從SRC 109a、109b到MUX/MIX模組111a、111b的通信可通過多個聲道如22個聲道進行。例如，從MUX/MIX模組111a到HDMI/SPDIF/DAC/12S模組112a的通信可通過14個聲道進行；從MUX/MIX模組111b到SRC 112b的通信可通過8個聲道進行。
在某些例子中，如揚聲器管理(SM)和音頻浮水印檢測之類後處理功能，可能需要將混頻的多路聲道回發到存儲環暫存器(例如DRAM暫存器)，並且通過靈活複用和混頻(FMM)處理再次重播。在這一點上，後處理和沒有進行後處理的輸出之間的延時平衡是必需的。由於啟用了後處理時，順序拓撲架構的重播和捕捉次數將比較少，連續和獨立拓撲都可用於實現音頻信號的重播和聲道混頻的系統，例如那些用於藍光和/或HD-DVD操作的系統。在某些實施例中，當使用二重解碼和編碼時，更適合使用獨立拓撲；同時當二重解碼以及揚聲器管理和音頻浮水印檢測的後處理均啟用時，更適合使用獨立拓撲。
對於48 KHz重播和聲道混頻系統，混頻器和多聲道輸出可在48 KHz的採樣率下工作。在這一點上，48 KHz以外的採樣率下得到的輸入樣本將在48 KHz下進行採樣率轉換、混頻和重播。對於96 KHz重播和聲道混頻系統，混頻器和多聲道 輸出可在96 KHz的採樣率下工作，並且96 KHz以外的採樣率下得到的輸入樣本將在96 KHz下進行採樣率轉換、混頻和重播。同樣的，對於192KHz重播和聲道混頻系統，混頻器和多聲道輸出可在192 KHz的採樣率下工作，並且192 KHz以外的採樣率下得到的輸入樣本將在192 KHz下進行採樣率轉換、混頻和重播。
圖1D是根據本發明實施例的FMM頂級架構的典型框圖。參照圖1D，示出了圖1A公開的FMM模組104的架構實現。FMM模組104包括元資料模組(MB)120、匯流排仲裁器/橋接器122、緩衝模組(BF0)130、第一採樣率轉換(SRC)模組140a、第二SRC模組140b、第一資料路徑(DP)或PCM混頻模組(DP0)150a、第二資料路徑模組(DP1)150b、輸入-輸出模組(IOP)160、鎖向環(PLL)124、FMM公共內部(FCI)介面仲裁器139、147a、147b、157a和157b，以及FCI介面整合模組138、149a、149b和159。
圖1D中公開的FMM的典型架構可包括各種類型的資料流程。一種資料流程爲從解碼環形緩衝器到音頻重播輸出的解碼資料流程。另一資料流程爲從解碼環形緩衝器到編碼輸入環形緩衝器的編碼資料流程。這些資料流程可共用同一資料管線，使用資料拉動模型作爲流控制方式。該管線級可包括BF0 130、SRC0140a、SRC1 140b、DP0 150a、DP1 150b和IOP 160。 這些資料可進行速率控制和/或從IPO 160拉動。例如，每一級都可包括一個處理單元和多個小FIFO緩衝器作爲管線緩衝器。每個聲道對可使用一個FIFO緩衝器。當FIFO緩衝器中的空間可用時，在請求被多個FIFO緩衝器之間的迴圈仲裁批准以後，處理單元可處理資料以填充FIFO緩衝器。
MB 120可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於生成元資料資訊以傳送給FM模組104的其他部分，用於處理音頻資訊。在這一點上，例如，MB 120可通過匯流排仲裁器/橋接器122傳輸元資料資訊，例如幀頭指示器和/或混頻係數。例如，MB 120可向BF0 130、SRC模組140a和140b、DP0 150a和DP1 150b和/或IOP 160傳輸元資料資訊。
BF0 130可包括客戶模組(client module)132、多個FIFO134和多個緩衝器135。客戶模組132可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於如圖1A中所示的FMM 104和記憶體(如記憶體106)之間的資料傳輸。在這一點上，舉例來說，這個記憶體可以是DRAM記憶體。FIFO 134可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於先進先出資料存儲操作。可對FIFO 134作如下標記：sfifo0到sfifo23用於源FIFO(源先進先出寄存器)；dfifo0到dfifo3用於目標FIFO(目標先進先出寄存器)。緩衝器135可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲資料。可對緩衝器135如下標記：標記與FIFO sfifo0到sfifo23 相關的緩衝器爲bf0到bf23；標記與FIFO dfifo1到dfifo3相關的緩衝器爲bf0到bf3。
例如，客戶模組132、FIFO sfifo0、sfifo12和dfifo3，以及與dfifo3相關的緩衝器bf0、bf12和bf3可爲編碼和解碼路徑功能所共用。例如，FIFO sfifo1到sfifo11和緩衝器bf1到bf11可用於解碼路徑功能。例如，FIFO sfifo13到sfifo23和dfifo0到dfifo2以及與FIFO dfifo0到dfifo2相關的緩衝器bf13到bf23及bf0到bf2可用於編碼路徑功能。
SRC0 140a可包括客戶機仲裁/輸入資料獲取模組142a、多個採樣率控制器144a和多個緩衝器146a。客戶機仲裁/輸入資料獲取模組142a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於SRC0 140a和FCI仲裁器139之間的資料傳輸。採樣率控制器144a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於聲道速率的調整。採樣率控制器144a可標記爲src_bp0到src_bp11。緩衝器146a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲資料。緩衝器146a可標記爲bf0到bf11。src_bp0和bf0可爲編碼和解碼路徑功能所共用，而src_bp1到src_bp11和bf1到bf11可用於解碼路徑功能。
SRC1 140b可包括客戶機仲裁/輸入資料獲取模組142b、多個採樣率控制器144b和多個緩衝器146b。客戶機仲裁/輸入資料獲取模組142b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於 SRC1 140b和FCI仲裁器139之間的資料傳輸。採樣率控制器144b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於聲道速率的調整。採樣率控制器144b可標記爲src_bp0到src_bp11。緩衝器146b包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲資料。緩衝器146b可標記爲bf0到bf11。src_bp0和bf0可爲編碼和解碼路徑功能所共用，而src_bp1到src_bp11和bf1到bf11可用於解碼路徑功能。
