具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器的製造方法
2023-10-28 19:44:12
具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及音箱技術，具體是具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其包信號輸入模塊、數字音頻處理模塊、DAC、輸出緩衝模塊、功放模塊、喇叭模塊、音箱控制模塊和降噪模塊，其中數字音頻處理模塊包括按信號流向串聯的多個DSP處理器，起始的一個DSP處理器與信號輸入模塊連接，最後的一個DSP處理器與功放模塊連接，且最後一個DSP處理器設有第一縮放單元，音箱控制模塊中設有降噪控制模塊，降噪控制模塊通過檢測經過數字音頻處理模塊處理的數位訊號電平並據此控制第一縮放單元和降噪模塊實現降噪，從而提高揚聲器音效品質。
【專利說明】具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器
【技術領域】
[0001]本發明涉及音箱技術，具體是一種具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器。
【背景技術】
[0002]有源一體化音箱(在本技術中音箱和揚聲器表不相同意思)一般是指集成了數字音頻處理模塊和功放模塊的音箱。其中，數字音頻處理模塊用於對輸入音箱的音頻信號進行各種音效處理，例如靜音、延時、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,也稱為數位訊號處理器)。由於DSP處理器只能處理數位訊號，如果輸入音頻信號為模擬音頻信號，則需要先通過ADC (Analog to DigitalConverter，模數轉換器)將模擬音頻信號轉換成數位訊號。數位訊號經過DSP處理器進行各種設定的信號處理步驟後，再通過DAC (Digital to Analog Converter,數模轉換器)轉換成模擬信號傳輸至下一個音箱模塊，例如功放模塊、喇叭模塊等(由一個或多個獨立的喇口八單元組成)。
[0003]然而由於DAC自身的特性，經過DAC轉換輸出的模擬信號會帶有一定量的本底噪音，這個本底噪音的大小是大致固定的，只和DAC自身相關，和輸入音箱的數字音頻信號或集成該DAC的器件無關。雖然普通情況下聽眾一般不易察覺這個噪音的存在，但是這個噪音畢竟還是存在的，功放模塊會把這個噪音連同有效音頻信號一起放大輸出。當輸入音箱的音頻信號音量(電平)過小時，經喇叭單元還原出聲音的噪音將會變得明顯起來，嚴重時甚至會影響音箱的擴音效果和音響系統整體聲效。
[0004]此外，隨著用戶對音效處理要求的提高，用戶希望數字音頻處理模塊可以提供更多的音頻處理功能，例如相位響應調整(BPPA)、多層處理(音箱層、陣列層、系統層)等。這些功能超出了傳統的由單一 DSP晶片構建數字音頻處理模塊信號處理能力，影響音頻傳輸的實時性和可靠性。
[0005]因此降低DAC輸出的本底噪音以及提高數字音頻處理模塊音頻處理能力對於設計和製造高保真、品質有源一體化揚聲器來說是一個重要技術問題。
【發明內容】
[0006]本發明解決的技術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揚聲器，並使其數字音頻處理模塊具有更強的處理能力。
[0007]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:
一種具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，包括按照信號流向依次設置的信號輸入模塊、數字音頻處理模塊、DAC、輸出緩衝模塊、功放模塊、喇口八模塊，以及用於對上述一個或多個模塊進行控制的音箱控制模塊，所述數字音頻處理模塊包括多個音效處理器，其中:
所述數字音頻處理模塊包括按信號流向串聯的多個DSP處理器，起始的一個DSP處理器與所述信號輸入模塊連接，最後的一個DSP處理器與所述功放模塊連接，所述多個音效處理器按信號流向分配至所述多個DSP處理器中；
