CN113810804A - 一种多功能k歌设备、控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多功能K歌设备，包括：按键组件，至少包括第一按键和第二按键,所述第一按键用于根据第一操作确定无线麦克风接收频率；所述第二按键用于确定当前的处理为音效处理；多位开关组件，至少包括第一多位开关,所述第一多位开关至少包括第一、第二和第三档位；无线接收装置，用于根据所述无线麦克风接收频率，接收无线麦克风发射的人声信号；系统芯片，用于根据所述当前的处理对所述人声信号进行所述音效处理得到湿声或混合音频；根据所述第一多位开关的档位确定以蓝牙模式、USB麦克风模式或USB音箱模式之一工作，输出所述湿声或混合音频；输出组件，用于将所述湿声或混合音频输出到不同的发声设备上播放，完成K歌。

Description

一种多功能K歌设备、控制系统及方法

技术领域

本申请实施例涉及音频播放领域，具体而言，尤其涉及一种多功能K歌设备、控制系统及方法。

背景技术

目前市面上的K歌系统，大概可以分为三类，其一为传统带K歌功能的音响系统，其二为家庭K歌声霸系统，其三为电视K歌无线麦克风。

传统带K歌功能的音响系统一般由无线麦克风、无线麦克风接收器、前置放大器、调音台、功放机及多个扬声器组成。其优点是设备专业，音质好，适用于专业演出。其缺点是该系统设备繁多，接线复杂，非专业音响人士不太会接线和使用。整体成本也高(从几千元到几万元不等)。系统的整套设备笨重，不方便随时携带。

K歌声霸设备由无线麦克风和一个带无线麦克风接收器的音响主机组成，音响主机里面集成了音频输入模块、音频处理模块、无线麦克风接收模块、功放模块、扬声器。其缺点是只适合于家用，不便于随时携带。价格相对于传统的K歌音响相对便宜(大概在1000-5000元左右)，但这个价格对普通消费者来说还是有点昂贵。

电视K歌无线麦克风此类产品是近几年来兴起的一种家用无线K歌产品，主要是由无线麦克风和一个USB接收器组成。在智能电视上安装对应的K歌APP，就能实现电视K歌功能。其缺点是过分依赖电视APP,必须安装该智能电视适配好的APP，否则无法实现K歌功能。利用电视机自带的扬声器K歌，而电视机的扬声器，音质一般，K歌效果不佳。

发明内容

为了克服以上三种多功能K歌设备的缺点，本申请实施例提供一种多功能无线多功能K歌设备、控制系统及方法。

第一方面，本申请实施例提供了一种多功能K歌设备，包括：按键组件，至少包括第一按键和第二按键,所述第一按键用于根据第一操作确定无线麦克风接收频率；所述第二按键用于确定当前的处理为音效处理；多位开关组件，至少包括第一多位开关,所述第一多位开关至少包括第一、第二和第三档位；无线接收装置，用于根据所述无线麦克风接收频率，接收无线麦克风发射的人声信号；系统芯片(system on a chip，SOC)，用于根据所述当前的处理对所述人声信号进行所述音效处理得到湿声或混合音频；根据所述第一多位开关的档位确定以蓝牙模式、USB麦克风模式或USB音箱模式之一工作，输出所述湿声或混合音频；输出组件，用于将所述湿声或混合音频输出到不同的发声设备上播放，完成K歌。

作为一种可行的实施方式，所述无线麦克风包括FM麦克风、VHF频段麦克风、UHF频段麦克风、2.4G、5.8G或蓝牙麦克风。

作为一种可行的实施方式，在所述第一多位开关处于第一档位的情况下，所述系统芯片还用于：以所述蓝牙模式接收下行音乐音频信号，根据所述第一按键的第二操作确定当前的处理为消除所述音乐音频信号中的人声信号以获得伴奏音频信号，将所述湿声与所述伴奏音频信号混流得到所述混合音频，输出所述混合音频。

作为一种可行的实施方式，在所述第一多位开关处于第二档位的情况下，所述系统芯片还用于：以USB麦克风模式将所述人声信号通过USB接口上传。

作为一种可行的实施方式，在所述第一多位开关处于第三档位的情况下，所述系统芯片用于：以所述USB音箱模式通过USB接口接收下行音乐音频信号，根据所述第一按键的第二操作确定当前的处理为消除所述音乐音频信号中的人声信号以获得伴奏音频信号，将所述湿声与所述伴奏音频信号混流得到所述混合音频。

作为一种可行的实施方式，所述按键组件键还包括第一调节按键和第二调节按键；所述系统芯片还用于：根据所述第二按键确定所述当前的处理为对所述人声信号进行循环切换音效以获得湿声；所述音效包括回声、混响、均衡、降噪、防啸之一或组合；所述系统芯片还用于：根据所述第一调节按键确定当前的处理为正向切换音乐音频信号曲目或正向调节所述湿声音量；所述系统芯片还用于：根据所述第二调节按键确定当前的处理为反向切换音乐音频信号曲目或反向调节所述湿声音量。

作为一种可行的实施方式，所述输出组件包括音频发射器，所述音频发射器用于发射所述湿声或混合音频，发射方式包括FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙发射方式。

作为一种可行的实施方式，所述多功能K歌设备还包括：第二多位开关，包括多个档位，所述多个档位用于确定所述音频发射器以FM发射所述湿声或混合音频时的发射频率；所述系统芯片还用于：根据所述第二多位开关的档位确定以FM发射所述湿声或混合音频时的发射频率。

