鄭云平

一、方案目的

縱觀Prosumer Audio市場(chǎng)和2018第十六屆中國(guó)（廣州）國(guó)際專業(yè)燈光、音響展覽會(huì)，還未見5.1WIFI 吉它功放?，F(xiàn)有的電樂器一般具有的功能只是彈奏、音效演奏等。表演者在現(xiàn)場(chǎng)演唱，特別是大型舞臺(tái)等場(chǎng)景中使用時(shí)，往往需要拖著一條很長(zhǎng)用來(lái)連接音響功率放大器的導(dǎo)線不斷走動(dòng)，影響與觀眾互動(dòng)，此外，在使用過程中，由于導(dǎo)線跟隨設(shè)備不停的移動(dòng)，容易損壞通過導(dǎo)線連接的電樂器和音響功率放大器，并影響音樂輸出效果，進(jìn)而影響演唱的質(zhì)量。同時(shí)為了保護(hù)演藝人員在高噪聲環(huán)境下，能夠演唱自如又不傷及聽力，用于解決現(xiàn)時(shí)的電吉它手（或鍵盤手）現(xiàn)場(chǎng)演唱時(shí)，都需拖著一條很長(zhǎng)的線，在舞臺(tái)中走動(dòng)，很不方便，不易與臺(tái)下的觀眾形成互動(dòng)而研制。它有別于過去采用的紅外和藍(lán)牙技術(shù)，與市場(chǎng)上現(xiàn)有的無(wú)線音頻產(chǎn)品比較，具有更加突出的優(yōu)勢(shì)。

二、使用環(huán)境：

室內(nèi)30米，室外可達(dá)150米。

三、方案介紹

3.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

（1）高寬帶：22M的數(shù)據(jù)寬帶，能夠?qū)崿F(xiàn)最多8聲道或4通道非壓縮高質(zhì)量低延時(shí)的立體聲音頻無(wú)線傳輸，而市面上采用紅外或藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線產(chǎn)品的寬帶僅有2M，只能傳輸2聲道音頻;

（2）高保真：采樣率可達(dá)到16bit/48kbps，并且在無(wú)線傳輸過程中不對(duì)音頻進(jìn)行壓縮，實(shí)現(xiàn)音頻的無(wú)損傳輸;

（3）傳輸距離遠(yuǎn)：室內(nèi)30米，室外可達(dá)150米，受障礙物影響較小。相比之下，目前市場(chǎng)上流行的藍(lán)牙技術(shù)傳輸距離短、傳輸速度慢，一般為CLASS1或2，10米功率級(jí)別，峰值寬帶只能達(dá)到3Mb/s。而紅外通訊技術(shù)也存在通訊距離短，通訊過程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷等特點(diǎn)，它主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴(kuò)展性差。

（4）兼容性及抗干擾能力好：可以和WIFI、藍(lán)牙等其它無(wú)線設(shè)備共存。內(nèi)置WIFI檢測(cè)器，可檢測(cè)系統(tǒng)工作范圍內(nèi)的干擾源及其他無(wú)線設(shè)備，通過自動(dòng)調(diào)頻的方式，達(dá)到最佳傳輸狀態(tài);

（5）功率可控：通過對(duì)發(fā)射功率的控制，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸距離的控制;

（6）低延時(shí)：從發(fā)送端的數(shù)據(jù)輸入到接收端的數(shù)據(jù)輸出，延時(shí)僅有16ms。

（7）軟件性能強(qiáng)大：5.1無(wú)線音頻系統(tǒng)的軟件具有很強(qiáng)的可塑性，無(wú)線局域網(wǎng)WLAN自動(dòng)跳頻，提高抗干擾能力，設(shè)置目的區(qū)域，進(jìn)行選擇性發(fā)送接收，雙向通信，可建立智能的音頻傳輸系統(tǒng)。

