專利名稱：具有聲音交互功能的音頻裝置的顯示器底座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于主機(jī)設(shè)備(例如，個(gè)人計(jì)算機(jī))的部件設(shè)計(jì)領(lǐng)域。更具體地，本實(shí)用新型涉及一種包括具有聲音交互功能的音頻裝置的顯示器底座，其中，該顯示器底座在結(jié)構(gòu)上與LCD顯示器底座配合，并利用該音頻裝置、通過USB接口與主機(jī)連接，在主機(jī)軟件的配合下，實(shí)現(xiàn)語音聊天、對(duì)話的功能。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，語音聊天日益成為人們交流的一種重要的方式。近年來，一些配合PC應(yīng)用的語音聊天的工具和設(shè)備也不斷的完善，從最簡(jiǎn)單的普通耳麥、無線耳麥，到具備電話形態(tài)的一些VOIP手柄，在目前的市場(chǎng)上均占有很大的份額。而且，隨著圖像處理芯片的不斷發(fā)展，攝像頭也成為PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))系統(tǒng)一種重要的配件，視頻語音聊天正在普及之中。但是，就目前的設(shè)備來看，主要存在下面一些問題。首先，普通的耳麥、無線耳麥大多屬于簡(jiǎn)單的聲音采集和播放設(shè)備，聲音效果不夠理想，而且容易引入干擾和回聲的問題；其次，普通的耳麥、無線耳麥多數(shù)屬于頭戴式的設(shè)備，在使用之前總要調(diào)整話筒的位置，以達(dá)到一種最佳的效果，而且使用過程中會(huì)限制使用者的姿勢(shì)和行動(dòng)；第三，一些近似電話形態(tài)的VOIP手柄，大多采用單芯片的方案，對(duì)于聲音的處理和回聲的消除考慮得不夠周到。
對(duì)于使用者來說，LCD顯示器愈來愈成為整個(gè)PC系統(tǒng)的中心，當(dāng)用戶在進(jìn)行語音視頻聊天時(shí)，多半時(shí)間會(huì)注視著顯示器的屏幕，為了方便使用，本實(shí)用新型在外觀結(jié)構(gòu)上配合顯示器底座使用，與顯示器渾然一體。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種包括具有聲音交互功能的音頻裝置的顯示器底座，其中，該顯示器底座在結(jié)構(gòu)上與LCD顯示器底座配合，并利用該音頻裝置、通過USB接口與主機(jī)連接，在主機(jī)軟件的配合下，實(shí)現(xiàn)語音聊天、對(duì)話的功能。由此，針對(duì)目前已有的語音聊天工具和設(shè)備的不足，本實(shí)用新型著重解決了消除環(huán)境噪聲的干擾、回聲消除的問題，并且不需要使用者佩戴，不會(huì)影響使用者的使用時(shí)的姿勢(shì)。而且，本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上與LCD顯示器底座配合使用，不會(huì)占用使用者額外的桌面空間。
根據(jù)本實(shí)用新型，提出了一種包括具有聲音交互功能的音頻裝置的顯示器底座，其特征在于所述顯示器底座包括設(shè)置在顯示器底座上的音頻裝置，所述音頻裝置包括與音頻功放部分和音效處理部分相連的音頻處理部分，用于執(zhí)行對(duì)音頻信號(hào)的信號(hào)處理；連接在音頻處理部分和揚(yáng)聲器之間的音頻功放部分，用于對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大以推動(dòng)揚(yáng)聲器；連接在音頻處理部分和麥克風(fēng)之間的音效處理部分，用于濾除音頻信號(hào)中的噪聲；麥克風(fēng)；以及揚(yáng)聲器。
優(yōu)選地，所述音頻處理部分為USB接口音頻處理部分，用于實(shí)現(xiàn)與主機(jī)設(shè)備的USB接口，以執(zhí)行對(duì)音頻信號(hào)的信號(hào)處理優(yōu)選地，所述音效處理部分還執(zhí)行回聲消除功能。
優(yōu)選地，所述顯示器底座還包括USB集線器，其上設(shè)置了多個(gè)USB接口，以插接多個(gè)USB設(shè)備。
優(yōu)選地，所述顯示器底座還包括控制單元，用于執(zhí)行對(duì)按鍵和指示燈的控制。
優(yōu)選地，所述控制單元插接到所述USB集線器的USB接口之一上。
優(yōu)選地，所述揚(yáng)聲器為帶腔體的揚(yáng)聲器。
