CN106507260A - 用于控制扩音器系统的功耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有功耗控制的扩音器系统。扩音器系统包括：供电的音频总线；连接至供电的音频总线的总线驱动器，其中总线驱动器将控制信息和音频信息馈送到音频总线中。上述系统还包括连接至供电的音频总线的扩音器节点，其中节点中的每一个包括扩音器和放大器，放大器用于基于来自音频总线的电力、控制信息和音频信息来驱动扩音器。该扩音器系统还包括被设置为降低扩音器节点的功耗的功耗控制装置。功耗降低可以基于监视的参数被获得，并且可以例如通过进入待机模式、通过降低给扩音器节点供电的总线电压、通过降低放大器的开关频率以及通过其它手段来执行。

Description

用于控制扩音器系统的功耗的方法

技术领域

本发明涉及扩音器系统，具体地涉及具有沿着音频电缆分布的有源扩音器节点的扩音器系统。

背景技术

具有沿着音频电缆分布的有源扩音器节点的扩音器系统可以包括大量的耗电有源扩音器节点，即包括经由电缆供电的放大器以及由该放大器驱动的扩音器的节点。

由于大量的节点，由节点产生的功率损耗的总量可能是显著的和不期望的。

甚至配置有功率有效D类放大器的节点也可能产生显著总量的功率损耗，这鉴于现今对能量节省的要求可能是不可接受的。

因此，这些扩音器系统中的功率损耗代表一个问题。因此本发明的目的是改进扩音器系统以实现功率损耗的降低。

发明内容

发明人已认识到，常常在诸如例如公用广播系统或其它扩音器系统的扩音器系统中，大量的能量被消耗了，在例如当无音频被输入给系统时的空载放大器、在附近没有听众听它们消耗的能量的声音的无关扩音器节点、大部分时间被以它们的额定输出功率的仅一小部分使用但是仍然消耗更多能量的高功率扩音器节点等中。发明人因此已设想了控制扩音器系统中的功耗的构思，并且已开发了一种用于控制扩音器系统的功率的方法，其中所述方法包括

·提供供电的音频总线；

·提供连接至所述供电的音频总线的总线驱动器，所述总线驱动器被设置为将控制信息和音频信息馈送到所述供电的音频总线中，所述总线驱动器包括驱动器处理单元和驱动器存储器；

·提供连接至所述供电的音频总线的总线电源，所述总线电源被设置为将电力馈送到所述供电的音频总线中；以及

·提供连接至所述供电的音频总线的扩音器节点，所述扩音器节点中的每一个包括

o节点处理单元和节点存储器；

o节点接收器，所述节点接收器被设置为接收所述供电的音频总线上的通信；

o至少一个扩音器和至少一个放大器，所述至少一个放大器被设置为基于来自所述供电的音频总线的电力以及由所述节点接收器从所述供电的音频总线接收的控制信息和音频信息来驱动所述扩音器；以及

o电力转换器，所述电力转换器被设置为转换来自所述供电的音频总线的电力以至少部分地向所述节点处理单元和所述节点接收器供应电力；

·使用所述扩音器节点的子集来基于所述音频信息和所述控制信息产生声音；

·监视功耗影响参数；

·基于所监视的功耗影响参数来确定何时满足功耗控制的标准；以及

·基于所述标准被满足来使用功耗控制装置，从而降低所述扩音器节点中的一个或多个的功耗。

通过本发明，获得了一种降低被构建在供电的音频总线周围的扩音器系统中的功耗的有利方式。有利的方法从而通过更少的需求操作来帮助节省能量，同时增加电子装置的使用寿命。

根据本发明的实施例，所述扩音器系统例如可以是被内置到旅馆、购物中心、餐馆或酒吧、体育中心等中的公用广播系统(即所谓的PA系统)、背景音乐或通告系统。在包括功率放大器等的扩音器节点中主要发生显著不必要的和/或可降低的功耗，使得可以获得基本能量节省。因此，通过降低扩音器节点中的一个或多个的功耗，总体上在整个扩音器系统的操作中节省了能量。

本发明可以在各种实施例中积极地影响既在操作期间且在空载期间的功耗的降低，而不管它是扩音器节点还是仅同时操作或者空载的一些扩音器节点。

供电的音频总线可以根据本发明的实施例包括从总线驱动器到扩音器节点的有线连接，优选地菊花链，其同时给扩音器节点提供电力、音频信息和控制信息。供电的音频总线可以在优选实施例中由单个双绞线对电缆建立，并且提供双向通信。总线驱动器被优选地设置为控制扩音器节点，包括它们应该渲染的音频，并且可以在各种实施例中连接至其它网络以用于音频的进一步远程控制、监视或递送。

总线电源优选地与总线驱动器集成在一起或者由总线驱动器定位，并且在优选实施例中提供由扩音器节点用于控制、处理和放大所需的电力。每个扩音器节点中的电力转换器被优选地设置为将来自总线电源(例如，48VDC)的电力转换为适合于驱动扩音器节点中的低电压电子装置(例如，与小信号处理、DSP、通信和控制任务有关)的电压，例如5VDC。电力转换器还可以在实施例中被设置为供应音频放大器功率级，但是在各种优选实施例中，为简化节点电子装置，开关音频放大器的功率级直接利用总线电压作为其轨电压操作。

扩音器的子集基于音频信息和控制信息产生声音，并且从而消耗来自总线电源的电力。子集可以是任何数目的已连接扩音器节点，包括在一定时段内没有或全部扩音器节点。在优选实施例中，产生声音的扩音器节点可以产生相同的声音或不同的声音，例如通过在供电的音频总线的音频信息中提供两个或更多个音频通道而实现。

为了确定本发明的有利的功耗控制何时可能与在扩音器系统中启用相关，一个或多个功耗影响参数被监视。这些参数可以是单独的信号，例如音频信号或电压测量结果，或者它们可以是数个测量结果或触发器的复杂衍生物，并且可以对它们进行分析以得到功耗是否在当前操作条件下可能受影响的指示。为了确定是否应该或者能够启用功耗控制装置，提供了与功耗影响参数有关的相关标准。该标准可以是简单的阈值或真/假评估，或者它们可以是可以被分析以确定是否可以降低功耗的声明的复杂系统。

功耗控制装置在各种实施例中包括可以被启用来降低扩音器节点的功耗的不同的过程或单元。例如，功耗控制装置可以包括被设置为使得能实现扩音器节点的待机和唤醒特征的单元、或者在不需要高电压时降低电源的输出电压以降低总线功率的单元等。

根据实施例，扩音器系统包括具有集成的或连接网络的总线驱动器的多个供电的音频总线。

实施例包括一起工作以例如覆盖大型建筑物的数个供电的音频总线。在这种实施例中，可能不存在针对扩音器的分布、哪些总线被表示在哪些房间中等的清晰平面图，特别是是否以数个步骤(可能在数年期间)安装系统。当对于一条供电的音频总线执行功耗控制时，它因此可能与执行其它供电的音频总线的类似或补充功耗控制相关，以便实现显著的消耗降低，或者以便不使差异变得对附近的听众引人注意。例如，如果两条供电的音频总线皆在同一房间中具有扩音器节点，并且所述供电的音频总线中的一条包括用于能够使用在房间黑暗的情况下将扩音器节点设定为待机的功耗控制装置的光传感器，此信息对于其它供电的音频总线的总线驱动器或扩音器节点来说可能是相关的。根据另一示例，数个供电的音频总线可以共享公共总线电源，并且因此应该在考虑降低由总线电源产生的总线电压的功耗控制装置时考虑到所有供电的音频总线的所有扩音器节点的要求。在又一个示例中，对于一条总线上的扩音器节点，可以启用涉及改变音频处理以使要作为声音产生的音频需要更少能量的功耗控制装置，并且然后它可能涉及对于其它供电的音频总线启用相同的改变以使它们的扩音器节点同样地发声，或者相反地，以使它们的扩音器节点声学上掩饰节电扩音器节点的缺点。

数个供电的音频总线的总线驱动器可以在各种实施例中被集成在一个或几个装置中，例如一个总线驱动器装置驱动4或16条供电的音频总线。数个总线驱动器可以在任何网络拓扑中连接以传送功耗控制相关信息。功耗控制可以由中央控制器控制，所述中央控制器可以包括集成总线驱动器或各自驱动许多供电的音频总线的数个总线驱动器，其一起可以被认为是中央控制器，或者该中央控制器可以是有线或无线连接至总线驱动器的单独的中央控制器。

根据实施例，扩音器节点包括被设置为在所述供电的音频总线上发送通信的节点发送器。

在各种实施例中，使扩音器节点执行监视功耗参数或者确定何时满足功耗控制的标准中的一些、并且然后将此信息发送到总线驱动器可能是有利的。通过能够发送，还可以使得扩音器节点能够提供关于来自总线驱动器的请求(例如，有关它们对于特定功耗控制装置的可用性或能力)的信息。

根据实施例放大器是开关放大器。

开关放大器(还被称为D类放大器)是优选实施例，因为它是功率高效的且高度可控的。

根据实施例，功耗控制装置被设置为将扩音器节点设定为待机模式。

根据实施例，扩音器节点的待机模式是其中与全功能模式相比，扩音器节点的功能和子组件中的一些或全部被断开并且从而降低节点的功耗的任何模式。优选地，扩音器节点的待机模式包括断开至少放大器、从而在放大器和扩音器中避免空载时间损耗，这尤其对于D类开关模式放大器和AB类放大器可以提供空载功耗的显著降低。优选地，扩音器节点的待机模式包括使至少节点接收器保持接通，以便识别来自总线驱动器或其它外部组件或传感器的任何指令以从待机模式唤醒。在实施例中，扩音器节点可以支持通过被关闭的不同程度(例如，不同数目的子组件被断开或者不同的功能被禁用)表征的多个不同的待机模式。

根据实施例，总线驱动器被设置为控制何时将扩音器节点设定为待机模式。

总线驱动器可以有利地控制单独的扩音器节点进入或者离开待机模式。

根据实施例，扩音器节点被设置为控制何时将它自己设定成待机模式。

在实施例中，扩音器节点可以自主地决定何时进入待机模式。在实施例中，扩音器节点能够仅在被总线驱动器如此授权的情况下决定何时进入待机模式。在优选实施例中，待机模式包括使节点接收器保持接通，以便能够从总线驱动器或外部组件接收用于离开待机模式的指令，或者以便能够例如检测针对相应的扩音器节点的音频信号何时存在于供电的音频总线上。

根据实施例功耗影响参数包括所述音频信息。

监视音频信息可以提供它何时与降低特定扩音器节点中的功耗相关的指示。特别地如果在供电的音频总线上不存在音频信号，则总线驱动器可以指示扩音器节点进入待机模式，或者单独的扩音器节点可以单独地决定进入待机模式。即使通过供电的音频总线发送音频信号，所有扩音器节点也可能不旨在渲染该音频信号，并且总线驱动器或相应的扩音器节点可以决定进入待机模式。

根据实施例功耗影响参数包括所述控制信息。

监视控制信息可以提供它何时与降低特定扩音器节点中的功耗相关的指示。特别地如果控制信息包括用于特定扩音器节点不对存在于供电的音频总线上的当前音频信号进行处理的指令，例如诸如节点被指派给不同的音频通道、节点被减弱、节点被停用等的指令，则进入待机模式以节省电力可能是有利的。总线驱动器可以对控制信息进行分析并且指示相关扩音器节点进入待机模式，或者单独的扩音器节点可以对控制信息进行分析并且单独地决定何时进入待机模式。

根据实施例，功耗控制的标准包括扩音器节点不接收用于渲染的音频和/或扩音器节点被减弱。

根据实施例，功耗影响参数包括人不存在指示，并且功耗控制的标准包括人不存在于扩音器节点的声音近距离内。

在许多扩音器系统中，并非所有扩音器节点都始终经历收听。取决于特定扩音器系统布局，可能在未全部被听众始终占据的不同房间或其它声学上定界的环境中存在扩音器节点，或者特定供电的音频总线的所有扩音器节点可以在同一声环境中，所述同一声环境然后还可能例如在一天的特定周期期间变空。在这些场景中，可能与无论如何让未被侦听的任何扩音器节点进入待机模式以降低它们的功耗有关。在实施例中，接近传感器或移动传感器(例如，无源红外传感器(PIR传感器))或噪声传感器(例如，麦克风)连接至扩音器系统，例如直接连接至总线驱动器或者连接至一个或多个扩音器节点，以用于确定人不存在何时被指示并且在此基础上让相应的扩音器节点进入待机模式。在实施例中，例如通过从房间中的灯开关或光传感器接收信息，可以从关于黑暗的信息得到人不存在指示器。在实施例中，可以从指示环境将在特定时段期间被腾空的时间表得到人不存在指示器。

在优选实施例中，即当由于距离或诸如墙壁的障碍物而使得由扩音器节点产生的声音可能被认为对任何听众无意义时，在任何听众的声音近距离外部的扩音器节点可以进入待机模式。从而空房间中的扩音器节点可以在当对房间外部的任何人来说可能为无意义时进入待机模式，但是在各种实施例中，大环境(例如，大礼堂、门廊、航站楼、长走廊等)中的扩音器节点中的一些可以在它们离任何听众足够远并且其它扩音器节点更靠近听众的情况下进入待机模式。

