CN111200712A - 音频处理装置、卡拉ok电路板及电视一体机 - Google Patents

音频处理装置、卡拉ok电路板及电视一体机 Download PDF

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CN111200712A CN202010033836.7A CN202010033836A CN111200712A CN 111200712 A CN111200712 A CN 111200712A CN 202010033836 A CN202010033836 A CN 202010033836A CN 111200712 A CN111200712 A CN 111200712A
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Abstract

本申请涉及音频技术领域，尤其涉及音频处理装置、卡拉OK电路板及电视一体机。所述音频处理装置，包括依次连接的核心主板、音频数字板和音频模拟电路；所述音频数字板包括音频总线模块、FPGA芯片和延迟网络音频电路；所述延迟网络音频电路与所述FPGA芯片电性连接，所述FPGA芯片通过所述音频接口对交互的音频数据进行采集和叠加处理，并与所述延迟网络音频电路进行音频交互；所述音频总线模块集成多个音频接口、电源接口和物理层接口，所述FPGA芯片通过音频接口与所述音频总线模块进行连接，所述延迟网络音频电路通过物理层接口与所述音频总线模块进行连接。本申请能够解决现有的音频数字板存在的音频数据输出延迟的问题。

Description

音频处理装置、卡拉OK电路板及电视一体机
【技术领域】
本申请涉及音频技术领域，尤其涉及音频处理装置、卡拉OK电路板及电视一体机。
【背景技术】
随着人们对生活品质的要求逐渐提高，对电视的功能集成要求也越来越高。尤其在卡拉OK领域上的应用，目前的电视处理带有显像和音效功能以外，还包括以有线的方式，与其他功能的设备进行连接，但所占据的空间较大。或者，电视即自带系统机顶盒安装相应的娱乐功能APP或唱歌APP等应用，但在唱歌场景下，经常存在音频处理、麦克风等音频输入设备的音频数据输出延迟等多种功能做专业性优化，大大降低了唱歌的体验感。
【发明内容】
为了克服音频输入设备的音频数据输出延迟的技术问题，特提出以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种音频处理装置，其包括依次连接的核心主板、音频数字板和音频模拟电路；
其中，所述音频数字板包括音频总线模块、FPGA芯片和延迟网络音频电路；所述延迟网络音频电路与所述FPGA芯片电性连接，所述FPGA芯片通过所述音频接口对交互的音频数据进行采集和叠加处理，并与所述延迟网络音频电路进行音频交互；
所述音频总线模块集成多个音频接口、电源接口和物理层接口，所述FPGA芯片通过音频接口与所述音频总线模块进行连接，所述延迟网络音频电路通过物理层接口与所述音频总线模块进行连接。
在其中一个实施例中，所述延迟网络音频电路包括数据交互的交换机模组和超低延迟网络音频模组；
所述交换机模组与所述音频总线模块的物理层接口连接，所述交换机模组通过构建的局域网，获取音频输入设备的音频数据，并与所述超低延迟网络音频模组进行音频数据交互；
所述超低延迟网络音频模组通过交换机模组与所述音频总线模块连接，将所获取的音频数据进行同步处理后，再与所述FPGA芯片进行数据交互。
在其中一个实施例中，所述超低延迟网络音频模组将所获取的音频数据形成多频IIS音频数据，并将所述多频IIS音频数据进行同步处理。
在其中一个实施例中，所述交换机模组通过所述音频输入设备的蓝牙收发功能构建局域网进行音频数据交互，所述超低延迟网络音频模组与所述FPGA芯片将得到的多频IIS音频数据进行交互。
在其中一个实施例中，所述音频数字板，还包括：音频输出/输入接口；
所述音频输出/输入接口与无线音频设备进行数字音频数据的交互。
在其中一个实施例中，所述音频数字板还包括：DSP处理器；
所述DSP处理器与所述FPGA芯片的输出端连接，获取多个传输通道的音频数据，并对所述多个传输通道音频数据进行单独调节，或者向FPGA芯片传输处理得到的音频数据。
第二方面，本申请还提供一种卡拉OK电路板，其包括：第一方面任一实施例所述的音频处理装置；所述音频处理装置通过视频接口与显示装置连接，所述音频模拟电路与话筒和音效播放设备连接。
第三方面，本申请还提供一种电视一体机，包括：第二方面的实施例所述的卡拉OK电路板、与所述核心主板电性连接的显示装置。
在其中一个实施例中，所述电视一体机，还包括：12V直流电源和逻辑电源；
所述12V直流电源通过所述电源接口向所述音频处理装置进行供电；
所述逻辑电源利用三上三下独立的IIS信号对所述音频数字板进行逻辑供电。
