具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及音箱技術(shù)，具體是一種具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，包括信號輸入模塊、DAC、數(shù)字音頻處理模塊、輸出緩沖模塊、功放模塊、喇叭模塊、音箱控制模塊，輸出緩沖模塊包括第二縮放單元和用于對DAC轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號進(jìn)行緩沖濾波處理器的一級緩沖單元，數(shù)字音頻處理模塊還包括第一縮放單元，音箱控制模塊包括降噪控制模塊；降噪控制模塊用于檢測經(jīng)過數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號電平，當(dāng)檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，控制第一縮放單元按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時(shí)控制第二縮放單元按該預(yù)設(shè)倍數(shù)縮小信號電平；當(dāng)檢測到的信號電平高于閥值時(shí)，控制第一縮放單元和第二縮放單元按原信號電平大小輸出。
【專利說明】具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及音箱技術(shù)，具體是一種具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱。【背景技術(shù)】
[0002]有源一體化音箱一般是指集成了數(shù)字音頻處理模塊和功放模塊的音箱。其中，數(shù)字音頻處理模塊用于對輸入音箱的音頻信號進(jìn)行各種音效處理，例如靜音、延時(shí)、EQ均衡、增益、極性控制等，該模塊的核心器件是DSP處理器(Digital Signal Processor,也稱為數(shù)字信號處理器)。由于DSP處理器只能處理數(shù)字信號，如果輸入音頻信號為模擬音頻信號，則需要先通過ADC (Analog to Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。數(shù)字信號經(jīng)過DSP處理器進(jìn)行各種設(shè)定的信號處理步驟后，再通過DAC (Digitalto Analog Converter,數(shù)模轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換成模擬信號傳輸至下一個(gè)音箱模塊,例如功放模塊、喇叭模塊等(由一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的喇叭單元組成)。
[0003]然而由于DAC自身的特性，經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號會帶有一定量的本底噪音，這個(gè)本底噪音的大小是大致固定的，只和DAC自身相關(guān)，和輸入音箱的數(shù)字音頻信號或集成該DAC的器件無關(guān)。雖然普通情況下聽眾一般不易察覺這個(gè)噪音的存在，但是這個(gè)噪音畢竟還是存在的，功放模塊會把這個(gè)噪音連同有效音頻信號一起放大輸出。當(dāng)輸入音箱的音頻信號音量(電平)過小時(shí)，經(jīng)喇叭單元還原出聲音的噪音將會變得明顯起來，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懸粝涞臄U(kuò)音效果和音響系統(tǒng)整體聲效。
[0004]因此降低DAC輸出的本底噪音對于設(shè)計(jì)和制造高保真、高品質(zhì)有源一體化音箱來說是一個(gè)重要技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種具有較低噪音的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，包括按照信號流向依次設(shè)置的信號輸入模塊、DAC、數(shù)字音頻處理模塊、輸出緩沖模塊、功放模塊、喇口八模塊，以及用于對上述一個(gè)或多個(gè)模塊進(jìn)行控制的音箱控制模塊，經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號經(jīng)所述DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號后輸出至所述功放模塊，其中:
所述輸出緩沖模塊包括第二縮放單元和用于對所述DAC轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號進(jìn)行緩沖濾波處理器的一級緩沖單元，所述數(shù)字音頻處理模塊還包括第一縮放單元，所述音箱控制模塊包括降噪控制模塊，經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號依次經(jīng)所述第一縮放單元、所述DAC和所述第二縮放單元傳輸至所述功放模塊；
所述降噪控制模塊用于檢測經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號電平，當(dāng)檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，控制所述第一縮放單元按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時(shí)控制所述第二縮放單元按該預(yù)設(shè)倍數(shù)縮小信號電平；當(dāng)檢測到的信號電平高于閥值時(shí)，控制所述第一縮放單元和所述第二縮放單元按原信號電平大小輸出。