人不存在指示可以在各种实施例中被总线驱动器或一个或多个单独的扩音器节点分析。在实施例中，一个或多个扩音器节点包括用于接收人不存在信息的传感器或其它输入装置，例如光传感器、接近传感器或噪声传感器，并且将原始或被分析的信息转发到总线驱动器，所述总线驱动器然后可以做出关于进入待机模式的关联性的决定并且相应地指示任何相关扩音器节点，包括配备有传感器的扩音器节点。在各种实施例中，可以经由扩音器节点或总线驱动器的适合的接口从外部装置(例如从照明系统、监视系统等)接收人不存在信息。

根据实施例，扩音器节点被布置有砰然声或卡嗒声降低装置。

对于包括放大器和扩音器的扩音器节点进入或者离开待机模式可能导致诸如砰然声或卡嗒声的噪声发声到环境中，这通常是不希望的。因此给扩音器节点提供为了避免此效应而实现的装置、硬件和/或软件是有利的。在基于D类放大器的各种实施例中，可以在为电源开关建立控制信号的脉冲调制器中实现砰然声或卡嗒声降低装置。在优选实施例中，砰然声或卡嗒声降低装置包括在待机之后接通或者开始时将脉冲调制器设置为基于音频信号将比规则脉冲故意窄的脉冲建立为第一脉冲。在优选实施例中，砰然声或卡嗒声降低装置包括在进入待机或者被关掉时将脉冲调制器设置为首先使音频淡出，并且然后在规则脉冲中的最后一个已出现时建立故意窄的脉冲。

根据实施例，功耗控制装置被设置为降低由所述总线电源产生的总线电压。

通常在供电的音频总线上期望相对较高的电压，即通常经由用于总线的特定电缆敷设提供可以安全地且实际上在规程内的最高电压，例如48VDC，即显著地超过扩音器节点的电子装置通常所需要的。更高电压是所希望的，因为它在电缆和其它电阻中导致比在更低电压但是更高电流下相同量的能量的传输少的能量损耗。再次因为与传导电流成比例的能量传导损耗，当在所需要的声音能量是在放大器和扩音器被设计所产生的上部中时考虑扩音器节点放大器设计时，相对较高的电压也可能是所希望的。

对于D类放大器，通常与所施加的轨电压有关的电子开关(例如，mosfet)中的开关损耗平方，使得双倍电压在开关中导致四倍能量损耗。因此，就此而论降低供电的音频总线的总线电压以显著地降低开关损耗并且从而降低扩音器节点的功耗是有利的。

在更低总线电压下，除增加的传导损耗之外，放大器和扩音器还可能不能够产生它们的额定声压，并且如以上所提及的，传导损耗可能在高电流下变得显著且不可接受，所述高电流是通过降低电压而加重的。

这因此是通过在满足特定标准时降低总线电压而获得的可以显著地降低扩音器节点的功耗的高度有利的实施例。应该注意，供电的音频总线可以包括以不同的设定播放不同的音频的数个可能不同的扩音器节点。这使得确定扩音器系统大体上何时可以受益于降低的总线电压并且继续在降低的总线电压下执行成为一项非凡的任务。

根据实施例，功耗影响参数包括所述音频信息和所述总线电压。

根据实施例，功耗控制的标准包括总线电压比所述扩音器节点所需要的高。

在优选实施例中，基于关于由扩音器节点实际上播放的音频以及当前总线电压的信息而降低总线电压。如以上所说明的，通过降低总线电压降低功耗在扩音器节点正在以显著地小于它们的满容量产生声音时是最有效的。因此，在实施例中可以在确定了扩音器节点中的全部当前正在以例如它们的容量一半或更少渲染音频时应用电压降低。可以根据发送到节点的音频信息来确定此信息。再次应该注意，在一些实施例中各种扩音器节点被设定成对它们接收的音频信号应用诸如例如增益、压缩、均衡等的不同的音频处理，应该在确定要应用的总线电压降低的关联性和程度时考虑这个。

根据实施例，总线电压被降低至供电的音频总线的额定电压的10％至99％的范围内的总线电压。

各种实施例可以容忍显著的降低，只要总线电压足以克服总线电缆中的电压降并且足以驱动扩音器节点的电子装置即可。具有48VDC的标称总线电压的供电的音频总线可以在实施例中被例如安全地降低至25％，即降低至12VDC或甚至更小，以在100米的电缆上仍然驱动例如16个扩音器节点，只要它们当中谁都不被要求大声播放即可。这种电压降低在放大器中导致开关损耗，以降至和标称开关损耗的大约1/16一样小，这是极大的成就。在优选实施例中，总线电压被降低至低于供电的音频总线的额定电压的80％。

根据实施例，放大器是布置有反馈回路以相对于由扩音器节点渲染的声压而抵消所述总线电压降低的开关放大器。

在实施例中，放大器是闭环D类放大器，假设在扩音器节点处接收到的音频信号仅包括低振幅水平离开房间以用于放大器的动态范围内的补偿，所述闭环D类放大器因此本身可以对总线电压降低进行补偿并且与扩音器一起递送所预定的声压水平。

根据实施例，放大器是被设置为对音频信息或控制信息应用增益(1/k)以相对于由扩音器节点渲染的声压而抵消所述总线电压降低的开关放大器。

在实施例中，放大器是开环D类放大器，并且放大器或总线驱动器被设置为对音频信号应用与总线电压的降低成比例的增益，以便能够从扩音器节点输送所预定的声压。增益可以在各种实施例中通过总线驱动器或者通过单独的扩音器节点被应用于音频信息，或者被作为控制信息发送到扩音器节点。

在各种实施例中，增加的信号振幅和降低的开关电压的组合还可以有利地增加放大器的信噪比SNR以改进经渲染的声音质量。

根据实施例，总线驱动器被设置为确定总线电压降低的时间和量。

优先让总线驱动器确定何时与降低总线电压相关并到什么程度。通常接收或者产生音频并且将音频信息发送到扩音器的总线驱动器优先了通常几个毫秒，或者在超前延迟被实现的情况下更多，以能够确定是否将需要更高电压来渲染当前音频信息。而且，总线驱动器通常存储关于扩音器节点的信息，并且可以因此能够确定它们不同的要求和容差以降低总线电压。另外，总线驱动器在典型实施例中还产生关于它们应该渲染哪一个音频通道、以哪一个增益或衰减水平、单独的均衡、压缩或其它音频处理是否被应用等而指示单独的扩音器节点的控制信息。因此，总线驱动器可能已经具有确定将适合供电的音频总线上当前活动的所有扩音器节点的总线电压所需要的所有信息，并且因此优选让总线驱动器确定用于应用降低功耗的这个方法的时间和量。

根据实施例，扩音器节点的子集中的每个扩音器节点有规律地确定最小可接受的总线电压并且将这个传送到总线驱动器，以便总线驱动器确定公共可接受的总线电压。

在扩音器节点利用单独的音频处理或参数的实施例中，让扩音器节点确定它们单独地需要的总线电压并且让总线驱动器收集此信息并且与关于音频和一般参数的信息一起确定何时能够应用电压降低并且到什么程度可能是有利的。

根据实施例，功耗控制装置被设置为将所述放大器中的一个或多个的子组件耦合进或耦合出。子组件可以包括不同组开关功率级。不同组开关功率级可以包括具有不同的漏-源导通电阻RDS(on)的场效应晶体管FET。

在D类放大器中，可以针对不同的应用优化诸如例如mosfet的电源开关，例如对于在高电流下的低传导损耗按低RDS(on)或者对于更快且耗电更少的导通一般而言按低门损耗和低寄生电容进行优化。后者通常以更高RDS(on)为代价。主要挑战是“密勒电容器”、Cgd以及输出电容Cds。在实施例中，扩音器节点的放大器用两组或更多组mosfet和插入电路加以实现，节点处理器可以使用所述插入电路来针对特定任务占用最适合的一组mosfet。当需要扩音器节点产生相对较高的声压时具有低RDS(on)的一组mosfet可以例如被插入在功率级中，从而降低传导损耗，然而当扩音器节点被用于安静地播放时具有更高RDS(on)但是相应地具有更低门损耗的一组mosfet可以被插入在功率级中，从而降低开关损耗。同时，这个实施例节省实现此特征的扩音器节点中的功率。

根据实施例，功耗控制装置被设置为改变音频处理参数。

可以通过音频处理的特定改变来降低功耗。一些改变可能影响由扩音器系统产生的声音的质量，然而可以在一些情况下使用其它音频处理改变，而对声音没有引入注目的影响。

根据实施例，音频处理参数是所述总线驱动器的音频处理参数。

总线驱动器通常接收或者产生经由供电的音频总线向扩音器节点发送的音频，并且因此可以应用为渲染该音频的所有扩音器节点所公共的音频处理。从而在所有受影响的扩音器节点中这样进行导致降低的功耗的公共音频处理参数的改变。这些参数改变的示例可以是音频水平在可接受的情况下的简单降低、音频频谱到需要更少能量来再现的频谱的成形或限制等。在总线驱动器中使所发送的音频需要更少能量以在扩音器节点中再现的音频处理参数的改变可能伴随相关的控制信息，以确保扩音器节点以更少能量消费性方式处理音频信息。

根据实施例，音频处理参数是所述扩音器节点中的一个或多个的音频处理参数，例如所述扩音器节点中的一个或多个的音频水平或所述扩音器节点中的一个或多个的开关频率。

还可以替代地，自主地或由总线驱动器经由控制信息所指示地在扩音器节点中执行以上所提及的音频处理参数的改变的示例。从而可以单独地执行处理，例如以在一些扩音器节点中确保高质量音频，或者以在不太显著的位置处的扩音器节点中更降低质量和功耗。另外，还可以例如在节点特定音频处理中(例如，当扩音器节点被配置有单独地均衡、房间校正、声压等或者处理单独的音频通道时)在扩音器节点中做出单独的改变。单独的音频处理改变还可能与基于可以或者可以不在总线驱动器处确定的本地情况来降低功耗相关。扩音器节点例如可以被配备有麦克风以监视背景噪声并且降低声压以及从而在背景噪声降低时降低该单独的扩音器节点的功耗，从而使得让扩音器在背景噪声之上被听到耗能更少。用于降低开关音频放大器中的开关损耗的另一示例包括例如依赖于要放大的音频的振幅和频谱而控制开关频率，因为例如低频成分和/或低振幅水平允许更低开关频率实现，这降低开关损耗。

根据实施例，功耗影响参数包括所述音频信息或背景噪声水平。

在相关实施例中，功耗控制的标准包括已改变的背景噪声水平或者由扩音器节点渲染的声压与背景噪声水平之间的差不在高于背景噪声水平的目标水平的预定义容差内。

通过基于背景噪声水平来调整音频水平和/或均衡，扩音器节点可以在甚至在许多实施例中变得对于听众来说更舒适的同时降低它们在低背景噪声下的功耗，因为例如不必要的大声的通告或背景音乐被认为对于大多数人来说不舒适。在实施例中，音频系统使得用户或系统能够将目标水平设定为高于背景噪声水平以便控制声压，而不是设定绝对水平。从而具有供电的音频总线的音频系统可以至少部分地相对于背景噪声控制声压。功耗控制的标准从而可以包括声压是否被维持在期望的相对目标水平的容差内。例如，如果由于低背景噪声所产生的声压比高于背景噪声水平的所期望的目标水平高则能够降低功耗。

本发明的第二方面涉及具有功耗控制的扩音器系统，所述扩音器系统包括：

·供电的音频总线；

·连接至所述供电的音频总线的总线驱动器，所述总线驱动器被设置为将控制信息和音频信息馈送到所述供电的音频总线中，所述总线驱动器包括驱动器处理单元和驱动器存储器；

·连接至所述供电的音频总线的总线电源，所述总线电源被设置为将电力馈送到所述供电的音频总线中；以及

·连接至所述供电的音频总线的扩音器节点，所述扩音器节点中的每一个包括

o节点处理单元和节点存储器；

o节点接收器，所述节点接收器被设置为接收所述供电的音频总线上的通信；

o至少一个扩音器和至少一个放大器，所述至少一个放大器被设置为基于来自所述供电的音频总线的电力以及由所述节点接收器从所述供电的音频总线接收的控制信息和音频信息来驱动所述扩音器；以及

o电力转换器，所述电力转换器被设置为转换来自所述供电的音频总线的电力以至少部分地向所述节点处理单元和所述节点接收器供应电力；

·监视单元，所述监视单元被设置为监视功耗影响参数；

·测试单元，所述测试单元被设置为基于所述功耗影响参数来确定何时满足功耗控制的标准时；以及

·功耗控制装置，所述功耗控制装置被设置为基于所述标准被满足而降低所述扩音器节点中的一个或多个的功耗。

根据实施例，第二方面的扩音器系统被设置为执行根据实施例中的任一个的控制扩音器系统的功耗的方法。

附图说明

将在下文中参考附图描述本发明，其中，

图1图示本发明的实施例的音频系统，

图2图示本发明的实施例的总线驱动器，

图3图示本发明的实施例的节点，

图4至图6图示连接至本发明的各种实施例的不同网络拓扑中的节点的总线驱动器，

图7和图8图示本发明的实施例的扩展菊花链网络中的阻抗平衡，

图9图示本发明的实施例的节点的不同的音频系统布局和子集，

图10图示根据本发明的实施例的为了实现功率损耗降低而配置的扩音器系统，

图11图示本发明的实施例的开环放大器，

图12图示不同的音频信号以及由此确定的声压水平，

图13图示本发明的实施例的具有不同的功率级的放大器，

图14图示本发明的实施例的典型的单供电级的图，以及

图15图示在本发明的实施例中说明使音频信号延迟的效应的图。

具体实施方式

图1图示根据本发明的实施例的音频系统33。该音频系统33包括供电的音频总线5。总线驱动器1向供电的音频总线5提供控制数据、音频以及优选电力。许多节点20被菊花链接至供电的音频总线。优选地，至少许多节点20包括扩音器，例如，内置有源扩音器、具有用于连接外部无源扩音器的扩音器输出端的输出级，或用于连接外部有源扩音器的线路输出端或等同物。