DP0 150a可包括客戶機仲裁/輸入資料獲取模組152a、多個混頻器154a、多個音量控制器(VC)155a和多個緩衝器156a。客戶機仲裁/輸入資料獲取模組152a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於DP0 150a和FCI整合器(merger)149a之間的資料傳輸。混頻器154a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於各種音頻混頻操作。混頻器154a可標記爲mix0到mix7。音量控制器155a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於在音頻混頻操作中控制音量。音量控制器155a可標記爲Vc0到vc7。緩衝器156a包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲資料。緩衝器156a可標記爲bf0到bf15。在這一點上，例如，兩個緩衝器156a可與一個音頻聲道相關聯。mix0、vc0和bf0可爲編碼和解碼路徑功能所共用，而mix1到mix7、vc1到vc7、bf2到bf15可用於解碼路徑功能。
DP1 150b可包括客戶機仲裁/輸入資料獲取模組152b、多 個混頻器154b、多個音量控制器(VCs)155b和多個緩衝器156b。客戶機仲裁/輸入資料獲取模組152b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於DP1 150b和FCI整合器149b之間的資料傳輸。混頻器154b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於各種音頻混頻操作。混頻器154b可標記爲mix0到mix7。音量控制器155b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於在音頻混頻操作中控制音量。音量控制器155b可標記爲vc0到vc7。緩衝器156b包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲資料。緩衝器156b可標記爲bf0到bf15。在這一點上，例如兩個緩衝器156b可與一個音頻聲道相關聯。Mix0、vc0和bf0可爲編碼和解碼路徑功能所共用，而mix1到mix7、vc1到vc7、bf2到bf15用於編碼路徑功能。
DP0 150a和DP1 150b可用於提供如下操作：使用8-聲道成對混頻器的16到1聲道混頻、音頻混頻器內的二重乒乓效應係數組、係數平滑和/或軟極限操作。例如，從資料路徑(DP)輸出端到輸入端的反饋環可實現來自主、次和音響效果混頻的輸出端的7.1聲道PCM進一步下混頻到5.1聲道，用於編碼或身歷聲輸出。
IOP 160可包括客戶機仲裁/輸入資料獲取模組161、MS模組162、SPDIF模組163a、HDMI模組163b、DAC_VC0模組164a、多個I2S輸出模組164b、多個捕捉寄存器165、仲裁 模組166和I2S輸入模組(I2S_in)167。例如，多個I2S輸出模組164b可標記爲I2S0_out到I2S4_out。例如，多個捕捉寄存器165可標記爲cap_reg0到cap_reg3。客戶機仲裁/輸入資料獲取模組161可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於IOP 160和FCI整合器159之間的資料傳輸。MS模組162可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於客戶機仲裁/輸入資料獲取模組161和SPDIF模組163a和/或HDMI模組163b之間的資料傳輸。SPDIF模組163a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於按照索尼/飛利浦數位介面(SPDIF)處理音頻資訊。HDMI模組163b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於按照高清晰多媒體介面(HDMI)處理音頻資訊。
DAC_VC0模組164a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，通過執行音頻信號的數模轉換來調整音頻信號的音量。多個I2S輸出模組164b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於按照I2S介面處理音頻資訊。多個捕捉寄存器165可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲捕捉到的音頻資訊。例如，仲裁模組166可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於在多個捕捉寄存器165之間做出選擇，以通過目標FIFO dfifo0到dfifo3向BF0 130提供反饋。I2S_in 167可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於接收與I2S介面相容的資料。
MS 162、SPDIF模組163a、HDMI模組163b、仲裁模組 166和I2S_in 167可爲編碼和解碼路徑功能所共用。DAC_VC0模組164a和多個I2S輸出模組164b可用於解碼路徑功能。多個捕捉寄存器165可用於編碼路徑功能。
IOP 160可從PLL 124接收至少一個時鐘或參考信號。在這一點上，例如，PLL 124可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於生成支援多個資料速率的時鐘或參考信號。FCI仲裁器139、147a、147b、157a和157b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於在FMM 104的一級向另一級通信生成的至少一個輸出信號中做出選擇。例如，FCI仲裁器可使用能實現兩級優先順序輪轉方法的狀態機。FCI整合器138、149a、149b和159可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於整合由FMM 104的一級向另一級通信生成至少一個輸出信號。
在圖1D中公開的本發明的典型實施例中，FMM 104可通過48個聲道、24個FIFO和/或48個環形緩衝器，用於24重播，每個重播採用2個聲道。在本發明的一個典型實施例中，FMM可通過8個聲道、4個FIFO和/或8個環形緩衝器，用於4個捕捉，每個捕捉採用2聲道。例如，FMM 104還可實現8輸出，更確切地說，就是16個聲道的身歷聲或多聲道輸出。該輸出可包括用於PCM或壓縮音頻的SPDIF輸出、用於下混頻身歷聲音頻的DAC輸出、用於7.1聲道和下混頻身歷聲的至少兩個I2S輸出，和/或HDMI輸出，並可與其他輸出 格式共用。FMM 104還可實現在IOP 160中而不是在BF0 130執行的I2S輸出，以使IOP 160能夠基於PLL 124處理I2S輸入和I2S輸出時鐘，因爲BF0 130可基於系統時鐘運行。
