CN114115787B - 用于音频传输界面上进行数据传输的信号传输方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过音频传输界面进行数据传输的信号传输方法，该方法包含：接收音频数据以及基于至少第一人机交互行为所产生的第一控制数据；在至少第一数据单元中加入该音频数据；在至少第二数据单元中加入该第一控制数据；以及以高于该音频数据的采样率的传输速率，传输包含该第一数据单元以及该第二数据单元的位流。

Description

用于音频传输界面上进行数据传输的信号传输方法与装置

技术领域

本发明关于通信传输，尤指一种用于音频传输界面上进行数据传输的信号传输方法与装置。

背景技术

人机互动界面（Human Machine Interface, HMI），是指在使用者与系统之间，如：电脑/电子系统或机械系统，提供交互途径的软/硬件。随着技术的发展与突破，如今的电子设备上往往整合了多种不同型式的人机交互装置，例如：按键输入、语音输入、触控输入等，但这也意味着相关信号传输界面的多样化以及信号传输的复杂度的提升。

发明内容

由上可知，由于不同类型的人机交互装置带来了不同的信号传输规格，从连接头、传输线、以至于数据格式，这使得系统的传输界面在设计上更为复杂与繁琐。因此，本发明提供一种信号传输装置与相关方法，其可将不同类型的人机交互行为所产生的信号，以数字音频信号的形式来传输。其中，如键盘/按钮按压、鼠标控制、麦克风语音输入、以及/或触控操作所产生的信息，会被包装到数字音频传输的数据单元中，以通过数字音频传输界面进行传输。因此，本发明有效地降低了传输界面的复杂度。并且，本发明还针对数据采样率与位流的传输速率进行有效控制，同时传送采样率不同的音频信息与控制信息，从而保证传输效率以及其可靠度。

本发明的实施例提供一种通过音频传输界面进行数据传输的信号传输方法，该方法包含：接收音频数据以及基于至少第一人机交互行为所产生的第一控制数据；在至少第一数据单元中加入该音频数据；在至少第二数据单元中加入该第一控制数据；以及以高于该音频数据的采样率的传输速率，传输包含该第一数据单元以及该第二数据单元的位流。

本发明的实施例提供一种用于通过音频传输界面进行数据传输的信号传输装置。该信号传输装置包含：接收单元、数据单元产生器以及传输单元。该接收单元用以接收音频数据以及基于至少第一人机交互行为所产生的第一控制数据。该数据单元产生器耦接到该接收单元，并且用以在至少第一数据单元中加入该音频数据，以及在至少第二数据单元中加入该第一控制数据。该传输单元耦接到该数据单元产生器，并且用于以高于该音频数据的采样率的传输速率，传输包含该第一数据单元以及该第二数据单元的位流。

附图说明

图1为本发明实施例的信号传输装置的应用示意图。

图2为本发明实施例的用于信号传输的数据单元的示意图。

图3为本发明实施例的数据单元产生器所产生的位流的示意图。

图4为本发明实施例的信号传输方法的流程图。

具体实施方式

在以下内文中，描述了许多具体细节以提供阅读者对本发明实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人士将能理解，如何在缺少一个或多个具体细节的情况下，或者利用其他方法或元件或材料等来实现本发明。在其他情况下，众所周知的结构、材料或操作不会被示出或详细描述，从而避免模糊本发明的核心概念。

说明书中提到的“实施例”意味着该实施例所描述的特定特征、结构或特性可能被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书中各处出现的“在实施例中”不一定意味着同一个实施例。此外，前述的特定特征、结构或特性可以以任何合适的形式在一个或多个实施例中结合。

图1绘示本发明实施例中，用以在音频传输界面上进行数据传输的信号传输装置的应用示意图。如图所示，控制设备10通过音频传输界面200，有线连接到电子系统20，并且在音频传输界面200上传输多种不同类型的信息，从而控制电子系统20。在实施例中，控制设备10可以是个人电脑、笔记本电脑、或者是各种类型的使用者控制器，如：遥控器，其作用在于提供一种或多种人机交互手段，从而实现使用者对于电子系统20的控制。在本发明不同实施例中，控制设备10可能包含键盘、按钮、鼠标、麦克风以及触控面板等各种人机交互硬件12，用于感测使用者的控制行为。再者，电子系统20可以是机顶盒（set-up box）、智慧型电视、以及/或多媒体播放设备。电子系统20又包含接收器21、控制器22以及硬件元件23。其中，接收器21通过音频传输界面200接收由控制设备10所传送的信号，并且进行相应的解调/解码操作得到控制设备10所发送的控制信息，并且将其交由控制器22对硬件元件23进行控制。在实施例中，音频传输界面200为Sony/Philips Digital Interface Format（S/PDIF）界面。

