基于多dsp處理器的有源揚(yáng)聲器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及揚(yáng)聲器技術(shù)，具體是一種基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，其包括按照信號流向依次設(shè)置的信號輸入模塊、數(shù)字音頻處理模塊、輸出緩沖模塊、功放模塊、喇叭模塊，以及用于對上述一個或多個模塊進(jìn)行控制的音箱控制模塊，所述信號輸入模塊用于接收輸入所述揚(yáng)聲器的的音頻信號并傳輸至所述數(shù)字音頻信號，所述數(shù)字音頻處理模塊包括多個串聯(lián)的音效處理器，所述數(shù)字音頻處理模塊包括按信號流向串聯(lián)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，最后的一個DSP處理器與所述功放模塊連接，且所述最后一個DSP處理器集成有DAC，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。
【專利說明】基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及揚(yáng)聲器技術(shù)，具體是一種基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器。
【背景技術(shù)】
[0002]有源一體化音箱(在本技術(shù)中揚(yáng)聲器和音箱表不相同意思)是指集成了 DSP模塊和功放模塊的音箱。為實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的快速調(diào)試校正，可以在DSP模塊的輸入處理部分設(shè)置多層音效處理，例如包括音箱層DSP處理(針對音箱自身)、陣列層DSP處理(針對一組音箱)和系統(tǒng)層DSP處理(針對整個揚(yáng)聲器系統(tǒng))，然后通過控制主機(jī)對揚(yáng)聲器系統(tǒng)的音箱進(jìn)行單獨(dú)控制、組同步控制或系統(tǒng)同步控制，簡化系統(tǒng)調(diào)試難度，縮短系統(tǒng)調(diào)試時間。但是實(shí)現(xiàn)多層音效處理需要對DSP處理的要求較高，一般的單個DSP處理器較難實(shí)現(xiàn)這種多層音效處理。
[0003](I)多層音效處理的是同時設(shè)置多個同一種類的音效處理其來實(shí)現(xiàn)的，以三層EQ均衡處理為例，需要在DSP處理器中同時設(shè)置音箱層EQ處理器、陣列層EQ處理器和系統(tǒng)層EQ處理器等三個音效處理器，這無疑會極大增加DSP處理器的數(shù)據(jù)處理量。而且很多音效處理器都是通過FIR濾波器或IIR濾波器實(shí)現(xiàn)的(例如EQ均衡、分頻、空氣衰減補(bǔ)償?shù)?，本來計算量就比較大，加上同時設(shè)置三層。因此性能一般的DSP處理器可能將無法順利實(shí)現(xiàn)多層音效處理。
[0004](2)對于多分頻音箱，DSP模塊除了需要設(shè)置輸入處理模塊外，還需要針對每個喇叭單元設(shè)置一個輸出處理模塊。輸入處理模塊對輸入音箱的音頻信號做總的音效處理并將處理后的音頻信號分成多路信號到各個輸出處理模塊，每個輸出處理模塊再根據(jù)所對應(yīng)的喇叭單元特性做有針對性的音效處理。而且輸入處理模塊和各個輸出處理模塊中所采用的音效處理器的種類可以是任意的。因此對于分頻音箱，DSP處理模塊的數(shù)據(jù)處理量和計算量本來就很大。
[0005]因此提高DSP模塊是的處理功能是有源揚(yáng)聲器領(lǐng)域的技術(shù)難題之一。
[0006]此外，DSP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音箱模塊,例如功放模塊、喇叭模塊等(由一個或多個獨(dú)立的喇叭單元組成)。
[0007]但是由于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(dāng)輸入音箱的音頻信號音量(電平)過小時，經(jīng)喇叭單元還原出聲音的噪音將會變得明顯起來，嚴(yán)重時甚至?xí)绊懸粝涞臄U(kuò)音效果和音響系統(tǒng)整體聲效。[0008]然而，隨著用戶對音效處理要求的提高，用戶希望DSP模塊可以提供更多的音頻處理功能，例如相位響應(yīng)調(diào)整(BPPA)、多層處理(音箱層、陣列層、系統(tǒng)層)等。這些功能超出了傳統(tǒng)的由單一 DSP芯片構(gòu)建DSP模塊信號處理能力，影響音頻傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性。
[0009]因此降低DAC本底噪音是有源揚(yáng)聲器領(lǐng)域的另一個技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種具有較低噪音的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，并使其數(shù)字音頻處理模塊具有更強(qiáng)的處理能力。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器,包括按照信號流向依次設(shè)置的信號輸入模塊、數(shù)字音頻處理模塊、輸出緩沖模塊、功放模塊、喇叭模塊，以及用于對上述一個或多個模塊進(jìn)行控制的音箱控制模塊，所述信號輸入模塊用于接收輸入所述揚(yáng)聲器的的音頻信號并傳輸至所述數(shù)字音頻信號，所述數(shù)字音頻處理模塊包括多個串聯(lián)的音效處理器，其中:
所述數(shù)字音頻處理模塊包括按信號流向串聯(lián)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，最后的一個DSP處理器與所述功放模塊連接，且所述最后一個DSP處理器集成有DAC，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。
[0012]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之一: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，所述最后一個DSP處理器還包括第一縮放單元和降噪控制模塊，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，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，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。
[0013]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之二:所述數(shù)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(shè)置在所述第二 DSP處理器中。
[0014]上述技術(shù)方案的改進(jìn)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。
[0015]上述技術(shù)方案的改進(jìn)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。[0016]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之五: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。