在其中一个实施例中，所述电视一体机，还包括：外部设备连接模块；其中，所述外部设备连接模块以内置或外置的方式与所述卡拉OK电路板进行连接。
本申请所提供的音频处理装置、系统及电视一体机的技术方案，利用FPGA芯片和延迟网络音频电路对多个音频数据的收集、叠加，同时进行同步处理，解决了现有的音频处理装置存在的音频数据输出延迟的问题。
【附图说明】
图1为本申请的一个实施例所提供的音频处理装置的内部示意图；
图2为本申请的一个实施例所提供的音频数字板的内部示意图；
图3为本申请的一个实施例所提供的电视一体机的内部示意图；
图4为本申请的一个实施例所提供的电视一体机中电源与音频处理装置的连接结构示意图；
图5为本申请的一个实施例所提供的电视一体机的应用环境图。
【具体实施方式】
下面结合附图和示例性实施例对本申请作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本申请的特征是不必要的，则将其省略。
目前市面上大部分的电视机都已经自带系统，而使用电视机进行卡拉OK等娱乐活动的主流方案有两种：
使用完整的卡拉OK设备系统与电视机有线连接，满足点歌、唱歌功能。现有完整的卡拉OK设备系统一般包括：带歌曲点播系统的主机、点歌屏幕、音频功率放大器、外放音箱、U段接收器、麦克风、电视机等，设备之间通过有线连接，电视主要承载显示的功能。
使用电视机自带系统或者外接带点播系统的机顶盒安装相应的唱歌APP及娱乐APP，采用蓝牙协议连接无线麦克风及外部设备，使用电视机自带喇叭或外接有线音箱进行云端点歌唱歌娱乐，电视承载点播、显示的功能。
其中方案①为传统方案，均为有线连接方式，连接调试过程复杂，对使用环境的装修布局要求较高，设备占据一定的空间，导致使用场景单一。方案②为目前较为流行的互联网点播方案，产品均为无线连接，通过电视机在互联网上进行点播，使用简单方便，但因为市面上电视机大部分硬件主要是满足用户点播观赏视频，未针对在唱歌场景下的音频处理、麦克风的连接延迟感等多种功能做专业性优化，使用方案②唱歌大大降低了唱歌的体验感。
参照图1，图1为本申请的一个实施例所提供的音频处理装置的内部示意图。
针对上述问题，本申请所提供的一种音频处理装置，其与音频输入设备连接。该连接关系可以是直接或间接的。该音频数字板通过其上的音频接口，与所述音频输入设备进行音频数据交互。
该音频处理装置包括依次连接的核心主板、音频数字板和音频模拟电路。
参照图2，图2为本申请的一个实施例所提供的音频数字板的内部示意图。
其中，所述音频数字板包括音频总线模块、FPGA芯片(英文全称：FieldProgrammable Gate Array，中文全称：可编程逻辑阵列)和延迟网络音频电路。根据音频输入设备所产生的音频数据流向顺序，所述延迟网络音频电路的输出端与所述FPGA芯片的输入端连接。
所述FPGA芯片通过直接或间接连接的音频输入设备的多个传输通道所获得的音频数据进行收集，并所获取的音频数据进行叠加，形成多频音频数据，并将得到的多频音频数据通过音效播放设备进行播放。同时，所述FPGA芯片将其他部件处理反馈的音频数据进行收集和叠加处理后，再反向进行输出，如利用无线的音效输出设备或者是光线/同轴输出设备。
而延迟网络音频电路，是将音频输入设备所形成的网络中获取音频数据，并对所获取的多个传输通道得到的音频数据进行同步。
所述音频总线模块通过局域网获取音频数据传输至延迟网络音频电路；所述FPGA芯片输出的音频数据经过所述延迟网络音频电路得到延迟的音频数据后，通过交换机传输至所述音频总线模块连接相应的设备。
所述音频总线模块集成多个音频接口、电源接口和物理层接口，所述FPGA芯片通过音频接口与所述音频总线模块进行连接，所述延迟网络音频电路通过物理层接口与所述音频总线模块进行连接。
其中，所述核心主板通过音频总线模块集成多个音频接口与所述音频数字板连接；所述音频数字板还包括与FPGA芯片连接的模拟板音频接口，音频模拟电路通过该模拟板音频接口与音频数字板连接。其中，音频数字板与音频模拟电路可进行多路IIS音频的数据交互。
所述音频数字板可以通过核心主板间接连接音频输入设备，获取音频数据。
本申请所提供的音频处理装置，利用FPGA芯片和延迟网络音频电路对多个音频数据的收集、叠加，同时进行同步处理，解决了现有的音频处理装置存在的音频数据输出延迟的问题。
在此基础上，所述延迟网络音频电路包括数据交互的交换机模组和超低延迟网络音频模组。
所述交换机模组与所述音频总线模块的物理层接口连接。该交换机模组通过构建局域网，将音频输入设备连接至该局域网，即所述音频处理装置可以通过该局域网，收集音频输入设备所产生的音频数据。
