专利名称：使用音效卡的无线多声道音响系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音响系统，特别涉及一种使用一音效卡来进行无线传输的多声道音响系统。
背景技术：
在专业的音响系统之中，通常会使用到为数不少的声道来输出其所产生的声音讯号至各式各样的音响装备。举例来说，音乐光盘机是利用左右两个声道来播放立体声，杜比AC-3标准的5.1声道输出是利用五个彼此分离的声道外加一个低频声道来播放，而一般专业的音响系统则通常会利用到多达数十个声道，其中每一声道皆对应于一个扬声器来使其发声。当一音效卡被用于一音响系统时，有一音效卡上的音效芯片会对声音讯号进行处理，并藉由一定数目的声道来输出声音，而每一声道内所包含的声音讯号会藉由一电缆线传送至一对应的扬声器，且其中声道及对应的扬声器的总数可以是任意整数，例如目前市面上即可看到具有双声道、5.1声道或7.1声道功能的音效卡在销售。
请参考图1，图1为已知有线音响系统10的简单示意图。其中，一音效卡12连接于多个扬声器14，而这些扬声器14是设置在同一房间内的不同位置之上，例如图1中即标示了一左前方扬声器14以及一右后方扬声器14。另需声明的，这里的扬声器14的数目仅为举例之用，任何其他数目亦是可行的。一般说来，每一扬声器14会分别利用有线音响系统10所提供的一个对应声道来接收信号。另外已被熟知的是，除了扬声器14之外，音效卡12亦可连接于一摇杆16及一麦克风18。
然而，已知的有线音响系统10不但需要足够长度的电缆线来与音效卡12连接，且除此之外，连接扬声器14、摇杆16及麦克风18时亦需要相当长度的电缆线，而这会使设置音响系统10变得非常地麻烦。例如，当设置有线音响系统10时，除了必须注意到所使用的电缆线是否会妨碍通行之外，还需要考虑到若以后需移动扬声器14时，目前所使用的电缆线是否将会有足够的长度。除此之外，专业音响系统所使用的电缆线价格不菲，且通常会需用到三十至一百公尺长，而这无疑地会增加有线音响系统10的购置成本。另外，连接至扬声器14的电缆线皆须事先经过仔细地设计才可使扬声器的输出不会受到电缆线电阻-电感-电容(RLC)特性的影响。举例来说，一般可假设每一个扬声器的输出功率为1000瓦，而其等效电阻为8欧姆，这亦即意味着与扬声器连接的电缆线所负载的电流相当大，然在扬声器的频率响应需高于20kHz的情形下，这会造成所使用的电缆线的总电阻(包含其两端)必须小于1欧姆，而不幸的是这也将使得电缆线的非预期RLC效应大到足以影响到扬声器的输出音质，并使扬声器的频率响应变得更差。
发明内容
因此，本发明主要的目的即在于提供一种以无线方式来传输讯号的多声道音响系统，以解决上述的问题。
该无线多声道的音响系统包含有一安装于一计算机系统内的音效卡。该音效卡包含有一讯号处理电路、一音效芯片以及一接口。该讯号处理电路包含有一第一收发器，用来以无线传输的方式来传送数字式的声音讯号，该音效芯片电连接于该讯号处理电路，用来处理传送至该讯号处理电路的声音讯号，而该接口则是用来使该音效卡连接于该计算机系统。
此外，该音响系统还包含有多个无线扬声模块，每一无线扬声模块包含有一第二收发器、一数字/模拟转换器、一放大器以及一扬声器。该第二收发器用来接收由该讯号处理电路所发出且以无线传输方式来进行传送的该数字式的声音讯号，该数字/模拟转换器用来将该数字式的声音讯号转换为模拟式的声音讯号，该放大器用来放大该模拟式的声音讯号，而该扬声器则是用来将该放大后的模拟式声音讯号转换为声音。