[0017]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之六:所述音箱控制模塊包括用于控制所述數(shù)字音頻處理模塊中所述最后一個DSP處理器的子控制模塊，所述子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，控制所述揚(yáng)聲器上設(shè)置的狀態(tài)燈顯示音量過小提示和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述揚(yáng)聲器建立連接的控制主機(jī)，從而向用戶提示輸入音量過小。
[0018]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之七:所述數(shù)字音頻處理模塊包括輸入處理模塊和多個輸出處理模塊；所述輸入處理模塊包括串聯(lián)的多個音效處理器，每個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)的一個所述輸出處理模塊；每個所述輸出處理模塊包括串聯(lián)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，最后的一個音效處理器處理后的音頻信號傳輸至所述第一縮放單元。
[0019]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之八:所述輸入處理模塊的各個音效處理器設(shè)置在所述第一DSP處理器中，各個所述輸出處理模塊的各個音效處理器設(shè)置在所述第二 DSP處理器中。
[0020]上述技術(shù)方案的改進(jìn)之九: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(shè)置在所述第一 DSP處理器中，而各個所述輸出處理模塊的其余音效處理器設(shè)置在所述第二 DSP處理器中。
[0021]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:由于數(shù)字音頻處理模塊采用多DSP架構(gòu)，可以將數(shù)字音頻處理模塊需要實(shí)現(xiàn)的各個音效處理器，例如延時器、靜音器、相位響應(yīng)調(diào)整器、多層EQ均衡器等分配至各個音效處理器，由此提高數(shù)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(yīng)。
[0022]此外，本技術(shù)的改進(jìn)方案還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，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】
[0023]圖1是實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖(以雙DSP處理器為例)。
[0025]圖3是實(shí)施例DAC降噪原理示意圖之一。
[0026]圖4是實(shí)施例DAC降噪原理示意圖之二。
[0027]圖5是實(shí)施例的降噪控制模塊原理圖。
[0028]圖6是實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖7是實(shí)施例的音箱控制模塊原理圖。[0030]圖8是實(shí)施例的降噪狀態(tài)反饋原理圖。
[0031]圖9是實(shí)施例的信號輸入模塊原理圖。
[0032]圖10是實(shí)施例的模擬信號壓縮限幅器原理圖。
[0033]圖11是實(shí)施例的壓縮限幅單元原理圖。
[0034]圖12是實(shí)施例的數(shù)字音頻處理模塊音效處理器分布圖(以輸入處理設(shè)有2個EQ均衡器為例)。
[0035]圖13是實(shí)施例的數(shù)字音頻處理模塊音效處理器分布圖(以輸入處理設(shè)有3個EQ均衡器為例)。
[0036]圖14是實(shí)施例的數(shù)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)。
[0037]圖15是實(shí)施例的數(shù)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(shí)施方式】
[0038]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。
[0039]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。
[0040]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。
[0041]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”的含義為兩個或兩個以上。
[0042]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。
[0043]如圖1所示，本實(shí)施例的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器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、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或多個模塊進(jìn)行控制的音箱控制模塊90，所述信號輸入模塊用于接收輸入所述揚(yáng)聲器的音頻信號并傳輸至所述數(shù)字音頻處理模塊。若輸入音箱的是模擬音頻信號，需要通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，ADC可以設(shè)置成獨(dú)立器件，或設(shè)置在所述信號輸入模塊中，或集成至所述數(shù)字音頻處理模塊。
[0044]所述數(shù)字音頻處理模塊包括多個串聯(lián)的音效處理器。本實(shí)施例所采用的所述數(shù)字音頻處理模塊包括按信號流向串聯(lián)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，最后的一個DSP處理器(直接或間接)與所述功放模塊連接，且所述最后一個DSP處理器集成有DAC，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。[0045]實(shí)際上本發(fā)明的數(shù)字音頻處理模塊也可以采用三個或三個以上的DSP處理器，但為了描述方便下面以數(shù)字音頻處理模塊采用兩個DSP處理器進(jìn)行闡述說明。
[0046]如圖2至3所示，所述數(shù)字音頻處理模塊包括第一 DSP處理器21和集成有DAC 229的第二 DSP處理器22，且所述第二 DSP處理器22還包括第一縮放單元228和降噪控制模塊227。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 229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 229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。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228、所述DAC 229和所述第二縮放單元52傳輸至所述功放模塊30。
[0047]所述降噪控制模塊227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，控制所述第一縮放單元228按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時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，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。如果經(jīng)過所述數(shù)字音頻處理模塊處理后輸出的信號有多路，可以針對每路信號在DAC的前端設(shè)置第一縮放單元，后端設(shè)置第二縮放單元，并通過第二縮放單元對每路信號進(jìn)行降噪控制，即當(dāng)降噪控制模塊檢測到該路信號輸出的電平過低時，同時控制該路信號通道上的第一縮放單元和第二縮放單元進(jìn)行相同倍數(shù)的反向縮放(前者放大，后者縮小)。