所述輸出緩衝模塊包括第二縮放單元和用於對所述DAC轉換輸出的模擬信號進行緩衝濾波處理器的一級緩衝單元，所述最後一個DSP處理器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，經過所述數字音頻處理模塊處理的數位訊號依次經所述第一縮放單元、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於檢測經過所述數字音頻處理模塊處理的數位訊號電平，當檢測到的信號電平低於預設閥值時，控制所述第一縮放單元按預設倍數放大信號電平，並同時控制所述第二縮放單元按該預設倍數縮小信號電平；當檢測到的信號電平高於閥值時，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]上述技術方案的改進之一:所述降噪控制模塊包括:信號電平檢測模塊，用於檢測數字音頻處理模塊處理的數位訊號電平；降噪執行模塊，用於判斷所述信號電平檢測模塊檢測到電平是否低於預設閥值，若低於閥值則控制所述第一縮放單元按預設倍數放大信號電平，並同時控制所述第二縮放單元按該預設倍數縮小信號電平；若高於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。
[0009]上述技術方案的改進之二:所述數字音頻處理模塊包括第一 DSP處理器和第二DSP處理器，所述DAC、所述第一縮放單元和所述降噪控制模塊設置在所述第二 DSP處理器中。
[0010]上述技術方案的改進之三: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並聯連接於所述第一切換單元和所述DAC，且所述縮放通道上設有用於按所述預設倍數對信號電平進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，用於接收經過所述數字音頻處理模塊處理的數位訊號，並根據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位訊號傳輸至所述DAC。
[0011]上述技術方案的改進之四: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並聯連接於所述第二切換單元和所述功放模塊，所述縮放通道上設有用於按所述預設倍數對信號電平進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，用於接收所述DAC輸出的模擬信號，並根據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。
[0012]上述技術方案的改進之五:所述輸出緩衝模塊還包括二級緩衝單元，所述二級緩衝單元用於對所述第二縮放單元輸出的信號進行緩衝處理，並將緩衝處理後的信號傳輸至所述功放模塊。
[0013]上述技術方案的改進之六:所述降噪控制模塊包括降噪狀態反饋模塊，所述降噪狀態反饋模塊用於當所述降噪控制模塊檢測到的信號電平小於預設閥值或當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位訊號時，控制所述揚聲器上設置的狀態燈顯示音量過小提示和/或將該狀態信息反饋給與所述揚聲器建立連接的控制主機，從而向用戶提示輸入音量過小。
[0014]上述技術方案的改進之七:所述信號輸入模塊包括用於接收模擬音頻信號的模擬輸入接口、用於接收AES數字音頻信號的AES輸入接口、用於接收網絡傳輸的數字音頻信號的RJ45輸入接口、模擬信號壓縮限幅器、數字音頻發送器，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字音頻發送器與所述數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。
[0015]上述技術方案的改進之八:所述音箱控制模塊還包括用於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反饋模塊，所述壓縮限幅狀態反饋模塊用於當所述模擬信號壓縮限幅器啟動壓縮或限幅功能時，控制所述揚聲器上設置的狀態燈顯示音量過小提示和/或將該狀態信息反饋給與所述揚聲器建立連接的控制主機，從而向用戶提示輸入音量過大。
[0016]上述技術方案的改進之九: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非平衡輸入單元、壓縮限幅單元和非平衡轉平衡輸出單元，所述壓縮限幅單元包括:連接於所述前級平衡轉非平衡輸入單元和所述非平衡轉平衡輸出單元的反相運算放大模塊，以及按信號流向依次連接的有源半波整流模塊、對數運算放大模塊、差分放大模塊、等比例反相運算緩衝模塊和開關調整管，其中所述有源半波整流模塊與所述反相運算放大模塊輸出端連接，所述等比例反相運算緩衝模塊與所述反相運算放大模塊連接，所述開關調整管與所述反相運算放大模塊連接，此外，所述非平衡轉平衡輸出單元對接收到的信號進行非平衡轉平衡和反相處理。