所述超低延迟网络音频模组通过交换机模组与所述音频总线模块连接。当该局域网获取音频数据后，通过物理层接口与所述超低延迟网络音频模组进行音频数据交互，待所述超低延迟网络音频模组对该音频数据进行同步处理。该同步的处理方法可以依据某个音频数据作为参考，对其他音频数据进行同步。例如，可以以多个终端同时播放的音乐作为参考音频，与所述FPGA芯片所接收到的各个传输通道得到的音频数据进行交互和对齐，然后同步处理和交互，并同步向对应的音效播放设备进行传输并播放。
利用所述超低延迟网络音频模组对所获取的各个传输通道的音频数据进行对齐，使得多个音频数据的传输和播放时序得到了统一，进一步解决了存在的音频数据输出延迟的问题。
在本实施例中，所述超低延迟网络音频模组将所获取的音频数据形成多频IIS音频数据，并将所述多频IIS音频数据进行同步处理。具体地，可以将从所述FPGA芯片所获取的多个音频数据形成多频IIS音频数据进行对齐，并将对齐处理后的多频IIS音频数据反馈给所述FPGA芯片。
在本实施例中，所述交换机模组可以通过所述音频输入设备的蓝牙收发功能构建局域网进行音频数据交互，所述超低延迟网络音频模组与所述FPGA芯片将得到的多频IIS音频数据进行交互。即该局域网可以通过音频输入设备的蓝牙收发功能实现。每个音频输入设备将各自的输入音频数据的时序信息通过各自的蓝牙收发功能与其他音频输入设备进行共享。所述超低延迟网络音频模组通过所述交换机模组得到所有音频输入设备的输入音频数据的时序信息。同时，所述超低延迟网络音频模组通过所述FPGA芯片获取各个音频输入设备的音频数据，并依据时序信息，对各个音频数据进行对齐，并再通过FPGA芯片向对应的音效播放设备进行传输并播放。
若该音效处理装置运用于卡拉OK领域，可以以所播放的音乐为所有音频数据的参考音频，对合唱、对唱、轮唱中的所有音频输入设备，如麦克风所获取的各个演唱者的歌唱声音进行对齐，从而使得位于不同地方的演唱者，也能感受到一起唱歌的乐趣。
所述音频数字板还可进一步包括音频输出/输入接口。该音频输出/输入接口，用于直接与音效输出设备或输入设备的音频数据的传输。
具体地，所述无线输入设备可以通过Digital MIC接收音频数据，或者是无线话筒通过无线话筒接收部件，将所形成的如IIS音频数据向所述FPGA芯片进行传输。
或者是，经过所述FPGA芯片处理后的音频数据，如IIS音频数据通过音频解码器解码后，通过对应的无线音频输出部件或光纤/同轴输出部件进行发送。
这样将从无线输入设备获取的音频数据进行直接处理，并解码后直接播放，避免音频数据经过模拟处理和数字处理后，影响播放的音效。
所述音频数字板还可进一步包括DSP处理器。该DSP处理器可通过扩容TDMA的数据线获取多个通道音频数据，与所述FPGA芯片的输出端连接，得到多个传输通道的音频数据，对应每个人的声线特点，对每个音频数据进行单独调节，使得每个输入的音频数据和输出音频数据的效果都不同，以增加音频的播放效果。
所述音频数字板还可进一步包括控制MCU(英文全称：Microcontroller Unit，中文全称：微控制单元)。该控制MCU分别与DSP处理器和模拟板音频接口连接，用于控制DSP处理器和音频模拟电路与FPGA芯片的音频数据交互。
本申请还提供一种卡拉OK电路板，其包括上述任意实施例所提供的音频处理装置；所述音频处理装置通过视频接口与显示装置连接，所述音频模拟电路与话筒和音效播放设备连接。该卡拉OK电路板具有对音频数据处理和视频数据处理的功能。
更为具体的结构如下：
一种音频处理装置，包括核心主板、音频数字板和音频模拟电路；所述核心主板、音频数字板和音频模拟板依次连接；所述核心主板与所述音频数字板之间设立有多条音频数据传输通道，
所述核心主板的视频输出接口与屏幕连接，所述音频模拟电路的音频输出接口与音效播放设备连接，所述音频模拟电路的音频输入接口与声音采集设备连接；
所述音频数字板采集各条音频数据传输通道的音频数据流以及叠加所述音频数据流，将叠加后的音频数据流传输至所述音频模拟电路，所述音频模拟电路的向所述音效播放设备输入音频数据。
一种卡拉OK电路板，包括核心主板、音频数字板和音频模拟电路；所述核心主板、音频数字板和音频模拟板依次连接；所述核心主板与所述音频数字板之间设立有多条音频数据传输通道，
所述核心主板的视频输出接口与屏幕连接，所述音频模拟电路的音频输出接口与音效播放设备连接，所述音频模拟电路的音频输入接口与声音采集设备连接；所述音频数字板采集各条音频数据传输通道的音频数据流以及叠加所述音频数据流，将叠加后的音频数据流传输至所述音频模拟电路，所述音频模拟电路的向所述音效播放设备输入音频数据。
一种支持卡拉OK的多功能电视一体机系统，包括核心主板、音频数字板和音频模拟电路；
所述核心主板、音频数字板和音频模拟板依次连接；所述核心主板与所述音频数字板之间设立有多条音频数据传输通道，
所述核心主板的视频输出接口与屏幕连接，所述音频模拟电路的音频输出接口与音效播放设备连接，所述音频模拟电路的音频输入接口与声音采集设备连接；