[0048]也就是說，當(dāng)輸入音箱的信號電平過小時，降噪控制模塊227啟動降噪調(diào)整，控制第一縮放單元228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228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，降噪控制模塊227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。
[0049]如圖5所示，所述降噪控制模塊227包括:信號電平檢測模塊2271，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2272，用于判斷所述信號電平檢測模塊2271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228按預(yù)設(shè)倍數(shù)放大信號電平，并同時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元228和所述第二縮放單元52按原信號電平大小輸出。
[0050]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并聯(lián)連接于所述第一切換單元2281和所述DAC 229，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2282，經(jīng)過直通通道傳輸?shù)男盘栯娖讲话l(fā)生改變。
[0051]所述第一切換單元2281與所述降噪控制模塊227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227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 229。當(dāng)降噪控制模塊227檢測到的信號電平高于預(yù)設(shè)閥值時，將向第一切換單元2281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227檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時，將向第一切換單元2281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2282按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行電平放大處理后輸出。
[0052]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(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。第二電平縮放單元522可以采用電阻分壓電路或運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)，尤其是采用電阻分壓電路實(shí)現(xiàn)時，由于輸出阻抗較大，需要再接一個二級緩沖單元(可采用運(yùn)放實(shí)現(xiàn))對輸出阻抗和電平進(jìn)行調(diào)整以匹配后續(xù)功放模塊的輸入阻抗和電平要求。
[0053]所述第二切換單元521與所述降噪控制模塊227連接，用于接收所述DAC 229輸出的模擬信號，并根據(jù)所述降噪控制模塊227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227檢測到的信號電平高于預(yù)設(shè)閥值時，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227檢測到的信號電平低于預(yù)設(shè)閥值時，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，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。
[0054]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。
[0055]如圖6至7所示，所述音箱控制模塊90包括用于控制所述數(shù)字音頻處理模塊中所述最后一個DSP處理器的子控制模塊，所述子控制模塊包括降噪狀態(tài)反饋模塊。在本實(shí)施例中，上述子控制模塊是指用于控制所述第二 DSP處理器22的第三控制模塊93，所述第三控制模塊93包括降噪狀態(tài)反饋模塊931，所述降噪狀態(tài)反饋模塊931用于當(dāng)所述降噪控制模塊227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227控制所述第一切換單元2281選擇所述縮放通道傳輸數(shù)字信號時，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)(或稱為控制平臺)，從而向用戶提示輸入音量過小。
[0056]如圖6和圖9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。[0057]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)。考慮到有源音箱內(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。
[0058]如圖7和圖9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，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。
[0059]如圖10、圖11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。
[0060]如圖12、圖13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輸出處理模塊。
[0061]所述輸入處理模塊包括串聯(lián)的多個音效處理器，每個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)的一個所述輸出處理模塊；
每個所述輸出處理模塊包括串聯(lián)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，最后的一個音效處理器處理后的音頻信號傳輸至所述第一縮放單元228。
[0062]為實(shí)現(xiàn)多層可調(diào)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(shè)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(tǒng)一設(shè)定的陣列層音效處理器，每個陣列組包含多個音箱，屬于同一個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)組的各個音箱成員統(tǒng)一設(shè)定的系統(tǒng)組層音效處理器。每個系統(tǒng)組包括一個或多個音箱，和/或包括一個或多個陣列組，屬于同一個系統(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。一個揚(yáng)聲器系統(tǒng)一般只需設(shè)置一個系統(tǒng)組即可。所述輸入處理模塊所包含的各個音效處理器串聯(lián)。
[0063]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(jìn)行說明。