[0017]與現有技術相比，本發明所採用技術方案的有益效果如下:一方面，本技術通過降噪控制模塊檢測傳輸給DAC的數位訊號電平大小，當檢測出信號電平過小時，在DAC前端將傳輸給DAC的數位訊號電平放大一定倍數，並在DAC的後端將經過DAC轉換輸出的模擬信號電平以原放大的倍數進行縮小，此時有效信號的電平恢復到了原來水平，而DAC的本底噪音卻被縮小了數倍，由此達到降噪的目的。另一方面，由於數字音頻處理模塊採用多DSP架構，可以將數字音頻處理模塊需要實現的各個音效處理器，例如延時器、靜音器、相位響應調整器、多層EQ均衡器等分配至各個音效處理器，由此提高數字音頻處理模塊的整體處理能力，為用戶提供更可靠、快速的音效處理響應。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是實施例的整體結構示意圖之一。
[0019]圖2是實施例的整體結構示意圖之二(以雙DSP處理器為例)。
[0020]圖3是實施例DAC降噪原理示意圖之一。
[0021]圖4是實施例DAC降噪原理示意圖之二。
[0022]圖5是實施例的降噪控制模塊的原理圖。
[0023]圖6是實施例的整體結構圖。
[0024]圖7是實施例的信號輸入模塊的原理圖。
[0025]圖8是實施例的模擬信號壓縮限幅器的原理圖。
[0026]圖9是實施例的壓縮限幅單元的原理圖。
[0027]圖10是實施例的數字音頻處理模塊音效處理器分布圖(以輸入處理設有2個EQ均衡器為例)。[0028]圖11是實施例的數字音頻處理模塊音效處理器分布圖(以輸入處理設有3個EQ均衡器為例)。
[0029]圖12是實施例的數字音頻處理模塊所包含的音效處理器分布方式之一(以兩個DSP處理器為例)。
[0030]圖13是實施例的數字音頻處理模塊所包含的音效處理器分布方式之二(以兩個DSP處理器為例)。
【具體實施方式】
[0031]在本發明中，術語「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「中」、
「豎直」、「水平」、「橫向」、「縱向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係。這些術語主要是為了更好地描述本發明及其實施例，並非用於限定所指示的裝置、元件或組成部分必須具有特定方位，或以特定方位進行構造和操作。
[0032]並且，上述部分術語除了可以用於表示方位或位置關係以外，還可能用於表示其他含義，例如術語「上」在某些情況下也可能用於表示某種依附關係或連接關係。對於本領域普通技術人員而言，可以根據具體情況理解這些術語在本發明中的具體含義。
[0033]此外，術語「安裝」、「設置」、「設有」、「連接」、「相連」應做廣義理解。例如，可以是固定連接，可拆卸連接，或整體式構造；可以是機械連接，或電連接；可以是直接相連，或者是通過中間媒介間接相連，又或者是兩個裝置、元件或組成部分之間內部的連通。對於本領域普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0034]此外，術語「第一」、「第二」等主要是用於區分不同的裝置、元件或組成部分(具體的種類和構造可能相同也可能不同)，並非用於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量。除非另有說明，「多個」的含義為兩個或兩個以上。
[0035]下面結合實施例和附圖對本發明的技術方案作進一步的說明。
[0036]如圖1所示，本實施例的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器包括按照信號流向依次設置的信號輸入模塊10、數字音頻處理模塊20、DAC54』、輸出緩衝模塊50、功放模塊30、喇叭模塊40，以及用於對上述一個或多個模塊進行控制的音箱控制模塊90，所述數字音頻處理模塊包括多個音效處理器。
[0037]本實施例所採用的所述數字音頻處理模塊包括按信號流向串聯的多個DSP處理器，起始的一個DSP處理器與所述信號輸入模塊連接，最後的一個DSP處理器(直接或間接)與所述功放模塊連接，所述多個音效處理器按信號流向分配至所述多個DSP處理器中。
[0038]實際上本發明的數字音頻處理模塊也可以採用三個或三個以上的DSP處理器，但為了描述方便下面以數字音頻處理模塊採用兩個DSP處理器進行闡述說明。
