[实用新型]具有环绕声播放效果的有源耳机

说明书

本实用新型是具有环绕声播放效果的有源耳机，属立体声与数字音频处理技术，又是日常文化生活用品。

随着多媒体信号处理技术及硬件水平的发展，人们对音乐及视听效果的要求也越来越高。传统的单声道耳机只有一个声道，重放声音毫无立体感、宽度感和分布感；普通的立体声双声道耳机虽然可以在一定程度上恢复立体声的效果，但由于发声点位于人耳内，重放声音的分布感仍然不够好，而且听到的声音感觉都集中在大脑内部，自然度不高，没有环绕效果。

本实用新型的目的就是为了克服和解决现有普通单、双声道耳机存在重放声音无立体感、宽度感、分布感或虽有立体声效果，但分布感仍不够好、且无环绕效果等的缺点和问题，研究设计一种具有有源处理器对声音进行处理，以达到扩展声场、动态范围大、频响宽、提高自然度、实现真正环绕声效果的具有环绕声播放效果的有源耳机。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的：具有环绕声播放效果的有源耳机的外形结构示意图如图1所示；其电路方框图如图2所示；其软件程序流程方框图如图3所示；其中断服务程序方框图如图4所示，其信号处理程序流程方框图如图5所示；其电路原理图如图6所示；它由麦克风(拾音器)1、有源处理器2、模式选择键3、音量控制键4、耳机5共同连接构成，其相互连接关系为：有源处理器2分别通过音频信号线分别与麦克风1、耳机5连接，模式选择键3、音量控制键4均分别装于有源处理器2外壳上并与有源处理器相应电路连接；其电路由放大电路、A/D转换电路、单片机CPU、存贮单元、控制电路、D/A转换电路、输出保护电路共同连接构成，其相互连接关系为：放大电路分别通过音频信号线分别与麦克风1、A/D转换电路连接；单片机CPU分别通过A/D转换的数字信号输出线、存贮信号线、控制信号线、D/A转换的数字信号输入线分别与A/D转换电路、存贮单元、控制电路、D/A转换电路连接；输出保护电路分别通过音频模拟信号输出线、音频信号线分别与D/A转换电路、耳机连接；其中：放大电路由集成块U₄、电阻R₁₀～R₁₃、电容C₁₀～C₁₅共同连接构成；A/D转换电路D/A转换电路由集成块IC₁、电容C₃₀～C₃₈共同连接构成；单片机CPU由高速信号处理器集成块IC₂构成；存贮单元由闪存器集成块IC₄构成；控制电路由模式选择键S₁～S₆共同连接构成；输出保护电路由电容C₂₀～C₂₁、电阻R₂₀～R₂₁共同连接构成。

本实用新型的简单工作原理如下：电路中的单片机有16K的片内程序存储器和数据存储器，主频最高可达40MHz，是一种价格、性能比较好的数字信号处理芯片，适合于用作高速数字信号处理器；存储器单元为快闪存储器，用于存储程序和程序所需的码本；控制模块包括音量调整和模式选择，全部由数码控制实现；模拟接口的A/D、D/A转换用一块芯片实现，所选用的ADSP1847是双路16位的A/D、D/A转换，它的数字码流的格式与单片机串行口的输入格式是一致的，用它和ADSP配合使用可以达到最高的效率。当本实用新型加电时，单片机从存储器中读入程序到片内RAM，读完之后程序(软件程序流程方框图如图3所示)开始运行，准备对闪存进行读写。这时A/D已开始工作，把数据送到单片机的串行口，单片机读串行口的数据，进行实时的处理，然后经过D/A变换将数据输出，控制模块的工作方式包括音量调整和模式选择，由单片机根据控制模块的输入选择的工作模式或调整音量大小，当控制开关状态改变时产生一个中断，在中断服务程序(中断服务程序的程序流程方框图如图4所示)中单片机读PF口以确定是哪一按键被按下，并调入相应的处理程序(信号处理程序流程方框图如图5所示)。如果是音量调整按键，则将音量累加器的值相应地增加或减少；如果是模式选择按键，则调入相应的模式处理程序，可选择的模式包括：(1)普通立体声模式；(2)普通立体声增强模式；(3)虚拟环绕声音乐模式；(4)虚拟环绕声影院模式。其中普通立体声模式无特殊处理，仅通过数字高通滤波进行次声波的消除和直流信号的去除；立体声增强模式在此基础上增加了一个“准”环绕声增强模块，以增强环绕声效果；虚拟环绕声模式进一步引入HRTF、数字混响等手段扩展声场，其中音乐模式主要用来提升音乐的包围感和外部感，影院模式主要用来增强分布感和位置感，使人得到身临其环境的感受。