所述音频数字板采集各条音频数据传输通道的音频数据流以及叠加所述音频数据流，将叠加后的音频数据流传输至所述音频模拟电路，所述音频模拟电路的向所述音效播放设备输入音频数据。
在一个实施例中，所述音频数字板与音频模拟板之间设立有多条音频数据传输通道。
在一个实施例中，所述核心主板的视频输出接口与电视机屏幕连接，所述音频模拟电路的音频输出接口与音效播放设备连接，所述音频模拟电路的音频输入接口与声音采集设备连接。
在一个实施例中，所述音频数字板中的FPGA芯片采集各条音频数据传输通道的音频数据流以及叠加所述音频数据流，将叠加后的音频数据流传输至所述音频模拟电路，所述音频模拟电路的向所述音效播放设备输入音频数据。
在一个实施例中，所述核心主板通过第一板板连接器上与音频数字板连接，所述第一板板连接器上还导出所述核心主板电路与外部通信的多个通道接口和多条数据线。
在一个实施例中，所述音频数字板与音频模拟板之间通过第二板板连接器连接，所述第二板板连接器上设置有多个扩展连接通道，所述扩展连接通道为所述音频数字板与周边设备连接或所述音频模拟板与周边设备连接的通道。
在一个实施例中，所述音频模拟电路中包括音频上行链路、音频下行链路和隔离装置，所述音频上行链路和音频下行链路分别通过所述隔离装置与音频数字板连接。
在一个实施例中，所述音频模拟电路还包括电源装置，所述电源装置用于接收卡拉OK电路板的当前工作模式并启动当前工作模式的上电时序。
在一个实施例中，所述核心主板包括处理器、PCIE转多路USB扩展电路，所述PCIE转多路USB扩展电路用于为所述处理器扩展多个连接USB声卡的USB接口。
在一个实施例中，所述处理器上设置有多个通信接口，所述处理器通过所述通讯接口与麦克风、动作捕捉摄像头、二维码扫描器、直播采集摄像头中的一种或多种周边设备连接，所述处理器通过所述通讯接口与所述周边设备之间传输数据和控制信号。
在一个实施例中，所述核心主板还包括与所述处理器连接的网络连接模块，所述网络连接模块中设置有以太网接口，所述网络连接模块上还包括用于提供WiFi网络通信接口的WiFi模块以及用于接入移动通信网络的移动通信模块。
在一个实施例中，所述音频数字板包括FPGA芯片、DSP处理器、音频解码器和USB声卡。
所述DSP处理器、控制处理器、音频解码器和USB声卡分别与所述FPGA芯片连接。
在一个实施例中，所述FPGA芯片用于获取音频数据流和视频数据流，以及用于叠加音频数据流。
在一个实施例中，所述DSP处理器用于与FPGA芯片之间传输多路TDMA音频数据。
在一个实施例中，所述音频解码器用于将SPDIF音频数据转换至IIS音频数据并输入至所述FPGA芯片，还用于将IIS音频数据转换并输出至无线音效播放设备或输出至传输线的端口。
在一个实施例中，所述USB声卡用于将IIS音频数据通过USB接口传输至所述核心主板。
在一个实施例中，所述核心主板上集成有用于构建局域网的交换机芯片。
在一个实施例中，所述音频数字板还包括与所述FPGA芯片连接的超低频延时网络音频模组，所述超低频延时网络音频模组与所述FPGA芯片传输多路IIS音频数据。
在一个实施例中，所述超低频延时网络音频模组通过所述核心主板上的交换机芯片获取所述局域网内的IIS音频数据。
在一个实施例中，无线话筒向所述FPGA发送音频数据，无线话筒的接收器通过TYPE-C接口与所述FPGA连接。
在一个实施例中，无线音效播放设备接收所述PFGA传输的音频数据，无线音效播放设备的发射器通过TYPE-C接口与所述FPGA连接，所述FPGA向所述无线音效播放设备传输音频数据。
在一个实施例中，所述核心主板包括处理器和扩展接口电路。
在一个实施例中，所述扩展接口电路将所述处理器的原生HDMI视频输出接口扩展至包括至少一个HDMI视频输出接口和至少一个VBO接口。
在一个实施例中，通过MIPI转HDMI芯片将所述处理器的原生MIPI DSI接口转换为HDMI视频输出接口。
在一个实施例中，所述处理器还自带有LVDS接口和EDP接口，所述HDMI视频输出接口、VBO接口、LVDS接口和EDP接口用于向屏幕输入视频信号。
在一个实施例中，所述核心主板还包括HDMI多路选择开关和HDMI转MIPI芯片。
在一个实施例中，所述HDMI多路选择开关包括多个HDMI视频输入接口和至少一个出口，所述出口连接至所述HDMI转MIPI芯片，所述HDMI转MIPI芯片的输出端与所述处理器的MIPI CSI接口连接，所述HDMI转MIPI芯片用于接收视频数据。
在一个实施例中，所述HDMI转MIPI芯片的输出端与所述音频数字板连接，所述HDMI转MIPI芯片还用于将获取的音频数据传输至所述音频数字板。
由于核心主板中CPU更新换代速度非常快，采用模块式设计方便更新换代，只需要更新核心主板即可快速完成新的设计。