图2更详细地图示根据本发明的实施例的音频系统33的总线驱动器1。总线驱动器1被优选地供应有来自驱动器电源2的电力。此电源可以例如连接至110/230VAC市电，或者包括DC源或任何其它电源。另外，总线驱动器1优选地包括将传入电力转换为DC电压的驱动器电力转换器3，所述DC电压供应音频系统33的节点20。

驱动器电源2和驱动器电力转换器3一起给总线驱动器1和节点20的所有电子装置供应适合的工作电压并且可以被称为总线电源。总线电源的组件可以被实现在总线驱动器1中或者可以在总线驱动器1外部并且直接耦合至供电的音频总线5。

DC电压优选地低于50V并且优选地在40V与50V之间。优选地经由供电的音频总线5向节点20提供48V。应该在供电的音频总线5中的低损耗(高DC电压限制功率损耗)与安全或不危险的数据传输之间使DC电压平衡(低DC电压方便避免导管并且遵守安全要求)。因此，总线驱动器1与节点20之间的通信因此皆包括给节点20供电的供应电压以及用于经由节点20广播的音频信号。

应该提及的是，取决于音频系统33的大小和要求，电源2的容量可以从例如大约50W到超过1000W变动。另外，如果被认为是必要的，则还被称为注入电源的外部(在总线驱动器1外部)电源可以连接至供电的音频总线5。电力在节点20处被用于供应本地放大器、数据处理器等。

用于将附加电力供应给供电的音频总线的电力注入器还可以优选地作为节点被实现并且从总线驱动器接收控制数据，例如在优选实施例中以在节点枚举过程期间被切断或者断开以不扰动电流测量。电力注入器可以例如使用来自以太网供电(PoE)技术的原理来注入电力。电力注入器可以从市电、电池等提供电力。

优选地，总线驱动器1还包括第一驱动器滤波器4，其关于交流电使驱动器电源2与供电的音频总线5(优选地在此表示为图4至图6的34a、34b的两个导体)解耦。可以使用优选地对于所有工作电流具有高于10uH的电感的功率电感器来实现第一驱动器滤波器4。

优选地，总线驱动器1还包括驱动器电流传感器6。这个电流传感器6是可选的并且如果被实现，则电流传感器6方便来自总线驱动器1下游的供电的音频总线5上的电流消耗的测量。此外，驱动器电流传感器6可以作为供电的音频总线电压监视器。

优选地，总线驱动器1还包括驱动器音频接口7，其作为对于总线驱动器1与外部音频源8之间的音频信号的接口。音频在此上下文中可以是经由WiFi、蓝牙、以太网、USB、SPDIF、AES/EBU、ADAT、TOSLINK或者通过任何其它适合的数字协议从音频源8发送的模拟(平衡或不平衡电信号)或数字音频。因此当遍及本文档涉及音频时，可以指包括除音频之外诸如要在总线驱动器1与节点20之间交换的简单数据、视频等的其它信息的数据信号。

优选地，总线驱动器1还包括驱动器接口单元9，其作为对于总线驱动器1与外部控制器10之间的控制/信息/状态信号的接口。可以通过WiFi、蓝牙、以太网、USB、RS232、RS485或者通过任何其它适合的机制来发送这些信号。

总线驱动器1可以包括内部音频源(未图示)或者连接至如以上所述的外部音频源8。外部音频源8可以作为LAN(LAN：局域网)或互联网的一部分被定位。可以例如经由无线/有线LAN或互联网从总线驱动器1远程地访问它。音频源8可以是诸如例如平板、智能电话、膝上型电脑等的便携式装置的任何音频播放器，或者它可以是用于音频产生和/或音频分发的较大装置，诸如固定媒体播放器、计算机、数据存储部、无线电、矩阵单元、音频功率放大器等的一部分。音频源8还可以是驱动器内部的“音乐播放器”，所述驱动器例如无线电接收器或流媒体接收器，其从互联网接收数字音频。

音频源8的类型可以是使用音频系统33的应用相关的任何源并且因此对本发明不重要。本发明集中于音频信号的分发，而不集中于特定音频信号的源或类型。因此，未进一步指定驱动器音频接口7，因为不同的音频源8(如果不是总线驱动器1的一部分)能够通过各种类型的光学、有线或无线音频和视频连接器(诸如例如不同类型和大小的插座、插头、连接器、螺杆/无螺杆线连接等)连接至总线驱动器1，并且音频信号可以具有各种相关模拟或数字音频格式、编码、压缩、容器格式等。

接口7、9还被优选地用作到其它音频系统、总线驱动器1、互联网等的接口。以这种方式，由连接至总线驱动器1的节点20广播的音频能够与相同或其它的音频系统33的其它总线驱动器1协作。因此还能够将音频系统33连接至诸如家庭自动化系统的其它系统，并且将从节点20或者从总线驱动器1收集的信息提供给这种系统，或者从这些系统中检索信息以用于在音频系统33中使用。

总线驱动器1的互联网连接还方便这样的音频系统33以及在此诸如节点20的单独元件的远程控制和监视。这意味着能够远程地监视节点20的健康，能够定位方便更快维护或替换的故障，来自数个音频系统33的数据能够被记录并且用于统计和将来改进等。

应该提及的是，优选地，音频源8能够从未图示的控制接口到达。这种控制接口可以被用于选择来自音频源8要经由节点20广播的特定音频、质量、声音水平、音频通道等。控制接口的示例可以是安装在诸如平板或智能电话的移动装置上的应用，或者它例如能够被实现在总线驱动器1或外部音频源8中。

音频系统33方便节点20的扩音器32的远程或自动地启用的单独的水平控制的事实具有数个优点。

首先，这使得能实现能够在无需机械地调整例如每个单独的节点20或扩音器32上的旋转开关的情况下动态地改变节点20的单个区域中的给定声音配置文件。这使得能实现区域的第一节点具有第一声音水平并且第二节点具有另一更高或更低的声音水平，因此，即使节点具有播放相同音乐的相同区域，在酒吧或餐馆处的节点的声音水平也比在卫生间处的节点的声音水平高。像在酒吧和餐馆中一样，这在重放水平需求以日节律改变的区域中将是有利的。具有此能力的第二特征是能够实现混音消除(mix-minus)。是在麦克风中讲话的人附近的音频水平降低，使得该人听不到在放大水平下的他/她自己的话音的技术。这个特征增加当使用麦克风时的“自然性”。当在单个区域中(例如，在会议室中)存在数个麦克风时，需要的是，单独的扩音器32能够根据哪一个麦克风被激活来降低其声音水平。

此外，还可以测量节点20的状态信息并且将其发送到总线驱动器1。状态信息例如可以是温度、功耗、扩音器阻抗等。

优选地，总线驱动器1还包括驱动器处理单元11，所述驱动器处理单元11可以被认为是总线驱动器1的以及因此整个音频系统的主要数据处理器。驱动器处理单元11收集数据和控制/信息信号并且做出关于信号路由、节点20操作等的决定。因此，协调和控制总线驱动器1的信号和数据处理的目的由驱动器处理器单元11控制。这可以包括定义音频信号的质量、配合由数据处理器做出的操纵、确定应该何时从总线驱动器1发送音频信号并且发送哪一个音频信号、对由总线驱动器1接收的数据进行处理以及对节点20采取适当的动作、校准和设置等。

总线驱动器优选地方便总线驱动器1与节点20之间的两个通信通道，但是可以在各种实施例中仅方便一个或超过两个通信通道。方便两个通信通道的优点可以是即便当情况使通信通道中的一个变得不可用时也确保一定程度的通信。因此，优选地根据具有不同缺点和优点的相当不同的技术设计两个通信通道。在实施例中，第一通信通道可以例如允许在相对较低的频率下利用简单编码的鲁棒通信实现，但是固有地慢，然而第二通信通道可以例如允许高频率高数据带宽先进通信实现，但是相对地对任何不规则敏感。

对于以上提及的第一通信通道，总线驱动器1可以例如包括第二驱动器滤波器12和第一驱动器模拟至数字转换器14。第二驱动器滤波器12方便经由不属于第一通信通道的总线5接收的信号和噪声的衰减和滤波，并且它借助于例如电容器优选地使总线的DC电力与第一通信通道的处理解耦。

在优选实施例中，从节点20通过第二驱动器滤波器12的第一通信通道信号是具有相对较低的载波频率的FSK(FSK：频移键控)信号，特别优选地，正好在优选地在远高于人可听频率范围的频率下工作的第二通信通道的频率成分下面。用于此应用的适合的FSK调制方案的示例可以是使用频率8kHz和12kHz的二进制FSK调制，其中第二驱动器滤波器12可以是允许信号在该频率区域中通过的带通滤波器。将这种机制用于在总线5上进行通信的典型可得到的位速率在几个kbit/sec范围内。用于通信的方法主要由要发送的信息的期望量以及供电的音频总线5的带宽、在节点20/总线驱动器1处方便数据传输的硬件(这里硬件是任何类型的数据处理器)来确定，并且与从总线驱动器1向节点20发送的音频信号相比将在大多数情况下是慢的。

第一驱动器模拟至数字转换器14方便来自供电的音频总线5的节点20的第一通信通道的模拟调制通信信号(承载数字数据)到数字(在振幅和时间上量化)表示的转换。在一些情况下，通过这个第一通信通道13来建立双向通信将是有利的。在总线驱动器1与节点20之间的这种双向通信的情况下，第一驱动器模拟至数字转换器14还可以包括数字至模拟转换器，所述数字至模拟转换器将来自驱动器处理单元11的数字信号转换成时间/振幅连续的表示并且通过第二驱动器滤波器12来传递该信号。在后者情况下，当第一驱动器模拟至数字转换器14正从供电的音频总线5上的一个或多个节点20接收信息时，数字至模拟转换器中的功能允许该数字至模拟转换器采用高阻抗(hi-z)模式。优选地，驱动器处理单元11被设置为对例如通过第一通信通道接收的FSK信号进行处理，并且/或者产生例如用于经由第一通信通道向节点20发送的FSK信号。

对于以上提及的第二通信通道，总线驱动器1可以例如包括第三驱动器滤波器15和驱动器数字发送器17。第三驱动器滤波器15的主要功能是借助于例如电容器使总线的DC电力与第二通信通道的处理单元解耦，但是它还可以方便不属于第二通信通道的总线5上的信号和噪声的衰减和滤波。

至少来自供电的音频总线5的DC分量应该被衰减并且优选地完全去除。在优选实施例中，通过第三驱动器滤波器15的第二通信通道信号可以是保持从驱动器处理单元11到节点20的音频相关数据以及(可选的)控制数据的二进制数据信号。一个这种二进制数据流可以遵照具有在44.1kHz或48kHz下的典型速率的AES3(也被称为AES/EBU)协议，从而保持两个24位通道。然而，还可以使用其它速率和/或协议，AES3协议已在过去几十年里证明了其价值为非常鲁棒的音频传输协议。因为此标准化协议的一部分是“用户数据”和“通道状态”位。对于此应用，这些可以被用作用于控制节点20的装置。

优选地作为第二通信通道的一部分，总线驱动器1还包括方便来自驱动器处理单元11的数字数据流到差分电信号的转换的驱动器数字发送器17，所述差分电信号可以通过第三驱动器滤波器15被传递给供电的音频总线5。在优选实施例中，电信号遵照RS-422或RS-485，其是用于在长距离上并且在有噪声环境中输送数字数据的鲁棒标准化协议。这些标准几十年来一直是许多工业自动化系统中的优选选择。可选地，驱动器数字发送器17还包括数字接收器(未图示)，使得能够在驱动器1与节点20之间获得双向数据流(半双工)。当接收数据时，驱动器数字发送器17采用通常为大多数RS-485收发器集成电路中的内置特征的高阻抗状态。

这种数字接收器可以与驱动器发送器17并联连接并且优选地AC耦合至供电的音频总线5。

当来自音频源8的音频信号已由总线驱动器1处理以遵照例如对信号的质量的要求时，此信号经由供电的音频总线5被发送到节点20的网络。数字音频传输的选择是有利的，因为它没有像串扰问题和交流声(50/60Hz)非自然信号这样的扰动，并且方便诸如多个同时音频通道的总线驱动器1与节点20之间的供电的音频总线5的传输导体34a、34b上的多个并行双向信息以及控制数据的通信。

音频/数据传输(被简称为音频传输或数据传输)优选地具有在长距离(例如，多达几百米)上并且在有电噪声环境中有效地方便数据传输以及方便将多个节点20连接至供电的音频总线5的类型。能够通过发送差分信号来以非常鲁棒的方式完成数据传输，即其中信息被隐藏在两个导体之间的差异中。

在优选实施例中，音频传输正遵照TIA-485标准(以前被称为RS-485标准)、非常鲁棒且可靠的电数字层，但是还能够使用其它标准。因此，经数字编码的音频信息被优选地叠加在DC电源电压上并且通过供电的音频总线5进行传送。节点20然后包括音频解码器/节点处理单元23，所述音频解码器/节点处理单元23将音频信号重建成适合于输入给节点功率放大器31(还被简称为节点放大器)或者直接用于输入给扩音器32的格式，所述扩音器32然后产生最终可听的语音、音乐、音调等。

