一种Dante数字音频处理方法与系统技术方案

本发明专利技术公开一种Dante数字音频处理方法与系统，在Dante数字音频处理系统中预置X‑Over处理所需信号组及其参量，通过截止频率重估层重新估计动态自适应截止频率定义参数，通过截止频率映射层用以重新估计的截止频率定义参数并进行存储和映射，通过X‑Over参数学习处理层、X‑Over参数人工处理层进行学习模式或人工叠加机器学习干预模式下参数处理，并给出Dante数字音频处理方法及其X‑Over处理过程的系统和设置界面设计，从而解决现有技术中无法定义适配输入信号特性及X‑Over处理特性的截止频率参数、基于信号差异分组、动态自适应设置X‑Over处理参数形成有效映射及无法得到符合系统稳定并具有人工修正倾向的X‑Over参数等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种Dante数字音频处理方法与系统
本专利申请一般地涉及数字音视频通信技术，更具体地涉及一种Dante数字音频处理方法与系统。
技术介绍
数字音频是指使用脉冲编码调制、数字信号来录音。其中包含了数字模拟转换器、模拟数字转换器、贮存以及传输。实际上，是因为相对于静电模拟的离散时间及离散程度的模拟方式才被称作"数字"。这个现代化的系统以微妙且有效的的方式，来达到低有损的存储、补偿及传输。数字音频的出现是基于能够有效地录音、制作、量产。现在音乐广泛地在网络及网络商店流传都仰赖数字音频及其编码方式，音频以文件的方式流传而非实体，这样一来大幅节省了生产与传播的成本。在模拟信号的系统中，声音由空气中传递的声波透过转换器(例如麦克风)转存成电流信号的电波。而重现声音则是相反的过程，透过放大器将电子信号转成物理声波，再借由扩音器拨放。经过转存、编码、复制以及放大或许会丧失声音的真实度，但仍然能够保持与其基音、声音特色相似的波形。模拟信号容易受到噪音及变形的影响，相关器材电路所产生的电流更是无可避免。在信号较为纯净的录音里，整个过程里仍然存有许多噪音及有损。当音频数字化后，有损及噪音只在数字及模拟间转换时产生。数字音频从模拟信号中采样并转换，转换成二进制(1/0)的信号，并以二进制式的电子、磁力或光学信号存储，而非连续性的时间、连续的电子或机电信号。这些信号之后会更进一步被编码以便修正存储或传输时产生的错误，然而在数字化的过程中，这个为了校正错误的编码步骤并非严谨的一部分。在广播或者所录制的数字系统中，以这个频道编码的处理方式来避免数字信号的流失是必要的一环。在信号出现错误时，离散的二进制信号中允许编码器拨出重建后的模拟信号。频道编码的其中一例就是CD所使用的八比十四调制。Dante协议是一个在标准的IP网络上运行的现代化高性能数字媒体传输系统，是一个集硬件、软件和通信协议为一体的产品。具有接近零延时和同步功能的无压缩、多通道数字媒体联网技术——Dante。互操作性成为现实。Dante数字音频传输技术是一种基于3层的IP网络技术，为点对点的音频连接提供了一种低延时、高精度和低成本的解决方案。Dante技术可以在以太网(100M或者1000M)上传送高精度时钟信号以及专业音频信号并可以进行复杂的路由。与以往传统的音频传输技术相比，它继承了CobraNet与EtherSound所有的优点，如无压缩的数字音频信号，保证了良好的音质效果；解决了传统音频传输中繁杂的布线问题，降低了成本；适应现有网络，无需做特殊配置；网络中的音频信号，都以“标签”的形式进行标注等。同时具备自身独特的优势。Dante摒弃了笨重而昂贵的模拟或多核布线，将其替换为廉价且十分常见的CAT5e、CAT6或光纤线缆，实现简单、轻量且经济的解决方案。Dante将整个系统上的媒体和控制集成到了一个标准的IP网络上。Dante系统可以方便地从一组简单的控制台配对扩展到一台电脑乃至运行数千个音频通道的大容量网络上。因为Dante使用逻辑路径布线而不是物理的点到点连接，因此随时只需点击几下鼠标即可将网络扩展并重新配置。Dante技术避免了早期解决方案的复杂性和局限性。