在圖1D中公開的FMM 104可實現多聲道程式，允許在BF0130、SRC0 140a、SRC1 140b，、DP0 150a、DP1 150b和/或IOP 160中處理一個聲道組。在這一點上，一個聲道組中的每個聲道對可共用組標誌符(ID)。一個組中的聲道可使用連續的聲道ID序列來標記。例如，組ID數位可以是第一聲道對ID或管線FIFO。與管線緩衝器相關聯的仲裁器可將聲道組當作單個客戶機來處理，更確切地說，當組中的其餘客戶機也在向仲裁器請求時，處理第一個客戶機對仲裁器的請求。當這個請求被批准以後，可按照每個聲道在其所在組中的ID順序對其請求進行處理。這種方式可確保FMM資料路徑上的聲道同步並還可簡化混頻係數的調整。
在圖1D中公開的FMM 104還支援元資料資訊的使用。元資料可是次音頻句法(syntax)的一部分，攜帶主音頻和次音頻之間的動態混頻係數，以及混頻功能中的更新的與次音頻幀定界對準所需的動態係數。元資料消息和幀資訊可從解碼DSP 102傳送到FMM 104，然後用於控制DP0 150a和/或DP1 150b內的混頻操作，以減弱計時需求以實現對準。在這一點上，例如，FMM 104可支援DP0 150a和/或DP1 150b中的元資料緩衝器、 預先格式化的消息、消息解包器、PCM標記和/或二重乒乓效應係數組，並支援MI作控制介面。
在圖1D中公開的FMM 104可將採樣率轉換管線模組與資料路徑模組分開，以便實現多採樣率轉換操作。在這一點上，所支援的採樣率轉換功能包括高質量的SRC，更確切地說，例如具有優於-120dB雜訊抑制的SRC，比率爲4/1、1/4、2/1和/或1/2。該採樣率轉換功能也包括回送路徑以支援比率在0和2之間的串列SRC操作和/或線性***。
FMM 104可在各種元件中使用共用內部介面(FCI)以便可基於特徵需求增加或移除元件，而不會在各種FMM 104元件間引起介面相容性問題。例如，FCI可使用24-比特資料匯流排及多個信號。例如，FCI支援的多個信號包括請求(REQ)信號、確認應答(ACK)信號、無確認應答(NOACK))信號、標識(ID)信號、資料(DATA)信號、標記(TAG)信號、聲道指示器(CH_LEFT0_RIGH1)信號。
REQ信號爲用於請求一對左和右採樣的輸入信號。在本發明的典型實施例中，當有資料請求時，REQ信號在系統時鐘的上升沿上爲高，而當第二ACK信號爲高或NOACK信號爲高時，REQ信號爲低。通常，REQ信號可由例如兩個連續ACK信號來回應，第一ACK信號爲左聲道採樣和標記，第二ACK信號爲右聲道採樣和標記。當FCI的輸出客戶機不可用時，輸 出NOACK信號且REQ信號被無效。ACK信號可爲用於確認請求步驟的輸出信號。例如，每個請求可由兩個ACK信號來回應。每個ACK信號可爲一個時鐘寬。NOACK信號是在當前客戶機不可用或請求的客戶機ID不合法時用於指示沒有確認應答的輸出信號。NOACK信號可終止向無效模組的請求並防止狀態機挂機或鎖死。
ID信號爲包括多個比特的輸入信號，對應於管線模組中的輸出聲道對的標識。例如，ID信號可用於識別FMM 104內部模組內的客戶機和/或識別FMM 104內部模組。DATA信號可爲包括多個比特的輸出信號，對應于左或右聲道採樣。DATA信號的一部分可用於重播資料，而另一部分用於捕獲資料，因爲捕獲的資料可以是PCM或壓縮資料，在此例如，該壓縮資料可以是16比特或32比特。當CH_LEFT0__RIGHT1信號爲低時，DATA信號中的資料可爲左聲道採樣，當CH_LEFT0_RIGHT1信號爲高時，DATA信號中的資料可爲右聲道採樣。例如，當ACK信號在系統時鐘的上升沿爲高時，DATA信號有效。
TAG信號爲包括多個比特的輸出信號，其對應于左或右聲道採樣標記。當CH_LEFT0_RIGHT1信號爲低時，TAG信號爲左聲道採樣標記，當CH_LEFT0_RIGHT1信號爲高時，TAG信號爲右聲道採樣標記。例如，當ACK信號在系統時鐘上升沿上爲高時，TAG信號有效。CH_LEFT0_RIGHT1信號爲輸出信號， 當CH_LEFT0_RIGHT1信號爲低時，可用干指示左聲道採樣；當CH_LEFT0_RIGHT1信號爲高時，可用於指示右聲道採樣。 例如，當ACK信號在系統時鐘上升沿上爲高時，CH_LEFT0_RIGHT1信號有效。
對於某些應用，如對於某些藍光規範，可在次音頻中定義元資料，攜帶用於主和次音頻程式之間進行音頻混頻的動態係數。在這一點上，在混頻操作過程中，所述係數需要與次音頻幀邊界對準。此外，元資料中的該係數可隨每一幀而進行動態更新。
例如，因爲主和次解碼PCM之間的混頻操作可由FMM 104完成，而在解碼的PCM或現有的混頻硬體中都沒有可用的幀資訊，因此從解碼DSP 102到FMM 104中的混頻硬體的資料路徑可能既需要傳送幀資訊也需要傳送係數。此外，由於混頻操作中所使用的係數需要在混頻過程中在合適的時間、正確的幀邊界內進行更新，因此在FMM 104混頻硬體和解碼DSP 102之間需要有同步介面。
圖1E是根據本發明實施例的編碼DSP和FMM模組之間的元資料流程和操作的典型框圖。參照圖1E，示出了如圖1A公開的主機處理器100、FMM 104、解碼DSP 102以及記憶體106。FMM 104包括MB模組120、BF模組176、SRC模組180、DP模組182以及IOP模組188。MB模組120包括第一 元資料緩衝器(元資料緩衝器0)172a、第二元資料緩衝器(元資料緩衝器1)172b、控制單元174、元資料解包器175。BF模組176可包括存儲位址管理器177、解碼PCM幀(SCB)客戶機179以及FIFO 178。FIFO 178可包括PCM標記模組178a。DP模組182可包括第一混頻係數庫(mixing coeff. bank 0)184a、第二混頻係數庫(mixing coeff. bank 1)184b以及混頻器186。圖1E中公開的至少一部分元件對應圖1D中公開的FMM 104元件。
例如，解碼DSP 102可生成向MB模組120傳送的元資料消息和/或通過記憶體106向BF模組176傳送的解碼PCM幀。元資料緩衝器172a和172b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲通過資料匯流排接收自解碼DSP 102的元資料消息。控制單元174可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於處理通過資料匯流排來自解碼DSP 102的元資料消息計數器。元資料消息計數器可用於指示元資料緩衝器中可用的元資料消息的數量。
元資料解包器175可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於根據元資料緩衝器172a、172b和控制單元174生成或存儲的資訊生成混頻係數資訊和/或幀頭指示器。例如，可能存在不止一個的元資料解包器175用於不止一個的資料流程或路徑。元資料解包器175可通過信號181向BF模組176傳送例如幀頭 指示器，向DP模組182傳送混頻係數。例如，MB模組120也可通過信號183選擇混頻係數庫184a或混頻係數庫184b。