[0007]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之一:所述降噪控制模塊包括:信號電平檢測模塊，用于檢測數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號電平；降噪執(zhí)行模塊，用于判斷所述信號電平檢測模塊檢測到電平是否低于預(yù)設(shè)閥值，若低于閥值則控制所述第一縮放單元按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時(shí)控制所述第二縮放單元按該預(yù)設(shè)倍數(shù)縮小信號電平；若高于閥值則控制所述第一縮放單元和所述第二縮放單元按原信號電平大小輸出。
[0008]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之二:所述第一縮放單元包括第一切換單元、直通通道和縮放通道，所述直通通道和所述縮放通道并聯(lián)連接于所述第一切換單元和所述DAC，且所述縮放通道上設(shè)有用于按所述預(yù)設(shè)倍數(shù)對信號電平進(jìn)行放大的第一電平縮放單元；所述第一切換單元與所述降噪控制模塊連接，用于接收經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號，并根據(jù)所述降噪控制模塊的控制信號選擇通過所述直通通道或所述縮放通道將該數(shù)字信號傳輸至所述DAC。
[0009]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之三:所述第二縮放單元包括第二切換單元、直通通道和縮放通道，所述直通通道和所述縮放通道并聯(lián)連接于所述第二切換單元和所述功放模塊，所述縮放通道上設(shè)有用于按所述預(yù)設(shè)倍數(shù)對信號電平進(jìn)行縮小的第二電平縮放單元；所述第二切換單元與所述降噪控制模塊連接，用于接收所述DAC輸出的模擬信號，并根據(jù)所述降噪控制模塊的控制信號選擇通過所述直通通道或所述縮放通道將該模擬信號傳輸至所述功放模塊。
[0010]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之四:所述輸出緩沖模塊還包括二級緩沖單元，所述二級緩沖單元用于對所述第二縮放單元輸出的信號進(jìn)行緩沖處理，并將緩沖處理后的信號傳輸至所述功放模塊。
[0011]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之五:所述降噪控制模塊包括降噪狀態(tài)反饋模塊，所述降噪狀態(tài)反饋模塊用于當(dāng)所述降噪控制模塊檢測到的信號電平小于預(yù)設(shè)閥值或當(dāng)所述降噪控制模塊控制所述第一切換單元選擇所述縮放通道傳輸數(shù)字信號時(shí)，控制所述音箱上設(shè)置的狀態(tài)燈顯示音量過小提示和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機(jī)，從而向用戶提示輸入音量過小。
[0012]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之六:所述信號輸入模塊包括用于接收模擬音頻信號的模擬輸入接口、用于接收AES數(shù)字音頻信號的AES輸入接口、用于接收網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號的RJ45輸入接口、模擬信號壓縮限幅器、數(shù)字音頻發(fā)送器，其中，所述模擬輸入接口通過所述模擬信號壓縮限幅器與所述數(shù)字音頻處理模塊連接，所述AES輸入接口、RJ45輸入接口分別通過所述數(shù)字音頻發(fā)送器與所述數(shù)字音頻處理模塊連接，且所述音箱控制模塊與所述RJ45輸入接口連接。
[0013]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之七:所述音箱控制模塊還包括用于控制所述信號輸入模塊的第一控制模塊，所述第一控制模塊包括壓縮限幅狀態(tài)反饋模塊，所述壓縮限幅狀態(tài)反饋模塊用于當(dāng)所述模擬信號壓縮限幅器啟動壓縮或限幅功能時(shí)，控制所述音箱上設(shè)置的狀態(tài)燈顯示音量過小提示和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機(jī)，從而向用戶提示輸入音量過大。
[0014]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之八:所述模擬信號壓縮限幅器包括按信號流向依次連接的前級平衡轉(zhuǎn)非平衡輸入單元、壓縮限幅單元和非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元，所述壓縮限幅單元包括:連接于所述前級平衡轉(zhuǎn)非平衡輸入單元和所述非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元的反相運(yùn)算放大模塊，以及按信號流向依次連接的有源半波整流模塊、對數(shù)運(yùn)算放大模塊、差分放大模塊、等比例反相運(yùn)算緩沖模塊和開關(guān)調(diào)整管，其中所述有源半波整流模塊與所述反相運(yùn)算放大模塊輸出端連接，所述等比例反相運(yùn)算緩沖模塊與所述反相運(yùn)算放大模塊連接，所述開關(guān)調(diào)整管與所述反相運(yùn)算放大模塊連接，此外，所述非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元對接收到的信號進(jìn)行非平衡轉(zhuǎn)平衡和反相處理。