作为一种可行的实施方式，所述所述输出组件包括模拟音频输出模块。

作为一种可行的实施方式，所述输出组件还包括至少一个LED指示灯，所述至少一个LED指示灯用于指示所述的至少一个工作模式；或指示当前的电量。

作为一种可行的实施方式，所述多功能K歌设备还包括：内置电容式麦克风，用于实时收集用户的语音指令；所述系统芯片还用于：识别所述用户的语音指令获得第一语音，所述第一语音用于指示用户的操作；根据至少一个按键或内部事件的触发信号获得第二语音，所述第二语音用于提示用户当前的操作或内部事件；将所述第一语音或第二语音输出。

第二方面，本申请实施例提供了一种多功能K歌设备的控制系统，应用于多功能K歌设备的系统芯片中，所述系统包括：蓝牙音频模块，用于通过蓝牙接收上位机传来的音乐音频信号；USB音频模块，用于通过USB port接收上位机下传来的音乐音频信号，或上传人声信号、湿声或混合音频；无线接收模块，用于从无线麦克风接收所述人声信号；音效处理模块，用于对所述人声信号进行音效处理，获得湿声；消人声模块，用于对音乐音频信号进行消人声处理，得到伴奏音频信号；提示音播放模块，用于播放对应的提示音；混音模块，用于对所述湿声和所述伴奏音频信号混流处理，或对湿声、伴奏和/或提示音混流处理，输出混音后的混合音频信号；输出模块，用于输出所述湿声或混合音频信号，包括模拟音频输出模块、音频发射模块。

第三方面，本申请实施例提供了一种多功能K歌设备的控制方法，基于多功能K歌设备实现，包括：根据作用于第一按键的第一操作确定确定无线麦克风接收频率；根据第二按键确定当前的处理为确定音效；根据确定无线麦克风接收频率接收无线麦克风发射的人声信号；根据所述当前的处理对所述人声信号进行音效处理得到湿声或混合音频；根据第一多位开关的档位确定以蓝牙模式、USB麦克风模式或USB音箱模式之一工作，输出所述湿声或混合音频；将所述湿声或混合音频输出到不同的发声设备上播放，完成K歌。

本申请实施例提供的多功能K歌设备集无线麦克风接收、无线音频发射、蓝牙音乐、人声音效处理、USB音频收发等诸多功能于一身，可以广泛用于户外手机K歌及直播、家庭智能电视(智能手机)K歌及直播、车载K歌等诸多场合。

针对以上各应用场景，又有多种实现K歌及直播的方式，用户可以根据具体的应用场景及需求来灵活配置和使用。

本申请实施例提供的多功能K歌设备集如此多的功能于一身，价格便宜，经济强，可以在对音频品质要求不是特别高的前提下，取代专业无线麦克风、专业调音台、专业有源音响等设备，为用户节省了硬件成本。

本申请实施例提供的多功能K歌设备集成度高，可以将外观做到名片大小，并且内置了锂电池，具备无线收发功能，摆脱了有线的束缚，特别适合于居家、旅行及随时携带。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书披露的多个实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书披露的多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例实施例提供的多功能K歌设备的硬件方框图；

图2为本申请实施例实施例提供的多功能K歌设备的音频通路及控制逻辑图；

图3为本申请实施例实施例提供的多功能K歌设备的USBMic模式下的系统框架。

图4为本申请实施例实施例提供的手机K歌或车载K歌场景示意图；

图5为本申请实施例实施例提供的发声设备为电视本机扬声器的家庭K歌场景示意图；

图6为本申请实施例实施例提供的发声设备为外接有源音箱的家庭K歌场景示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本申请实施例的技术方案做进一步的详细描述。

本申请实施例实施例提出一种多功能K歌设备，包括：由多个按键组成的按键组件，按键组件中的多个按键之一或组合可以确定无线音频、播放模式、音效处理模式和/或K歌模式；由多个多位开关组成的多位开关组件，每个多位开关包括多个档位，每个档位用于确定接收模式和发送模式；无线接收装置，用于基于确定的无线音频接收无线麦克风发射的人声信号；系统芯片(system on a chip，SOC)，用于根据多位开关组件的多个档位将多功能K歌设备枚举为不同的设备，根据K歌模式和/音效处理模式或对人声信号进行处理，得到干声或混合音频；输出组件，用于根据发送模式将干声或混合音频输出到不同的设备上播放，完成K歌。

图1为本申请实施例实施例提供的多功能K歌设备的硬件方框图。如图1所示，系统芯片SOC为本设备的处理器，该系统芯片SOC集成了MCU(单片机)、蓝牙音频收发、USB音频收发、音频处理等功能，系统芯片SOC用于根据所述多位开关的多个档位将所述多功能K歌设备枚举为不同的设备，根据所述播放模式、音效处理模式和/或K歌模式对所述人声信号进行处理，得到干声或混合音频。

所以在硬件框架上，单独的MCU、单独USB音频模块、单独的蓝牙模块、单独的音频处理模块所组成的硬件框架或者任意以上四种模块的排列的组合所组成的硬件框架，也能实现相同的功能，也属于本专利的保护范围。

系统芯片SOC还集成FM发射、UHF接收、2.4G收发或5.8G音频发射功能。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10包括按键组件40，按键组件40包括多个按键，每个按键与系统芯片SOC的对应输入接口相连，按键组件40用于提供至少一个输入信号。

示例性地，按键组件40可以有5个按键，每个按键都有按键提示音，提示用户按键的反馈。每个按键具体的功能详见下表1。

表1

如表1所示，按键KEY_1的功能是播放/暂停/开关机。长按KEY_1达到1.5秒为开/关机；短按KEY_1则进行播放、暂停。开机后系统芯片SOC的工作模式，则由多位开关SW1所在的档位决定，可以为蓝牙模式(Bluetooth)、USB麦克风模式(USBMic)或USB音箱模式(USBPlayback)。