在实施例中，总线驱动器1还包括第二驱动器模拟至数字转换器18，所述第二驱动器模拟至数字转换器18允许驱动器处理单元11读取供电的音频总线5上的电流和电压。这个信息能够被用来检测供电的音频总线故障并且帮助自动地建立总线网络上的地图，例如位于供电的音频总线5上的节点20的信息。

总线驱动器1可以至少连接至主要电源或电池、模拟音频(平衡的或不平衡的)、数字音频(电或光学)SPDIF、TOSlink、AES/EBU、ADAT等、诸如以太网、互联网、RS232、CAN等的网络、WiFi、蓝牙等。另外，应该提及的是，总线驱动器1可以具有与按钮、(触摸)显示器、LED等的用户接口。

优选地，总线驱动器1还包括利用其节点20方便总线驱动器1与供电的音频总线5之间的连接的驱动器总线接口19。这个连接可以包括降低来自/到总线驱动器1的电磁干扰的EMI(EMI：电磁干扰)组件。这些组件可以是电容器、电阻器、电感器、瞬态吸收器件以及改进对/来自环境的兼容性的任何其它零件。驱动器总线接口19还可以包括物理连接器，其优选地是所谓的Phoenix连接器，即用于专业固定安装的典型扩音器连接器。

如所提及，总线驱动器1包括包含控制器单元的一个或多个数据处理器、模拟至数字和数字至模拟转换器、滤波器、发送器和接收器、接口等。因此当音频/数据信号(被简称为音频信号或数据信号)是模拟信号时，它被以期望质量转换为模拟信号的数字表示。同样地，如果音频信号是数字信号，则它被以期望质量转换为其模拟表示。为了获得音频信号的期望质量，数据处理器可以执行音频信号的数学操纵，诸如音频信号的滤波、压缩/解压缩等。

根据本发明的实施例，总线驱动器1方便将音频/数字信号发送到节点20以及从节点20接收音频/数字信号。因此在节点20在能够基于自己的运动或者作为对来自总线驱动器1的查询的应答与总线驱动器1进行通信的意义上是智能的情形下，数据处理器可以接收这种通信并对其进行处理。这个处理可以包括将总线驱动器1与节点2之间的这种双向通信从数字信号转换为模拟信号或者反之亦然。另外，从节点20发送的信息的提取也可能是必要的并且由上面提及的数据处理器中的一个来执行。

图3图示根据本发明的节点20的优选实施例。优选地，节点20包括方便将节点20连接至供电的音频总线5的两个节点总线接口21(21a第一节点总线接口，21b第二节点总线接口)。这个连接可以包括降低来自/到总线驱动器1的电磁干扰的EMI组件。这些组件可以是电容器、电阻器、电感器、瞬态吸收器件以及改进对/来自环境的兼容性的任何其它零件。节点总线接口21还可以包括物理连接器，优选地所谓的Phoenix连接器。

为了使安装过程容易并且为了使在安装器件做出的错误的风险最小化，将总线驱动器1和节点20安装到供电的音频总线5的人可以将第一节点总线接口21a或第二节点总线接口21b自由地连接至供电的音频总线5电缆的上游端，意味着节点20中的信号流(从第一节点总线接口到第二节点总线接口)可以在向左或向右方向上。另外，允许用户将供电的音频总线5电缆的优选两个导体连接至在节点总线接口21a、21b中找到的端子中的任一个，意味着供电的音频总线在节点20内部的部分(第一节点电流传感器22a与第二节点电流传感器22b之间的导体)的极性可以是正的或负的。再次，这是有利的原因在于它帮助使安装过程容易并且使该过程中做出的错误最小化。

优选地，节点20还包括第一节点电流传感器22a和第二电流传感器22b，其被布置为使得节点20自己的电流消耗能够与任何下游电流消耗区分开-而不管两个电压极性和信号(优选地DC电流)方向如何。

应该提及的是，第一电流传感器22a和第二电流传感器22b还可以包括用于感测总线电压水平的装置。可以使用其它适合的传感器结构，只要节点处理单元23能够获得至少下游电流消耗即可。可以使用霍尔传感器、基于感应的传感器、使用具有低电阻的电阻器的电流至电压转换或任何其它适合的机制来实现电流传感器22。

理想地，电流传感器22不使来自节点输入端的任何信号改变输出，使得在节点总线接口21处的信号是相同的，意味着它们在两个方向上是完全透明的。

数个电路可以建立电流估计，所述电流估计能够不管其极性和电流流动方向都估计电流，优选地电流传感器22被实现为参考零(地电位)的电阻器。具有两个(相同的)电流感测电路以及总线极性的知识允许从设备选择从连接至地电位的电流感测电路取得电流信息。优选地跨越两个电阻器感测电流。这使节点能够区分它自己的电流消耗和下游消耗。

因此，电流传感器22以及例如节点处理单元23和其它未提及的组件可以被称为总线电力监视单元。

优选地，节点20还包括允许节点处理单元23读取像上面所描述那样感测的总线上的电流和电压的第一节点模拟至数字转换器24a和第二节点模拟至数字转换器24b。

优选地，节点20还包括方便AC电流的阻滞的第一节点滤波器25。第一节点滤波器25的目的是提取用于给节点20供电的DC电流。可以使用具有相对较大的电感(优选地高于100uH)的电感器来实现这个第一节点滤波器25。这是因为当考察包括数个节点20的较大音频系统时，这些第一节点滤波器25中的数个将被并联安装在供电的音频总线5上。

优选地，节点20还包括节点电力转换器35，也被简称为节点电源。

来自总线驱动器1的DC电源电压在节点20处被转换为例如在1V与12V之间的电压水平以用于供应节点20的一个或多个数据处理器和其它耗电组件。

为了确保供电的音频总线5的数字音频信号的高频分量不“短路”，例如可以在供电的音频总线5与节点20的组件之间实现一个电感器。

优选地，节点20还包括传输线端接单元26，其在节点在供电的音频总线5的一端(优选地供电的音频总线5上的一系列节点20中的最远或最后节点20)处的情况下理想地插入阻抗以消除传输线反射。该节点可以本身确定它是否在供电的音频总线的末端，或者优选地，总线驱动器指示适当的节点插入其传输线阻抗。传输线端接单元26被从节点处理单元23控制，所述节点处理单元23能够使用继电器、晶体管、MOSFET或者通过任何其它适合的装置来插入传输线端接阻抗。在优选实施例中，传输线端接阻抗是与电容器串联的电阻器。

应该提及的是，应该在两端中端接供电的音频总线5。在供电的音频总线5的总线驱动器1端，输出阻抗例如从驱动器数字发送器17是已知的。

优选地，节点20还包括使对传递数字音频和控制流数据不感兴趣的信号分量衰减的第二节点滤波器27。至少DC分量被衰减或者优选地完全去除。可以使用电容器和电阻器来实现这种AC耦合。

优选地，节点20还包括节点接收器，优选地节点数字接收器28，其优选地经由第二通信通道16接收从总线驱动器1的控制器数字发送器17输出的数字音频信号，并且将此信号传递到节点处理单元23。节点数字接收器28还可以(可选地)包括数字发送器并且可以使用RS-485接收器/收发器来实现。

优选地，节点20还包括针对第一通信通道的第三节点滤波器29，其使对传递控制/信息/状态数据不感兴趣的信号分量衰减。在优选实施例中，如上所述，在不扰动通过第二通信通道16发送的数字流数据的载波频率下使用频移键控FSK来对数据进行编码。可以使用电感器、电容器和电阻器来实现第三节点滤波器29。

优选地，节点20还包括方便输出从节点处理单元23向总线驱动器1发送的状态数据的调制版本的节点发送器30。在优选实施例中，这可以通过使用频移键控FSK来完成，因为即使最远节点20尚未被端接FSK也可能是鲁棒的。以这种方式，能够例如借助于从节点20向总线驱动器1发送的标识符来标识节点20。可以通过使用来自74HC逻辑系列的简单缓冲器(输出方波信号)或者通过使用数字至模拟转换器来实现节点发送器30。节点发送器30的输出端在不发送数据时是理想地三态的。可选地，与总线驱动器1的第一控制器模拟至数字转换器14类似，可以以双向方式实现节点发生器30。

优选地，节点20还包括作为给定节点20的主要数据处理器的节点处理单元23。它(从节点数字接收器28或者从任何其它音频源，未图示)接收音频，对音频进行处理并且向节点放大器31或任何其它音频输出通道(未图示)输出音频信号。另外，节点处理单元23至少从节点数字接收器28和/或从节点发送器30接收控制信号。这些控制信号被解释并且在控制请求的基础上执行适合的动作。节点处理单元23也是所图示的实施例的“电缆端”标识过程和节点枚举过程的一个重要部分。

优选地，节点20还包括驱动一个或多个扩音器32的节点功率放大器31。节点功率放大器31优选地从节点处理单元23(或者从其它源)接收音频并且可以使用模拟和/或数字接口(未图示)来接收音频信号。

节点功率放大器31可以是具有模拟输入信号或数字输入信号的模拟(时间连续)或数字(时间离散)类型。

根据本发明的优选实施例，优选节点功率放大器31是D类放大器。由于来自驱动器处理单元11的音频信号优选地是数字音频信号的事实，节点功率放大器31优选地是具有数字输入的D类放大器，从而不需要数字至模拟转换器。

利用在每个单独的节点20处的分布式放大，其中每个扩音器具有它自己的节点功率放大器31，与传统70VRMS/100VRMS系统相比能够改进声音质量。在传统系统中，音频功率信号必须通过作为扩音器节点20的一部分找到的固有变压器。这种变压器对于低频信号导致磁芯饱和效应，意味着滤波器总是被启用，所述滤波器使这些信号分量衰减并且因此使频谱的低端衰减。除去变压器因此随着更好且更“紧的”低音再现而提高声音质量。

优选地，节点20还包括含一个或多个无源扩音器的扩音器32。在本发明的优选实施例中，扩音器是电动类型的，具有2～32Ohm的阻抗。

节点功率放大器31和扩音器32可以形成节点20的实用单元36的一部分。实用单元36还可以包括数据处理器，其目的可以是转换并发送从诸如扩音器32的换能器(使扬声器32作为麦克风)或诸如麦克风、光传感器、烟传感器、温度传感器、接近传感器等的其它未图示的换能器或者发射器或执行器(例如，LED、显示器等)或者接口装置(例如，按钮)、蓝牙收发器、IR收发器、用于有线外部装置的连接器等接收的数据。这些换能器的用途的示例可以是例如经由A/D转换器优选地连接至节点处理单元23的麦克风，所述A/D转换器可以被用于以下或其它用途中的任一个：估计环境噪声水平或语音(例如，以确定人存在)、自动校准、扩音器的测试、确定其它扩音器的位置、声音水平触发防盗警报等。

这些换能器可能是独立的或者集成到节点20/总线驱动器1、连接至供电的音频总线5的单独的监视节点、单独地连接至总线驱动器1等。这种记录的信息经由供电的音频总线5被适合的数据处理器发送(必要时，在从数字到模拟或反之亦然的转换之后)到总线驱动器1。可替选地或除此之外，这种信息可以被存储在本地存储器(未图示)中。

如所提及，节点20经由优选地包括至少两个单独的导体34a、34b的供电的音频总线5被从总线驱动器1优选地供应有DC电压。

当以最大功率能力操作时，取决于音频系统33的用途的目的，节点20的功耗方面的大小主要由扩音器32的大小确定并且节点20的功耗的示例根据需要可能在2W与400W之间或更高。

节点20包括内置数据处理的事实使节点20变得智能，从而方便具有单独的(可能远程的)水平控制、音频源选择等的物理较小节点20的创建。

如所提及，这些数据处理器根据本发明的优选实施例方便数字信号处理、D类调制，并且方便接收经由如上所述的标准或专有协议发送的数字信号。除上述操作之外，这些数据处理器还可以方便来自包括以下各项的操作的以下非限制性列表的操作：均衡、人工混响、线性滤波、对扩音器进行补偿、限制、对供电的音频总线上的DC电压的动态下降进行补偿、传感器信号的配准和平移、频移键控调制、用于驱动扩音器的D类调制、低音增强、控制使讲话均衡并且从而使讲话更易于理解和/或使音乐声音变得更好的讲话和/或音乐鉴别器等。

应该提及的是，还可以通过总线驱动器1的数据处理器来方便这些操作中的一些。

应该提及的是，根据本发明的实施例，总线驱动器1可以至少部分地作为节点20的一部分被实现。因此以这种方式，一个单节点20可以包括总线驱动器1并且从而独立的总线驱动器1可能是不必要的。

所图示的总线驱动器1和节点20由不同的组件构建，并且应该提及的是，可以以任何适合的方式组合这些组件以及如关于图1至图3如此提及的总线驱动器1和节点20以方便所期望的音频系统33。另外，也可能需要未提及的组件，诸如用于存储在音频系统33的操作期间检索到的或者随着与音频系统33的操作相关的信息预加载的信息的驱动器存储器或节点存储器。这些存储器可能具有最小容量，诸如仅包括诸如节点的序列号的标识符的简单ROM。然而在大多数情形下，存储器可以具有诸如兆字节或吉字节的能够存储更多数据的大小并且具有方便读取和写入两者的类型。