[0015]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之九:所述數(shù)字音頻處理模塊包括輸入處理模塊和多個(gè)輸出處理模塊；所述輸入處理模塊包括串聯(lián)的多個(gè)音效處理器，每個(gè)音效處理器用于根據(jù)所設(shè)定的處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行相應(yīng)種類信號處理操作，其中起始的一個(gè)音效處理器接收來自所述信號輸入模塊的音頻信號，最后的一個(gè)音效處理器處理后的音頻信號分成多路輸出音頻信號并傳輸給對應(yīng)的一個(gè)所述輸出處理模塊；每個(gè)所述輸出處理模塊包括串聯(lián)的多個(gè)音效處理器，且起始的一個(gè)音效處理器為濾波器，該濾波器用于接收與所述輸出處理模塊對應(yīng)的一路輸出音頻信號，并對該一路輸出音頻信號進(jìn)行濾波處理，從而得到預(yù)設(shè)頻段的音頻信號，最后的一個(gè)音效處理器處理后的音頻信號傳輸至所述第一縮放單元。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所采用技術(shù)方案的有益效果如下:本技術(shù)通過降噪控制模塊檢測傳輸給DAC的數(shù)字信號電平大小，當(dāng)檢測出信號電平過小時(shí)，在DAC前端將傳輸給DAC的數(shù)字信號電平放大一定倍數(shù)，并在DAC的后端將經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號電平以原放大的倍數(shù)進(jìn)行縮小，此時(shí)有效信號的電平恢復(fù)到了原來水平，而DAC的本底噪音卻被縮小了數(shù)倍，由此達(dá)到降噪的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是實(shí)施例的音箱控制模塊原理圖。
[0019]圖3是實(shí)施例的DAC降噪原理圖。
[0020]圖4是實(shí)施例的DAC降噪具體原理圖。
[0021]圖5是實(shí)施例的降噪控制模塊原理圖。
[0022]圖6是實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖7是實(shí)施例的信號輸入模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖8是實(shí)施例的模擬信號壓縮限幅器原理圖。
[0025]圖9是實(shí)施例的壓縮限幅單元原理圖。
[0026]圖10是實(shí)施例的數(shù)字音頻處理模塊所包含的音效處理器示意圖(包含三個(gè)EQ均衡器)。
[0027]圖11是實(shí)施例的數(shù)字音頻處理模塊所包含的音效處理器示意圖(包含兩個(gè)EQ均衡器)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在本發(fā)明中，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“中”、
“豎直”、“水平”、“橫向”、“縱向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系。這些術(shù)語主要是為了更好地描述本發(fā)明及其實(shí)施例，并非用于限定所指示的裝置、元件或組成部分必須具有特定方位，或以特定方位進(jìn)行構(gòu)造和操作。
[0029]并且，上述部分術(shù)語除了可以用于表示方位或位置關(guān)系以外，還可能用于表示其他含義，例如術(shù)語“上”在某些情況下也可能用于表示某種依附關(guān)系或連接關(guān)系。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解這些術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0030]此外，術(shù)語“安裝”、“設(shè)置”、“設(shè)有”、“連接”、“相連”應(yīng)做廣義理解。例如，可以是固定連接，可拆卸連接，或整體式構(gòu)造；可以是機(jī)械連接，或電連接；可以是直接相連，或者是通過中間媒介間接相連，又或者是兩個(gè)裝置、元件或組成部分之間內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0031]此外，術(shù)語“第一”、“第二”等主要是用于區(qū)分不同的裝置、元件或組成部分(具體的種類和構(gòu)造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示裝置、元件或組成部分的相對重要性和數(shù)量。除非另有說明，“多個(gè)”的含義為兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0033]如圖1至5所示,本實(shí)施例的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱包括按照信號流向依次設(shè)置的信號輸入模塊10、數(shù)字音頻處理模塊20、DAC 54’、輸出緩沖模塊50、功放模塊30、喇叭模塊40，以及用于對上述一個(gè)或多個(gè)模塊進(jìn)行控制的音箱控制模塊90，經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊20處理的(各種音效處理，如延時(shí)、EQ均衡等)數(shù)字信號經(jīng)所述DAC 54’轉(zhuǎn)換成模擬信號后輸出(可直接或間接輸出)至所述功放模塊30，該模擬信號經(jīng)所述功放模塊30放大處理后通過所述喇叭模塊40還原成聲音。
