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CN108337595B - 蓝牙耳机实现精准同步播放的方法 - Google Patents

蓝牙耳机实现精准同步播放的方法 Download PDF

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CN108337595B
CN108337595B CN201810626195.9A CN201810626195A CN108337595B CN 108337595 B CN108337595 B CN 108337595B CN 201810626195 A CN201810626195 A CN 201810626195A CN 108337595 B CN108337595 B CN 108337595B
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bluetooth
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headset
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Abstract

本发明提供一种蓝牙耳机实现精准同步播放的方法,所述方法包括如下方法步骤:智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号,其中,在某一slot的起始时间所述左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送音频信号,并且每一slot的持续时间固定;右蓝牙耳机对接收到的射频信号进行转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;定时同步信号的起始时间与所述左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送音频信号的slot的起始时间同步;在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备。本发明首先对左蓝牙耳机和右蓝牙耳机进行时钟同步,在时钟同步的基础上,通过各自的DMA控制器存取数据,达到精准同步播放。

Description

蓝牙耳机实现精准同步播放的方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别涉及蓝牙耳机实现精准同步播放的方法。
背景技术
随着社会进步和人民生活水平的提高,耳机已成为人们必不可少的生活用品。传统有线耳机通过导线连接智能设备(比如智能手机,笔记本电脑,平板电脑等),这会限制佩戴者的行动,尤其在运动场合十分不便。同时,耳机线的缠绕和拉扯,以及听诊器效应都影响用户体验。普通蓝牙耳机取消了耳机和智能设备之间的连线,但左右耳之间仍然存在连线。真无线立体声耳机应运而生。
现有的真无线耳机的一种实现方式是智能设备分别与左右耳机通过蓝牙进行数据传输(可以是音乐、语音或数据包等)。比如播放立体声音乐,智能设备把音乐分别传给左右耳机。但左右耳机分属两个子系统,在两套不同的芯片中实现,具有各自独立的时钟系统。在现有真无线耳机系统中,左右耳往往难以实现较好的同步。比如播放音乐时,左右耳的音乐难以同时播放,极大影响了音乐品质。语音通话时,左右耳的语音难以精准同时播放。
因此,为了解决上述问题,需要蓝牙耳机实现精准同步播放的方法。
发明内容
本发明的一个方面在于一种蓝牙耳机实现精准同步播放的方法,所述方法包括如下方法步骤:
智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号,左蓝牙耳机向右蓝牙耳机转发音频信号,其中,在某一slot(时隙序号)的起始时间所述左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送音频信号,并且每一slot的持续时间固定;
右蓝牙耳机对接收到的射频信号进行转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使所述右蓝牙耳机的时钟频率与所述左蓝牙耳机的时钟频率同频,同时,定时同步信号的起始时间与所述左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送音频信号的slot的起始时间同步;
在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备。
优选地,所述左蓝牙耳机向所述右蓝牙耳机转发音频信号包括如下步骤:
左蓝牙耳机对音频信号进行单声道音频编码,经蓝牙模块转换为射频信号发送至右蓝牙耳机;右蓝牙耳机接收到射频信号,经蓝牙模块转换为音频信号进行单声道解码;
右蓝牙耳机对音频信号单声道解码后,经同步、解调得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
本发明的另一个方面在于提供一种蓝牙耳机实现精准同步播放的方法,所述方法包括如下方法步骤:
智能设备将音频分为左声道音频信号和右声道音频信号,并通过蓝牙连接分别发送至左蓝牙耳机和右蓝牙耳机;其中,
在某一slot的起始时间所述智能设备向所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号,并且每一slot的持续时间固定;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的左声道射频信号和右声道射频信号分别转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的时钟频率与所述智能设备的时钟频率同频,同时,所述定时同步信号的起始时间与所述智能设备向所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号的slot的起始时间同步;
在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备。
优选地,所述智能设备将音频分为左声道音频信号和右声道音频信号之前,进行初始化立体声音频和立体声音频解码。