在一个可行的实施例中，按键KEY_1开机时的系统芯片SOC输出语音提示“开机”，然后播放对应的工作模式。

按键KEY_2的功能是消人声和扫频。用户长按KEY_2达到3秒，系统芯片SOC进入无线麦克风扫频工作模式，扫频的目的是为了多功能K歌设备10能匹配更多型号的UHF无线麦克风。将按键KEY_2记为第一按键，长按KEY_2达到3秒记为第一操作。

按键KEY_2的第一操作用于麦克风与接收模块对频,以搜索无线麦克风信号---类似收音机的自动搜台功能，一旦搜索到麦克风信号，会固定接收频率并有断电记忆功能。

不同型号的UHF无线麦克风，其发射频率各不相同，本申请实施例的扫频功能是专门针对UHF无线麦克风设计的。示例性地，使用本申请实施例提供的多功能K歌设备10进行扫频以发现可连接的UHF无线麦克风的步骤为:

S11,系统芯片SOC将本申请实施例提供的多功能K歌设备10中的UHF无线接收频率依次从650MHz到750MHz进行设定，扫频切换的步长为0.25MHz。

S12,系统芯片SOC通过判断接收到的UHF信号的强度值来判断是否存在有效的UHF无线麦克风信号。

S13,捕捉到有效的UHF无线麦克风信号后，系统芯片SOC经过多次确认，最后将当前的接收频率确定为UHF无线接收频率，同时将该频率保存下来。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10下次开机后系统芯片SOC直接将接收频率设置到该频率上，即可完成UHF无线麦克风与本申请实施例提供的多功能K歌设备10匹配的功能。

在用户短按按键KEY_2(时长少于3秒)的情况下，系统芯片SOC进入为消人声。消人声功能是指通过特定的算法，将音乐音频信号中的原唱人声信号消除掉，只留下音乐音频信号中的伴奏音频信号；消人声功能适用于没有找到专用伴奏乐的情况下，直接用带原唱的歌曲进行K歌的场景。将短按KEY_2少于3秒记为第二操作。

对该功能优化，可以得到原唱模式和导唱模式。原唱模式，是指关闭消人声功能；导唱模式，就是开启自动消人声功能。

在一个可行的实施例中，在导唱模式过程中系统芯片SOC实时的侦听无线接收装置41接收到的人声信号幅度的大小，发现有用户对着麦克风说话或唱歌，即检测到无线接收装置41的人声信号幅度超出指定阈值，立即开启消人声功能，多功能K歌设备10当前的工作模式为导唱模式；当检测到超过5秒没有用户对着麦克风说话或唱歌，即检测到无线接收装置41的人声信号幅度没有超过指定阈值，关闭消人声功能，将原唱播放出来，多功能K歌设备10当前的工作模式为原唱模式。这个功能在实际K歌场景下非常实用，大大提升了用户体验。

在一个可行的实施例中，用户短按按键KEY_2时，输出语音提示为播报“原唱模式”或“导唱模式”。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10包括无线接收装置41，通信方式为FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或低延迟蓝牙，用于根据确定的接收模式或接收频率接收无线麦克风发射的人声信号。

按键KEY_3为音效按键，用于循环切换六种音效得到带有不同音效的湿声。系统芯片根据音效按键确定所述当前的处理为对人声信号进行循环切换音效以获得湿声；所述音效包括回声、混响、均衡、降噪、防啸之一或组合。

按键KEY_4为第一调节按键，用于确定当前的处理为正向切换音乐音频信号曲目或正向调节所述湿声音量；系统芯片根据第一调节按键确定当前的处理为正向切换音乐音频信号曲目或正向调节所述湿声音量。

按键KEY_5为第二调节按键，用于确定当前的处理为反向切换音乐音频信号曲目或反向调节所述湿声音量。系统芯片根据第二调节按键确定当前的处理为反向切换音乐音频信号曲目或反向调节所述湿声音量。

本申请的实施例提供了上述5个按键，其中有很多功能都是复用了同一个按键，对于本领域的普通技术人员来讲，可以采用更多的按键来实现这些功能，都属于本专利的保护范围。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10包括USB接口(USB Port)44，系统芯片SOC通过USB接口与上位机连接，接收下行的音频信号或发送上行的音频信号。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10接收或或发送音频信号的工作模式有三种，分别为蓝牙模式(Bluetooth)、USB麦克风模式(USBMic)、USB音箱模式(USB Playback),其中USB麦克模式、USB音箱模式，我们可以统称为USB工作模式。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10通过多位开关组件选择接收或发送音频信号的工作模式，多位开关组件有多个多位开关。示例性地，可以包括两个多位开关，例如SW1和SW2。

多位开关SW1包括Bluetooth档位、USBMic档位和USBPlayback档位，分别记为第一、第二、第三档位。通过这三个档位的切换，多功能K歌设备10以不同的工作模式工作，智能主机根据多功能K歌设备10的工作模式将多功能K歌设备10枚举为不同的设备，实现K歌。将多位开关SW1记为第一开关。

Bluetooth档位为蓝牙模式，当SW1拨到此档位时，确定多功能K歌设备10实现蓝牙音箱的播放功能。在该模式下，智能主机将多功能K歌设备10枚举为蓝牙音箱，可以通过蓝牙传送音频数据给本申请实施例提供的多功能K歌设备10，该音频数据作为本多功能K歌设备10的K歌伴奏来源。

在一个可行的实施例中，在第一多位开关处于第一档位的情况下，系统芯片以蓝牙模式接收下行音乐音频信号，根据作用在KEY_2的第二操作确定当前的处理为消除音乐音频信号中的人声信号以获得伴奏音频信号，将湿声与伴奏音频信号混流得到混合音频，输出所述混合音频。