在一个实施例中，核心主板可以具有丰富的屏幕接口：EDP(连接15寸以下的各种小屏幕)、LVDS(连接15寸到32寸的各种尺寸的屏幕)、VBO(连接32寸到100寸4K高清屏幕)，一个核心主板设计可以配合不同规格电源板，便可实现系列化产品设计。
在一个实施例中，电源板可以根据不同屏幕尺寸选择适合的功率，以及采用多芯排线与核心主板连接。
在一个实施例中，核心主板与音频数字板采用多引脚板板连接器连接，实现多条IIS音频输入、输出连接以及SPDIF输入、输出音频数据连接，同时，多条USB接口、COM通讯线、网络通讯线、电源、电源控制线，可以根据不同产品需求搭配设计不同功能数字板，连接可靠，更换方便。
在一个实施例中，模拟音频板与数字音频板之间同样采用板板连接器实现可靠连接，板板连接器中实现多条音频IIS输入、输出信号连接、控制信号连接以及周边设备扩展连接。
在一个实施例中，还可以采用独特的电源逆变技术将系统的12V电源逆变处理后能满足模拟音频板的使用。提高了模拟音频板的健壮性和高可扩展性，以及让话筒和音乐的声音能有模拟环变的温润通透感。
在一个实施例中，还可以配置有接口模块化，集成大量用于接入音频、视频数据传输通道的连接接口，使得话筒、模拟电路、音箱系统等等都可以单独快速迭代连接在接口模块上。
在一个实施例中，歌曲资源可以采用分布式存储，数据共享的方式进行的存储和管理。以低成本实现设备快速访问歌曲资源，实现高速、高清的音频、视频资源共享。
在一个实施例中，通过卡拉OK电路板可以使卡拉OK的电视一体机采用集中总线模式，通过主机和主机连接的设备系统独立封闭的局域网络。局域网中可以实现内部硬件管理，程序升级以致于系统升级等等操作，让硬件的系统有机联系起来，形成整体。
本申请核心主板中具有丰富的屏幕接口：EDP(连接15寸以下的各种小屏幕)、LVDS(连接15寸到32寸的各种尺寸的屏幕)、VBO(连接32寸到100寸4K高清屏幕)，一个主板设计可以配合不同规格电源板，便可实现系列化产品设计；同时对外还有两个HDMI输出接口以及一个TYPE-C接口可以直接连接TYPE-C显示器。
在视频接口方面，本申请核心主板几乎可以满足各种屏幕尺寸，因此，可以方便用于各种尺寸电视机核心主板。
由于核心主板中CPU接口数量限制，本申请采用大量的接口电路扩展主板设计需要的功能。
在一个实施例中，采用CPU只有一个原生HDMI输出接口，为了实现V BY ONE(简称VBO)接口，首先，使用一颗HDMI一进两出扩展芯片，再使用HDMI转V BY ONE芯片从而实现VBY ONE接口功能；扩展出的另外一路HDMI用于直接输出，此HDMI输出接口包括完整的音视频信息；第二路HDMI输出采用CPU原生MIPI DSI接口，利用MIPI转HDMI芯片实现第二路HDMI输出接口；同时本申请采用CPU芯片还自带LVDS和EDP接口，极大的丰富了本申请核心主板的视频输出接口功能；不仅如此，在一个实施例中，作为电视机主板，接收外部HDMI信号也是必备功能之一，本申请可以采用HDMI多路选择开关加HDMI转MIPI芯片，通过CPU MIPICSI接口实现外部HDMI信号视频输入功能，外部HDMI信号音频数据通过HDMI转MIPI芯片的SPDIF数字音频直接输出到本申请的音频数字板用于音频数据还原。
除了具备丰富的视频输入、输出接口外，还具备丰富的音频接口：在一个实施例中，具备两条SPDIF输出、两条IIS输出、5条IIS输入接口，5个USB声卡实现另外10个声道的输入、输出能力。累计可以实现16声道输出，24个声道输入的音频接口，可以实现7.2.4(7个环绕声、2个超低音、4个天空声道)全景声音频传输能力以及多声道录音功能。
在一个实施例中，核心主板还具有丰富的通讯接口，HID(免驱控制接口)、SPI、IIC、GPIO、UART；通过HID与音频数字板MCU完成所有通讯、控制功能；通过IIC/SPI控制CPU周边扩展功能芯片；GPIO实现按键功能；UART实现CPU与二维码扫描器设备的通讯控制。
在一个实施例中，核心主板还可以与丰富的周边设备配备工作，核心主板可以与周边设备连接，周边设备可以包括麦克风阵列、动作捕捉摄像头、二维码扫描器和摄像头中一个或多个，如：麦克风阵列实现语音采集以及智能语音交互功能；动作捕捉摄像头用于人脸识别、运动图像采集实现舞蹈游戏的动作判定等功能；二维码扫描器是为了实现支付功能；摄像头用于视频、图像拍摄以及实现视频直播等功能。
在一个实施例中，核心主板上还配置有丰富的网络连接接口RJ/WIFI/4G，可以满足所有场景网络使用需求，核心主板内部还集成了一个四口交换机芯片，用于构建一个小型局域网以及实现网络扩展功能，同时具备蓝牙收发功能，可以与所有有蓝牙功能的设备连接，如蓝牙遥控器、蓝牙音箱、手机蓝牙等。
在一个实施例中，所述核心主板还包括PCIE转多路USB扩展电路，所述PCIE转多路USB扩展电路用于为所述处理器扩展多个连接USB声卡的USB接口；