根據(jù)本實(shí)用新型，從用戶的角度看來，顯示器的中心地位日益得到加強(qiáng)，本實(shí)用新型與顯示器緊密配合，增強(qiáng)了顯示器的使用功能，例如增加了語音聊天功能、按鍵及外觀燈效控制的功能；其次，現(xiàn)有的一些配合PC實(shí)現(xiàn)語音聊天的設(shè)備，對(duì)于音效的處理過于簡(jiǎn)單，本實(shí)用新型采用了針對(duì)回聲消除和音效處理的專用芯片，利用硬件實(shí)現(xiàn)音效處理，既不占用主機(jī)系統(tǒng)資源又可以達(dá)到令人滿意的效果；最后，整個(gè)設(shè)計(jì)易于用戶操作和使用，避免了普通耳麥和無線耳麥在使用過程中帶給用戶的不舒適的感覺。


通過參考
以下結(jié)合附圖對(duì)所采用的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的上述目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，其中圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的具有聊天功能的音頻裝置的顯示器底座的方框圖；圖2是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)置在顯示器底座上的USB集線器10的電路圖；圖3是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)置在顯示器底座上的MCU的電路圖；圖4是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)置在顯示器底座上的具有聊天功能的音頻裝置的USB音頻接口部分的電路圖；圖5是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)置在顯示器底座上的具有聊天功能的音頻裝置的音頻功放電路的電路圖；圖6是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)置在顯示器底座上的具有聊天功能的音頻裝置的音效處理和回聲消除模塊的電路圖；以及圖7是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的主機(jī)音頻接口方案的說明圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)于PC的使用者來說，顯示器是整個(gè)PC系統(tǒng)的中心部分，通常被放置在桌面上的中心區(qū)域。本實(shí)用新型目的是將具有聊天功能的音頻裝置在結(jié)構(gòu)上與顯示器形成為一體，這樣一方面節(jié)省了使用者的桌面空間，另一方面，豐富了顯示器的功能，加強(qiáng)了顯示器的中心地位，增加了實(shí)用性。
圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的具有聊天功能的音頻裝置的顯示器底座的方框圖。包括所述具有聊天功能的音頻裝置的電路板通過定位螺絲固定在LCD顯示器的金屬底座上，塑膠殼體的內(nèi)部是電路板，并在塑膠殼體上留出了相應(yīng)的接口。
如圖1所示，設(shè)置在顯示器底座上的所述具有聊天功能的音頻裝置包括USB接口音頻處理部分20、音頻功放部分30、揚(yáng)聲器40、音效處理部分50、以及麥克風(fēng)60。除了該音頻裝置之外，根據(jù)本實(shí)用新型的包括該音頻裝置的顯示器底座上還設(shè)置有USB集線器10和MCU(微型控制單元)70。在USB集線器10上預(yù)留給用戶的5個(gè)USB接口?？紤]到顯示器底座的功耗比較大，因此采用外置電源供電，同時(shí)該外置電源也為用戶的USB設(shè)備提供電能。
該顯示器底座通過USB連接線與主機(jī)連接，從主機(jī)的一路USB信號(hào)通過顯示器底座中USB集線器10后，轉(zhuǎn)換為七路USB信號(hào)，其中的五路通過USB插座預(yù)留給用戶使用，用戶可以接各種USB設(shè)備，例如USB接口的鍵盤、鼠標(biāo)、移動(dòng)硬盤、存儲(chǔ)設(shè)備等；帶USB接口的MCU占用了一路USB信號(hào)，該MCU用于控制顯示器底座上的LED指示燈和一些按鍵信號(hào)的輸入和處理；最后一路USB信號(hào)被分配給根據(jù)本實(shí)用新型的具有聊天功能的音頻裝置，該音頻裝置是該顯示器底座的核心部分，用于實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的播放、處理及采集功能。
