一种自带数字信号处理的拾音器装置的制作方法

本实用新型涉及拾音器技术领域，特别是涉及一种自带数字信号处理的拾音器装置。

背景技术：

市面上现有的乐器拾音器可分为无源拾音器和有源拾音器。其中，无源拾音器通常使用动圈麦克风或压电陶瓷等不需要电源的音频拾取装置把声音采集为电信号后，直接进行输出。有源拾音器带有干电池提供电源，可以对拾取的音频进行放大后进行输出。有些拾音器具有调整高低音比例的功能，即基本的音频均衡功能。有些拾音器提供了初步的回音功能，但是不能深入细化调节。然而，现有的拾音器并不具备音色美化或音效处理的功能，因此其拾取的音色存在不够优美和不理想的问题。如果要实现对拾取的乐器声进行进一步的处理，需要额外使用综合效果器或多个单块效果器，或者使用笔记本电脑、平板电脑、智能移动终端等具备高速运算能力的设备。在使用时，把拾音器的音频输出连接到上述设备的音频输入，再把上述设备的音频输出连接到音响/调音台，涉及的装置多，操作起来很复杂。

此外，以二胡为例，在传统乐器改革当中，使用仿生膜替代蛇皮充当乐器振动膜以达到“减少以至消除捕杀野生动物用于制作乐器”的目的。然而，直至目前研发出来的仿生膜，在音质上依然存在不够丰满、不够明亮等问题，不能完全替代蛇皮使用在二胡乐器当中。虽然使用传统的拾音器，在输出端连接专用的ir(脉冲响应)处理器虽然也能达到近似的音效处理效果，但是ir处理器的ir参数，即ir采样只有内置的若干种预设，不方便快速更新或更换。

综上所述，本领域亟需一种具有较高整合度与较高可定制性的拾音器，从而在一个设备内实现拾音与音效处理，解决传统的乐器拾音器拾取的音色不够优美和不理想的问题。同时，在使用习惯上，与使用传统的拾音器相比，不产生太大的改变。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种自带数字信号处理的拾音器装置，能够在一个设备内实现拾音与音效处理，解决传统的乐器拾音器拾取的音色不够优美和不理想的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种自带数字信号处理的拾音器装置，包括音频输入接口、音频编码解码芯片、数字信号处理芯片、主控芯片和音频输出接口；

所述音频输入接口用于拾取音频；

所述音频编码解码芯片分别与所述音频输入接口、所述数字信号处理芯片、所述音频输出接口连接，所述音频编码解码芯片用于将拾取的音频的解码结果发送至所述数字信号处理芯片；所述解码结果为所述音频的数字信号；

所述主控芯片与所述数字信号处理芯片连接；所述主控芯片用于将ir采样发送至所述数字信号处理芯片；

所述数字信号处理芯片用于将解码结果与ir采样的卷积混响结果发送至所述音频编码解码芯片；

所述音频编码解码芯片用于将卷积混响结果的编码结果发送至所述音频输出接口；所述卷积混响结果的编码结果为卷积混响结果的模拟信号。

可选的，还包括上位机；

所述上位机为桌面电脑台式机或移动信息终端；

所述上位机与所述主控芯片连接，所述上位机用于更新、增加所述ir采样。

可选的，还包括数据传输接口或无线传输模块；

所述数据传输接口为串口、并口、usb、火线或雷雳；所述无线传输模块为红外线传输模块、蓝牙、wlan或nfc；

所述数据传输接口或所述无线传输模块与所述主控芯片连接，所述数据传输接口或所述无线传输模块用于将所述上位机中的所述ir采样传输至所述主控芯片进行校验和存储。

可选的，还包括第一音量调节模块和第二音量调节模块；

所述第一音量调节模块分别与所述音频输入接口和所述音频编码解码芯片连接，所述第一音量调节模块用于对所述音频进行音量调节，并将调节后的音频发送至所述音频编码解码芯片；

所述第二音量调节模块分别与所述音频编码解码芯片和所述音频输出接口连接，所述第二音量调节模块用于对所述卷积混响结果的编码结果进行音量调节，并将调节后的卷积混响结果的编码结果发送至所述音频输出接口。

