一种基于PurePath智能扬声器补偿的数字功放系统的制作方法

一种基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统
技术领域
1.本实用新型属于数字功放技术领域，尤其涉及一种基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统。


背景技术：

2.现有技术音响系统中扬声器的声场失真、功放与音箱匹配差等问题，原始途径需要采用更好的扬声器和专业均衡器等设备解决，不但成本高，设备复杂，而且不同的使用环境都需要重新进行声场调试，导致大量重复性调试工作。随着数字信号处理技术和算法的发展，采用数字补偿算法技术，不仅可以实现低成本，而且硬件设计灵活，适用性强，性能和音频质量提升优势显著。
3.扩声系统频响特性测量，音响系统采用现场声场参数测量，根据测量结果用调音台进行信号均衡器调节，信号放大后输出到音箱系统、再经过音响内部分频器分频后接到各个低中高音喇叭上实现音频播放。不过由于每个应用环境不同，导致声场参数不同，每个应用场所都需要单独测量与调试，工作繁琐，系统设备多，导致高成本、复杂性、缺乏互操作性等问题。
4.现有技术至少存在以下缺点：
5.1)每个应用场所需要单独测量声场参数，大量重复性繁琐工作；
6.2)不同场所由于大小形状、音箱喇叭等各种设置不同，调试后的参数没有通用性；
7.3)需要用的声场测量设备、调音台均衡器等主，设备数量多，成本及复杂度高；
8.4)不能实现后期性能优化升级等要求。