（8）所有的發(fā)射模塊和接收模塊在出廠時(shí)統(tǒng)一使用相同的ID碼，上電即可正常連接工作，用戶可使用對(duì)碼功能隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)唯一歸屬于該用戶的ID碼，從而避免與其他客戶的產(chǎn)品連接上發(fā)生混亂現(xiàn)象，同時(shí)可以提高抗干擾能力。配對(duì)操作：按下發(fā)射端配對(duì)按鍵Key，LED指示燈慢閃即表示已經(jīng)進(jìn)入對(duì)碼狀態(tài)，此時(shí)按下接收端的配對(duì)按鍵Key即可配對(duì)上，配對(duì)上后，接收模塊的LED指示燈會(huì)停止閃爍表示配對(duì)成功，用戶可以通過發(fā)送端和接收端的配對(duì)按鍵Key自由匹配模塊的工作頻段。如系統(tǒng)工作在廣播模式，即一個(gè)發(fā)射對(duì)應(yīng)多個(gè)接收，當(dāng)發(fā)射端的進(jìn)入對(duì)碼狀態(tài)，保持對(duì)碼按鍵Key按下，即進(jìn)入連續(xù)對(duì)碼模式，此時(shí)把需要配對(duì)的接收模塊對(duì)碼鍵Key逐個(gè)依次按下即可完成對(duì)各個(gè)接收模塊的配對(duì)工作，每個(gè)接收模塊收到ID碼后LED指示燈變?yōu)槌Ａ?，接收端的?shù)量不受限制。

（9）通話MIC的上行降噪技術(shù)：通過對(duì)MIC的降噪算法不斷的深入研究和開發(fā)，在高噪環(huán)境下，在低功耗的DSP上運(yùn)行降噪算法，實(shí)現(xiàn)18dB的降噪來(lái)保證對(duì)講時(shí)的清晰通話。

（10）環(huán)境監(jiān)聽（側(cè)音）技術(shù)：增加一顆音頻處理芯片對(duì)通話MIC實(shí)時(shí)拾音處理，經(jīng)DSP音頻解碼輸出至SPK，保證在開啟降噪功能時(shí)，還能聽 到環(huán)境聲音，保持使用者的環(huán)境感知能力，能夠辨別各種聲音的特征、距離和方向。同時(shí)還能在高噪環(huán)境時(shí)在SPK中聽到自己所說(shuō)的話;實(shí)測(cè)140dB環(huán)境噪聲下，普通耳機(jī)完全聽不到自己說(shuō)了什么。

（11）混合降噪（主動(dòng)下行降噪）技術(shù)：采用AMS全球頂尖的模擬降噪芯片實(shí)現(xiàn)混合降噪技術(shù)，在不同場(chǎng)景高噪環(huán)境下，在50-1K Hz 的頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)23-30dB的主動(dòng)降噪，給演唱者提供極佳的聽力保護(hù)。

（12）對(duì)講語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)：混合降噪技術(shù)將對(duì)講通話語(yǔ)音和環(huán)境噪聲都減弱了23-30dB，我們特定研發(fā)了對(duì)講語(yǔ)音補(bǔ)償電路，并且定制開發(fā)了專用SPK，在開啟降噪和對(duì)講模式時(shí)，將人聲部分的頻響曲線抬高，在保證不失真的情況下，做到人聲飽滿。

（13）物理降噪技術(shù)：對(duì)于1KHz以后的高頻噪聲，主要通過物理降噪來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)耳套材料深入研究，在耳套上形成獨(dú)立腔體，在耳機(jī)腔體表面以蛋白真皮包高密度吸音棉來(lái)實(shí)現(xiàn)物理降噪，在高頻部分也實(shí)現(xiàn)了高達(dá)25dB的降噪。

四、系統(tǒng)架構(gòu)：

4.1吉它功放架構(gòu)說(shuō)明：

4.1.1整機(jī)功能：

A.信號(hào)輸入I/O

1.電吉它信號(hào)通過WIFI輸入到主機(jī)

2.無(wú)線話筒信號(hào)通過WIFI傳輸?shù)街鳈C(jī)

3.當(dāng)關(guān)閉WIFI后，電吉它及MIC信號(hào)可從吉它信號(hào)接口分別輸入

4.MP3，AUX IN立體聲信號(hào)通過3.5立體聲插頭輸入到主機(jī)

5.在無(wú)吉它演奏時(shí)，其它WIFI設(shè)備（如電腦.手機(jī)等）信號(hào)也可通過主機(jī)WIFI輸入到本機(jī)

B.信號(hào)輸出I/O

1.本機(jī)的電吉它信號(hào)及人聲可分別單獨(dú)或混合經(jīng)USB接口輸出到電腦

2.本機(jī)設(shè)有一路Phone監(jiān)聽輸出

3.本機(jī)的DSP ?5.1 out 部分可選擇人聲/吉它/混合其中之一

4.1.2顯示界面：A. 待機(jī)時(shí)背景顯示

B. 工作中進(jìn)行菜單操作時(shí)，顯示菜單項(xiàng)，操作完成時(shí)顯示當(dāng)前通道信號(hào)電平畫面

4.1.3硬件架構(gòu)