使用本发明无线多声道音响系统的其中一项好处即是不需要使用到电缆线来将扬声器连接至音效卡，而这也使得设置扬声器的操纵变得更加简单，且不需考虑到电缆线会妨碍通行的问题。此外，因本发明是采用无线电来传输讯号，故当重新摆放扬声器时不再需顾虑电缆线是否够长，也不必购买昂贵的专用电缆线，而且可使扬声器的音质及频率响应不受电缆线电路特性的影响。
图1为已知有线音响系统的简单示意图。
图2为本发明无线音响系统的简单示意图。
图3为图2音效卡的功能方块图。
图4为图2扬声模块的功能方块图。
图5为一使用于图2音响系统的多声道无线扬声模块的功能方块图。
图6为图2摇杆及摇杆接口的功能方块图。
图7为图2麦克风及麦克风接口的功能方块图。
图示的符号说明20无线音响系统22音效卡24音效芯片26摇杆27摇杆接 28麦克风29麦克风接口 30接口32讯号处理电路34扬声模块36多路复用器 38模拟/数字转换器40处理器 44取样控制电路46收发器 47数字/模拟转换器48摇杆控制电路50收发器52声道选择器 54处理器56时序控制电路58数字/模拟转换器60放大器 62诊断电路64扬声器 70摇杆端口72模拟/数字转换器 74数字/模拟转换器75处理器 76装置选择器78收发器 80麦克风端口82模拟/数字转换器 84时序控制电路85处理器 86收发器134无线扬声模块 150收发器152声道选择器 154处理器156时序控制电路 157数字讯号处理器
158数字/模拟转换器 160单音型放大器162诊断电路 164扬声器具体实施方式
请参考图2，图2为本发明无线音响系统20的简单示意图。在无线音响系统20中，一音效卡20包含有一接口30(如PCI接口)用来连接一计算机系统。音效卡20之上有一音效芯片24，连接于接口30，用来产生音效及摇杆的控制讯号。一讯号处理电路32被用来以无线传输的方式来传送多声道的声音讯号至多个对应的扬声模块34，且同时被用来与一摇杆26相互传递讯号，并自一麦克风28处接收讯号。在本实施例中，一摇杆接口27被用来以无线传输的方式来与讯号处理电路32相互传递讯号。同样的，麦克风28亦可藉由一麦克风接口29来将其所产生的声音讯号以无线传输的方式传递至讯号处理电路32。
在下面对于本发明无线音响系统20的说明中，是假设其如同上面所述的已知技术使用了多个声道，而每一声道对应于一个扬声模块34。当然，这里的扬声模块34的数目亦仅为举例之用，任何其他数目亦是可行的。讯号处理电路32从音效芯片24处接收声音讯号，并藉由一收发器46以无线传输的方式将这些声音讯号传送到所有的扬声模块34，而在下面的说明之中将会说明每一个扬声模块34如何只依据特定声道内的声音讯号来发出声音。
请参考图3，图3为图2音效卡22的功能方块图。其中，音效芯片24会混合声音讯号，并将声音讯号分配至各个声道之中，之后声音讯号会由音效芯片24被馈入一多路复用器36内，而为使讯号处理电路32的复杂度降至最低，多路复用器36是被用来于同一时间内从多个声道中选择某一声道来进行信号的处理及传送。此外，一取样控制电路44被用来从馈入多路复用器36的多个声道中选择其中某一个声道，并使此声道内的声音讯号由多路复用器36输出，之后被选到的声道内的声音讯号再经由一模拟/数字转换器38转换成数字式的声音讯号，而模拟/数字转换器38的操作亦受到取样控制电路44的控制。之后，转换后的数字式声音讯号由模拟/数字转换器38再传送到一处理器40，而使得数字式声音讯号可因应无线传输的特性而被适当地封装及压缩，且取样控制电路44亦可同时协助处理器40的操作。最后，处理器40将数字式声音讯号传送到收发器46，以使数字式声音讯号得以以无线传输的方式被传送至扬声模块34。另外，当处理器40对数字式声音讯号进行封装时，一声道辨识码被放入被封装的信号之内，以标注此一封装信号是依据哪一声道的声音讯号来产生。
