CN107925833B - 具有双向输入/输出端口的音频处理器 - Google Patents

Abstract

具有多个端口的音频处理器，其中多个端口可被配置为输入或输出端口。每个端口包括插孔、输入音频电路和输出音频电路。当端口被配置为输出端口时，开关是可控制的，以选择性地将输出音频电路的输出端连接到插孔。在一个实施例中，开关被电阻旁路，并且当端口被配置为输入端口时，输出音频电路的输出端通过电阻耦合到插孔。

Description

具有双向输入/输出端口的音频处理器

相关申请交叉引用

本申请要求以下申请的优先权：2016年1月20日提交的，名称为“具有双向输入/输出端口的音频处理器”的美国专利申请号15/002,135，以及 2015年5月27日提交的，名称为“具有双向输入/输出端口的音频处理器”的美国临时专利申请号62/167,174，两者的全部内容均通过参考方式被合并于此。

技术领域

所公开的技术涉及到音频设备，并且具体涉及到可编程音频处理器。

背景技术

音频处理器是计算机控制设备中复杂的一部分，它使得音响工程师能够配置声音如何在空间中被接收和分配。这种设备可以应用于商业机构、酒吧、餐厅、会议室、音乐厅、教堂、政府机构或其他任何其它需要从音频源接收音频输入并将其传送给一个或多个扬声器以便人们收听的地点。音频处理系统的一个例子是可向美国QSC音频制品公司(本申请的受让方)购买的Q-Sys Core^TM系统。

图1示出了Q-Sys Core系统的简化表示。系统10包括音频处理内核 20，音频处理内核20包含一个或多个中央处理器22以及可以用可编程微处理器或数字信号处理器(DSP)实现的音频处理器24。该音频处理器 24从多个音频输入电路26接收输入音频信号，该音频输入电路26调节该信号以使其具有适当的电平，并且如果接收到的信号是模拟形式，则利用模数转换器将信号转换为对应的数字信号。音频信号在音频处理器24中处理，并提供给选定的音频输出电路28，其中音频输出电路28中可能包含放大器。从任意数量的输入音频源40接收音频信号，该输入音频源40 包括麦克风40a-40c、来自包括因特网在内的网络40d的流式音频信号、以及诸如CD播放器40e或MP3播放器40f等的数字音乐源。此外，还可从卫星、有线电视源40g、或电话40h接收输入信号。应该理解，其他音频源也是可能的。每个音频源通过输入插孔30与音频处理器20相连。输出音频信号通过音频处理器的输出插孔32直接或通过附加放大器60被提供给扬声器50a，50b。可选地，输出音频信号可以在网络上传输到其他类型的音频设备(未示出)。音频工程师或IT技术人员能够通过在计算机系统36上运行的软件控制如何处理、组合和路由音频信号。

创建如图1所示类型的音频处理器20的挑战之一是响应用户对不同数量的输入和输出的需求。一位设计大型会议室的用户可能想要包含16 个麦克风输入和8个扬声器输出的系统。另一位设计餐厅的用户则可能需要4个信号输入和20个扬声器输出。为了构建符合客户规格的系统，必须将大量不同的输入和输出配置保存于库存中。

考虑到这个问题，需要一种在仍然给予用户如何使用系统的灵活性的同时简化音频处理器的设计方法。

发明内容

本文公开的技术涉及音频处理器的改进。特别地，音频处理器包括多个双向输入/输出端口，每个双向输入/输出端口可被配置为接受来自音频源的音频信号或将音频信号传送到负载。在一个实施例中，每个双向输入/输出端口包括电耦合到音频输入电路的输入端的插孔。如果该端口将被用作输出端口，则可控开关选择性地将音频输出电路的输出端连接到插孔。或者，如果该端口将被用作输入端口，则可以控制开关以将音频输出电路的输出端与插孔断开。

