一种扬声器系统技术方案

一种扬声器系统，包括：可对发声方向进行调节的电子控制器和与其连接的并排多条的可对发声方向进行调节的可控声柱，所述电子控制器包括：音频输入单元，可以接入来自外界媒体的音频信号；ADC单元；前级DSP单元，对音频信号进行频率特性补偿和音效控制；FPGA单元，其连接前级DSP单元的输出端，可以进行数字音频插值，提高采样频率、量化精度，并对音频信号进行相移控制；后级多路DSP单元，实现对每路音频信号不同频率的幅度和相位控制，所述后级多路DSP单元集成有放大单元和DAC，经过所述后继多路DSP单元处理的数字信号经所述放大单元放大后，由DAC转换成模拟信号后输出。

【技术实现步骤摘要】
一种扬声器系统
本专利技术涉及一种扬声器系统。
技术介绍
现有技术中，广泛应用着由许多发声单元组成的扬声器系统。发声单元数量多，可增加扩声声压级；另一方面，许多发声单元通过不同形状组合，能控制发声方向。现有扩声技术对增加扩声声压级已经非常容易，而对控制发声方向却处于前沿研究阶段。例如，剧院舞台两侧的扬声器系统，垂直发声角度应较窄，声音只射向观众席，尽量减少射向天花板的声音，因为射向天花板的声音是无用的，造成扩声能量浪费。不但如此，无用的声音会在空中混响，使声音清晰度下降，需要对扩声环境增加吸声处理才能收听清楚，而吸声处理的造价为扩声系统的许多倍，且吸声与环境协调也非常难办。在室外，射向上方的声音会传播很远，造成声污染。不仅垂直发声角度需要控制，水平发声方向也需要调节发声宽度，并随着观众数量变化可调节发声方向和焦点，以既能刚好又能均匀覆盖现场观众为最佳。为控制好发声方向，需要对扬声器系统朝向和组合形状进行调整。然而，不论是调整扬声器系统的朝向，还是形状调整，都是非常麻烦的，且不能与各种扩声环境协调，只好在音质与环境之间达成一定的妥协；要做到根据每场演出情况实时调整，更是困难。另外，对音频信号的处理需要借助DSP设备，由于DSP处理器只能处理数字信号，如果输入音频信号为模拟音频信号，则需要先通过ADC(Analogtc)Digital Converter，模数转换器)将模拟音频信号转换成数字信号。数字信号经过DSP处理器进行各种设定的信号处理步骤后，再通过DAC(DigitaltoAnalogConverter,数模转换器)转换成模拟信号传输至下一个音箱模块，例如功放模块、喇叭模块等(由一个或多个独立的喇叭单元组成)。然而由于DAC自身的特性，经过DAC转换输出的模拟信号会带有一定量的本底噪音，这个本底噪音的大小是大致固定的，只和DAC自身相关，和输入音箱的数字音频信号或集成该DAC的器件无关。虽然普通情况下听众一般不易察觉这个噪音的存在，但是这个噪音毕竟还是存在的，功放模块会把这个噪音连同有效音频信号一起放大输出。当输入音箱的音频信号音量(电平)过小时，经喇叭单元还原出声音的噪音将会变得明显起来，严重时甚至会影响音箱的扩音效果和音响系统整体声效。因此降低DAC输出的本底噪音对于设计和制造音箱来说是一个重要技术问题。
技术实现思路
为了解决上述的问题，本专利技术的目的在于提供一种可以方便对发声方向进行三维空间内任意调节的扬声器系统。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是:一种发声方向三维可调的扬声器系统，包括可对发声方向水平和远近进行调节的电子控制器和与其连接的并排多条的可对发声方向垂直和远近进行调节的可控声柱，通过电子技术而非机械办法进行发声方向调节。其中，所述的电子控制器包括:音频输入单元，可以接入来自外界媒体的音频信号；ADC单元，其连接音频输入单元的输出端，对音频信号进行模数转换；前级DSP单元，对音频信号进行频率特性补偿，并可对常用的音效进行控制。FPGA单元，其连接前级DSP单元的输出端，可以进行数字音频插值，提高采样频率、量化精度，并对音频信号进行相移控制；后级多路DSP单元，实现对每路音频信号不同频率的幅度和相位控制，所述后级多路DSP单元集成有放大单元和DAC，经过所述后继多路DSP单元处理的数字信号经所述放大单元放大后，由DAC转换成模拟信号后输出；多路DSP单元的输出端各连接一条可控声柱。其中，所述的多条并排的可控声柱，每条可控声柱包括外壳、内置电路、设置在外壳上直线排成一列的多个扬声器单兀；所述内置电路包括:音频输入单元，可以接入来自外界媒体的音频信号；ADC单元，其连接音频输入单元的输出端，对音频信号进行模数转换；前级DSP单元，对音频信号进行频率特性补偿，并可对常用的音效进行控制；FPGA单元，其连接前级DSP单元的输出端，可以进行数字音频插值，提高采样频率、量化精度，并对音频信号进行相移控制；后级多路DSP单元，实现对每路音频信号不同频率的幅度和相位控制，所述后级多路DSP单元集成有放大单元和DAC，经过所述后继多路DSP单元处理的数字信号经所述放大单元放大后，由DAC转换成模拟信号后输出；多路功放单元，其连接多路DSP单元的输出端，所述多路功放单元的输出端各连接一扬声器单兀，并推动扬声器单布发声；其中，所述的功放单元为数字功放。本专利技术的有益效果是:本专利技术的由电子控制器控制多条可控声柱组成扬声器系统。