优选地,所述立体声音频解码后进行左声道音频和右声道音频分离,并对所述左声道音频和右声道音频分别进行单声道音频编码,得到左声道音频信号和右声道音频信号,所述左声道音频信号和右声道音频信号经过蓝牙模块转换为左声道射频信号和右声道射频信号发送至左蓝牙耳机和右蓝牙耳机。
优选地,所述单声道编码采用Opus格式(一种有损声音编码的格式)进行音频编码。
优选地,所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机接收到左声道射频信号和右声道射频信号后经过蓝牙模块转换为左声道音频信号和右声道音频信号进行单声道解码。
优选地,所述单声道解码采用Opus格式进行音频解码。
优选地,所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的左声道射频信号和右声道射频信号分别转换处理包括:
所述左蓝牙耳机的射频前端接收左声道射频信号,通过数模转换器采样得到左蓝牙耳机数字信号,所述左蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到左蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述右蓝牙耳机的射频前端接收右声道射频信号,通过数模转换器采样得到右蓝牙耳机数字信号,所述右蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到右蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
本发明的再一个方面在于一种蓝牙耳机实现精准同步播放的方法,所述方法包括如下方法步骤:
智能设备与左蓝牙耳机建立蓝牙连接,左耳机与右耳机建立蓝牙连接,智能设备将音频信号发送至左蓝牙耳机,同时右耳机监听音频信号,其中,
所述智能设备在某一slot的起始时间向所述左蓝牙耳机发送音频信号,并且每一slot的持续时间固定;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的射频信号分别转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的时钟频率与所述智能设备的时钟频率同频,同时,定时同步信号的起始时间与所述智能设备发送音频信号的slot的起始时间同步;
在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备。
优选地,所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的射频信号分别转换处理包括:
所述左蓝牙耳机的射频前端接收射频信号,通过数模转换器采样得到左蓝牙耳机数字信号,所述左蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到左蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述右蓝牙耳机的射频前端接收射频信号,通过数模转换器采样得到右蓝牙耳机数字信号,所述右蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到右蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
本发明首先对左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的蓝牙收发进行时钟同步,在时钟同步的基础上,在同一时钟时刻触发各自的DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机由各自的DMA控制器存取音频信号,实现左右耳机精准同步播放。
应当理解,前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释,并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图,本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明,其中:
图1示出了本发明一个实施例中智能设备与左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送音频的系统框图。
图2示出了本发明一个实施例中左蓝牙耳机向右蓝牙耳机转发音频信号的流程框图。
图3示出了本发明一个实施例中左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送射频信号的多slot包的时序图。
图4示出了本发明一个实施例中左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送射频信号的单slot包的时序图。
图5示出了本发明一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机之间同步的流程框图。
图6示出了本发明一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机触发DMA控制器的时序图。
图7示意性本发明另一个实施例中智能设备与左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送音频的系统框图。
图8示出了本发明另一个实施例中智能设备对音频进行预处理的流程框图。
图9示出了本发明另一个实施例中智能设备与蓝牙耳机之间进行音频发送的流程框图。
图10示出了本发明另一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的多slot包的时序图。
图11示出了本发明另一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的单slot包的时序图。
图12示出了本发明另一个实施例中智能设备与蓝牙耳机之间同步的流程框图。
图13示出了本发明另一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机触发DMA控制器的时序图。