另外应该提及的是，不应该字面上理解数个数据处理器被提及的事实，因为这些可以可替选地被实现为一个或多个多功能数据处理器/单元。

本发明的音频系统33方便如将在下面描述的从总线驱动器1到单独的节点20并且从节点20到总线驱动器1的智能音频信号分发。

图4图示根据本发明的实施例的音频系统33，所述音频系统33包括连接至还被称为总线驱动器1的网关的一部分的音频源8、被称为供电的音频总线5或传输线的传输媒体以及多个节点20。供电的音频总线5优选地包括第一导体34a和第二导体34b。

为了将电力从总线驱动器1内部或外部的能源(音频功率放大器或电源)分发给无源或有源节点20，用于实现供电的音频总线5的优选选择是铜电缆，因为铜提供最好的导电性。即使铝电缆的电阻率更高，它也可能是有吸引力的，因为当前敷设电缆的总成本将比铜电缆低并且从而它当前提供比铜更好的电导率与重量比。然而，铝在它成为标准端子(例如普通螺杆端子)时具有缺点，因为金属氧化将开始在薄铝氧化物层中作为电绝缘体。另外，螺杆端子需要较大的大小以适合提供与铜类似的电阻所需要的较大的线尺寸。

关于模拟或数字形式的音频信号的分发存在至少三个选项，即无线使用像WiFi、蓝牙、ANR、ZigBee等这样的无线电波技术、可选地使用玻璃或塑料光导或者电力地使用导电线。

无线技术目前未被专业音频集成商和顾问认为是一个选项的原因在于它未被认为是足够鲁棒的。然而，对于对鲁棒性具有低要求的音频系统33，无线技术是一个选项，因为随着无线技术进一步发展，它最可能将会将来用于对鲁棒性具有更高要求的音频系统33。用于不将无线技术选择为优选技术的另一争论是无线系统将在节点处需要接收器/发送器，这然后将增加功耗并且从而增加音频系统33的价格。再次，另一方面，无线系统的好处可以对特定音频系统33中的这些缺点进行补偿。

光数据传送技术具有有利的特性。首先，光链路的数据带宽能力是极好的。光纤对于给定大小的光纤提供极其高的数据速率，并且作为电缆长度的函数的信号质量损耗与电导体相比较低。然而光纤的缺点是电缆的端接。当它必须连接至给定装置时，电缆必须被切割并且通过将光转换为电信号的光接收器连接至装置。与简单的RJ45插头或螺杆端子连接器相比，切割和安装过程是复杂的。

电导体被优选用作为用于将音频信号从总线驱动器1承载到节点20并且反之亦然的传输导体34a、34b，并且关于模拟音频信号传输和数字音频信号传输两者，能够做出单端信令或平衡信令之间的区分。

在单端方法中，电信息是相对于公共地电位而发出的。这个方法被主要用于短距离且是简单的，并且对于单通道音频流(模拟或数字)仅需要单个发送器和单个接收器。然而，拓扑具有缺少共模抑制的一个主要缺点。

为了克服单端通信拓扑的缺点，优选平衡信令。此技术每信息流使用两个导体。基本思想是将信息作为差分信号发出，所述差分信号使信息保持为两个导体上的电压之间的差。通常，这需要输出具有相反相位的实用信号的两个(相同的)单独的发送器。在接收器端中，使用具有高共模抑制比的差分放大器来得到差，意味着为两个导体所公共的任何信号分量被抵消。这意味着(与单端拓扑对比)即使发送器装置和发送方装置上的公共电压电位上下弹跳，这也不会导致由接收器看见的任何假差分信号。

除关于在使用平衡信令时共模的抑制的优点之外，导体对尤其在两个导体是双绞线时，关于来自和到其它电导体的电位干扰也具有好得多的特性。这种干扰可能例如源自于来自外部源(电缆槽等中的其它电缆)的电磁扰动。

因此，根据本发明的优选实施例的供电的音频总线5是具有诸如“Belden 5300U”类型的安全和商用音频电缆的绝缘双绞线对铜导体的一种标准商业音频电缆。于是还能够使用所述其它类型的电缆，诸如屏蔽或非屏蔽多导体Cat5电缆或其它电缆、屏蔽或非屏蔽双绞线对类型。

在决定电缆的类型时的关键特征是电缆能够以高位速率发送数字信号并且它遵照EMC要求。此外，优选的是，是否能够使用例如现有70V/100V模拟音频系统中使用的现有电缆。意外地，“Belden 5300U”(以及类似的)类型电缆方便以高位速率发送数字信号，并且因为导体是双绞线的，所以电缆正遵照EMC要求并且通常被用在现有70V/100V系统中。

原则上，使用双导体屏蔽电缆给出可能在一些实施例中需要的三个导体。

应该提及的是根据本发明的优选实施例，优选地在菊花链网络中，供电的音频总线5正将多个节点20连接至总线驱动器1。虽然能够从菊花链结构的图指示节点20串联连接，但是从电观点看节点20基本上并联连接。

如所提及，音频系统33的节点20在菊花链网络中优选地通过还被称为供电的音频总线5的双导体类型传输媒体来连接。优选的是，供电的音频总线包括被直接安装在还被称为被图示在图4上的节点5的节点总线接口21的环路端子中的两个导体34a、34b。如图4上所图示，第一连接器34a和第二连接器34b中的每一个的一端连接至总线驱动器1的驱动器总线接口19并且第一连接器34a和第二连接器34b的相反端连接至节点20a的节点总线接口21。节点20b的节点总线接口21经由第一连接器34a和第二连接器34b链至节点20a的节点总线接口21等。

如以上所提及的，节点20被开发使得传输导体34a、34b的安装即装配不可能通过使导体34a、34b到特定端子的安装混乱也不通过使这些导体34a、34b应该被装配在节点总线接口21a、21b中的哪一个混乱而导致故障。从而确保了音频总是同相的，因为能够忽视导体的极性并且节点20在音频系统33中的装配从而变得非常容易并且一般而言能够在没有音频系统的特殊知识的情况下完成。

优选地，供电的音频总线5的导体34a、34b直接连接至节点20。从而避免了从节点20到供电的音频总线5的附加导体，例如将附加导体连接至供电的音频总线5的接线盒，这是有利的原因在于这些附加导体可能使信息从节点20到总线驱动器1的通信变得困难。这种通信的示例可以是节点20在网络中的自动单独的节点标识(例如，节点标识例如在来自总线驱动器1的请求时被发送到总线驱动器1)或定位。

根据本发明，像本文档中所描述的那样连接的菊花链节点20的优点是，多个音频通道能够存在于单条传输线内(要么作为多个导体要么作为单个导体对内的多个数字音频通道)，从而使音频系统33和安装因此变得更灵活。因为单个电缆(供电的音频总线5)能够承载节点20的超过一个单子集或节点20的区域的音频信号，所以能够简化电缆敷设布局并且因此能够降低劳动力成本。实际上，具有包括至少一个导体对的传输线的现有音频系统能够被改装或者更新到本发明的音频系统。

节点20的一个单菊花链将潜在地给数个不同的扩音器区域供应如图9上所图示的单独的音频通道，图9图示根据本发明的音频系统33的平面图。

本发明的音频系统33在音频通道的数目、区域中和菊花链网络中的节点20的数目以及供电的音频总线5的大小或从总线驱动器1到网络中的最后/最远节点20的长度方面是非常灵活的。

这种菊花链网络的大小能够由音频通道的数目以及这些通道上的音频的质量确定。根据本发明的实施例，具有两个48kHz音频通道的菊花链网络将甚至在具有与其连接的十六(16)个节点20的供电的音频总线5的100米长度下也工作很好。

关于菊花链的节点5的数目，这里限制因素是传输线质量的降级以及每当添加节点20时反射的引入，这引入位错误的风险。

每个参数(节点、质量、长度、通道)彼此相互影响，因此如果例如需要仅一个通道，则菊花链网络的长度/大小可能增加。另一示例可能是如果以48kHz/24位要求质量，则带宽仅可以允许两个通道，然而相同的带宽(48000*24*2＝2.304Mbit/sec)能够被用来流式传输四个36kHz/16位通道。

一般而言，应该提及的是，节点20的控制即音频的分发和广播/产生具有比监视即节点20将节点20及其环境的信息返回给总线驱动器1高的优先级。可以以几个kbit/s发送后者上游状态信息，这使得能实现能够通过总线驱动器1在一秒内从多个节点接收几个字节的简单状态信息。

除下游音频流和上游状态之外，还有如以例如每秒96kbit的速度在供电的音频总线5上发送从总线驱动器1到节点20的下游控制信号，即查询、请求、状态或用户位等。

音频系统33优选地方便自动初始化，即在来自总线驱动器1的请求时每个节点20例如用类型、序列号等回答。

如所提及，双向数据流使得能实现端节点20监视。这使得能实现远程服务功能性，其中能够检查包括节点20及其扩音器32的整个音频系统33并且精确的错误信息在服务技术员就位之前在手边。此特征在音频系统33的安装阶段中尤其在菊花链的安装期间也有利于在无需手动地检查每个单独的节点20的情况下验证安装。当总线驱动器1连接至互联网时，能够从与互联网连接的任何地方使用远程服务。

图4至图6上图示的网络布局可优选的是菊花链拓扑，其类似网络总线驱动器1和网络节点20全部并联或者基本上并联电耦合的耦合。节点20的节点总线接口21a、21b实际上是短路，仅具有来自连接器和电流传感器22的电阻损耗。因此能够像图4至图6中所示出的那样图示网络示例(未例示连接器和电流传感器)。

为了使构成供电的音频总线5的电缆中的反射最小化，重要的是确保源阻抗(总线驱动器输出阻抗)、电缆阻抗以及端接阻抗(端接阻抗被附接在给定支路或菊花链中的最后/最远节点20中的总线导体34a、34b之间)是相同的或基本上相同的。在本发明的优选实施例中，这三个阻抗(从差分观点看在从100kHz到10MHz的范围内)全部在40Ohm至120Ohm的范围内。

然而，网络拓扑不限于纯菊花链。使用如图5中所图示的Y型分离器39，可以将供电的音频总线5划分成两个(或甚至更多个)支路。为了使阻抗匹配保持完美，重要的是在两个支路的端部中插入端接阻抗。此外需要在Y型分离器39中添加阻抗匹配装置。

图6图示根据本发明的实施例的环形拓扑供电的音频总线的示例。具有如上所述的数个菊花链节点20的供电的音频总线5在每端连接至总线驱动器1的两个单独的音频总线端口。总线驱动器被配置成将两个端口处理为环形拓扑的一个供电的音频总线，或者自己检测这个情形，例如通过能够在另一个端口处接收一个端口自己的控制数据。优选地，总线驱动器使端口中的一个不活动，并且可以在各种实施例中在不活动端口处施加传输线阻抗，或者依靠最接近不活动端口的节点被检测为最远节点并且被指示像上面所描述的那样施加其传输线阻抗。环形拓扑实施例的优点是在电缆中断、节点的断开或者从总线驱动器切除供电的音频总线的一部分的其它事件的情况下，可以通过手动警报输入、通过检测阻抗失配、低质量通信或者通过其它自动装置并且在断定总线的一部分不可达时检测到这个情形，总线驱动器可以激活第二端口，对两个端口执行节点枚举过程，并且因此利用两个单独的供电的音频总线继续操作。换句话说，环形拓扑使得能实现对于关键音频系统(例如，紧急情况或疏散系统)高度有利的冗余。还可以由各种其它实施例例如通过在供电的音频总线的每端提供单独的总线驱动器来实现环形拓扑，并且手动地或者自动地在两个总线驱动器之间协调其中的哪一个在正常操作期间活动，从而仍然允许另一个总线驱动器在破坏情况下接管供电的音频总线的一部分。从而总线驱动器功能也变得冗余，并且可以有利地位于不同的物理位置中以甚至在本地火灾、功率损耗等的情况下保存一个驱动器。环形拓扑实施例的变化包括两个或更多个总线驱动器在不同位置处连接至供电的音频总线，例如四个总线驱动器沿着供电的音频总线分布，以及手动地协调或者被协调为哪一个在正常操作期间作为活动的总线驱动器。在总线故障的情况下，重新协调发生以确定要接管总线的任何切除部分的操作的最适当的总线驱动器，并且每个活动的总线驱动器执行连接节点的重新枚举。

各种其它拓扑实施例(包括例如参考图4至图6所描述并示出的拓扑的组合)是可能的并且适合于不同的应用、建筑物布局、目的、安全规程等。

如例如适合于分支的供电的音频总线的Y型分离器39中的阻抗匹配能够使用三个相同的阻抗(还被称作如图7中所示出的“毛团网络”(为了简单起见单端的))来建立。对于此星型配置的任一端看见的，阻抗Z1、Z2和Z3等于R/3+(R/3+R)/2＝R，这确保反射相关问题被最小化。然而，网络从一个支路端向另一支路端引入6dB的衰减。

对于2线DC供电的总线，基于纯电阻器的方法是不适合的，因为相对较小的电阻器将在通过总线汲取电流时引入显著的功率损耗。为了防止该问题发生，阻抗匹配装置可以被设计为使得阻抗匹配电阻器仅为AC而“存在”，从而留下DC。在图8中图示了一个解决方案，其中电阻器使用电容器被DC解偶并且通过电感器L处理DC配电。