[0039]如圖2至3所示，所述數字音頻處理模塊則包括第一 DSP處理器21和第二 DSP處理器22，所述第二 DSP處理器22包括第一縮放單元228。所述輸出緩衝模塊50包括第二縮放單元52和用於對所述DAC 54』轉換輸出的模擬信號進行緩衝濾波處理器的一級緩衝單元51。一級緩衝單元51可以採用有源濾波電路實現，一級緩衝單元51除了可以對DAC54』進行緩衝外，還可以調整信號輸出電平和輸出阻抗，以便匹配後續第二縮放單元和/或功放模塊30的輸入電平和阻抗要求。經過所述數字音頻處理模塊20處理的數位訊號依次經所述第一縮放單元228、所述DAC 54』和所述第二縮放單元52傳輸至所述功放模塊30。[0040]所述音箱控制模塊90包括降噪控制模塊95，所述降噪控制模塊95用於檢測經過所述數字音頻處理模塊20處理的數位訊號電平，當檢測到的信號電平低於預設閥值時，控制所述第一縮放單元228按預設倍數放大信號電平，並同時控制所述第二縮放單元52按該預設倍數縮小信號電平；當檢測到的信號電平高於閥值時，控制所述第一縮放單元228和所述第二縮放單元52按原信號電平大小輸出。
[0041]也就是說，當輸入音箱的信號電平過小時，降噪控制模塊95啟動降噪調整，控制第一縮放單元228和第二縮放單元52以相同的倍數同步反向縮放電平，假設第一縮放單元228將信號電平放大了 10倍，則第二縮放單元52則會相應地將信號電平縮小10倍。當輸入信號電平在可接受範圍內，本底噪音不突出或不影響音箱聲場效果時，降噪控制模塊95控制第一縮放單元228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。若信號電平恰好等於閥值，既可以設定為啟動信號降噪調整，也可以設定為不啟動信號電平調整而按原電平輸出。
[0042]如圖5所示，所述降噪控制模塊95包括:信號電平檢測模塊2271，用於檢測數字音頻處理模塊20處理的數位訊號電平；降噪執行模塊2272，用於判斷所述信號電平檢測模塊2271檢測到電平是否低於預設閥值，若低於閥值則控制所述第一縮放單元228按預設倍數放大信號電平，並同時控制所述第二縮放單元52按該預設倍數縮小信號電平；若高於閥值則控制所述第一縮放單元228和所述第二縮放單元52按原信號電平大小輸出。
[0043]如圖4所示,所述第一縮放單元228包括第一切換單元2281、直通通道和縮放通道，所述直通通道和所述縮放通道並聯連接於所述第一切換單元2281和所述DAC 54』，且所述縮放通道上設有用於按所述預設倍數對信號電平進行放大的第一電平縮放單元2282，經過直通通道傳輸的信號電平不發生改變。
[0044]所述第一切換單元2281與所述降噪控制模塊95連接，用於接收經過所述數字音頻處理模塊20處理的數位訊號，並根據所述降噪控制模塊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位訊號傳輸至所述DAC 54』。當降噪控制模塊95檢測到的信號電平高於預設閥值時，將向第一切換單元2281發出選擇直通通道傳輸數位訊號的控制信號，輸出的信號電平不變；當降噪控制模塊95檢測到的信號電平低於預設閥值時，將向第一切換單元2281發出選擇縮放通道傳輸數位訊號的控制信號，信號經第一電平縮放單元2282按照預設倍數進行電平放大處理後輸出。
[0045]如圖4所示，所述第二縮放單元52包括第二切換單元521直通通道(未標號)和縮放通道(未標號)，所述直通通道和所述縮放通道並聯連接於所述第二切換單元521和所述功放模塊30，所述縮放通道上設有用於按所述預設倍數對信號電平進行縮小的第二電平縮放單元522，經過直通通道傳輸的信號電平不發生改變。第二電平縮放單元522可以採用電阻分壓電路或運放電路實現，尤其是採用電阻分壓電路實現時，由於輸出阻抗較大，需要再接一個二級緩衝單元(可採用運放實現)對輸出阻抗和電平進行調整以匹配後續功放模塊的輸入阻抗和電平要求。
[0046]所述第二切換單元521與所述降噪控制模塊95連接，用於接收所述DAC 54』輸出的模擬信號，並根據所述降噪控制模塊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。當降噪控制模塊95檢測到的信號電平高於預設閥值時，將向第二切換單元521發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；當降噪控制模塊95檢測到的信號電平低於預設閥值時，將向第二切換單元521發出選擇縮放通道傳輸模擬信號的控制信號，模擬信號經第二電平縮放單元522按照預設倍數進行電平縮小處理後輸出。第二電平縮放單元522可以採用常規的運放電路或電阻分壓電路實現，尤其是採用電阻分壓電路時，為了使第二電平縮放單元522輸出的電平和阻抗更好地與後續的功放模塊30相匹配，可以在第二電平縮放單元522輸出端增設緩衝單元，經第二電平縮放單元522縮小輸出的模擬信號經過緩衝單元調整後再傳輸給功放模塊30。
