云音乐微型智能音响的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种微型音响具体说是一种具有W1-Fi网络功能，可以在线欣赏“云音乐”的微型智能音响。
【背景技术】
[0002]传统音响主要包括功率放大器与音箱或耳机，音响是随着媒体形式发展而变化的——如⑶一H1-Fi，TV — AV,电脑一PC音响。传统音响一直是作为⑶机/电脑声卡等音源的附属品。
[0003]“智能音响”(Smart Sound system)--采用计算机多媒体技术以及互联网技术的新一代音响，具有中央处理器(CPU)/网络通讯模块(如W1-Fi)与操作系统等一一将音源(音频处理器/音频播放器等)整合到音响中，从而形成“音源一功放一扬声器”完整的音频系统，“智能音响”自成体系，可以独立使用。新媒体信息平台一一 “智能音响”具有数据采集/处理与推送功能，不同于早期采用单片机控制的“智能化操作功能音响”，以及采用APP设计的蓝牙音响。
[0004]“云音乐”一一建立于“云计算”基础上的一种流媒体音乐形式，代表了未来新媒体发展的趋势，可以通过智能手机等移动终端在线欣赏音乐。公共场所W1-Fi “热点”(WiFiHot Spot)与家庭无线路由器的不断普及一一为低成本/甚至免费欣赏“云音乐”提供了客观基础。无线路由器通过WAN接入有线宽带网络，采用W1-Fi技术传输信号——宽带网络(XDSL/FTTX)是以时间计费(一般为包月)，而3G/4G是以流量计费。通过目前流行的蓝牙微型音响聆听“云音乐” 一一只能先下载到手机客户端，再发送到蓝牙音响，音频信号蓝牙发射耗电量大(即使是BT4.0)，其音质也不尽如人意。
[0005]智能手机多媒体的娱乐/应用日益丰富多彩，其电能供应也变得捉襟见肘一一即使大容量锂电池也常常需要频繁充电，而音频播放/无线信号发射会增加耗电量。据相关专业测试，手机音频播放采用蓝牙音响为待机时耗电量的十几倍一一如果采用流媒体在线播放/无线信号发射，其耗电量将会更大；而W1-Fi Direct的耗电量高于蓝牙的。实际上，通过智能手机可以欣赏“云音乐”，直接使用有线耳机即可，而不必采用蓝牙音响或无线耳机一一但其耗电量也比较大。
[0006]作为蓝牙音响的升级换代产品一一W1-Fi音响可以在线播放“云音乐”，充分利用W1-Fi “热点”等资源，能够避免手机耗电量的大幅增加，而且音质优于前者。W1-Fi音响可以直接上网——通过WLAN(W1-Fi “热点”/家庭无线路由器)或P2P “点对点”模式(Ad Hoc/W1-Fi Direct)等接入 Internet——如美国专利 US20120263318“Smart line-1nprocessing”所披露的。
[0007]“知性时代”的微(Micro)美学一一微型音响作为“新媒体个人音响系统”，符合未来音响发展趋势。但由于其体积限制，设计难度大，音质并不“H1-Fi” 一一微型音响功率小，扬声器口径小，声辐射效率低；频响范围小，低频响应差，失真较大一一W1-Fi音响很少采用微型音响结构。【实用新型内容】
[0008]本实用新型目的在于提供一种声辐射效率高/音质与音色更好的微型W1-Fi智能音响。
[0009]本实用新型的技术方案一一微型音响包括电子系统与扬声器系统，两者采用一体化或分体式结构；电子系统包括Flash DSC/Flash Memory/音频处理器/显示模块以及W1-Fi网络通讯模块/功率放大器/电源与显示屏；Flash DSC包括CPU/DSP/存储器以及嵌入式软件栈；嵌入式软件栈包括音频解码器/音频播放器/数字信号处理器/数字声场处理器；Flash Memory搭载操作系统，包括Linux与Windows CE ;扬声器加载一“声聚能管”，其结构包括反号筒以及蜗壳式/阿基米德螺旋线折叠结构。
[0010]“高福射抗型”云音乐微型智能音响(the Large Xr mode cloud-music mi_ni
Smart sound system)--以下简称为 LXS。LXS 可以通过 WLAN (WiFi Hot Spot/Wireless
Router)接入Internet，在线播放“云音乐”--参照图1。
[0011]LXS包括电子系统与扬声器系统一一两者可以采用“一体化”或“分体式”结构，扬声器系统不同声道单元也可采用“分体式”结构。
[0012]电子系统包括Flash DSC/Flash Memory/音频处理器/显示模块/W1-Fi网络通讯模块/功率放大器/电源与显示屏(参照图2)—一Flash DSC包括CPU/DSP/存储器以及嵌入式软件栈(参照图3)。
[0013]DSC (Digital Signal Controller数字信号控制器)兼具MCU微控制器与DSP数字信号处理器的优势一一编程的简易性/灵活性；运算能力强，速度快，能耗低；低成本/高效率开发设计一一更适于音频系统。Flash DSC具有可重新编程/新版本升级/综合成本低等优势，可以不断提高产品性能，适应市场需求变化。