USBMic档位为USB人声上传模式，当SW1拨到此档位时，确定多功能K歌设备10实现USB麦克风的功能。本申请实施例提供的多功能K歌设备10被智能发声设备14枚举为标准的USB麦克风(双声道)，上位机可以实时读取多功能K歌设备10收集的带音效的人声。此应用形式为后述的场景一---家庭K歌场景中的场景一，智能发声设备为电视本机扬声器的情况。

在一个可行的实施例中，在第一多位开关处于第二档位的情况下，系统芯片以USB麦克风模式将人声信号、湿声和/或混合音频通过USB接口上传。

USB Playback档位为USB音频播放模式，当SW1拨到此档位时，确定多功能K歌设备10实现USB音频播放的功能。本申请实施例提供的多功能K歌设备10被上位机枚举为标准USB播放设备(USB音箱)，上位机可以通过USB接口(USB PORT)44将音频发送给本申请实施例提供的多功能K歌设备10，作为本设备的K歌伴奏来源。

在一个可行的实施例中，在第一多位开关处于第三档位的情况下，系统芯片以所述USB音箱模式通过USB接口接收下行音乐音频信号，根据作用在KEY_2的第二操作确定当前的处理为消除所述音乐音频信号中的人声信号以获得伴奏音频信号，将所述湿声与所述伴奏音频信号混流得到所述混合音频。

注意：USBMic模式和USBPlayback模式，都需要通过USB接口44来与智能主机(上位机)相连。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10具备无线发射功能，这里的无线可以是FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙的发发射功能。在现实生活中，由于FM应用比较广泛，特别是车载智能主机，一般都带有FM收音机功能，所以多功能K歌设备10的无线音频发射优先采用FM发射。其他的无线发射方式以及这里没有提到的其他的可以想象到的音频发射方式，都属于本申请的保护范围。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10的无线发射功能通过输出组件之一的音频发射器42实现，音频发射器42主要功能为将经过系统芯片SOC处理过的湿声或混合音频发射出去，发射方式可以是FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙。由于FM比较通用，比如车载主机带FM接收、部分拉杆音箱也带FM接收，可以优先采用FM的发射方式。

多位开关SW2记为第二多位开关，用于选择音频发射器42的FM发射的发射频率，包括三个档为，对应的3个不同的FM发射频率，比如：FM 88.5MHz、FM 96.0MHz、FM 106.8MHz。由于每个地区的FM电台频率各不相同，通过用户切换多位开关SW2的档位，系统芯片确定音频发射器42的FM发射频率，尽可能的错开用户正在使用的FM电台，以避免与用户当前正在使用的FM电台相互干扰。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10的输出组件还包括LED指示灯组件，这LED指示灯灯组件包括：

LED1，用于指示多功能K歌设备10当前工作模式为蓝牙模式。如果当前多功能K歌设备10处于蓝牙未连接状态，则LED1不亮；如果蓝牙已经连接，则LED1慢速呼吸；如果在此模式下进行麦克风扫频，则LED1快速闪烁。示例性地，LED1可以为蓝色LED指示灯。所谓的呼吸，是指LED的亮度随时间(比如5秒内)由暗变亮，再由亮变暗的效果。上述所谓的闪烁，是指LED灯交替亮灭的效果。

LED2，用于指示多功能K歌设备10当前工作模式为USB模式，其中USBMic模式、USBplayback模式统称为USB模式。如果没有传输USB音频数据，LED2慢速呼吸；如果正在传输USB音频数据，LED2慢速呼吸；如果在此模式下进行麦克风扫频，则LED2快速闪烁。示例性地，LED2可以为红色LED指示灯。

LED3，用于充当5个按键(KEY1-KEY5)背光灯，LED3是一组并联在一起的LED灯，可以由多个白色的LED灯组成，统一由系统芯片SOC的一个PWM口控制。

LED3可以指示多功能K歌设备10的充电状态,当多功能K歌设备10开机且没有插USB时，LED3微亮；当锂电池43电量低且未插USB时，LED3慢速呼吸；当插上USB充电过程中，LED3慢速呼吸；充满电但USB仍插上，LED3长亮,但LED亮度比微亮高。

LED3还可以指示当前电量，当电压低于3.4V时，LED3闪烁，提醒用户电池电量低，及时充电。

示例性地，当多功能K歌设备10通过USB接口44插到智能主机或USB充电器上，且正在向锂电池43充电时，LED3慢速呼吸，提醒用户本设备正在通过USB接口进行充电。

以上LED指示灯组件灯均连接到系统芯片SOC的PWM引脚上，所以每一只灯都可以通过软件逻辑调整PWM的脉宽，从而达到实时调节LED灯亮度的目的。

系统芯片SOC由锂电池43供电，锂电池43的正极连接到系统芯片SOC的模拟电压采用口(ADC引脚)，模拟电压采用口用于实时监测电池电压。

由于系统芯片SOC集成了MCU(单片机)、蓝牙音频收发、USB音频收发、音频处理等功能，还集成FM发射、UHF接收、2.4G收发或5.8G音频发射功能，极大地降低了设备的功耗，同时系统芯片SOC的这种集成设计可以很方便的扩展拉杆音箱的无线麦克风功能、蓝牙音乐播放功能和人声的音效处理功能，用户无需专门配备笨重的专业麦克风接收器、专业调音台、专业功放设备，使得多功能K歌设备10的外观能够设计得小巧时尚，通过本申请实施例提供的多功能K歌设备10只需配置拉杆音箱就能轻松的实现室内或户外K歌、直播功能。

