CN102196327A - 无线数字话筒系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线数字话筒系统，实现USB和个性化频响曲线调整功能。其技术方案为：系统由至少一个无线数字麦克风发送器和接收器组成，其中发送器进一步包括发送器外壳、发送器接口、发送器用户界面、发送器电路，电路进一步包括：拾音器、前置放大电路、A/D采样器、DSP处理器、RF数字收发器和与之连接的天线以及微处理器，微处理器根据用户的输入控制DSP处理器执行与用户的输入对应的运算处理。

Description

无线数字话筒系统

技术领域

本发明涉及无线数字话筒，尤其涉及结合音效处理和USB传输的无线数字话筒系统。

背景技术

在现有市场中，每支话筒(也包括无线话筒)的音色(频响曲线)自出厂之日起就已固定且用户无法自行调整，在演出或卡拉OK应用领域，为了还原最真实逼真的人声或减少唱歌的难度或接近原唱就必须进行音色调校，而不同人的人声特征(如频率、响度等等)又不相同，因此对于其音色固定的传统话筒来说，根本无法在话筒上实现音色调校，尽管在技术上来说可以依赖外部独立的调音设备进行实施，但实际上完全没有可操作性，特别是商业卡拉OK场合，用户流动非常大，无法对其进行个性化音色调校。

在现有的无线麦克风中，普遍使用VHF或UHF频段并以模拟调频技术实现音频信号的载波及传输，此种技术的无线麦克风需为每支麦克风(每路信号通道)分配独立不重叠的频道资源，而频道资源有限，因此难以在营业场所(例如卡拉OK营业场所)大量应用，同时也因采用模拟调制技术，所以还存在着抗干扰能力差易受干扰、保密性差、保真度差等缺陷，在实际应用中，为每支话筒分配独立的频道，也对管理、维护上造成很多的困扰和麻烦。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种无线数字话筒系统，实现了USB和个性化频响曲线调整功能。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种无线数字话筒系统，由至少一个无线数字麦克风发送器和一接收器组成，其中该无线数字麦克风发送器进一步包括：

发送器外壳；

发送器接口，设置在该发送器外壳的表面上；

发送器用户界面，设置在该发送器外壳的表面，用于接收用户输入以及向用户显示信息；

发送器电路，置于该发送器外壳内，进一步包括：

拾音器，将声波信号转换成模拟音频信号；

前置放大电路，电性连接该拾音器，对该模拟音频信号做放大处理；

A/D采样器，电性连接该前置放大电路，将放大后的模拟音频信号转换成数字音频信号；

DSP处理器，电性连接该A/D采样器，将该数字音频信号进行运算处理以实现包括音色调整在内的音效功能；

RF数字收发器和与之连接的天线，该RF数字收发器电性连接该DSP处理器，通过该天线和该收发器传输经过该DSP处理器处理的数字音频信号和用于信号控制的控制数据；

微处理器，电性连接该前置放大电路、该A/D采样器、该DSP处理器、该RF数字收发器，根据用户的输入控制该DSP处理器执行与用户的输入对应的运算处理。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该发送器用户界面包括分别与该微处理器电性连接的显示屏和按键。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该发送器接口上设有分别与该微处理器电性连接的USB接口和充电和数据同步触点，在该无线数字麦克风发送器置于该接收器上时通过该充电和数据同步触点进行数据同步。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该无线数字麦克风发送器还包括一发送器电池仓，置于该发送器外壳的中下部，用于放置电池。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该接收器上设有与该发送器接口对应的充电和数据同步触点、以及接收器电源开关。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该无线数字麦克风发送器上设有发送器电源开关。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该RF数字收发器上置有音频数据发送器和控制数据收发器，其中该音频数据发送器将该经过DSP处理器处理的数字音频信号单向传输到该接收器，该控制数据收发器是将该控制数据通过该天线与该接收器之间进行双向传输。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该显示屏上显示可供选择的多个音色预设模式，该按键接收用户对该多个音色预设模式其中之一的选择，该微处理器中还包括一存储器用于存储该多个音色预设模式各自对应的音色参数，该微处理器根据用户选择从该存储器中读出对应的用户所选择音色预设模式的音色参数并送入该DSP处理器，该DSP处理器根据该微处理器送来的音色参数对来自该A/D采样模块的数字音频信号进行运算处理。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该显示屏上显示多个可供调整的音色参数，该按键接收用户对该些音色参数的任意调整操作，该微处理器根据用户设置的音色参数对来自该A/D采样模块的数字音频信号进行运算处理。

