带音频分析记录功能的音响调音装置、调音系统及方法与流程

本发明涉及音响系统调音领域，尤其涉及一种带音频分析记录功能的音响调音装置，还涉及一种包含所述音响调音装置的调音系统及调音方法。

背景技术：

专业音响系统的设备安装和音响调音，是必不可少的重要环节。由于音箱（喇叭）没可能做到频响特性完全理想（有材料因素，成本因素，音箱结构因素等等），安装音响设备的环境也不可能是理想的声学环境，比如说空间太大，太小，或者墙壁反射太强，或者主席位的特殊声学效果要求等等，所以要达到理想的音响效果，就必须增加专业的音频处理器，目前很通用的音频处理器品牌也很多，如xta，dbs等等，也有很多各种各样的国产的音频处理器,而且现在的处理器产品都标配有usb接口，可连接电脑，利用电脑的专用调音软件很方便进行处理器的各项功能的使用和调节。

但是，实际应用中，很多音响系统使用环境不理想，需要专业调音师对现场、对音响的音乐表现有深刻的认识，利用自身的经验和专业的音响调音知识，通过调音电脑中的调音工具软件对音频处理器进行各种参数的调整，反复试听，再调整，再试听，工作量非常大；调试音响设备的人工费用也不菲，小则上千（比如调试一个ktv包房的音响设备），大则几万（比如大型演出或者电视台综艺节目的音响调试，调音师费用都要过万）。

技术实现要素：

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种带音频分析记录功能的音响调音装置，还提供一种包含所述音响调音装置的调音系统，还提供一种基于所述调音系统的调音方法。

本发明带音频分析记录功能的音响调音装置包括装置本体，设置在装置本体内的音频采集模块、信号放大模块、信号转换模块、dsp处理器、数据存储模块，所述音频采集模块的输出端与信号放大模块输入端相连，所述信号放大模块的输出端与信号转换模块的输入端相连，所述信号转换模块输出端分别与数据存储模块和dsp处理器相连。

本发明作进一步改进，所述装置本体上设有启动按键和usb接口，所述启动按键、usb接口分别与dsp处理器相连。

本发明作进一步改进，所述音响调音装置为话筒。

本发明还提供一种包含所述音响调音装置的调音系统，包括调音电脑、白噪声信号发生器、音频处理器、功率放大器和与功率放大器相连的1个以上音箱，其中，所述音响调音装置与调音电脑相连，所述功率放大器输入端通过音频处理器与白噪声信号发生器输出端相连，所述音频处理器分别与调音电脑和白噪声信号发生器相连，所述音响调音装置能够采集所述音箱发出的音频信号，并发送给调音电脑，调音电脑转换并分析获得音频参数，并将音频参数存储在音响调音装置中。

本发明作进一步改进，所述音响调音装置的装置本体上设有启动按键和usb接口，所述启动按键能够触发所述音响调音装置发送控制信号经调音电脑、音频处理器，启动白噪声信号发生器，所述音响调音装置通过usb接口与调音电脑相连。

本发明作进一步改进，当所述音箱的数量为2个以上时，所述音响调音装置控制白噪声信号发生器分别通过各个音箱单独发音，所述音响调音装置采集各个音箱发出的音频信号，发送给调音电脑转换并分析成音频参数，然后将各个音箱的音频参数分别存储在所述音响调音装置的数据存储模块中。

本发明还提供一种基于所述调音系统的调音方法，包括如下步骤：

s1：专业调音师将一套音响系统调到最佳音响效果，获取最佳音频参数；

s2：在专业调音师调音位置放置音响调音装置，向白噪声信号发生器发送测试指令；

s3：白噪声信号发生器发出白噪声信号，然后通过音频处理器、功率放大器和音箱发出声音；

s4：调音电脑向音响调音装置发出录音指令，音响调音装置开始采集音箱发出的音频信号，并将最佳音频参数存储在音响调音装置中；

s5：用户将音响调音装置与待调音的音响设备连接，执行步骤s2-s4，获取并存储待测音响设备中各个音箱的音频参数；

s6：调音电脑通过音响调音装置获取各个音箱音频参数，参照步骤s4获取的最佳音频参数，对各个通道音频参数进行分析调整。

本发明作进一步改进，在步骤s2中，所述音响调音装置发送测试指令到调音电脑，调音电脑将测试指令发送给音频处理器，音频处理器再将测试指令发送给白噪声信号发生器，启动白噪声信号发生器。