存儲位址管理器177可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於管理記憶體位址。在這一點上，存儲位址管理器177可使用元資料解包器175提供的幀頭指示器。SCB客戶機179可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於從記憶體106接收解碼PCM幀資訊。SCB客戶機179也可從存儲地址管理器177接收資訊以用於處理接收到的解碼PCM幀。FIFO178可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於先進先出存儲處理後的解碼PCM幀資訊。PCM標記模組178a可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於標記FIFO178中的已處理的解碼PCM幀的幀頭。在這一點上，PCM標記模組178a可使用至少一個信號指示由存儲地址管理器177提供的幀資訊的幀頭。
SRC模組180可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於來自BF模組176的經處理的解碼PCM幀的採樣率轉換。混頻係數庫184a和184b可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於存儲通過信號181從MB模組120接收的混頻係數。混頻器186可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於從混頻係數庫184a和184b選擇一組混頻係數以用於混頻來自SRC模組180的經採樣率轉換的PCM幀。混頻器186可基於對應於的元資料資訊，將主音頻資訊(例如，支援7個主揚聲器和一個亞低音揚聲器的7.1聲 道主音頻)和次音頻資訊(例如，支援5個次揚聲器和一個亞低音揚聲器的5.1聲道次音頻)和/或96 KHz 8個聲道的單聲道音效混頻以生成混頻輸出音頻資料。IOP 188可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於拉動生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級。所述多個管線級可爲以下的一個或多個：緩衝級，如BF模組176；採樣率轉換級，如SRC模組180；資料處理級，如DP模組182，以及輸入/輸出級，如IOP模組188。
在操作中，當次音頻在解碼DSP 102中解碼時，元資料和幀資訊可通過並存儲在MB模組120的緩衝器中。元資料和/或幀資訊可存儲到元資料緩衝器172a和/或172b中。此外，係數和幀資訊均可在適當的時間傳輸到BF模組176和DP模組182的配置寄存器以校準混頻係數與幀邊界。使用消息計數作爲元資料解包器175和解碼DSP 102之間的介面，以及使用消息計數作爲元資料解包器175和具有乒乓係數庫184a和184b的DP模組182之間的消息索引，可實現計時控制的減緩。
在這一點上，在解碼次音頻幀時，元資料緩衝器172a和172b可存儲從解碼DSP 102通過匯流排寫入的預先格式化的消息。因爲FMM 104中解碼和編碼路徑都存在多個資料流程，因而可運行多個元資料緩衝器以允許對應的元資料消息流並行從解碼DSP 102傳輸到FMM 104。元資料解包器175可用於在無限制的時間內處理和傳送消息到多個FMM 104配置寄存器。例 如，在元資料模組120中可有一個8比特的消息計數器。當解碼DSP 102將新的消息存儲到元資料緩衝器後，可由解碼DSP 102將該計數器加1。當消息經元資料解包器175處理並發送到BF模組176和/或DP模組182以後，該計數器減1。當消息計數器的值大於0且來自DP模組182的控制信號符合一個或多個條件時，元資料解包器175可開始處理消息。這些條件可以是動態改變的或是預先設定的。在本發明的一個典型實施例中，可運行兩個元資料解包器175用於兩個元資料資訊流。當正從其他混頻係數庫讀出係數用於混頻操作時，DP模組182內的一個混頻係數庫中的混頻係數可從元資料模組120更新。
一個典型的元資料消息包括如環形緩衝器中解碼PCM幀的幀頭位址(frame_start_address)信號、索引(4-比特元資料索引(MI))、有效比特和/或用於主和次音頻的混頻係數。例如，元資料解包器175可通過信號181傳送frame_start_adress、MI和有效比特到BF模組176，且傳輸混頻係數到DP模組182。
在本發明的典型實施例中，每個PCM採樣的標記(如8比特標記)可與每個24比特PCM相關，以攜帶來自BF模組176、SRC模組180、DP模組182和輸入-輸出模組(IOP)(如圖1D中的IOP 160)的邊資訊(side information)，使得這些模組在接收並處理每個PCM時可使用所述邊資訊。所述邊資訊可包括：PCM有效比特、PCM***比特以及元資料索引。4比特的MI 可直接從元資料消息中複製得到，並且由解碼DSP 102對其遞增以跟隨消息序列。當新的frame_start_adress和新遞增的MI載入入BF模組176配置寄存器時，解碼DSP 102可設置消息中的有效比特的值爲1。BF模組176可使用frame_start_adress識別接收到的幀中的第一PCM採樣，且新遞增的MI將放置到用於幀的PCM採樣的8比特PCM標記中。稍後DP模組182接收PCM標記中的MI，用於主和次音頻之間的混頻。在某些實施例中，DP模組182可使用MI的最低有效比特以選擇兩個混頻係數庫中的一個用於混頻操作。
DP模組182接收到的PCM標記中的MI也可輸出返回給元資料解包器175。元資料解包器175可使用PCM標記中的MI和相關的資訊計數器作爲控制介面，以確定下一元資料資訊需要進行處理並發送到BF模組176和/或DP模組182的時機。MI可向元資料解包器175指示BF模組176和DP模組182接收到的最後一個消息，以及DP模組182正在訪問的混頻係數庫。例如，在消息計數器大於0的情況中，元資料緩衝器中的下一消息中的MI爲來自DP模組182的索引加1，則將處理並發送緩衝器中的下一消息。在本發明的典型實施例中，在DP模組182和每個元資料解包器175之間可有兩個MI介面以允許處理兩個元資料消息流。
圖1F是根據本發明實施例的元資料模組架構的典型框 圖。參照圖1F，示出了元資料模組120的一部分，包括第一元資料緩衝器(元資料緩衝器0)172a、第二元資料緩衝器(元資料緩衝器1)172b、第一元資料解包器(元資料解包器0)175a、第二元資料解包器(元資料解包器1)175b和匯流排界面190。元資料解包器175a和175b可與圖1E中公開的元資料解包器175相似或基本相同。例如，匯流排界面190可包括合適的邏輯、電路和/或代碼，用於MB模組120與FMM模組104的至少一個元件之間的通信。在這一點上，匯流排界面190可與BF模組176、SRC模組180和/或DP模組182通信。
