CN216930326U - 一种便携式无线音频分发装置、设备及无线音频分发系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种便携式无线音频分发装置、设备及无线音频分发系统，所述便携式无线音频分发装置包括微处理单元、无线通信模组、语音输入单元和音频处理模组；所述微处理单元，用作所述便携式无线音频分发装置的控制中心；所述语音输入单元用于接收麦克风采集的语音信号；所述音频处理模组用于获取待分发音频数据，并将所述待分发音频数据和来自所述语音输入单元的语音信号混合以输出混合音频数据；所述无线通信模组用于在所述微处理单元的控制下，根据预定的无线广播通信协议，将来自所述音频处理电路模组的混合音频数据编码，并广播发送。所述装置将混合有音乐和语音的音频数据以无线广播方式分发，可提供良好的使用体验。

Description

一种便携式无线音频分发装置、设备及无线音频分发系统

技术领域

本申请涉及音频数据分发领域，特别是一种便携式无线音频分发装置、设备及无线音频分发系统。

背景技术

随着人们的生活水平提高，越来越多的人追求丰富的业余生活。其中，广场健身舞(简称广场舞)作为一种集音乐、舞蹈、美学以及体育于一身的运动形式，能够有效提高人体心肺功能和身体协调性，同时可以舒缓情绪，缓解压力，娱乐身心，除了具备健身价值，健心价值外，还具有一定的社会和美学价值。因此，广场舞以其特有的魅力和价值，一朝走入人们的生活，便迅速席卷中国，风靡全球，深受大家喜爱。

然而，广场舞通常需要通过大功率的音箱来播放歌曲或领舞人的语音，来指挥和同步的舞者的舞步。但大功率的音箱播放歌曲一方面带来严重的噪音扰民问题，由于噪音扰民而引起的矛盾冲突事件也屡见不鲜；另一方面，距离音箱较近的舞者往往因为声音太大，存在明显的听觉不适感，严重时可造成听觉损伤，而如果舞蹈群体较大，则会产生音乐及领舞者的声音无法准确覆盖到群体内的每个人，群体内不同位置的人体验会有很大差别，距离较远的位置会听不清或听不见音乐或领舞者的声音；再一方面，在播放歌曲或领舞人的语音时，通常只能选择其中之一播放，即播放歌曲时，无法同时播放领舞人的语音，在播放领舞人的语音时，也只能暂停播放歌曲，使用并不方便；又一方面，大功率的音箱往往体积较大、重量较重，目前在广场舞中使用的音箱基本都是采用拖拉式结构，携带非常不方便，特别是对于年长的广场舞爱好者，每天拖拉着如此笨重的音箱往返家里和跳舞集结地，也非常辛苦，并存在一定的安全隐患。因此，现有的大功率音箱未能给广场舞爱好者带来良好的使用体验。

事实上，这种大功率音箱单点播放带来的无奈在生活中的其它场景中也屡见不鲜。例如在稍微大一点的教室里，老师讲课的声音无法确保清晰地传递给教室里的每一位学生；群众集会中，演讲者的声音往往只有周边的一些人能够听清楚；演出现场，为了确保观众在每个位置都能获得优质的视听效果，举办方不得不耗费巨资购置多个大功率音响器材布置在现场。可见，有必要提出一种新的技术方案来改善现有技术中诸如此类的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本申请实施例中提供了一种便携式无线音频分发装置、设备和无线音频分发系统，可用于将混合有音乐和语音的音频数据以无线广播方式分发，可提供良好的使用体验。

根据本申请实施例的第一个方面，提供一种便携式无线音频分发装置，包括微处理单元、无线通信模组、语音输入单元和音频处理模组；

所述微处理单元，用作所述便携式无线音频分发装置的控制中心；

所述语音输入单元用于接收麦克风采集的语音信号；

所述音频处理模组连接所述微处理单元和语音输入单元，用于获取待分发音频数据，并将所述待分发音频数据和来自所述语音输入单元的语音信号混合以输出混合音频数据；

所述无线通信模组与所述微处理单元连接，用于在所述微处理单元的控制下，根据预定的无线广播通信协议，将来自所述音频处理电路模组的混合音频数据编码，并广播发送。

进一步的，还可以包括音源数据输入单元，用于有线地接收来自外部设备的音源数据，并将其作为所述待分发音频数据传送至所述音频处理模组；和/或，

还可以包括存储单元，所述存储单元中存储有音源数据，所述音频处理模组自所述存储单元读取所述音源数据以作为待分发音频数据；和/或，

所述无线通信模组内设置有无线通信单元和解码单元，所述无线通信单元用于与外部设备无线通信以接收来自外部设备的音源数据，所述解码单元用于将所述音源数据解码以获得待分发音频数据，所述音频处理模组在所述微处理单元的控制下获取来自所述无线通信模组的待分发音频数据。