Dante的低延迟和严格的同步播放，可以满足最苛刻的音响系统的要求，并且与现有的IT设备的兼容性非常好。和传统的产品的不同之处是，Dante已经跨越了二层网络通信协议，完全采用更为先进和方便的IP三层通信协议，并且可以通过对Firmware的升级，直接过渡到AVB(AudioVideoBridging)协议，这是非常重要的一步。原理上，两个音频接点之间直接使用千兆网连接，并且网络是非常完美的情况下，一个单一的音频数据被采集并且通过自己的IP数据包传送，Dante已经测得的延迟与千兆网的标准是一样的，都是83.3μs(0.08ms)。Dante没有拓扑的限制和安装的复杂性；Dante协议采样率最高支持192KHz，单一链路上最多支持1024个通道的双向传输，最低延迟可以达到83.3μs，而EtherSound协议的采样率最高只支持到96KHz，单一链路上最多支持512个通道，并且音频数据流只能单向通过HUB或Switch，最低延迟是125μs，所以Dante在性能上超过EtherSound。而且Dante可以提供故障备份，这对于现场活动来讲，是一个非常明显的优势。Dante采用了zeroconf(ZeroConfigurationNetworking)协议，利用自动配置服务器自动检查接口设备、标识标签以及区分IP地址等工作，无需启动高层级别的DNS或者DHCP服务，同时节省了复杂的手工网络配置。在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件，而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。尤其在中、高频部分，分频电路所起到的作用就更为明显。分频器可定义为：将输入的电信号分离成两路单独的信号，且使每一路信号的带宽均小于原始信号的带宽，这种由一对或多对滤波器构成的装置就称为分频器。也可称为“频率分配网络”。分频器通常由高通(低切)滤波器(简称为HPF)和低通(高切)滤波器(简称为LPF)组成。滤波器是一种频率选择器件，可以通过被选择的频率而阻碍其他的频率通过。滤波器通常有以下三个参数：截止频率，网络类型，斜率。网络类型是指滤波器的频率响应曲线在截止频率附近的形状，近些年来，人们设计了很多种类型的滤波器，常见的滤波器类型有：巴特沃夫，林克威兹，贝塞尔等，图一为各种滤波器的的频率响应曲线，斜率定义为滤波器的频率响应曲线中下降到截止频率时的倾斜程度，单位为dB/倍频程，通常斜率为每倍频程6，12，18和24dB。也可以称为‘滤波器斜率’或‘滤波器阶数’，滤波器阶数每增加一阶，则其斜率增加6dB/倍频程，也就是，一阶滤波器有6dB/倍频程的斜率，二阶滤波器则有12dB/倍频程的斜率。那么，24dB/倍频程的巴特沃夫滤波器就相当于4阶的巴特沃夫滤波器。申请人在系统研发过程中发现，首先，在现有技术中，截止频率是指滤波器的响应在低于它的最大电平时跌落到某点的频率，通常为最大电平的0.707倍或0.5倍，或下降3dB或6dB时的频率，而无法为应对输入信号特性的不同以及X-Over处理的动态变化而动态地设置相应的截止频率定义参数，从而来使得对于不同的信号或信号组，使用适配于输入信号特性以及X-Over处理特性的截止频率定义参数来进行X-Over处理；其次，对于Dante数字音频处理系统中的多路信号输入，无法基于频率特性差异度对其进行适宜于后续X-Over处理的分组，或仅仅进行随机分组，导致后续X-Over处理需要更大的系统开销和更繁琐、更精细的处理过程；再次，无法基于输入信号特性以及X-Over处理特性，动态自适应地设置分频信号的X-Over处理参数，且无法对输入信号特性以及X-Over处理特性于设置X-Over处理参数之间形成有效映射，从而无法获得最佳的X-Over处理结果；最后，目前的相关处理系统未有在人工模式下叠加机器学习干预的智能X-Over处理过程，无法得到符合系统运行稳定并具有人工修正倾向的X-Over参数，并进行X-Over参数设置。
技术实现思路