可选的，还包括内置可反复充电式电池；

所述内置可反复充电式电池分别与所述音频编码解码芯片、所述数字信号处理芯片、所述主控芯片连接，所述内置可反复充电式电池用于为所述音频编码解码芯片、所述数字信号处理芯片、所述主控芯片供电。

可选的，还包括电源接口；

所述电源接口分别与所述内置可反复充电式电池和外部电源连接，所述电源接口用于将所述外部电源中的电源发送至所述内置可反复充电式电池。

可选的，所述音频输入接口为一个或多个；

所述音频输入接口连接动圈麦克风、电容麦克风、驻极体麦克风或压电陶瓷感应拾音器，所述音频输入接口通过所述动圈麦克风、所述电容麦克风、所述驻极体麦克风或所述压电陶瓷感应拾音器拾取音频。

可选的，所述音频输出接口为单通道或立体声。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型公开的自带数字信号处理的拾音器装置，集成音频输入接口、音频编码解码芯片、数字信号处理芯片、主控芯片和音频输出接口，通过音频输入接口拾取音频，音频编码解码芯片将拾取的音频的解码结果发送至数字信号处理芯片，数字信号处理芯片将解码结果与主控芯片发送过来的ir采样进行卷积混响，通过卷积混响来美化乐器音色、提升音质，弥补拾取的音频信号在音色、音质方面不够优美、不理想的不足，从而实现在一个设备内进行拾音与音效处理，解决传统的乐器拾音器拾取的音色不够优美和不理想的问题。同时，在使用习惯上，与使用传统的拾音器相比，不产生太大的改变。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型自带数字信号处理的拾音器装置实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种自带数字信号处理的拾音器装置，能够在一个设备内实现拾音与音效处理，解决传统的乐器拾音器拾取的音色不够优美和不理想的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例1

图1为本实用新型自带数字信号处理的拾音器装置实施例的结构图。参见图1，该自带数字信号处理的拾音器装置包括音频输入接口101、音频编码解码(图中以codec表示)芯片102、数字信号处理(dsp)芯片103、主控芯片104和音频输出接口105。

音频输入接口101用于拾取音频。拾取的音频信号为模拟信号。

音频输入接口101为一个或多个。

音频输入接口101连接动圈麦克风、电容麦克风、驻极体麦克风或压电陶瓷感应拾音器，音频输入接口101通过动圈麦克风、电容麦克风、驻极体麦克风或压电陶瓷感应拾音器拾取音频。动圈麦克风、电容麦克风、驻极体麦克风或压电陶瓷感应拾音器均为音频来源。

音频编码解码芯片102分别与音频输入接口101、数字信号处理芯片103、音频输出接口105连接，音频编码解码芯片102用于将拾取的音频的解码结果发送至数字信号处理芯片103；解码结果为音频的数字信号。

主控芯片104与数字信号处理芯片103连接；主控芯片104用于将ir采样发送至数字信号处理芯片103。

主控芯片104的作用包括：与上位机106通讯、接收和校验传输过来的ir采样、存储ir采样、传输ir采样到数字信号处理芯片103。

数字信号处理芯片103用于将解码结果与ir采样的卷积混响结果发送至音频编码解码芯片102。

数字信号处理芯片103的处理过程是本领域公知的处理过程，本实用新型使用“卷积混响”作为音频处理方式，简介如下：https://www.midifan.com/modulearticle-detailview-5974.htm。数字信号处理芯片103通过对输入信号进行有限脉冲响应(fir)卷积运算，即“卷积混响”算法，卷积运算在音频处理领域多用于给乐器录音添加混响以营造出空间感，故一般称为“卷积混响”音频处理方式，卷积运算用于美化乐器音色，从而对音频信号进行优化。其中，输入信号为卷积的ir参数，即ir采样以及拾取的音频信号的数字信号。ir(脉冲响应)采样，简介如下：https://www.midifan.com/modulearticle-detailview-4874.htm。因为最原始的脉冲响应信息获取方式是采集目标声学空间(如录音室或大舞台)对音频脉冲的物理回馈，因此称为ir采样。ir采样进行传输或存储时也可以称为ir采样文件或ir文件，因为这个脉冲响应信息，即ir采样最常见是作为wave音频文件格式存储和传输。

