[发明专利]一种基于DSP平台的多场景定向音箱系统及其运行方法

说明书

本发明涉及一种基于DSP平台的多场景定向音箱系统及其运行方法，包括蓝牙模块、前置放大器、数字信号处理平台、功率放大器、阻抗匹配网络、超声波换能器阵列、红外感应模块，数字信号处理平台包括依次连接的AD转换器、数字信号处理模块、DA转换器；本发明可用于商务式视频会议，广告、会展、导盲、候机厅、公交站亭、公园或居民小区晨练、广场舞、航道指挥、空中交通治安指挥、反恐等领域，对确定人群进行定向音乐播放、定向信息广播和喊话。本发明还可以用于多声道环绕声家庭影院，超声波调制的音频信号投射到在墙壁或天花板处，在反射面会形成虚拟的声源,产生增强的3D声音效果，而并不需要在墙壁或天花板上真正放置扬声器阵列。

技术领域

本发明涉及扬声器和音箱系统技术领域，特别是涉及扬声器定向传输的应用。

背景技术

传统扬声器的发展已经相当成熟，能够为使用者带来美妙的听觉感受。由于传统扬声器声音的传播方式是发散式的，扬声器本身无法对声音的传播方向进行有效的控制，因此，不同声源之间会产生相互干扰和噪音污染。

为了解决这个问题，近年来，人们研究出了新型的定向扬声器，能够产生指向性的可听声。常用的声聚焦扬声器能够采用类似手电筒聚光的方法，利用抛物反射面将声音聚焦，在抛物线圆顶内声音音质最清晰，能使各区播放的声音互不干扰。声聚焦扬声器的优点是结构较简单，便于安装维护，且具有一定装饰效果。其缺点是对相邻区域声音的隔离功能有一定局限性，尤其对低频的聚声效果有所逊色，且体积过于庞大。

声频定向扬声器是一种可以使声音沿固定方向传播的新声源技术，其基本原理是利用超声波在空气中的非线性交互作用产生高指向性的可听声，从而使声音信号控制在指定范围内以高指向方式传播。声频定向扬声器可以广泛应用于传统扬声器，无法满足需要的诸多场合，从而保护声音传播的私密性并且能够有效避免噪音污染。

现有技术中，目前使用的音箱系统只有单一的工作模式，使得人们只能在定向扬声器的限定音频区域内才能听到声音，导致声频定向扬声器提拱的音质较差，当用户在不需要考虑对周边环境的影响时，往往更追求对音质的要求，因此无法改变工作模式来提高自身音质，从而无法满足用户要求。不仅如此，目前使用的音响系统在低频段往往具有较高的失真，难以满足用户在不同环境下对听音效果的不同追求。

中国专利文献CN103916729A公开了一种具有多数字信号处理器的有源音箱，包括按照信号流向依次设置的信号输入模块、数字音频处理模块、功放模块、喇叭模块，以及用于对上述一个或多个模块进行控制的音箱控制模块，所述信号输入模块用于接收输入所述音箱的音频信号并传输至所述数字音频处理模块，所述数字音频处理模块包括设置在输入处理模块和多个输出处理模块中的多个音效处理器，所述数字音频处理模块包括按信号流向串联的多个DSP处理器，起始的一个DSP处理器与所述信号输入模块连接，最后的一个DSP处理器与所述功放模块连接，且所述最后一个DSP处理器集成有DAC，所述多个音效处理器按信号流向分配至所述多个DSP处理器中。但是，该专利存在以下缺陷：该专利为了降DAC本底噪声在多数字信号处理器方面做了很多改进，在输入模块，数字音频处理模块，降噪模块，后处理的单元每一个步骤都很繁琐，设计过程复杂。

中国专利文献CN108471571A公开了一种音频功放及音频系统，包括功率放大单元、DSP处理单元、控制单元、模拟音频输入端口、数字音频输入端口及DANTE传输单元；DSP处理单元通过DANTE传输单元与数字音频输入端口相连接，接收数字音频信号；DSP处理单元与模拟音频输入端口相连接，接收模拟音频信号；DSP处理单元包括检测单元和切换单元，检测单元检测数字音频信号和模拟音频信号，切换单元根据检测结果切换输入模拟音频信号或数字音频信号，DSP处理单元处理数字音频信号或模拟音频信号、输出音频信号至功率放大单元放大；控制单元控制DSP处理单元工作。但是，该专利存在以下缺陷：该专利为保证安全需要升级更换整套设备是不可取的，且从成本上要高于普通的音响系统。该专利不能实现音频的定向，不能满足多场景的需要，且没有做便携式安装的处理。

发明内容