一种无线网络音频高保真流媒体播放机

摘要

本发明公开了一种无线网络音频高保真流媒体播放机，包括设置在正梯形播放机内部的主机PCB板，所述正梯形播放机包括设置在其底端的超低音室，所述主机PCB板上集成有DSP数据处理模块及分别与之连接的无损音频解码单元、DAC转换模块和虚拟低音模块；所述无损音频解码单元连接输入模块；所述DAC转换模块依次连接有音频处理电路、全频数字功放和全频扬声器；所述虚拟低音模块依次连接低通滤波电路和重低音数字功放，所述重低音数字功放与设置在超低音室一侧的低音扬声器连接；所述DAC转换模块连接所述虚拟低音模块。本发明正梯形音响结构、电路设计再结合超低音室设计，使本发明实现了高保真音响效果。

说明书

技术领域

本发明涉及基于互联网流媒体音乐播放和移动设备重放音频的设备，特别涉及一种无线网络音频高保真流媒体播放机，可单独以2.1声道工作或由两支相同产品无线组合成2.2声道播放。

背景技术

我国互联网发展风起云涌，尤其是移动互联网已导入了人们日常的生活。流媒体音乐顺势而生，移动设备的音频播放部份受体积影响，音频外放受到局限，虽用耳机也能享受不错的音质，但人们在家中聆听高保真音乐就必须外接大功率音响才可达到需求，传流音响和移动设备有线联接明显不方便，各种连接线也会影响居室的美观，另外，传统音响的播放音源是CD，DVD、VCD、等光碟，有的带有FM/AM收音机，早期的机器还带有卡座，现流行带有USB、读卡器、iPod座等等，这种方式明显是一种过时的音乐聆听方式，各种音乐片源不利于收纳，选择歌手查找存储的片源也及其不便。在互联网资源丰富的时代，云端几乎将所有出版发行的歌手曲目存放于互联网，通过智能语音点播音乐是人们未来聆听音乐的主要方式之一。

当今社会每个人都在用自己的方式玩转生活，用自己的脚步追赶时尚，尽情享乐各种数字娱乐的生活，客厅、卧室、书房都需要一套现代化的数字音响设备，它既要具有科技感，又要具有尽呼完美的音质、还要使用简单。众所周知，高保真音响是指CD+模拟甲类功放或电子管功放+高保真音箱的组合，市场价是上万至几十万元人民币。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构合理、体积小巧、一体集成的数字化智能无线网络音频高保真流媒体播放机，用较低成本实现高保真音响效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种无线网络音频高保真流媒体播放机，其特征在于：包括设置在正梯形播放机内部的主机PCB板，所述正梯形播放机包括设置在其底端的超低音室，所述主机PCB板上集成有DSP数据处理模块及分别与之连接的无损音频解码单元、DAC转换模块和虚拟低音模块；所述无损音频解码单元连接输入模块；所述DAC转换模块依次连接有音频处理电路、全频数字功放和全频扬声器；所述虚拟低音模块依次连接低通滤波电路和重低音数字功放，所述重低音数字功放与设置在超低音室一侧的低音扬声器连接；所述DAC转换模块连接所述虚拟低音模块。

进一步的，所述超低音室内部还设置有气流平衡障管装置和与外界通气的弯形气流管，所述气流平衡障管装置设置在扬声器同侧的上方，所述弯形管设置在气流平衡障管装置对侧的上方，弯形管的内气口与气流平衡障管装置对应设置。