在一个实施例中，所述处理器上设置有SPDIF音频输出接口、两个IIS音频输出接口、五个IIS音频输入接口。
在一个实施例中，所述处理器上设置有多个通信接口，所述通信接口包括HID免驱协议接口、SPI接口、IIC通信接口、GPIO接口和UART接口。
在一个实施例中，所述HID设备接口用于为所述核心主板和所述音频数字板之间建立通信的连接和传输控制信号。
在一个实施例中，所述IIC接口和所述SPI接口分别用于向所述核心主板连接的周边扩展功能芯片输出控制信号。
在一个实施例中，所述GPIO接口用于为所述处理器传输按键信号。
在一个实施例中，所述UART接口用于为所述处理器与二维码扫描器之间建立通信的连接和传输控制信号。
在一个实施例中，所述处理器还通过所述通讯接口与麦克风、动作捕捉摄像头、二维码扫描器、直播采集摄像头中的一种或多种周边设备连接，所述处理器通过所述通讯接口与所述周边设备之间传输数据和控制信号。
在一个实施例中，所述核心主板还包括与所述处理器连接的网络连接模块，所述网络连接模块中设置有以太网接口，所述网络连接模块上还包括用于提供WiFi网络通信接口的WiFi模块以及用于接入移动通信网络的移动通信模块。
在一个实施例中，核心主板供电可以采用12V作为主电源，5V为待机电源，处于待机状态时只有5V电源工作，12V电源完全关闭，可以满足国家1W待机功耗的要求。
音频数字板中FPGA是信号流的处理的核心，如图2所示，实现了信号输入和输出的通道编码已经信号的叠加，分发的处理。DSP效果器分实现了多声道音频数据分离的处理技术，此技术与市面上所有的DSP效果器处理方式都不同，是属于独家的处理技术框架。MCU部分实现了FPG和DSP的参数配置，以及系统设置的工作，同时承担了与主机通讯的功能。
在一个实施例中，音频数字板中采用FPGA来实现硬件的数据流采集和叠加，让实际使用中能更灵活地匹配不同的输入数据输出数据，接口灵活方便。使用时只需要做极小的改动就可以适配其他各种格式接口的系统。
在一个实施例中，音频数字板能同时支持IIS的数据码流，也能支持TDMA的编码音频流。当遇到多声道系统的时候，可以通过扩容TDMA的数据线来实现一线多声道的技术。
在一个实施例中，音频数字板中DSP采用了全新的算法框架，支持多路信号独立调节。让每个输入和输出的效果都不同，一套系统就能充分发挥出每个人的声线特点。
在一个实施例中，音频数字板添加有超低延迟的网络音频技术，实现局域网内的多人合唱、对唱、轮唱。让演唱者在不同的地方，都能感受到一起唱歌的乐趣。
在一个实施例中，集成总线式的接口模式，使得设计可以接入到不同的平台只要这个平台采用我们相同的接口模式，这样对涉及到高中低端的平台移植变得极其简单和方便。
在一个实施例中，音频数字板和音频模拟板之间采用数模分离的设计思路，可以简化电源的设计。音频模拟板只需要采用有效的隔离手段，就可以将数字系统的干扰排除在模拟系统之外。让整个设计都变得极其简单，从模块的角度来设计产品。
在一个实施例中，无线话筒采用标准外置模块设计。接口采用了市面上常见的TYPE-C的接口。根据信号的特性对接口做了重新定义。使得无线话筒的控制连接变得简单方便。同时还解决了无线模块放在机箱内的屏蔽问题，使得无线传输距离和抗干扰能力大大提高。在无线模组加入工业总线通讯，用来实现模组的控制。可以实现多模块组合、分控、使得模组的使用更加灵活简洁。
在一个实施例中，无线音频采用标准外置模块设计。接口采用了市面上常见的TYPE-C的接口。根据信号的特性对接口做了重新定义。采用了抗干扰更强的5.8G频段。同时还解决了无线模块放在机箱内的屏蔽问题，使得无线传输距离和抗干扰能力大大提高。同时方便了系统安装便利性，防止房间内因为音量走线而破坏整体装修。
在一个实施例中，音频模拟板中采用独特的电源设计，从12V直接产生系统需要的正负电源以及其他的逻辑电源。而且此电源接收系统的管理，遵循系统的上电顺序。这部分的设计使我们独特的设计思路，很好的规避了需要使用模拟变压器，而且声音的还原度和柔和度并不比使用环变的系统差。
在一个实施例中，音频模拟板中可以采用了三上三下独立的IIS信号作为系统音源的输入和输出，独立的话同音轨，可以接入道不同应用场景需求。极大的满足了我们系统的设计灵和性和兼容性。
在一个实施例中，音频模拟板中采用了高速系统隔离方案从而简化了设计，规避了系统因为多级级联引入的共地噪声。让调试，生产都变得简单容易。
参照图3，图3为本申请的一个实施例所提供的电视一体机的内部示意图
本申请还提供一种电视一体机，其包括上述提供任一实施例所涉及的卡拉OK电路板、以及与所述核心主板电性连接的显示装置。
所述核心主板集成了各种格式的视频输出接口和显示装置的视频输入接口，以及连接不同视频格式的设备。
参照图4，图4为本申请的一个实施例所提供的电视一体机中电源与音频数字板的连接结构示意图。
进一步地，所述电视一体机还包括12V直流电源和逻辑电源。