为解决上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Dante数字音频处理系统，包括标准分频格式预置层、截止频率重估层、截止频率映射层、X‑Over参数学习处理层、X‑Over参数人工处理层，用以执行X‑Over处理；其中：所述标准分频格式预置层包含第一分频通路匹配部件、第一记录部件、分频通道记录表，系统用户通过操作界面选取改写噪声与扫频处理的Dante数字音频处理系统的输入源基组以及相应模式：其中所述第一分频通路匹配部件用以在经前序处理步骤后的N路信号中选取频率特性差异度§大于一阈值A且差异度最大的两路信号进行X‑Over处理，N为2的倍数，重复该步骤，直到剩余信号之间差异度均不大于A，若剩余信号频率特性相同，则将剩余信号按通道序号大小两两分为一组，若剩余信号频率特性不同，迭代A＝A/2，上式表示将A赋值减半，重复上述过程，直至所有信号分配完毕为两两一组；所述第一记录部件用以将选取的两两组合的信号通道序号记录在分频通道记录表中。所述分频通道记录表，记录所述标准分频格式预置层对经前序处理步骤后的N路信号的选取结果，以两两一组组成的信号组的组号为分频通道记录表行号，以信号组中第一信号通道序号为第一列数值，以信号组中第二信号通道序号为第二列数值，记录到相应组号行相应列中；所述截止频率重估层用以重新估计的截止频率定义参数，其中包含对每一组信号组，设置一单独的截止频率估计模块，其中，在该组信号的截止频率参数选取中，设置其截止频率随所述信号组信号的频率谱密度特性改变而动态改变，为滤波器的响应在低于它的最大电平时跌落到最大电平的0.707*(1‑§/10)倍或下降3dB*(1‑§/10)时的频率，其中，B＝(1‑§/10)即为估计截止频率定义参数；所述截止频率映射层包含第一读取部件、第二读取部件、第一拉取部件、第一存储部件、第一适配部件以及第一映射部件、X‑Over处理参数映射表，其中，第一读取部件读取分频通道记录表中的每一行信号组记录，获取其组号，其中的第一信号通道序号以及第二信号通道序号；第二读取部件读取截止频率重估层重新估计的截止频率定义参数；将第一读取部件和第二读取部件读取的记录存储至第一存储部件，其中第一存储部件为一共享存储网格；第一拉取部件，由第一存储部件拉取信号组记录与相应于该信号组的重新估计的截止频率定义参数，并发送给第一适配部件；第一适配部件，将所述重新估计的截止频率定义参数二值化并截取前16位，获得二值化截止频率定义参数B1；第一映射部件，接收由第一适配部件获取的二值化截止频率定义参数B1，并通过选取的特定映射算法将其映射为X‑Over处理基数值；以X‑Over处理基数值查询本地存储的X‑Over处理参数映射表，获得与该组信号相对应的X‑Over处理参数值；所述X‑Over参数学习处理层，当选择采用学习模式来自动设置分频参数时，使用所述X‑Over处理参数值设置分频网络，并在5％的误差范围内通过随机算法选取随机值作为修正后的X‑Over处理参数值，将所述修正后的X‑Over处理参数值加入系统机器学习库，形成更新后的系统机器学习库，并以更新后的系统机器学习库为样本，再次在5％的误差范围内选取库内相应参数数值并求取平均数，获得学习处理X‑Over处理参数值；依据所述学习处理X‑Over处理参数值设置系统分频网络参数；所述X‑Over参数人工处理层，当用户选择采用人工模式设置分频参数时，用户可在人工模式下选定X‑Over参数，其中：用户通过所述Dante数字音频处理系统操作界面操作X‑Over参数人工处理层，用户在X‑Over参数人工处理层中的操作包括：设置该信号组第一信号通道的截止频率，设置该信号组第一信号通道的滤波器类型，设置该信号组第一信号通道的增益，设置该信号组第一信号通道的斜率；设置该信号组第二信号通道的截止频率，设置该信号组第二信号通道的滤波器类型，设置该信号组第二信号通道的增益，设置该信号组第二信号通道的斜率；当选择采用人工模式下叠加机器学习干预时，系统将接收人工模式下选定的参数，并使用所述系统机器学习库进行干预和修正，使得在特定信号组情况下，获得符合系统运行稳定并具有人工修正倾向的X‑Over参数，并据此进行X‑Over参数设置。...

