CN103686538B - 唱评人声采集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种唱评人声采集器，包括支持多路输入的音频输入模块，用于采集多路麦克风信号，并将多路麦克风信号送入音频增益模块及去噪模块；音频增益模块，与音频输入模块电连接；音频叠加模块，与音频增益模块电连接；音频滤波模块，与音频叠加模块电连接；声卡处理模块，与音频滤波模块电连接，用于对滤波后的麦克风信号进行处理并将处理的结果送入USB输出端口；USB输出端口，与声卡处理模块电连接，用于将处理的结果输出至与外部的安装有唱评软件的PC机；去噪模块，与音频输入模块电连接。本发明能够消除了声音的失真，能够得到实际、准确的评分结果。

Description

唱评人声采集器

技术领域

本发明涉及一种唱歌评分装置，尤其涉及一种唱评人声采集器。

背景技术

在众多娱乐场所，特别是卡拉OK中，唱歌评分已经成为一种潮流。现有技术中的唱歌评分，是通过在终端上下载唱歌评分软件，通过软件对获取的歌声实现评分功能。该终端必须支持唱歌评分软件，使用该唱歌评分软件，往往只是粗略估算整体分数而已，其根据唱歌的分贝数据作为评分的位移参考，因此，该评分的结果主要取决于对唱歌分贝的准确采集，致使采集的声音容易失真。原有的设备中唱歌评分的结果往往是不尽如意的，其原因是缺少对唱歌分贝的采集，因此上述唱歌评分软件的评分结果并不准确。为此，在不影响原有的设备正常运行的前提下，有必要设计一种唱评人声采集器装置，以使使用唱评软件得出的评分结果实际而准确。

发明内容

本发明提出了一种唱评人声采集器，主要解决的是现有技术中缺少对唱歌分贝的准确采集，声音容易失真，致使使用唱评软件得出的评分结果不准确的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种唱评人声采集器，包括支持多路输入的音频输入模块，用于采集多路麦克风信号，并将多路麦克风信号送入音频增益模块及去噪模块；音频增益模块，与音频输入模块电连接，用于根据采集的多路麦克风信号调整所采集的各路麦克风信号的增益并送入音频叠加模块；音频叠加模块，与音频增益模块电连接，用于将各增益后的各路麦克风信号叠加并送入音频滤波模块；音频滤波模块，与音频叠加模块电连接，用于对叠加后的麦克风信号进行滤波并送入声卡处理模块；声卡处理模块，与音频滤波模块电连接，用于对滤波后的麦克风信号进行处理并将处理的结果送入USB输出端口；USB输出端口，与声卡处理模块电连接，用于将处理的结果输出至与外部的安装有唱评软件的PC机；去噪模块，与音频输入模块电连接，用于对采集的多路麦克风信号进行去噪处理并送入音频输出模块；音频输出模块，与去噪模块电连接，用于输出多路麦克风信号。

具体的，所述音频输入模块包括第一音频输入接口、第二音频输入接口及第三音频输入接口；所述音频增益模块包括与第一音频输入接口电连接的第一音频增益单元、与第二音频输入接口电连接的第二音频增益单元及与第三音频输入接口电连接的第三音频增益单元；所述去噪模块包括与第一音频输入接口电连接的第一去噪单元、与第二音频输入接口电连接的第二去噪单元及与第三音频输入接口电连接的第三去噪单元；所述音频输出模块包括与第一去噪单元电连接的第一音频输出单元、与第二去噪单元电连接的第二音频输出单元及与第三去噪单元电连接的第三音频输出单元。