进一步的，所述气流平衡障管装置包括聚光杯和灯光罩。

进一步的，所述输入模块包括WIFI模块、FM收音模块、蓝牙模块、USB接口、TF卡接口、AUX接口或麦克风输入中的一种或任意组合的多种。

进一步的，所述DSP数据处理模块连接有控制单元，所述控制单元连接有WIFI模块、FM收音模块、蓝牙模块、显示屏或按键单元中的一种或多种。

进一步的，所述DSP数据处理模块还连接有灯光控制模块，所述灯光控制模块连接有灯光驱动电路。

进一步的，所述无损音频解码单元连接有混响单元，所述混响单元连接有卡拉OK话筒接口。

进一步的，所述正梯形播放机的底部设置有倒梯形防震脚，所述倒梯形防震脚套设有防震脚垫。

进一步的，所述正梯形播放机成对使用、间隔放置，一个用于播放音频左声道，一个用于播放音频右声道。

进一步的，所涉及的模块电路由电源管理模块为之供电，所述电源管理模块连接有电源适配器。

本发明的有益效果为：正梯形音响结构、电路设计再结合超低音室设计，使本发明实现了高保真音响效果；

wifi模块、蓝牙模块、DSP和数字功放、电源管理等的有源音响，用较低的成本实现了互联网高保真音响的功能来替代传统几件组合的高保真音响，实现了高保真音响平民化；

USB、TF卡播放流媒体音乐时利用内置的DSP作音效处理，让海量的流媒体音乐达到或超越CD音质；

超低音室结构设计，使音腔低频发射率达到90％，利于改善市场大部份音响产品低频不够的缺陷；

平衡障管内部具有发光装置，方便用户在夜晚聆听音乐时不用开灯，替代居室的背景灯光；

梯形防震装置，解决了箱体均匀谐振问题，避免了箱体震动产生的重放失真。

附图说明

图1为本发明具体实施例的电路结构框图；

图2为本发明具体实施例的DSP数据处理模块电路原理图；

图3为本发明具体实施例的虚拟低音模块电路原理图；

图4为本发明具体实施例的低通滤波和重低音数字功放电路原理图；

图5为本发明具体实施例的播放机结构示意图；

图6为本发明具体实施例的播放机分解结构示意图；

图7为本发明具体实施例的T7-15X原始曲线图；

图8为本发明具体实施例的T7-15X频谱调整点示意图；

图9为本发明具体实施例的T7-15X数字信号处理后未开启VB曲线示意图；

图10为本发明具体实施例的T7-15X数字信号处理后已开启VB曲线示意图；

图11为本发明具体实施例的T7-15X频谱点增减参数表图；

图12为本发明具体实施例的T7-15X VB参数表图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种无线网络音频高保真流媒体播放机，包括设置在正梯形播放机内部的主机PCB板，所述正梯形播放机包括设置在其底端的超低音室，所述主机PCB板上集成有DSP数据处理模块及分别与之连接的无损音频解码单元、44.1KHz DAC转换模块和虚拟低音模块；所述无损音频解码单元连接输入模块；所述DAC转换模块依次连接有音频处理电路、全频数字功放和全频扬声器；所述虚拟低音模块依次连接低通滤波电路和重低音数字功放，所述重低音数字功放与设置在超低音室一侧的低音扬声器连接；所述DAC转换模块连接所述虚拟低音模块。

所述输入模块包括WIFI模块、FM收音模块、蓝牙模块、USB接口、TF卡接口、AUX接口或麦克风输入中的一种或任意组合的多种。

所述DSP数据处理模块还连接有灯光控制模块，所述灯光控制模块连接有灯光驱动电路。

如图2所示，本实施例DSP数据处理模块电路原理图，图3为本实施例的虚拟低音模块电路原理图，图4为低通滤波和重低音数字功放电路原理图，虚拟低音电路模块DAC-L端和DAC-R端与DAC转换电路连接，虚拟低音模块电路的输出端，即SUB-OUT端与低通滤波和重低音数字功放电路的SUB-OUT端连接，低通滤波和重低音数字功放电路的AUDIO-SD端连接DSP数据处理模块电路的AUDIO-SD端。

所述无损音频解码单元连接有混响单元，所述混响单元连接有卡拉OK话筒接口。

所涉及的模块电路由电源管理模块为之供电，所述电源管理模块连接有电源适配器。

wifi模组，为接入互联网的核心，可上传和下载信号，也是组合左右声道音频信号的通路。

蓝牙模组，专为没有wifi网络环境条件下用移动设备和本实施例无线连接播放音乐的设施。

FM调频收音模块，专为收听调频广播的设施。

USB接口，可通过U盘播放MP3音乐和无损格式的音乐。

TF卡接口，可通过TF卡播放MP3音乐和无损格式的音乐。

AUX线路输入接口，可外接其它音频设备。

麦克风输入，在wifi状态可用语音输入搜索电台和曲目，也可作为未来物联网系统语言输入控制家用电器，蓝牙状态时可实现免提通话，作为会议系统使用。

LED显示屏，可显示功能状态及时间等信息。

本实施例的按键为八个功能按键，其中开关机和播放暂停共用一个键;功能切换方便用户转换更种功能;音量+，音量-和向前向后跳曲两个键复用;语音搜索一个键，按一下此键，对着音响讲自已要找的内容，系统在网络中找到并自功播放;网络电台最多可预存6个，通过2个键向前向后选择；一个键专门控制灯光,实现七彩灯光和呼吸灯效果。

音频处理电路，对DAC转换模块送来的音频信号进行运算放大。

数字功率放大器，对音频处理电路送来的音频信号进行放大。

全频单元，对音频处理电路送来的音频电信号物理还原，重放出全频音乐。

二阶低通滤波器，还原20Hz到150Hz的低频信号。

数字功率放大器，对低通滤波电路送来的信号进行D类放大。

重低音单元，对重低音数字功放模块送来的低频信号物理还原，重放出纯正的低频音乐和全频扬声器的全频音乐重叠。

电源管理电路，可有效支持外置适配器热插热拨，可消除热插热拔产生的火花，可为各单元电路提供+22V，5V，3.3V电能，且完全符合国际能效要求，待机功耗只有微安级。