根据本发明的无线数字话筒系统的一实施例，该发送器电路还包括：

电源管理模块，电性连接该微处理器，用于对电池的包括过流保护、过放电保护、过温保护在内的放电管理；

充电管理模块，电性连接该微处理器，对电池进行充电管理并具有过电保护功能。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过在无线数字话筒系统的无线数字麦克风发送器中安装DSP处理器和微处理器来调节音色等音效功能，并通过设计USB接口来完成数据传输。对比现有技术，本发明的无线数字话筒系统有如下的有益效果：(1)无线传输采用2.4GHz的国际通用绿色频段，辐射低、安全可靠；(2)采用频道自动扫描及蜂窝传输技术，频道资源可重复利用，无频道限制，抗干扰能力强；(3)空中传输数据采用加密传输，密钥随机产生(随机地址产生器容量为2的40次方以上，约1万多亿个密匙)，以达到保密通信的目的；(4)全数字高保真，采样频率＞＝16bit/48KHz(CD品质为16bit/44.1KHz)；(5)提供数字音量、灵敏度补偿等常用快捷设定，支持各种音效处理(如：动态压缩、影响音色的频响曲线调整、混响、回响、变调、变声、啸叫抑制、移频，以及掌声、口哨和谐音等声音的产生)功能；(6)多组用户自定义存储及工厂预设音色，可轻松进行个性化音色的添加、编辑、存储及调用；(7)采用高集成度电路，体积小巧，极低功耗，采用可充电池供电；(8)背光支持的大屏幕LCD，菜单化操作，所有功能及设置一目了然；(9)USB接口支持，直接插入PC机USB插口进行联机，通过PC进行各种功能、个性化调整等所有项目的设定；(10)极易的管理和维护，发送器与接收器自动同步配对数据，无需进行人工设定，真正做到即插即用；(11)无线麦克风具有、保密性强、高保真、极易的管理维护等优点。

附图说明

图1是本发明的无线数字麦克风发送器的结构图。

图2是本发明的接收器的结构图。

图3和图4是本发明的无线数字话筒系统的结构图。

图5是本发明的无线数字麦克风发送器的第一实施例和第三实施例的原理图。

图6是本发明的无线数字麦克风发送器的第二实施例的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图3和图4是本发明的无线数字话筒系统的结构。请同时参见图3和图4，本发明的无线数字话筒系统由两部分组成：无线数字麦克风发送器1a、1b以及接收器2。接收器2的正面设有放置无线数字麦克风发送器的插槽，背面安装了支撑架3。

接收器2的结构请参见图2，正面设有电源按钮22，而插槽底部设有充电和数据同步触点21。

无线数字麦克风发送器的结构请参见图1，包括拾音头网罩11、LCD显示屏12、按键13、发送器电路14、电池15、电池盖16、USB接口17、充电和数据同步触点18以及电源开关19。

它们之间的连接关系是：拾音头网罩11设置在外壳的头部。USB接口17、充电和数据同步触点18均设置在发送器外壳的底部。LCD显示屏12和按键13均设置在发送器外壳的表面，用于接收用户输入以及向用户显示信息。发送器电路14安装在外壳内。电池15安装在外壳内的发送器电池仓，其上扣盖电池盖16。

发送器电路14是本发明的重点所在，可以有下面的三种实施方式。

发送器电路的第一实施例

图5示出了本发明的发送器电路的第一实施例。本实施例的发送器电路包括拾音器501、前置放大电路502、A/D采样器503、DSP处理器504、RF数字收发器505、天线506、微处理器507、电源管理模块508、充电管理模块509以及存储器510。

它们之间的连接关系以及与电路外部一些模块的电性连接关系如下：拾音器501、前置放大电路502、A/D采样器503、DSP处理器504、RF数字收发器505依次电性连接。RF数字收发器505和天线506之间是双向连接。电源管理模块508、电池15和充电管理模块509之间是依次的双向连接。存储器510设置在微处理器507内。微处理器507和前置放大电路502、A/D采样器503、DSP处理器504、RF数字收发器505、电源管理模块508、充电管理模块509、USB接口17、充电和数据同步触点18之间建立双向连接。按键13单向输出至微处理器507，微处理器507单向输出至LCD显示屏12。