本发明的信号传输装置100的作用在于，将控制设备10所产生的控制信息，转换成遵循音频传输界面200的通信协议的数据格式，传输至电子系统20。如图所示，信号传输装置100包含有：接收单元110、数据单元产生器120以及传输单元130。控制设备10可能包含有控制信息产生单元15，用于根据使用者针对人机交互硬件12所进行的人机交互行为，例如：按压键盘/按键、操作鼠标、触碰触控面板、通过麦克风下达语音指示等，产生相应信息。这些人机交互行为将会被控制信息产生单元15所检测，并且转换成数字信号，传送给本发明的信号传输装置100的接收单元110。接收单元110在收到控制信息产单元15所提供的控制信息后，会将其传送给数据单元产生器120。

数据单元产生器120用于产生遵循音频传输界面200对应的通信协议的数据单元，如：帧（frame）或子帧（sub-frame）。数据单元可能包含有各种字段，例如用于传输音频信息的音频数据字段，以及用于传输辅助信息的辅助数据字段。辅助数据字段的信息可能包含用于指出音频信息的采样率以及压缩状态的元数据（metadata）。在本发明的不同实施例中，数据单元产生器120可能会把接收单元110所接收到的，基于人机交互行为所产生的控制信息，包装至数据单元的音频数据字段或者是辅助数据字段。

在以下的说明中，将以S/PDIF界面以及其相关的通信协议作为示例，进步地解释本发明信号传输装置100与相关信号传输方法的具体操作以及操作原理。然而，本发明所属领域的技术人士，应可在理解本说明书实质内容后，进步地将本发明概念应用在其他类型的音频传输界面，而这样的衍生概念应属本发明的范畴。请参考图2所示的S/PDIF数据传输格式。在S/PDIF通信协议中，每一个音频块（block）中包含有192个帧，而每一个帧又包含有两个分别对应于不同音频声道（channel）的子帧。再者，每一个子帧包含有32位的数据。其中，最初的四个位被用于记录同步所需的信息，包含有B、M、W等三种不同类型，分别指出音频块的开头，以及不同的音频声道。再者，接下来的24个位则为用以记录音频采样字（audiosample word）的音频数据字段。最后的4个位中，其中的U/V/C字段则用于记录跟音频数据相关的元数据（metadata），而P字段则用以记录奇偶校验信息。当本发明的信号传输装置100被应用在S/PDIF界面时，数据单元产生器120可能会基于所欲传送的控制信息的特性，例如，数据量以及采样率，选择性地将其包装至音频采样字字段以及/或U/V/C字段中。

数据单元产生器120会将所产生的数据单元（如：子帧）传送给传输单元130。传输单元130会将这些数据单元以位流的形式，通过音频传输界面200传送至电子系统20。为了让数据单元中的字段能被空置下来，从而将人机交互信息包装至其中。传输单元130传送位流的速率会高于音频数据的采样率。在实施例中，当音频数据的采样率为16kHz时，那么传输单元130可能会以48kHz的速率来传送位流。如此来，在每次传输过程中，数据单元里就会有空置字段可以用来传送人机交互的相关信息。

图3则绘示了数据单元产生器120所产生的多个连续数据单元的实施例。如图所示，数据单元产生器120在数据单元SF1~SF4的音频数据字段Data1~Data4中，包装进了音频数据。再者，数据单元产生器120在数据单元SF5~SF6的音频数据字段Data5~Data6中，包装进了第一控制数据CNT1，以及在数据单元SF1~SF6的辅助数据字段X1中，包装进了第二控制数据CNT2。在实施例中，第一控制数据CNT1的采样率低于位流被传输单元130所传送的传输速率，而第二控制数据CNT2的采样率高于位流被传输单元130所传送的传输速率。在实施例中，第一控制数据CNT1可以是控制信息产生单元15基于使用者在人机交互硬件12中的触控面板（未示出）上进行的触控行为，所产生的控制信息。再者，第二控制数据CNT2可以是控制信息产生单元15基于使用者通过控制装置10的键盘、按钮或鼠标进行的操作行为所产生的控制信息，用以控制电子系统20中的硬件元件23，例如，红外线信号（IrDA）或者是用于控制电子系统20的硬件元件23中的发光二极管（Light-emitting diode，未示出）的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）信号。

值得注意的是，在本发明不同实施例中，可能会有一种以上的第一控制数据CNT1被包装进不同数据单元中的音频数据字段，以及一种以上的第二控制数据CNT2被包装进不同数据单元中的辅助数据字段。其中，第一控制数据CNT1相对于第二控制数据CNT2来说，可能有相对较低的采样率，以及相对较高的数据量。另外，应当注意的是，在本发明的不同实施例中，数据单元产生器120可能只会在连续的数据单元中加入一种控制数据，例如，只会加入第一控制数据CNT1，或者是第二控制数据CNT2，而这都随着控制设备10所需传输的控制信息而定。

图4绘示了本发明实施例的用于音频传输界面上进行数据传输的方法的流程图。如图所示，本发明方法包含以下流程：

步骤410：接收音频数据以及基于至少第一人机交互行为所产生的第一控制数据

步骤420：在至少第一数据单元中加入该音频数据

步骤430：在至少第二数据单元中加入该第一控制数据

步骤440：以高于该音频数据的采样率的传输速率，传输包含该第一数据单元以及该第二数据单元的位流

由于上述步骤的原理以及具体细节已在先前关于信号传输装置100的实施例中详细说明，故在此不做重复描述。应当注意的是，上述的流程可能还可以通过添加其他额外步骤，更好地实现本发明的信号传输方法。