[0047]所述輸出緩衝模塊50還包括二級緩衝單元53，所述二級緩衝單元53用於對所述第二縮放單元52輸出的信號進行緩衝處理，並將緩衝處理後的信號傳輸至所述功放模塊30。二級緩衝單元53可以對第二縮放單元52輸出信號的電平和阻抗進行調整，使之與所述功放模塊30匹配。
[0048]如圖5、圖6所示，所述降噪控制模塊95包括降噪狀態反饋模塊951，所述降噪狀態反饋模塊951用於當所述降噪控制模塊95檢測到的信號電平小於預設閥值或當所述降噪控制模塊95控制所述第一切換單元2281選擇所述縮放通道傳輸數位訊號時，控制所述音箱上設置的狀態燈61顯示音量過小提示(如閃爍或文字顯示)和/或將該狀態信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機(或稱為控制平臺)，從而向用戶提示輸入音量過小。
[0049]如圖6、圖7所示，所述信號輸入模塊10包括用於接收模擬音頻信號的模擬輸入接口 11、用於接收AES數字音頻信號的AES輸入接口 12、用於接收網絡傳輸的數字音頻信號(AES或其他格式的數字音頻信號)的RJ45輸入接口 13、模擬信號壓縮限幅器15 (也稱為壓限器)、數字音頻發送器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分別通過所述數字音頻發送器16與所述數字音頻處理模塊20連接，且所述音箱控制模塊90與所述RJ45輸入接口 13連接。
[0050]所述音箱控制模塊90通過所述RJ45輸入接口 13與外部控制主機連接，使得控制主機對音箱控制模塊90進行控制，音箱控制模塊90再根據控制主機的控制信號對音箱的各個可控模塊或單元進行控制，如數字音頻處理模塊20的DSP各種音效處理參數的設置、功放參數設置、信號輸入模塊10輸入通道路由選擇等，以實現音箱的遠程遙控管理。同時音箱控制模塊90還可以將音箱狀態信息，如降噪狀態、壓縮限幅狀態、功放狀態、溫度、散熱風扇64轉速等，反饋給控制控制主機，以實現對分散布置的音箱進行集中監測。經AES輸入接口、RJ45輸入接口 13輸入音箱的數字音頻信號通過數字音頻發送器轉換成可直接供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轉換成數位訊號，ADC可以設置在信號輸入模塊10中，如設置在模擬壓縮限幅的後端，也可以集成至數字音頻處理模塊20中。此外，信號輸入模塊10還可以增設RJ45輸出接口 14，以便音箱之間進行級聯，方便用戶靈活搭建音箱連接網絡。考慮到有源音箱內置功放模塊30需要散熱，音箱內部一般設有散熱風扇64和用於檢測功放和/或音箱內部溫度的溫度傳感器，為了將溫度狀態和散熱風扇64轉速等信息反饋給控制主機，音箱控制模塊90可以直接與溫度傳感器、散熱風扇64連接獲取數據，或間接通過Mega8 62等器件獲取散熱風扇64轉速信息。
[0051]如圖2、圖6和圖7所示，所述音箱控制模塊90還包括用於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字音頻發送器連接)包括壓縮限幅狀態反饋模塊(圖未示)，所述壓縮限幅狀態反饋模塊用於當所述模擬信號壓縮限幅器啟動壓縮或限幅功能時，控制所述音箱上設置的狀態燈61顯示音量過小提示(如閃爍或文字顯示)和/或將該狀態信息反饋給與所述音箱建立連接的控制主機，從而向用戶提示輸入音量過大。
[0052]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非平衡輸入單元151、壓縮限幅單元152和非平衡轉平衡輸出單元153，所述壓縮限幅單元152包括:連接於所述前級平衡轉非平衡輸入單元152和所述非平衡轉平衡輸出單元153的反相運算放大模塊，以及按信號流向依次連接的有源半波整流模塊、對數運算放大模塊、差分放大模塊、等比例反相運算緩衝模塊和開關調整管，其中所述有源半波整流模塊與所述反相運算放大模塊輸出端連接，所述等比例反相運算緩衝模塊與所述反相運算放大模塊連接，所述開關調整管與所述反相運算放大模塊連接，此外，所述非平衡轉平衡輸出單元對接收到的信號進行非平衡轉平衡和反相處理。
[0053]如圖10、11所示，所述數字音頻處理模塊20包括輸入處理模塊和多個輸出處理模塊。
[0054]所述輸入處理模塊包括串聯的多個音效處理器，每個音效處理器用於根據所設定的處理參數對音頻信號進行相應種類信號處理操作，其中起始的一個音效處理器接收來自所述信號輸入模塊10的音頻信號，最後的一個音效處理器處理後的音頻信號分成多路輸出音頻信號並傳輸給對應的一個所述輸出處理模塊；
