CN206117991U - 音频处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种音频处理设备。其中，该设备包括：信号输入模块，用于接收多个声道的音频数字信号；上位机，与信号处理芯片相连接，用于控制信号处理芯片对音频数字信号进行处理；信号处理芯片，一端与上位机相连接，另一端与信号输入模块相连接，用于接收上位机的指令，并根据指令对音频数字信号进行处理，得到处理之后的数字信号；数模转换模块，与信号处理芯片相连接，用于将处理之后的数字信号转换为模拟信号；信号输出模块，与数模转换模块相连接，用于将模拟信号输出。本实用新型解决了现有技术中无法通过耳机实现环绕声的播放效果的技术问题。

Description

音频处理设备

技术领域

本实用新型涉及音频领域，具体而言，涉及一种音频处理设备。

背景技术

环绕声，就是在重放中能把原信号中各声源的方向再现，使欣赏者有一种被来自不同方向的声音包围的感觉。环绕声是立体声的一种。普通的立体声是平面立体声，电影院或家庭影院仅仅在听众的前方设置“左-右”双声道或“左-中-右”三声道，随声听领域仅仅在听众的左右设置双声道；而环绕声，属于球面立体声，至少要有三个声道，并且听众必须处于各声道的发声点包围之中。在环绕声中，除了听众前方“左-中-右”三声道外，其它的声道一般都被叫做环绕声道，但是在7.1以上声道环绕声中，左中和右中声道不被称为环绕声道。

在环绕声制作或播出领域，环绕声的播出通常都是由多支物理音箱所实现的，而无法通过耳机实现环绕声的播放效果。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种音频处理设备，以至少解决现有技术中无法通过耳机实现环绕声的播放效果的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种音频处理设备，包括：信号输入模块，用于接收多个声道的音频数字信号；上位机，与信号处理芯片相连接，用于控制所述信号处理芯片对所述音频数字信号进行处理；信号处理芯片，一端与所述上位机相连接，另一端与所述信号输入模块相连接，用于接收所述上位机的指令，并根据所述指令对所述音频数字信号进行处理，得到处理之后的数字信号；数模转换模块，与所述信号处理芯片相连接，用于将所述处理之后的数字信号转换为模拟信号；信号输出模块，与所述数模转换模块相连接，用于将所述模拟信号输出。

进一步地，所述信号输入模块包括：8通道AES/EBU输入端口，与音频源服务器或者多通道音源相连接，用于接收所述音频源服务器或者所述多通道音源输入的音频数字信号。

进一步地，所述信号输入模块还包括：数字解码芯片，一端与所述8通道AES/EBU输入端口相连接，另一端与所述信号处理芯片相连接，用于对所述8通道AES/EBU输入端口接收的所述音频数字信号进行解码。

进一步地，所述信号输入模块包括：同轴输入端口，与同轴电缆相连接，用于接收所述同轴电缆输入的音频数字信号。

进一步地，所述信号输入模块包括：光纤输入端口，与光纤相连接，用于接收所述光纤输入的音频数字信号。

进一步地，所述信号输入模块还包括：信号通道选择模块，与同轴输入端口和光纤输入端口均相连接，用于从所述同轴输入端口接收的音频数字信号和所述光纤输入端口接收的音频数字信号中选择需要进行处理的音频数字信号。

进一步地，所述上位机包括：通信模块，其中，所述通信模块通过无线通信方式与终端进行通信。

进一步地，所述上位机包括：按键，所述按键用于接收用户的目标指令，其中，所述目标指令用于指示所述信号处理芯片对目标接收端口接收的音频数字信号进行处理，其中，所述目标接收端口为8通道AES/EBU输入端口、同轴输入端口、光纤输入端口中的任意一个。

进一步地，所述上位机包括：状态指示灯，所述状态指示灯用于指示所述目标接收端口。

进一步地，所述信号输出模块包括：模拟输出模块，用于接收所述数模转换模块输出的模拟信号，并且将所述模拟信号进行输出。

进一步地，所述信号输出模块包括：耳机输出模块，用于接收所述数模转换模块输出的两路模拟信号，并且将所述两路模拟信号进行输出。

在本实用新型实施例中，当信号输入模块接收多个声道的音频数字信号之后，信号输入模块将多个声道的音频数字信号传输给信号处理芯片，上位机向信号处理芯片发送指令，信号处理芯片接收到上位机发送的指令后，根据指令对音频数字信号进行处理，得到处理之后的数字信号，数模转换模块将处理之后的数字信号转换为模拟信号，信号输出模块将模拟信号输出，通过数字信号处理技术，可以将多声道的音频信号通过处理并合并为两声道的虚拟环绕声输出，并利用耳机输出，达到了通过耳机实现环绕声的播放效果的技术效果，进而解决了现有技术中无法通过耳机实现环绕声的播放效果的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种音频处理设备的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种音频处理设备的俯视图；