元資料緩衝器172a和172b中的一個可用於重播路徑中的音頻混頻，而另一個用於編碼路徑。然而，元資料緩衝器的使用並不僅限於重播路徑或編碼路徑。在本發明的典型實施例中，當編碼和解碼路徑均可用時，解碼DSP 102可向元資料緩衝器均存儲同樣的消息，並可控制不同的消息計數器。在使用兩個消息計數器的情況中，解碼DSP 102可向元資料緩衝器172a和172b中的一個存儲一個消息，並控制兩個消息計數器和其中一個緩衝器的兩個位址組。在另一個例子中，兩個獨立的消息流流經兩個元資料緩衝器172a和172b以及MB模組120中的兩個元資料解包器175a和175b；並且所述兩個消息流可用於控制兩個獨立的混頻器組。例如，元資料緩衝器172a和172b可在單埠RAM中實現。元資料緩衝器的每個入口都 可在RBUS地址範圍內編址。
在每個元資料解包器175a和175b中可有一個或多個硬體配置寄存器。MB模組120可經配置後執行多個操作。例如，當MB使能信號爲0時，可重定對應的元資料解包器，且合適的元資料消息計數信號和其他內部狀態也重定爲0。在另一個例子中，主機處理器100或解碼DSP 102均可配置MB模組120位址寄存器。在這一點上，合適的元資料解包器可基於混頻器選擇信號啟用，該信號指示DP模組182中的最後一個混頻器使用該元資料解包器。
當解碼DSP 102接收並解碼來自次音頻的新元資料並生成新的元資料消息時，解碼DSP 102可在MB模組120中的元資料緩衝器中寫入新的元資料消息。解碼DSP102也可更新元資料緩衝器寫位址，並遞增對應的元資料消息計數器。在元資料解包器175a和/或175b處理完一個元資料塊後，消息計數器減1。
當元資料解包器175a和/或175b可用時，元資料解包器可在元資料消息計數器非0時可檢測到元資料緩衝器中有新的元資料消息。元資料解包器175a和/或175b可解碼消息頭中的元資料MI和塊長度。在這一點上，在該消息是自重定發生以來的第一消息時，元資料解包器175a和/或175b可儘快處理所述元資料消息。在所述消息不是自重定發生以來的第一 消息時，元資料解包器175a和/或175b可比較緩衝器中新消息中的MI和來自混頻器的MI。當緩衝器資訊中的MI等於混頻器中的MI加1時，元資料解包器可將該消息中的每個寄存器內容寫入FB模組176和DP模組182的匯流排位址。在處理完消息中的所有入口後，元資料解包器將配置寄存器中的消息計數器減1。
在元資料緩衝器的MI不等於混頻器中的MI加2時，元資料解包器等到混頻器中的MI增加時再儘快處理該消息。這表示BF模組176和DP模組182未使用前一消息，因而下一消息將等到元資料緩衝器的MI等於混頻器的MI加1時再處理。在元資料緩衝器的MI與混頻器的MI相等或元資料緩衝器的MI大於混頻器的MI加2的情況下，下一消息可能不在正確的序列內，因而元資料解包器將生成錯誤信號。在這一點上，元資料解包器將等待，直到解碼DSP 102生成重定信號。
因爲可使用例如單埠RAM來實現元資料緩衝器，讀取或寫入信號(如外部RBUS寫入或來自解碼DSP 102或主機處理器的讀取信號)將比內部讀取信號具有更高的優先順序。例如，消息的更新可達到每幀一次。消息處理速率受到一對採樣從環形緩衝器到混頻器輸出所需的時間的限制。在消息輸入速率高於FMM模組104處理的速率的情況下，會發生元資料緩衝器溢出的情況。
圖2A是根據本發明實施例的靈活複用器和混頻器公共內部介面的時序圖。參照圖2A，示出了系統時鐘信號(SYSTEM CLK)202、請求信號(REQ)204、10比特標識信號(ID[9:0])206、確認(ACK)信號208、無確認(NOACK))信號210、聲道狀態(CH_LEFT0_RIGH1)信號212、24比特資料信號(data[23:0])214、8比特標記信號(tag[7:0])216。應當理解，標識信號206、資料信號214和標記信號216並不只限於在此所公開的長度。相應地，在不離開本發明的精神和範圍情況下，也可使用其他比特長度。
靈活複用器和混頻器(FMM)共用內部介面(FCI)可實現內部FMM模組之間介面的標準化。請求信號(REQ)204表示對一對左和右聲道採樣的請求。當有資料請求時，可在系統時鐘信號(SYSTEM CLK)202的上升沿上設置REQ 204爲高。當第二ACK 208爲高或NOACK 210爲高時，REQ 204信號爲低。ACK 208表示對請求步驟的確認應答。每個請求可由兩個ACK來回應。例如，當通道狀態信號(CH_LEFT0_RIGHT1)212設爲低時，第一ACK用於左聲道採樣。例如，當通道狀態信號(CH_LEFT0_RIGHT1)212設爲高時，第二ACK用於右聲道採樣。例如，每個ACK信號可爲一個時鐘寬。NOACK 210可在當前客戶機不可用或請求的客戶機ID不合法時，表示沒有確認應答。NOACK 210可終止向無效模組的請求並防止狀態 機挂機或鎖死。
標識信號(如10比特標誌符信號(ID[9:0])206)表示FMM管線模組內的輸出聲道對的ID。例如，6比特ID[5:0]可用於FMM模組104內的客戶機，例如BF模組176、SRC模組180、DP模組182或IOP模組160。典型的24比特資料信號(data[23:0])214表示用於重播的資料。例如，當通道狀態信號(CH_LEFT0_RIGHT1)212爲高時，所述資料爲左聲道採樣。例如，當通道狀態信號(CH_LEFT0_RIGHT1)212爲低時，所述資料爲右聲道採樣。例如，當ACK208在SYSTEM_CLK 202的上升沿爲高時，典型的24比特資料信號(data[23:0])214有效。在本發明的另一實施例中，資料信號可爲32比特資料信號[31:0]。典型的8比特標記信號(tag[7:0])表示左聲道或右聲道採樣標記。例如，當通道狀態信號(CH_LEFT0_RIGHT1)212設爲低時，典型的8比特標記信號(tag[7:0])216表示左聲道採樣標記。在本發明的典型實施例中，當通道狀態信號(CH_LEFT0_RIGHT1)212設爲高時，典型的8比特標記信號(tag[7:0])216表示右聲道採樣標記。在ACK 208在SYSTEM CLK 202的上升沿爲高時，標記信號(tag[7:01)216有效。
圖2B是根據本發明實施例的當請求的客戶機不可用時靈活複用器和混頻器公共內部介面的時序圖。參照圖2B，示出了系統時鐘信號(SYSTEM_CLK)222、請求信號(REQ)224、 10比特標識信號(ID[9:0])226、確認(ACK)信號228、無確認(NOACK))信號230、聲道狀態(CH_LEFT0_RIGH1)信號232、24比特資料信號(data[23:0])234、8比特標記信號(tag[7:0])236。各個信號已在圖2A中進行了充分的描述。應當理解，標識信號226、資料信號234和標記信號236的長度並不只限於在此所公開的長度。相應地，在不離開本發明的精神和範圍情況下，也可使用其他比特長度。
在本發明典型實施例中，當請求的客戶機不可用的情況下，NOACK 230可設爲高，且當NOACK重定爲低時，REQ 224將被無效。根據本發明的實施例，FCI介面可實現爲具有最小信號計數以及足夠的資訊流，且對於DP模組182中使用的縱橫交叉功能來說是有成本效率的。FCI介面也可用於處理各種信號流和錯誤狀態。