所述12V直流电源通过所述电源接口向音频处理装置进行供电，具体地，向音频数字板进行供电。
所述逻辑电源利用三上三下独立的IIS信号对所述音频数字板进行逻辑供电。并按照预设的上电顺序对卡拉OK电路板以及其他部分的上电顺序进行上电，这样会很好的规避使用模拟变压器，而且声音也保证了还原度和柔和度。
参考图5，图5为本申请的一个实施例所提供的电视一体机的应用环境图。
在本实施例中，所述电视一体机运用于卡拉OK领域中，其根据终端设备如：点歌台互动平板遥控器或游戏手柄等发出指令，开启音频输入设备，获取用户及环境的声音，通过所述电视一体机的卡拉OK电路板对声音进行处理后，通过音效播放设备如：耳机或音箱输出音乐。同时，根据指令在所述电视一体机的屏幕或者通过沉浸式眼镜等显示装置的设备输出对应的画面。
更具体地，所述电视一体机包括：
一、显示装置
方案包含一个或多个外观尺寸相同或不同的显示装置，显示尺寸不限，分辨率不低于240P，显示比例不局限于16:9，颜色不失真，能清晰展示图像；
在一个实施例中，显示装置满足落地、挂墙、吊装等多种安装方式之一，与系统、声音处理模块通过有线或无线进行指令发送和数据传输，显示装置与显示装置之间通过有线或者无线进行指令发送和数据传输；
在一个实施例中，显示装置也可以使用触摸、手势识别等多种方式之一进行操作，显示装置表面存在保护装置，可以但不局限于是玻璃材质。
二、系统和声音处理硬件模块
在一个实施例中，系统和声音处理硬件模块以内置或外置的方式与显示装置进行连接，连接方式包括但不局限于有线和无线方式。
在一个实施例中，系统和声音处理硬件模块包括但不局限于核心主板、音频数字板、音频模拟板，电路板模块化，板与板之间独立存在，通过但不局限于线材或卡座的方式进行数据传输。
在一个实施例中，系统硬件模块包括但不局限于多路HDMI输入输出、USB3.0输入、USB3.1输出、网络连接等端口，模块独立存在，满足快速更换和迭代需求。
在一个实施例中，音频数字板模块包括但不局限于数字信号输出、数字信号输入、光纤输入、红外输出等端口，模块独立存在，满足快速更换和迭代需求。
在一个实施例中，音频模拟板模块包括但不局限于音频输出、音频输出等端口，模块独立存在，满足快速更换和迭代需求。
三、外部设备连接模块及协议
在一个实施例中，方案中连接的外部设备包括但不局限于控台面板、遥控器、点播设备、自带系统设备、无线音频数据输出设备、无线音频数据接收设备、麦克风、音源外扩设备、摄像头、游戏手柄等。
在一个实施例中，控台面板以内置或外置的方式与设备进行连接，连接方式包括但不局限于有线和无线方式，操控内容包括但不局限于待机、关机、静音、点歌、登录、录音、升降调、音量调节、原伴唱切换、返回、切歌、频道切换、菜单呼出等功能。
在一个实施例中，遥控器与设备的连接方式包括但不局限于红外、蓝牙、wifi协议，遥控器操控内容包括但不局限于待机、关机、静音、点歌、登录、录音、升降调、音量调节、原伴唱切换、返回、切歌、频道切换、菜单呼出等功能；
在一个实施例中，点播设备以有线或无线的方式与设备连接，满足但不局限于用触摸屏、遥控器或按键操作，触摸屏尺寸不限制，点播设备配备蓄电池，可交流和直流电替换使用。
在一个实施例中，自带系统音视频设备不局限于任何品牌与系统，满足音视频输出功能，可以与设备有线或有线连接。
在一个实施例中，无线音频数据输出设备以内置或外置的方式与设备进行连接，满足设备与音源外扩设备无线数据传输，连接方式包括但不局限5.8G私有协议、2.4G协议、蓝牙协议等。
在一个实施例中，无线音频数据接收设备以内置或外置的方式与设备进行连接，满足设备与音源输出端无线数据传输，连接方式包括但不局限5.8G私有协议、2.4G协议、蓝牙协议、U段协议等。
在一个实施例中，麦克风以有线或有线的方式与设备进行连接，无线连接方式包括但不局限5.8G私有协议、2.4G协议、蓝牙协议、U段协议等。
在一个实施例中，音源外扩设备包括但不局限于音箱、耳机音频设备，以有线或有线的方式与设备进行连接，无线连接方式包括但不局限5.8G私有协议、2.4G协议、蓝牙协议、U段协议等。
在一个实施例中，摄像头以内置或外置的方式与设备进行连接，满足但不局限拍摄、录像、动作判定等功能，连接传输方式包括但不局限于有线和无线方式。
在一个实施例中，游戏手柄以有线或无线的方式与设备连接，无线连接方式包括但不觉先2.4G私有协议、蓝牙协议等。
四、点播系统
在一个实施例中，点播系统满足但不局限于点播音视频、游戏、社交、资讯获取等功能，不仅满足用户唱歌需求，还满足用户各种娱乐需求。
在一个实施例中，点播系统满足多个用户在广域网和局域网内进行同步互动需求，用户数量≥2。
具有音视频输出的终端设备和/或音源外扩设备；
所述终端设备与无线连接装置连接，所述终端设备与无线连接装置之间的连接方式包括基于5.8G私有协议的连接、基于2.4G协议的连接、基于蓝牙协议的连接、基于U段协议的连接中的任意一项；