音频编码解码芯片102用于将卷积混响结果的编码结果发送至音频输出接口105；卷积混响结果的编码结果为卷积混响结果的模拟信号。

音频输出接口105为单通道或立体声，接口规格是3.5mm/6.25mm/xlr之一。

该自带数字信号处理的拾音器装置还包括上位机106。

该自带数字信号处理的拾音器装置可以独立进行音频处理，唯更新、增加ir采样时需要上位机106参与。

上位机106指的是处理能力比主控芯片104和数字信号处理芯片103运算能力更强、最终用户直接操作的设备。

上位机106为桌面电脑台式机或移动信息终端。其中，移动信息终端为膝上型笔记本电脑或平板电脑等。

上位机106与主控芯片104连接，上位机106用于更新、增加ir采样。从而提供了一种方便迅速改变音频处理参数，即ir采样的方式。现有数字拾音器不带效果处理或者带有固定的数字处理，不能方便灵活变更参数。虽然现有技术有在拾音器上整合dsp实现混响效果的例子，但是，普遍只能简单调节“混响强度”、“房间大小”等个别参数，不能简单方便地把一整段ir采样这样的参数替换进去。

主控芯片104通过与上位机106通讯，以便可以迅速、方便地替换新的ir采样。该自带数字信号处理的拾音器装置通过搭配上位机106使用以实现最大效用，为此需要开发上位机106上的配套软件，以及提供一定数量的预设ir采样供用户下载选择。

该自带数字信号处理的拾音器装置还包括数据传输接口107或无线传输模块108。数据传输接口107为有线传输接口，无线传输模块108为无线传输接口。

数据传输接口107为串口、并口、usb、火线或雷雳。即有线连接可以是串口、并口、usb、火线、雷雳当中的一种或多种。卷积的ir参数，即ir采样可以通过有线连接更新，具体为：上位机106与主控芯片104进行通讯，主控芯片104完整接收ir采样并完成校验后，烧写至数字信号处理芯片103。上位机106与主控芯片104之间以串口方式连接，串口通讯格式为“115200bauds，数据位8，停止位1，校验位无”，卷积的ir参数为一维数组格式，采样率为44100hz，长度10秒，数组长度共44100x10个元素，精度为16位，每个元素序列化为16位有符号整型，作为串口通讯的信息负载。上述参数为为较优选择，可以选择其他参数，但效果没那么好。卷积的ir参数从上位机106发送给数字信号处理芯片103，传输完毕后，数字信号处理芯片103把卷积的ir参数载入到内存。此刻起，数字信号处理芯片103对音频信号作卷积运算的参数为刚更新的参数。

无线传输模块108为红外线传输模块、蓝牙、wlan或nfc。即无线连接可以是红外线传输、蓝牙、wlan(无线局域网)、nfc(近场通讯)当中的一种或多种。

数据传输接口107或无线传输模块108与主控芯片104连接，数据传输接口107或无线传输模块108用于将上位机106中的ir采样传输至主控芯片104进行校验和存储。

数据传输接口107或无线传输模块108与主控芯片104连接，用于更新数字信号处理芯片103中的程序参数或烧写新的处理程序。主控芯片104中烧写程序，该程序的作用为：与上位机106通讯、接收和校验传输过来的ir采样、存储ir采样、传输ir采样到数字信号处理芯片103。主控芯片104通过有线或无线方式与上位机106通讯，完整接收ir采样后，传输至数字信号处理芯片103。

该自带数字信号处理的拾音器装置还包括第一音量调节模块109和第二音量调节模块110。

第一音量调节模块109分别与音频输入接口101和音频编码解码芯片102连接，第一音量调节模块109用于对音频输入接口101拾取的音频进行音量调节，并将调节后的音频发送至音频编码解码芯片102。