[0064](I)兩個EQ均衡。如圖12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。
[0065](2)三個EQ均衡。如圖13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(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13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。
[0066]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(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；該輸入延時器用于對音頻信號進(jìn)行延時處理;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。
[0067]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(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音效處理模塊串聯(lián)，祠_最后的一個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口八模塊4D中對應(yīng)的喇口八單元，最后經(jīng)喇口八單元還原成聲音。
[0068]如前所述，所述數(shù)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(shí)施例中，可以采取兩種方式分配這些音效處理器。
[0069](I)第一種方式如圖14所示，所述輸入處理模塊的各個音效處理器設(shè)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(shè)置在所述第二 DSP處理器22中。
[0070](2)第二種方式如圖15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(shè)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余音效處理器設(shè)置在所述第二 DSP處理器22中。
[0071]此外，作為所述數(shù)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音效處理器。
[0072]此外，所述音箱控制模塊90還包括用于控制所述第一 DSP處理器21的第二控制模塊92、用于控制所述第二 DSP處理器22的第三控制模塊93和用于控制所述功放模塊30的第四控制模塊94。所述第二控制模塊92根據(jù)與音箱連接的控制主機(jī)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(shù)進(jìn)行設(shè)定或更新，或者根據(jù)控制主機(jī)的指令將所述第一 DSP處理器21中音效處理器的參數(shù)反饋給控制主機(jī)。所述第三控制模塊93根據(jù)與音箱連接的控制主機(jī)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(shù)進(jìn)行設(shè)定或更新，或者根據(jù)控制主機(jī)的指令將所述第二 DSP處理器22中音效處理器的參數(shù)反饋給控制主機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器,包括按照信號流向依次設(shè)置的信號輸入模塊、數(shù)字音頻處理模塊、輸出緩沖模塊、功放模塊、喇叭模塊，以及用于對上述一個或多個模塊進(jìn)行控制的音箱控制模塊，所述信號輸入模塊用于接收輸入所述揚(yáng)聲器的的音頻信號并傳輸至所述數(shù)字音頻信號，所述數(shù)字音頻處理模塊包括多個串聯(lián)的音效處理器，其特征在于: 所述數(shù)字音頻處理模塊包括按信號流向串聯(lián)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，最后的一個DSP處理器與所述功放模塊連接，且所述最后一個DSP處理器集成有DAC，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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，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，所述最后一個DSP處理器還包括第一縮放單元和降噪控制模塊，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，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，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2所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，其特征在于:所述數(shù)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(shè)置在所述第二 DSP處理器中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，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。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，其特征在于:所述音箱控制模塊包括用于控制所述數(shù)字音頻處理模塊中所述最后一個DSP處理器的子控制模塊，所述子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，控制所述揚(yáng)聲器上設(shè)置的狀態(tài)燈顯示音量過小提示和/或?qū)⒃摖顟B(tài)信息反饋給與所述揚(yáng)聲器建立連接的控制主機(jī)，從而向用戶提示輸入音量過小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，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輸出處理模塊； 所述輸入處理模塊包括串聯(lián)的多個音效處理器，每個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)的一個所述輸出處理模塊； 每個所述輸出處理模塊包括串聯(lián)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，最后的一個音效處理器處理后的音頻信號傳輸至所述第一縮放單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，其特征在于:所述輸入處理模塊的各個音效處理器設(shè)置在所述第一 DSP處理器中，各個所述輸出處理模塊的各個音效處理器設(shè)置在所述第二 DSP處理器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多DSP處理器的有源揚(yáng)聲器，其特征在于: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(shè)置在所述第一 DSP處理器中，而各個所述輸出處理模塊的其余音效處理器設(shè)置在所述第二 DSP處理器中。
【文檔編號】H04R3/00GK103916752SQ201210594072
【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:廣州勵豐文化科技股份有限公司