一种多通道数字音频信号实时音效处理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多通道数字音频信号实时音效处理方法及系统，包括：上位机向并行处理器发送滤波器参数、增益参数和延时参数；并行处理器将接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号发送至串行处理器；串行处理器根据接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号计算获得滤波器系数和增益调节系数并发送至并行处理器；并行处理器根据接收的滤波器系数和增益调节系数以及延时参数对待处理的音频信号进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理。本发明专利技术通过采用串行架构处理器和并行架构处理器共同处理音效数据，降低音效处理过程中的延时，实现了多通道音频数据的并行处理，使音效的处理具有较高的实时性。

Multi channel digital audio signal real time sound effect processing method and system

The invention provides a real-time audio processing method of multi channel digital audio signal and system, including: PC to parallel processor transmitting filter parameters, gain parameter and time delay parameters; parallel processor the filter parameters and the gain parameter of the received audio signal to be processed and sent to the serial processor; serial processor based on filter and gain parameters receiving and processing the audio signal to obtain the filter coefficients and gain adjustment coefficient and sent to the parallel processor; parallel processor time domain filtering, gain adjustment processing and delay the processing of audio signal according to the filter coefficients and gain adjusting coefficient of receiving and treat the delay parameter. The common audio processing data through a serial processor architecture and parallel processor architecture, the audio process delay, realize the parallel processing of multi-channel audio data, the audio processing has the high real-time.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频处理
，具体涉及一种多通道数字音频信号实时音效处理方法及系统。
技术介绍
目前各类数字扩声系统中的音效处理任务都采用串行架构的DSP处理系统来完成。这类数字信号处理系统虽然具有计算精度高，复杂的处理算法在芯片上实现灵活方便等优点。但在执行多通道大数据量的音效处理任务时却会带来较大的系统延时。为了保证系统实时性，对处理系统的改进方法一般多为采用价格较高的多核处理器来增加系统的处理能力，或者通过增加系统处理器的芯片个数，由二到四个处理器来并行执行重复的处理任务，从而保证系统的延时不会过大。现有的基于串行架构的数字音效处理系统由于其数据处理方式的限制，在面对大量的重复性高的处理任务时，其处理能力并不具备较大优势，存在运算速度不能满足于实时处理的要求。而通过增加处理器的个数来提高系统处理能力，实现系统实时处理的改进方式也有一定的局限性，处理能力的提升跟不上数据量增大的要求。由于系统处理单元仍是采用串行架构，因此处理系统还存在延时较大的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种多通道数字音频信号实时音效处理方法及系统，实现了多通道音频数据的并行处理，降低音频数据处理过程中的延时，保证音效的处理具有较高的实时性。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种多通道数字音频信号实时音效处理方法，包括：上位机向并行处理器发送滤波器参数、增益参数和延时参数；所述并行处理器将接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号发送至串行处理器；所述串行处理器根据接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号计算获得滤波器系数和增益调节系数并发送至并行处理器；所述并行处理器根据接收的滤波器系数和增益调节系数以及延时参数对待处理的音频信号进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理。进一步的，所述上位机向并行处理器发送滤波器参数、增益参数和延时参数的步骤，之前还包括：对音频信号进行模数转换处理，获取待处理的音频信号。进一步的，所述并行处理器根据接收的滤波器系数和增益调节系数以及延时参数对待处理的音频信号进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理的步骤，之后还包括：并行处理器对进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理后的音频信号进行数模转换，获得模拟音频信号。进一步的，所述串行处理器根据接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号计算获得滤波器系数和增益调节系数并发送至并行处理器的步骤包括：串行处理器根据滤波器参数计算获得滤波器系数；串行处理器根据增益参数和音频信号计算获得增益调节系数。进一步的，所述滤波器系数更新后，并行处理器按照更新后的滤波器系数对待处理的音频信号进行时域滤波处理。另一方面，本专利技术提供了一种多通道数字音频信号实时音效处理系统，包括：上位机，用于向并行处理装置发送指令参数；并行处理装置，用于对待处理的数字音频信号进行处理；以及串行处理装置，用于向并行处理装置发送处理系数；所述并行处理装置分别与所述上位机和所述串行处理装置相连。进一步的，所述系统还包括：模数转换装置，用于将模拟音频信号转换为使并行处理装置能够进行处理的数字音频信号；数模转换装置，用于将并行处理装置输出的数字音频信号转换为模拟信号；所述模数转换装置与并行处理装置的输入端相连接，所述数模转换装置与并行处理装置的输出端相连接。进一步的，所述并行处理装置包括：时域滤波单元，用于根据接收串行处理器发送的滤波器系数，对并行处理器接收的数字音频信号进行时域滤波处理；信号增益调节单元，用于根据接收串行处理器发送的增益调节系数，对时域滤波单元输出的数字音频信号进行增益调节处理；延迟处理单元，用于根据上位机发送的延时指令参数对信号增益调节单元输出的数字音频信号进行延迟处理；所述时域滤波单元的输入端与模数转换装置相连接，输出端与信号增益调节单元的输入端相连接；所述信号增益调节单元的输出端与延迟处理单元的输入端相连接，所述延迟处理单元的输出端与数模转换装置相连接。进一步的，所述串行处理装置包括：滤波器系数计算单元，用于根据接收并行处理装置发送的滤波器参数计算获得滤波器系数并将滤波器系数发送至时域滤波单元；增益调节系数计算单元，用于根据接收并行处理装置发送的增益参数及数字音频信号计算获得增益调节系数并将增益调节系数发送至信号增益调节单元。进一步的，所述并行处理装置采用FPGA，所述串行处理装置采用DSP。由上述技术方案可知，本专利技术所述的一种多通道数字音频信号实时音效处理方法及系统，通过采用串行架构处理器和并行架构处理器共同处理音效数据，降低音效处理过程中的延时，实现了多通道音频数据的并行处理，使音效的处理具有较高的实时性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种多通道数字音频信号实时音效处理方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种多通道数字音频信号实时音效处理方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例三提供的一种多通道数字音频信号实时音效处理系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。随着时代的发展，在各类扩声系统中对多通道、大数据量的数字音效处理要求越来越多，且对处理的实时性要求也越来越高。由于需要同时处理多通道音频数据，因此重复性的信号处理任务量很大。传统基于DSP(DigitalSignalProcessing)的串行架构音效处理系统在进行复杂的音效处理计算时虽具实现灵活方便，计算精度高等方面的优势，但在面对多通道、大数据量、重复性强的实时处理任务时，由于其本身串行架构处理方式的特点，导致音效处理的过程中存在较大的系统时延的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种多通道数字音频信号实时音效处理方法及系统。在介绍本专利技术提供的多通道数字音频信号实时音效处理方法及系统之前，先介绍一下音效处理算法的拆分。基本的音效处理其实都可看做是通过对音频信号进行时域滤波来实现的，其区别仅在于采用不同的滤波器系数计算方法。因此，基本的音效处理算法均可拆分为滤波器系数计算及时域滤波两部分。下面分别对几种音效处理算法进行说明。1.均衡、分频，一般都是根据给定的参数要求来计算滤波器系数，再通过对信号进行时域滤波来完成处理。滤波器系数的计算方法比较复杂，但其仅需在给定的参数发生变化时进行计算即可，对计算的实时性要求不高，即使有上百毫秒的计算延时也不会影响到现场的听觉感受。而对实时性要求较高的时域滤波部分运算过程相对简单，只通过有限次的乘加运算即可完成。因此，均衡、分频这类处理可拆分为滤波器系数计算部分及时域滤波部分。2.扩展、压缩这类动态范围调整处理，一般是根据输入信号的幅度大小及给定的参数要求来动态的计算需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道数字音频信号实时音效处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：上位机向并行处理器发送滤波器参数、增益参数和延时参数；所述并行处理器将接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号发送至串行处理器；所述串行处理器根据接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号计算获得滤波器系数和增益调节系数并发送至并行处理器；所述并行处理器根据接收的滤波器系数和增益调节系数以及延时参数对待处理的音频信号进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理。