优选的，所述音频处理模组内可以设置有语音增强单元，用于对来自所述语音输入单元的所述语音信号执行语音信号处理；

优选的，所述音频处理模组内可以设置有混合单元，所述混合单元用于将所述待分发音频数据和语音信号处理后的语音数据混合，以获得混合音频数据；

优选的，所述音频处理模组内可以设置有同步单元，用于为所述混合音频数据设定同步播放时间，以使得所述混合音频数据在广播接收端可以被同步播放。

优选的，所述音源数据输入单元可以包括用于插接外部存储卡的卡槽、用于插接外部音源设备的有线信号传输接口中的一种或多种。

优选的，所述无线通信模组内可以设置有编码单元，用于将来自所述音频处理电路模组的所述混合音频数据进行子带编码和封包；

优选的，所述待分发音频数据和所述语音信号均可以为PCM格式；

进一步的，所述便携式无线音频分发装置还可以包括与所述微处理单元连接的指令输入单元，用于接收用户输入的各项控制指令；

进一步的，所述便携式无线音频分发装置还可以包括供电单元，用于提供本装置工作所需的电能；

进一步的，所述便携式无线音频分发装置还可以包括与所述微处理单元连接的音频输出单元，用于在所述微处理单元的控制下，以有线方式输出所述音源数据或混合音频数据，以进行本地播放；

进一步的，所述便携式无线音频分发装置还可以包括与所述微处理单元连接的显示模组，所述显示模组包括显示屏及显示控制电路模组，用于显示人机交互信息，或音源数据的相关信息。

优选的，所述无线通信模组可以为蓝牙通信模组，且其以时分复用内部射频电路的方式实现基于两种无线通信协议的无线通信，即，基于标准蓝牙通信协议与外部设备实现点对点的蓝牙通信，基于预定的专有无线广播通信协议广播发送所述混合音频数据；

优选的，所述微处理单元还可以用于控制本装置用作通信群组中的主设备，即控制所述无线通信模组基于预定的无线广播通信协议广播发送主设备蓝牙地址及所述混合音频数据；或者，

优选的，所述微处理单元还可以用于控制本装置用作通信群组中的从设备，即，控制所述无线通信模组根据预定的无线广播通信协议搜索主设备发射的广播信号，解析获得混合音频数据，并通过所述音频输出单元输出；其中，所述微处理单元将从广播信号中解析获得的蓝牙地址与存储单元中存储的主设备蓝牙地址做比较，在比较结果相同时则认为搜索到主设备发射的广播信号；所述微处理单元从所述存储单元中未获得主设备蓝牙地址时，将所述无线通信单元搜索到的信号强度最强的广播信号作为主设备发射的广播信号，并将解析获得的蓝牙地址作为主设备蓝牙地址存储在所述存储单元中。

本实用新型的第二方面提供一种便携式无线音频分发设备，包括本体及设置于本体内的主机板，所述主机板包括如本实用新型第一方面所述的便携式无线音频分发装置。

进一步的，所述本体上设置有与主机板电性连接的按键部、SD卡卡槽、音频专用输入输出接口、显示屏、耳机、麦克风中的一个或多个；

所述按键部包括用于切换进入群组工作模式的按键。

本实用新型的第三方面提供一种无线音频分发系统，包括一个主设备和一个或多个从设备，其中，至少所述主设备为如本实用新型第二方面所述的便携式无线音频分发设备，或为包含如本实用新型第一方面所述的便携式无线音频分发装置的设备；

所述主设备用于混合待分发音频数据和语音信号以获得混合音频数据，并根据预定的无线广播通信协议，将经过编码的混合音频数据广播发送；

所述从设备用于根据预定的无线广播通信协议，接收所述主设备广播发送的混合音频数据，并在本地播放。

进一步的，所述主设备和从设备均为蓝牙通信设备，其中，

所述主设备还广播发送其蓝牙地址；

所述从设备根据预定的无线广播通信协议搜索广播信号，解析广播信号获得蓝牙地址，并将解析获得的蓝牙地址与自身存储的主设备蓝牙地址做比较，在比较结果相同时认为搜索到主设备发射的广播信号，则继续接收该解析获得的蓝牙地址对应的广播信号，并解析获得所述混合音频数据；所述从设备自身未存储主设备地址时，所述从设备根据预定的无线广播通信协议搜索信号强度最强的广播信号作为主设备发射的广播信号，并将解析获得的蓝牙地址作为主设备蓝牙地址存储。

本实用新型提供的便携式无线音频分发装置、设备及无线音频分发系统，基于点到多点的无线广播通信方式，将混合有音乐和语音的音频数据分发到广场舞等群体活动中的各个区位，以在各个区位多点播放，相对现有技术，可优化群体活动的声音收听效果、降低噪音，更兼备便携且低功耗的优越性，可显著提高用户体验。

附图说明

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

图1示出了根据本申请实施例1的便携式无线音频分发装置的结构原理方框图；

图2示出了根据本申请实施例2的便携式无线音频分发装置的结构原理方框图；

图3示出了根据本申请实施例3的便携式无线音频分发设备的结构示意图；

图4示出了根据本申请实施例4的便携式无线音频分发设备的结构示意图；

图5示出了根据本申请实施例5的无线音频分发系统的结构示意图；

图6示出了根据本申请实施例的一种混合单元的结构示意图；

图7示出了根据本申请实施例的另一种混合单元的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心设计思想是，提供一种小型轻质的便携式无线音频分发装置/设备，基于点到多点的无线广播通信方式，将混合有音乐和语音的音频数据分发到广场舞等群体活动中的各个区位，以在各个区位多点同步播放，可优化群体活动的声音收听效果、降低噪音，更兼备便携且低功耗的优越性，可显著提高用户体验。