图9图示根据本发明的实施例的音频系统33的布局。第一总线驱动器1a控制第一供电的音频总线5a上的节点20a至20d，并且第二总线驱动器1b控制第二供电的音频总线5b上的节点20e至20h。

节点20a至20h可以位于一个或多个环境中。环境例如可以由房间来定义。包括节点20的子集的区域可以被定义为或多或少与环境和总线有关，并且提供用于不管它们的环境和总线拓扑都将任何扩音器指派给区域的抽象水平。通常，对区域的指派被用来将相同的音频或控制广播给公共区域的节点。应该提及的是，区域或环境中的节点20的子集的分组可以包括由不同的总线驱动器1控制的节点20。因此，节点20的区域或子集应该被理解为一个或多个节点20被分组并且从而播放相同的音频信号。

图9图示遍及两个环境房间37和房间38分布的节点20a至20d以及20e至20h的两个菊花链。可以例如基于房间37的用途在两个区域37a和37b中划分第一房间37，因此区域37a可能是繁忙且有噪声的区域并且区域37b是房间37的放松区域。房间38表示被表示为38a的仅一个区域。

现在如果将在环境37和38中广播不同的音频信号，则必须在这些区域中划分节点20a至20h。因此，区域1包括节点20a至20c和20h，区域2包括节点20d和20e，并且区域3包括节点20f和20g。

表示区域1至3的节点的子集被自动地或者手动地配置给方便在不同的声音水平下播放不同的音频或相同的音频的相应区域。播放音频信号应该被理解为将音频信号转换为至少对人可听的语音、音乐、音调等。

在实施例中，例如关于区域指派、音频通道选择、音频水平或其它基本配置参数，可以在安装期间预配置节点。可以例如通过包括硬件选择器和/或可编程存储器的节点来方便节点的预配置，安装者可以使用所述硬件选择器和/或可编程存储器来设定一个或多个参数，并且所述硬件选择器和/或可编程存储器可以在加电之后由内部电路读取。例如，可以在节点处提供旋转编码器、DIP开关(DIP：双列直插封装)、NFC接收器(NFC：近场通信)、RFID标签(RFID：射频标识)等。在安装期间，在节点处存在对预配置选择器的访问，并且安装者可以例如预配置节点最初属于哪一个区域以及初始衰减水平。可以甚至在节点连接至供电的音频总线之前并且从而在它接收任何电力之前应用预配置。设定可以是安装项目计划的一部分或者由安装者自发地决定。然而，因为这种预配置在封锁安装、天花板、墙壁等之后有人错误和/或意图改变倾向，所以包括预配置的验证的实施例因此是非常有利的，像允许总线驱动器驳回节点的预配置的优选实施例一样。

为了方便区域的自动配置，总线驱动器1a和1b可以直接或者经由外部音频源8或外部控制器10连接。

因此，聚合环境包括各自包括扩音器系统的扩音器(还被称为节点)中的一个或多个的一组环境37、38。每个环境包括物理区域，例如门厅、会议室、餐馆或类似物理上定界的环境。换句话说，环境由用作诸如墙壁、地板以及天花板、门和窗户、分区、植物、窗帘或甚至相对较大的空间距离的声和/或可视障碍物的物理结构来定义。聚合环境从而例如可以是办公建筑物、餐馆建筑物等，其包括一组环境。聚合环境限于包括扩音器系统的扩音器的环境的聚合，并且因此可能限于建筑物、地板等的一部分，并且包括单个环境或数个环境。扩音器系统可以包括被安装在一个或多个环境中的扩音器。

扩音器系统(还被称为菊花链节点或音频系统)在电或通信连接方面的拓扑可能常常与环境的拓扑完全无关。

在实施例中，可以对声音测量结果进行分析以得到关于通过在特定麦克风未听到或者仅依稀听到来自特定扩音器的声音时分析、从而使得能实现不同的所述环境中的扩音器的分组而获得的声障碍物的信息，以及使得能够估计扩音器与表面之间的距离、从而在特定环境中使得有可能估计环境的两个或三个维度上的尺寸(例如，房间的尺寸和形状)的关于反射表面的信息。在实施例中，例如来自相机的可视信息、关于来自距离测量结果(例如，通过激光器或加速器、定位系统)的物理特性的信息或者蓝色印刷物或其它正式数据或手动地插入的数据等可以被分析，以估计环境的尺寸以及扩音器的相对或绝对位置。在有利的实施例中，关于环境的自动地或手动地确定的信息可以被用来针对如何能够将扩音器划分成扩音器区域以用于后续正常操作而做出基本建议或基本起始配置。在许多实际的应用中，这样建立的基本起始配置将完美地适合于大多数用途。

环境的拓扑可能未必对应于扩音器区域的拓扑。换句话说，网络拓扑、扩音器连接、环境以及扩音器区域不受约束，但是至少部分地重叠。

在高级实施例中，所指派的扩音器区域可能不是静态的或永久的，而是可以根据房间或大厅的应用而改变。诸如“实况音乐会”、“会议”或“休闲酒吧”的应用可能需要扩音器以履行不同的角色。

如可以从以上描述看见的，发明的音频系统33具有数个优点，其中通过总线驱动器1与节点20之间的两个有线供电的音频总线5发送的电力和双向数据的特征以及两条线34a、34b的极性无差别是特别有利的。

在这些优点之中，至少能够提及扩音器32的单独故障监视、单独增益、延迟以及按高粒度均衡、节点20的动态寻呼和分组、同一菊花链上的多个节点类型、同一菊花链上的超过一个区域或通道、在无需在现有系统的节点之间安装新传输线的情况下改装或者更新现有音频系统的可能性、网络的第一和最后节点20中的相等的音频质量，方便自动地调试定位错误可能存在位于哪一个节点处以及与传统可比较的音频系统相比更细导体34的使用。

与例如70VRMS相比能够在本音频系统33处使用更细导体34的原因是在70VRMS下，音频信号的RMS比在由本发明建议的40V至50V DC系统下显著地低。因此，与70VRMS系统相比本音频系统33的电流以及从而损耗显著地降低了。

与传统70/100V安装技术相比，存在至少以下优点：

·电缆敷设可以是阶段无差别的。电缆中的调换导体对于结果得到的声输出将不导致180度相位改变。

·可以同时在单个电缆(双绞线对)上输送超过一个音频通道。这意味着能够使用单个菊花链(电缆)来覆盖多个区域。

·系统可以合并建立保持包括从总线上的第一节点到最后节点的物理(电连接)序列的所有总线节点的列表的节点枚举过程。此列表确保所有电连接在起作用。与在最后加电期间获得的列表的偏差可以被报告(自动地经由电子邮件或类似物)到给定位置。

·系统可以合并自测试特征，其告诉安装者/维护人员电缆上的最后功能节点位于在那里。

·每个节点可以实现能够被远程地控制的单独的水平控制、EQ以及其它DSP相关功能。例如当系统被安装在根据环境(例如在将期望针对一些场合在仅总餐馆空间的分部中调整声音水平的餐馆中)转换“声音配置文件”-或者甚至有差异的音频材料(与动态/虚拟选路能力相对应)将有利的环境中时这是优点。

·能够监视每个单独的节点的状态，意味着能够连续地跟随扩音器(和放大器)状态(温度、功耗、阻抗)。

·由于音频功率变压器的缺少，可以改进声质量，所述音频功率变压器通常需要音频信号被高通滤波以避免低频率的失真。在没有这个变压器的情况下直接驱动扩音器将使得能实现更丰富且更紧的低音再现。

·当再现音频材料时与70/100V系统相比，电缆敷设中的功率损耗将更低。对于典型的音频信号，波峰因数是12dB。这意味着70V(100V峰值)系统中的满标度音频的RMS电压是仅25V，与所提出的系统相比，可能在总线上具有48VDC(＝48Vrms)。假定类似的电缆厚度(电阻传导损耗)，这个差异将在70V系统中导致粗略地为48V系统中的电流两倍的电流，从而变成四倍更高的电缆功率损耗(P＝I²·R)。这个事实可以被利用成(1)使用更细电缆，或者(2)对于给定电缆尺寸(和可接受的损耗)提供增加的电缆长度。

·系统还可以包括不与音频再现直接有关的数个其它类型的传感器。示例可以是光传感器、烟传感器、气体传感器(CO)、接近传感器或任何其它类型的传感器。来自这些传感器的信息可以被中继回给总线驱动器1并且进一步到连接至驱动器和/或总线的互联网和/或其它设备上。

·与70V(100V峰值)或100V(140V峰值)相比总线峰值电压更低。使用48V意味着系统可以由“任何人”安装，因为48V被认为是不危险的，然而70V/100V系统的安装可能需要持证人员。

这些图的描述已集中于向本发明提供特征的元件。因此应该提及的是，还可以在各种实施例中实现其它未提及的元件。这些元件可以是安装在供电的音频总线5的传输导体34与驱动器处理单元11之间的电容器、总线驱动器1的数据发送器和接收器以及供电的音频总线5的被用作用于防止DC电力信号干扰数据的处理的传输导体34。

以相同的方式，电感器可以存在于总线驱动器1的电源3、节点20的电力转换器35与供电的音频总线5的传输导体34之间以滤波并且确保数据通信不干扰电源。

应该提及的是，可以组合本说明书中参考的这些图中的任一个的任何元件以获得遵照特定要求的音频系统33。另外，这些图的许多元件是现有技术水平元件并且因此未被详细地描述，因为它们及其功能被技术人员知道。

音频系统33还被称为扩音器系统33，驱动器电源2还被称为总线电源2，节点数字接收器28还被称为节点接收器28，节点功率放大器31还被称为放大器31，节点电源35还被称为电力转换器35，所述电力转换器35被设置为转换来自供电的音频总线的电力以至少部分地向节点处理单元和节点接收器供应电力。

图10图示扩音器系统33，所述扩音器系统33被配置有用于监视功耗影响参数的监视单元101、用于确定何时满足功耗控制的标准的测试单元102、用于基于标准被满足而降低扩音器节点中的一个或多个的功耗的功耗控制装置103。

放大器损耗、开关损耗、增益补偿

图14示出典型的单电源全桥D类功率级的图。供应有Vbus的两个半桥通过L-C滤波器来驱动负载(Rload)。功率电感器(L)耦合至一侧的开关节点以及在另一侧的负载端子上。MOSFET被图示有它们固有的体二极管以及寄生电容Cgd、Cgs和Cds。开关节点(Coss)的结果得到的电容是这些电容的函数。MOSFET由门驱动器(GD)驱动。

可以通过以下等式来描述使用按照全桥配置的四个相同MOSFET的单电源D类放大器中的功率损耗：

P_tot=P_sw+P_cond+P_gd

P_sw=C_oss·V_bus ²·F_pwm+2·I_d·V_bus·T_t·F_pwm

P_gd=2·Q_g·V_gs·F_pwm

其中Psw是由于在开关晶体管中切换寄生电容而导致的损耗，Pcond是与MOSFET导通电阻有关的传导损耗，Pgd是主要由密勒电容导致的选通驱动损耗，Rdson是MOSFET导通电阻，Rload是负载电阻，Pload是负载中耗散的功率，Qg是改变半桥的状态所需要的选通电荷，Vgs是使MOSFET导通所需要的栅-源电压，Fpwm是开关频率，Coss是在半桥开关节点处找到的寄生电容，Vbus是由总线驱动器1输送给扩音器节点20以及这些节点的放大器的电压，Id是在转变开始(其在空载操作中对应于峰值电感器纹波电流)时的MOSFET电流，并且Tt是转变持续时间。

Psw中的第一项被称为P1并且第二项被称为P2。

开关损耗Psw与平方的总线电压Vbus成比例(Id-其对应于D类L-C解调滤波器中的峰值纹波电流-与Vbus成比例，所述Vbus也使得P2与平方的总线电压成比例)并且还与开关频率Fpwm成比例。

根据Vbus＝50V、Coss＝1nF、Vbus＝50V、Fpwm＝400kHz、Id(LC滤波器纹波电流)＝1A并且tf＝10ns的示例，开关损耗是P_sw＝P1+P2＝1W+0.4W＝1.4W。

通过将Vbus降低至25V(并且Id因此降低至0.5A)，开关损耗被降低至P_sw＝P1+P2＝0.25W+0.1W＝0.35W。

因此，能够通过降低总线电压Vbus、通过降低开关频率Fpwm或者通过把放大器带进睡眠模式(例如，通过将总线电压降低至零或者使放大器和/或开关晶体管与总线电压断开)来实现显著的节电。

通过将节点设定为待机来降低功耗

功耗控制装置103可以被设置为将一个或多个扩音器节点20设定为待机模式。待机模式可以包括节点被设定成消耗比当节点不处于待机模式时的正常功耗低(即，比全功能模式低)的一定量功率的任何模式，所述全功能模式例如是当节点处于正常或默认模式以便渲染音频信息(例如，编码音频信息)时的模式。例如，扩音器节点20可以被配置成断开节点20的处理单元23、放大器31或其它单元。通过断开放大器31避免了放大器和扩音器中的空载时间损耗。可以通过例如借助于开关抑制电力到单元的供应或者通过使放大器31的开关晶体管(MOSFET)为三态或者通过使半桥保持在相同状态下从而避免电流在已连接负载中流动来实现断开单元。一般而言，将节点20设定为待机模式可能涉及切换功能、子组件和单元中的一些或全部。

