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        5.1聲道WIFI吉它功放(系統(tǒng))的設(shè)計(jì)

        2019-09-10 21:58:34鄭云平
        關(guān)鍵詞:吉它人聲藍(lán)牙

        鄭云平

        一、方案目的

        縱觀Prosumer Audio市場和2018第十六屆中國(廣州)國際專業(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)場演唱,特別是大型舞臺(tái)等場景中使用時(shí),往往需要拖著一條很長用來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)場演唱時(shí),都需拖著一條很長的線,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),與市場上現(xiàn)有的無線音頻產(chǎn)品比較,具有更加突出的優(yōu)勢。

        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:

        (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)的立體聲音頻無線傳輸,而市面上采用紅外或藍(lán)牙技術(shù)的無線產(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,并且在無線傳輸過程中不對音頻進(jìn)行壓縮,實(shí)現(xiàn)音頻的無損傳輸;

        (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)牙等其它無線設(shè)備共存。內(nèi)置WIFI檢測器,可檢測系統(tǒng)工作范圍內(nèi)的干擾源及其他無線設(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:通過對發(fā)射功率的控制,可實(shí)現(xiàn)無線傳輸距離的控制;

        (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無線音頻系統(tǒng)的軟件具有很強(qiáng)的可塑性,無線局域網(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。配對操作:按下發(fā)射端配對按鍵Key,LED指示燈慢閃即表示已經(jīng)進(jìn)入對碼狀態(tài),此時(shí)按下接收端的配對按鍵Key即可配對上,配對上后,接收模塊的LED指示燈會(huì)停止閃爍表示配對成功,用戶可以通過發(fā)送端和接收端的配對按鍵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)射對應(yīng)多個(gè)接收,當(dāng)發(fā)射端的進(jìn)入對碼狀態(tài),保持對碼按鍵Key按下,即進(jìn)入連續(xù)對碼模式,此時(shí)把需要配對的接收模塊對碼鍵Key逐個(gè)依次按下即可完成對各個(gè)接收模塊的配對工作,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的降噪來保證對講時(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中聽到自己所說的話;實(shí)測140dB環(huán)境噪聲下,普通耳機(jī)完全聽不到自己說了什么。

        (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)對講語音增強(qiáng)技術(shù):混合降噪技術(shù)將對講通話語音和環(huán)境噪聲都減弱了23-30dB,我們特定研發(fā)了對講語音補(bǔ)償電路,并且定制開發(fā)了專用SPK,在開啟降噪和對講模式時(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):對于1KHz以后的高頻噪聲,主要通過物理降噪來實(shí)現(xiàn),通過對耳套材料深入研究,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配對與時(shí)序:

        a.現(xiàn)在是一對一的狀態(tài),如果主機(jī)這邊用一塊BT不能實(shí)現(xiàn)一對多,則可考慮再多一塊或用WIFI或無線2.4G

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

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

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

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

        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)獲得國家專利局受理(申請?zhí)柣驅(qū)@?hào):201821537787.5)。實(shí)測數(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:無線音頻模塊、無線路由器、信號(hào)處理模塊和揚(yáng)聲器;其中,所述音頻模塊包括:設(shè)有第一無線模塊的電聲樂器;所述電聲樂器通過所述無線路由器建立的無線網(wǎng)絡(luò)與所述無線路由器連接;所述無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線路由器傳輸?shù)囊纛l信號(hào),并對所述音頻信號(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)場演唱的效果和質(zhì)量,且無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:降噪深度-36分貝(頻寬500HZ)的行業(yè)領(lǐng)先目標(biāo)。

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