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型的核心思想进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，在本实用新型中，各处的“在一个实施例中”并不是特别指在同一个实施例中，它们可以是同一个实施例，也可以是不同的实施例；本实用新型中，当一个元件/单元被认为是“连接”或“电性连接”另一个元件/单元，它可以是直接连接到另一个元件/单元或者可能同时存在居中元件/单元，如存在电阻、选通开关等居中元件或模组等。

实施例1

本实施例提供一种便携式无线音频分发装置，参考图1，其包括微处理单元、无线通信模组、语音输入单元和音频处理模组。

所述微处理单元是本装置的控制中心，其利用各种接口和线路连接本装置中的其它单元，并对各个单元进行整体协调和控制，以实现本装置的各项功能。

所述语音输入单元用于接收语音信号，该语音信号可以是与所述便携式无线音频分发装置以有线或无线方式连接的麦克风采集得到的。所述语音输入单元可以被实施为单独设置的语音信号输入接口，使有线麦克风的音频输出专用接头，如3.5mm二芯音频输出接头等，可插入所述语音信号输入接口，以将麦克风采集的语音信号传输至所述便携式无线音频分发装置内；其还可以被实施为单独设置无线通信模组，用于与无线麦克风无线通信以接收语音信号；其还可以被实施为与本装置的其它有线或无线通信模组组合或时分复用来获得语音信号。

所述音频处理模组连接所述微处理单元和语音输入单元，用于获取待分发音频数据，并将所述待分发音频数据和来自所述语音输入单元的语音信号混合以输出混合音频数据。

所述无线通信模组与所述微处理单元连接，用于在所述微处理单元的控制下，根据预定的无线广播通信协议，将来自所述音频处理电路模组的混合音频数据编码，并广播发送。在具体实施时，所述无线通信模组内可以设置有编码单元，用于将所述混合音频数据进行子带编码和封包。

所述音频处理模组可以从本地和/或外部获取待分发音频数据，即，便携式无线音频分发装置可以将本地存储的音乐分发出去，例如舞蹈老师可以在备课时将预选的舞曲存储在装置内，在上课时通过本装置分发到学员的设备上去。便携式无线音频分发装置还可以作为中继设备，将外部设备以有线或无线方式传入的音源数据实时分发出去。

在本申请的一些具体实施例中，所述便携式无线音频分发装置可以包括音源数据输入单元，用于有线地接收来自外部设备的音源数据，并将其作为所述待分发音频数据传送至所述音频处理模组。和/或，所述便携式无线音频分发装置也可以包括存储单元，所述存储单元中存储有音源数据，所述音频处理模组自所述存储单元读取所述音源数据以作为待分发音频数据；和/或，所述无线通信模组内可以设置有无线通信单元和解码单元，所述无线通信单元用于与外部设备无线通信以接收来自外部设备的音源数据，所述解码单元用于将所述音源数据解码以获得待分发音频数据，所述音频处理模组在所述微处理单元的控制下获取来自所述无线通信模组的待分发音频数据。

在具体实施时，所述音源数据输入单元可以被实施为用于插接外部存储卡的卡槽，如 SD卡卡槽等，从而使本装置可接收存储在外部存储卡内的音源数据。所述音源数据输入单元也可以被实施为用于插接外部音源设备的有线信号传输接口，如usb接口等。控制单元检测到所述有线信号传输接口中有设备接入时，可以自接入的设备获取音源数据。

进一步的，所述便携式无线音频分发装置还可以包括供电单元，用于提供本装置工作所需的电能，其可以是通过纽扣电池或可充电电池供电的供电电路模组，如其可以是锂电池及其控制电路。

进一步的，所述存储单元还可用于存储于本装置运行相关的数据、程序等。在一种实施情况下，本便携式无线音频分发装置可以将装置内存储的音源数据分发出去，此时，所述存储单元还可以用于存储音源数据。作为一种具体实施方式，所述存储单元内可以预先存储MP3或Wave格式的音频文件。

进一步的，所述便携式无线音频分发装置还可以包括指令输入单元。所述指令输入单元用于接收用户输入的各项控制指令，例如，开/关机指令、音量调节指令、播放指令、曲目选择指令、快进/快退指令等。所述指令输入单元可以为触控面板、按键、语音命令输入模组等各种机械或语音输入模组中的一个或多个。