图3是根据本实用新型实施例的一种音频处理设备的后视图；

图4是根据本实用新型实施例的一种音频处理设备的主视图；

图5是根据本实用新型实施例的音频处理设备进行信号处理的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

技术术语解释：

5.1声道是指中央声道，前置左、右声道、后置左、右环绕声道，及所谓的0.1声道重低音声道。一套系统总共可连接6个喇叭。中央声道喇叭，负责再生配合屏幕上的动作，大部分时间它是负责人物对白的部分；前置左、右声道喇叭，则是用来弥补在屏幕中央以外或不能从屏幕看到的动作及其他声音；后置环绕音效喇叭是负责外围及整个背景音乐，让人感觉置身于整个场景的正中央，比如万马奔腾的震撼、飞机从头顶呼啸而过的效果；而马达声、轰炸机的声音或是大鼓等震人心弦的重低音，则是由重低音喇叭完成的。这套系统的优点在于可获得更清晰的前面声音、极好的音场形象和更宽阔的音场以及真实的立体环声，从而可以聆听到前所未有的背景中的细微声音移动。

7.1声道系统的作用简单来说就是在听者的周围建立起一套前后声场相对平衡的声场，不同于5.1声道声场的是，它在原有的基础上增加了后中声场声道，同时它也不同于普通6.1声道声场，因为7.1声道有双路后中置，而这双路后中置的最大作用就是为了防止听者因为没有坐在皇帝位而在听觉上产生声场的偏差。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种音频处理设备。

图1是根据本实用新型实施例的一种音频处理设备的示意图，如图1所示，该设备包括信号输入模块10、上位机20、信号处理芯片30、数模转换模块40、信号输出模块50。

信号输入模块10，用于接收多个声道的音频数字信号。

上位机20，与信号处理芯片30相连接，用于控制信号处理芯片30对音频数字信号进行处理。

信号处理芯片30，一端与上位机20相连接，另一端与信号输入模块10相连接，用于接收上位机20的指令，并根据指令对音频数字信号进行处理，得到处理之后的数字信号。

数模转换模块40，与信号处理芯片30相连接，用于将处理之后的数字信号转换为模拟信号。

信号输出模块50，与数模转换模块40相连接，用于将模拟信号输出。

现有技术中，在环绕声制作或播出领域，环绕声的播出通常都是由多支物理音箱所实现的，即，只有在影院或其他具有特殊多通道音箱输出环境下才能够听到环绕声效果。

在本实用新型实施例中，当信号输入模块10接收多个声道的音频数字信号之后，信号输入模块10将多个声道的音频数字信号传输给信号处理芯片30，上位机20向信号处理芯片30发送指令，信号处理芯片30接收到上位机20发送的指令后，根据指令对音频数字信号进行处理，得到处理之后的数字信号。数模转换模块40将处理之后的数字信号转换为模拟信号，信号输出模块50将模拟信号输出。通过数字信号处理技术，可以将多声道的音频信号通过处理并合并为两声道的虚拟环绕声输出，并利用耳机输出，解决了现有技术中无法通过耳机实现环绕声的播放效果的技术问题，达到了通过耳机实现环绕声的播放效果的技术效果。

图2是根据本实用新型实施例的一种音频处理设备的俯视图。如图2所示，该设备包括核心处理部分200和电源部分202。

电源部分包含独立的电源供电模块(在图2中未示出)。

核心处理部分主要以输入输出以及核心处理芯片为主(在图2中未示出)，即主要包括上述信号输入模块10、信号处理芯片30、数模转换模块40、信号输出模块50。数字输入部分(信号输入模块10)提供8通道AES/EBU接入、同轴以及光纤SPDIF信号接入。

