专利名称：声频功率监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及声频功率监控(监视)系统。更具体地说，声频功率监控系统包括数字显示单元，该数字显示单元又包括至少一个具有快速显示更新速率的发光显示元件，其快速显示更新速率可更有效地表现音乐的动态特性。
背景技术：
用于声频功率单元的数字显示单元允许使用者在视觉上体验音乐和其它声频信息的动态特性。例如，在看电影或听音乐的时候，使用者可能需要在视觉上能够体验低音音阶或高音音阶的骤升。而低音音阶或高音音阶的骤升可能在功率电平方面引起突然的改变。该功率电平方面的升高可以被捕获并且以视觉提示的形式向使用者显示，以致该使用者可以在视觉上体验到这些动态变化的音乐音符或旋律。使用数字显示器是符合需要的，因为它与模拟显示仪表相比，具有较高的分辨率和对功率数字的较好相关性。
然而，目前的数字显示单元使用缓慢的(为了提高其可读性)和与音乐动态特性无关的显示更新速率把平均电平、峰值电平、或平均电平和峰值电平的某种组合的直接测量结果呈现给使用者。此外，随着家庭娱乐设备的日益普及和完善，人们越来越需要能够在听音乐或声音时候获得最大享受的高端声频设备。因此，需要提供一种允许使用者在视觉上体验音乐的动态特性以及具有目前声频设备所不具有的优点的方法和装置。
发明内容
本发明提供了一种声频功率监控系统。更具体地说，该声频功率监控系统包括用来显示声频信号的数字显示单元，其中数字显示单元包括至少一个具有快速显示更新速率的发光显示元件，其快速显示更新速率能够更加有效地表现音乐的动态特性。该快速显示更新速率包括沿着声频信号包络线在离散的信号采样点取样以及将至少一个信号采样点在数字显示单元上显示。
在另一个实施例中，为了更有效地表现音乐的动态特性，该数字声频功率监控系统可以进一步包括与信号电平的增加而成比例增加的并且与信号电平的降低而成比例降低的显示更新速率。同样地，数字显示单元以某种显示更新速率显示至少一个信号电平。此外，显示更新速率作为所述至少一个信号电平的函数而改变。例如，如果声频信号电平增加，则该数字显示单元的显示更新速率与信号功率电平的增加速率成比例地逐渐增加，使得使用者可以在视觉上感知逐渐增加的信号功率电平，而不是使使用者无法感知显示更新速率。在另一个例子中，如果声频信号电平下降，该数字显示单元与信号功率电平的下降成比例地降低显示更新速率，使得使用者可以在视觉上感知下降的信号功率电平。
在一个实施例中，数字显示单元适合于显示一个或多个声频功率放大器通道的信号功率电平。方便地，该数字显示单元可由使用者控制和编程。另一个特征是该数字显示单元包括优先选自包括发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、7段式LED、液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、数码管、和激光二极管的组中的发光显示元件。另外一个特征是发光显示元件可以具有选自包括绿色、蓝色、红色及这些颜色的组合的组的颜色，以便数字显示该信号功率电平。
声频功率监控系统的另一个特征是声频通道的信号电平可以选自包括右声道、左声道、中心声道、后声道、左右声道的平均(平均值)、多声道的最高功率电平的平均、和多声道的平均的组，其中数字显示单元适合于以某种显示更新速率显示信号电平，其中所述显示更新速率作为选自包括至少一个信号电平、常数、可编程的、和使用者可控制的函数的一组函数中之一而改变。本发明的附加特征是该数字显示单元可以适合于显示和保持一个或多个通道的峰值。本发明的另一个附加特征是该数字显示单元适合于显示一个或多个功率放大器通道之间的功率电平的差值。本发明进一步的特征是该数字显示单元的颜色可以由使用者选择和/或设计。
在另一个实施例中，该数字显示单元包括可由使用者选择的、多个间隔开的发光显示元件，其中多个间隔开的发光显示元件中的每个都是可单独控制的，以便显示下述功率电平中的任何一个右声道功率、左声道功率、中心声道功率、左右声道功率之间的差值、多个功率放大器通道之间的功率电平的平均、和多个声道的最高功率的平均。本发明的另一方面是该发光显示元件是椭圆形的，而且每个发光显示元件都可以有多种尺寸和形状。本发明的另一方面是该数字显示单元以视觉上吸引人的格式显示峰值信号值。该峰值信号值的显示指示可以传送到负载的最大瞬时功率电平，从而将与电子元器件相关的安全余量显示给使用者。