在本申请的一些具体实施例中，所述音频处理模组内设置有混合单元，用于对语音信号和待分发音频数据进行混合处理。在一种具体实施例中，如图6所示，所述混合单元可以包括模数转换器和声音混合器，其中，语音信号经模数转换器进行模数转换后传送至所述声音混合器的一个输入端，待分发音频数据被传送至所述声音混合器的另一个输入端，声音混合器根据预定的混音算法，将两个输入端上传入的数字信号进行混音处理，从而输出混合音频数据。所述混音算法可以是两路数字信号简单相加，或者相加后除以2以保证相加不会溢出，或者是根据声音信号的模型设计复杂的混音算法等等。当语音信号与待分发音频数据的采样率不同时，所述混合单元还可以包括重采样模块，用于将语音信号进行重采样，获得与待分发音频数据采样率相同的语音信号，再经由模数转换器进行模数转换后传送至所述声音混合器的一个输入端。在另一种具体实施例中，如图7所示，所述混合单元包括数模转换电路、MIX混合电路和模数转换电路，其中，所述待分发音频数据被传送至所述数模转换电路进行数模转换后，输入至所述MIX混合电路的一个输入端，所述语音信号被输入至所述MIX混合电路的另一个输入端，所述MIX混合电路将两个输入端上的模拟信号进行混合叠加后，输出一路模拟混合音频信号至所述模数转换电路，所述模数转换电路将所述模拟混合音频信号转换成混合音频数据。显然，本申请实施例中还可以采用其它已知的音频混合技术和电路结构来实现本实用新型混合音频数据和语音数据的过程。

所述音频处理模组还可以用于执行其它音频处理。在本申请的一些具体实施例中，所述音频处理模组内可以设置有语音增强单元，用于对来自所述语音输入单元的所述语音信号执行语音信号处理。通常麦克风采集的声音信号中可能包含较多的噪音，影响语音的质量，因此较佳地，可以采用所述语音增强单元对所述语音信号执行语音降噪、多机播放时的回声消除等语音信号处理。具体地，可以采用回声消除器、过滤器从输入的信号中去除语音信号之外的声音。本申请实施例中语音增强单元可以采用相应的算法引擎实现语音降噪、回声消除等语音信号处理，这些处理方式对于本领域技术人员来说，可以通过现有技术进行实现，此处不做详细描述。所述音频处理模组可以将解码单元解码获得的待分发音频数据和语音增强单元处理后的语音数据进行混合处理，以获得混合音频数据。另外，在一些具体实施例中，所述音频处理模组内还可以设置有同步单元，所述同步单元用于为所述混合音频数据设定同步播放的时间，以使得所述混合音频数据在广播接收端可以被同步播放。在一些具体实施例中，可以采用给所述混合音频数据设置时间戳的方式设定同步播放的时间，从而使得广播接收端可以依据时间戳播放所接收到的每一帧混合音频数据。

所述无线通信模组用于与其它设备进行无线通信，以至少将经过编码的混合音频数据基于预定的无线广播通信协议，广播发送出去。其可以被实施为蓝牙通信模组、WIFi通信模组等各种已知的或未来可用于本实施例中的射频电路结构。

本实用新型的实施例中可以采用各种标准的无线广播通信协议以实现广播分发混合音频数据。如本领域技术人员可以采用公知的经典蓝牙的无连接从设备广播协议(CSB:Connectionless SlaveBroadcast)，低功耗蓝牙的点到多点通信的广播等时流协议(BIS:Broadcast Isochronous Stream)，实现本申请的广播分发混合音频数据和同步播放。目前市售的基于蓝牙技术规范的蓝牙通信模组、蓝牙通信芯片可实现CSB和/或BIS广播通信。另外，本申请实施例中也可以采用各种专有的无线广播协议，如申请号为CN201811298663.0，发明名称为一种音频数据通信设备及系统的中国专利申请中提供了一种采用固定间隔编码并以预定的广播间隔广播发送待发送的音频数据；在广播发送第一个广播锚点时隙的锚点起延迟广播间隔的X倍后播放解码的音频数据，从而实现点与多点之间音频数据广播和同步播放的方法。显然，本领域技术人员可参照该专利申请文献，实现本申请实施例所述的音频数据广播和同步播放。

需要说明的是，本文所用术语“标准”的无线协议，是指任何开放或公开可用的无线协议，包括标准机构或组织提供或发布的任何无线协议，如蓝牙技术规范、Wi-Fi等等。本文所用术语“专有”的无线协议是指除“标准”的无线协议之外的任何无线通信协议。

在一种较佳实施例中，所述无线通信模组为蓝牙通信模组，且其以时分复用内部射频电路的方式实现两种无线通信协议通信，即，基于标准蓝牙通信协议与外部设备实现点对点的蓝牙通信，基于预定的专有无线广播通信协议广播发送所述混合音频数据。

在一种较佳实施例中，所述解码单元获得的待分发音频数据为PCM(Pulse CodeModulation，脉冲编码调制)数据，所述语音增强单元接收来自语音输入单元的PCM格式的语音信号，并对所述语音信号进行语音降噪、多机播放时的回声消除处理；所述混合单元将所述解码单元输出的PCM格式的待分发音频数据和语音增强单元输出的处理后的PCM 格式的语音信号混合。所述编码单元将所述混合音频数据进行子带编码和封包，形成广播数据包，所述无线通信单元基于预定的无线广播通信协议将广播数据包广播发送。

在具体实施时，所述微处理单元可以采用DSP处理器实现。所述音频处理模组的部分或全部功能可以采用音频处理芯片或执行音频处理过程的DSP处理器实现，其中，所述语音增强单元、混合单元、同步单元中的一种或多种可以被集成在所述音频处理芯片或DSP处理器内，也可以被设计为音频处理芯片或DSP处理器的外围电路，如所述混合单元可被设计为音频处理芯片的外围电路。所述无线通信模组可以采用蓝牙通信芯片实现。所述DSP处理器与音频处理芯片、蓝牙通信芯片及装置中的其它各电路单元之间可以通过总线连接。