[0014]LXS存储器包括SRAM(eSRAM)与Flash ROM——片内Flash ROM，即NOR型嵌入式非易失性闪存(eFlash)，容量可达IM Byte，作为程序存储器(嵌入式软件栈)。还具有片外Flash Memory (7G-9G)——即NAND型闪存，存放软件(包括操作系统)以及MP3等音频文件。嵌入式软件栈包括音频解码器/数字音频播放器/数字信号处理器/数字声场处理器——音频解码器支持WAV/APE/FLAC/MP3/WMA等多种音频格式解码。与DSP数字信号处理器(硬件)不同一一DSP数字信号处理器(如BBE/偶次谐波激励器等)与DSP数字声场处理器(如SRS TruSurround)为软件，用于提升音质/音效。Flash DSC采用片内FlashROM作为嵌入式软件栈的程序存储器。
[0015]“独立声卡”设计——音频处理器(包括DAC)从DSC中分离出来，可以避免EMI电磁干扰导致的音质劣化一一有利于实现便携音响“新媒体H1-Fi”。
[0016]LXS搭载操作系统，可以采用Linux/Windows CE等。Linux系统ALSA音频架构可以支持多种采样频率一一虽然开发难度高，但成本低；稳定可靠，EMI电磁干扰小；可支持HD Aud1，有利于实现“便携 H1-Fi ”。Linux 无 SRC (Sample Rate Convers1n 米样率转换)问题，SRC会导致失真。Windows CE系统也可避免SRC问题，⑶I用户图形界面丰富，音频软件比前者更丰富，但其授权费用较高，而前者为免费。
[0017]Android系统存在SRC问题，不支持44.1kHz以外的其它采样频率，如192kHz/24bit高清音频文件。但是Android系统APP应用软件丰富多彩，可以充分利用各种音频软件(插件)提升音质/音效一一如果ARM处理器采用Flash DSC设计，操作系统也可选择Android。
[0018]HD Aud1 (High Definit1n Aud1)高清音频规范解决了 AC’97 的 SRC 问题--
支持多种采样频率(最高可达192kHz/32bit)以及多声道输出。LXS音频处理器DAC(数-模转换器)可以采用高规格取样频率/量化精度一一如96kHz/24bit，192kHz/24bit等，支持HD Aud1高清音频文件解码。
[0019]福射阻抗Zr包括福射阻Rr与福射抗Xr (Zr = Rr+jXr)，福射抗(Xr)包括“质量抗”(Xm)与“弹性抗”(Xe)—一 “质量抗”(Xm)与扬声器系统振动的排气量(V)成正比，排气量(V)与体速度(U)相关——V t — u t — Wr t (Wr = U2Za)。
[0020]“空气弹簧”——声波为纵波，空气为弹性媒质，在空气中传播时，空气振动产生“容变”(压缩/膨胀)一一“空气弹簧”弹性系数Km丨一辐射阻Rr丨(势能一动能)，密部(Km ? )—疏部(Rr t )。Km t —弹性抗Xe (容抗Xg) ? —辐射阻Rr ?，则声压Pa ? (Pa=uRr) /辐射声功率Wr ? (Wr = u2Rr/2)，声辐射效率σ r增加——Xr (Xe/Xm)代表势能，Rr代表动能，势能可以转化为动能。
[0021]LXS采用“声聚能管”增加辐射抗Xr (Xm/Xe) 一一增加声压Pa/辐射声功率Wr与声辐射效率or，改善低频响应一一扬声器正面加载一“声聚能管”。“声聚能管”可以采用号筒结构，包括正号筒与反号筒。LXS扬声器系统结构参照图4。
[0022]“声聚能管”(Acoustic Energy Gathered Pipe)--是一种具有声能聚集作用的声管，可以增加声压Pa，将势能转化为动能；也可以将动能转化为势能储存起来。“声聚能管”实际上是一个“声压增益/压限器” 一一小信号时可以补偿声压，提升辐射声功率(节能)；信号电平提高时，则能够限制声压，可以双向调节声压(蓄水池效应)。
[0023]排气量V = SXmax (S振膜面积/Xmax冲程)——“声聚能管”通过增加质量抗Xm而增加排气量V，采用小口径扬声器也可以获得良好的低频响应一一因此更适于微型音响。
[0024]一般号筒式扬声器设计都采用正号筒一一实际上，反号筒的“声压控制性”优于正号筒的，扬声器福射声压增加时，能够平抑声压，降低能流密度(声强I)，具有健康性。反号筒相对密闭空间/管壁反射，可以增加弹性抗Xe ;声阻抗Za随截面积S逐渐减小而增加，Xe丨一辐射阻Rr丨一一则声压Pa/声辐射效率σ r增加，其“增压”效果更好。故作为优选，“声聚能管”采用反号筒结构一一可以采用指数线/双曲线/ “郁金香”形等形状。也可采用反号筒与正号筒组合的方式。
[0025]LXS “声聚能管”还可以采用折叠结构一一可以增加弹性抗Xe，提高辐射效率，视觉长度减小/实际长度增加，“造型性”提高。相同容积(质量抗Xm相同)，采用折叠结构，由于弹性抗Xe增加，总的辐射抗Xr更大，而且“ λ /4”谐振频率fop也不同(声管长度不同)一一可采用蜗壳式(立体对数螺旋线)或阿基米德螺旋线(平面等速螺线)折叠结构。蜗壳式大口端扩展成圆形加载扬声器，小口端为出声口。参照图7。
[0026]无论正号筒还是反号筒，都不可避免地会产生“驻波共振” 一一会导致“声染色”，声音“