在一个特定实施例中，即使当端口被配置为输入端口时，每个开关也被电阻旁路以使得音频输出电路的输出端保持与插孔连接。

附图说明

图1示出了包括多个输入端口和输出端口的音频处理器的简化框图；

图2示出了根据所公开技术的一个实施例的音频处理器的简化框图；

图3示出了根据所公开技术的一个实施例的可控开关，其将音频输出电路的输出端选择性地连接到双向端口的插孔；

图4示出了根据所公开的技术的一个实施例的所述可控开关，其处于将音频输出电路的输出端电连接到双向端口的插孔的位置。

具体实施方式

为了提高音频处理器的可制造性，并就如何使用处理器为用户提供更多的灵活性，所公开的技术提供了一种具有多个双向输入/输出端口的音频处理器。虽然所描述的实施例是用于音频，但可以理解的是，该技术也可以用来处理其他信号，如视频信号。

如图2所示，音频处理器100包括一个或多个中央处理器102和一个或多个音频处理器/数字信号处理器(DSP)104。该音频处理器104被编程为从配置作为输入端口的端口接收输入音频信号，处理这些信号并将处理后的信号提供给一个或多个输出端口。在一个实施例中，音频处理器的每个端口都是双向输入/输出端口。在另一个实施例中，部分的端口是双向的，同时一些端口被永久配置作为输入或输出端口。

在所示实施例中，每个双向端口106a、106b、106c都具有插孔108，该插孔108电耦合到音频输入电路110a的输入端和音频输出电路110b的输出端。开关112是可控制的，以将音频输出电路110b的输出端连接到双向端口的插孔108或从双向端口的插孔108断开。当开关112闭合时，音频输出电路110b的输出端电连接到双向端口的插孔。相反地，当可控开关112打开时，音频输出电路110b的输出端不直接连接到双向端口的插孔。

在一个实施例中，开关112是机电继电器，其由中央处理器(CPU) 102产生的信号控制在打开或闭合状态。然而，可以理解，也可以使用固态继电器、晶体管开关等其他类型的开关。

为了将端口配置为输入端口，用户在计算机系统140上使用计算机程序，并将端口指定为输入端口。来自计算机系统140的信号被提供给CPU 102，继而使CPU 102产生打开开关112的控制信号。用于使CPU 102能够改变开关状态的编程和支持电路的细节是本领域普通技术人员所熟知的。在一个实施例中，CPU 102包括非易失性存储器，其用来在停止对音频处理器100供电后记住开关112的期望状态。在一个实施例中，在向该音频处理器恢复供电后，每个双向端口保持被配置为输入端口或输出端口，直到其状态被用户改变。

在另一个实施例中，音频处理器100可以包括输入装置(例如，小型键盘、触摸屏、按钮或开关等)，该输入装置可用于在不使用计算机140 的情形下将双向端口设置为输入端口或输出端口。另外，可以在电路板上放置跳线器来设置开关的位置或者可以使用手动开关。

在所公开技术的一个实施例中，每个开关112被与其并联的电阻116 所旁路。该电阻116具有相当大的电阻值，例如但不限于20K-300K欧姆，并且在一个特定实施例中具有150K欧姆的电阻值。在电阻116就位的情况下，音频输出电路110b的输出端总是连接到双向端口的插孔。当开关 112打开时，音频输出电路110b的输出端通过电阻116被连接到双向开关的插孔和音频输入电路110a的输入端。当开关112闭合时，音频输出电路110b的输出端通过低得多的阻抗被连接到双向端口的插孔和音频输入电路110a的输入端。

虽然双向端口可以在没有与开关112并联的电阻116的情况下构造，但该电阻提供了一些有用的益处。

图3示出了CPU 102控制开关112处于打开状态的配置。此时，双向端口被配置为输入端口。诸如来自麦克风160的输入信号被提供给音频输入电路110a的输入端以供音频处理器104处理。为了测试麦克风是否正常运行，音频输出电路110b产生导频音。该导频音的信号穿过电阻116，并与插孔108和输入电路110a的输入端电耦合。在音频输入电路110a的输入端处检测到的导频音信号的电平取决于麦克风160是否存在故障。当音频系统是公共广播(PA)系统的一部分时，以及在紧急情况下使用麦克风时或需要麦克风的其他情况下，这是非常有用的。如果麦克风不存在或者可能被损坏，CPU 102可以向系统操作者发出警告信息以检查麦克风 160。