每個所述輸出處理模塊包括串聯的多個音效處理器，且起始的一個音效處理器為濾波器，該濾波器用於接收與所述輸出處理模塊對應的一路輸出音頻信號，並對該一路輸出音頻信號進行濾波處理，從而得到預設頻段的音頻信號，最後的一個音效處理器處理後的音頻信號傳輸至所述第一縮放單元228。
[0055]為實現多層可調功能，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該種類的音效處理器，其中一個是針對音箱自身而設定的音箱層音效處理器，還有一個是針對音箱所屬陣列組的各個音箱成員統一設定的陣列層音效處理器，每個陣列組包含多個音箱，屬於同一個陣列組的音箱的對應的陣列層音效處理器的參數相同。此外，對於任一種音效處理器所述輸入處理模塊還可以設有屬於該種音效處理器類型的系統層音效處理器，系統層音效處理器是針對所述音箱所屬系統組的各個音箱成員統一設定的系統組層音效處理器。每個系統組包括一個或多個音箱，和/或包括一個或多個陣列組，屬於同一個系統組的音箱的對應的系統層音效處理器的參數相同。一個揚聲器系統一般只需設置一個系統組即可。所述輸入處理模塊所包含的各個音效處理器串聯。
[0056]以EQ均衡為例對輸入處理模塊包含兩個或三個該種類音效處理器進行說明。
[0057](I)兩個EQ均衡。如圖10所示，輸入處理模塊包含包含兩個EQ均衡器，一個是音箱層EQ均衡器，另一個是陣列層EQ均衡器，該音箱層EQ均衡器用於根據針對所述音箱自身誰定的EQ處理參數對音頻信號進行EQ均衡處理，該陣列層EQ均衡器用於根據針對所屬音箱所述陣列組的各個音箱成員統一設定的EQ處理參數對音頻信號進行EQ均衡處理。
[0058](2)三個EQ均衡。如圖11所示，輸入處理模塊包含包含三個EQ均衡器，一個是音箱層EQ均衡器，一個是陣列層EQ均衡器，還有一個是系統層EQ均衡器，該音箱層EQ均衡器用於根據針對所述音箱自身誰定的EQ處理參數對音頻信號進行EQ均衡處理，該陣列層EQ均衡器用於根據針對所屬音箱所述陣列組的各個音箱成員而統一設定的EQ處理參數對音頻信號進行EQ均衡處理，該系統層EQ均衡器用於根據針對所述音箱所屬系統組的各個音箱成員而統一設定的EQ處理參數對音頻信號進行EQ均衡處理。附圖11中的輸入處理模塊包括依次串聯的輸入靜音器、輸入增益器、輸入延時器、輸入極性控制器、輸入空氣衰減補償器、音箱層EQ均衡器、陣列層EQ均衡器和系統層EQ均衡器。
[0059]每個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、輸入延時器、輸入極性控制器、輸入空氣衰減補償器、EQ均衡器、輸入壓縮限幅器，其中:該輸入靜音器用於對音頻信號進行靜音開關處理；該輸入增益器用於對音頻信號進行增益音效處理；該輸入延時器用於對音頻信號進行延時處理；該輸入極性控制器用於對音頻信號進行極性控制；該輸入空氣衰減補償器用於對音頻信號進行空氣衰減補償處理；該輸入EQ均衡器用於對音頻信號進行EQ均衡音效處理；該輸入壓縮限幅器用於對音頻信號進行壓縮限幅處理。
[0060]每個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、輸出延時器、輸出極性控制器、輸出空氣衰減補償器、輸出EQ均衡器、輸出壓縮限幅器，其中:
該濾波器用於接收該所述輸出處理模塊所對應的一路輸出音頻信號，並對該一路輸出音頻信號進行濾波處理，從而得到與該所述輸出處理模塊所對應功放單元相匹配的聲音頻段；
該輸入靜音器用於對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進行靜音開關處理；
該輸入增益器用於對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進行增益音效處理；
該輸入延時器用於對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進行延時處
理；
該輸入極性控制器用於對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進行極性控制；
該輸入空氣衰減補償器用於對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進行空氣衰減補償處理；
該輸入輸出EQ均衡器用於對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進行EQ均衡音效處理；