为了更好地理解本发明，参照下面的附图进行说明。参考标号在所有的附图中指向本发明的相同或等同的部分。
图1是根据本发明的第一实施例的声频功率监控系统的方框图。
图2是根据本发明的第一实施例与控制电路和声频功率放大器相连的数字显示单元的方框图。
图2A是根据本发明的第一实施例描绘出的声频信号的曲线图。
图2B是根据本发明的第一实施例描绘出的声频信号的标称峰值的包络曲线图。
图3是根据本发明的第二实施例以更新速率描绘出的声频信号电平的标称峰值的包络曲线图，该更新速率随着声频信号电平的增加而成比例地增加，随着声频信号电平的降低而成比例地降低。
图4是根据本发明第三实施例的包括多个间隔开的发光元件的声频功率监控系统。
具体实施例方式
参照图1所示，其示出了根据本发明的声频功率监控系统10的方框图。该声频功率监控系统10包括与信号转换电路18电连接的数字显示单元12。该信号转换电路18电连接到电子元器件14上。该电子元器件14优选是声频功率放大器。在替代方案中，该电子元器件14也可以是选自包括立体声接收器、CD播放器、DVD播放器、等离子电视、和环绕声频娱乐系统的组中的任何一种。
参照图2所示，其示出了根据本发明的第一实施例的与电子元器件14和信号转换电路18相连的数字显示单元12的方框图。该数字显示单元12包括发光显示元件，其优先选自包括发光二极管(LED)、7段式LED、液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、数码管、和激光二极管的组。在以下的描述中，该发光显示元件是LED 8。该LED 8可以发出经过设计的或使用者选择好的颜色，该颜色优选蓝色、红色、或绿色，或者可以是蓝色或绿色的组合。
在这个实施例中，该电子元器件14是声频功率放大器。该电子元器件14输出模拟信号电平，该模拟信号电平使得声频音乐电平传送到声频扬声器单元16和信号转换电路18中。该信号转换电路18包括模数(A/D)转换器30和控制电路26。在这个实施例中，模拟信号电平输入到模数(A/D)转换器30。该模数转换器30可以选自诸如美国德州仪器公司(Texas Instruments)和美国英特尔公司(Intel)的制造商的产品。该A/D转换器30用于将模拟信号电平转换成等效的数字信号电平。可选地，可以使用模拟电压表、模拟电流表、或模拟功率表对来自电子元器件14的模拟信号电平进行测量。
在优选实施例中，该等效数字信号电平输入控制电路26。该控制电路26优选本领域技术人员所熟知的电路-电子可编程门阵列(EPROM)、或特定用途集成电路(ASIC)。该控制电路26的功能是提供数字逻辑电路，用来储存信号电平、计算新的信号电平、修改和/或合并先前和目前测得的信号电平。可选地，该控制电路26可以是诸如锁存电路或数字计数器之类的硬连接数字逻辑电路，以储存信号电平。
图2A和图2B示出了声频信号的标称瞬时峰值电平的包络线。确切地说，图2A示出了声频信号48的多个瞬时峰值电平。图2A进一步示出了第一包络线52，包括声频信号48的标称峰值电平50a。该标称峰值电平50a是声频信号48最高的瞬时峰值电平。图2B示出了声频信号48的第二包络线56，包括标称峰值电平50a，其中第二包络线56具有从标称峰值电平50a下降的有限速率(limited rate of fall)67，即斜率(slope)。在这个实施例中，电连接至数字显示单元12的控制电路26以显示更新速率54在离散的采样点46沿着声频信号48的第二包络线56采样。该离散的采样点46传送给数字显示单元12。在这个例子中，数字显示单元将随时更新与离散的采样点46相对应的电平读取值。在替代方案中，包络线56的下降速率67，即斜率，可以由使用者设计和/或选择。在另一个替代方案中，标称峰值电平之外的其它峰值也可具有由使用者预先设计的、硬连接的、和/或选择的下降速率。
此外，图2A示出了可以被使用者追踪的标称峰值电平50a。进一步如图2所示，该LED 8显示出了用来驱动负载16的瞬时峰值信号电平。该负载16可以是任何的声频元器件，例如声频扬声器单元16。同样地，LED 8将在负载16出现故障之前，为使用者显示相对安全余量信息，例如允许使用者针对给定的声频功率放大器输出功率适当地选择正确的功率等级扬声器单元。