外置电源适配器，为整机提供电能，符合六级能效的要求。

本实施例用大规模集成电路作为中央处理器， DSP数据处理和算法处理，控制单元对各外设单元进行控制和通讯，无损音频解码单元对WIFI模块、FM收音模块、蓝牙模块、USB接口、TF卡接口、AUX接口或麦克风的音频数据流进行解码，且支持无损音乐格式，让系统达到CD音质标准，完成解码后信号送至DSP数据处理模块进行数据处理和算法处理，处理完成后一路送至DAC转换模块的数模转换器产生高保真模拟信号，DAC转换模设计的采样率可达到48KHz，本实施例的采样率为44.1KHz，目的是与CD采样频率相同，到达CD音质水平。另一路送至虚拟低音（VB）虚拟出更纯净的20Hz至150Hz的超重低音，DAC可输出高保真立体声，也可输出独立的右声道或左声道信号。数字混响生成电路，生产混响声后和无损音频解码单元进行解码的原音混合，实现卡拉ok功能， LED灯光控制器，可实现三基色调整，可产生七彩灯光和呼吸灯效果。

如图5和图6所示，本实施例的物理结构完全遵循声学要求，正塔型的箱体设计，重低音单元装置于箱体底部，四个2.75英寸全频中频夹装一支20芯丝膜高音，保证了重放频响从20Hz到22KHz全覆盖,根据中高频率传递速率相对快，低频传递相对慢的原理，梯形设计保证了六支单元发声聚焦同步，让聆听者能感觉到声音是同步发出的，解决了高低频的延时效应问题。箱体部件结构如下：

滤光PVC片1，显示屏和红外接收部位为金钢透明黑色，可有效让显示屏显示效果明亮，且显示颜色不会有色差。 面板2，显示屏、八个按键3和遥控接收窗，驻极体麦克风都装置于面板上。按键PCB板4和主机板相连。 4支2.75寸全频喇叭5，2支为一组，接主板左右声道功放输出端。4个2.75寸喇叭面盖6，保障外观漂亮的同时，喇叭口形状对声音有放大作用。丝膜高音7，串联分频电容和主机功放连接。丝膜高音面板8，喇叭口形状对高音聚焦放大，保障高音定位准确。聚光杯9，对外部保证灯光均匀明亮，和灯光罩11相连装入箱体内部起重低音箱单元和倒相管之间的障管作用，增加了箱体内部的声压，不让单元后部的气流直接对应倒相管内开口，有效解决了大多数倒相式开口箱容易有倒相管气流声问题，可以让音箱低音纯正。 LED灯PCB板10，和主机灯光驱动电路相连，产生七彩和呼吸灯光，让本发明具有声光一体，也可作为居室夜明灯使用。灯光罩11，起聚光作用。滤光片12，对发光管有滤光作用，避免强光伤眼。6.5寸喇叭面盖13，装饰作用的同时通过内喇叭状修饰低音，让声音更纯净。6.5寸低音单元14，和主机板重低音输出相连。顶部灯光滤光镜片15，保证光线均匀的同时起护眼作用。显示屏16，顶部LED灯和红外接收器及驻极体话筒PCB板，LED灯为音箱背部灯光光源，显示屏显示工作状态及时间信息，红外接收为远程控制入口，驻极体话筒蓝牙时为免提提话输入，wifi时为语音控制输入，此板和主机相关接口相连。后板PVC片17，各输入口USB，TF卡，AUX集成在此部位。主板PCB固定面板18，采用插入式免螺丝安装。主机PCB板19，所有模块和元器件都集成在一块板上，安装简单，便于维护。主机PCB固定压片20，用两颗螺丝和18安装在一起，固定PCB板。弯型倒相管21，给低频音响倒相，达到增强低音的目的，弯形设计感少空气直通的吹气声，也可有效增强空气的压缩力，让低频更有力。DC电源输入接口22，给整机供电。木箱23，整个部件的支撑件，也是各单元的音腔。4个倒梯形防震脚24，倒梯形设计，落地支点变小，减少箱体自身振动和地面的磨擦。4个球面防震胶垫，和24结合在一起，用较低成本实现了超越高昂造价的高保真音响的减震装置效果，球形防震地面接触点小，且有一定的软性，音箱振动时可缓冲震功力，本实施例可有效将箱体谐振均匀护散，解决了箱体震动产生的重放失真。