【技术特征摘要】
1.一种Dante数字音频处理系统，包括标准分频格式预置层、截止频率重估层、截止频率映射层、X-Over参数学习处理层、X-Over参数人工处理层，用以执行X-Over处理；其中：所述标准分频格式预置层包含第一分频通路匹配部件、第一记录部件、分频通道记录表，系统用户通过操作界面选取改写噪声与扫频处理的Dante数字音频处理系统的输入源基组以及相应模式：其中所述第一分频通路匹配部件用以在经前序处理步骤后的N路信号中选取频率特性差异度§大于一阈值A且差异度最大的两路信号进行X-Over处理，N为2的倍数，重复该步骤，直到剩余信号之间差异度均不大于A，若剩余信号频率特性相同，则将剩余信号按通道序号大小两两分为一组，若剩余信号频率特性不同，迭代A＝A/2，上式表示将A赋值减半，重复上述过程，直至所有信号分配完毕为两两一组；所述第一记录部件用以将选取的两两组合的信号通道序号记录在分频通道记录表中。所述分频通道记录表，记录所述标准分频格式预置层对经前序处理步骤后的N路信号的选取结果，以两两一组组成的信号组的组号为分频通道记录表行号，以信号组中第一信号通道序号为第一列数值，以信号组中第二信号通道序号为第二列数值，记录到相应组号行相应列中；所述截止频率重估层用以重新估计的截止频率定义参数，其中包含对每一组信号组，设置一单独的截止频率估计模块，其中，在该组信号的截止频率参数选取中，设置其截止频率随所述信号组信号的频率谱密度特性改变而动态改变，为滤波器的响应在低于它的最大电平时跌落到最大电平的0.707*(1-§/10)倍或下降3dB*(1-§/10)时的频率，其中，B＝(1-§/10)即为估计截止频率定义参数；所述截止频率映射层包含第一读取部件、第二读取部件、第一拉取部件、第一存储部件、第一适配部件以及第一映射部件、X-Over处理参数映射表，其中，第一读取部件读取分频通道记录表中的每一行信号组记录，获取其组号，其中的第一信号通道序号以及第二信号通道序号；第二读取部件读取截止频率重估层重新估计的截止频率定义参数；将第一读取部件和第二读取部件读取的记录存储至第一存储部件，其中第一存储部件为一共享存储网格；第一拉取部件，由第一存储部件拉取信号组记录与相应于该信号组的重新估计的截止频率定义参数，并发送给第一适配部件；第一适配部件，将所述重新估计的截止频率定义参数二值化并截取前16位，获得二值化截止频率定义参数B1；第一映射部件，接收由第一适配部件获取的二值化截止频率定义参数B1，并通过选取的特定映射算法将其映射为X-Over处理基数值；以X-Over处理基数值查询本地存储的X-Over处理参数映射表，获得与该组信号相对应的X-Over处理参数值；所述X-Over参数学习处理层，当选择采用学习模式来自动设置分频参数时，使用所述X-Over处理参数值设置分频网络，并在5％的误差范围内通过随机算法选取随机值作为修正后的X-Over处理参数值，将所述修正后的X-Over处理参数值加入系统机器学习库，形成更新后的系统机器学习库，并以更新后的系统机器学习库为样本，再次在5％的误差范围内选取库内相应参数数值并求取平均数，获得学习处理X-Over处理参数值；依据所述学习处理X-Over处理参数值设置系统分频网络参数；所述X-Over参数人工处理层，当用户选择采用人工模式设置分频参数时，用户可在人工模式下选定X-Over参数，其中：用户通过所述Dante数字音频处理系统操作界面操作X-Over参数人工处理层，用户在X-Over参数人工处理层中的操作包括：设置该信号组第一信号通道的截止频率，设置该信号组第一信号通道的滤波器类型，设置该信号组第一信号通道的增益，设置该信号组第一信号通道的斜率；设置该信号组第二信号通道的截止频率，设置该信号组第二信号通道的滤波器类型，设置该信号组第二信号通道的增益，设置该信号组第二信号通道的斜率；当选择采用人工模式下叠加机器学习干预时，系统将接收人工模式下选定的参数，并使用所述系统机器学习库进行干预和修正，使得在特定信号组情况下，获得符合系统运行稳定并具有人工修正倾向的X-Over参数，并据此进行X-Over参数设置。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中频率特性差异度§，具体为：频率特性差异度§＝1-V,其中V标识在功率谱密度频谱图中，所述两路信号带宽重叠部分在两路信号所占总带宽中占有的比值。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中功率谱密度频谱图位于系统分频网络设置界面并呈现给用户，其中系统的分频网络设置界面被设置为系统主设置界面的二级界面。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，其中所述使用所述X-Over处理参数值设置分频网络，具体包括：通过输入数值设置该信号组第一信号通道的截止频率，通过选取设置该信号组第一信号通道的滤波器类型，移动参数游标，设置该信号组第一信号通道的增益，通过选取设置该信号组第一信号通道的斜率；通过输入数值设置该信号组第二信号通道的截止频率，通过选取设置该信号组第二信号通道的滤波器类型，移动参数游标，设置该信号组第二信号通道的增益，通过选取设置该信号组第二信号通道的斜率。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，使用所述X-Over处理参数值设置分频网络，还包括：用户还可于分频网络设置界面设置直通或者单独设置分频点，分频点设置范围为：19.7Hz～20200Hz。6.一种基于权利要求1-5任一项的Dante数字音频处理系统的处理方法，所述方法包括：使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟峰，何欢潮，何图，
申请(专利权)人：广州飞达音响股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44