根据本实用新型的实施例，所述语音信号被本装置接收至被广播接收端播放的时间间隔可以小于100ms，且广播接收端的信号相位差可以小于10us。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种便携式无线音频分发装置，其可包括实施例1中的全部结构，但与实施例1不同的是，本实施例便携式无线音频分发装置还可以包括音频输出单元。

所述音频输出单元用于以有线方式输出所述混合音频数据，以进行本地播放。另外，所述音频输出单元还可将自无线通信单元接收的远程音频信号、自存储单元或音源数据输入单元获取的本地音源数据等输出以实现本地播放。在本申请的一些实施例中，便携式无线音频分发装置为减小体积、减轻重量而不设置扬声器及其功放电路，此时通过所述音频输出单元接驳外部扬声设备，如各种有线耳机、有线音箱等，实现本地播放音频。

应当可以理解的是，在具体实施时，所述语音输入单元、音源数据输入单元、音频输出单元采用有线传输方式时可以是音频专用有线传输接口、USB接口、micro USB接口、mini usb接口、Type-C接口、Lightning接口等各种已知的或未来可用于本实施例的有线数据传输接口中的一种或多种。它们可以被单独设置，亦可复用同一个接口。如采用音频专用输入接口以用于接驳有线麦克风的3.5mm二芯音频输出接头实现语音输入，采用音频专用输出接口以用于接驳3.5mm音频接头以及音箱的AuxIn插孔实现音频本地输出，或者采用Lightning接口以与带有麦克风的头戴式或入耳式耳机接驳，同时实现语音输入和音频本地输出。

作为另一种具体实施方式，本实施例便携式无线音频分发装置还可以包括显示模组。所述显示模组包括显示屏及显示控制电路模组，用于显示人机交互信息，或被分发的曲目的相关信息等。

实施例3

如图3所示，本实施例提供一种便携式无线音频分发设备，其可以被实施为一种小型、轻便的音频分发盒，包括本体300及设置于本体300内的主机板(图中未示出)。

所述主机板中可以包括为如前述实施例所述的便携式无线音频分发装置，或者所述主机板被设置为所述便携式无线音频分发装置。

所述本体300上设置有与所述主机板电性连接的SD卡卡槽310、按键部320、音频专用输入输出接口330、显示屏340、数据传输接口350。其中，所述SD卡卡槽310和数据传输接口350可以用作图1所示的音源数据输入单元，所述数据传输接口350可以用于通过数据线缆与手机、MP3播放器等外部音源设备有线连接，以接收来自外部音源设备的音源数据；按键部320用作图1所示的指令输入单元；音频专用输入输出接口330用作图1所示的语音输入单元及音频输出单元。

作为一种优选实施方式，所述便携式无线音频分发设备的无线通信模组包括天线、射频收发机和基带处理器(图中未示出)。其中，天线用于接收或向空中发送无线信号，射频收发机用于解调获得数字基带信号，或者调制获得待发送的射频信号，所述基带处理器用于从数字基带信号中解析获得数据负载，或者将待发送数据处理成数字基带信号。

在一种具体实施方式中，所述便携式无线音频分发设备自所述SD卡卡槽310或数据传输接口350接收音源数据，并自所述音频专用输入输出接口330接收语音数据，再将经过语音增强单元处理后的语音数据与经过解码单元解码获得的PCM格式的音频数据进行混合处理，获得同时包含语音和音频数据的混合音频，将所述混合音频数据采用预定的无线广播通信协议编码后广播发送，从而完成音频分发流程。在该实施方式中，所述便携式无线音频分发设备仅被用于实现音频分发的功能。

在另一种具体实施方式中，所述便携式无线音频分发设备还可以具有两种工作模式，即普通工作模式和群组工作模式。所述按键部320中包含用于进入群组工作模式的广播按键321，用户可以通过广播按键321切换两种工作模式。

所述便携式无线音频分发设备在普通工作模式下，可以通过其音源数据输入单元或无线通信模组接收音源数据，并通过与其连接的耳机、音箱等设备进行本地播放。即，在普通工作模式下，所述便携式无线音频分发设备仅用作播放，而不用于音频分发。作为一种较佳实施例，所述便携式无线音频分发设备可以基于标准蓝牙协议，通过其无线通信单元与外部音源设备建立无线通信链接，以接收外部音源设备无线发送的音源数据。

在群组工作模式下，所述便携式无线音频分发设备可以用作通信群组中的分发设备(即主设备)，其可以通过所述无线通信单元基于预定的无线广播通信协议向群组中的接收设备 (即从设备)广播发送音频信号。作为一种较佳实施例，所述便携式无线音频分发设备从与其有线连接的手机获取音源数据流，并广播发送。作为另一种较佳实施例，所述便携式无线音频分发设备通过无线接收方式获取音源数据流，其中，其接收音源数据流和广播发送混合音频数据的功能通过时分复用(TDM)方式共享其无线通信模组的天线、射频收发机和基带处理器。外部音源设备，如手机，和所述便携式无线音频分发设备之间可以根据标准蓝牙协议建立A2DP链路，在所述便携式无线音频分发设备的接收时隙，外部音源设备可以把通过SBC(sub band code，子带编码)的音源数据发送给所述便携式无线音频分发设备。在所述便携式无线音频分发设备的广播发送时隙，所述便携式无线音频分发设备通过其无线通信单元将被所述编码单元进行子带编码和封包后的混合音频数据广播发送。同时，为使本通信群组内的接收设备(从设备)可以识别主设备的广播信息，而不被其它通信群组的主设备发送的广播信息干扰，所述便携式无线音频分发设备用作通信群组中的主设备时，还用于将其蓝牙地址作为主设备蓝牙地址广播发送。