图14示意性本发明再一个实施例中智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号,右蓝牙耳机监听音频信号的系统框图。
图15示出了本发明再一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的多slot包的时序图。
图16示出了本发明再一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的单slot包的时序图。
图17示出了本发明再一个实施例中智能设备与蓝牙耳机之间同步的流程框图。
图18示出了本发明再一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机触发DMA控制器的时序图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例,本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而,本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例;可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中,将参考附图描述本发明的实施例,相关技术术语应当是本领域技术人员所熟知的。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的部件,或者相同或类似的步骤,除非另有说明。下面结合具体的实施例,对本发明的内容进行说明。本发明所提及的左蓝牙耳机和右蓝牙耳机并不固定,本领域技术人员应当理解,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机是可以相互替换的。
实施例1:
根据本发明,本实施例中实现蓝牙同步播放的方法适用于智能设备(例如手机、ipad等智能音乐播放器)与左蓝牙耳机和右蓝牙耳机之间的音频数据传送,在现有的左蓝牙耳机和右蓝牙耳机分别为独立子系统的基础上进行技术改进,使左蓝牙耳机和右蓝牙耳机播放的音乐同步播放。如图1所示发明一个实施例中智能设备与左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送音频的系统框图,智能设备10与左蓝牙耳机20之间建立蓝牙连接(A2DP:AdvancedAudio Distribution Profile,音频传输模型协定),左蓝牙耳机20与右蓝牙耳机30之间建立蓝牙连接(A2DP:Advanced Audio Distribution Profile,音频传输模型协定)。智能设备10向左蓝牙耳机20发送音频信号,左蓝牙耳机20向右蓝牙耳机30转发音频信号。
根据本发明,本实施例一种实现蓝牙耳机精准同步播放的方法包括如下方法步骤:
智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号
智能设备10向左蓝牙耳机20发送音频信号,音频信号通过蓝牙连接传送至左蓝牙耳机20。
左蓝牙耳机向右蓝牙耳机转发音频信号
左蓝牙耳机向右蓝牙耳机转发音频信号,如图2所示本发明一个实施例中左蓝牙耳机向右蓝牙耳机转发音频信号的流程框图,左蓝牙耳机20对音频信号进行单声道音频编码101,经蓝牙模块转换为射频信号102发送至右蓝牙耳机。右蓝牙耳机30接收到射频信号202,经蓝牙模块转换为音频信号进行单声道解码201。右蓝牙耳机30对音频信号单声道解码后,经同步、解调得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
根据本发明的实施例,单声道编码采用Opus格式进行音频编码,单声道解码采用Opus格式进行音频解码,本发明采用Opus较高的编码效率使得可以增加重传次数,从而提高左蓝牙耳机20与右蓝牙耳机30之间数据传送的可靠性。
根据本发明,本实施例中左蓝牙耳机20向右蓝牙耳机30发送音频信号可以是多slot包,在一些实施例中也可以是单slot包。在某一slot的起始时间左蓝牙耳机20向右蓝牙耳机30发送音频信号,并且每一slot的持续时间固定。图3所示本发明一个实施例中左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送射频信号的多slot包的时序图,图4所示本发明一个实施例中左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送射频信号的单slot包的时序图,
无论采用多slot包还是采用单slot包,左蓝牙耳机20向右蓝牙耳机30发送音频信号总是在某一slot的起始时间,并且每一slot的持续时间固定(例如每一slot的持续时间均为625us)。
左蓝牙耳机与右蓝牙耳机时钟同步
如图5所示本发明一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机之间同步的流程框图,右蓝牙耳机30对接收到的射频信号进行转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。具体为,右蓝牙耳机的射频前端203接收射频信号,通过数模转换器采样得到音频信号(数字信号),音频信号经同步、解调得到右蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
右蓝牙耳机的射频前端203接收到射频信号,通过数模转换204得到音频信号,对音频信号单声道解码后经过同步、解调205处理得到定时同步信号、定时同步误差206和载波同步误差208。
右蓝牙耳机30的定时同步误差和/或载波同步误差208经锁相环207调整晶体振荡频率,使得右蓝牙耳机的时钟频率跟左蓝牙耳机的时钟频率同频。同时,定时同步信号的起始时间与左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送音频信号的slot的起始时间同步。
经过锁相环207调整晶体振荡频率后的解调信号反馈至射频前端和分频器。经过上述信号同步处理,左蓝牙耳机的与右蓝牙耳机之间实现时钟同步。
本实施例中,将定时同步误差和载波同步误差同时经锁相环207调整晶体振荡频率,在一些实施例中,可以是定时同步误差和载波同步误差中任一同步误差经锁相环207调整晶体振荡频率。