讯号处理电路32除了用来输出声音讯号至扬声器之外，亦用来从麦克风28处接收其他的声音讯号。在本实施例中，收发器46从麦克风28接收数字式的声音讯号，之后并将此讯号传送至处理器40。再之后，处理器40将此数字式声音讯号传送到一数字/模拟转换器47，以使数字/模拟转换器47将麦克风28所产生的数字式声音讯号转换成模拟式的信号。最后，转换成模拟式的信号被传送到音效芯片24，以进行适当的处理。
同样的，音效卡22亦可从摇杆26处接收控制信号，并回传回馈信号至摇杆26。当音效卡22从摇杆26处接收控制信号时，控制信号会先后经由收发器46、处理器40，并经处理器40适当地处理后，被传送到音效芯片24，之后再由音效芯片24经PCI接口30传送到计算机系统的主机。另一方面，计算机系统的主机亦可经由反方向回传回馈信号至摇杆26，此时回馈信号是先后经由PCI接口30、音效芯片24、摇杆控制电路48、处理器40以及收发器46被传递至摇杆26，而处理器40会于回馈信号中插入一识别码，以使摇杆26可依据此一识别码从众多的无线讯号中区分出上述的回馈信号。
尽管摇杆26以及所有的扬声模块34都会接收到由讯号处理电路32所发出的无线电信号，然而却只有具有相同声道辨识码的扬声模块34会发出声音。此外，为了传送所有声道内的信号至扬声模块34，取样控制电路44会以轮替的方式选择不同的声道，以使被选到的声道内的声音讯号得以经由多路复用器36输出，且因为取样控制电路44切换声道及传输信号的操纵非常地快速，故所有声道内的声音讯号几乎可视为同一时间内被传送到扬声模块34，而藉此方式，所有声道内的信号即可以无线传输的方式被传送到音响系统20中的每一扬声器。同样的，不论回馈信号于何时被传送到摇杆26，取样控制电路44依然是以轮替的方式来传送回馈信号至摇杆26以及传送声音讯号至扬声模块34。
请参考图4，图4为图2某一扬声模块34的功能方块图。无线音响系统20中的每一扬声模块34的基本架构皆相同，因此图4可用来表示每一扬声模块34。其中，一收发器50是被用来接收由讯号处理电路32所发出且以无线传输方式来进行传送的数字式的声音讯号，而所接收到的数字式声音讯号会被再传送到一处理器54进行适当的处理。之后，处理器54会将数字式声音讯号内所包含的声道辨识码与储存于一声道选择器52内的声道辨识码进行比对，而若声道辨识码不吻合，则扬声模块34不会对所接收到的声音讯号进行后续的处理，然若声道辨识码吻合，则所接收到的数字式声音讯号会被传送到一数字/模拟转换器58，以转换回模拟式的声音讯号。还有一时序控制电路56连接于处理器54，用来控制处理器54及数字/模拟转换器58的时序以利其操作。此外，由数字/模拟转换器58所产生的模拟信号在被传送到一扬声器64之前会先被传送到一单音型的放大器60来加以放大，其中扬声器64会将放大后的模拟式声音讯号转换为声音。还有一诊断电路62被用来检测单音型放大器60及扬声器64的操作，若诊断电路62检测出放大器60或扬声器64的操作有任何问题，即会立即通知处理器54，以改善所发生的问题。
上一实施例中，扬声模块34为一种单声道的扬声器，此意味着扬声模块34只可发出对应于某一特定声道的声音。请参考图5，图5为一使用于图2音响系统20的多声道无线扬声模块134的功能方块图。多声道的无线扬声模块134的操作方式几乎与图4所示的无线扬声模块34的操作方式一样，两者间的差异仅在于无线扬声模块134使用了更多的声道。举例来说，无线扬声模块134可以是一种三声道的扬声器，可同时发出低频、中频及高频的声音。当然，无线扬声模块134的声道总数如为其他数目，对于本发明来说亦是可行的。