[0034]所述輸出緩沖模塊50包括第二縮放單元52和用于對所述DAC轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號進(jìn)行緩沖濾波處理器的一級緩沖單元51。一級緩沖單元51可以采用有源濾波電路實(shí)現(xiàn)，一級緩沖單元51除了可以對DAC 54’進(jìn)行緩沖外，還可以調(diào)整信號輸出電平和輸出阻抗，以便匹配后續(xù)第二縮放單元和/或功放模塊30的輸入電平和阻抗要求。所述數(shù)字音頻處理模塊20還包括第一縮放單元28，所述音箱控制模塊90包括降噪控制模塊95，經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊20處理的數(shù)字信號依次經(jīng)所述第一縮放單元28、所述DAC 54’和所述第二縮放單元52傳輸至所述功放模塊30。
[0035]所述降噪控制模塊95用于檢測經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊20處理的數(shù)字信號電平，當(dāng)檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，控制所述第一縮放單元28按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時(shí)控制所述第二縮放單元52按該預(yù)設(shè)倍數(shù)縮小信號電平；當(dāng)檢測到的信號電平高于閥值時(shí)，控制所述第一縮放單元28和所述第二縮放單元52按原信號電平大小輸出。
[0036]也就是說，當(dāng)輸入音箱的信號電平過小時(shí)，降噪控制模塊95啟動降噪調(diào)整，控制第一縮放單元28和第二縮放單元52相同的倍數(shù)同步反向縮放電平，假設(shè)第一縮放單元28將信號電平放大了 10倍，則第二縮放單元52則會相應(yīng)地將信號縮小10倍。當(dāng)輸入信號電平在可接受范圍內(nèi)，本底噪音不突出或不影響音箱聲場效果時(shí)，降噪控制模塊95控制第一縮放單元28和第二縮放單元52維持原信號電平大小，不改變信號的電平。若信號電平恰好等于閥值，既可以設(shè)定為啟動信號降噪調(diào)整，也可以設(shè)定為不啟動信號電平調(diào)整而按原電平輸出。
[0037]所述降噪控制模塊95包括:信號電平檢測模塊951，用于檢測數(shù)字音頻處理模塊20處理的數(shù)字信號電平；降噪執(zhí)行模塊952，用于判斷所述信號電平檢測模塊951檢測到電平是否低于預(yù)設(shè)閥值，若低于閥值則控制所述第一縮放單元28按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時(shí)控制所述第二縮放單元52按該預(yù)設(shè)倍數(shù)縮小信號電平；若高于閥值則控制所述第一縮放單兀28和所述第二縮放單兀52按原信號電平大小輸出。
[0038]所述第一縮放單元28包括第一切換單元281、直通通道和縮放通道，所述直通通道和所述縮放通道并聯(lián)連接于所述第一切換單元281和所述DAC 54’，且所述縮放通道上設(shè)有用于按所述預(yù)設(shè)倍數(shù)對信號電平進(jìn)行放大的第一電平縮放單元282，經(jīng)過直通通道傳輸?shù)男盘栯娖讲话l(fā)生改變。
[0039]所述第一切換單元281與所述降噪控制模塊95連接，用于接收經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊20處理的數(shù)字信號，并根據(jù)所述降噪控制模塊95的控制信號選擇通過所述直通通道或所述縮放通道將該數(shù)字信號傳輸至所述DAC 54’。當(dāng)降噪控制模塊95檢測到的信號電平高于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，將向第一切換單元281發(fā)出選擇直通通道傳輸數(shù)字信號的控制信號，輸出的信號電平不變；當(dāng)降噪控制模塊95檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，將向第一切換單元281發(fā)出選擇縮放通道傳輸數(shù)字信號的控制信號，信號經(jīng)第一電平縮放單元282按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行電平放大處理后輸出。
[0040]所述第二縮放單元52包括第二切換單元521直通通道(未標(biāo)號)和縮放通道(未標(biāo)號)，所述直通通道和所述縮放通道并聯(lián)連接于所述第二切換單元521和所述功放模塊30，所述縮放通道上設(shè)有用于按所述預(yù)設(shè)倍數(shù)對信號電平進(jìn)行縮小的第二電平縮放單元522，經(jīng)過直通通道傳輸?shù)男盘栯娖讲话l(fā)生改變。
[0041]所述第二切換單元521與所述降噪控制模塊95連接，用于接收所述DAC 54’輸出的模擬信號，并根據(jù)所述降噪控制模塊95的控制信號選擇通過所述直通通道或所述縮放通道將該模擬信號傳輸至所述功放模塊30。當(dāng)降噪控制模塊95檢測到的信號電平高于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，將向第二切換單元521發(fā)出選擇直通通道傳輸模擬信號的控制信號，輸出的信號電平不變；當(dāng)降噪控制模塊95檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，將向第二切換單元521發(fā)出選擇縮放通道傳輸模擬信號的控制信號，模擬信號經(jīng)第二電平縮放單元522按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行電平縮小處理后輸出。第二電平縮放單元522可以采用常規(guī)的運(yùn)放電路或電阻分壓電路實(shí)現(xiàn)，尤其是采用電阻分壓電路時(shí)，為了使第二電平縮放單元522輸出的電平和阻抗更好地與后續(xù)的功放模塊30相匹配，可以在第二電平縮放單元522輸出端增設(shè)緩沖單元，經(jīng)第二電平縮放單元522縮小輸出的模擬信號經(jīng)過緩沖單元調(diào)整后再傳輸給功放模塊30。