图4示出了当开关112闭合且双向端口被配置为输出端口的示例。此处，音频输出电路110b的输出端被低阻抗开关112耦合到插孔108和音频输入电路110a的输入端。通过监听音频输入电路110a的输入端的信号，音频处理器104和/或CPU 102可以确定在负载或其他错误情形中是否存在短路。可以理解的是，音频输入电路110a的输入端应当被充分保护，以承担音频输出电路110b所产生的信号的电平。

本说明书描述的主题和操作的实施例可以在数字电子电路、或计算机软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中公开的结构及其等同的结构，或者其中一个或多个的组合。本说明书描述的主题的实施例可以被实现为在计算机存储介质上编码的一个或多个计算机程序，即，计算机程序指令的一个或多个模块，用于由数据处理装置执行或者控制数据处理装置的操作。

计算机存储介质可以是或可以被包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备、或它们中的一个或多个的组合中。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但其可以是在人工生成的传播信号中编码的计算机程序指令的源或目的地。该计算机存储介质也可以是一个或多个单独的物理组件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他存储设备)或被包括在其中。本说明书中描述的操作可以被实现为数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储设备上的数据或从其它来源接收的数据所执行的操作。

术语“数据处理装置”涵盖了所有种类的用于处理数据的装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机、片上系统或以上的其中多个或其组合。所述装置可以包括专用逻辑电路，例如现场可编程门阵列(FPGA) 或专用集成电路(ASIC)。除包括硬件外，所述装置还可能包括为所涉及的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时间的环境、虚拟机或其中一个或多个的组合。所述装置和执行环境可以实现各种不同的计算机模型基础设施，如Web服务、分布式计算和网格计算基础设施。

计算机程序(也称程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言来编写，包括编译或解释型语言、声明型或过程型语言，并且可以以任何形式被部署，包括作为独立程序或作为一个模块、组件、子程序、对象或其他可适用于计算环境的单元。计算机程序可能但是并不需要对应于文件或文件系统。程序可储存在保存了其他程序或数据的文件的一部分中(存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，专用于所讨论的程序的单个文件中，或者多个协调文件(例如存储一个或多个模块、子程序或代码的一部分的文件)中。计算机程序可以被部署在一台或多台计算机上执行，该计算机可能位于一个站点或跨多站点分布并通过通信网络互联。

为了通过处理输入数据并生成输出来执行操作，本说明书中描述的过程和逻辑流可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行。该过程和逻辑流还可以由专用逻辑电路来执行，并且装置也可被实现为专用逻辑电路，例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。

适用于执行计算机程序的处理器包括，例如通用和专用微处理器、以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般地，处理器从只读存储器、随机存取存储器或上述两者接收指令和数据。计算机的基本元件是按照指令执行操作的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。一般地，计算机还包括，或者可操作地耦合于一个或多个用于存储数据的大型存储设备，如磁盘、磁光盘或光盘，以便从其处接收数据、向其发送数据或既接收又发送数据。然而，计算机不需要有这样的设备。而且，计算机还可以被嵌入到另一设备中，例如，移动电话、个人数字助理 (PDA)、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器、便携式存储设备(如通用串行总线(闪存驱动器(USB))等等。适用于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，包括例如半导体存储设备，如EPROM、EEPROM、和闪存设备等；磁盘，如内置硬盘、可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和 DVD-ROM盘。该处理器和存储器可以由专用逻辑电路作为补充或被集成于专用逻辑电路之中。