图2为本申请实施例提供的多功能K歌设备10的音频通路及控制逻辑图。如图2所示，在本申请实施例提供的多功能K歌设备10的系统芯片SOC的控制系统中，内置了蓝牙音频模块401、USB音频模块402、无线接收模块403、音效处理模块404、消人声模块405、提示音播放模块406、混音模块407、音频发射模块408、模拟音频输出模块409和USB音频上传模块410。

蓝牙音频模块401用于通过蓝牙接收上位机传来的音乐音频信号。

USB音频模块402用于通过USB port接收上位机传来的音乐音频信号。

无线接收模块403用于从无线麦克风接收人声，接收到的人声称为干声。

应理解的是，本申请实施例提供的多功能K歌设备10内置了无线接收模块403，无线麦克风的接收功能是在任何场景及任何模式都一直存在的。

在一个可行的实施例中，对于UHF频段的无线麦克风，用户可以长按KEY_2键进入扫频功能，扫频功能详见上文中的KEY_2扫频功能说明。

音效处理模块404用于对人声或音频进行音效处理，干声经过音效处理模块后的人声，称之为湿声。

在一个可行的实施例中，用户可以短按KEY_3切换预置的6种音效，也可以通过长按KEY_4、KEY_5来调节人声音量的大小。

消人声模块405用于对音乐音频信号进行消人声处理，得到伴奏音频信号。

提示音播放模块406用于播放对应的提示音。

在一个可行的实施例中，用户按键或内部事件会触发提示音播放模块406，比如蓝牙连接断开事件，提示“蓝牙已连接”、“蓝牙已断开”，播放对应的提示音，播放提示音时，湿声和伴奏会暂停输出。

混音模块407用于对湿声和伴奏混流处理，或对湿声、伴奏和提示音混流处理，输出混音后的混合音频信号。

模拟音频输出模块409用于通过模拟音频输出混合音频信号。

音频发射模块408用于通过无线音频发射输出混合音频信号。

USB音频上传模块410用于当SW1切换到USBMic档位时，将混合音频信号通过USB接口上传给智能主机。

可以将模拟音频输出模块409、音频发射模块408和USB音频上传模块410统称为输出模块。

如图2所示本申请实施例提供的多功能K歌设备10的的音频通路上，音乐来源有2个，分别为蓝牙音频和USB音频。

当多功能K歌设备10通过SW1切换到蓝牙档位，蓝牙音频模块401接收上位机传来的音乐音频信号或伴奏音频信号。

当多功能K歌设备10通过SW1切换到USBplayback档位，USB音频模块402接收上位机传来的音乐音频信号或伴奏音频信号。

当上位机传来的音乐音频信号或伴奏音频信号进入多功能K歌设备10后，用户可以通过短按KEY_2来开启或关闭消人声功能。当开启消人声时，音乐音频信号经过消人声模块405进行消音处理，并通过无线接收模块403实时监测无线麦克风是否有人声信号输入，从而实现原唱与导唱模式的自动切换，导唱/原唱功能详见上文的KEY_2消人声功能说明；当消人声功能关闭时，消人声模块被旁路，音乐音频信号或伴奏音频信号内容完全相同。

无线接收模块403接收从无线麦克风端传来的人声信号(可以称为干声)，音效处理模块404对人声信号进行音效处理，包括回声、混响、均衡、降噪、防啸叫等处理；音效处理模块404内置了六种音效，包括原声、演唱会音效、剧场音效、KTV音效、流行音效、录音棚音效，这六种音效实际就是回声、混响、均衡等参数的排列组合，已经在出厂前经过调音师的细致调校，固化到了系统芯片SOC中。用户可以通过KEY_3音效键循环切换六种音效得到带有不同音效的湿声。上述枚举的六种音效仅限于示例，涉及到的其它的音效处理也在本申请的保护范围内。

提示音播放模块406播放对应的提示音。

音乐音频信号或伴奏音频信号，与经过音效处理后的湿声经过混音模块407混音后，输出混合音频信号。

混音模块407对湿声和/或伴奏混流处理后，混音后的音频同时通过模拟音频输出模块409和音频发射模块408进行输出。在混音时也可以加入提示音，当输出提示音时湿声和/或伴奏音频信号暂停输出。

仅当SW1切换到USBMic档位时，混音后的音频才会通过USB音频上传模块410上传给智能主机。

上述本申请实施例提供的K歌方法的K歌流程如下：

S21，通过SW1切换到Bluetooth档位或通过SW1切换到USB playback档位，获取上位机传来的音乐音频信号；

S22，通过短按KEY_2来对音乐音频信号进行消人声处理，自动切换导唱模式；

S23，接收从无线麦克风传来的人声(或音频)；

S24，短按KEY_3切换预置的6种音效或通过长按KEY_4、KEY_5来调节人声音量的大小，并播放对应的提示音；

S25，湿声和伴奏通过混音模块47混流处理；

S26，混音后的音频同时通过模拟音频输出模块409和音频发射模块408进行输出；或SW1切换到USBMic档位时，混音后的音频会通过USB上传给智能主机。

在一个可行的实施例中，在混音时可以加入提示音，当输出提示音时湿声和/或伴奏音频信号暂停输出。

在一个可行的实施例中，基于多功能K歌设备实现，本申请提供的多功能K歌设备的控制方法，包括：根据作用于第一按键的第一操作确定接收模式为无线麦克风接收模式；根据第二按键确定当前的处理为确定音效；根据无线麦克风接收模式进行扫频，接收无线麦克风发射的人声信号；根据当前的处理对人声信号进行音效处理得到湿声或混合音频；根据第一多位开关的档位确定以蓝牙模式、USB麦克风模式或USB音箱模式之一工作，输出湿声或混合音频；将湿声或混合音频输出到不同的发声设备上播放，完成K歌。