具体的，所述音频增益模块包括音频增益电路，所述音频增益电路具体包括话筒第二引脚、第十九电容、第二十七电阻、话筒第三引脚、第二十电容、第二十九电阻、第十八电容、第二十八电阻、第三十二电阻、第二十二电容、第三十电阻、第三十一电阻、第三十三电阻、第二十一电容以及第一集成运放；所述话筒第二引脚通过串接的第十九电容及第二十七电阻接第一集成运放的负输入端；所述话筒第三引脚通过串接的第二十电容及第二十九电阻接第一集成运放的正输入端；所述第十八电容与第二十八电阻并接后的一端接第一集成运放的输出端，另一端接第二十七电阻与第一集成运放负输入端连接的公共接点；电源电压通过串接的第三十二电阻、第三十一电阻及第三十电阻接第二十九电阻与第一集成运放正输入端连接的公共接点；所述第一集成运放的第一控制端接第三十一电阻与第三十二电阻连接的公共接点，其第二控制端接地；所述第二十二电容的正端接第一控制端接第三十一电阻与第三十二电阻连接的公共接点，其负端接地；所述第二十一电容于第三十三电阻并接后近第二十一电容的正端接第三十电阻与第三十一电阻连接的公共接点，其另一端接地。

具体的，所述音频叠加模块包括音频叠加电路，所述音频叠加电路具体包括第四电容、第三电阻、第六电容、第七电阻、第七电容、第十电阻、第五电容、第五电阻、第十六电阻以及第二集成运放；所述第一音频输入接口通过串接的第四电容及第三电阻接所述第二集成运放的负输入端；所述第二音频输入接口通过串接的第六电容及第七电阻接第二集成运放的负输入端；所述第三音频输入接口通过串接的第七电容及第十电阻接第二集成运放的负输入端；所述第五电阻与第五电容并接后的一端接第二集成运放的负输入端，其另一端接第二集成运放的输出端；所述第二集成运放的第一控制端接电源电压，其第二控制端接地，其正输入端通过第十六电阻接直流参考电压。

具体的，所述音频滤波模块包括音频滤波电路，所述音频滤波电路具体包括第四十二电容、第五十七电阻、第五十八电阻、第四十五电容、第五十三电阻、第三十六电容、第五十九电阻、第四十三电容以及第三集成运放；所述第四十二电容的正端接第二集成运放的输出端，其负端通过串接的第五十七电阻及第五十八电阻接第三集成运放的负输入端；所述第三十六电容的一端接第五十八电阻与第三集成运放的负输入端连接的公共接点，其另一端接第三集成运放的输出端；所述第四十五电容的一端接第五十七电阻与第五十八电阻连接的公共接点，其另一端接地；所述第五十三电阻的一端接第五十七电阻与第五十八电阻连接的公共接点，其另一端接第三集成运放的输出端；所述第三集成运放的输出端通过第五十九电阻接第四十三电容的正端，所述第四十三电容的负端接声卡处理模块；所述第三集成运放的正输入端接声卡处理模块，其第二控制端接地，其第一控制端接电源电压。

具体的，所述声卡处理模块包括左声道模拟通道、右声道模拟通道及声卡处理芯片，所述分别与左声道模拟通道及右声道模拟通道相连；所述声卡处理芯片分别与左声道模拟通道及右声道模拟通道连接，滤波后的麦克风信号经左声道模拟通道以及右声道模拟通道送入声卡处理芯片，经声卡处理芯片处理后的数据输送至USB输出端口。

具体的，所述第三集成运放的输出端分别通过左声道模拟通道及右声道模拟通道于声卡处理芯片点连接。

本发明的有益技术效果是：区别于现有技术中缺少对唱歌分贝的准确采集，声音容易失真，致使使用唱评软件得出的评分结果不准确的问题，本发明提供了一种唱评人声采集器，一方面采用音频增益模块、音频叠加模块、音频滤波模块、声卡处理模块以及USB输出端口，能够对采集的音频信号进行增益、叠加及滤波处理，经处理后的音频信号送入声卡处理模块由其对音频信号进行处理，然后通过USB输出端口输出至PC机，由唱歌评分软件根据该音频信号评分，消除了声音的失真，能够得到实际、准确的评分结果；另一方面采用针对每一路音频输入端口设置一个去噪单元，能够使话筒输出的声音清晰，噪音小，声音输出的效果较佳，满足人们对音质的要求。