例如，FMM模組104中的資料流程可採用拉動模式(pull model)。在FMM模組104中可有兩種資料流程。例如，一種資料流程爲重播資料流程，對應從解碼環形緩衝器到輸出I/O的音頻解碼資料。另一種資料流程爲捕捉流，對應從解碼環形緩衝器到IOP 160中的捕捉寄存器165、接著到多個編碼環形緩衝器的音頻編碼資料。重播路徑中的資料可從重播環形緩衝器流向BF模組176、SRC模組180、DP模組182和IOP模組160。IOP模組160可用於通過DAC中的基於時間的或速率管 理的或PLL時鐘(如I2S或SPIF採樣時鐘)或速率管理器來控制資料速率和時序。資料可由IOP 160依次從DP模組182、SRC模組180和BF模組176拉動。捕捉路徑中的資料可從BF模組176傳送到IOP 160，並且由IOP 160控制其速率。捕捉的資料可通過BF模組176中的捕捉FIFO 178直接從IOP 160存儲到環形緩衝器內，而無需額外的管線緩衝器。
根據本發明的實施例，每個管線級可包括一個處理單元和多個FIFO緩衝器，共用一個RAM作爲管線緩衝器。例如，每個聲道對可使用一個FIFO。例如，當FIFO緩衝器中有可用的採樣對空間時，且請求已被多個FIFO緩衝器之間的輪轉仲裁器批准以後，FMM模組104可處理資料以填充FIFO緩衝器。通過設計可使每個處理單元具有足夠的周期，以在特定的採樣時間中處理來自所有FIFO的請求，例如，對於108 MHz的系統時鐘，需要48 KHz採樣時間或2250個周期。可具有兩個輪轉仲裁器組。例如，一組輪轉仲裁器爲高優先順序組，而另一組輪轉仲裁器爲低優先順序組。另外還可使用除輪轉仲裁方案之外的其他仲裁方案。每個客戶機被配置給其中一個輪轉仲裁器組。例如，可將96 KHz或192 KHz採樣率的客戶機編程給高優先順序的輪換仲裁器組，而將48 KHz採樣率的客戶機編程給低優先順序的輪換仲裁器組。可設計FMM模組104使其在一個輪換仲裁器組中少於半數的客戶機具有二重採樣 率時，避免請求兩倍的周期。
根據本發明的典型實施例，管線緩衝器中的FIFO調整大小以保持來自下一級的至少兩次連續提取(fetch)。在SRC比率爲4:1的例子中，BF模組176中的每個FIFO可存儲高達8對採樣以對來自SRC模組180的每次提取支援高達4對採樣。例如，BF模組176中的每個FIFO可針對來自SRC模組180的每次提取支援2對採樣，針對來自DP模組182的每次提取支援10對採樣，其中的8對採樣支援到SRC模組180的反饋路徑，額外兩對用於支援每個DP FIFO中的兩個讀地址。
例如，根據本發明的又一實施例，可使用同一同步重定信號來重定FMM模組104中的各模組。管線緩衝器初始化後被無效PCM信號填滿。BF重播FIFO178初始化後，其中一半填滿無效PCM資料，以避免在啟動狀態下FIFO從空到滿的轉換過程中出現二重DRAM請求。IOP 160請求DP 182管線緩衝器中的資料來啟動資料流程。當運行狀態適合BF 176重播以後，有效PCM採樣可用並準備好流動。如果請求的模組輸出不可用或不是有效輸出，將發送無效PCM對。如果請求ID不合法，將發送NOACK 230。如果請求模組輸出可用，將發送二個ACK。例如，當PCM有效比特(PV)是1時，輸出的採樣有效；當PCM有效比特是0時，輸出的採樣無效。如果接收的請求是到關於一組聲道的，可以請求這個組中的所 有聲道，並且對於這些聲道請求的確認是按照他們的聲道對ID順序進行的。在確認爲有效採樣之前，仲裁器將檢測所有可用的採樣，否則序列中的所有信號將被標記爲無效或INSERTED 在BF模組176中，從環形緩衝器接收到第一對採樣後，PCM對有效。如果運行條件未滿足，當管線緩衝器中有一對採樣空間可用時，將一對無效PCM採樣存儲到該管線緩衝器中。在接收到第一採樣以後，在先流所在的條件可滿足，且重播FIFO178可出現欠載執行(under-run)，基於重播輸出配置，***(INSERTED)比特可設爲1且採樣對可爲在先對的重復或爲0。
在SRC 180中，如果PCM標記中的PV比特從無效變到有效，若斜坡特性可用，PCM對可通過斜升(ramp-up)和/或斜降(ramp-down)從有效變到無效。否則，該PV比特將複製到輸出PCM中。在DP模組182中，第一混頻器輸入端的MI比特可複製到其輸出端。如果沒有混頻可用時，可複製PV比特到PCM的輸出端，且如果所述輸入端中一個有效時，可設置PV比特爲1。否則，當所有的輸入端都使用***(INSERTEN)比特標記時，PV比特可設爲0，且***比特可設爲1。在IOP 160中，如果輸入是壓縮資料，且PV比特是0或***比特是1，則SPDIF 112a內將發送出中止脈衝(pause burst)。對於I2S、SPDIF或DAC中的PCM輸出，只有接收到有效PCM對以後，才能輸出具有0值的採樣。
可標記PCM音頻採樣向BF模組176、SRC180、DP模組182和IOP 160傳輸資訊。元資料索引(MI)可指示出接收到的元資料的順序。例如，MI可爲4比特計數器，並可在具有元資料的次音頻幀被解碼並生成新的元資料以後，由解碼DSP 102對其遞增。由於基於PCM標記內的INSERTED比特的值，管線緩衝器下溢，PCM音頻採樣可爲0值或者可以是從在先輸入聲道對複製來的。由於基於PCM有效比特值確定的欠載，PCM音頻採樣可以是從環形緩衝器獲取的或者是***的。當從BF模組176中的源FIFO 178中讀出一對PCM音頻採樣時，可由BF模組176***PCM標記。該PCM標記可在SRC 182和DP模組182的順序處理管線中進行修改，以保持或更新處理後的PCM資訊。
當按成對的順序處理PCM音頻採樣時，可對每個聲道對輸出指定一個聲道介面ID。例如，該聲道介面ID可爲10比特的值，其中的最低有效6比特可標識輸出聲道對，最高有效4比特可標識以下至少其一：BF模組176、SRC 180、DP模組182或IOP 160。當然，也可使用其他的比特配置。針對處理模組中的每個輸入和輸出聲道對，都有唯一的ID。處理輸入的請求是基於可用傳輸管線緩衝器空間的，每個處理模組中的 仲裁是基於聲道對ID序列中的輪轉仲裁演算法的。可在BF模組176、SRC 180、DP模組182和IOP 160中的聲道組中處理多個聲道對。
DP模組182包括多個混頻器186，例如包括8個混頻器，每個混頻器都具有兩對輸出聲道。每個輸出聲道具有單獨的啟動器(enable)和單獨的ID。一對輸出聲道可傳送給IOP 160，而其他輸出聲道對可作爲輸入反饋回DP模組182。儘管如此，兩種聲道對均可傳送給IOP 160，且輸出聲道之間的時滯(timing skew)可小於或等於兩倍的採樣時間。當一對輸出聲道被反饋回SRC(如SRC 140a)以用於下採樣轉換時，其他輸出聲道對可傳送給IOP 160。
在本發明的典型實施例中，當多個輸入聲道對例如8個輸入聲道對均可用時，DP模組182可執行16到1聲道混頻。每個輸入PCM音頻採樣可由聲道介面ID來標識。例如，該聲道介面ID可爲10比特的值。在運行時間中，每個輸入PCM音頻採樣和輸出PCM音頻採樣可動態地變化爲可用和/或不可用。每個輸入PCM音頻採樣具有兩個混頻係數庫(混頻係數庫0 184a和混頻係數庫1 184b)中的兩組混頻係數。每組混頻係數可通過一個比特來選擇或定址，例如，元資料索引(MI)中的第一比特，即MI[0]。混頻器186的第一聲道對輸入中的MI可用於選擇特定的混頻係數庫以用於混頻器186的所有的 輸入。例如，每個輸入聲道對可有4個混頻係數。例如，可有兩個混頻係數用於左輸出聲道，兩個混頻係數用於右輸出聲道。