有一收发器150被用来接收由讯号处理电路32所发出且以无线传输方式来进行传送的数字式声音讯号，而之后所接收到的数字式声音讯号会被再传送到一处理器154进行适当的处理。之后，处理器154会将数字式声音讯号内所包含的声道辨识码与储存于一声道选择器152内的声道辨识码进行比对，而若声道辨识码不吻合，则扬声模块134不会对所接收到的声音讯号进行后续的处理，然若声道辨识码吻合，则所接收到的数字式声音讯号会被传送到一数字讯号处理器(digital signal processor，DSP)157，以进行后续的处理。数字讯号处理器157会将所接收到的数字式声音讯号再传送到三个数字/模拟转换器158其中的某一转换器，以将数字式声音讯号转换回模拟式的声音讯号。还有一时序控制电路156连接于处理器154，用来控制处理器154及数字/模拟转换器158的时序以利其操作。此外，由每一数字/模拟转换器158所产生的模拟信号会在被传送到一对应的扬声器164之前先被传送到一对应的单音型的放大器160来加以放大，其中扬声器164会将放大后的模拟式声音讯号转换为声音。还有一诊断电路162被用来检测单音型放大器160及扬声器164的操作，若诊断电路162检测出放大器160或扬声器164的操作有任何问题，即会立即通知处理器154，以改善所发生的问题。
请参考图6，图6为图2摇杆26及摇杆接口27的功能方块图。本实施例中的摇杆26是藉由摇杆接口27来与音效卡22建立起无线传输的连结。摇杆接口27包含有一摇杆端口70，摇杆26的插头可藉由插入摇杆端口70的方式来连接至摇杆接口27。当摇杆26传送一控制信号至音效卡22时，被传送的控制信号经由摇杆端口70传送至一模拟/数字转换器72来转换成数字式信号。转换后的数字式信号会再被传送到一处理器75进行封装处理，然后再经由一收发器78传送至音效卡22。另一方面，当摇杆接口27从音效卡22处接收回馈信号时，回馈信号会先被收发器78接收后再传送到处理器75。之后，处理器75会将回馈信号内所包含的声道辨识码与储存于一装置选择器76内的声道辨识码进行比对，倘若比对声道辨识码的结果不吻合，则摇杆接口27不会对所接收到的信号进行后续的处理，然若声道辨识码吻合，则处理器75会将所接收到的回馈信号传送到一数字/模拟转换器74，以转换回模拟式信号。之后，转换后的模拟式信号会经由摇杆端口70传送到摇杆26。因此，摇杆26可藉由摇杆接口27来与音效卡22建立起双向无线传输的连结。
请参考图7，图7为图2麦克风28及麦克风接口29的功能方块图。本实施例中的麦克风28是藉由麦克风接口29来与音效卡22建立起无线传输的连结。当麦克风28传送一声音讯号至音效卡22时，被传送的声音信号经由一麦克风端口80传送至一模拟/数字转换器82来转换成数字式信号。转换后的数字式信号会再被传送到一处理器85进行封装处理，然后再经由一收发器86传送至音效卡22。一时序控制电路84连接于处理器85，用来控制处理器85以及数字/模拟转换器82的时序以利其运作。因此，麦克风28可藉由麦克风接口29来与音效卡22建立起无线传输的连结。
在本发明的另一较佳实施例中，所有由讯号处理电路传送至无线扬声模块的数字式声音讯号皆为直接序列展频(direct sequence spreadspectrum，DSSS)讯号并符合IEEE 802.11b的网络标准。