五、本音響系統(tǒng)工作原理

5.1.整機(jī)工作原理

5.2.頭戴耳機(jī)方框圖及其原理

六、藍(lán)牙/WIFI配對(duì)與時(shí)序：

a.現(xiàn)在是一對(duì)一的狀態(tài)，如果主機(jī)這邊用一塊BT不能實(shí)現(xiàn)一對(duì)多，則可考慮再多一塊或用WIFI或無(wú)線2.4G

b.在藍(lán)牙工作模式時(shí)，如果三分鐘內(nèi)無(wú)輸入（人聲或吉他信號(hào)之一）則進(jìn)入無(wú)線/有線共同等待模式，誰(shuí)先有輸入則轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)模式。

c.默認(rèn)設(shè)置是無(wú)線連接模式，即無(wú)線優(yōu)先。

d.開機(jī)自動(dòng)搜索并配對(duì)，并在LCD屏上顯示配對(duì)狀態(tài)。

e.如果連續(xù)三次配對(duì)不成功，則自動(dòng)轉(zhuǎn)到有線連接模式，等待3分鐘，如果無(wú)其中一路（人聲/吉他）輸入輸入則回到藍(lán)牙模式并再次自動(dòng)配對(duì)，配對(duì)成功之后進(jìn)入工作模式。

七、USB接口：

a.只要USB連接成功則自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)工作模式，不受人聲及吉他信號(hào)模式的影響。

b.USB輸入這一路主要是伴音輸入。

c.USB輸出優(yōu)先模式是吉他信號(hào)優(yōu)先（在人聲/吉他/混合三信號(hào)中）

可用戶強(qiáng)制設(shè)定人聲/吉他/混合其中之一輸出，當(dāng)開機(jī)時(shí)，回到本機(jī)預(yù)設(shè)模式;

用戶強(qiáng)制設(shè)定后，如果用戶接著按下save鍵，則再次開機(jī)時(shí)為用戶設(shè)定狀態(tài)。

八、MIDI接口：

本機(jī)的MIDI接口，主要是為了方便吉他手進(jìn)行樂曲實(shí)時(shí)編輯與存貯MIDI格式的文件。

九、表情踏板功能定義：

十、遙控器功能定義：

十一、效果器插件采集和建模建庫(kù)：

十二、總結(jié)：

多媒體組合音響產(chǎn)品最核心的因素就是系統(tǒng)架構(gòu)、電聲、軟件算法。在硬件上，本音響系統(tǒng)獲得國(guó)家專利局受理（申請(qǐng)?zhí)柣驅(qū)＠?hào)：201821537787.5）。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

在本篇報(bào)告中公開了一種音響系統(tǒng)，涉及音樂電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。一種音響系統(tǒng)，包括：無(wú)線音頻模塊、無(wú)線路由器、信號(hào)處理模塊和揚(yáng)聲器;其中，所述音頻模塊包括：設(shè)有第一無(wú)線模塊的電聲樂器;所述電聲樂器通過所述無(wú)線路由器建立的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與所述無(wú)線路由器連接;所述無(wú)線路由器電性連接至所述信號(hào)處理模塊;所述信號(hào)處理模塊接收所述音頻模塊通過所述無(wú)線路由器傳輸?shù)囊纛l信號(hào)，并對(duì)所述音頻信號(hào)進(jìn)行處理后傳輸至所述揚(yáng)聲器，最終通過所述揚(yáng)聲器對(duì)外輸出聲音。本實(shí)用新型實(shí)施例所述的音響系統(tǒng)，使用戶攜帶設(shè)備演唱時(shí)走動(dòng)方便，便于互動(dòng)，可以提高現(xiàn)場(chǎng)演唱的效果和質(zhì)量，且無(wú)線的連接方式減少了線材的使用，降低了音響系統(tǒng)的成本。同時(shí)，保護(hù)了演唱者人耳聽力。

后期在測(cè)試上，采用了一些獨(dú)特的方法與手段，可以通過聲反饋技術(shù)快速判定音響產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷與不足。最終能實(shí)現(xiàn)與BOSE比對(duì)：降噪深度-36分貝（頻寬500HZ）的行業(yè)領(lǐng)先目標(biāo)。