拾音器501是个换能装置，将空气中的声波转换成电信号，这种电信号是连续变化的模拟音频信号。拾音器501产生的信号是非常微弱的，通过前置放大电路502将拾音器产生的信号进行放大处理，以符号后续的A/D采样器503的电平要求。

A/D采样器503将前置放大电路502传送过来的连续变化的模拟音频信号转换成离散的数字音频信号，供下一级单元进行数字运算处理。DSP处理器504是数字音频处理器，将A/D采样器503送过来的数字音频信号进行各种数学运算，以实现包括音色调节在内的各种音效功能。例如，动态压缩、影响音色的频响曲线调整、混响、回响、变调、变声、啸叫抑制、移频以及掌声、口哨和谐音等声音的产生。

RF数字收发器(例如采用2.4GHz的RF数字收发器)505上置有音频数据发送器和控制数据收发器，音频数据发送器将经过DSP处理器504处理的数字音频信号通过天线506单向传输到接收器2，控制数据收发器将用于信号控制的控制数据通过天线506与接收器2之间进行双向传输。

电源管理模块508用于对电池的放电管理，例如过流保护、过放电保护、过温保护等。电池15例如可以采用高性能多次充放电电池，为整个系统提供电源。充电管理模块509按照电池15的充电特性曲线对电池进行充电管理，同时具有过充等电池保护功能。

微处理器507根据用户的输入控制DSP处理器504执行与用户输入对应的音频信号运算处理。在本实施例中实施的是预设模式(出厂时预设在存储器中，且不允许用户更改)的音色调节。由按键13和LCD显示屏12组成人机交互界面，用户通过按键13和LCD显示屏12进入预设模式的设定菜单，并通过按键13来选择不同预设模式，不同的预设模式实质上就是影响音色变化的各项参数组合，当用户选择某项预设模式后，微处理器507就会从存储器510中读出对应预设模式的各项音色参数，并送入DSP处理器504。DSP处理器504根据从微处理器507送过来的音色参数，对A/D采样器503送过来的音频信号进行数字运算，以获得所需要的效果。此外，由于USB接口17连接微处理器507，用户还可以通过USB接口17将无线数字麦克风发送器连接到计算机上，通过计算机上的界面来操作预设模式的选择。

发送器电路的第二实施例

图6示出了本发明的发送器电路的第二实施例。本实施例的发送器电路包括拾音器601、前置放大电路602、A/D采样器603、DSP处理器604、RF数字收发器605、天线606、微处理器607、电源管理模块608、充电管理模块609。

它们之间的连接关系以及与电路外部一些模块的电性连接关系如下：拾音器601、前置放大电路602、A/D采样器603、DSP处理器604、RF数字收发器605依次电性连接。RF数字收发器605和天线606之间是双向连接。电源管理模块608、电池15和充电管理模块609之间是依次的双向连接。微处理器607和前置放大电路602、A/D采样器603、DSP处理器604、RF数字收发器605、电源管理模块608、充电管理模块609、USB接口17、充电和数据同步触点18之间建立双向连接。按键13单向输出至微处理器607，微处理器607单向输出至LCD显示屏12。

拾音器601是个换能装置，将空气中的声波转换成电信号，这种电信号是连续变化的模拟音频信号。拾音器601产生的信号是非常微弱的，通过前置放大电路602将拾音器产生的信号进行放大处理，以符号后续的A/D采样器603的电平要求。

A/D采样器603将前置放大电路602传送过来的连续变化的模拟音频信号转换成离散的数字音频信号，供下一级单元进行数字运算处理。DSP处理器604是数字音频处理器，将A/D采样器603送过来的数字音频信号进行各种数学运算，以实现包括音色调节在内的各种音效功能。例如，动态压缩、影响音色的频响曲线调整、混响、回响、变调、变声、啸叫抑制、移频以及掌声、口哨和谐音等声音的产生。

RF数字收发器(例如采用2.4GHz的RF数字收发器)605上置有音频数据发送器和控制数据收发器，音频数据发送器将经过DSP处理器604处理的数字音频信号通过天线606单向传输到接收器2，控制数据收发器将用于信号控制的控制数据通过天线606与接收器2之间进行双向传输。