[0042]所述輸出緩沖模塊50還包括二級緩沖單元53，所述二級緩沖單元53用于對所述第二縮放單元52輸出的信號進(jìn)行緩沖處理，并將緩沖處理后的信號傳輸至所述功放模塊30。二級緩沖單元53可以對第二縮放單元52輸出信號的電平和阻抗進(jìn)行調(diào)整，使之與所述功放模塊30匹配。
[0043]如圖5所示，所述降噪控制模塊包括降噪狀態(tài)反饋模塊953(分別與所述降噪控制模塊95和所述狀態(tài)燈61連接)，所述降噪狀態(tài)反饋模塊953用于當(dāng)所述降噪控制模塊95檢測到的信號電平小于預(yù)設(shè)閥值或當(dāng)所述降噪控制模塊95控制所述第一切換單元281選擇所述縮放通道傳輸數(shù)字信號時(shí)，控制所述音箱上設(shè)置的狀態(tài)燈61 (見圖6)顯示音量過小提示(如閃爍或文字顯示)和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機(jī)(或稱為控制平臺)，從而向用戶提示輸入音量過小。
[0044]如圖6、7所示，所述信號輸入模塊10包括用于接收模擬音頻信號的模擬輸入接口 11、用于接收AES數(shù)字音頻信號的AES輸入接口 12、用于接收網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號(AES或其他格式的數(shù)字音頻信號)的RJ45輸入接口 13、模擬信號壓縮限幅器15 (也稱為壓限器)、數(shù)字音頻發(fā)送器16 (Digital Audio Transmitter),其中，所述模擬輸入接口 11通過所述模擬信號壓縮限幅器15與所述數(shù)字音頻處理模塊20連接，所述AES輸入接口 12、RJ45輸入接口 13分別通過所述數(shù)字音頻發(fā)送器16與所述數(shù)字音頻處理模塊20連接，且所述音箱控制模塊90與所述RJ45輸入接口 13連接。
[0045]所述音箱控制模塊90通過所述RJ45輸入接口 13與外部控制主機(jī)連接，使得控制主機(jī)對音箱控制模塊90進(jìn)行控制，音箱控制模塊90再根據(jù)控制主機(jī)的控制信號對音箱的各個(gè)可控模塊或單元進(jìn)行控制，如數(shù)字音頻處理模塊20的DSP各種音效處理參數(shù)的設(shè)置、功放參數(shù)設(shè)置、信號輸入模塊10輸入通道路由選擇等，以實(shí)現(xiàn)音箱的遠(yuǎn)程遙控管理。同時(shí)音箱控制模塊90還可以將音箱狀態(tài)信息，如降噪狀態(tài)、壓縮限幅狀態(tài)、功放狀態(tài)、溫度、散熱風(fēng)扇64轉(zhuǎn)速等，反饋給控制控制主機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對分散布置的音箱進(jìn)行集中監(jiān)測。經(jīng)AES輸入接口、RJ45輸入接口 13輸入音箱的數(shù)字音頻信號通過數(shù)字音頻發(fā)送器轉(zhuǎn)換成可直接供DSP處理器直接處理的格式。輸入音箱的模擬音頻信號需要通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，ADC可以設(shè)置在信號輸入模塊10中，如設(shè)置在模擬壓縮限幅的后端，也可以集成至數(shù)字音頻處理模塊20中。此外，信號輸入模塊10還可以增設(shè)RJ45輸出接口 14，以便音箱之間進(jìn)行級聯(lián)，方便用戶靈活搭建音箱連接網(wǎng)絡(luò)?？紤]到有源音箱內(nèi)置功放模塊30需要散熱，音箱內(nèi)部一般設(shè)有散熱風(fēng)扇64和用于檢測功放和/或音箱內(nèi)部溫度的溫度傳感器，為了將溫度狀態(tài)和散熱風(fēng)扇64轉(zhuǎn)速等信息反饋給控制主機(jī)，音箱控制模塊90可以直接與溫度傳感器、散熱風(fēng)扇64連接獲取數(shù)據(jù)，或間接通過Mega8 62等器件獲取散熱風(fēng)扇64轉(zhuǎn)速信息。
[0046]如圖2、圖6和圖7所示，所述音箱控制模塊90還包括用于控制所述信號輸入模塊10的第一控制模塊91，所述第一控制模塊91 (與所述模擬信號壓縮限幅器和所述數(shù)字音頻發(fā)送器連接)包括壓縮限幅狀態(tài)反饋模塊(圖未示)，所述壓縮限幅狀態(tài)反饋模塊用于當(dāng)所述模擬信號壓縮限幅器啟動壓縮或限幅功能時(shí)，控制所述音箱上設(shè)置的狀態(tài)燈61顯示音量過小提示(如閃爍或文字顯示)和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機(jī)，從而向用戶提示輸入音量過大。
[0047]如圖8、圖9所示，所述模擬信號壓縮限幅器包括按信號流向依次連接的前級平衡轉(zhuǎn)非平衡輸入單元151、壓縮限幅單元152和非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元153，所述壓縮限幅單元152包括:連接于所述前級平衡轉(zhuǎn)非平衡輸入單元152和所述非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元153的反相運(yùn)算放大模塊，以及按信號流向依次連接的有源半波整流模塊、對數(shù)運(yùn)算放大模塊、差分放大模塊、等比例反相運(yùn)算緩沖模塊和開關(guān)調(diào)整管，其中所述有源半波整流模塊與所述反相運(yùn)算放大模塊輸出端連接，所述等比例反相運(yùn)算緩沖模塊與所述反相運(yùn)算放大模塊連接，所述開關(guān)調(diào)整管與所述反相運(yùn)算放大模塊連接，此外，所述非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元對接收到的信號進(jìn)行非平衡轉(zhuǎn)平衡和反相處理。
