专利名称：具有声音交互功能的音频装置的显示器底座的制作方法
技术领域：
本实用新型属于主机设备(例如，个人计算机)的部件设计领域。更具体地，本实用新型涉及一种包括具有声音交互功能的音频装置的显示器底座，其中，该显示器底座在结构上与LCD显示器底座配合，并利用该音频装置、通过USB接口与主机连接，在主机软件的配合下，实现语音聊天、对话的功能。
背景技术：
随着计算机技术和计算机网络的不断发展，语音聊天日益成为人们交流的一种重要的方式。近年来，一些配合PC应用的语音聊天的工具和设备也不断的完善，从最简单的普通耳麦、无线耳麦，到具备电话形态的一些VOIP手柄，在目前的市场上均占有很大的份额。而且，随着图像处理芯片的不断发展，摄像头也成为PC(个人计算机)系统一种重要的配件，视频语音聊天正在普及之中。但是，就目前的设备来看，主要存在下面一些问题。首先，普通的耳麦、无线耳麦大多属于简单的声音采集和播放设备，声音效果不够理想，而且容易引入干扰和回声的问题；其次，普通的耳麦、无线耳麦多数属于头戴式的设备，在使用之前总要调整话筒的位置，以达到一种最佳的效果，而且使用过程中会限制使用者的姿势和行动；第三，一些近似电话形态的VOIP手柄，大多采用单芯片的方案，对于声音的处理和回声的消除考虑得不够周到。
对于使用者来说，LCD显示器愈来愈成为整个PC系统的中心，当用户在进行语音视频聊天时，多半时间会注视着显示器的屏幕，为了方便使用，本实用新型在外观结构上配合显示器底座使用，与显示器浑然一体。
实用新型内容本实用新型的目的是提出一种包括具有声音交互功能的音频装置的显示器底座，其中，该显示器底座在结构上与LCD显示器底座配合，并利用该音频装置、通过USB接口与主机连接，在主机软件的配合下，实现语音聊天、对话的功能。由此，针对目前已有的语音聊天工具和设备的不足，本实用新型着重解决了消除环境噪声的干扰、回声消除的问题，并且不需要使用者佩戴，不会影响使用者的使用时的姿势。而且，本实用新型在结构上与LCD显示器底座配合使用，不会占用使用者额外的桌面空间。
根据本实用新型，提出了一种包括具有声音交互功能的音频装置的显示器底座，其特征在于所述显示器底座包括设置在显示器底座上的音频装置，所述音频装置包括与音频功放部分和音效处理部分相连的音频处理部分，用于执行对音频信号的信号处理；连接在音频处理部分和扬声器之间的音频功放部分，用于对音频信号进行放大以推动扬声器；连接在音频处理部分和麦克风之间的音效处理部分，用于滤除音频信号中的噪声；麦克风；以及扬声器。
优选地，所述音频处理部分为USB接口音频处理部分，用于实现与主机设备的USB接口，以执行对音频信号的信号处理优选地，所述音效处理部分还执行回声消除功能。
优选地，所述显示器底座还包括USB集线器，其上设置了多个USB接口，以插接多个USB设备。
优选地，所述显示器底座还包括控制单元，用于执行对按键和指示灯的控制。
优选地，所述控制单元插接到所述USB集线器的USB接口之一上。
优选地，所述扬声器为带腔体的扬声器。
根据本实用新型，从用户的角度看来，显示器的中心地位日益得到加强，本实用新型与显示器紧密配合，增强了显示器的使用功能，例如增加了语音聊天功能、按键及外观灯效控制的功能；其次，现有的一些配合PC实现语音聊天的设备，对于音效的处理过于简单，本实用新型采用了针对回声消除和音效处理的专用芯片，利用硬件实现音效处理，既不占用主机系统资源又可以达到令人满意的效果；最后，整个设计易于用户操作和使用，避免了普通耳麦和无线耳麦在使用过程中带给用户的不舒适的感觉。
通过参考
以下结合附图对所采用的优选实施例的详细描述，本实用新型的上述目的、优点和特征将变得显而易见，其中图1是示出了根据本实用新型的具有聊天功能的音频装置的显示器底座的方框图；图2是示出了根据本实用新型的设置在显示器底座上的USB集线器10的电路图；图3是示出了根据本实用新型的设置在显示器底座上的MCU的电路图；图4是示出了根据本实用新型的设置在显示器底座上的具有聊天功能的音频装置的USB音频接口部分的电路图；图5是示出了根据本实用新型的设置在显示器底座上的具有聊天功能的音频装置的音频功放电路的电路图；图6是示出了根据本实用新型的设置在显示器底座上的具有聊天功能的音频装置的音效处理和回声消除模块的电路图；以及图7是示出了根据本实用新型的主机音频接口方案的说明图。