【技术特征摘要】
1.一种多通道数字音频信号实时音效处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：上位机向并行处理器发送滤波器参数、增益参数和延时参数；所述并行处理器将接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号发送至串行处理器；所述串行处理器根据接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号计算获得滤波器系数和增益调节系数并发送至并行处理器；所述并行处理器根据接收的滤波器系数和增益调节系数以及延时参数对待处理的音频信号进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上位机向并行处理器发送滤波器参数、增益参数和延时参数的步骤，之前还包括：对音频信号进行模数转换处理，获取待处理的音频信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述并行处理器根据接收的滤波器系数和增益调节系数以及延时参数对待处理的音频信号进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理的步骤，之后还包括：并行处理器对进行时域滤波处理、增益调节处理和延时处理后的音频信号进行数模转换，获得模拟音频信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述串行处理器根据接收的滤波器参数和增益参数及待处理的音频信号计算获得滤波器系数和增益调节系数并发送至并行处理器的步骤包括：串行处理器根据滤波器参数计算获得滤波器系数；串行处理器根据增益参数和音频信号计算获得增益调节系数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滤波器系数更新后，并行处理器按照更新后的滤波器系数对待处理的音频信号进行时域滤波处理。6.一种采用权利要求1-5任一项所述方法的系统，其特征在于，所述系统包括：上位机，用于向并行处理装置发送指令参数；并行处理装置，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振华，陈洪顺，曹忻军，万谨，
申请(专利权)人：北京飞利信电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11