总结来说，本发明将不同类型的人机交互装置所产生的控制信息，如键盘/按钮按压、鼠标控制、麦克风语音输入、以及/或触控操作，包装至数字音频传输的数据单元中，通过数字音频传输界面进行传输。如此来，本发明有效地降低了传输界面的复杂度。并且，本发明还针对数据采样率与位流的传输速率进行有效控制，同时传送采样率不同的音频信息与控制信息，从而保证传输效率以及其可靠度。

本发明的实施例可使用硬件、软件、固件以及其相关结合来完成。藉由适当的指令执行系统，可使用储存在存储器中的软件或固件来实现本发明的实施例。就硬件而言，则可应用下列任一技术或其相关结合来完成：具有可根据数据信号执行逻辑功能的逻辑门的个别运算逻辑、具有合适的组合逻辑门的专用集成电路（application specific integratedcircuit, ASIC）、可编程门阵列（programmable gate array, PGA）或现场可编程门阵列（field programmable gate array, FPGA）等。

说明书内的流程图中的流程和方块示出了基于本发明的各种实施例的系统、方法和电脑软件产品所能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或功能方块图中的每个方块可以代表程序代码的模块、区段或者是部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。另外，功能方块图以及/或流程图中的每个方块、以及方块的组合，基本上可以由执行指定功能或动作的专用硬件系统来实现，或专用硬件和电脑程序指令的组合来实现。这些电脑程序指令还可以存储在电脑可读介质中，该介质可以使电脑或其他可编程数据处理装置以特定方式工作，使得存储在电脑可读介质中的指令，实现流程图以及/或功能方块图中的方块所指定的功能/动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

【符号说明】

10 控制设备

12 人机交互硬件

15 控制信息产生单元

20 电子系统

21 接收器

22 控制器

23 硬件元件

100 信号传输装置

110 接收单元

120 数据单元产生器

130 传输单元

200 音频传输界面。

Claims (9)

1.一种通过音频传输界面进行数据传输的方法，包含：

接收音频数据以及基于至少第一人机交互行为所产生的第一控制数据，其中该第一人机交互行为包含按压控制器的按键、使用麦克风进行语音输入以及使用触控面板进行触控操作中的至少一个；

在至少第一数据单元中加入该音频数据；

在至少第二数据单元中加入该第一控制数据；以及

以高于该音频数据的采样率的传输速率，传输包含该第一数据单元以及该第二数据单元的位流，

其中在至少第二数据单元中加入该第一控制数据的步骤包括：基于该第一控制数据的数据量以及采样率来选择性地将其加入该第二数据单元的音频数据字段和/或辅助数据字段。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在该第二数据单元中加入该第一控制数据的步骤包含：在该第二数据单元中的音频数据字段中加入该第一控制数据，其中该第一控制数据的采样率与该音频数据的采样率相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在该第二数据单元中加入该第一控制数据的步骤包含：在该第二数据单元中的辅助数据字段中加入该第一控制数据，其中该第一控制数据的采样率高于该音频数据的采样率。

4.根据权利要求1所述的方法，另包含：

接收基于第二人机交互行为所产生的第二控制数据；

在该第一数据单元或该第二数据单元中的一个中加入该第二控制数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其中该音频传输界面为Sony/Philips DigitalInterface Format(S/PDIF)界面。

6.一种用于音频传输界面进行数据传输的信号传输装置，包含：

接收单元，用以接收音频数据以及基于至少第一人机交互行为所产生的第一控制数据，其中该第一人机交互行为包含按压控制器的按键、使用麦克风进行语音输入以及使用触控面板进行触控操作中的至少一个；

数据单元产生器，耦接到该接收单元，用以在至少第一数据单元中加入该音频数据以及在至少第二数据单元中加入该第一控制数据；以及

传输单元，耦接到该数据单元产生器，用于以高于该音频数据的采样率的传输速率，传输包含该第一数据单元以及该第二数据单元的位流，

其中在至少第二数据单元中加入该第一控制数据的步骤包括：基于该第一控制数据的数据量以及采样率来选择性地将其加入该第二数据单元的音频数据字段和/或辅助数据字段。

7.根据权利要求6所述的信号传输装置，其中该数据单元产生器在该第二数据单元中的音频数据字段中加入该第一控制数据，且该第一控制数据的采样率与该音频数据的采样率相同。

8.根据权利要求6所述的信号传输装置，其中该数据单元产生器在该第二数据单元中的辅助数据字段中加入该第一控制数据，且该第一控制数据的采样率高于该音频数据的采样率。

9.根据权利要求6所述的信号传输装置，其中该接收单元另接收基于第二人机交互行为所产生的第二控制数据；以及该数据单元产生器在该第一数据单元或该第二数据单元中的一个中加入该第二控制数据。