图3是根据本发明第二实施例的以显示更新速率描绘出的声频信号的标称峰值的包络线的曲线图，该显示更新速率随着声频信号电平的增加而成比例地增加，随着声频信号电平的降低而成比例地降低。在这个实施例中，如图2所示，对与数字显示单元12电连接的控制电路26进行编程，以在所储存的信号电平之间执行比较功能(function，函数)。该比较功能包括计算和储存一个或多个所储存的信号电平之间的差值。根据该差值，该控制电路26选择显示更新速率并且以该选定的显示更新速率输出信号电平。同样地，该显示更新速率随着所述至少一个信号电平而变化。例如，当连续计算的信号电平之间的差值增加的时候，显示更新速率成比例地增加，直到最大的显示更新速率输出到包括LED 8的数字显示单元12为止。对于第三实施例，显示更新速率68随着声频信号48的电平逐渐增加到标称最大值50a而按比例地增加，而且显示更新速率66随着声频信号48的电平下降而按比例降低。此外，在该实施例中，显示更新速率可大约为100毫秒(ms)，而显示更新速率优选的范围为100毫秒到200毫秒。另一方面，如果电压差下降，则显示更新速率将朝向其最小值下降。在另一个实施例中，所述声频系统的显示更新速率与当前的至少一个信号电平和先前的至少一个信号电平之间的差值成比例。然而，在第三个例子中，使用者可以调整显示更新速率的增加和降低。
图4是根据本发明的第三实施例的包括多个间隔开的发光元件的声频功率监控系统。在图4中，该声频功率监控系统60包括多个间隔开的发光显示元件40、42、44。多个间隔开的发光显示元件40、42、44中的每一个都优选与相邻的发光显示元件不同的尺寸。该多个间隔开的发光显示元件的颜色优先选自包括蓝色、绿色、红色、或者蓝色、绿色和/或红色的组合的组。优选地，多个间隔开的发光显示元件40、42、44之中的至少一个是椭圆形的。在替代方案中，每个发光显示元件都可以限定为与任何其它相邻的发光显示元件不同的颜色、不同的形状、和/或不同的风格。在替代方案中，发光显示元件可以设置在数字显示单元12的两个相对侧面上，以便对使用者产生更动态的视觉效果。在另一个替代方案中，多个间隔开的发光显示元件可以设置在数字显示单元的任意表面上。
在第三实施例中，多个发光显示元件40、42、44中的每个都独立地受信号电平的控制。同样地，多个发光显示元件40、42、44中的每个都可以具有不同于任何其它发光显示元件的显示更新速率。进而，多个发光显示元件40、42、44将每个声道功率电平或声道功率电平的组合在同一瞬间及时地显示给使用者。例如，在优选的实施例中，多个发光显示元件40、42、44中的一个发光显示元件可以显示选自右声道功率、中心声道功率、左声道功率、左右声道功率的平均、和多声道功率电平的平均中的一种或多种。因此，在音乐功率电平的动态变化反映为发光显示元件上的视觉读出的变化，因此，使用者可以更有效地体验音乐。进而，使用者可以对多个发光显示元件中的每一个的显示更新速率进行独立地硬连接、设计、或控制。进一步的特征是，使用者可以独立地选择所述的多个椭圆形的发光显示元件中的每个发光显示元件，以便显示所述至少一个信号电平。进一步地，多个间隔开的发光显示元件优选是各种尺寸的椭圆形状。
在此所详细示出和描述的内容能够完全实现本发明的优选实施例中体现的本发明的目的，因此代表了本发明所广泛阐述的主题。本发明的范围完全覆盖本领域技术人员所熟知的其它实施例，并且仅由所附的权利要求或等同方案所限定，文中所提及的单个的元件(单数)并不意味着“一个和仅一个”，除非这样明确表示，而是意味着“一个或多个”。所有等同于上述优选实施例的结构和功能以及本领域普通技术人员所熟知的另外的实施例均结合于此进行了描述，并且包含在本发明保护的范围内。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种声频功率监控系统，包括至少一个信号电平；数字显示单元，用来显示所述至少一个信号电平；以及用于所述数字显示单元的显示更新速率，其中所述显示更新速率与离散的信号采样点功能相关。
2.根据权利要求1所述的声频功率监控系统，其中所述显示更新速率的增加和降低可由使用者调节。
3.根据权利要求1所述的声频功率监控系统，其中所述显示速率作为所述至少一个信号电平的函数而改变。
4.根据权利要求2所述的声频功率监控系统，其中所述数字显示单元包括至少一个发光显示元件。
