專利名稱：具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機，屬立體聲與數(shù)字音頻處理技術(shù)，又是日常文化生活用品。
隨著多媒體信號處理技術(shù)及硬件水平的發(fā)展，人們對音樂及視聽效果的要求也越來越高。傳統(tǒng)的單聲道耳機只有一個聲道，重放聲音毫無立體感、寬度感和分布感；普通的立體聲雙聲道耳機雖然可以在一定程度上恢復(fù)立體聲的效果，但由于發(fā)聲點位于人耳內(nèi)，重放聲音的分布感仍然不夠好，而且聽到的聲音感覺都集中在大腦內(nèi)部，自然度不高，沒有環(huán)繞效果。
本實用新型的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有普通單、雙聲道耳機存在重放聲音無立體感、寬度感、分布感或雖有立體聲效果，但分布感仍不夠好、且無環(huán)繞效果等的缺點和問題，研究設(shè)計一種具有有源處理器對聲音進行處理，以達到擴展聲場、動態(tài)范圍大、頻響寬、提高自然度、實現(xiàn)真正環(huán)繞聲效果的具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機的外形結(jié)構(gòu)示意圖如

圖1所示；其電路方框圖如圖2所示；其軟件程序流程方框圖如圖3所示；其中斷服務(wù)程序方框圖如圖4所示，其信號處理程序流程方框圖如圖5所示；其電路原理圖如圖6所示；它由麥克風(拾音器)1、有源處理器2、模式選擇鍵3、音量控制鍵4、耳機5共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為有源處理器2分別通過音頻信號線分別與麥克風1、耳機5連接，模式選擇鍵3、音量控制鍵4均分別裝于有源處理器2外殼上并與有源處理器相應(yīng)電路連接；其電路由放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機CPU、存貯單元、控制電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出保護電路共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為放大電路分別通過音頻信號線分別與麥克風1、A/D轉(zhuǎn)換電路連接；單片機CPU分別通過A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號輸出線、存貯信號線、控制信號線、D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號輸入線分別與A/D轉(zhuǎn)換電路、存貯單元、控制電路、D/A轉(zhuǎn)換電路連接；輸出保護電路分別通過音頻模擬信號輸出線、音頻信號線分別與D/A轉(zhuǎn)換電路、耳機連接；其中放大電路由集成塊U4、電阻R10～R13、電容C10～C15共同連接構(gòu)成；A/D轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換電路由集成塊IC1、電容C30～C38共同連接構(gòu)成；單片機CPU由高速信號處理器集成塊IC2構(gòu)成；存貯單元由閃存器集成塊IC4構(gòu)成；控制電路由模式選擇鍵S1～S6共同連接構(gòu)成；輸出保護電路由電容C20～C21、電阻R20～R21共同連接構(gòu)成。
本實用新型的簡單工作原理如下電路中的單片機有16K的片內(nèi)程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，主頻最高可達40MHz，是一種價格、性能比較好的數(shù)字信號處理芯片，適合于用作高速數(shù)字信號處理器；存儲器單元為快閃存儲器，用于存儲程序和程序所需的碼本；控制模塊包括音量調(diào)整和模式選擇，全部由數(shù)碼控制實現(xiàn)；模擬接口的A/D、D/A轉(zhuǎn)換用一塊芯片實現(xiàn)，所選用的ADSP1847是雙路16位的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，它的數(shù)字碼流的格式與單片機串行口的輸入格式是一致的，用它和ADSP配合使用可以達到最高的效率。當本實用新型加電時，單片機從存儲器中讀入程序到片內(nèi)RAM，讀完之后程序(軟件程序流程方框圖如圖3所示)開始運行，準備對閃存進行讀寫。這時A/D已開始工作，把數(shù)據(jù)送到單片機的串行口，單片機讀串行口的數(shù)據(jù)，進行實時的處理，然后經(jīng)過D/A變換將數(shù)據(jù)輸出，控制模塊的工作方式包括音量調(diào)整和模式選擇，由單片機根據(jù)控制模塊的輸入選擇的工作模式或調(diào)整音量大小，當控制開關(guān)狀態(tài)改變時產(chǎn)生一個中斷，在中斷服務(wù)程序(中斷服務(wù)程序的程序流程方框圖如圖4所示)中單片機讀PF口以確定是哪一按鍵被按下，并調(diào)入相應(yīng)的處理程序(信號處理程序流程方框圖如圖5所示)。如果是音量調(diào)整按鍵，則將音量累加器的值相應(yīng)地增加或減少；如果是模式選擇按鍵，則調(diào)入相應(yīng)的模式處理程序，可選擇的模式包括(1)普通立體聲模式；(2)普通立體聲增強模式；(3)虛擬環(huán)繞聲音樂模式；(4)虛擬環(huán)繞聲影院模式。其中普通立體聲模式無特殊處理，僅通過數(shù)字高通濾波進行次聲波的消除和直流信號的去除；立體聲增強模式在此基礎(chǔ)上增加了一個“準”環(huán)繞聲增強模塊，以增強環(huán)繞聲效果；虛擬環(huán)繞聲模式進一步引入HRTF、數(shù)字混響等手段擴展聲場，其中音樂模式主要用來提升音樂的包圍感和外部感，影院模式主要用來增強分布感和位置感，使人得到身臨其環(huán)境的感受。