附图说明

图1是本发明唱评人声采集器的结构框图；

图2是本发明音频增益电路的电路结构图；

图3是本发明音频叠加电路的电路结构图；

图4是本发明音频滤波电路的电路结构图；

图5是本发明声卡处理芯片的电路结构图。

标号说明：

10-音频输入模块，20-音频增益模块，30-音频叠加模块，40-音频滤波模块，50-声卡处理模块，60-USB输出端口，70-去噪模块，80-音频输出模块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1以及图2，本实施例提供了一种唱评人声采集器，包括支持多路输入的音频输入模块10，用于采集多路麦克风信号，并将多路麦克风信号送入音频增益模块20及去噪模块70；音频增益模块20，与音频输入模块10电连接，用于根据采集的多路麦克风信号调整所采集的各路麦克风信号的增益并送入音频叠加模块30；音频叠加模块30，与音频增益模块20电连接，用于将各增益后的各路麦克风信号叠加并送入音频滤波模块40；音频滤波模块40，与音频叠加模块30电连接，用于对叠加后的麦克风信号进行滤波并送入声卡处理模块50；声卡处理模块50，与音频滤波模块40电连接，用于对滤波后的麦克风信号进行处理并将处理的结果送入USB输出端口60；USB输出端口60，与声卡处理模块50电连接，用于将处理的结果输出至与外部的安装有唱评软件的PC机；去噪模块70，与音频输入模块10电连接，用于对采集的多路麦克风信号进行去噪处理并送入音频输出模块80；音频输出模块80，与去噪模块70电连接，用于输出多路麦克风信号。上述的唱评人声采集器的音频输入信号分成两路信号，一路音频输入信号是经过增益、叠加、滤波等处理后送到USB声卡芯片的模拟输入立体声道，再由USB声卡芯片的USB端口连接到机顶盒端，进行人声采集以及唱歌评分等功能；其一路音频输入信号通过去除噪音处理送给音频输出端口。

在一具体的实施例中，所述音频输入模块10包括第一音频输入接口、第二音频输入接口及第三音频输入接口；所述唱评人声采集器支持三路音频输入信号，同时支持三路音频输出信号。

所述音频增益模块20包括与第一音频输入接口电连接的第一音频增益单元、与第二音频输入接口电连接的第二音频增益单元及与第三音频输入接口电连接的第三音频增益单元；音频增益模块20分别对三路音频输入信号进行放大处理。

所述去噪模块70包括与第一音频输入接口电连接的第一去噪单元、与第二音频输入接口电连接的第二去噪单元及与第三音频输入接口电连接的第三去噪单元；去除噪声，能够使话筒输出的声音清晰，音质效果好。

所述音频输出模块80包括与第一去噪单元电连接的第一音频输出单元、与第二去噪单元电连接的第二音频输出单元及与第三去噪单元电连接的第三音频输出单元。

所述声卡处理模块50包括左声道模拟通道、右声道模拟通道及声卡处理芯片，所述分别与左声道模拟通道及右声道模拟通道相连；所述声卡处理芯片分别与左声道模拟通道及右声道模拟通道连接，滤波后的麦克风信号经左声道模拟通道以及右声道模拟通道送入声卡处理芯片，经声卡处理芯片处理后的数据输送至USB输出端口60。经声卡处理模块处理后的音频数据，消除了声音的失真，得到了音频的真值，为评分做准备。