左蓝牙耳机与右蓝牙耳机同步播放
经过上述过程,左蓝牙耳机与右蓝牙耳机实现了时钟同步。根据本发明,在时钟同步的基础上进行音频信号同步播放。
如图6所示本发明一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机触发DMA控制器的时序图,在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。由于左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的蓝牙时钟已经实现同步,例如左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N的时钟时刻(1,2,3,……,n,n+1,M),与右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N的时钟时刻(1,2,3,……,n,n+1,M)同步。在某一时钟时刻(例如时刻n),左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备(例如播放喇叭)。
同样地,左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+1,SLOT N+2,…,SLOT N+n的时钟时刻,与右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+1,SLOT N+2,…,SLOT N+n的时钟时刻均同步,例如在左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+2的p时刻触发DMA控制器开始存取数据,那么右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+2的p时刻触发DMA控制器开始存取数据,即可实现左蓝牙耳机与右蓝牙耳机通过各自的DMA控制同步存取数据,进而实现音频信号同时发送至各自的播放设备进行精准播放。
本发明中对于在某一时钟时刻左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,在一些实施例中,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机预先约定某一时钟时刻,例如约定为n时刻,则在n时刻左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。
在另一些实施例中,左蓝牙耳机或右蓝牙耳机通过蓝牙给对方发送一个触发信号,从而来实现左蓝牙耳机和右蓝牙耳机在某一时钟时刻同时触发各自的DMA控制器。例如,左蓝牙耳机在n时刻触发DMA控制器,则左蓝牙耳机预先通过蓝牙向右蓝牙耳机发送一个触发信号,将左蓝牙耳机的触发时刻通知右蓝牙耳机,即:通知右蓝牙耳机将在n时刻触发DMA控制器。右蓝牙耳机接收到触发信号后,与左蓝牙耳机在n时刻同时触发各自的DMA控制器。
更进一步地,当左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器后,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号。随后每间隔一固定时间段(例如2ms)后,重复一次左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。
本发明首先对左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的蓝牙收发进行时钟同步,在时钟同步的基础上,在同一时钟时刻触发各自的DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机由各自的DMA控制器存取音频信号,实现左右耳机精准同步播放。
实施例2:
根据本发明,本实施例实现蓝牙同步播放的方法适用于智能设备(例如手机、ipad等智能音乐播放器)与左蓝牙耳机和右蓝牙耳机之间的音频数据传送,在现有的左蓝牙耳机和右蓝牙耳机分别为独立子系统的基础上进行技术改进,使左蓝牙耳机和右蓝牙耳机播放的音乐同步播放。如图7所示本发明另一个实施例中智能设备与左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送音频的系统框图,智能设备10与左蓝牙耳机20和右蓝牙耳机30之间分别建立蓝牙连接(A2DP:Advanced Audio Distribution Profile,音频传输模型协定),智能设备10分别向左蓝牙耳机20和右蓝牙耳机30发送射频信号。
根据本发明,本实施例一种实现蓝牙耳机精准同步播放的方法包括如下方法步骤:
智能设备10将音频分为左声道音频信号和右声道音频信号,并通过蓝牙连接分别发送至左蓝牙耳机20和右蓝牙耳机30。在智能设备10将音频分为左声道音频信号和右声道音频信号之前,进行立体声音频编码和立体声音频解码的预处理。
智能设备对立体声音频预处理
如图8所示本发明智能设备对音频进行预处理的流程框图,智能设备10播放的立体声音频是已经完成编码的立体声音频,对编码后的立体声音频进行初始化立体声音频401。
经过初始化立体声音频处理后对立体声音频进行立体声音频解码402,立体声音频解码402后进行左声道立体声音频和右声道立体声音频分离,即将解码后的立体声音频分成左声道音频403和右声道音频405。
分别对左声道音频403和右声道音频405进行单声道音频编码,即对左声道音频进行左声道编码404,右声道音频进行右声道音频编码406,得到左声道音频信号和右声道音频信号,左声道音频信号和右声道音频信号经过蓝牙模块转换为左声道射频信号和右声道射频信号进行发送。
智能设备与蓝牙耳机之间的音频传输
左声道音频信号通过蓝牙连接传送至左蓝牙耳机20,右声道射频信号通过蓝牙连接传送至右蓝牙耳机30。本实施例通过分离出左声道音频信号和右声道音频信号分别传送的模式,减少了智能设备对耳机的数据传输量。
如图9所示本发明另一个实施例中智能设备与蓝牙耳机之间进行音频发送的流程框图,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机接收到左声道射频信号和右声道射频信号经过蓝牙模块转换为左声道音频信号和右声道音频信号进行单声道解码。实施例中示例性的以智能设备10与左蓝牙耳机20之间的音频发送过程为例,应当理解,智能设备10与蓝牙耳机之间的音频发送应当是与左蓝牙耳机20和右蓝牙耳机30同步发送音频。