第二音量调节模块110分别与音频编码解码芯片102和音频输出接口105连接，第二音量调节模块110用于对卷积混响结果的编码结果进行音量调节，并将调节后的卷积混响结果的编码结果发送至音频输出接口105。

该自带数字信号处理的拾音器装置还包括内置可反复充电式电池111。

内置可反复充电式电池111分别与音频编码解码芯片102、数字信号处理芯片103、主控芯片104连接，内置可反复充电式电池111用于为音频编码解码芯片102、数字信号处理芯片103、主控芯片104供电。

该自带数字信号处理的拾音器装置还包括电源接口(图中未示出)。

电源接口分别与内置可反复充电式电池111和外部电源(图中未示出)连接，电源接口用于将外部电源中的电源发送至内置可反复充电式电池111。

实施例2

本实施例提供的自带数字信号处理的拾音器装置包括设置一个压电陶瓷拾音器、一个动圈麦克风作为输入，其中压电陶瓷拾音器输入的音频信号和动圈麦克风输入的音频信号之间相互独立、互不干扰地进行并行处理。设置一个单声道音频输出。音频输入输出接口均使用6.25mm单声道接口；还设置一块tipcm3060芯片(即实施例1中的音频编码解码芯片)，该tipcm3060芯片通过音频输入接口与压电陶瓷拾音器、动圈麦克风连接，该tipcm3060芯片作为音频编码和音频解码使用。音频的采样率为192khz，采样精度为24位(此为音频编码解码芯片的最高采样率和采样精度，人为选择最高参数作为实施例参数)。设置一块tiam4372作为主控芯片，该主控芯片用于提供卷积的ir参数。设置一块adiadsp-sc582芯片作为dsp芯片，该dsp芯片进行卷积运算，与音频编码解码芯片(tipcm3060芯片)通过i²s(芯片间音频接口)方式连接。在dsp芯片当中，对输入信号进行有限脉冲响应(fir)卷积运算，运算结果通过音频编码解码芯片(tipcm3060芯片)转换成模拟信号输出。其中，卷积的ir参数，可以通过有线连接更新。其中，有线连接的方式为：通过dsp芯片的usb支持，在usb接口上模拟一个usb串口设备，卷积的ir参数通过模拟的串口传输给dsp芯片，后者完整接收数据后，自行更新ir参数，即ir采样。

本实用新型公开的自带数字信号处理的拾音器装置，使用能调节的、易于更新参数的数字信号处理芯片来对拾取的原始乐器音进行实时处理后再输出到混音设备(如调音台，在舞台演奏中，如果有多个演奏者/多个乐器，则需要把各自的音频输出连接至调音台，以调整各自的音量水平，再统一输出到功放，后者再连接至扬声器进行音频输出)，通过设置数字信号处理芯片这一结构，在数字信号处理芯片中利用有限脉冲响应卷积运算，即卷积混响算法，对拾取的音频信号进行处理，从而美化乐器音色、提升音质，弥补拾取的音频信号在音色、音质方面不够优美、不理想的不足。通过集成音频输入接口、音频编码解码芯片、数字信号处理芯片、主控芯片和音频输出接口，从而能够在一个设备内实现拾音与音效处理，解决了传统的乐器拾音器拾取的音色不够优美和不理想的问题。

本实用新型公开的自带数字信号处理的拾音器装置，在一个设备内实现拾音与音效处理，具有较高的整合度与较高的可定制性。本实用新型的创新点在于设置了dsp这个结构，本实用新型使用的音频信号处理过程是“卷积混响”，为本领域公知常识。本实用新型创造性地利用“卷积混响”算法，使用dsp芯片对改良乐器所发出的声音作进一步处理，弥补了改良乐器在音色、音质方面的不足，减少以至消除了其与传统乐器之间在演奏声响方面的差异，使得改良乐器能达到与传统乐器相当的效果，减少了对野生蛇皮的需求，对保护环境、保护野生动物和继承与发展民族乐器文化起到了积极、正面的作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。