参阅图2，在一具体的方案中，所述音频增益模块20包括音频增益电路，所述音频增益电路具体包括话筒第二引脚MIC_L3、第十九电容C19、第二十七电阻R27、话筒第三引脚MIC_R3、第二十电容C20、第二十九电阻R29、第十八电容C18、第二十八电阻R28、第三十二电阻R32、第二十二电容C22、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十三电阻R33、第二十一电容C21以及第一集成运放U1；所述话筒第二引脚MIC_L3通过串接的第十九电容C19及第二十七电阻R27接第一集成运放U1的负输入端；所述话筒第三引脚MIC_R3通过串接的第二十电容C20及第二十九电阻R29接第一集成运放U1的正输入端；所述第十八电容C18与第二十八电阻R28并接后的一端接第一集成运放U1的输出端，另一端接第二十七电阻R27与第一集成运放U1负输入端连接的公共接点；电源电压VPP通过串接的第三十二电阻R32、第三十一电阻R31及第三十电阻R30接第二十九电阻R29与第一集成运放U1正输入端连接的公共接点；所述第一集成运放U1的第一控制端接第三十一电阻R31与第三十二电阻R32连接的公共接点，其第二控制端接地；所述第二十二电容C22的正端接第一控制端接第三十一电阻R31与第三十二电阻R32连接的公共接点，其负端接地；所述第二十一电容C21于第三十三电阻R33并接后近第二十一电容C21的正端接第三十电阻R30与第三十一电阻R31连接的公共接点，其另一端接地。电源电压VPP，通过R32、C22滤波后连接到第一集成运放U1的第一控制端；第一集成运放通过R31与R33分压后，通过电阻R30连接到第一集成运放的正输入端，R33与C21并联，形成直流滤波电路，给第二集成运放U2提供直流参考电压；话筒J5的第三引脚通过电容C20、R29后连接到第一集成运放；话筒J5的第二引脚通过电容C19、R27后与电容C18、R28的一端汇合成一点后与第一集成运放连接，C18、R28的另外一段连在一起后连接到第一集成运放的输出端，形成增益电路。

参阅图3，在一具体的方案中，所述音频叠加模块30包括音频叠加电路，所述音频叠加电路具体包括第四电容C4、第三电阻R3、第六电容C6、第七电阻R7、第七电容C7、第十电阻R10、第五电容C5、第五电阻R5、第十六电阻R16以及第二集成运放U2；所述第一音频输入接口通过串接的第四电容C4及第三电阻R3接所述第二集成运放U2的负输入端；所述第二音频输入接口通过串接的第六电容C6及第七电阻R7接第二集成运放U2的负输入端；所述第三音频输入接口通过串接的第七电容C7及第十电阻R10接第二集成运放U2的负输入端；所述第五电阻R5与第五电容C5并接后的一端接第二集成运放U2的负输入端，其另一端接第二集成运放U2的输出端；所述第二集成运放U2的第一控制端接电源电压，其第二控制端接地，其正输入端通过第十六电阻R16接直流参考电压VPP_Ref2。麦克风1经过电容C4、R3后连接到第二集成运放的负输入端；麦克风2经过电容C6、R7后连接到第二集成运放的负输入端；麦克风3经过电容C7、R10后连接到第二集成运放的负输入端；电阻R5与电容C5并联后，一端连接到第二集成运放的负输入端，另外一端连接到第二集成运放的输出端并送到音频滤波电路的输入端；第二集成运放的正输入端经过R16连接到直流参考电压VPP_Ref2。

参阅图4，在一具体的方案中，所述音频滤波模块40包括音频滤波电路，所述音频滤波电路具体包括第四十二电容R42、第五十七电阻R57、第五十八电阻R58、第四十五电容R45、第五十三电阻R53、第三十六电容C36、第五十九电阻R59、第四十三电容C43以及第三集成运放U3；所述第四十二电容C42的正端接第二集成运放U2的输出端，其负端通过串接的第五十七电阻R57及第五十八电阻R58接第三集成运放U3的负输入端；所述第三十六电容C36的一端接第五十八电阻R58与第三集成运放U3的负输入端连接的公共接点，其另一端接第三集成运放U3的输出端；所述第四十五电容C45的一端接第五十七电阻R57与第五十八电阻R58连接的公共接点，其另一端接地；所述第五十三电阻R53的一端接第五十七电阻R57与第五十八电阻R58连接的公共接点，其另一端接第三集成运放U3的输出端；所述第三集成运放U3的输出端通过第五十九电阻R59接第四十三电容C43的正端，所述第四十三电容C43的负端接声卡处理模块；所述第三集成运放U3的正输入端接声卡处理模块，其第二控制端接地，其第一控制端接电源电压。三路麦克风叠加后的信号经过电容C42和电阻R57后接一个对地电容C45，同时与R58、R53连接在一起，R58的另外一端连接到第三集成运放的负输入端后再通过电容C36连接到第三集成运放的输出端，R53的另外一端也连接到第三集成运放的输出端并经过电阻R59、电容C43连接到USB声卡的模拟输入端。第三集成运放的正输入端与声卡芯片PCM2900C的第14引脚VCOM连接。