技术实现要素：

9.本实用新型为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于数字信号测量与补偿技术的智能扬声器补偿技术的数字功放系统，针对各种不同的应用环境中的，实时实现音频放大输出、多路mic采样接入、数字信号测量与补偿算法技术实现多路音频信号的动态均衡、声场定位、全频段agc、限幅压缩、预补偿与校正等算法处理，解决功放系统音频音质音效差以及客户特定音效要求等问题；拼提供lan以太网、串口等多种通讯接口，实现与系统中其他设备之间及第三方设备之间的数据传输与控制。
10.一种基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统，包括主控部、音频处理部、交互部和输入输出部，所述主控部与音频处理部和交互部分别连接，输入输出部与音频处理部连接，其中，
11.所述主控部包括arm处理器和与arm处理器分别连接的nand模块、ram模块、信息管理模块、usb模块、数字接口、通讯接口、lan模块和 usb接口，nand模块和ram模块对数据和参数进行存储，信息管理模块经通讯接口与外部连接进行信息分类管理，usb模块与usb接口连接，usb 接口和lan模块与交互部连接通讯，数字接口与音频处理部连接，输入输出部对外界语音信号进行采集后传输给音频处理部，音频处理部对语音信号数字化处理后，再
将数字音频放大、滤波后再发送给输入输出部进行输出；
12.所述音频处理部包括数字音频处理模块、数字信号放大模块、aux模块、光纤模块、麦克采集器、输出模块、存储器、温度模块和电源管理模块，数字音频处理模块与数字接口连接，还与数字信号放大模块、aux模块、光纤模块、麦克采集器和存储器连接，数字信号放大模块还与温度模块、电源管理模块和输出模块连接，输出模块还与输入输出部连接；
13.所述输入输出部包括mic阵列和扬声器，mic阵列与麦克采集器连接，扬声器与输出模块连接；
14.所述交互部包括控制面板、显示面板、多路集线器模块和智能终端，控制面板和显示面板均与arm处理器连接，多路集线器模块与智能终端和lan 模块分别连接。
15.优选地，所述数字接口包括74avc4t774逻辑转换器。
16.优选地，所述通讯接口包括sn65hvd1781dr芯片和max3221ecdbr 芯片，实现串口通讯功能。
17.优选地，所述数字音频处理模块包括adc转换电路、ice65l04f fpga 芯片、at45db321d
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su存储器和mic信号采集电路，通过初始信号与mic 信号采集电路采集的信号进行spl曲线参数比较处理，生成补偿修正数据。
18.优选地，所述数字信号放大模块包括tas5766m智能放大器芯片及控制电路，tas5766m内置处理器，通过i2c接口接收数字音频处理模块的补偿修正数据，控制内部参数寄存器数据实现音量、增溢、eq均衡的控制来满足扬声器spl曲线缺陷补偿。
19.优选地，所述温度模块包括lm75bdp数字温度传感器和i2c总线，进行多路功率放大电路的温度采集，通过温度状态对数字信号放大模块进行过热保护。
20.优选地，所述电源管理模块包括tps79147dbvt芯片、tps79933ddct 芯片和电源控制开关，进行电压转换、电源开关控制。
21.优选地，所述光纤模块包括wtj
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035
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100abg
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t光纤发送器、wtj
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100abg
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r光纤接收器、ak4113vf数字音频接收器、ak4127数字转换器及ak4103av数字信号发送器，进行光纤信号接收与发送。
22.优选地，所述aux模块包括pcm5102a芯片和ak4430芯片，进行模数转换、数模转换和外部音频信号的输入输出功能。
23.与现有技术相比较，本实用新型采用数字音效处理技术和数字处理芯片实现数字音频信号补偿，实现了处理电路的高度集成化，降低电路系统的复杂程序，降低了成本和原材料浪费；采用高性能的数字处理器，数字mic采集，数据补偿，实时校正声场失真；通过系统预置补偿库及修正算法，可以方便用户实现便捷控制与应用，降低系统使用难度；采用lan以太网、串口等通讯接口，方便系统扩展及与其他设备的兼容，增加了系统的应用市场，减少用户重复购置不同设备，节约用户费用；采用数字信号处理技术和软件控制算法，便于后期系统性能升级。
附图说明
24.图1为本实用新型基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统的结构框图；
25.图2为本实用新型基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统的主控部结构框图；
26.图3为本实用新型基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统的音频处理部结构框图；
27.图4为本实用新型基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统的具体结构框图；
28.图5为本实用新型基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统的语mic阵列语音采集结构框图。
29.如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
30.以下将结合附图对本实用新型提供的技术方案作进一步说明。
31.参见图1，所示为本实用新型基于purepath智能扬声器补偿的数字功放系统的框图，包括主控部30、音频处理部50、交互部40和输入输出部60，主控部30与音频处理部50和交互部40分别连接，输入输出部60与音频处理部 50连接，其中，