可选地，信号输入模块10包括以下至少一种：8通道AES/EBU输入端口、同轴输入端口、光纤输入端口。

8通道AES/EBU输入端口与音频源服务器或者多通道音源相连接，用于接收音频源服务器或者多通道音源输入的音频数字信号。

数字解码芯片一端与8通道AES/EBU输入端口相连接，另一端与信号处理芯片30相连接，用于对8通道AES/EBU输入端口接收的音频数字信号进行解码。

同轴输入端口与同轴电缆相连接，用于接收同轴电缆输入的音频数字信号。

光纤输入端口与光纤相连接，用于接收光纤输入的音频数字信号。

可选地，信号输入模块10还包括：信号通道选择模块，与同轴输入端口和光纤输入端口均相连接，用于从同轴输入端口接收的音频数字信号和光纤输入端口接收的音频数字信号中选择需要进行处理的音频数字信号。

可选地，上位机20包括：通信模块，其中，通信模块通过无线通信方式与终端进行通信。可选地，上位机20包括：按键，按键用于接收用户的目标指令，其中，目标指令用于指示信号处理芯片30对目标接收端口接收的音频数字信号进行处理，其中，目标接收端口为8通道AES/EBU输入端口、同轴输入端口、光纤输入端口中的任意一个。可选地，上位机20包括：状态指示灯，状态指示灯用于指示目标接收端口。可选地，上位机20包括显示屏。

用户可以通过终端与上位机20进行无线通信以向上位机20发送目标指令，也可以直接操作上位机20的按键以向上位机20发送目标指令，目标指令中携带了目标接收端口的信息，目标接收端口由用户指定，用户可以指定8通道AES/EBU输入端口、同轴输入端口、光纤输入端口中的任意一个作为目标接收端口。

当上位机20接收到目标指令后，上位机20控制信号处理芯片30对目标接收端口接收的音频数字信号进行处理。信号处理芯片30对目标接收端口接收的音频数字信号进行处理。此时，上位机20用于指示目标接收端口的状态指示灯点亮，并且，上位机20的显示屏上显示信号处理芯片30对目标接收端口接收的音频数字信号进行处理的参数等信息。

可选地，信号输出模块50包括：模拟输出模块302(如图3所示)，用于接收数模转换模块40输出的模拟信号，并且将模拟信号进行输出。图3中还包括电源端口300、数字输入模块304。电源端口300可以与上述电源部分202相同。数字输入模块304可以与上述信号输入模块10相同，数字输入模块304用来接收环绕声信号。

可选地，信号输出模块50包括：耳机输出模块400(如图4所示)，用于接收数模转换模块40输出的两路模拟信号，并且将两路模拟信号进行输出。耳机输出模块400可以为耳机接口。耳机接口可以用于环绕声音频信号经过音频处理芯片处理合并后的两声道音频信号的输出。

在本实用新型实施例中，通过数字信号处理技术，对每个声轨赋予标记，每个声音标记对应于精心布置的声学环境中正确摆位的相应扬声器，然后通过左右两个声道播放出来，让人感觉到房间似乎存在多个扬声器播放带来的环绕声效果。这种虚拟环绕声适用于在音乐播放，影片欣赏中增强用户体验。

影院观影的经历告诉说明，无论是5.1声道，7.1声道，还是发展的9.1、11.1、13.1，甚至是杜比全景声，耳朵不仅能够直接接收来自每个扬声器的声音，也能接收来自房间内各物体的表面和家具所造成的多重声反射。而来自每个扬声器的声音在到达耳朵之前，它已经获得了独特的声音信息。这些声音信息将房间的大小和声学特征、扬声器的位置和原始声音的空间属性等信息集中在一起反映给大脑。

在本实用新型实施例提供的设备中通过音频信号处理技术，将按照空间分布的扬声器，基于人耳的一些特殊声学效应，通过声学相关算法计算模拟，从而将声源重建在3D空间中的任一位置，实现声源方位的重现。这样，声音不再局限于双声道单层面立体声音场，垂直面的声源也可以定位，从而提供更好的立体感和空间感，使得能够通过耳机播放出环绕声的效果，大大提升了用户体验。

头相关传递函数(Head Related Transfer Function)通俗来说，就是试图模拟人耳获取声音的模型，并且通过这个模型虚拟出来任意声源所对人耳所造成的感觉。所以，就需要测量众多人耳的数据，并通过这些数据建立起黑盒子的声学模型。其关键就是如何测得较为准确的HRTF数据，以及建立适合的相关模型。每个人的头部形状和耳朵的结构都是不同，所以每个人都有其独特的HRTF传递函数，每个人感受到的音效也会不同。也就是说，听到的声音受所处的位置、头型和耳朵结构的影响。在本实用新型实施例提供的设备中，通过对多位试听者的真实头部及耳道数据进行采集取样，获得了多组真实人类头部传递函数，并成功应用于此设备的音频信号处理当中进行运算，从而重现最真实的人类听觉。