电源管理模块608用于对电池的放电管理，例如过流保护、过放电保护、过温保护等。电池15例如可以采用高性能多次充放电电池，为整个系统提供电源。充电管理模块609按照电池15的充电特性曲线对电池进行充电管理，同时具有过充等电池保护功能。

微处理器607根据用户的输入控制DSP处理器604执行与用户输入对应的音频信号运算处理。在本实施例中实施的是用户手动任意调节，即影响音色变化的各项参数都由用户进行调节设置。对于这种方式，按键13和LCD显示器12一起组成人机交互界面，用户通过按键13和LCD显示屏12进入音色自定义模式的设定菜单，菜单中显示了影响音色的各项参数，这些参数都可以由用户通过按键13进行手动调节，用户通过按键13对影响音色的各项参数逐一进行设置。微处理器607接收这些设置参数，从而产生对应的指令和数据来控制DSP处理器604执行对应的运算处理，从A/D采样器603送过来的数字音频信号按照对应的算法进行运算处理从而完成音色的手动任意调节。此外，由于USB接口17连接微处理器607，用户还可以通过USB接口17将无线数字麦克风发送器连接到计算机上，通过计算机上的界面来调节音色参数。

发送器电路的第三实施例

图5同样示出了本发明的发送器电路的第三实施例。本实施例的发送器电路包括拾音器501、前置放大电路502、A/D采样器503、DSP处理器504、RF数字收发器505、天线506、微处理器507、电源管理模块508、充电管理模块509以及存储器510。

它们之间的连接关系以及与电路外部一些模块的电性连接关系如下：拾音器501、前置放大电路502、A/D采样器503、DSP处理器504、RF数字收发器505依次电性连接。RF数字收发器505和天线506之间是双向连接。电源管理模块508、电池15和充电管理模块509之间是依次的双向连接。存储器510设置在微处理器507内。微处理器507和前置放大电路502、A/D采样器503、DSP处理器504、RF数字收发器505、电源管理模块508、充电管理模块509、USB接口17、充电和数据同步触点18之间建立双向连接。按键13单向输出至微处理器507，微处理器507单向输出至LCD显示屏12。

拾音器501是个换能装置，将空气中的声波转换成电信号，这种电信号是连续变化的模拟音频信号。拾音器501产生的信号是非常微弱的，通过前置放大电路502将拾音器产生的信号进行放大处理，以符号后续的A/D采样器503的电平要求。

A/D采样器503将前置放大电路502传送过来的连续变化的模拟音频信号转换成离散的数字音频信号，供下一级单元进行数字运算处理。DSP处理器504是数字音频处理器，将A/D采样器503送过来的数字音频信号进行各种数学运算，以实现包括音色调节在内的各种音效功能。例如，动态压缩、影响音色的频响曲线调整、混响、回响、变调、变声、啸叫抑制、移频以及掌声、口哨和谐音等声音的产生。

RF数字收发器(例如采用2.4GHz的RF数字收发器)505上置有音频数据发送器和控制数据收发器，音频数据发送器将经过DSP处理器504处理的数字音频信号通过天线506单向传输到接收器2，控制数据收发器将用于信号控制的控制数据通过天线506与接收器2之间进行双向传输。

电源管理模块508用于对电池的放电管理，例如过流保护、过放电保护、过温保护等。电池15例如可以采用高性能多次充放电电池，为整个系统提供电源。充电管理模块509按照电池15的充电特性曲线对电池进行充电管理，同时具有过充等电池保护功能。

微处理器507根据用户的输入控制DSP处理器504执行与用户输入对应的音频信号运算处理。

在本实施例中实施的是两种音色调节模式，第一种是预设模式(出厂时预设在存储器510中，且不允许用户更改)的音色调节。由按键13和LCD显示屏12组成人机交互界面，用户通过按键13和LCD显示屏12进入预设模式的设定菜单，并通过按键13来选择不同预设模式，不同的预设模式实质上就是影响音色变化的各项参数组合，当用户选择某项预设模式后，微处理器507就会从存储器510中读出对应预设模式的各项音色参数，并送入DSP处理器504。DSP处理器504根据从微处理器507送过来的音色参数，对A/D采样器503送过来的音频信号进行数字运算，以获得所需要的效果。此外，由于USB接口17连接微处理器507，用户还可以通过USB接口17将无线数字麦克风发送器连接到计算机上，通过计算机上的界面来操作预设模式的选择。