[0048]如圖10、11所示，所述數(shù)字音頻處理模塊20包括輸入處理模塊和多個(gè)輸出處理模塊。
[0049]所述輸入處理模塊包括串聯(lián)的多個(gè)音效處理器，每個(gè)音效處理器用于根據(jù)所設(shè)定的處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行相應(yīng)種類信號處理操作，其中起始的一個(gè)音效處理器接收來自所述信號輸入模塊10的音頻信號，最后的一個(gè)音效處理器處理后的音頻信號分成多路輸出音頻信號并傳輸給對應(yīng)的一個(gè)所述輸出處理模塊。
[0050]每個(gè)所述輸出處理模塊包括串聯(lián)的多個(gè)音效處理器，且起始的一個(gè)音效處理器為濾波器，該濾波器用于接收與所述輸出處理模塊對應(yīng)的一路輸出音頻信號，并對該一路輸出音頻信號進(jìn)行濾波處理，從而得到預(yù)設(shè)頻段的音頻信號，最后的一個(gè)音效處理器處理后的音頻信號傳輸至所述第一縮放單元28。
[0051]所述輸入處理模塊包括一種或多種音效處理器，且至少有一種音效處理器所述輸入處理模塊包含有至少兩個(gè)該種類的音效處理器，其中一個(gè)是針對音箱自身而設(shè)定的音箱層音效處理器，還有一個(gè)是針對音箱所屬陣列組的各個(gè)音箱成員統(tǒng)一設(shè)定的陣列層音效處理器，每個(gè)陣列組包含多個(gè)音箱，屬于同一個(gè)陣列組的音箱的對應(yīng)的陣列層音效處理器的參數(shù)相同。此外，對于任一種音效處理器所述輸入處理模塊還可以設(shè)有屬于該種音效處理器類型的系統(tǒng)層音效處理器，系統(tǒng)層音效處理器是針對所述音箱所屬系統(tǒng)組的各個(gè)音箱成員統(tǒng)一設(shè)定的系統(tǒng)組層音效處理器。每個(gè)系統(tǒng)組包括一個(gè)或多個(gè)音箱，和/或包括一個(gè)或多個(gè)陣列組，屬于同一個(gè)系統(tǒng)組的音箱的對應(yīng)的系統(tǒng)層音效處理器的參數(shù)相同。一個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)一般只需設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)組即可。所述輸入處理模塊所包含的各個(gè)音效處理器串聯(lián)。
[0052]以EQ均衡為例對輸入處理模塊包含兩個(gè)或三個(gè)該種類音效處理器進(jìn)行說明。
[0053](I)兩個(gè)EQ均衡。如圖11所示，輸入處理模塊包含包含兩個(gè)EQ均衡器，一個(gè)是音箱層EQ均衡器，另一個(gè)是陣列層EQ均衡器，該音箱層EQ均衡器用于根據(jù)針對所述音箱自身誰定的EQ處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行EQ均衡處理，該陣列層EQ均衡器用于根據(jù)針對所屬音箱所述陣列組的各個(gè)音箱成員統(tǒng)一設(shè)定的EQ處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行EQ均衡處理。
[0054](2)三個(gè)EQ均衡。如圖10所示，輸入處理模塊包含包含三個(gè)EQ均衡器，一個(gè)是音箱層EQ均衡器，一個(gè)是陣列層EQ均衡器，還有一個(gè)是系統(tǒng)層EQ均衡器，該音箱層EQ均衡器用于根據(jù)針對所述音箱自身誰定的EQ處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行EQ均衡處理，該陣列層EQ均衡器用于根據(jù)針對所屬音箱所述陣列組的各個(gè)音箱成員而統(tǒng)一設(shè)定的EQ處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行EQ均衡處理，該系統(tǒng)層EQ均衡器用于根據(jù)針對所述音箱所屬系統(tǒng)組的各個(gè)音箱成員而統(tǒng)一設(shè)定的EQ處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行EQ均衡處理。附圖11中的輸入處理模塊包括依次串聯(lián)的輸入靜音器、輸入增益器、輸入延時(shí)器、輸入極性控制器、輸入空氣衰減補(bǔ)償器、音箱層EQ均衡器、陣列層EQ均衡器和系統(tǒng)層EQ均衡器。
[0055]每個(gè)所述輸入處理模塊包括以下的一種或多種音效處理器:輸入靜音器、輸入增益器、輸入延時(shí)器、輸入極性控制器、輸入空氣衰減補(bǔ)償器、EQ均衡器、輸入壓縮限幅器，其中:該輸入靜音器用于對音頻信號進(jìn)行靜音開關(guān)處理；該輸入增益器用于對音頻信號進(jìn)行增益音效處理；該輸入延時(shí)器用于對音頻信號進(jìn)行延時(shí)處理；該輸入極性控制器用于對音頻信號進(jìn)行極性控制；該輸入空氣衰減補(bǔ)償器用于對音頻信號進(jìn)行空氣衰減補(bǔ)償處理；該輸入EQ均衡器用于對音頻信號進(jìn)行EQ均衡音效處理；該輸入壓縮限幅器用于對音頻信號進(jìn)行壓縮限幅處理。
[0056]每個(gè)所述輸出處理模塊包括濾波器以及以下的一種或多種音效處理器:輸出靜音器、輸出增益器、輸出延時(shí)器、輸出極性控制器、輸出空氣衰減補(bǔ)償器、輸出EQ均衡器、輸出壓縮限幅器，其中:
該濾波器用于接收該所述輸出處理模塊所對應(yīng)的一路輸出音頻信號，并對該一路輸出音頻信號進(jìn)行濾波處理，從而得到與該所述輸出處理模塊所對應(yīng)功放單元相匹配的聲音頻段；
