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技术方案

本发明专利技术公开了一种低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统，包括电脑控制端和PWM信号接收端，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文件并输给PWM信号接收端，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。本发明专利技术只需要通过软件将数字音频文件转变为高保真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。PWM文件由开关时间长短不同的信号构成，对网络带宽要求很低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频播放
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术不需要高保真的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。本专利技术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，本专利技术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。在本专利技术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。在本专利技术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。在本专利技术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。本专利技术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。在本专利技术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。在本专利技术的另一种优选实施方式中，所述电脑控制端还包括数字音频解分模块，所述数字音频解分模块获取数字音频文件的声道信息，按照声道不同将数字音频格式文件进行划分。在本专利技术的另一种优选实施方式中，所述PWM信号接收端内还具有信号输出控制单元，所述信号输出控制单元将不同的PWM文件传输给不同的输出端口，多个输出端口同时驱动相应的功放工作。从而实现多声道立体声的播放。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种全数字化多声道播放系统的播放方法，其包括如下步骤：S1，电脑控制端接收数字音频文件，获取所述数字音频文件的振幅最大值M1和振幅最小值M2；S2，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；S3，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为正偶数，K0至Kn用高电平或低电平延续时间逐渐增长的信号表示；S4，将数字音频文件按时间顺序分段分段时间间隔与原数字音频文件采样周期同步且相等，获取不同数字音频段的幅度数据，并判断其最近接的子区间边界点，用所述最近接的子区间边界点所对应的开关信号表示该段音频段的PWM信号，数字音频文件对应的PWM信号相连形成PWM文件；S5，电脑控制端将所述PWM文件通过网络发送至PWM信号接收端，所述PWM信号接收端具有N个可同时工作、接收多通道PWM信号且能够输出高电平或低电平的端口，所述N为正整数；S6，PWM信号接收端的N个输出端口同时地驱动相应的功放工作。本专利技术的播放方法通过将数字音频文件直接转变为高清晰度的PWM文件，避免了音频的失真，提高了音质；不需要高保真的PWM信号接收端，就可以实现数字音频的无损还原，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。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是现有传统的一种音响播放模式；图2为德州仪器的音响播放模式；图3是本专利技术全数字化多声道播放系统的网络架构示意图；图4是本专利技术全数字化多声道播放系统的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统，其特征在于，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数字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。

【技术特征摘要】
1.一种低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统，其特征在于，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数字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。2.根据权利要求1所述的低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统，其特征在于，所述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。4.根据权利要求1所述的低带宽占用率的全数字化无声卡多声道播放系统，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄朝一，
申请(专利权)人：黄朝一，
类型：发明
国别省市：重庆;50