該輸入壓縮限幅器用於對該所述輸出處理模塊所接收的一路輸出音頻信號進行壓縮限幅處理；所述輸出處理模塊各個音效處理模塊串聯，排在最後的一個音效處理器與所述功放模塊30連接。當輸出音頻信號經過輸出處理模塊的最後一個音效處理器處理後，該輸出音頻信號直接或間接傳輸至功放模塊30中對應的一個功放單元，輸出音頻信號經功放單元放大處理後再傳輸至喇叭模塊40中對應的喇叭單元，最後經喇叭單元還原成聲音。
[0061]如前所述，所述數字音頻處理模塊所包含的音效處理器(包括輸入處理模塊和各個輸出處理模塊的音效處理器)按信號流向分配至所述多個DSP處理器中。在實施例中，可以採取兩種方式分配這些音效處理器。
[0062](I)第一種方式如圖12所示，所述輸入處理模塊的各個音效處理器設置在所述第一 DSP處理器21中，各個所述輸出處理模塊的各個音效處理器設置在所述第二 DSP處理器22中。
[0063](2)第二種方式如圖13所示，所述輸入處理模塊的各個音效處理器以及各個所述輸出處理模塊的濾波器設置在所述第一 DSP處理器21中，而各個所述輸出處理模塊的其餘音效處理器設置在所述第二 DSP處理器22中。
[0064]此外，作為所述數字音頻處理模塊起始的所述第一 DSP處理器21還包括信號路由模塊，以及用於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位訊號輸入通道，所述模擬信號輸入通道、所述數位訊號輸入通道分別與所述信號路由模塊連接，且所述數位訊號輸入通道上還設有用於對數位訊號採樣率進行匹配轉換的採樣率轉換器，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音效處理器。
[0065]此外，所述音箱控制模塊90還包括用於控制所述第一 DSP處理器21的第二控制模塊92、用於控制所述第二 DSP處理器22的第三控制模塊93和用於控制所述功放模塊30的第四控制模塊94。所述第二控制模塊92根據與音箱連接的控制主機的控制信號對所述第一 DSP處理器21中各個音效處理器的參數進行設定或更新，或者根據控制主機的指令將所述第一 DSP處理器21中音效處理器的參數反饋給控制主機。所述第三控制模塊93根據與音箱連接的控制主機的控制信號對所述第二 DSP處理器22中各個音效處理器的參數進行設定或更新，或者根據控制主機的指令將所述第二 DSP處理器22中音效處理器的參數反饋給控制主機。
【權利要求】
1.一種具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，包括按照信號流向依次設置的信號輸入模塊、數字音頻處理模塊、DAC、輸出緩衝模塊、功放模塊、喇口八模塊，以及用於對上述一個或多個模塊進行控制的音箱控制模塊，所述數字音頻處理模塊包括多個音效處理器，其特徵在於: 所述數字音頻處理模塊包括按信號流向串聯的多個DSP處理器，起始的一個DSP處理器與所述信號輸入模塊連接，最後的一個DSP處理器與所述功放模塊連接，所述多個音效處理器按信號流向分配至所述多個DSP處理器中； 所述輸出緩衝模塊包括第二縮放單元和用於對所述DAC轉換輸出的模擬信號進行緩衝濾波處理器的一級緩衝單元，所述最後一個DSP處理器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，經過所述數字音頻處理模塊處理的數位訊號依次經所述第一縮放單元、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於檢測經過所述數字音頻處理模塊處理的數位訊號電平，當檢測到的信號電平低於預設閥值時，控制所述第一縮放單元按預設倍數放大信號電平，並同時控制所述第二縮放單元按該預設倍數縮小信號電平；當檢測到的信號電平高於閥值時，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.根據權利要求1所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於，所述降噪控制模塊包括: 信號電平檢測模塊，用於檢測數字音頻處理模塊處理的數位訊號電平； 降噪執行模塊，用於判斷所述信號電平檢測模塊檢測到電平是否低於預設閥值，若低於閥值則控制所述第一縮放單元按預設倍數放大信號電平，並同時控制所述第二縮放單元按該預設倍數縮小信號電平；若高於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.根據權利要求1所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於:所述數字音頻處理模塊包括第一 DSP處理器和第二 DSP處理器，所述DAC、所述第一縮放單元和所述降噪控制模塊設置在所述第二 DSP處理器中。