每個輸出可具有兩個音量係數，一個用於左聲道，另一個用於右聲道。當更新該音量係數時，每個音量控制可平滑地支援係數的躍遷。多個混頻器輸入可共用一個輸入聲道對。混頻器的輸入可由其輸入FIFO讀指標來跟蹤。當啟動器被設置並在啟動和完成狀態被清零後，可接收和處理輸入的PCM音頻採樣。
用於左聲道的混頻器輸出可表示爲如下公式：ML_out=ML_out+CLL*SPL+CRL*SPR
其中CLL是左聲道混頻係數L，SPL是左聲道採樣，CRL是右聲道混頻係數L，SPR是右聲道採樣。用於右聲道的混頻器輸出可表示爲如下公式：MR_out=MR_out+CLR*SPL+CRR*SPR
其中CLL是左聲道混頻係數R，SPL是左聲道採樣，CRL是右聲道混頻係數R，SPR是右聲道採樣。
根據本發明實施例，一種用於靈活複用器和混頻器104的方法和系統可包括介面緩衝器，如用於與訊憶體106介面連接的BF模組176。FMM模組104可包括至少一個採樣率轉換器，如用於轉換存儲在介面緩衝器BF模組176中的音頻資料 的採樣率的SRC模組180。FMM模組104可包括資料路徑電路，如用於混頻經採樣率轉換後的音頻資料的DP模組182。FMM模組104可包括用於拉動經混頻和採樣率轉換的音頻資料的輸出電路。FMM模組104可包括元資料電路，例如生成用於介面緩衝器(BF模組176)和資料路徑電路(DP模組182)的控制資料的MB 120。元資料電路(MR模組120)可包括至少一個元資料緩衝器，例如，元資料緩衝器0 172a和元資料緩衝器1 172b。元資料電路(MB模組120)可包括控制單元174。元資料電路(MB模組120)可包括元資料解包器175。元資料解包器175可用於使用與解碼PCM幀相關的幀頭指示器處理元資料消息。處理後的元資料消息可包括多個混頻係數。
元資料緩衝器172a和172b可用於存儲通過資料匯流排接收自解碼DSP 102的元資料消息。控制單元174可用於處理通過資料匯流排來自解碼DSP 102的元資料資訊計數。元資料解包器175可用於根據元資料緩衝器172a、172b和控制單元174生成或存儲的資訊生成混頻係數資訊和/或幀頭指示器。例如，可存在不止一個的元資料解包器175，以用於不止一個的資料流程或路徑。例如，元資料解包器175可通過信號181向BF模組176傳輸幀頭指示器，向DP模組182傳輸混頻係數庫。例如，MB模組120也可通過信號183選擇混頻係數庫184a或混頻係數 庫184b。
介面緩衝器(BF模組176)可包括存儲位址管理器177。介面緩衝器(BF模組176)可包括FIFO緩衝器178。介面緩衝器(BF模組176)可包括標記電路(PCM標記模組178a)。 標記電路(PCM標記模組178a)可使用幀頭指示器標記解碼PCM幀的至少一部分。存儲位址管理器177可用於管理記憶體位址。在這一點上，存儲位址管理器177可使用元資料解包器175提供的幀頭指示器。FIFO 178可用於處理後的解碼PCM幀資訊的先進先出存儲。PCM標記模組178a可用於標記FIFO178中的已處理的解碼PCM幀的幀頭。在這一點上，PCM標記模組178a可使用至少一個信號來指出由存儲地址管理器177提供的幀頭資訊。
資料路徑電路(DP模組182)可包括至少一個記憶體，例如用於存儲混頻係數的混頻係數庫0 184a和混頻係數庫1 184b。資料路徑電路(DP模組182)可包括混頻電路，如混頻器186。FMM模組104可基於輸出解碼率拉動經混頻採樣率轉換的音頻資料通過多個管線級中的每一個。FMM模組104可將多個管線級中至少其一的輸出反饋回前一級的輸入端。FMM模組104可用於整合介面緩衝器(BF模組176)的輸出和以下至少一者或兩者：SRC模組180的輸出和資料路徑電路(DP模組182)的輸出。
根據本發明實施例，一種用於靈活複用器和混頻器104的方法和系統可包括採樣率轉換器，如用於採樣接收到的音頻資料的SRC模組180。混頻器186可基於對應於的元資料資訊，將主音頻資訊(例如，支援7個主揚聲器和一個亞低音揚聲器的7.1聲道主音頻)和次音頻資訊(例如，支援5個次揚聲器和一個亞低音揚聲器的5.1聲道次音頻)和/或96 KHz 8個聲道的單聲道音效混頻以生成混頻輸出音頻資料。IOP 188可用于拉動生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級。所述多個管線級可爲以下的一個或多個：緩衝級，如BF模組176；採樣率轉換級，如SRC模組180；資料處理級，如DP模組182，以及輸入/輸出級，如IOP模組188。
元資料解包器175可使用與解碼PCM幀相關的幀頭指示器處理對應的元資料資訊。PCM標記模組178a可使用幀頭指示器標記解碼PCM幀的至少一部分。已處理的相應的元資料資訊可包括多個混頻係數。混頻係數庫184a和184b用於存儲多個混頻係數，以基於相應的元資料資訊混頻主音頻資訊和次音頻資訊，生成混頻輸出音頻資料。IOP 160可基於輸出解碼率，拉動生成的混頻輸出音頻信號通過資料處理路徑(DP 182)。例如，FCI仲裁器139可基於採樣接收到的音頻資料的優先順序仲裁採樣接收到的音頻資料。
當FIFO緩衝器中有採樣對空間可用時，且請求被多個 FIFO緩衝器之間的輪轉仲裁批准以後，FMM模組104可處理資料以填充FIFO緩衝器。可使用兩組輪轉緩衝器。例如，一組輪轉緩衝器爲高優先順序組，而另一組輪轉緩衝器爲低優先順序組。每個客戶機可配置給任何一組輪轉仲裁器。
本發明的又一實施例可提供一種機器可讀記憶體，其內存儲的電腦程式包括至少一個代碼段，所示至少一個代碼段由機器執行而使得所述機器執行上述方法，以用於靈活複用器和混頻器。
因此，本發明可以通過硬體、軟體，或者軟、硬體結合來實現。本發明可以在至少一個電腦系統中以集中方式實現，或者由分佈在幾個互連的電腦系統中的不同部分以分散方式實現。任何可以實現方法的電腦系統或其他設備都是可適用的。常用軟硬體的結合可以是安裝有電腦程式的通用電腦系統，通過安裝和執行程式控制電腦系統，使其按方法運行。
本發明還可以通過電腦程式產品進行實施，套裝程式含能夠實現本發明方法的全部特徵，當其安裝到電腦系統中時，可以實現本發明的方法。本文件中的電腦程式所指的是：可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何運算式，該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接實現特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之後實現特定功能：a)轉換成其他語言、編碼或符號；b)以不同的格式再現。
雖然本發明是通過具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或材料，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本發明不局限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明權利要求範圍內的全部實施方式。