5.根据权利要求4所述的声频功率监控系统，其中所述至少一个发光显示元件选自包括发光二极管(LED)、7段式LED、液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、数码管、和激光二极管的组中的一个。
6.根据权利要求4所述的声频功率监控系统，其中所述发光显示元件具有选自包括蓝色、绿色、红色、和蓝绿色组合的组中的颜色。
7.根据权利要求4所述的声频功率监控系统，其中所述至少一个发光显示元件是椭圆形的。
8.根据权利要求1所述的声频功率监控系统，其中所述数字显示单元包括多个发光显示元件，其中，所述多个发光显示元件中的每一个的显示更新速率均独立受控。
9.根据权利要求3所述的声频功率监控系统，其中所述显示更新速率与当前的至少一个信号电平和先前的至少一个信号电平之间的差值成比例。
10.根据权利要求1所述的声频功率监控系统，其中所述至少一个信号电平是用于选自以下的组的声道的功率，所述组包括右声道、左声道、中间声道、后声道、左右声道的平均、以及多个声道的平均，其中，所述数字显示单元包括多个椭圆形发光显示元件，其中所述多个椭圆形发光显示元件中的每一个发光显示元件都可独立地由使用者选择，以显示所述至少一个信号电平中的至少一个。
11.根据权利要求1所述的声频功率监控系统，其中，如果所述信号电平增加，所述显示更新速率也增加；如果所述信号电平降低，所述显示更新速率也降低。
12.一种声频功率监控系统，包括声道的信号电平，所述声道选自包括右声道、左声道、中间声道、后声道、左右声道的平均、和多个声道的平均的组；数字显示单元，所述数字显示单元适合显示所述信号电平；以及用于所述数字显示单元的显示更新速率，其中所述显示更新速率作为包括至少一个信号电平的函数和与离散的信号采样点成比例的函数的组中的一个而变化。
13.根据权利要求12所述的声频功率监控系统，其中所述显示更新速率作为至少一个信号电平的函数而变化，其中所述显示更新速率随着所述信号电平的增加而成比例地增加，所述显示更新速率随着所述信号电平的降低而成比例地降低。
14.根据权利要求12所述的声频功率监控系统，其中所述数字显示单元包括至少一个发光显示元件，其中所述至少一个发光显示元件具有选自包括蓝色、绿色、和红色、以及它们的组合的组中的颜色。
15.根据权利要求12所述的声频功率监控系统，其中所述至少一个发光显示元件是椭圆形的。
16.根据权利要求12所述的声频功率监控系统，其中所述至少一个发光显示单元包括至少两个具有独立受控的显示更新速率的发光显示元件。
17.根据权利要求12所述的声频功率监控系统，其中所述信号电平包括可以传送给负载的最大瞬时功率。
18.根据权利要求12所述的声频功率监控系统，其中所述数字显示单元适合于瞬间响应标称峰值信号电平和显示所述标称峰值电平的包络线，所述包络线用于限制从所述标称峰值电平下降的速率。
19.根据权利要求12所述的声频功率监控系统，其中所述信号电平包括可以传送给负载的最大瞬时功率，其中所述最大瞬时功率作为标称峰值电平的包络线显示。
20.一种用来监控数字声频功率的方法，包括测量包括右声道、左声道、中间声道、左右声道的平均、和多个声道的平均的组中的至少一个的信号功率电平；确定所述信号功率电平是否增加；如果所述信号功率电平增加，则计算与所述信号功率电平的增加成比例的显示更新速率；确定所述信号功率电平是否降低；如果所述信号功率电平降低，则计算与所述信号功率电平的降低成比例的显示更新速率；以及使用多个发光显示元件以所述显示更新速率显示所述信号功率电平。
全文摘要
本发明提供了具有显示信号和更新速率的声频功率监控系统。该声频功率监控系统包括数字显示单元，该数字显示单元又包括至少一个发光显示元件，并具有快速的更新速率。该数字显示单元以快速的更新速率显示信号电平，以便增强音乐的动态特性。在一个实施例中，显示更新速率是变化的，与信号电平的增加成比例地增加、并与信号电平的降低而成比例地降低，从而进一步表现音乐的动态特性。
文档编号H04R29/00GK1629643SQ20041007373
公开日2005年6月22日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月3日
发明者诺埃尔·李, 德米安·马丁 申请人:蒙斯特公司