該輸入靜音器用于對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進(jìn)行靜音開關(guān)處理；
該輸入增益器用于對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進(jìn)行增益音效處理；
該輸入延時(shí)器用于對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進(jìn)行延時(shí)處
理；
該輸入極性控制器用于對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進(jìn)行極性控制；
該輸入空氣衰減補(bǔ)償器用于對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進(jìn)行空氣衰減補(bǔ)償處理；
該輸入輸出EQ均衡器用于對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進(jìn)行EQ均衡音效處理；
該輸入壓縮限幅器用于對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進(jìn)行壓縮限幅處理；所述輸出處理模塊各個(gè)音效處理模塊串聯(lián)，排在最后的一個(gè)音效處理器與所述功放模塊30連接。當(dāng)輸出音頻信號經(jīng)過輸出處理模塊的最后一個(gè)音效處理器處理后，該輸出音頻信號直接或間接傳輸至功放模塊30中對應(yīng)的一個(gè)功放單元，輸出音頻信號經(jīng)功放單元放大處理后再傳輸至喇叭模塊40中對應(yīng)的喇叭單元，最后經(jīng)喇叭單元還原成聲音。
[0057]所述數(shù)字音頻處理模塊20包括信號路由模塊，以及用于接收來自所述信號輸入模塊10信號的模擬信號輸入通道和數(shù)字信號輸入通道，所述模擬信號輸入通道、所述數(shù)字信號輸入通道分別與所述信號路由模塊連接，且所述數(shù)字信號輸入通道上還設(shè)有用于對數(shù)字信號采樣率進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換的采樣率轉(zhuǎn)換器，所述信號路由模塊將選定的一路輸入信號傳輸至所述輸入處理模塊中的所述起始的一個(gè)音效處理器。
[0058]所述音箱控制模塊90包括用于控制所述數(shù)字音頻處理模塊20的第二控制模塊92和用于控制所述功放模塊30的第四控制模塊94。第二控制模塊92根據(jù)與音箱連接的控制主機(jī)的控制信號對數(shù)字音頻處理模塊20的各個(gè)音效處理器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或更新，同時(shí)還可以將數(shù)字音頻處理模塊20各個(gè)音效處理器的參數(shù)反饋給控制主機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，包括按照信號流向依次設(shè)置的信號輸入模塊、DAC、數(shù)字音頻處理模塊、輸出緩沖模塊、功放模塊、喇口八模塊，以及用于對上述一個(gè)或多個(gè)模塊進(jìn)行控制的音箱控制模塊，經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號經(jīng)所述DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號后輸出至所述功放模塊，其特征在于: 所述輸出緩沖模塊包括第二縮放單元和用于對所述DAC轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號進(jìn)行緩沖濾波處理器的一級緩沖單元，所述數(shù)字音頻處理模塊還包括第一縮放單元，所述音箱控制模塊包括降噪控制模塊，經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號依次經(jīng)所述第一縮放單元、所述DAC和所述第二縮放單元傳輸至所述功放模塊； 所述降噪控制模塊用于檢測經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號電平，當(dāng)檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，控制所述第一縮放單元按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時(shí)控制所述第二縮放單元按該預(yù)設(shè)倍數(shù)縮小信號電平；當(dāng)檢測到的信號電平高于閥值時(shí)，控制所述第一縮放單元和所述第二縮放單元按原信號電平大小輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于，所述降噪控制模塊包括: 信號電平檢測模塊，用于檢測數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號電平； 降噪執(zhí)行模塊，用于判斷所述信號電平檢測模塊檢測到電平是否低于預(yù)設(shè)閥值，若低于閥值則控制所述第一縮放單元按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時(shí)控制所述第二縮放單元按該預(yù)設(shè)倍數(shù)縮小信號電平；若高于閥值則控制所述第一縮放單元和所述第二縮放單元按原信號電平大小輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于:所述第一縮放單元包括第一切換單元、直通通道和縮放通道，所述直通通道和所述縮放通道并聯(lián)連接于所述第一切換單元和所述DAC，且所述縮放通道上設(shè)有用于按所述預(yù)設(shè)倍數(shù)對信號電平進(jìn)行放大的第一電平縮放單元； 