智能设备10进行左声道音频编码404(应当理解包括左声道音频编码和右声道音频编码)后,经蓝牙模块转换为射频信号407。将射频信号通过蓝牙连接发送至左蓝牙耳机20,左蓝牙耳机接收射频信号408经蓝牙模块转换后进行左声道音频解码409,解码后由左蓝牙耳机20将音乐播放。
根据本发明的实施例,单声道编码采用Opus格式进行音频编码,即左声道音频编码和右声道音频编码采用Opus格式进行音频编码。单声道解码采用Opus格式进行音频解码,即左声道音频解码和右声道音频解码采用Opus格式进行音频解码。本发明采用Opus较高的编码效率使得可以增加重传次数,从而提高智能设备与耳机之间数据传送的可靠性。
智能设备10向左蓝牙耳机20和右蓝牙耳机30发送左声道音频信号和右声道音频信号可以是多slot包,在一些实施例中也可以是单slot包。如图10所示本发明另一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的多slot包的时序图,图11所示本发明另一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的单slot包的时序图。智能设备向左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号在某一slot的起始时间,并且每一slot的持续时间固定。也就是说在某一slot的起始时间,智能设备向左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号。即:无论采用多slot包还是采用单slot包,智能设备10向左蓝牙耳机20和右蓝牙耳机30发送音频信号总是在某一slot的起始时间,并且每一slot的持续时间固定(例如每一slot的持续时间均为625us)。
智能设备与蓝牙耳机音频传输的时钟同步
左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的左声道射频信号和右声道射频信号分别转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。具体地转换处理过程包括:
左蓝牙耳机的射频前端接收左声道射频信号,通过数模转换器采样得到左蓝牙耳机数字信号,左蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到左蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
右蓝牙耳机的射频前端接收右声道射频信号,通过数模转换器采样得到右蓝牙耳机数字信号,右蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到右蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的时钟频率与智能设备的时钟频率同频,同时定时同步信号的起始时间与智能设备向左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号的slot的起始时间同步。
如图12所示本发明另一个实施例中智能设备与蓝牙耳机之间同步的流程框图,本实施例中同样以智能设备与左蓝牙耳机之间的信号同步为例,应当理解,智能设备与左蓝牙耳机之间进行信号时钟同步的同时,以同样的同步方法与右蓝牙耳机之间进行信号时钟同步。
左蓝牙耳机的射频前端503接收到左声道射频信号,通过数模转换504得到左蓝牙耳机数字信号,经过同步、解调505处理得到定时同步信号509、定时同步误差506、载波同步误差508。
定时同步误差和/或载波同步误差508经锁相环507调整晶体振荡频率,使得左蓝牙耳机跟智能设备的时钟频率同频。同时定时同步信号509的起始时间与智能设备向左蓝牙耳机发送左声道音频信号的slot的起始时间同步,经过锁相环507调整晶体振荡频率后的解调信号反馈至射频前端和分频器。
经过上述信号同步处理,左蓝牙耳机与智能设备之间实现时钟同步。本实施例中右蓝牙耳机以同样的方式与智能设备之间实现时钟同步,从而实现左蓝牙耳机与右蓝牙耳机之间的时钟同步。
本实施例中,将定时同步误差和载波同步误差同时经锁相环507调整晶体振荡频率,在一些实施例中,可以是定时同步误差和载波同步误差中任一同步误差经锁相环507调整晶体振荡频率。
在本实施中,播放立体声音乐时,智能设备首先把立体声音乐分成左右声道音频信号发送给左右蓝牙耳机。由于左蓝牙耳机和右蓝牙耳机各自是一个独立的子系统,各自拥有独立的晶体与时钟系统,通过智能设备与左蓝牙耳机、右蓝牙耳机之间进行音频传送,实现了左蓝牙耳机和右蓝牙耳机跟智能设备的时钟同步,从而间接地实现了左蓝牙耳机和右蓝牙耳机之间的同步。
左蓝牙耳机与右蓝牙耳机同步播放
经过上述过程,左蓝牙耳机与由蓝牙耳机实现了时钟同步。根据本发明,在时钟同步的基础上进行音频信号同步播放。
如图13所示本发明另一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机触发DMA控制器的时序图,在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。由于左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的蓝牙时钟已经实现同步,例如左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N的时钟时刻(1,2,3,……,n,n+1,M),与右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N的时钟时刻(1,2,3,……,n,n+1,M)同步。在某一时钟时刻(例如时刻n),左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备(例如播放喇叭)。