图3为本申请实施例提供的多功能K歌设备在USBMic模式下的系统框架。如图3所示，多功能K歌设备10在USBMic模式下，需要智能主机的功能支持。多功能K歌设备10与智能主机组成一个多功能无线K歌系统。

如图3所示，无线接收模块403接收从无线麦克风传来的人声信号，即干声。对于UHF频段的无线麦克风，用户可以长按KEY_2进入扫频功能。干声经过音效处理模块404进行音效处理，用户可以短按KEY_3切换6种音效获得湿声，长按KEY_4/KEY_5调节音量，用户按键时会触发提示音播放模块406产生提示音，提示音与湿声不会同时输出，二者经过USB音频上传模块410向智能主机上传湿声。当然，湿声也可以同时通过音频发射模块408及模拟音频模块409向外发送，此功能在USBMic模式下不是必要功能，为可选功能。

在USBMic模式下智能主机的伴奏/音乐处理模块601负责解码音频文件产生实时的音乐(伴奏)数据流，声音采集模块602负责通过USB接口实时采集多功能K歌设备10通过USB接口传来的湿声数据流，主机混音模块603将湿声与伴奏音频信号进行混流处理，输出的混合音频信号通过播放模块604驱动智能主机的扬声器进行实时播放。同时，声音采集模块602采集到的湿声，经过K歌打分模块605进行实时的K歌评分，并可以通过K歌作品录制模块606同时录制成K歌作品。

图4为发声设备为电视本机扬声器的家庭K歌场景示意图。如图4所示，在该应用场景中，本申请实施例提供的多功能K歌设备10主要功能为人声信号接收及处理。多功能K歌设备10与无线麦克风11之间的传输方式可以是FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙(低延迟蓝牙)中的任意一种。智能发声设备12为智能电视本机扬声器或车机。示例性地，智能发声设备12为智能电视时，智能电视安装有K歌APP，负责K歌节目源的视频解码、伴奏解码、USB接口的实时采集人声信号、人声信号与伴奏混音，然后将混合音频信号直接写入到智能电视的声卡，智能电视通过其本身的扬声器播放混合音频，从而实现借助智能电视本机扬声器实现K歌的目的。

在图4所示场景下，本申请实施例提供的多功能K歌设备10执行以下步骤：

S41，确定人声接收模式，接收无线麦克风11发射的人声信号，对人声信号进行音效处理得到湿声；多功能K歌设备10的人声接收模式可以是FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙(低延迟蓝牙)中的任意一种。无线麦克风11端充当音频发射角色，多功能K歌设备10充当接收角色。

在一个可行的实施例中，对于UHF频段的无线麦克风，用户可以长按多功能K歌设备10的KEY_2键进入扫频功能，通过判断接收到的UHF信号的强度值来判断是否存在有效的UHF无线麦克风信号；多功能K歌设备10捕捉到有效的UHF无线麦克风信号后，将当前的接收频率确定为UHF无线接收模块403的接收频率，同时将该频率保存下来；按照当前接收频率接收无线麦克风11发射的人声信号。

在一个可行的实施例中，对于已经存在确定UHF接收频率的无线麦克风，多功能K歌设备10按照确定的接收频率接收无线麦克风11发射的人声信号(干声)。

S42，人声信号(干声)经过音效处理，得到湿声。示例性地，用户可以短按KEY_3切换6种音效获得湿声，长按KEY_4/KEY_5调节湿声音量。

S43，确定输出模式，根据输出模式将湿声上传给智能电视。示例性地，当用户将SW1切换至USBMic档位时，确定输出模式为USBMic模式。

在此场景下，本申请实施例提供的多功能K歌设备10无需外接有源音箱，借助智能电视自带的扬声器发声。设备之间连接方便简单，仅需要配套的无线麦克风11及本申请实施例提供的多功能K歌设备10，整体K歌系统成本低。

图4所示的场景下，智能发声设备12也可以是装有K歌软件的智能手机或平板电脑，其它可以通过USB接口利用进行人声的实时采集、人声音与伴奏混音、混音播放的所有设备，都能与多功能K歌设备10匹配组成K歌系统，实现K歌。

此场景也可以延申出另外一种方式的车载K歌场景，前提是：与智能电视一样，要求车载导航主机上安装有专门的K歌APP，将本申请实施例提供的多功能K歌设备10插到车载导航主机的USB接口上，并将本设备切换到USBMic模式。

图5为手机K歌或车载K歌场景示意图。如图5所示，在该应用场景中，本申请实施例提供的多功能K歌设备10主要功能包括人声信号接收及处理和伴奏接收及处理以及人声与伴奏的混音输出。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10与无线麦克风11之间的传输方式可以是FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙(低延迟蓝牙)中的任意一种，无线麦克风11端充当音频发射角色，多功能K歌设备10充当接收角色。

智能发声设备14可以通过USB接口或无线蓝牙的方式向本申请实施例提供的多功能K歌设备10实时发送伴奏音频数据。需要理解的是，由于蓝牙数据带宽有限，同一个场景中，蓝牙只能接收一个设备的音频数据。假如无线麦克风11用蓝牙发送音频，那么智能发声设备14只能用USBplayback方式，反之亦然。智能发声设备14包括智能手机、平板和个人电脑等智能终端设备。

无线麦克风11发射人声信号与智能发声设备14发来的伴奏音频，在多功能K歌设备10中进行音效处理及混音后，通过3.5mm音频或FM发射的方式，输出给户外有源音箱13进行播放，该有源音箱13带FM接收功能。

