[发明专利]一种超低成本的基于WiFi网络的多音响同步音频播放方法

说明书

本发明属于音频处理技术领域，尤其为一种超低成本的基于WiFi网络的多音响同步音频播放方法，包含如下步骤：将离散的音响和音频源主机分别通过WiFi网络连入局域网内；音频信号在音频源主机内通过MDCT变换得到频率子带；在离散的音响内计算出频率子带的保留量，筛选出剩余的频率子带，并对剩余的频率子带进行改进离散余弦反变换IMDCT，得到时域的PCM信号；计算残余补偿；本发明的基于WiFi网络的多音响同步音频播放方法，使用MDCT和IMDCT对频率子带进行增减，替代了对重采样模块极端大重采样率的调节，不仅降低了PLL的锁定时间要求，同时大大降低了重采样的THD，大大提高了音频的质量，降低了成本，并且降低了外界环境对音频同步的影响。

技术领域

本发明属于音频处理技术领域，具体涉及一种超低成本的基于WiFi网络的多音响同步音频播放方法。

背景技术

随着科技的发展和人类生活水平的提高，家庭影音娱乐变得越来越重要，客厅的5.1/7.1环绕音响、各个房间的背景音乐音响等音响系统已逐渐变为标配，但此类由多个离散音响组成的整套音响系统均存在一个普遍的要求，即需要所有的离散音响可以同步播放音频信号，甚至还要求所有的离散音响必须和音频源同步，比如在客厅的5.1/7.1环绕音响系统中，若6个音响（5.1系统）各自的播放不够同步，则环绕效果将大打折扣，若6个音响的播放和音频源（如电视机、机顶盒）不够同步，则会导致画面和声音的不同步。

目前常见的多音响系统分为有线音响系统和无线音响系统。

在有线音响系统上，每个离散的音响通过线缆与主机相连接，常见的又可以分为三类，第一类是使用音频信号线来连接所有的离散音响，这类系统的优点是信号的同步性非常高、系统成本较低，缺点是需要在房屋装修时考虑音频线缆的走线；第二类是使用网线或USB线来连接所有的音响，线缆中传输模拟音频信号或数字音频信号，这类系统的优点是若线缆中传输的模拟音频信号，则同步性非常高，缺点是需要在房屋装修时考虑线缆的走线；第三类是使用电力网关系统（例如电力猫），在房屋内的强电上调制音频信号，这类系统的优点是音响只需要连接市电，不需要额外的信号线缆且信号的同步性非常高，缺点是系统成本较高且大功率的电器（如空调、微波炉等）会对电力进行影响，进而严重影响音频的信噪比。

无线音响系统中，各个离散音响在仅接入强电的基础上，通过无线的方式相互连接或与主机连接，常见的又可以分为五类，第一类是使用标准的WiFi无线连接，使用DLNA或AirPlay来接收音频信号，这类系统的优点是兼容性较高，不需要用户配置额外的无线设备，且各个离散音响的距离可以较远，整个系统覆盖的面积较大，缺点是各个音响的播放同步性非常差，很难满足5.1/7.1环绕的情景；第二类是使用蓝牙音频连接，这类系统的优点是兼容性较高，且各个音响的播放同步性较好，缺点是需要音频源具有蓝牙音频功能，蓝牙音频的主机一般最多仅能同时连接2-5个蓝牙设备，且蓝牙传输距离较近，容易受到干扰；第三类是使用网络技术对各个音响进行时间同步，如NTP、PTP或信标时间戳等，这类系统的优点是基于WiFi的网络连接，距离可以较远，缺点是由于每个音响内部带有自己的DAC，即使音响的系统时间已经被同步，但由于各自的DAC时钟晶振有偏差，因此无法做到所有音响都能在主机音频帧的时间内正好播放完自己收到的音频帧，进而导致音频帧的欠载或过载，出现声音卡顿或爆音；第四类是使用非WiFi协议的无线音频传输，这类系统的优点是各个音响的播放同步性非常高，缺点是由于无线协议往往是音响厂商私有，非常规类设计，导致成本较高，甚至非常高，且可能会和用户室内的其他无线产品（如路由器、收音机、对讲机、无线门铃等）相互干扰；第五类是在离散音箱上使用重采样来实现同步播放，这类系统的优点是成本低，不需要时间同步，但缺点是当离散音箱发生音频数据丢失或本地DAC时钟与其他离散音箱的DAC时钟偏差非常大时，会导致在短时间内对重采样模块配置非常极端的工作时钟（或重采样比例），致使为重采样模块提供时钟的PLL模块无法在有限的时间内稳定的输出极端时钟频率，另外，当重采样模块反复配置较大差异的采样比率时，（由于重采样理论的算法限制）会导致其总谐波失真（THD）指数级升高，严重影响声音的质量。

发明内容