所述第一切換單元與所述降噪控制模塊連接，用于接收經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理的數(shù)字信號，并根據(jù)所述降噪控制模塊的控制信號選擇通過所述直通通道或所述縮放通道將該數(shù)字信號傳輸至所述DAC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于: 所述第二縮放單元包括第二切換單元、直通通道和縮放通道，所述直通通道和所述縮放通道并聯(lián)連接于所述第二切換單元和所述功放模塊，所述縮放通道上設(shè)有用于按所述預(yù)設(shè)倍數(shù)對信號電平進(jìn)行縮小的第二電平縮放單元； 所述第二切換單元與所述降噪控制模塊連接，用于接收所述DAC輸出的模擬信號，并根據(jù)所述降噪控制模塊的控制信號選擇通過所述直通通道或所述縮放通道將該模擬信號傳輸至所述功放模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于:所述輸出緩沖模塊還包括二級緩沖單元，所述二級緩沖單元用于對所述第二縮放單元輸出的信號進(jìn)行緩沖處理，并將緩沖處理后的信號傳輸至所述功放模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 或2所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于:所述降噪控制模塊包括降噪狀態(tài)反饋模塊，所述降噪狀態(tài)反饋模塊用于當(dāng)所述降噪控制模塊檢測到的信號電平小于預(yù)設(shè)閥值或當(dāng)所述降噪控制模塊控制所述第一切換單元選擇所述縮放通道傳輸數(shù)字信號時(shí)，控制所述音箱上設(shè)置的狀態(tài)燈顯示音量過小提示和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機(jī)，從而向用戶提示輸入音量過小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于:所述信號輸入模塊包括用于接收模擬音頻信號的模擬輸入接口、用于接收AES數(shù)字音頻信號的AES輸入接口、用于接收網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號的RJ45輸入接口、模擬信號壓縮限幅器、數(shù)字音頻發(fā)送器，其中，所述模擬輸入接口通過所述模擬信號壓縮限幅器與所述數(shù)字音頻處理模塊連接，所述AES輸入接口、RJ45輸入接口分別通過所述數(shù)字音頻發(fā)送器與所述數(shù)字音頻處理模塊連接，且所述音箱控制模塊與所述RJ45輸入接口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于:所述音箱控制模塊還包括用于控制所述信號輸入模塊的第一控制模塊，所述第一控制模塊包括壓縮限幅狀態(tài)反饋模塊，所述壓縮限幅狀態(tài)反饋模塊用于當(dāng)所述模擬信號壓縮限幅器啟動壓縮或限幅功能時(shí)，控制所述音箱上設(shè)置的狀態(tài)燈顯示音量過小提示和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機(jī)，從而向用戶提示輸入音量過大。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于:所述模擬信號壓縮限幅器包括按信號流向依次連接的前級平衡轉(zhuǎn)非平衡輸入單元、壓縮限幅單元和非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元，所述壓縮限幅單元包括:連接于所述前級平衡轉(zhuǎn)非平衡輸入單元和所述非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元的反相運(yùn)算放大模塊，以及按信號流向依次連接的有源半波整流模塊、對數(shù)運(yùn)算放大模塊、差分放大模塊、等比例反相運(yùn)算緩沖模塊和開關(guān)調(diào)整管，其中所述有源半波整流模塊與所述反相運(yùn)算放大模塊輸出端連接，所述等比例反相運(yùn)算緩沖模塊與所述反相運(yùn)算放大模塊連接，所述開關(guān)調(diào)整管與所述反相運(yùn)算放大模塊連接，此外，所述非平衡轉(zhuǎn)平衡輸出單元對接收到的信號進(jìn)行非平衡轉(zhuǎn)平衡和反相處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化音箱，其特征在于:所述數(shù)字音頻處理模塊包括輸入處理模塊和多個(gè)輸出處理模塊； 所述輸入處理模塊包括串聯(lián)的多個(gè)音效處理器，每個(gè)音效處理器用于根據(jù)所設(shè)定的處理參數(shù)對音頻信號進(jìn)行相應(yīng)種類信號處理操作，其中起始的一個(gè)音效處理器接收來自所述信號輸入模塊的音頻信號，最后的一個(gè)音效處理器處理后的音頻信號分成多路輸出音頻信號并傳輸給對應(yīng)的一個(gè)所述輸出處理模塊； 每個(gè)所述輸出處理模塊包括串聯(lián)的多個(gè)音效處理器，且起始的一個(gè)音效處理器為濾波器，該濾波器用于接收與所述輸出處理模塊對應(yīng)的一路輸出音頻信號，并對該一路輸出音頻信號進(jìn)行濾波處理，從而得到預(yù)設(shè)頻段的音頻信號，最后的一個(gè)音效處理器處理后的音頻信號傳輸至所述第一縮放單元。
【文檔編號】H04R3/00GK103916738SQ201210593475
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】李志雄, 鄧俊曦 申請人:廣州勵(lì)豐文化科技股份有限公司