處理器‧‧‧100
解碼資料信號處理器(DSP)‧‧‧102
靈活音頻複用器和混頻器(FMM)模組‧‧‧104
記憶體‧‧‧106
採樣率轉換器(SRC)‧‧‧108
複用和混頻(MUX/MIX)模組‧‧‧110
高清晰多媒體介面(HDMI)/索尼/飛利浦數位介面(SPDIF)/數模轉換(DAC)/內部積體電路聲音(I2S)模組‧‧‧112a
採樣率轉換器(SRC)‧‧‧112b
編碼器‧‧‧112c
SPDIF/HDMI模組‧‧‧112d
第一採樣率轉換器(SRC)‧‧‧109a
第二採樣率轉換器(SRC)‧‧‧109b
第一複用和混頻(MUX/MIX)模組‧‧‧111a
第二複用和混頻(MUX/MIX)模組‧‧‧111b
元資料模組(MB)‧‧‧120
匯流排仲裁器/橋接器‧‧‧122
鎖向環(PLL)‧‧‧124
緩衝模組(BF0)‧‧‧130
客戶模組(client module)‧‧‧132
FIFO‧‧‧134
緩衝器‧‧‧135
公共內部(FCI)介面整合模組‧‧‧138、149a、149b、159
靈活音頻複用器和混頻器(FMM)公共內部(FCI)介面仲裁器‧‧‧139、147a、147b、157a、157b
第一採樣率轉換(SRC)模組‧‧‧140a
第二採樣率轉換(SRC)模組‧‧‧140b
客戶機仲裁/輸入資料獲取模組‧‧‧142a、142b
採樣率控制器‧‧‧144a、144b
緩衝器‧‧‧146a、146b
第一資料路徑(DP)或線性編碼脈衝調製(PCM)混頻模組(DP0)‧‧‧150a
第二資料路徑模組(DP1)‧‧‧150b
客戶機仲裁/輸入資料獲取模組‧‧‧152a、152b
混頻器‧‧‧154a、154b
音量控制器(VC)‧‧‧155a、155b
緩衝器‧‧‧156a、156b
輸入-輸出模組(IOP)‧‧‧160
客戶機仲裁/輸入資料獲取模組‧‧‧161
MS模組‧‧‧162
索尼/飛利浦數位介面(SPDIF)模組‧‧‧163a
高清晰多媒體介面(HDMI)模組‧‧‧163b
DAC_VC0模組‧‧‧164a
內部積體電路聲音(I2S)輸出模組‧‧‧164b
捕捉寄存器‧‧‧165
仲裁模組‧‧‧166
I2S輸入模組(I2S_in)‧‧‧167
第一元資料緩衝器(元資料緩衝器0)‧‧‧172a
第二元資料緩衝器(元資料緩衝器1)‧‧‧172b
控制單元‧‧‧174
元資料解包器‧‧‧175
BF模組‧‧‧176
存儲位址管理器‧‧‧177
先進先出寄存器‧‧‧178
PCM標記模組‧‧‧178a
解碼PCM幀(SCB)客戶機‧‧‧179
採樣率轉換(SRC)模組‧‧‧180
信號‧‧‧181
資料路徑(DP)模組‧‧‧182
信號‧‧‧183
第一混頻係數庫(mixing coeff. bank 0)‧‧‧184a
第二混頻係數庫(mixing coeff. bank 1)‧‧‧184b
混頻器‧‧‧186
輸入-輸出模組(IOP)模組‧‧‧188
匯流排界面‧‧‧190
系統時鐘信號(SYSTEM_CLK)‧‧‧202
請求信號(REQ)‧‧‧204
10位元標識信號(ID[9:0])‧‧‧206
確認(ACK)信號‧‧‧208
無確認(NOACK))信號‧‧‧210
聲道狀態(CH_LEFT0_RIGH1)信號‧‧‧212
24位元資料信號(data[23:0])‧‧‧214
8位元標記信號(tag[7:0])‧‧‧216
系統時鐘信號(SYSTEM_CLK)‧‧‧222
請求信號(REQ)‧‧‧224
10位元標識信號(ID[9:0])‧‧‧226
確認(ACK)信號‧‧‧228
無確認(NOACK))信號‧‧‧230
聲道狀態(CH_LEFT0_RIGH1)信號‧‧‧232
24位元資料信號(data[23:0])‧‧‧234
8位元標記信號(tag[7:0])‧‧‧236
圖1A是根據本發明實施例的用於藍光和/或高清晰DVD的音頻解碼系統的典型框圖；圖1B是根據本發明實施例的順序FMM拓撲的典型框圖；圖1C是根據本發明實施例的獨立FMM拓撲的典型框圖；圖1D是根據本發明實施例的FMM頂級架構的典型框圖；圖1E是根據本發明實施例的解碼DSP和FMM模組之間元資料流程和操作的典型框圖；圖1F是根據本發明實施例的元資料模組架構的典型框圖；圖2A是根據本發明實施例的靈活複用器和混頻器公共內部介面的時序圖；圖2B是根據本發明實施例的當被請求的客戶機不可用時靈活複用器和混頻器公共內部介面的時序圖。
處理器‧‧‧100
解碼資料信號處理器(DSP)‧‧‧102
靈活音頻複用器和混頻器(FMM)模組‧‧‧104
記憶體‧‧‧106

Claims (10)

  1. 一種用於處理音頻信號的系統，其特徵在於，所述系統包括：用於採樣接收到的音頻資料的一個或多個電路；所述一個或多個電路基於對應的元資料資訊混頻所述採樣的音頻資料的主音頻資訊和次音頻資訊，以生成混頻輸出音頻資料；以及所述一個或多個電路拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中，所述一個或多個電路使用與解碼的PCM幀關聯的幀頭指示器處理所述對應的元資料資訊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中，所述一個或多個電路使用所述幀頭指示器標記所述解碼的PCM幀的至少一部分。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中，所述經處理的對應元資料資訊包括多個混頻係數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的系統，其中，所述一個或多個電路將所述多個混頻係數存儲在至少一個混頻係數庫中以用於所述混頻。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中，所述一個或多個電路基於輸出解碼率拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過所述資料處理路徑。
  7. 一種用於處理音頻信號的方法，其特徵在於，所述方法包括：基於對應的元資料資訊混頻採樣的接收到的音頻資料的主音頻資訊和次音頻資訊以生成混頻輸出音頻資料；以及拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，所述方法進一步包括：使用與解碼的PCM幀關聯的幀頭指示器處理所述對應的元資料資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，所述方法進一步包括：使用所述幀頭指示器標記所述解碼的PCM幀的至少一部分。
  10. 一種機器可讀記憶體，其內存儲的電腦程式包括至少一個用於音頻信號處理的代碼段，所述至少一個代碼段由機器執行而使得所述機器執行如下步驟：基於對應的元資料資訊混頻採樣的接收到的音頻資料的主音頻資訊和次音頻資訊以生成混頻輸出音頻資料；拉動所述生成的混頻輸出音頻資料通過多個管線級。
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