可以通过经由供电的音频总线5从总线驱动器1接收的或者从其它外部组件或传感器接收的指令来实现节点到待机模式的设定。

扩音器节点20可以被配置成使特定单元、功能或子组件(例如，至少节点接收器28)接通，以便使得能够识别来自总线驱动器或其它外部组件或传感器的任何指令来从待机模式唤醒。

扩音器节点20可以被配置成被设定为通过被关闭的不同程度(例如，不同数目的子组件被断开或者不同的功能被禁用)表征的不同的待机模式。因此，功耗控制装置103可以被设置为将两个或更多个扩音器节点20设定为不同的待机模式。

除设定待机模式之外，功耗控制装置103还可以被设置为例如经由通过供电的音频总线5发送的唤醒指令来将节点20设定为默认模式，即全功能模式。换句话说，功耗控制装置103控制单独的扩音器节点20进入或者离开待机模式。

功耗控制装置103可以被总线驱动器1包括。因此，总线驱动器可以被设置为例如通过经由供电的音频总线5发送指令来将扩音器节点设定为特定待机模式或默认模式。

附加地或可替选地，功耗控制装置103可以被扩音器节点20包括。例如，被一个节点20包括的功耗控制装置103可以将此节点自主地设定成待机模式。根据实施例，被一个节点20包括的功耗控制装置103可以附加地被配置成经由由节点发送器30所发送的指令来将其它节点20设定成待机模式。因此，扩音器节点20中的一个或多个可以包括被设置为在供电的音频总线5上发送通信的节点发送器30。因此，扩音器节点20中的一个或多个可以被设置为控制以将它本身和/或其它节点20设定成待机模式。

节点它本身和/或其它节点进入待机模式的自主决定可以由被节点包括的测试单元102来执行。

自主地决定进入待机模式可能需要授权，例如经由指令从总线驱动器1提供的授权。因此，节点20可以被配置成被授权使得能够将它本身和/或其它节点设定成待机模式。

被扩音器节点20包括的功耗控制装置103的待机模式可以包括使节点接收器28保持接通，以便接收用于离开待机模式或者改变待机模式的指令，或者以便能够检测针对相应节点20的音频信号何时存在于供电的音频总线5上。

一般而言，监视单元101、测试单元102和功耗控制装置103中的一个或多个可以被总线驱动器1、扩音器节点20中的一个或多个或其它单元包括。可替选地，监视单元101、测试单元102和功耗控制装置103中的一个或多个可以被能够与总线驱动器1或一个或多个扩音器节点20进行通信的外部单元包括。

监视单元101被布置用于监视功耗影响参数。功耗影响参数可以包括音频信息、控制信息、人不存在指示或其它信息。

由监视单元101监视的音频信息可以被例如测试单元102利用，以用于确定用于决定降低特定扩音器节点中的功耗的标准。能够根据音频信息确定的不同标准包括音频信号的不存在以及音频信号的音量低于阈值。

例如，如果在供电的音频总线5上不存在音频信号，则功耗控制装置103可以指示一个或多个扩音器节点进入待机模式。例如，总线驱动器可以指示扩音器节点进入待机模式，或者如果单独的节点未接收到要渲染的音频信号，则单独的扩音器节点可以决定进入待机模式。

由监视单元101监视的控制信息可以被例如由测试单元102利用，以用于确定用于决定降低特定扩音器节点中的功耗的标准。能够根据控制信息确定的不同标准包括用于特定扩音器节点不对存在于供电的音频总线上的当前音频信号进行处理的指令，例如诸如节点被指派给不同的音频通道、节点被减弱以及节点被停用的指令。

例如，功耗控制装置103可以依赖于控制信息而指示一个或多个扩音器节点进入待机模式。例如，总线驱动器1可以对控制信息进行分析并且指示相关扩音器节点进入待机模式，或者单独的扩音器节点可以对控制信息进行分析并且单独地决定何时进入待机模式。

功耗控制装置103(例如，总线驱动器1或扩音器节点20)可以基于控制信息将一个或多个扩音器节点20设定为待机模式，即使所述一个或多个扩音器节点20接收到音频信号，例如旨在由其它扩音器节点20渲染的音频信号。

在功耗影响参数包括人不存在指示的前述示例中，功耗控制即用于降低功耗的标准包括人不存在于扩音器节点20的声音近距离内。例如，如果在离扩音器节点的特定距离内(即在声音近距离内)无人存在，则可以将该节点以及可能附近的节点设定为待机。

人不存在指示或人不存在信号可以由人不存在指示器，例如，接近传感器或移动传感器(例如，无源红外传感器(PIR传感器))或噪声传感器(例如，麦克风)产生。人不存在指示器可以连接至扩音器系统，例如直接连接至总线驱动器1或者连接至一个或多个扩音器节点20，以用于确定何时指示了人不存在并且在此基础上让相应的扩音器节点进入待机模式。

还可以从由房间中的灯开关或光传感器获得的信息、从指示环境将在特定时段期间被腾空的时间表得到人不存在指示器。

功耗控制装置103可以被设置为将在任何听众的声音近距离外部的扩音器节点20设定为待机模式。也就是说，当由于距离或诸如墙壁的障碍物而由扩音器节点产生的声音可能被认为对任何听众无意义时，可以是这些扩音器节点减弱。从而空房间中的扩音器节点可以进入待机模式，因为对于该房间外部的任何人来说可能是无意义的。附加地，大环境(例如，大礼堂)中的一个或多个扩音器节点在它们离任何听众足够远的情况下可以被设定为待机模式，可能以其它扩音器节点更靠近听众的要求为条件。可以对人不存在指示进行分析，例如以确定标准(例如，距离)是否由测试单元102、由总线驱动器1或一个或多个单独的扩音器节点20满足。在实施例中，一个或多个扩音器节点20包括用于接收人不存在信息的传感器或其它输入装置，例如光传感器，接近传感器或噪声传感器，并且将原始或被分析的信息转发到总线驱动器，所述总线驱动器然后可以做出关于进入待机模式的关联性的决定，并且相应地指示任何相关扩音器节点，包括配备有传感器的扩音器节点。

扩音器节点进入或者离开待机模式可能导致诸如砰然声或卡嗒声声音的不希望的噪声。因此给扩音器节点提供诸如砰然声或卡嗒声降低装置的装置以用于避免这种效应是有利的。在被扩音器节点包括的放大器为D类放大器的各种实施例中，可以在放大器的脉冲调制器中实现砰然声或卡嗒声降低装置。例如，砰然声或卡嗒声降低装置可以在待机之后接通或者开始时控制脉冲调制器，以基于音频信号建立比规则脉冲故意窄的脉冲作为第一脉冲。砰然声或卡嗒声降低装置可以在进入待机或者被断开时控制脉冲调制器，以首先使音频淡出，然后在规则脉冲中的最后一个已出现之后建立故意窄的脉冲。

通过降低总线电压来降低功耗

功耗控制装置103可以被设置为降低由总线电源产生的总线电压V_BUS。如所说明的，降低总线电压降低开关损耗P_sw。

通常在供电的音频总线5上期望相对较高的电压，以便在不损失由于电力电缆中的传导损耗而导致的太多功率的情况下并且在无需具有非常低电阻的电力电缆(即，厚电缆)的情况下向扩音器节点20供应相对较高的功率。

例如因为由于传导损耗而导致的局限，相对较高的电压也可能是所希望的，以便在给定放大器设计情况下实现足够高的声能。

在更低的总线电压下，除增加的传导损耗之外，放大器和扩音器可能不能够产生它们的额定声压，并且如以上所提及的，传导损耗可能在高电流下变得显著且不可接受，所述高电流是通过降低电压而加重的。

因为供电的音频总线可以包括以不同的设定播放不同的音频的数个可能不同的扩音器节点，所以确定扩音器系统整体何时可以受益于降低的总线电压并且仍然满足足够的音频性能是一项非凡的任务。

用于出于启用待机模式的目的而监视影响参数的监视单元101可以附加地或可替换地被用于出于在总线电压被降低的情况下启用降低的总线电压模式的目的而监视类似或其它的参数。

例如，监视单元101可以监视作为影响参数的参数的音频信息和/或总线电压V_BUS。基于音频信息，能够确定要由一个或多个扩音器节点产生的声音是否充分地低于节点的满容量，例如低于给定声压水平阈值。可选地，可以根据被总线驱动器1包括的设定点数据来监视或者确定总线电压，以便确定实际的总线电压是否足够高，例如等于标称总线电压(例如，48V)，以使得能够实现开关损耗P_sw的显著降低。

如果音频信息满足功耗控制的给定标准，例如定义音频信息设定低于阈值的要渲染的声压水平的标准，并且可选地依赖于定义总线电压足够高(例如，高于阈值)的标准，则可以启用功耗控制，即可以启用总线电压V_BUS的降低。

各种扩音器节点可以被设置成对音频信号应用不同的音频处理，诸如例如增益、压缩和均衡。可以作为影响参数被监视的这些另外的参数可以附加地被用于使用功耗控制装置103来进一步定义要为了启用功耗控制即总线电压降低而满足的标准。

因为可以确定如由音频信息定义的要渲染的声压水平可能不需要实际的总线电压，即声压水平可以通过更低的总线电压V_BUS来获得，所以可以将功耗控制的标准定义为定义总线电压比由一个或多个扩音器节点20所需要的高的标准。

可以将总线电压降低至在10％至99％的范围内优选地在从供电的音频总线的额定电压的10％至80％的范围内的总线电压。实际的电压降低可能依赖于对于克服供电的音频总线5中的容许电压降足够的并且/或者对于驱动扩音器节点的电子装置足够的最小总线电压。

例如，48V的标称总线电压也许可降低至至少25％，即至12VDC以仍然通过100米的电缆驱动例如16个扩音器节点，只要它们当中谁都未被要求按高于给定阈值的声压水平播放即可。25％电压降低使放大器中的开关损耗降至标称开关损耗的大约1/16。

功耗控制装置103可以被配置成导致总线电压V_BUS的改变。因此，总线驱动器1、扩音器节点20中的一个或多个或位于别处的功耗控制装置103可以确定电压降低或电压降低指令(意在供总线驱动器1使用)。由总线驱动器1确定的电压降低或由总线驱动器接收的电压降低/电压降低指令使总线驱动器的电源相应地修改总线电压。

扩音器节点20的放大器可以是布置有反馈回路的开关放大器，例如D类闭环放大器，以相对于由扩音器节点渲染的声压而抵消总线电压降低。

在实施例中，放大器是闭环D类放大器，其从而可以对总线电压降低进行补偿并且与扩音器一起递送所预定的声压水平，假设在扩音器节点处接收到的音频信号仅包括低振幅水平离开房间以用于放大器的动态范围内的补偿。闭环放大器中的补偿可以有效地导致闭环放大器中的增加增益。

可替选地，负载扬声器节点20的放大器可以是开关放大器，所述开关放大器被设置为对音频信息或控制信息应用增益以相对于由扩音器节点渲染的声压水平而抵消总线电压降低。这种开关放大器可以是开环放大器，例如开环D类放大器。

当放大器是开环放大器时，放大器或总线驱动器被设置为对音频信号应用与总线电压的降低成比例的增益，以便能够从扩音器节点递送所预定的声压水平。这确保从音频信号到扩音器电压信号的总的不变增益，而不管总线电压如何。

图11图示由总线电压V_BUS×k供电的开环放大器31，其中k是零与一之间的电压降低因子。音频信号(这里由信号x说明性地举例说明)与k的倒数相乘以便自适应地修改标称增益。这里增益单元301的标称增益被假定为一。放大器31的输出端的电压作为供应电压和音频信号的乘积被给出：

(V_BUS·k)·(x/k)＝V_BUS·x。因此，放大器的输出电压以及从而声压水平至少部分地独立于总线电压V_BUS的变化。

经修改的增益或增益修改1/k可以由单个扩音器节点20例如由节点的处理器根据供应给单个节点的被监视的总线电压单独地确定。因此，除由驱动器1的电源所执行的电压降低之外由于电缆电阻而导致的电压降由节点单独地补偿。因此，不同的节点20可以具有不同修改的增益值，例如依赖于驱动器1与节点20之间的电缆电阻。

可替选地，经修改的增益可以由总线驱动器1确定。在这种情况下，可以确定为一个或多个节点20所公共的单个修改的增益值。然而，两个或更多个修改的增益值还能够由总线驱动器1确定，例如依赖于预定、测量或估计的电缆电阻，并且发送到两个或更多个节点20。

由总线驱动器确定的经修改的增益可以被音频信息或者被发送到扩音器节点20的控制信息包括。音频信息可以被总线驱动器1或者被扩音器节点20包括在音频信息中。

在扩音器节点利用单独的音频处理或参数的情况下，每个扩音器节点20可以被配置成确定需要的总线电压或最小可接受的总线电压并且将此电压信息例如以总线电压指令的形式传送到总线驱动器1、测试单元102或功耗控制装置103。总线驱动器或其它单元可以被配置成基于从节点接收到的电压信息来确定公共最小可接受的总线电压并且指示电源产生此电压。

图12示意性地图示音频信息包括意在供沿着由相同的总线驱动器1供电的一个或多个供电的音频总线5而分布的扩音器节点的相应的第一组和第二组使用的第一音频信号x1和第二音频信号x2。音频信号的归一化振幅被定义为在-1与1之间。曲线201和202图示如由音频信息x1、x2所定义的要渲染的确定的声压水平(被归一化在-1与1之间)。