示例性地，上述场景中的有源音箱13，可以是目前市面上广泛使用的拉杆式音箱，或车载音响，也可以是3.5mm接口的监听耳机。

在这种场景下，当有源音箱13为车载音响时，本申请实施例提供的多功能K歌设备10可以通过FM的方式将K歌混音发射出去，用户将车载收音机调节到指定的接收频率，就可以通过车载的扬声器来实时的播放声音。此种方式，无线麦克风11与多功能K歌设备10、多功能K歌设备10与车载音响均采用无线连接的方式，完全摆脱了有线的束缚。当然，如果用户追求更佳的音质体验，也可以通过本申请实施例提供的多功能K歌设备10的3.5mm音频输出到车载音响的AUX输入端口上，车载音响需要切换到AUX输入模式。

在图5所示场景下，本申请实施例提供的多功能K歌设备10执行以下步骤：

S51，确定确定人声接收模式，接收无线麦克风11发送的人声信号，对人声信号进行音效处理得到湿声；多功能K歌设备10的人声接收模式可以是FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙(低延迟蓝牙)模式中的任意一种；

S52，确定音乐接收模式，以音乐接收模式接收音乐音频信号，对音乐音频信号进行处理的到伴奏音频信号；将人声信号与伴奏音频信号混音处理，获得混合音频。

音乐接收模式可以是USBplayback或蓝牙模式中的任意一种。示例性地，当用户将SW1切换至USBplayback档位时，确定音乐接收模式为USBplayback模式；当用户将SW1切换至蓝牙档位时，确定音乐接收模式为蓝牙模式。

S53，确定输出模式，以输出模式输出混合音频；输出模式包括3.5mm音频或FM发射模式中的任意一种。示例性地，当用户将SW2切换档位时，确定FM发射模式的输出频率。

在无线麦克风11用蓝牙发送人声信号，智能发声设备14用USB发送音乐音频或伴奏音频数据的场景下，多功能K歌设备10可以采用蓝牙模式接收人声信号，采用USBplayback模式接收音乐音频或伴奏音频数据，输出模式可以为FM发射模式。

在无线麦克风11为FM、VHF、2.4G或5.8G麦克风之一，智能发声设备14用蓝牙发送音乐音频或伴奏音频数据的场景下，多功能K歌设备10可以采用FM、VHF、2.4G或5.8G麦克风之一模式接收人声信号，采用蓝牙模式接收音乐音频或伴奏音频数据，输出模式可以为3.5mm音频模式。

在无线麦克风11用FM、VHF、2.4G、5.8G发送人声信号，智能发声设备14用蓝牙发送音乐音频或伴奏音频数据的场景下，多功能K歌设备10可以采用FM、VHF、2.4G、5.8G之一模式接收人声信号，采用蓝牙模式接收音乐音频或伴奏音频数据，输出模式可以为USBMic发射模式。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10还可以做一些功能的延申和扩展。

示例性地，多功能K歌设备10内置电容式麦克风，可以用作车载多功能蓝牙设备，与车主的手机建立蓝牙连接，充当多功能车载蓝牙免提电话的角色。用户在开车过程中，可以通过此设备接听和拨打电话。

示例性地，多功能K歌设备10内置电容式麦克风，还可以实现语音操控手机的功能。通过多功能K歌设备10的按键组件，发送信号，唤醒手机的语音助手，多功能K歌设备10能实时收集用户的语音并传输给手机，实现语音操控手机的功能，比如可以对着多功能K歌设备10说：“导航到XXX地址”，“我要听XXX的歌曲”，语音操控手机执行导航或播放歌曲等任务。此功能可以大大解放双手，避免用户在开车过程中用手去操控手机的，从而减少交通事故的发声。

多功能K歌设备10中可以增加离线的语音识别模块，语音识别不再依赖于智能发声设备14的语音助手，而是直接通过多功能K歌设备10内置的语音识别模块来解析语音指令，将语音指令转变为本机按键或开关的功能，同样可以达到解放双手，通过语音来控制本设备的目的。

在一个可行的实施例中，多功能K歌设备10还包括：内置电容式麦克风，用于实时收集用户的语音指令；系统芯片识别用户的语音指令获得第一语音，第一语音用于指示用户的操作；根据至少一个按键或内部事件的触发信号获得第二语音，第二语音用于提示用户当前的操作或内部事件；将所述第一语音或第二语音输出。

上述的两种场景的语音输入方既可以是外接的无线麦克风，也可以是内置的电容麦克风，可以根据实际场景需要来灵活设计。

基于本申请实施例提供的多功能K歌设备10，在其基本功能上延申和扩展的相关功能，都属于申请实施例的保护范围。

本申请实施例提供的多功能K歌设备10外观时尚小巧，可以很方便的扩展拉杆音箱的无线麦克风功能、蓝牙音乐播放功能、人声的音效处理功能，用户无需专门配备笨重的专业麦克风接收器、专业调音台、专业功放设备，就能轻松的实现室内或户外K歌、直播功能。

图6为发声设备为外接有源音箱的家庭K歌场景示意图。与图4所示的家庭K歌场景相比，图6所示的家庭K歌场景需要外接一个有源音箱15。同时，智能发声设备14无需安装专门的K歌APP，任何能提供伴奏的APP都可以用来实现K歌功能。

如图6所示，在此应用场景中，本申请实施例提供的多功能K歌设备10主要功能为人声接收及处理、伴奏接收及处理、人声与伴奏的混音输出。其工作原理与图5所示的场景基本类似，其步骤不再赘述。

在图6所示的场景中，本申请实施例提供的多功能K歌设备系统具体K歌功能的实现，不需要依赖专门K歌APP。外接的有源音箱15的K歌效果一般比电视机自带扬声器的效果好。一般智能电视受限于体积的限制，扬声器采用比较体积比较小的，音响效果一般。