本发明作进一步改进，在步骤s4和步骤s5中，所述音频参数包括频谱曲线、延时值和相位状态。

本发明作进一步改进，在步骤s3中，所述白噪声信号的每个输出通道轮流单独发声，分别采集每个输出通道对应的音频参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：大大缩短的音响设备的调试时间，减少了调试音响设备的难度和工作量；调音时不需要专业调音师参与，大大降低了调音成本；非常有利于专业音响、汽车音响的现场安装和调试，真正实现调音大师随身携带。

附图说明

图1为本发明音响调音装置结构示意图；

图2为调音系统结构示意图；

图3为专业调音师调好音后的最佳音频参数示意图；

图4为音响调音装置采集的带调音的音响设备的声场示意图；

图5为调音后的音响设备各音频参数示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明带音频分析记录功能的音响调音装置包括装置本体，设置在装置本体内的音频采集模块、信号放大模块、信号转换模块、dsp处理器、数据存储模块，所述音频采集模块的输出端与信号放大模块输入端相连，所述信号放大模块的输出端与信号转换模块的输入端相连，所述信号转换模块输出端分别与数据存储模块和dsp处理器相连。本例的信号转换模块为adc模数转换模块。

此外，为了便于所述音响调音装置与外接设备通信，所述装置本体上设有启动按键和usb接口，所述启动按键、usb接口分别与dsp处理器相连。

本发明尤其适用于汽车，ktv房间及会议室等实际调音环境和需要还原的环境区别并不是太大的音响设备的调音，因为在这些场合，话筒基本为必备要件，并且体积小巧，便于携带，因此，所述音响调音装置优选为话筒。

如图2所示，本发明还提供一种包含所述音响调音装置的调音系统，包括调音电脑5、白噪声信号发生器7、音频处理器6、功率放大器4和与功率放大器4相连的2个音箱2,3，其中，本例的音响调音装置为话筒1，所述话筒1与调音电脑5通过usb接口相连，所述功率放大器4输入端通过音频处理器6与白噪声信号发生器7输出端相连，所述音频处理器6分别与调音电脑5和白噪声信号发生器7相连，所述话筒1能够采集所述音箱2,3发出的声音，本例的调音电脑5中配置有调音工具。

本例选用白噪声信号发生器是因为白噪声在各个频段的功率（幅值）是一样的，从频域（频谱）上来看，白噪声是一条接近平线，从频率角度来看，白噪声从信号本身来说是一个理想的测试频谱的参考信号。白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有频率具有相同能量密度的随机噪声称为白噪声。

本例的话筒1的装置本体上设有启动按键和usb接口，所述启动按键能够触发所述话筒1发送测试指令到调音电脑5，调音电脑5将测试指令发送给音频处理器6，音频处理器6再将测试指令发送给白噪声信号发生器7，启动白噪声信号发生器7。

本例的音响2可以为1个，也可以为多个，当所述音箱的数量为2个以上时，所述话筒1控制白噪声信号发生器7分别通过各个音箱单独发音，具体处理过程为：

话筒1采集其中音箱发出的音频信号转换为pcm信号，发送回调音电脑5中的调音工具进行处理，调音工具对该输出通道发出音频信号进行fft运算，取的白噪声信号的频谱，接着计算延时参数和相位参数，取得一个输出通道以上参数之后，切换到下一个通道发声，直至采集完各个音箱的音频参数，然后将这些音频参数存储在所述话筒1的数据存储模块中。

本例数据存储模块存储的音频参数包括频谱（eq）曲线、延时（delay）值和相位（phase）状态。通过对音频处理器这些参数的调节，使得听到的音箱声音最佳。

eq是补偿喇叭一些频响缺陷或者衰减消除一些不和谐的频率，eq的参数包括有频率，q值，增益。另外不同的频率点提升和衰减可以有效提升音响听感效果，比如说提升250hz的eq的增益，可以让声音更加丰满，圆润，适当调整可以解决音响听音发干，声音单薄的问题。

延时是调整多个音箱中的每个音箱的声音同步，由于声音在空气中传输速度约的346米/秒，所以喇叭与听众之间的距离计算很重要，假如第一音箱2距离听众距离10米，第二音箱3距离听众6米，那第二音箱3的音频就必须补偿4米，也就是送给第二音箱3的音频就要延时4/346=11ms,才能保证听众听音效果最理想。

在施工过程中，如果喇叭线接反了，两个喇叭出反相的音频信号，声音会互相抵消，音响效果严重变差。所以音频处理器，也可以对反相的喇叭，输入反相的音频，从而纠正安装不当造成的音频效果劣化。