同样地,左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+1,SLOT N+2,…,SLOT N+n的时钟时刻,与右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+1,SLOT N+2,…,SLOT N+n的时钟时刻均同步,例如在左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+2的p时刻触发DMA控制器开始存取数据,那么右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+2的p时刻触发DMA控制器开始存取数据,即可实现左蓝牙耳机与右蓝牙耳机通过各自的DMA控制同步存取数据,进而实现音频信号同时发送至各自的播放设备进行精准播放。
本发明中对于在某一时钟时刻左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,在一些实施例中,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机预先约定某一时钟时刻,例如约定为n时刻,则在n时刻左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。
在另一些实施中,左蓝牙耳机或右蓝牙耳机通过蓝牙给对方发送一个触发信号,从而来实现左蓝牙耳机和右蓝牙耳机在某一时钟时刻同时触发各自的DMA控制器。例如,左蓝牙耳机在n时刻触发DMA控制器,则左蓝牙耳机预先通过蓝牙向右蓝牙耳机发送一个触发信号,将左蓝牙耳机的触发时刻通知右蓝牙耳机,即:通知右蓝牙耳机将在n时刻触发DMA控制器。右蓝牙耳机接收到触发信号后,与左蓝牙耳机在n时刻同时触发各自的DMA控制器。
更进一步地,当左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器后,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号。随后每间隔一固定时间段(例如2ms)后,重复一次左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。
本发明首先对左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的蓝牙收发进行时钟同步,在时钟同步的基础上,在同一时钟时刻触发各自的DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机由各自的DMA控制器存取音频信号,实现左右耳机精准同步播放。
实施例3:
根据本发明,本实施例实现蓝牙同步播放的方法适用于智能设备(例如手机、ipad等智能音乐播放器)与左蓝牙耳机之间的音频数据传送,右蓝牙耳机监听智能设备向左蓝牙耳机发送的音频信号。在现有的左蓝牙耳机和右蓝牙耳机分别为独立子系统的基础上进行技术改进,使左蓝牙耳机和右蓝牙耳机播放的音乐同步播放。如图14所示本发明再一个实施例中智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号,右蓝牙耳机监听音频信号的系统框图,智能设备10与左蓝牙耳机20建立蓝牙连接(A2DP:Advanced Audio Distribution Profile,音频传输模型协定),左蓝牙耳机20和右蓝牙耳机30之间建立蓝牙连接(A2DP:AdvancedAudio Distribution Profile,音频传输模型协定),智能设备10分别向左蓝牙耳机20发送射频信号,右蓝牙耳机30监听智能设备10发送的射频信号。
智能设备与蓝牙耳机之间的音频传输
在本发明的实施例中,智能设备10与左耳机20之间、左耳机20与右耳机30之间根据A2DP协定建立的蓝牙连接,在建立蓝牙连接后,左耳机20将智能设备10蓝牙地址、左耳机20与智能设备10蓝牙链接的加密参数信息传送给右耳机30,以方便右耳机30监听并接收智能设备10发送的音频信号。在播放立体声音乐时,智能设备10播放立体声音乐,通过蓝牙连接(A2DP协议)将音频数据包发送至左耳机20,右耳机根据智能设备10蓝牙地址、左耳机20与智能设备10蓝牙链接的加密参数信息,获取智能设备10向左蓝牙耳机20发送的音频信号。
本实施例中智能设备10对音频信号进行单声道音频编码,经蓝牙模块转换为射频信号发送至左蓝牙耳机20。左蓝牙耳机20接收到射频信号,经蓝牙模块转换为音频信号进行单声道解码后,经同步、解调得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。同时,右蓝牙耳机30对监听到的音频信号单声道解码后,经同步、解调得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
根据本发明的实施例,单声道编码采用Opus格式进行音频编码,单声道解码采用Opus格式进行音频解码,本发明采用Opus较高的编码效率使得可以增加重传次数,从而提高左蓝牙耳机20与右蓝牙耳机30之间数据传送的可靠性。
智能设备10向左蓝牙耳机20音频信号可以是多slot包,在一些实施例中也可以是单slot包。如图15所示本发明再一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的多slot包的时序图,图16所示本发明再一个实施例中智能设备向蓝牙耳机发送射频信号的单slot包的时序图。智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号在某一slot的起始时间,并且每一slot的持续时间固定。也就是说在某一slot的起始时间,智能设备向左蓝牙耳机音频信号。即:无论采用多slot包还是采用单slot包,智能设备10向左蓝牙耳机20发送音频信号总是在某一slot的起始时间,并且每一slot的持续时间固定(例如每一slot的持续时间均为625us)。
智能设备与蓝牙耳机音频传输的时钟同步
左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的射频信号分别转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。具体地转换处理过程包括:
左蓝牙耳机的射频前端接收射频信号,通过数模转换器采样得到左蓝牙耳机数字信号,左蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到左蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
右蓝牙耳机的射频前端接收射频信号,通过数模转换器采样得到右蓝牙耳机数字信号,右蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到右蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的时钟频率与智能设备10的时钟频率同频,同时定时同步信号的起始时间与智能设备向左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号的slot的起始时间同步。
如图17所示本发明再一个实施例中智能设备与蓝牙耳机之间同步的流程框图,左蓝牙耳机的射频前端603接收到射频信号,通过数模转换604得到左蓝牙耳机数字信号,经过同步、解调605处理得到定时同步信号609、定时同步误差606、载波同步误差608。
定时同步误差和/或载波同步误差608经锁相环607调整晶体振荡频率,使得左蓝牙耳机跟智能设备的时钟频率同频。同时定时同步信号609的起始时间与智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号的slot的起始时间同步,经过锁相环607调整晶体振荡频率后的解调信号反馈至射频前端和分频器。
经过上述信号同步处理,左蓝牙耳机的与智能设备之间实现时钟同步。本实施中右蓝牙耳机30根据监听到的智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号,以同样的方式与智能设备10之间实现时钟同步,从而实现左蓝牙耳机与右蓝牙耳机之间的时钟同步。
本实施例中,将定时同步误差和载波同步误差同时经锁相环607调整晶体振荡频率,在一些实施例中,可以是定时同步误差和载波同步误差中任一同步误差经锁相环607调整晶体振荡频率。
左蓝牙耳机与右蓝牙耳机同步播放
经过上述过程,左蓝牙耳机与由蓝牙耳机实现了时钟同步。根据本发明,在时钟同步的基础上进行音频信号同步播放。
如图18所示本发明再一个实施例中左蓝牙耳机与右蓝牙耳机触发DMA控制器的时序图,在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。由于左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的蓝牙时钟已经实现同步,例如左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N的时钟时刻(1,2,3,……,n,n+1,M),与右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N的时钟时刻(1,2,3,……,n,n+1,M)同步。在某一时钟时刻(例如时刻n),左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备(例如播放喇叭)。
同样地,左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+1,SLOT N+2,…,SLOT N+n的时钟时刻,与右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+1,SLOT N+2,…,SLOT N+n的时钟时刻均同步,例如在左蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+2的p时刻触发DMA控制器开始存取数据,那么右蓝牙耳机的蓝牙时钟在SLOT N+2的p时刻触发DMA控制器开始存取数据,即可实现左蓝牙耳机与右蓝牙耳机通过各自的DMA控制同步存取数据,进而实现音频信号同时发送至各自的播放设备进行精准播放。
本发明中对于在某一时钟时刻左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,在一些实施例中,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机预先约定某一时钟时刻,例如约定为n时刻,则在n时刻左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。
在另一些实施中,左蓝牙耳机或右蓝牙耳机通过蓝牙给对方发送一个触发信号,从而来实现左蓝牙耳机和右蓝牙耳机在某一时钟时刻同时触发各自的DMA控制器。例如,左蓝牙耳机在n时刻触发DMA控制器,则左蓝牙耳机预先通过蓝牙向右蓝牙耳机发送一个触发信号,将左蓝牙耳机的触发时刻通知右蓝牙耳机,即:通知右蓝牙耳机将在n时刻触发DMA控制器。右蓝牙耳机接收到触发信号后,与左蓝牙耳机在n时刻同时触发各自的DMA控制器。
更进一步地,当左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器后,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号。随后每间隔一固定时间段(例如2ms)后,重复一次左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。
本发明首先对左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的蓝牙收发进行时钟同步,在时钟同步的基础上,在同一时钟时刻触发各自的DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机由各自的DMA控制器存取音频信号,实现左右耳机精准同步播放。
结合这里披露的本发明的说明和实践,本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的,本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种蓝牙耳机实现精准同步播放的方法,其特征在于,所述方法包括如下方法步骤:
智能设备向左蓝牙耳机发送音频信号,左蓝牙耳机向右蓝牙耳机转发音频信号,其中,在某一时隙序号(slot)的起始时间所述左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送音频信号,并且每一slot的持续时间固定;