4.根據權利要求1至3任一項所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於: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並聯連接於所述第一切換單元和所述DAC，且所述縮放通道上設有用於按所述預設倍數對信號電平進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，用於接收經過所述數字音頻處理模塊處理的數位訊號，並根據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位訊號傳輸至所述DAC。
5.根據權利要求1至3任一項所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於: 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並聯連接於所述第二切換單元和所述功放模塊，所述縮放通道上設有用於按所述預設倍數對信號電平進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，用於接收所述DAC輸出的模擬信號，並根據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。
6.根據權利要求1至3任一項所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於:所述輸出緩衝模塊還包括二級緩衝單元，所述二級緩衝單元用於對所述第二縮放單元輸出的信號進行緩衝處理，並將緩衝處理後的信號傳輸至所述功放模塊。
7.根據權利要求1至3任一項所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於:所述降噪控制模塊包括降噪狀態反饋模塊，所述降噪狀態反饋模塊用於當所述降噪控制模塊檢測到的信號電平小於預設閥值或當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位訊號時，控制所述揚聲器上設置的狀態燈顯示音量過小提示和/或將該狀態信息反饋給與所述揚聲器建立連接的控制主機，從而向用戶提示輸入音量過小。
8.根據權利要求1至3任一項所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於:所述信號輸入模塊包括用於接收模擬音頻信號的模擬輸入接口、用於接收AES數字音頻信號的AES輸入接口、用於接收網絡傳輸的數字音頻信號的RJ45輸入接口、模擬信號壓縮限幅器、數字音頻發送器，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字音頻發送器與所述數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。
9.根據權利要求8所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於:所述音箱控制模塊還包括用於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反饋模塊，所述壓縮限幅狀態反饋模塊用於當所述模擬信號壓縮限幅器啟動壓縮或限幅功能時，控制所述揚聲器上設置的狀態燈顯示音量過小提示和/或將該狀態信息反饋給與所述揚聲器建立連接的控制主機，從而向用戶提示輸入音量過大。
10.根據權利要求9所述的具有較低本底噪音的高保真有源一體化揚聲器，其特徵在於: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非平衡輸入單元、壓縮限幅單元和非平衡轉平衡輸出單元，所述壓縮限幅單元包括:連接於所述前級平衡轉非平衡輸入單元和所述非平衡轉平衡輸出單元的反相運算放大模塊，以及按信號流向依次連接的有源半波整流模塊、對數運算放大模塊、差分放大模塊、等比例反相運算緩衝模塊和開關調整管，其中所述有源半波整流模塊與所述反相運算放大模塊輸出端連接，所述等比例反相運算緩衝模塊與所述反相運算放大模塊連接，所述開關調整管與所述反相運算放大模塊連接，此外，所述非平衡轉平衡輸出單元對接收到的信號進行非平衡轉平衡和反相處理。
【文檔編號】H04R3/00GK103916746SQ201210594032
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】李志雄, 鄧俊曦 申請人:廣州勵豐文化科技股份有限公司