为了提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的实施例可以在有显示设备和键盘及定点设备的计算机上实现，该显示设备，例如LCD (液晶显示器)、LED(发光二极管)、OLED(有机发光二极管)显示屏用于向用户显示信息，以及键盘及定点设备，如鼠标或轨迹球，用户可使用其向计算机提供输入。在一些实施例中，可以使用触摸屏来向用户显示信息并从用户接收输入。其他类型的设备也可用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可能是任何形式的感觉反馈，如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且用户输入可以以任何形式被接收，包括声音、语音或触觉输入。此外，计算机可以通过向用户使用的设备发送文件或从设备接收文件来实现与用户的交互，例如，通过响应于从网络浏览器接收的请求向客户端设备上的网络浏览器发送网页。

本说明书中描述的主题的实施例可以在计算系统被实现，该计算系统包括后端组件，如作为数据服务器；或包括中间件组件，如应用服务器；或者包括前端组件，如具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机，用户可通过其与本说明书中描述主题的实现进行交互，或者上述后端组件、中间件组件、或前端组件中的一个或多个的任意组合。该系统的组件可以通过数字数据通信的任何形式或介质(例如，通信网络)实现互连。该通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，网间网络(例如因特网)和对等网络(例如，自组对等网络)。

该计算系统可以包括任意数量的客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且一般通过通信网络进行交互。客户端和服务器之间的关系由计算机程序在各自计算机上运行而产生，并且彼此之间存在客户端 -服务器的关系。在一些实施例中，服务器将数据(例如，HTML页面) 发送给客户端设备(例如，为了向用户显示数据或从用户接收用户输入，该用户与客户端设备交互)。可以在服务器处从客户端设备接收客户端设备处产生的数据(例如，用户交互的结果)。

根据上述内容可以理解的是，尽管本发明的特定实施例已经为了说明目的在此进行了描述，但可以不脱离本发明的范围进行各种修改。因此，除所附权利要求书外，本发明不受限制。

Claims (9)

1.一种音频处理器，包括：

中央处理单元；

音频处理器；

多个端口，其中所述端口的至少一些是双向的，并且可由所述中央处理单元配置以向所述音频处理器提供信号或从所述音频处理器接收信号，其中每个双向端口包括：

插孔；

输入音频电路，所述输入音频电路与所述插孔电连接；

输出音频电路；

开关，所述开关由来自于所述中央处理单元的信号控制，以将所述输出音频电路的输出端选择性地连接到所述插孔或将所述输出音频电路的所述输出端从所述插孔断开，以及

与所述开关并联的电阻，

其中当所述开关处于打开状态时，所述开关被所述电阻旁路。

2.如权利要求1所述的音频处理器，其中所述开关由来自于所述中央处理单元的信号控制，以选择性地将所述输出音频电路的输出端连接到具有低或高阻抗值的所述插孔。

3.如权利要求1所述的音频处理器，其中所述开关由来自于所述中央处理单元的信号控制，以直接或间接地将所述输出音频电路的输出端连接到所述插孔。

4.一种处理器，包括：

中央处理单元；

处理器电路，所述处理器电路用于处理输入信号；

多个端口，其中所述端口的至少一些是双向的；

与每个双向端口相关联的插孔、输入电路和输出电路；以及

开关，当所述双向端口被配置为输出端口时，所述开关选择性地将所述输出电路的输出端连接到所述双向端口的所述插孔，其中所述开关与电阻并联，以及当所述双向端口被配置为输入端口时，所述开关被耦接至输出电路输出端的所述电阻旁路。

5.如权利要求4所述的处理器，其中所述输入电路的输入端与所述插孔连接，并且当所述双向端口被配置为输出端口时，保持与所述插孔连接。

6.如权利要求4所述的处理器，其中当所述开关处于打开状态时，所述开关被所述电阻旁路。

7.如权利要求4所述的处理器，其中所述开关由来自于所述中央处理单元的信号控制。

8.如权利要求4所述的处理器，其中所述开关是手动控制的。

9.如权利要求4所述的处理器，其中，当开关闭合时，输出电路的输出端与插孔通过低阻抗连接，当开关打开时，输出电路的输出端与插孔通过高阻抗连接。

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