本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执轨道的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本申请实施例的保护范围，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种多功能K歌设备，其特征在于，包括：

按键组件，至少包括第一按键和第二按键,所述第一按键用于根据第一操作确定无线麦克风接收频率；所述第二按键用于确定当前的处理为音效处理；

多位开关组件，至少包括第一多位开关,所述第一多位开关至少包括第一、第二和第三档位；

无线接收装置，用于根据所述无线麦克风接收频率，接收无线麦克风发射的人声信号；

系统芯片(system on a chip，SOC)，用于根据所述当前的处理对所述人声信号进行所述音效处理得到湿声或混合音频；根据所述第一多位开关的档位确定以蓝牙模式、USB麦克风模式或USB音箱模式之一工作，输出所述湿声或混合音频；

输出组件，用于将所述湿声或混合音频输出到不同的发声设备上播放，完成K歌。

2.根据权利要求1所述多功能K歌设备，其特征在于，所述无线麦克风包括FM麦克风、VHF频段麦克风、UHF频段麦克风、2.4G、5.8G或蓝牙麦克风。

3.根据权利要求1所述多功能K歌设备，其特征在于，在所述第一多位开关处于第一档位的情况下，所述系统芯片还用于：以所述蓝牙模式接收下行音乐音频信号，根据所述第一按键的第二操作确定当前的处理为消除所述音乐音频信号中的人声信号以获得伴奏音频信号，将所述湿声与所述伴奏音频信号混流得到所述混合音频，输出所述混合音频。

4.根据权利要求1所述多功能K歌设备，其特征在于，在所述第一多位开关处于第二档位的情况下，所述系统芯片还用于：以USB麦克风模式将所述人声信号通过USB接口上传。

5.根据权利要求1所述多功能K歌设备，其特征在于，在所述第一多位开关处于第三档位的情况下，所述系统芯片用于：以所述USB音箱模式通过USB接口接收下行音乐音频信号，根据所述第一按键的第二操作确定当前的处理为消除所述音乐音频信号中的人声信号以获得伴奏音频信号，将所述湿声与所述伴奏音频信号混流得到所述混合音频。

6.根据权利要求1所述的多功能K歌设备，其特征在于，所述按键组件键还包括第一调节按键和第二调节按键；

所述系统芯片还用于：根据所述第二按键确定所述当前的处理为对所述人声信号进行循环切换音效以获得湿声；所述音效包括回声、混响、均衡、降噪、防啸之一或组合；

所述系统芯片还用于：根据所述第一调节按键确定当前的处理为正向切换音乐音频信号曲目或正向调节所述湿声音量；

所述系统芯片还用于：根据所述第二调节按键确定当前的处理为反向切换音乐音频信号曲目或反向调节所述湿声音量。

7.根据权利要求1所述多功能K歌设备，其特征在于，所述输出组件包括音频发射器，所述音频发射器用于发射所述湿声或混合音频，发射方式包括FM、VHF频段、UHF频段、2.4G、5.8G或蓝牙发射方式。

8.根据权利要求7所述多功能K歌设备，其特征在于，所述多功能K歌设备还包括：

第二多位开关，包括多个档位，所述多个档位用于确定所述音频发射器以FM发射所述湿声或混合音频时的发射频率；

所述系统芯片还用于：根据所述第二多位开关的档位确定以FM发射所述湿声或混合音频时的发射频率。

9.根据权利要求7所述的多功能K歌设备，其特征在于，所述所述输出组件包括模拟音频输出模块。

10.根据权利要求1所述的多功能K歌设备，其特征在于，所述输出组件还包括至少一个LED指示灯，所述至少一个LED指示灯用于指示所述的至少一个工作模式；或指示当前的电量。

11.根据权利要求1所述的多功能K歌设备，其特征在于，所述多功能K歌设备还包括：

内置电容式麦克风，用于实时收集用户的语音指令；

所述系统芯片还用于：识别所述用户的语音指令获得第一语音，所述第一语音用于指示用户的操作；根据至少一个按键或内部事件的触发信号获得第二语音，所述第二语音用于提示用户当前的操作或内部事件；将所述第一语音或第二语音输出。

12.一种多功能K歌设备的控制系统，应用于多功能K歌设备的系统芯片中，其特征在于，所述系统包括：

蓝牙音频模块，用于通过蓝牙接收上位机传来的音乐音频信号；

USB音频模块，用于通过USB port接收上位机下传来的音乐音频信号，或上传人声信号、湿声或混合音频；

无线接收模块，用于从无线麦克风接收所述人声信号；

音效处理模块，用于对所述人声信号进行音效处理，获得湿声；

消人声模块，用于对音乐音频信号进行消人声处理，得到伴奏音频信号；

提示音播放模块，用于播放对应的提示音；

混音模块，用于对所述湿声和所述伴奏音频信号混流处理，或对湿声、伴奏和/或提示音混流处理，输出混音后的混合音频信号；

输出模块，用于输出所述湿声或混合音频信号，包括模拟音频输出模块、音频发射模块。

13.一种多功能K歌设备的控制方法，基于多功能K歌设备实现，其特征在于，包括：

根据作用于第一按键的第一操作确定确定无线麦克风接收频率；

根据第二按键确定当前的处理为确定音效；

根据确定无线麦克风接收频率接收无线麦克风发射的人声信号；

根据所述当前的处理对所述人声信号进行音效处理得到湿声或混合音频；根据第一多位开关的档位确定以蓝牙模式、USB麦克风模式或USB音箱模式之一工作，输出所述湿声或混合音频；

将所述湿声或混合音频输出到不同的发声设备上播放，完成K歌。

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