电子控制器利用DSP单元和FPGA单元对不同可控声柱的音频信号进行频率、相位、和幅度的综合控制，实现对声柱排列方向上的发声方向和角度控制，及远近聚集调节。而可控声柱则可对其沿柱状方向的发声方向和角度进行控制，及远近聚集调节，因此，不需要机械式调节声柱本身的安装方位，可用电子的方式实现对声音发声方向的上下、左右、远近的调节，即发声方向的三维电子调节，可广泛应用于竞技场馆，通过电子调节随意改变声音的覆盖区域，可很大程度提高语言清晰度、节省扩声能量，并且可以简化安装施工、做到扩声器材与环境的协调统一。本专利技术中，电子控制器和可控声柱对声音的调节原理是相同的，下面以可控声柱的调节原理进行说明:可控声柱利用FPGA单元和DSP单元对音频信号进行相移控制，可以方便对声柱的发声方向，即声波的主瓣方向和宽度进行调节。通过调整各扬声器单元的音频信号的同频率的延时量，如令其具有间隔相等的延时量，可形成具有一定偏移角度的直线形的波阵面；而令其具有间隔不等的延时量，可以得到凸弧，凹弧等不同形状的波阵面，形成类似光学上聚焦和散焦的效果，以对声波主瓣的宽度进行调节，方便地实现了可控声柱在其柱状方向上的声音发声方向的控制。同理，电子控制器实现了对多条可控声柱排列方向上的声音发声方向的控制。【附图说明】下面结合附图和实施例对本专利技术作进ー步说明:图1是本专利技术的声波波束示意图；图2是本专利技术发声方向三维可调的扬声器系统原理示意图；图3是本专利技术发声方向三维可调的扬声器系统结构示意图。图4是本专利技术可控声柱的音频信号处理单元示意图；图5是本专利技术的声波主瓣方向调节示意图；图6是本专利技术的声波主瓣聚焦形成凹弧波阵面示意图；图7是本专利技术的声波主瓣散焦形成凸弧波阵面示意图；图8是本专利技术FPGA单兀イ目号处通流程图；图9是本专利技术前级DSP单元信号处理流程图；图10是本专利技术后级DSP单元结构示意框图。【具体实施方式】參照图1，声柱I所发出的声波波束示意，包括有声波主瓣2，副瓣3及主瓣的偏转角4及主瓣方向5。參考图2至图10,本专利技术的一种发声方向三维可调的扬声器系统,包括可对发声方向水平和远近进行调节的电子控制器6和与其连接的并排多条的可对发声方向垂直和远近进行调节的可控声柱7，所述电子控制器6包括:音频输入単元，可以接入来自外界媒体的音频信号；ADC単元，其连接音频输入単元的输出端，对音频信号进行模数转换；[0041 ] 前级DSP単元，对音频信号进行频率特性补偿，并可对常用的音效进行控制。FPGA単元，其连接前级DSP単元的输出端，可以进行数字音频插值，提高采样频率、量化精度，并对音频信号进行相移控制；后级多路DSP単元，实现对每路音频信号不同频率的幅度和相位控制，所述后级多路DSP単元集成有放大单元和DAC，经过所述后继多路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扬声器系统，包括：可对发声方向进行调节的电子控制器和与其连接的并排多条的可对发声方向进行调节的可控声柱，所述电子控制器包括：音频输入单元，可以接入来自外界媒体的音频信号；ADC单元，其连接音频输入单元的输出端，对音频信号进行模数转换；前级DSP单元，对音频信号进行频率特性补偿，并可对常用的音效进行控制；FPGA单元，其连接前级DSP单元的输出端，可以进行数字音频插值，提高采样频率、量化精度，并对音频信号进行相移控制；后级多路DSP单元，实现对每路音频信号不同频率的幅度和相位控制，所述后级多路DSP单元集成有放大单元和DAC，经过所述后级多路DSP单元处理的数字信号经所述放大单元放大后，由DAC转换成模拟信号后输出；多路DSP单元的输出端各连接一条可控声柱。

【技术特征摘要】
1.一种扬声器系统,包括:可对发声方向进行调节的电子控制器和与其连接的并排多条的可对发声方向进行调节的可控声柱，所述电子控制器包括: 音频输入单元，可以接入来自外界媒体的音频信号； ADC单元，其连接音频输入单元的输出端，对音频信号进行模数转换； 前级DSP单元，对音频信号进行频率特性补偿，并可对常用的音效进行控制； FPGA单元，其连接前级DSP单元的输出端，可以进行数字音频插值，提高采样频率、量化精度，并对音频信号进行相移控制； 后级多路DSP单元，实现对每路音频信号不同频率的幅度和相位控制，所述后级多路DSP单元集成有放大单元和DAC，经过所述后级多路DSP单元处理的数字信号经所述放大单兀放大后，由DAC转换成模拟信号后输出； 多路DSP单元的输出端各连接一条可控声柱。2.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于:所述的多条并排的可控声柱，每条可控声柱包括外壳、内置电路、设置在外壳上直线排成一列的多个扬声器单兀。3.根据权利要求2所述的扬声器系统，其中，所述内置电路还...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家旺，
申请(专利权)人：苏州贝赛特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：