右蓝牙耳机对接收到的射频信号进行转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使所述右蓝牙耳机的时钟频率与所述左蓝牙耳机的时钟频率同频,同时,定时同步信号的起始时间与所述左蓝牙耳机向右蓝牙耳机发送音频信号的slot的起始时间同步;
在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的直接存储器访问(DMA)控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述左蓝牙耳机向所述右蓝牙耳机转发音频信号包括如下步骤:
左蓝牙耳机对音频信号进行单声道音频编码,经蓝牙模块转换为射频信号发送至右蓝牙耳机;右蓝牙耳机接收到射频信号,经蓝牙模块转换为音频信号进行单声道解码;
右蓝牙耳机对音频信号单声道解码后,经同步、解调得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
3.一种蓝牙耳机实现精准同步播放的方法,其特征在于,所述方法包括如下方法步骤:
智能设备将音频分为左声道音频信号和右声道音频信号,并通过蓝牙连接分别发送至左蓝牙耳机和右蓝牙耳机;其中,
在某一slot的起始时间,所述智能设备向所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号,并且每一slot的持续时间固定;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的左声道射频信号和右声道射频信号分别转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的时钟频率与所述智能设备的时钟频率同频,同时,所述定时同步信号的起始时间与所述智能设备向所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机发送左声道音频信号和右声道音频信号的slot的起始时间同步;
在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述智能设备将音频分为左声道音频信号和右声道音频信号之前,进行初始化立体声音频和立体声音频解码。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述立体声音频解码后进行左声道音频和右声道音频分离,并对所述左声道音频和右声道音频分别进行单声道音频编码,得到左声道音频信号和右声道音频信号,所述左声道音频信号和右声道音频信号经过蓝牙模块转换为左声道射频信号和右声道射频信号发送至左蓝牙耳机和右蓝牙耳机。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机接收到左声道射频信号和右声道射频信号后经过蓝牙模块转换为左声道音频信号和右声道音频信号进行单声道解码。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的左声道射频信号和右声道射频信号分别转换处理包括:
所述左蓝牙耳机的射频前端接收左声道射频信号,通过数模转换器采样得到左蓝牙耳机数字信号,所述左蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到左蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述右蓝牙耳机的射频前端接收右声道射频信号,通过数模转换器采样得到右蓝牙耳机数字信号,所述右蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到右蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
8.一种蓝牙耳机实现精准同步播放的方法,其特征在于,所述方法包括如下方法步骤:
智能设备与左蓝牙耳机建立蓝牙连接,左耳机与右耳机建立蓝牙连接,智能设备将音频信号发送至左蓝牙耳机,同时右耳机监听音频信号,其中,
所述智能设备在某一slot的起始时间向所述左蓝牙耳机发送音频信号,并且每一slot的持续时间固定;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的射频信号分别转换处理,得到定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的定时同步误差和/或载波同步误差利用锁相环调整晶体振荡频率,使所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的时钟频率与所述智能设备的时钟频率同频,同时,定时同步信号的起始时间与所述智能设备发送音频信号的slot的起始时间同步;
在某一时钟时刻,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器,左蓝牙耳机和右蓝牙耳机的DMA控制器同时存取音频信号,并将音频信号发送至各自的播放设备。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述左蓝牙耳机和右蓝牙耳机对接收到的射频信号分别转换处理包括:
所述左蓝牙耳机的射频前端接收射频信号,通过数模转换器采样得到左蓝牙耳机数字信号,所述左蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到左蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差;
所述右蓝牙耳机的射频前端接收射频信号,通过数模转换器采样得到右蓝牙耳机数字信号,所述右蓝牙耳机数字信号经同步、解调得到右蓝牙耳机定时同步信号、定时同步误差和载波同步误差。
10.根据权利要求1或3或8所述的方法,其特征在于,左蓝牙耳机或右蓝牙耳机通过蓝牙给对方发送一个触发信号,从而来实现在某一时钟时刻左蓝牙耳机和右蓝牙耳机同时触发各自的DMA控制器。
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