第二种是用户手动任意调节模式，即影响音色变化的各项参数都由用户进行调节设置。对于这种方式，按键13和LCD显示器12一起组成人机交互界面，用户通过按键13和LCD显示屏12进入音色自定义模式的设定菜单，菜单中显示了影响音色的各项参数，这些参数都可以由用户通过按键13进行手动调节，用户通过按键13对影响音色的各项参数逐一进行设置。微处理器507接收这些设置参数，从而产生对应的指令和数据来控制DSP处理器504执行对应的运算处理，从A/D采样器503送过来的数字音频信号按照对应的算法进行运算处理从而完成音色的手动任意调节。此外，由于USB接口17连接微处理器507，用户还可以通过USB接口17将无线数字麦克风发送器连接到计算机上，通过计算机上的界面来调节各项音色参数。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种无线数字话筒系统，由至少一个无线数字麦克风发送器和一接收器组成，其中该无线数字麦克风发送器进一步包括：

发送器外壳；

发送器接口，设置在该发送器外壳的表面上；

发送器用户界面，设置在该发送器外壳的表面，用于接收用户输入以及向用户显示信息；

发送器电路，置于该发送器外壳内，进一步包括：

拾音器，将声波信号转换成模拟音频信号；

前置放大电路，电性连接该拾音器，对该模拟音频信号做放大处理；

A/D采样器，电性连接该前置放大电路，将放大后的模拟音频信号转换成数字音频信号；

DSP处理器，电性连接该A/D采样器，将该数字音频信号进行运算处理以实现包括音色调整在内的音效功能；

RF数字收发器和与之连接的天线，该RF数字收发器电性连接该DSP处理器，通过该天线和该收发器传输经过该DSP处理器处理的数字音频信号和用于信号控制的控制数据；

微处理器，电性连接该前置放大电路、该A/D采样器、该DSP处理器、该RF数字收发器，根据用户的输入控制该DSP处理器执行与用户的输入对应的运算处理。

2.根据权利要求1所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该发送器用户界面包括分别与该微处理器电性连接的显示屏和按键。

3.根据权利要求1所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该发送器接口上设有分别与该微处理器电性连接的USB接口和充电和数据同步触点，在该无线数字麦克风发送器置于该接收器上时通过该充电和数据同步触点进行数据同步。

4.根据权利要求1所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该无线数字麦克风发送器还包括一发送器电池仓，置于该发送器外壳的中下部，用于放置电池。

5.根据权利要求3所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该接收器上设有与该发送器接口对应的充电和数据同步触点、以及接收器电源开关。

6.根据权利要求1所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该无线数字麦克风发送器上设有发送器电源开关。

7.根据权利要求1所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该RF数字收发器上置有音频数据发送器和控制数据收发器，其中该音频数据发送器将该经过DSP处理器处理的数字音频信号单向传输到该接收器，该控制数据收发器是将该控制数据通过该天线与该接收器之间进行双向传输。

8.根据权利要求2所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该显示屏上显示可供选择的多个音色预设模式，该按键接收用户对该多个音色预设模式其中之一的选择，该微处理器中还包括一存储器用于存储该多个音色预设模式各自对应的音色参数，该微处理器根据用户选择从该存储器中读出对应的用户所选择音色预设模式的音色参数并送入该DSP处理器，该DSP处理器根据该微处理器送来的音色参数对来自该A/D采样模块的数字音频信号进行运算处理。

9.根据权利要求2所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该显示屏上显示多个可供调整的音色参数，该按键接收用户对该些音色参数的任意调整操作，该微处理器根据用户设置的音色参数对来自该A/D采样模块的数字音频信号进行运算处理。

10.根据权利要求1所述的无线数字话筒系统，其特征在于，该发送器电路还包括：

电源管理模块，电性连接该微处理器，用于对电池的包括过流保护、过放电保护、过温保护在内的放电管理；

充电管理模块，电性连接该微处理器，对电池进行充电管理并具有过电保护功能。

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