图5是根据本实用新型实施例的音频处理设备进行信号处理的示意图。如图5所示，AES3_int1-8为上述8通道AES/EBU输入端口，通过AES3_1至AES3_8与CS8416数字处理芯片相连接。AES3信号通过CS8416数字处理芯片转换为4通道I2S信号。S/PDIF_光纤为上述光纤输入端口，与光纤相连接，用于接收光纤输入的音频数字信号。S/PDIF为上述同轴输入端口，与同轴电缆相连接，用于接收同轴电缆输入的音频数字信号。SPDIF信号通道2选1用于从S/PDIF_光纤和S/PDIF中选择其中一个进行信号处理。需要注意的是，接收音频数字信号时，AES3_int1-8、S/PDIF_光纤、S/PDIF这3个端口可以同时接收音频数字信号，但是在处理音频数字信号时，只能对3个端口中某一个端口接收的音频数字信号进行处理。

终端可以通过WIFI与上位机进行通信以向上位机发送指令，也可以通过上位机的按键直接向上位机发送指令。21489数字处理芯片(即上述信号处理芯片30)用于对音频数字信号进行处理，得到处理后的数字信号。21489数字处理芯片将处理后的数字信号传输至D/A&处理电路，D/A&处理电路将输入的数字信号转换成模拟信号，并通过DB25(模拟输出模块)或者耳放(耳机输出模块)输出。

现有技术中，在环绕声制作或播出领域，环绕声的播出通常都是由多支物理音箱所实现的，即，只有在影院或其他具有特殊多通道音箱输出环境下才能够听到环绕声效果。在本实用新型实施例中，通过数字信号处理技术，可以将多声道的音频信号通过处理并合并为两声道的虚拟环绕声输出，并利用设备的耳机输出实现监听，使得通过立体声监听耳机即可实现，解决了现有技术中无法通过耳机实现环绕声的播放效果的技术问题，达到了通过耳机实现环绕声的播放效果的技术效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种音频处理设备，其特征在于，包括：

信号输入模块，用于接收多个声道的音频数字信号；

上位机，与信号处理芯片相连接，用于控制所述信号处理芯片对所述音频数字信号进行处理；

信号处理芯片，一端与所述上位机相连接，另一端与所述信号输入模块相连接，用于接收所述上位机的指令，并根据所述指令对所述音频数字信号进行处理，得到处理之后的数字信号；

数模转换模块，与所述信号处理芯片相连接，用于将所述处理之后的数字信号转换为模拟信号；

信号输出模块，与所述数模转换模块相连接，用于将所述模拟信号输出。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号输入模块包括：

8通道AES/EBU输入端口，与音频源服务器或者多通道音源相连接，用于接收所述音频源服务器或者所述多通道音源输入的音频数字信号。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述信号输入模块还包括：

数字解码芯片，一端与所述8通道AES/EBU输入端口相连接，另一端与所述信号处理芯片相连接，用于对所述8通道AES/EBU输入端口接收的所述音频数字信号进行解码。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号输入模块包括：

同轴输入端口，与同轴电缆相连接，用于接收所述同轴电缆输入的音频数字信号。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号输入模块包括：

光纤输入端口，与光纤相连接，用于接收所述光纤输入的音频数字信号。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述信号输入模块还包括：

信号通道选择模块，与同轴输入端口和光纤输入端口均相连接，用于从所述同轴输入端口接收的音频数字信号和所述光纤输入端口接收的音频数字信号中选择需要进行处理的音频数字信号。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述上位机包括：

通信模块，其中，所述通信模块通过无线通信方式与终端进行通信。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述上位机包括：

按键，所述按键用于接收用户的目标指令，其中，所述目标指令用于指示所述信号处理芯片对目标接收端口接收的音频数字信号进行处理，其中，所述目标接收端口为8通道AES/EBU输入端口、同轴输入端口、光纤输入端口中的任意一个。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述上位机包括：

状态指示灯，所述状态指示灯用于指示所述目标接收端口。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号输出模块包括：

模拟输出模块，用于接收所述数模转换模块输出的模拟信号，并且将所述模拟信号进行输出。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号输出模块包括：

耳机输出模块，用于接收所述数模转换模块输出的两路模拟信号，并且将所述两路模拟信号进行输出。