在群组工作模式下，所述便携式无线音频分发设备还可以被用作通信群组中的接收设备(即从设备)。在一种较佳实施例中，在所述便携式无线音频分发设备的接收时隙，所述便携式无线音频分发设备通过其无线通信单元，根据预定的无线广播通信协议，搜索主设备发射的广播信号，解析获取音源数据，并通过其音频输出单元，输出到与之连接的耳机、音箱等扬声器设备上播放。其中，所述微处理单元通过所述无线通信单元搜索到广播信号时，解析获得蓝牙地址。微处理单元自所述存储单元获取所存储的主设备蓝牙地址，当解析获得的蓝牙地址与存储单元中的主设备蓝牙地址相同时，则认为已搜索到主设备发射的广播信号，进而继续接收该蓝牙地址对应的广播信号，解析获得混合音频数据。在初始状态时，所述存储单元中可能不存在主设备蓝牙地址，因此微处理单元从所述存储单元中未获得主设备蓝牙地址时，则将所述无线通信单元搜索到的信号强度最强的广播信号作为主设备发射的广播信号，并将解析获得的蓝牙地址作为主设备蓝牙地址存储在所述存储单元中。显然，所述便携式无线音频分发设备也可以只有群组工作模式，开机即自动处于群组工作模式下。具体可以根据实施需求而定。

实施例4

如图4所示，本实施例提供一种便携式无线音频分发设备，其可以被实施为一种小型、轻质的无线耳麦，包括本体400及设置于本体400内部的主机板(图中未示出)，所述本体400上设置有耳机410、麦克风420和用作图1所示的指令输入单元的按键部420。

在一种较佳实施例中，所述本体400上还可以设置有用作图1所示的音源数据输入单元的数据传输接口(图中未示出)。

所述主机板中设置有如前述实施例中所述的便携式无线音频分发装置，主机板分别与耳机410、麦克风420电性连接，从而可以接收麦克风420采集的声音信号，和通过耳机410为无线耳麦的佩戴者播放声音。因此，本实施例的便携式无线音频分发设备与前述实施例具有全部或部分相同的工作原理及工作流程，此处不再赘述。

实施例5

如图5所示，本实施例提供一种音频分发系统，其包括一个主设备和一个或多个从设备，其中主设备为本实用新型的便携式无线音频分发设备，或包含本实用新型的便携式无线音频分发装置的设备。

所述主设备可以被实施为如实施例3或实施例4所述的便携式无线音频分发设备的物理形态，其也可以被实施为其它小型、轻质的便携式物理形态，如手环、挂件、头戴式耳机、手表、颈环等等。

所述主设备至少用于根据预定的无线广播通信协议，将经过编码的混合音频数据广播发送；

所述从设备至少用于根据预定的无线广播通信协议，接收所述主设备广播发送的混合音频数据，并实现本地同步播放。

具体而言，被用作图5所示的主设备的便携式无线音频分发设备用于将本机或外部音源数据广播发射，其还可用于将本机或外部音源数据与所采集的语音信号混合后再广播发射。

图5所示的从设备1～从设备n则用于接收主设备广播发射的混合音频数据，并实现本地播放。其可以被实施为本实用新型的便携式无线音频分发设备，或包含本实用新型的便携式无线音频分发装置的设备，所述从设备通过音频输出单元与有线音箱或有线耳机连接，以实现音频播放。所述从设备还可以被实施为可根据所述预定的无线广播通信协议接收所述主设备发射的广播信号的无线音箱、无线耳机等各种无线音频接收及播放设备。

为更加清楚地说明所述音频分发系统的设计思想和工作原理，并进一步揭示本实用新型的有益效果，以下将以广场舞为典型应用场景，详细描述本实用新型。

众所周知地，目前的广场舞或其它群体健身的应用场景一般如下：

1.一个大功率音箱播放舞蹈音乐；

2.领舞者在前面喊号带舞；

3.跟舞者听着音乐和领舞者喊号做运动。

而本实用新型将可优化该应用场景，即：

1、领舞者随身携带本实用新型的便携式无线音频分发设备，该设备被用作图5所示的主设备；

2、部分或全部跟舞者随身携带本实用新型的便携式无线音频分发设备(如图5中的从设备1)和与该便携式无线音频分发设备的音频输出单元有线连接的有线耳机；当然，该从设备1也可以是本实用新型实施例4中的小型、轻质的无线耳麦；或者，部分或全部跟舞者随身携带无线耳机(如图5中的从设备3)，其可根据所述预定的无线广播通信协议接收领舞者的便携式无线音频分发设备发射的广播信号；或者，在广场舞区域范围内的合理位置上摆放几个无线音箱(如图5中的从设备2)，该无线音箱可根据所述预定的无线广播通信协议接收领舞者的便携式无线音频分发设备发射的广播信号；或者，广场舞区域范围内的合理位置上摆放几个有线音箱，每个有线音箱与一个便携式无线音频分发设备或者包含本实用新型的便携式无线音频分发装置的设备(如图5中的从设备n)有线连接。其中，所述的便携式无线音频分发设备、无线耳机、无线音箱等都用作图5所示的从设备。