参阅图5，在一具体的方案中，所述第三集成运放U3的输出端分别通过左声道模拟通道及右声道模拟通道于声卡处理芯片点连接。经过滤波处理的左右声道分别送到声卡芯片U5的模拟输入左右声道，分别为P12和P13引脚。经过声卡芯片处理后，通过声卡芯片U5的P1（D+）、P2（D-）、P3（VBUSS）、P4（DGND）引脚连接到USB B型插座，通过USB B型插座与PC机连接。声卡芯片U5还连接有多个外围电路，以保证声卡芯片的正常工作。该声卡芯片采用SpAct架构，这是TI用于从USB数据包数据恢复音频时钟的独特系统。采用SpAct的片载模拟PLL实现具有低时钟抖动和独立回放和录音采样率的回放和录音。

本发明区别于现有技术中缺少对唱歌分贝的准确采集，声音容易失真，致使使用唱评软件得出的评分结果不准确的问题，本发明提供了一种唱评人声采集器，一方面采用音频增益模块、音频叠加模块、音频滤波模块、声卡处理模块以及USB输出端口，能够对采集的音频信号进行增益、叠加及滤波处理，经处理后的音频信号送入声卡处理模块由其对音频信号进行处理，然后通过USB输出端口输出至PC机，由唱歌评分软件根据该音频信号评分，消除了声音的失真，能够得到实际、准确的评分结果；另一方面采用针对每一路音频输入端口设置一去噪单元，能够使话筒输出的声音清晰，噪音小，声音输出的效果较佳，满足人们对音质的要求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种唱评人声采集器，其特征在于，包括支持多路输入的音频输入模块，用于采集多路麦克风信号，并将多路麦克风信号送入音频增益模块及去噪模块；

音频增益模块，与音频输入模块电连接，用于根据采集的多路麦克风信号调整所采集的各路麦克风信号的增益并送入音频叠加模块；

音频叠加模块，与音频增益模块电连接，用于将各增益后的各路麦克风信号叠加并送入音频滤波模块；

音频滤波模块，与音频叠加模块电连接，用于对叠加后的麦克风信号进行滤波并送入声卡处理模块的声卡处理芯片的模拟输入立体声道；

声卡处理模块，与音频滤波模块电连接，所述声卡处理模块包括声卡处理芯片，所述声卡处理芯片设有模拟输入立体声道，用于对滤波后的麦克风信号进行处理并将处理的结果送入USB输出端口；

USB输出端口，与声卡处理模块电连接，用于将处理的结果输出至与外部的安装有唱评软件的PC机；

去噪模块，与音频输入模块电连接，用于对采集的多路麦克风信号进行去噪处理并送入音频输出模块；

音频输出模块，与去噪模块电连接，用于输出多路麦克风信号。

2.根据权利要求1所述的唱评人声采集器，其特征在于，所述音频输入模块包括第一音频输入接口、第二音频输入接口及第三音频输入接口；

所述音频增益模块包括与第一音频输入接口电连接的第一音频增益单元、与第二音频输入接口电连接的第二音频增益单元及与第三音频输入接口电连接的第三音频增益单元；

所述去噪模块包括与第一音频输入接口电连接的第一去噪单元、与第二音频输入接口电连接的第二去噪单元及与第三音频输入接口电连接的第三去噪单元；

所述音频输出模块包括与第一去噪单元电连接的第一音频输出单元、与第二去噪单元电连接的第二音频输出单元及与第三去噪单元电连接的第三音频输出单元。

3.根据权利要求2所述的唱评人声采集器，其特征在于，所述音频增益模块包括音频增益电路，所述音频增益电路具体包括话筒第二引脚、第十九电容、第二十七电阻、话筒第三引脚、第二十电容、第二十九电阻、第十八电容、第二十八电阻、第三十二电阻、第二十二电容、第三十电阻、第三十一电阻、第三十三电阻、第二十一电容以及第一集成运放；