高保真音响的频响范围越宽越好，但也必须是平坦的才有意义，且20Hz到22KHZ二端的衰减量不能大于3dB。因为音响输出的灵敏度每差3dB，输出的声压就会相差一倍，只有音响输出频响曲线均匀平坦、又无明显的峰谷，频响二端衰减达到最小值才有意义。

考虑到用户实际在家中聆听音乐的环境千变万化，本实施例在超低音室进行频谱曲线的调整和实测，通过对无损解码单元中的无损解码器解出的标准音频码流进行数字化算法处理,分别调节各段数字信号中的频率成分，对电信号放大量的设定和不同频率的电信号的调节来补偿本实施例的6个扬声器和箱体声场的缺陷，起到补偿和修饰各种声源及其特殊作用。

通常传统的高保真音响的高低音调整电路或均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节，本实施例DSP 数字处理单元的数字处理器能对全频段进行8个节点的频点缺陷修补，进行频率提升或降低，多频点的调整，调整的范围和细节更明显，更利于实现高保真重放，且本实施例为全数字化修补缺陷和调节，具有调整灵活，精度高，稳定型强，体积小，节能等优势。

本实施例的虚拟低音单元中的虚拟低音（VB）产生器，是通过算法在全频段数字信号中提取有效低频信号，再利用数字二阶滤波器提取20Hz-150Hz的超低音信号重叠附加在全频曲线的80Hz频点上，加入虚拟低音后，低频灵敏度可增加1dB以上，无论从听感，量感和质感上都有进一步的改善，由于VB信号的附加，全频段的灵敏度也会随着后级采样率为44.1KHz数模转换器作相应转换、数字功率放大后增加。

本实施例音量大小设置为32节，由于使用了带通6.5英寸重低音单元，且重低音最大不失真功率达60W，在音量达到50%时，低频量感和质感都已超过了高保真的标准，无需再在80Hz的频点上补充低频，虚拟低音（VB）数值会自动设置为“0”，但虚拟低音处理器并未关闭，这时只对其它频段音效起修饰作用。

图7为本实施例在未打开数据处理器和虚拟低音处理器时在半消音室实测的频率曲线图，测试音源是国际标准的20Hz—22KHz标准全频扫频信号和粉红色噪声信号，从图可以看出，在未加入数字处理时，虽频响宽度符合要求，但谷峰状明显且各频点之间不均匀。

图8为本实施例准备调整的频率曲线波形图，拟对8个节点调整，调整参数见图11。

图11为频谱点修改的参数，这些参数是根据单元（扬声器）和箱体音腔的实测曲线，综合各项参数制定的，此参数只适应于本实施例组合后达到最佳的音响效果。

图9为未添加虑拟低音（VB）的曲线图，测试条件和图一中提到的一样，从图可看出，频率曲线已基本平稳，谷峰效应已彻底不见，听感和质感、量感明显达到了高保真要求，但整体灵敏度有待改善，低频60Hz至120Hz还有相对小的谷峰，高频12KHz以上也不够平坦。

图10为把虚拟低音（VB）处理器开启实测的曲线图，测试条件和图一中提到的一样。从图可看出，VB开启后，全频曲线基本呈于平坦，低频谷峰已不见，高频也有较大改善，特别是灵敏度有很大的提升，最低点都达到了85db，高频部份达到了90db，基本已达到了高保真音响的曲线要求，听感也得到质的改变。

图12为虚拟低音（VB）数值，本实施例在总音量设为32节，音量达50%即VOL>16时，低音虚拟值在80Hz频点上增加的值是“0”，但虚拟低音处理器并未关闭。当10≤VOL≤16时，低音虚拟值在80Hz频点上增加的值是“5%”，当VOL<10时，低音虚拟值在80Hz频点上增加的值是“10%”，这样保证了本实施例在小音量聆听音乐时也能确保低频重放有较好的效果。

科技的发展和数字化的革命，较低成本实现大众化的数字智能高保真音响成为可能，合理的物理声学音腔设计，数据DSP应用，全数字化音频电路，2.4G/5G模块化设计及优秀的电源管理，这些都是现代高保真音响设计的基础。再者，现代化高保真音响和传统高保真音响比较，优势显而易见，更为重要的是现代化高保真音响抛弃了传统高保真音响要多件机器组合后才能工作的旧思路，数字化的进程使得现代化高保真音响将音源播放，音效处理（DSP），功率放大器和音腔及电源管理全部集成在一起，省掉了套装高保真音响的至少三件的外壳机箱和电源。在同等音质和音效的前提下，制造数字化智能高保真音响所需资源型原材料如外壳用钢板，电源用变压器铜线等的用量不到传统高保真音响的十分之一，这对国家倡导的节约型社会和“节能排减”是十分利好的。

需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。