领舞者随身携带的主设备(便携式无线音频分发设备)的物理形态可以如图3所示。领舞者还可以随身携带手机，并通过线缆插接在所述便携式无线音频分发设备的数据传输接口350，这样手机可以向该主设备提供音源数据。主设备还通过其音频专用输入接口插接领夹式麦克风，领舞者可以将麦克风夹在衣领位置来采集自己的语音。

主设备和从设备均可以是蓝牙通信设备，即，其至少可以基于标准蓝牙通信协议与其它设备无线通信。

在跳舞时，领舞者随身携带的便携式无线音频分发设备被设置为群组工作模式，并当其检测到有音源数据输入，或者被输入播放指令时，则确认自己为主设备。此时，该主设备根据预定的无线广播通信协议，生成用于广播通信的包含主设备自己的蓝牙地址的同步序列、控制序列等广播参数，并在预定的信道上周期性地广播。同时，该主设备通过麦克风采集声音信号，并对该声音信号进行语音信号处理，以从该声音信号中获得高质量的语音信号，进一步的，该主设备将接收到的音源数据进行解码后和语音信号进行混合处理，这样便将领舞者的喊号的语音和舞曲混合在一起了。之后，该主设备根据预定的无线广播通信协议，将混合音频数据进行编码和封包，再通过无线信号单元在预定的信道上广播发射。

其中，为了使系统中的所有从设备都能实现播放同步，较佳地，所述主设备还包括同步单元，用于为所述混合音频数据设定同步播放时间。从设备基于所述同步播放时间，可以实现混合音频数据的同步播放。

在一种具体实施方式中，主设备的同步单元可以为每帧混合音频数据设定同步播放时间，并通过无线通信单元将该同步播放时间与混合音频数据一起广播；从设备接收该同步播放时间后，基于该同步播放时间播放。

在另一种具体实施方式中，根据前述申请号为CN201811298663.0，发明名称为：一种音频数据通信设备及系统的中国专利申请所提供的点到多点同步播放的方法，主设备和从设备均具有所述同步单元，用于设定同步播放时间。并且，由于其中编码单元是将混合音频数据按固定间隔编码并以预定的广播间隔广播发送，则主设备的同步单元设定的同步播放时间为，自广播发送第一个广播锚点时隙的锚点起延迟所述广播间隔时长的X倍，X为正整数。如果主设备上插接耳机，则以该同步播放时间向耳机输出混合音频数据以播放。从设备在主设备广播的同步序列中获得广播间隔的时长后，同步单元确定混合音频数据的同步播放时间为，自解调到第一个广播锚点时隙开始起延迟所述广播间隔时长的X倍，X为正整数。由此则可实现所有的从设备同步播放混合音频数据，如果主设备也播放，则主从设备的播放均可同步。

本系统中，所述语音信号在主设备被接收至在从设备被播放的时间间隔小于100毫秒，并且各从设备同步播放的相位差可以小于10us，因此同步播放音效好，并可以保持语音广播后的延时不会造成领舞者的口令和跟舞者的动作的脱节，不破坏整体跳舞的节奏感。跟舞者随身携带的便携式无线音频分发设备被设置为群组工作模式时，当其未检测到有音源数据输入，或者未被输入播放指令时，则确认自己为从设备。此时，该从设备可以首先根据预定的无线广播通信协议在预定的信道上搜索包含有主设备蓝牙地址的同步序列、控制序列等广播参数，当搜索到广播参数后，则可根据广播参数，进一步搜索、接收、解码被广播发射的混合音频数据，并通过其音频输出单元使扬声器、耳机、音箱等播放领舞者的喊号口令及舞曲。

当所述从设备根据预定的无线广播通信协议搜索广播信号，解析获得蓝牙地址，并与自身存储的主设备蓝牙地址做比较，在比较结果相同时认为搜索到主设备发射的广播信号，则继续接收该蓝牙地址对应的广播信号，并解析获得所述混合音频数据；所述从设备自身未存储主设备地址时，所述从设备根据预定的无线广播通信协议搜索信号强度最强的广播信号以作为主设备发射的广播信号，并将解析获得的蓝牙地址作为主设备蓝牙地址存储，以便下次可以直接接收主设备的广播信号。其中，信号强度指示(RSSI)可以被用于判断广播信号的信号强度。比较主设备蓝牙地址、判断信号强度的过程可以在从设备的微处理单元中完成，亦可采用独立的比较器单元完成。