如图3-图5所示，本发明还提供一种基于所述调音系统的调音方法，包括如下步骤：

s1：专业调音师在指定场所将一套音响系统调到最佳音响效果，通过调音电脑设置好eq曲线，延时，相位等，获取最佳音频参数。

如图3所示，本例将频谱曲线设置31段eq，每段eq可以设置的参数有该eq所在的频点，增益，q值等，图3中的图标x轴表示频率，y轴表示增益，一共有31段eq可以设置，选中其中一段左右平移可以设置该段eq的频点，上下平移可以设置该段eq的增益实现增加和衰减。

本例调试的是汽车音响，车主当然希望司机位的音响效果是最佳的，但是从物理上来说，车内每个音箱（这里可能就有左前，右前，左环绕，右环绕，中置，重低音6个输出通道，若是4个输出通道，可能就没有中置及重低音）到司机位的距离不同，这样实际在声音的感知上是会显得混乱不同步，所以最佳的效果是所有音箱到司机位的时间是相同的，这样就会让效果有明显的加强，这时候通过调节延时就可以弥补因为不同音箱不同距离带来的时间差。

关于相位设置：相位是指音箱方面，通常定义音箱的红色端口接上正极电压而黑色端口接上负极电压时，纸盆面是向外移动的，这时常称为正相连接，在欣赏立体声时就必须注意两个音箱的端口接线极性，如果一个音箱是正相连接而另一个是反相连接，那么两个音箱发出的声波就是互为反相而抵消的，听起来会感觉量感小很多。因此，本例也需要对相位进行设置。

s2：在专业调音师调音位置放置音响调音装置，所述音响调音装置发送测试指令到调音电脑，调音电脑将测试指令发送给音频处理器，音频处理器再将测试指令发送给白噪声信号发生器，启动白噪声信号发生器。

s3：白噪声信号发生器发出白噪声信号，然后通过音频处理器、功率放大器和音箱发出声音；对音箱发出白噪声信号并不是所有输出通道同时发声，而是每个通道单独发声，轮流测试每个输出通道的频响，延时和相位参数。

s4：调音电脑同时向音响调音装置发出录音指令，音响调音装置开始采集音箱发出的音频信号，并将最佳音频参数存储在音响调音装置中。

如图4所示，话筒1采集音箱2或3发出的音频信号，并通过adc模数转换模块转换为pcm（脉冲编码调制）信号，然后通过usb接口发送回调音电脑的调音工具软件进行处理。调音工具软件对该输出通道发出音频信号进行fft（fastfouriertransformation，即为快速傅氏变换）运算，获取白噪声信号的频谱，如图4所示，x坐标表示频率，y轴表示该频点上的信号幅值或者增益。然后计算延时参数和相位参数。取得一个输出通道以上参数之后，切换到下一个通道发声继续采集，如此循环把所有输出通道都采集完毕，此时若点击pc调音软件上的写入数据就把所有输出通道的eq曲线，延时和相位数据写入到话筒的数据存储模块，从而使话筒记录有所有输出通道的参数。

s5：用户将音响调音装置与待调音的音响设备连接，执行步骤s2-s4，获取待测音响设备中各个音箱的音频参数。

s6：调音电脑通过音响调音装置获取各个通道音频参数，参照步骤s4获取的最佳音频参数，对各个通道音频参数进行调节。

如图5所示，用户拿到话筒后，使话筒与调音电脑相连，在需要设置最佳效果位置上放置记录有参数的麦克风，重复步骤s2-s4中的流程，此时话筒1采集到当前用户环境下每个输出通道的eq曲线，并且上传给调音电脑，让调音工具软件通过对比原调音师设置好并保存到麦克风中的eq曲线（这个曲线在麦克风接上调音电脑之后就会被调音电脑上的调音工具读取出来），对31段eq进行补偿还原，不够的补偿，太多的衰减，本例的补偿和衰减是通过设置音频处理器中的31段eq的增益实现，最后实现的声场效果就是客户现场采集到的eq曲线和原保存在麦克风中的eq曲线基本重合，从而实现eq曲线等音频参数的还原，获取最佳声场效果。

本发明大大缩短的音响设备的调试时间，减少了调试音响设备的难度和工作量；调音时不需要专业调音师参与，大大降低了调音成本；非常有利于专业音响、汽车音响的现场安装和调试，真正实现调音大师随身携带。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。