所述话筒第二引脚通过串接的第十九电容及第二十七电阻接第一集成运放的负输入端；所述话筒第三引脚通过串接的第二十电容及第二十九电阻接第一集成运放的正输入端；所述第十八电容与第二十八电阻并接后的一端接第一集成运放的输出端，另一端接第二十七电阻与第一集成运放负输入端连接的公共接点；电源电压通过串接的第三十二电阻、第三十一电阻及第三十电阻接第二十九电阻与第一集成运放正输入端连接的公共接点；所述第一集成运放的第一控制端接第三十一电阻与第三十二电阻连接的公共接点，其第二控制端接地；所述第二十二电容的正端接第一控制端接第三十一电阻与第三十二电阻连接的公共接点，其负端接地；所述第二十一电容与第三十三电阻并接后，第二十一电容的正端接第三十电阻与第三十一电阻连接的公共接点，其另一端接地。

4.根据权利要求2所述的唱评人声采集器，其特征在于，所述音频叠加模块包括音频叠加电路，所述音频叠加电路具体包括第四电容、第三电阻、第六电容、第七电阻、第七电容、第十电阻、第五电容、第五电阻、第十六电阻以及第二集成运放；

所述第一音频输入接口通过串接的第四电容及第三电阻接所述第二集成运放的负输入端；所述第二音频输入接口通过串接的第六电容及第七电阻接第二集成运放的负输入端；所述第三音频输入接口通过串接的第七电容及第十电阻接第二集成运放的负输入端；所述第五电阻与第五电容并接后的一端接第二集成运放的负输入端，其另一端接第二集成运放的输出端；所述第二集成运放的第一控制端接电源电压，其第二控制端接地，其正输入端通过第十六电阻接直流参考电压。

5.根据权利要求2所述的唱评人声采集器，其特征在于，所述音频滤波模块包括音频滤波电路，所述音频滤波电路具体包括第四十二电容、第五十七电阻、第五十八电阻、第四十五电容、第五十三电阻、第三十六电容、第五十九电阻、第四十三电容以及第三集成运放；

所述第四十二电容的正端接第二集成运放的输出端，其负端通过串接的第五十七电阻及第五十八电阻接第三集成运放的负输入端；所述第三十六电容的一端接第五十八电阻与第三集成运放的负输入端连接的公共接点，其另一端接第三集成运放的输出端；所述第四十五电容的一端接第五十七电阻与第五十八电阻连接的公共接点，其另一端接地；所述第五十三电阻的一端接第五十七电阻与第五十八电阻连接的公共接点，其另一端接第三集成运放的输出端；所述第三集成运放的输出端通过第五十九电阻接第四十三电容的正端，所述第四十三电容的负端接声卡处理模块；所述第三集成运放的正输入端接声卡处理模块，其第二控制端接地，其第一控制端接电源电压。

6.根据权利要求5所述的唱评人声采集器，其特征在于，所述声卡处理模块包括左声道模拟通道、右声道模拟通道及声卡处理芯片，所述声卡处理芯片分别与左声道模拟通道及右声道模拟通道连接，滤波后的麦克风信号经左声道模拟通道以及右声道模拟通道送入声卡处理芯片，经声卡处理芯片处理后的数据输送至USB输出端口。

7.根据权利要求6所述的唱评人声采集器，其特征在于，所述第三集成运放的输出端分别通过左声道模拟通道及右声道模拟通道与声卡处理芯片连接。