一个或多个供电的音频总线可以具有集成的或连接网络的总线驱动器。因此，一个或多个总线驱动器可以被集成在单个整体的总线驱动器中，其中该整体的总线驱动器可以支持到一个或多个供电的音频总线的供电以及音频信息和控制信息的发送。可替选地，一个或多个单独的总线驱动器可以例如经由LAN总线连接网络，并且通常由连接至单独的总线驱动器的中央控制器来控制。中央控制器还可以被提供用于控制一个或多个集成的总线驱动器。

由于不同的音频信号x1、x2的存在，最小音频水平201、202随着时间的推移而变化。因此，功耗控制装置可以被设置为依赖于多个音频水平201、202中的最大音频水平而降低总线电压，其中最大音频水平是随着时间的推移、连续地或者在固定时间点确定的。

因此，直到时间t1并且进一步直到时间t2，音频水平201具有最大音频水平，然而音频水平202在时间t2之后具有最大音频水平。在任何时间或在预定时间点电压降低是根据音频水平201、202来确定的。

注意，像攻击/保持/释放这样的超前延迟、平滑滤波和定时机制可以被用来确保增益补偿始终与总线电压基本上成反比。

图15说明超前延迟的效应。上图示501和下图示502包含与音频信号的声压水平相对应的总线电压V_BUS、音频信号x和包络503的曲线。

上图示501示出了音频信号的振幅在t1处突然增加。理想地，总线电压V_BUS还应该立刻增加，以便允许扩音器节点正确地或者在没有太多失真的情况下渲染音频信号x。然而，由于扩音器节点的电容并且由于总线驱动器1的电源的有限的功率或电流能力，电源的充电功率是限制的，使得总线电压V_BUS不能够立刻增加，而是在t1与t2之间逐渐增加。因此，在t1与t2之间总线电压不够高而无法使得节点能够正确地渲染音频信号。

在时间t3处音频信号x的振幅再次突然降低，并且因此，总线电压也能够理想地一直立刻降低。然而，由于经充电的电容，总线电压仅能够在t3之后慢慢地降低。

在时间间隔t1至t2以及t3至t4中的逐渐增加和降低期间，增益或增益补偿1/k应该理想地依赖于改变的总线电压而改变。然而，因为难以预测总线电压的改变，所以不能够正确地确定增益或增益补偿1/k的变化。对此可能的解决方案可以是控制总线电压的增加和降低，例如通过利用预定电压缓变率来使电压增加或降低的改变的速率放慢。

对问题的另一解决方案是实现如音频信号被延迟的下图示502中所示出的超前延迟。这可以通过配置总线驱动器以在经由总线向节点发送音频信息之前插入音频信息的延迟来实现。图示502示出了信号x被延迟了超前延迟时间t2-t1。超前延迟时间必须足够大以确保总线电压有足够的时间从最小电压增加至标称总线电压。通过使用超前延迟实现了总线电压在音频信号中的跳跃到达节点之前已到达高水平。类似地，总线电压的高水平必须扩展量t2-t1，即从t3到t4，因为从t3到t4的经延迟的音频信号需要高总线电压。

如上所述，总线驱动器1可以确定电压降低或电压降低指令。附加地，总线驱动器1(或一般而言功耗控制装置103)可以确定电压降低的时间，例如何时应该降低总线电压和/或多长时间。

由于当音频信息在总线驱动器处可用时(例如，当音频由总线驱动器接收或者产生时)的时间与当音频信息在给定扩音器节点20处可用时的时间之间的延迟，总线驱动器(或测试单元102或功耗控制装置103)能够确定增加的总线电压是否是需要的或者降低的总线电压是否是可实行的。

延迟可能是由处理时间(例如，音频信息的音频处理)导致的，或者可以是故意地实现的延迟，例如实现的超前延迟被实现。

测试单元102或功耗控制装置103(例如，总线驱动器1)可以利用存储的信息来确定降低的总线电压V_BUS。这种存储的信息可以包括使降低的总线电压与从音频信息得到的信息(例如，从音频信息得到的声压水平)联系起来的查找表。

因为放大器31的输出的电压振幅由(V_BUS·k)·(x/k)＝V_BUS·x给出，所以原则上可以任意地选择总线电压的降低，只要供电的音频总线5的电缆中的电流不超过特定极限(例如，根据电缆中的传导损耗的考虑事项而确定的电流极限)即可。

如以上所指出的，由于电缆中的传导损耗以及因此作为电缆长度的函数的电压降的存在，扩音器系统可以被有利地布置为使得节点1能够确定经修改的增益或增益修改1/k。

另外，这种存储的信息的示例包括更低总线电压的容差、针对不同节点20的可用增益水平、关于均衡的细节、在不同节点中实现的压缩和其它音频处理。

通过改变放大器硬件来降低功率

图13示出被配置有至少第一开关功率级401和第二开关功率级402的放大器31。第一功率级或第二功率级被在任何时间用于驱动扬声器32。扩音器节点20或功耗控制装置103被配置成例如依赖于功耗影响参数以及功耗的标准而选择开关功率级401、402中的一个。例如，在扩音器节点20的位置处的总线电压V_BUS以及从其得到的音频信息或声压水平可以被用于确定应该选择功率级中的哪一个。

因此，功耗控制装置103可以被设置为将放大器31开关功率级401、402或其它子组件耦合进或耦合出。

例如，开关功率级401、402可以被配置有具有不同的漏-源导通电阻RDS(on)的场效应晶体管FET。配置有低漏-源导通电阻RDS(on)的功率级401、402具有低传导损耗，并且因此可以在需要扩音器节点20产生高声压水平时产生最低功率损耗。配置有高漏-源导通电阻RDS(on)的功率级401、402通常具有低栅损耗，并因此具有低开关损耗，并且因此可以在需要扩音器节点20产生低声压水平时产生最低功率损耗。因此，对于高声压水平选择了具有低漏-源导通电阻RDS(on)的功率级，而对于低声压水平选择了具有高漏-源导通电阻RDS(on)的功率级。

通过改变音频处理来降低功率

可以通过改变音频处理参数来降低由于在扩音器节点20中渲染音频信息而导致的功耗。

音频处理参数的示例包括音频水平的降低、音频频谱到需要更少能量来再现的频谱的成形或限制，例如降低音频信息的低频成分以及放大器31的开关晶体管的开关频率的成形。

功耗控制装置103可以被设置为依赖于功耗影响参数以及功耗的标准而改变音频处理参数。

对于由总线驱动器控制的音频处理参数，总线驱动器可以被配置成改变音频处理参数，然而由扩音器节点控制的音频处理参数可以被配置成自主地或者像通过总线驱动器经由控制信息所指示的那样改变音频处理参数。

由总线驱动器1执行的音频处理参数的改变影响被控制来渲染与改变的音频参数相关联的音频信息的所有扩音器节点20，然而由给定扩音器节点20执行的音频处理参数的改变仅影响该节点。

可以依赖于特定扩音器节点附近的背景噪声而执行特定扩音器节点20中的音频处理参数的改变。本地背景噪声可以由特定节点测量。可以依赖于背景噪声而改变音频处理参数。例如，音频信息可以被改变成依赖于背景噪声而产生改变的声压水平，例如使得对于低于给定噪声阈值的背景噪声的水平声压水平降低了。

因此，功耗影响参数可以包括音频信息和/或背景噪声水平。功耗控制的标准可以被定义为背景噪声水平的改变、背景噪声水平的特定水平或者目前声压水平(根据音频信息确定)与背景噪声水平之间的比。

通过基于背景噪声水平调整音频水平和/或均衡，扩音器节点可以降低它们在低背景噪声下的功耗，同时甚至在许多实施例中变得对于听众来说更舒适，因为例如未必大声的通告或背景音乐被认为对于大多数人来说不舒适。

功耗控制装置103可以被设置为改变放大器31的开关晶体管的开关频率以便降低功率损耗。因为开关损耗与PWM开关速率成比例，所以开关频率表示用于实现功率损耗降低的一个重要参数。

PWM过程能够被视为采样过程。对于时间连续的脉冲宽度调制，音频信号x在调制器中被按三角波形“采样”。对于大多数音频PWM调制器，开关频率是音频宽度的10至30倍，与全带音频放大器(宽带＝20kHz)的200至600kHz相对应。然而，对于具有降低的带宽和/或降低的信号梯度(例如，由于信号x的低振幅而导致的降低的信号梯度)的音频信息，能够在通过调制过程仍然实现可接受的音频质量的同时降低PWM速率。取决于PWM调制类型，甚至在低开关频率下，也可以使结果得到的纹波电流(开关节点输出电流)保持低。公布的专利US 7,728,689描述了一种不管PWM开关速率都建立具有短持续时间的PWM脉冲的调制器。因此，具有支配低频成分和/或低信号振幅的音频成分可以适合于通过与其标称速率相比具有降低的开关速率的D类放大器。

因此，对于确定开关频率的改变相关的功耗影响参数包括要由节点3渲染的音频信息的信号振幅和频谱内容，因为低频成分和/或低振幅水平可以允许更低开关频率实现。

可以基于信号振幅、信号梯度和/或频谱成分与和信号振幅、信号梯度和/或频谱成分有关的预定阈值的比较来定义用于确定功耗控制装置103是否应该改变开关频率的标准(将由测试单元102处理)，其中阈值指示相对于实现功率损耗降低开关频率的改变何时是可实行的。

Claims (10)

1.一种用于控制扩音器系统(33)的功耗的方法，所述方法包括：

·提供供电的音频总线(5)；

·提供连接至所述供电的音频总线的总线驱动器(1)，所述总线驱动器被设置为将控制信息和音频信息馈送到所述供电的音频总线中，所述总线驱动器包括驱动器处理单元(11)和驱动器存储器；

·提供连接至所述供电的音频总线的总线电源(2)，所述总线电源被设置为将电力馈送到所述供电的音频总线中；以及

·提供连接至所述供电的音频总线的扩音器节点(20)，所述扩音器节点中的每一个包括

о节点处理单元(23)和节点存储器；

о节点接收器(28)，所述节点接收器(28)被设置为接收所述供电的音频总线上的通信；

о至少一个扩音器(32)和至少一个放大器(31)，所述至少一个放大器(31)被设置为基于来自所述供电的音频总线的电力以及由所述节点接收器从所述供电的音频总线接收的控制信息和音频信息来驱动所述扩音器；以及

о电力转换器(35)，所述电力转换器(35)被设置为转换来自所述供电的音频总线的电力以至少部分地向所述节点处理单元和所述节点接收器供应电力；

·使用所述扩音器节点的子集来基于所述音频信息和所述控制信息产生声音；

·监视功耗影响参数；

·基于所监视的功耗影响参数来确定何时满足功耗控制的标准；以及

·基于所述标准被满足来使用功耗控制装置(103)，从而降低所述扩音器节点中的一个或多个的功耗。

2.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述功耗控制装置(103)被设置为将扩音器节点设定为待机模式。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述功耗控制的标准包括扩音器节点不接收用于渲染的音频、扩音器节点被减弱或者人不存在于扩音器节点的声音近距离内。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述功耗控制装置被设置为降低由所述总线电源产生的总线电压，优选地降低至所述供电的音频总线的额定电压的10％至99％的范围内的总线电压。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述放大器是布置有任一反馈回路以相对于由所述扩音器节点渲染的声压而抵消所述总线电压降低的开关放大器，或者被设置为对所述音频信息或控制信息应用增益(1/k)以相对于由所述扩音器节点渲染的声压而抵消所述总线电压降低。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述功耗控制装置被设置为将所述放大器中的一个或多个的子组件耦合进或耦合出。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述子组件包括不同组开关功率级(401、402)，所述不同组开关功率级包括具有不同的漏-源导通电阻RDS(on)的场效应晶体管FET。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述功耗控制装置被设置为改变音频处理参数，其中，所述音频处理参数是所述扩音器节点中的一个或多个的音频水平。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述功耗控制的标准包括背景噪声水平已改变或者由所述扩音器节点渲染的声压与背景噪声水平之间的差不在高于背景噪声水平的目标水平的预定容差内。

10.一种具有功耗控制的扩音器系统(33)，所述扩音器系统包括：

·供电的音频总线(5)；

·连接至所述供电的音频总线的总线驱动器(1)，所述总线驱动器被设置为将控制信息和音频信息馈送到所述供电的音频总线中，所述总线驱动器包括驱动器处理单元(11)和驱动器存储器；

·连接至供电的音频总线的总线电源(2)，所述总线电源被设置为将电力馈送到所述供电的音频总线中；以及

·连接至所述供电的音频总线的扩音器节点(20)，所述扩音器节点中的每一个包括

о节点处理单元(23)和节点存储器；

о节点接收器(28)，所述节点接收器(28)被设置为接收所述供电的音频总线上的通信；

о至少一个扩音器(32)和至少一个放大器(31)，所述至少一个放大器(31)被设置为基于来自所述供电的音频总线的电力以及由所述节点接收器从所述供电的音频总线接收的控制信息和音频信息来驱动所述扩音器；以及

о电力转换器(35)，所述电力转换器(35)被设置为转换来自所述供电的音频总线的电力以至少部分地向所述节点处理单元和所述节点接收器供应电力；

·监视单元(101)，所述监视单元(101)被设置为监视功耗影响参数；

·测试单元(102)，所述测试单元(102)被设置为基于所述功耗影响参数来确定何时满足功耗控制的标准；以及

·功耗控制装置(103)，所述功耗控制装置(103)被设置为基于所述标准被满足而降低所述扩音器节点中的一个或多个的功耗。