所述音源外扩设备与无线连接装置连接，所述音源外扩设备与无线连接装置之间的连接方式包括基于5.8G私有协议的连接、基于2.4G协议的连接、基于蓝牙协议的连接、基于U段协议的连接中的任意一项；其中，所述音源外扩设备包括音箱和/或耳机音频设备。
在一个实施例中，所述的电视一体机，还包括：
摄像头，所述摄像头与无线连接装置连接，所述摄像头用于拍摄、录像或动作判定。
在一个实施例中，所述的电视一体机，还包括：
游戏手柄，所述游戏手柄与无线连接装置连接，所述游戏手柄与无线连接装置之间的连接方式包括基于2.4G私有协议的连接或基于蓝牙协议的连接。
在一个实施例中，所述无线连接装置还用于接入互联网或局域网，以获取点播内容的数据、游戏数据、社交互动数据或咨询信息。
在一个实施例中，所述声音数据处理装置包括核心主板电路、音频数字电路、音频模拟电路；
所述音频数字电路和音频模拟电路分别与所述核心主板电路连接，所述音频数字电路和音频模拟电路还分别与所述无线连接装置连接，所述核心主板电路与所述显示装置连接；
所述音频数字电路、音频模拟电路和核心主板电路之间的连接包括线材连接或卡座连接。
在一个实施例中，所述音频数字电路上设置包括HDMI接口、USB接口、网络连接接口中的至少一种；
所述音频模拟电路上设置有音频输出的接口，所述音频输出的接口用于与声音输出设备连接。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种音频处理装置，其特征在于，包括依次连接的核心主板、音频数字板和音频模拟电路；
其中，所述音频数字板包括音频总线模块、FPGA芯片和延迟网络音频电路；所述延迟网络音频电路与所述FPGA芯片电性连接，所述FPGA芯片通过所述音频接口对交互的音频数据进行采集和叠加处理，并与所述延迟网络音频电路进行音频交互；
所述音频总线模块集成多个音频接口、电源接口和物理层接口，所述FPGA芯片通过音频接口与所述音频总线模块进行连接，所述延迟网络音频电路通过物理层接口与所述音频总线模块进行连接；
所述音频总线模块通过局域网获取音频数据传输至延迟网络音频模块；
所述FPGA芯片输出的音频数据经过所述延迟网络音频模块得到延迟的音频数据后，通过交换机传输至所述音频总线模块连接相应的设备。
2.根据权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，
所述延迟网络音频电路包括数据交互的交换机模组和超低延迟网络音频模组；
所述交换机模组与所述音频总线模块的物理层接口连接，所述交换机模组通过构建的局域网，获取音频输入设备的音频数据，并与所述超低延迟网络音频模组进行音频数据交互；
所述超低延迟网络音频模组通过交换机模组与所述音频总线模块连接，将所获取的音频数据进行同步处理后，再与所述FPGA芯片进行数据交互。
3.根据权利要求2所述的音频处理装置，其特征在于，
所述超低延迟网络音频模组将所获取的音频数据形成多频IIS音频数据，并将所述多频IIS音频数据进行同步处理。
4.根据权利要求2所述的音频处理装置，其特征在于，
所述交换机模组通过所述音频输入设备的蓝牙收发功能构建局域网进行音频数据交互，所述超低延迟网络音频模组与所述FPGA芯片将得到的多频IIS音频数据进行交互。
5.根据权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，所述音频数字板还包括音频输出/输入接口；
所述音频输出/输入接口与无线音频设备进行数字音频数据的交互。
6.根据权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，所述音频数字板还包括DSP处理器；
所述DSP处理器与所述FPGA芯片的输出端连接，获取多个传输通道的音频数据，并对所述多个传输通道音频数据进行单独调节，或者向FPGA芯片传输处理得到的音频数据。
7.一种卡拉OK电路板，其特征在于，包括：核心主板、权利要求1至6任意一项所述的音频处理装置；所述音频处理装置通过视频接口与显示装置连接，所述音频模拟电路与话筒和音效播放设备连接。
8.一种电视一体机，其特征在于，包括：权利要求7所述的卡拉OK电路板，以及与所述核心主板电性连接的显示装置。
9.根据权利要求8所述电视一体机，其特征在于，还包括：12V直流电源和逻辑电源；
所述12V直流电源通过所述电源接口向所述音频处理装置进行供电；
所述逻辑电源利用三上三下独立的IIS信号对所述音频处理装置进行逻辑供电。
10.根据权利要求9所述电视一体机，其特征在于，还包括：外部设备连接模块；
其中，所述外部设备连接模块以内置或外置的方式与所述卡拉OK电路板进行连接。
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