32.参见图2，主控部30包括arm处理器1和与arm处理器1分别连接的 nand模块2、ram模块3、信息管理模块4、usb模块5、数字接口6、通讯接口7、lan模块8和usb接口9，nand模块2和ram模块3对数据和参数进行存储，信息管理模块4经通讯接口7与外部连接进行信息分类管理， usb模块5与usb接口9连接，usb接口9和lan模块8与交互部40连接通讯，数字接口6与音频处理部50连接，输入输出部60对外界语音信号进行采集后传输给音频处理部50，音频处理部50对语音信号数字化处理后，再将数字音频放大、滤波后再发输入输出部60进行输出；
33.参见图3，音频处理部50包括数字音频处理模块10、数字信号放大模块 12、aux模块16、光纤模块11、麦克采集器17、输出模块18、存储器25、温度模块15和电源管理模块24，数字音频处理模块10与数字接口6连接，还与数字信号放大模块12、aux模块16、光纤模块11、麦克采集器17和存储器25连接，数字信号放大模块12还与温度模块15、电源管理模块24和输出模块18连接，输出模块18还与输入输出部60连接；
34.参见图4，输入输出部60包括mic阵列22和扬声器23，mic阵列22 与麦克采集器17连接，扬声器23与输出模块18连接；交互部40包括控制面板13、显示面板14、多路集线器模块20和智能终端19，控制面板13和显示面板14均与arm处理器1连接，多路集线器模块20与智能终端19和lan 模块8分别连接。
35.具体实施例中，数字接口6包括74avc4t774逻辑转换器。
36.通讯接口7包括sn65hvd1781dr芯片和max3221ecdbr芯片，实现串口通讯功能。
37.数字音频处理模块10包括adc转换电路、ice65l04f fpga芯片、 at45db321d
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su存储器25和mic信号采集电路，通过初始信号与mic信号采集电路采集的信号进行spl曲线参数比较处理，生成补偿修正数据。
38.数字信号放大模块12包括tas5766m智能放大器芯片及控制电路， tas5766m内置处理器，通过i2c接口接收数字音频处理模块10的补偿修正数据，控制内部参数寄存器数据实现音量、增溢、eq均衡的控制来满足扬声器23spl曲线缺陷补偿。
39.温度模块15包括lm75bdp数字温度传感器和i2c总线，进行多路功率放大电路的温度采集，通过温度状态对数字信号放大模块12进行过热保护。
40.电源管理模块24包括tps79147dbvt芯片、tps79933ddct芯片和电源控制开关，进行电压转换、电源开关控制。
41.光纤模块11包括wtj
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t光纤发送器、wtj
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100abg
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r 光纤接收器、ak4113vf数字音频接收器、ak4127数字转换器及ak4103av 数字信号发送器，进行光纤信号接收与发送。
42.aux模块16包括pcm5102a芯片和ak4430芯片，进行模数转换、数模转换和外部音频信号的输入输出功能。
43.系统中心控制功能由arm处理器、4gb的nand模块2、4gb的ram 模块3、数字接口6、usb模块5、通讯模块。系统启动后由arm处理器1 与nand模块2和ram模块3一起启动系统软件，系统启动完成后，通过数字接口6控制数字音频处理模块10与外挂的存储器25进行数字信号补偿，并通过显示面板14和控制面板13实现与用户交互功能，用户可以设置相关功能与工作模式，并通过显示面板14显示用户信息及参数设置；通过存储器25 存取系统预置模式和用户自定义模式等相关设置参数；通过多路集线器模块 20和lan模块8实现网络互联，通过通讯接口7实现系统与其他第三方21 之间的数据通讯功能；通过usb接口9实现系统控制程序自动下载与更新、以及数据存储备份等功能。
44.信号放大输出功能由arm处理器、lan模块8、数字音频处理模块10、数字信号放大模块12、输出模块18、aux模块16、温度模块15、存储器 25、扬声器23等组成。数字音频信号经过补偿处理后可以通过数字音频处理模块10内部接口输出到数字信号放大模块12，放大模块电路根据arm处理器控制状态实现信号放大功能，再经过输出模块18处理实现信号增溢、带宽、滤波等处理功能，然后输出到扬声器23；通过电源管理模块24实现对过流过压过温等异常状态的检测，实现整个系统的异常状态处理、待机节能控制等功能。lan模块8还与其他信号通道26连接，实现功能扩展。
45.参见图5，首次使用时，系统首先进行基础参数测量与校正，arm处理器控制数字音频处理模块10产生测试信号，经数字信号放大模块12放大后的音频信号输出到扬声器23，通过mic阵列22中的mic221采集每一个音箱声场(1至n个)后内部麦克信号处理器171(1至n个)进行adc转化成数字信号，再经数字音频处理模块10、存储器25、arm处理器1等进行信号比对与补偿算法处理，根据用户选择功能和参数等相关设置，调用存储器25 预置的补偿算法进行补偿，补偿后的数字信号再经数字信号放大模块12放大后输出到扬声器23，mic阵列22中的mic221采集声场信号进行校准，达到设定参数要求后软件切换到系统正常补偿算法；使用过程中可以实时进行补偿校验。同时存储器25内预置了多种由于purepath软件生成的混响、均衡、动态dde、drc、压限器、串音等多种算法处理，用户可以通过数字音频处理模块10实现数字音频信号的均衡、混响、高低音、音量、响度等多种音频参数处理与控制。
46.以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
47.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因
此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。