具体实施方式
对于PC的使用者来说，显示器是整个PC系统的中心部分，通常被放置在桌面上的中心区域。本实用新型目的是将具有聊天功能的音频装置在结构上与显示器形成为一体，这样一方面节省了使用者的桌面空间，另一方面，丰富了显示器的功能，加强了显示器的中心地位，增加了实用性。
图1是示出了根据本实用新型的具有聊天功能的音频装置的显示器底座的方框图。包括所述具有聊天功能的音频装置的电路板通过定位螺丝固定在LCD显示器的金属底座上，塑胶壳体的内部是电路板，并在塑胶壳体上留出了相应的接口。
如图1所示，设置在显示器底座上的所述具有聊天功能的音频装置包括USB接口音频处理部分20、音频功放部分30、扬声器40、音效处理部分50、以及麦克风60。除了该音频装置之外，根据本实用新型的包括该音频装置的显示器底座上还设置有USB集线器10和MCU(微型控制单元)70。在USB集线器10上预留给用户的5个USB接口。考虑到显示器底座的功耗比较大，因此采用外置电源供电，同时该外置电源也为用户的USB设备提供电能。
该显示器底座通过USB连接线与主机连接，从主机的一路USB信号通过显示器底座中USB集线器10后，转换为七路USB信号，其中的五路通过USB插座预留给用户使用，用户可以接各种USB设备，例如USB接口的键盘、鼠标、移动硬盘、存储设备等；带USB接口的MCU占用了一路USB信号，该MCU用于控制显示器底座上的LED指示灯和一些按键信号的输入和处理；最后一路USB信号被分配给根据本实用新型的具有聊天功能的音频装置，该音频装置是该显示器底座的核心部分，用于实现语音信号的播放、处理及采集功能。
如上所述，该音频装置包括USB接口音频处理部分20、音频功放部分30、扬声器40、音效处理部分50、以及麦克风60。该USB接口音频处理部分20由USB音频接口芯片(CM109)构成。该USB接口音频处理部分20实现语音信号的编码和解码，对于采集自麦克风并经过音效处理的语音信号，经过该USB接口音频处理部分20内部的A/D(模拟数字)转换和语音编码，转换为数字音频信号，通过USB接口传送至PC主机。对于PC主机传来的数字音频信号，经过该USB接口音频处理部分20内部的D/A(数字模拟)转换和处理，恢复为模拟音频信号传递至音频功放部分30，把微弱的音频信号进行放大处理，推动扬声器40发声。
作为语音聊天设备，保证声音信号不失真和有效的回声消除功能是很必要的。本实用新型通过采用该音频功放部分30实现上述功能，该音频功放部分30的主要功能一方面对麦克风采集到的声音信号进行数字滤波处理，降低背景噪音的影响，另一方面，通过该音频功放部分30芯片内部的DSP算法，实现回声消除的功能。通过这两种功能，可以有效保证语音聊天时声音信号采集的效果，由于上述功能都通过硬件实现，不需要占用PC主机过多资源。
在选择USB集线器10的方案时，输出口可以有2个，4个和7个供选择，由于目前USB接口的PC周边设备越来越多，例如很多数码设备和存储设备，以及人机交互设备，而且用户在摆放PC的时候，受桌面空间的限制，很多时候都把主机放在电脑桌的下面，因此，在主机上插拔USB设备很不方便。基于上述原因，本实用新型在设计的时候选用了7输出口的USB集线器10方案，具体芯片型号为SMSCUSB2507。该芯片的基本功能是把PC主机的一路USB信号转换为七路，供给不同的USB设备使用。由于七输出口的USB集线器10的方案有很多，在方案选择阶段，主要对不同方案的芯片的传输速度、功耗、电路的繁简程度以及成本进行了对比，最终选定该方案。该USB集线器10的具体电路配置如图2所示。
为了增加多功能显示器底座的实用性和美观程度，设置了一些按键和LED指示灯(在图中并未示出)作为灯效，这部分功能由一片MCU实现，该MCU具有USB接口，通过挂接在USB集线器10的下行口上，可以与主机之间进行通信，该MCU的型号为CY7C63743，具体实现电路如图4所示。MCU采集按键信号，转换成相应的按键键码值，发送给主机，控制相应软件完成一定功能的操作，例如影音文件的选择和播放。同时，MCU控制几个LED指示灯的状态，达到一种灯效的效果。
图3是示出了根据本实用新型的设置在显示器底座上的MCU的电路图。
图4是示出了根据本实用新型的设置在显示器底座上的具有聊天功能的音频装置的USB音频接口部分的电路图。