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果本實用新型最大的特點在于其具有源處理器，這一處理器由于完全采用電子元器件構(gòu)成，且全部處理過程為數(shù)字信號處理，因此具有如下的優(yōu)點(1)體積小處理器結(jié)構(gòu)簡單，整個電路可以集成在大約3～5厘米平方的電路板上，與普通的有源耳機相比無需添加累贅的設(shè)備就可以播放環(huán)繞聲的效果；(2)動態(tài)范圍大采用16比特線形編碼，動態(tài)范圍可以達到約90dB；(3)頻率響應(yīng)范圍寬頻率響應(yīng)范圍僅受數(shù)字高通濾波器的頻帶限制，高通濾波器的截止頻率為20Hz，因此其頻響范圍可從20Hz到20kHz；(4)信噪比高高通濾波器濾除了直流與次聲波成分，大大提高了信噪比。尤其是對諸如MPEG-1、MPEG-2、Dolby AC-3等數(shù)碼方式壓縮標準的音樂或圖象伴音，效果更為顯著；(5)本耳機擴展了聲場，提高了聲播放自然度，本實用新型是具有環(huán)繞聲播放效果的耳機，具有傳統(tǒng)耳機無法媲美的優(yōu)點，是新一代的消費電子產(chǎn)品。
下面對說明書附圖進一步說明如下圖1是具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是其電路方框圖；圖3是其軟件程序流程方框圖；圖4是其中斷服務(wù)程序流程方框圖；圖5是其信號處理程序流程方框圖；圖6是其電路原理圖，圖中各相同標號點應(yīng)相連接。
本實用新型的實施方式可為如下(1)按圖2及圖6所示把整個電路集成在5cm2的電路板，其中單片機可選AD公司的ADSP2181；放大器U4可選LM358型；A/D、D/A轉(zhuǎn)換可選AD公司的ADSP1847；存貯器IC4可選AMD公司的閃存器Am29032；把組裝集成好的電路板固裝于塑料外殼內(nèi)，再把微小95B04A2FAR型模式選擇鍵3及微小CR-2510K型音量控制鍵4裝于外殼并與相應(yīng)電路連接，便制成了有源處理器；(2)按圖1所示及上面說明書所述的連接關(guān)系，把有源處理器2與麥克風1及耳機5相連接，其中麥克風1可選AIWA型；耳機5可選AIWA型，這樣便較好地實施了本實用新型。
權(quán)利要求1.一種具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機，其特征在于它由麥克風(1)、有源處理器(2)、模式選擇鍵(3)、音量控制鍵(4)、耳機(5)共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為有源處理器(2)分別通過音頻信號線分別與麥克風(1)、耳機(5)連接，模式選擇鍵(3)、音量控制鍵(4)均分別裝于有源處理器(2)外殼上并與有源處理器相應(yīng)電路連接；其電路由放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機CPU、存貯單元、控制電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出保護電路共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為放大電路分別通過音頻信號線分別與麥克風(1)、A/D轉(zhuǎn)換電路連接；單片機CPU分別通過A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號輸出線、存貯信號線、控制信號線、D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號輸入線分別與A/D轉(zhuǎn)換電路、存貯單元、控制電路、D/A轉(zhuǎn)換電路連接；輸出保護電路分別通過音頻模擬信號輸出線、音頻信號線分別與D/A轉(zhuǎn)換電路、耳機連接。
2.按權(quán)利要求1所述的一種具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機，其特征在于所述的放大電路由集成塊U4、電阻R10～R13、電容C10～C15共同連接構(gòu)成；A/D轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換電路由集成塊IC1、電容C30～C38共同連接構(gòu)成；單片機CPU由高速信號處理器集成塊ADSP2181構(gòu)成；存貯單元由閃存器集成塊IC4構(gòu)成；控制電路由模式選擇鍵S1～S6共同連接構(gòu)成；輸出保護電路由電容C20～C21、電阻R20～R21共同連接構(gòu)成。
專利摘要本實用新型是具有環(huán)繞聲播放效果的有源耳機,它由麥克風、有源處理器、模式選擇鍵、音量控制鍵、耳機通過信號線連接構(gòu)成,模式選擇鍵、音量控制鍵裝于有源處理器外殼上;其電路由放大電路、A/D及D/A轉(zhuǎn)換電路、單片機、存貯單元、控制電路、輸出保護電路通過各自信號線共同連接構(gòu)成。本實用新型采用了全電子元件、全數(shù)字信號處理的有源稱處理器,擴展了聲場,提出了聲播放自然度,具有環(huán)繞聲播放效果,并具有體積小、動態(tài)范圍大、頻響寬、信噪比高等優(yōu)點。
文檔編號H04R5/033GK2419778SQ0022803
公開日2001年2月14日 申請日期2000年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月30日
發(fā)明者韋崗, 黎娟 申請人:華南理工大學