相较于已知技术，本发明的无线多声道音响系统是藉由无线传输的方式来传递各个声道中的声音讯号，故可省去已知技术中用来连接扬声器的电缆线。此外，藉由无线传输，可使扬声器的摆设更为容易，且移动扬声器时可不必顾虑电缆线是否足够长等问题。此外，因不必购买昂贵的专用电缆线，故可使扬声器的音质及频率响应不受电缆线电路特性的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种无线多声道的音响系统，其包含有一音效卡，安装于一计算机系统内，该音效卡包含有一讯号处理电路，该讯号处理电路包含有一第一收发器，用来以无线传输的方式来传送数字式的声音讯号；一音效芯片，电连接于该讯号处理电路，用来处理传送至该讯号处理电路的声音讯号；以及一接口，用来使该音效卡连接于该计算机系统；以及多个无线扬声模块，每一无线扬声模块包含有一第二收发器，用来接收由该讯号处理电路所发出且以无线传输方式来进行传送的该数字式的声音讯号；一数字/模拟转换器，用来将该数字式的声音讯号转换为模拟式的声音讯号；一放大器，用来放大该模拟式的声音讯号；以及一扬声器，用来将该放大后的模拟式声音讯号转换为声音。
2.如权利要求1的音响系统，其中该讯号处理电路还包含有一多路复用器以及一模拟/数字转换器，该多路复用器包含有多个输入端及一个输出端，每一输入端用来由该音效芯片处接收一对应声道内的声音讯号，而该输出端用来输出一被选到的声道内的声音讯号，该一模拟/数字转换器是用来将该被选到的声道内的声音讯号转换为数字式的声音讯号。
3.如权利要求2的音响系统，其中该讯号处理电路还包含有一包压缩电路，用来压缩由该模拟/数字转换器所输出的该数字式的声音讯号，并用来于该第一收发器传送该数字式的声音讯号之前将该数字式的声音讯号分割为多个包。
4.如权利要求2的音响系统，其中该讯号处理电路还包含有一取样控制电路，用来控制该多路复用器及该模拟/数字转换器的操作。
5.如权利要求2的音响系统，其中每一无线扬声模块还包含有一时序控制电路，用来控制该数字/模拟转换器的时序。
6.如权利要求1的音响系统，其中每一无线扬声模块还包含有一处理器，用来控制该无线扬声模块的操作。
7.如权利要求6的音响系统，其中每一无线扬声模块还包含有一声道选择器，用来选择一特定声道，以使该处理器只会处理该特定声道内的数字式的声音讯号。
8.如权利要求6的音响系统，其中每一无线扬声模块还包含有一诊断电路，用来检测该放大器及该扬声器的操作，若该诊断电路检测出该放大器或该扬声器的操作有任何问题，即会通知该处理器。
9.如权利要求1的音响系统，其中由该讯号处理电路传送至该多个无线扬声模块的该数字式声音讯号为直接序列展频讯号，并符合IEEE 80.211b的网络标准。
10.如权利要求1的音响系统，其中该音效芯片包含有一摇杆端口及一麦克风端口，该摇杆端口是用来接收一摇杆的控制讯号，而该麦克风端口用来接收一麦克风的声音讯号。
11.一种无线多声道的音响系统，其包含有一音效卡，安装于一计算机系统内，该音效卡包含有一讯号处理电路，该讯号处理电路包含有一第一收发器，用来以无线传输的方式来传送数字式的声音讯号；一音效芯片，电连接于该讯号处理电路，用来处理传送至该讯号处理电路的声音讯号；以及一接口，用来使该音效卡连接于该计算机系统；以及至少一多声道的无线扬声模块，该多声道的无线扬声模块包含有一第二收发器，用来接收由该讯号处理电路所发出且以无线传输方式来进行传送的该数字式的声音讯号；多个数字/模拟转换器，用来将该数字式的声音讯号转换为模拟式的声音讯号；多个放大器，用来放大该模拟式的声音讯号；以及多个扬声器，用来将该放大后的模拟式声音讯号转换为声音。