音频功放部分30采用一片USB接口的音频编码/解码芯片完成模拟、数字信号的转换和传输。该芯片的型号为CM109，芯片内部集成了A/D和D/A的功能以及USB接口。主机传送过来的数字音频信号经过数字/模拟转换和滤波处理后，还原成模拟信号输出给音频功放电路，以实现较大的功率推动扬声器40发声。该音频功放部分30的电路图如图5所示。
另外，为了保证语音信号采集部分的效果，本实用新型在设计的时候，在结构方面采取了相应的措施，例如，保证扬声器40与麦克风之间的完全隔离和不正对放置，采用带腔体的扬声器40，使得声音饱满以及减少失真度。除此以外，还增设了音效处理和回声消除模块，一方面对环境噪音进行滤波，滤除噪声的影响，另一方面滤除麦克风采集到的扬声器40发出的声音，避免通话的另一方回声的出现。该模块的核心芯片是VP1010，是一款专用于回声消除和音效处理的芯片，内置DSP语音信号处理算法，通过把麦克风采集到声音信号和扬声器40的输出信号进行对比、计算，滤除麦克风采集到的扬声器40发出的声音信号，并根据语音信号的带宽，滤除不属于该频段范围内的信号，实现对环境噪音的抑制。图6示出了该音效处理和回声消除模块的电路图。需要注意的是，该音效处理和回声消除模块包括在音效处理部分50中。
此外，对于该显示器底座，从电路功能的实现角度看，还可以有其他一些方式，例如不采用USB接口的音频处理芯片以及回音消除芯片，而直接利用主机的音频接口，如图7所示。由于利用了主机的音频接口，可以很大程度上降低成本，但与主机的连线方式变得很复杂，取消了音效处理和回声消除的功能，通话质量打了很大的折扣，但也基本实现了以显示器为中心的设计理念。
根据本实用新型，从用户的角度看来，显示器的中心地位日益得到加强，本实用新型与显示器紧密配合，增强了显示器的使用功能，例如增加了语音聊天功能、按键及外观灯效控制的功能；其次，现有的一些配合PC实现语音聊天的设备，对于音效的处理过于简单，本实用新型采用了针对回声消除和音效处理的专用芯片，利用硬件实现音效处理，既不占用主机系统资源又可以达到令人满意的效果；最后，整个设计易于用户操作和使用，避免了普通耳麦和无线耳麦在使用过程中带给用户的不舒适的感觉。
尽管以上已经结合本实用新型的优选实施例示出了本实用新型，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行各种修改、替换和改变。因此，本实用新型不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。
权利要求1.一种包括具有声音交互功能的音频装置的显示器底座，其特征在于所述显示器底座包括设置在显示器底座上的音频装置，所述音频装置包括与音频功放部分和音效处理部分相连的音频处理部分，用于执行对音频信号的信号处理；连接在音频处理部分和扬声器之间的音频功放部分，用于对音频信号进行放大以推动扬声器；连接在音频处理部分和麦克风之间的音效处理部分，用于滤除音频信号中的噪声；麦克风；以及扬声器。
2.根据权利要求1所述的显示器底座，其特征在于所述音频处理部分为USB接口音频处理部分，用于实现与主机设备的USB接口，以执行对音频信号的信号处理。
3.根据权利要求1所述的显示器底座，其特征在于所述显示器底座还包括USB集线器，其上设置了多个USB接口，以插接多个USB设备。
4.根据权利要求1所述的显示器底座，其特征在于所述显示器底座还包括控制单元，用于执行对按键和指示灯的控制。
5.根据权利要求4所述的显示器底座，其特征在于所述控制单元插接到所述USB集线器的USB接口之一上。
6.根据权利要求1所述的显示器底座，其特征在于所述扬声器为带腔体的扬声器。
专利摘要根据本实用新型，提出了一种包括具有声音交互功能的音频装置的显示器底座，所述显示器底座包括设置在显示器底座上的音频装置，所述音频装置包括音频处理部分，用于执行对音频信号的信号处理；音频功放部分，用于对音频信号进行放大以推动扬声器；音效处理部分，用于滤除音频信号中的噪声；麦克风；以及扬声器。
文档编号G06F3/16GK2864786SQ20052012925
公开日2007年1月31日 申请日期2005年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者李冬光, 丁科 申请人:联想(北京)有限公司