跟舞者随身携带的无线耳机，或跳舞区域内摆放的无线音箱等设备亦可参照上述从设备的工作流程，执行广播信号的接收以及播放混合了领舞者的喊号口令及舞曲的音频信号。

对比现有技术的应用场景可见，本实用新型取消了现有技术中的大功率音箱，而改用小型的低功耗便携式无线音频分发设备，并结合无线广播通信技术，实现音频信号的分发，可有效拓展广场舞的活动范围和人群规模；麦克风开启时可以将麦克风采集的语音信号和音乐数据混合并广播，进而以多点、轻音量的同步播放形式，取代了现有技术的单点大音频播放形式，其不仅声音分布更均衡，还可有效避免噪音干扰问题、语音和音乐无法同时播放的问题等。而本实用新型的设备结构简单，易于实施，其可以采用小体型、轻质量、低功耗的便携式结构，成本更低，使用更方便。

本领域内的技术人员应明白，尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种便携式无线音频分发装置，其特征在于：包括微处理单元、无线通信模组、语音输入单元和音频处理模组；

所述微处理单元，用作所述便携式无线音频分发装置的控制中心；

所述语音输入单元用于接收麦克风采集的语音信号；

所述音频处理模组连接所述微处理单元和语音输入单元，用于获取待分发音频数据，并将所述待分发音频数据和来自所述语音输入单元的语音信号混合以输出混合音频数据；

所述无线通信模组与所述微处理单元连接，用于在所述微处理单元的控制下，根据预定的无线广播通信协议，将来自所述音频处理电路模组的混合音频数据编码，并广播发送。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括音源数据输入单元，用于有线地接收来自外部设备的音源数据，并将其作为所述待分发音频数据传送至所述音频处理模组；和/或，

还包括存储单元，所述存储单元中存储有音源数据，所述音频处理模组自所述存储单元读取所述音源数据以作为待分发音频数据；和/或，

所述无线通信模组内设置有无线通信单元和解码单元，所述无线通信单元用于与外部设备无线通信以接收来自外部设备的音源数据，所述解码单元用于将所述音源数据解码以获得待分发音频数据，所述音频处理模组在所述微处理单元的控制下获取来自所述无线通信模组的待分发音频数据。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述音频处理模组内设置有语音增强单元，用于对来自所述语音输入单元的所述语音信号执行语音信号处理；

所述音频处理模组内设置有混合单元，所述混合单元用于将所述待分发音频数据和语音信号处理后的语音数据混合，以获得混合音频数据；

所述音频处理模组内设置有同步单元，用于为所述混合音频数据设定同步播放时间，以使得所述混合音频数据在广播接收端可以被同步播放。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述音源数据输入单元包括用于插接外部存储卡的卡槽、用于插接外部音源设备的有线信号传输接口中的一种或多种。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述无线通信模组内设置有编码单元，用于将来自所述音频处理电路模组的所述混合音频数据进行子带编码和封包；

所述待分发音频数据和所述语音信号均为PCM格式；

所述便携式无线音频分发装置还包括与所述微处理单元连接的指令输入单元，用于接收用户输入的各项控制指令；

所述便携式无线音频分发装置还包括供电单元，用于提供本装置工作所需的电能；

所述便携式无线音频分发装置还包括与所述微处理单元连接的音频输出单元，用于在所述微处理单元的控制下，以有线方式输出所述音源数据或混合音频数据，以进行本地播放；

所述便携式无线音频分发装置还包括与所述微处理单元连接的显示模组，所述显示模组包括显示屏及显示控制电路模组，用于显示人机交互信息，或音源数据的相关信息。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述无线通信模组为蓝牙通信模组，且其以时分复用内部射频电路的方式实现基于两种无线通信协议的无线通信，即，基于标准蓝牙通信协议与外部设备实现点对点的蓝牙通信，基于预定的专有无线广播通信协议广播发送所述混合音频数据；

所述微处理单元还用于控制本装置用作通信群组中的主设备，即控制所述无线通信模组基于预定的无线广播通信协议广播发送主设备蓝牙地址及所述混合音频数据；或者，

所述微处理单元还用于控制本装置用作通信群组中的从设备，即，控制所述无线通信模组根据预定的无线广播通信协议搜索主设备发射的广播信号，解析获得混合音频数据，并通过所述音频输出单元输出。

7.一种便携式无线音频分发设备，其特征在于：包括本体及设置于本体内的主机板，所述主机板包括如权利要求1至6中之一所述的便携式无线音频分发装置。

8.如权利要求7所述设备，其特征在于：所述本体上设置有与主机板电性连接的按键部、SD卡卡槽、音频专用输入输出接口、显示屏、耳机、麦克风中的一个或多个；

所述按键部包括用于切换进入群组工作模式的按键。

9.一种无线音频分发系统，其特征在于，包括一个主设备和一个或多个从设备，其中，至少所述主设备为如权利要求7至8中之一所述的便携式无线音频分发设备，或为包含如权利要求1至6中之一所述的便携式无线音频分发装置的设备；

所述主设备用于混合待分发音频数据和语音信号以获得混合音频数据，并根据预定的无线广播通信协议，将经过编码的混合音频数据广播发送；

所述从设备用于根据预定的无线广播通信协议，接收所述主设备广播发送的混合音频数据，并在本地播放。

10.如权利要求9所述无线音频分发系统，其特征在于，所述主设备和从设备均为蓝牙通信设备，其中，

所述主设备还广播发送其蓝牙地址。

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