12.如权利要求11的音响系统，其中该讯号处理电路还包含有一多路复用器以及一模拟/数字转换器，该多路复用器包含有多个输入端及一个输出端，每一输入端用来由该音效芯片处接收一对应声道内的声音讯号，而该输出端用来输出一被选到的声道内的声音讯号，该一模拟/数字转换器是用来将该被选到的声道内的声音讯号转换为数字式的声音讯号。
13.如权利要求12的音响系统，其中该讯号处理电路还包含有一包压缩电路，用来压缩由该模拟/数字转换器所输出的该数字式的声音讯号，并用来于该第一收发器传送该数字式的声音讯号之前将该数字式的声音讯号分割为多个包。
14.如权利要求12的音响系统，其中该讯号处理电路还包含有一取样控制电路，用来控制该多路复用器及该模拟/数字转换器的操作。
15.如权利要求11的音响系统，其中每一无线扬声模块还包含有一处理器，用来控制该无线扬声模块的操作。
16.如权利要求15的音响系统，其中每一无线扬声模块还包含有一声道选择器，用来选择多个特定声道，以使该处理器只会处理该多个特定声道内的数字式的声音讯号。
17.如权利要求15的音响系统，其中每一无线扬声模块还包含有一诊断电路，用来检测该放大器及该扬声器的操作，若该诊断电路检测出该放大器或该扬声器的操作有任何问题，即会通知该处理器。
18.如权利要求11的音响系统，其中由该讯号处理电路传送至该多个无线扬声模块的该数字式声音讯号为直接序列展频讯号，并符合IEEE80.211b的网络标准。
19.如权利要求11的音响系统，其中该音效芯片包含有一摇杆端口及一麦克风端口，该摇杆端口是用来接收一摇杆的控制讯号，而该麦克风端口用来接收一麦克风的声音讯号。
20.一种无线多声道的音响系统，其包含有一音效卡，安装于一计算机系统内，该音效卡包含有一讯号处理电路，其包含有一第一收发器，用来以无线传输的方式来传送数字式的声音讯号；一多路复用器，该多路复用器包含有多个输入端及一个输出端，每一输入端用来由该音效芯片处接收一对应声道内的声音讯号，而该输出端用来输出一被选到的声道内的声音讯号；以及一模拟/数字转换器，用来将该被选到的声道内的声音讯号转换为数字式的声音讯号；一音效芯片，电连接于该讯号处理电路，用来处理传送至该讯号处理电路的声音讯号；以及一接口，用来使该音效卡连接于该计算机系统；以及多个无线扬声模块，每一无线扬声模块包含有一第二收发器，用来接收由该讯号处理电路所发出且以无线传输方式来进行传送的该数字式的声音讯号；一数字/模拟转换器，用来将该数字式的声音讯号转换为模拟式的声音讯号；一放大器，用来放大该模拟式的声音讯号；以及一扬声器，用来将该放大后的模拟式声音讯号转换为声音。
全文摘要
一种无线多声道的音响系统包含有安装于计算机系统内的音效卡。该音效卡包含有讯号处理电路、音效芯片以及接口。该讯号处理电路包含有第一收发器用来以无线传输的方式来传送数字式的声音讯号，该音效芯片电连接于该讯号处理电路，用来处理传送至该讯号处理电路的声音讯号，而该接口则是用来使该音效卡连接于该计算机系统。该音响系统还包含有多个无线扬声模块，每一无线扬声模块包含有用来接收由该讯号处理电路所发出且以无线传输方式来进行传送的该数字式的声音讯号的第二收发器、用来将该数字式的声音讯号转换为模拟式的声音讯号的数字/模拟转换器、用来放大该模拟式的声音讯号的放大器以及用来将该放大后的模拟式声音讯号转换为声音的扬声器。
文档编号H04B5/00GK1477902SQ02151449
公开日2004年2月25日 申请日期2002年11月19日 优先权日2002年8月21日
发明者陈恒坚 申请人:陈金盛, 陈恒坚, 蔡传宇