如上所述，該音頻裝置包括USB接口音頻處理部分20、音頻功放部分30、揚(yáng)聲器40、音效處理部分50、以及麥克風(fēng)60。該USB接口音頻處理部分20由USB音頻接口芯片(CM109)構(gòu)成。該USB接口音頻處理部分20實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的編碼和解碼，對(duì)于采集自麥克風(fēng)并經(jīng)過音效處理的語音信號(hào)，經(jīng)過該USB接口音頻處理部分20內(nèi)部的A/D(模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換和語音編碼，轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)，通過USB接口傳送至PC主機(jī)。對(duì)于PC主機(jī)傳來的數(shù)字音頻信號(hào)，經(jīng)過該USB接口音頻處理部分20內(nèi)部的D/A(數(shù)字模擬)轉(zhuǎn)換和處理，恢復(fù)為模擬音頻信號(hào)傳遞至音頻功放部分30，把微弱的音頻信號(hào)進(jìn)行放大處理，推動(dòng)揚(yáng)聲器40發(fā)聲。
作為語音聊天設(shè)備，保證聲音信號(hào)不失真和有效的回聲消除功能是很必要的。本實(shí)用新型通過采用該音頻功放部分30實(shí)現(xiàn)上述功能，該音頻功放部分30的主要功能一方面對(duì)麥克風(fēng)采集到的聲音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，降低背景噪音的影響，另一方面，通過該音頻功放部分30芯片內(nèi)部的DSP算法，實(shí)現(xiàn)回聲消除的功能。通過這兩種功能，可以有效保證語音聊天時(shí)聲音信號(hào)采集的效果，由于上述功能都通過硬件實(shí)現(xiàn)，不需要占用PC主機(jī)過多資源。
在選擇USB集線器10的方案時(shí)，輸出口可以有2個(gè)，4個(gè)和7個(gè)供選擇，由于目前USB接口的PC周邊設(shè)備越來越多，例如很多數(shù)碼設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備，以及人機(jī)交互設(shè)備，而且用戶在擺放PC的時(shí)候，受桌面空間的限制，很多時(shí)候都把主機(jī)放在電腦桌的下面，因此，在主機(jī)上插拔USB設(shè)備很不方便。基于上述原因，本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)的時(shí)候選用了7輸出口的USB集線器10方案，具體芯片型號(hào)為SMSCUSB2507。該芯片的基本功能是把PC主機(jī)的一路USB信號(hào)轉(zhuǎn)換為七路，供給不同的USB設(shè)備使用。由于七輸出口的USB集線器10的方案有很多，在方案選擇階段，主要對(duì)不同方案的芯片的傳輸速度、功耗、電路的繁簡(jiǎn)程度以及成本進(jìn)行了對(duì)比，最終選定該方案。該USB集線器10的具體電路配置如圖2所示。
為了增加多功能顯示器底座的實(shí)用性和美觀程度，設(shè)置了一些按鍵和LED指示燈(在圖中并未示出)作為燈效，這部分功能由一片MCU實(shí)現(xiàn)，該MCU具有USB接口，通過掛接在USB集線器10的下行口上，可以與主機(jī)之間進(jìn)行通信，該MCU的型號(hào)為CY7C63743，具體實(shí)現(xiàn)電路如圖4所示。MCU采集按鍵信號(hào)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的按鍵鍵碼值，發(fā)送給主機(jī)，控制相應(yīng)軟件完成一定功能的操作，例如影音文件的選擇和播放。同時(shí)，MCU控制幾個(gè)LED指示燈的狀態(tài)，達(dá)到一種燈效的效果。
圖3是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)置在顯示器底座上的MCU的電路圖。
圖4是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)置在顯示器底座上的具有聊天功能的音頻裝置的USB音頻接口部分的電路圖。
音頻功放部分30采用一片USB接口的音頻編碼/解碼芯片完成模擬、數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳輸。該芯片的型號(hào)為CM109，芯片內(nèi)部集成了A/D和D/A的功能以及USB接口。主機(jī)傳送過來的數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換和濾波處理后，還原成模擬信號(hào)輸出給音頻功放電路，以實(shí)現(xiàn)較大的功率推動(dòng)揚(yáng)聲器40發(fā)聲。該音頻功放部分30的電路圖如圖5所示。
另外，為了保證語音信號(hào)采集部分的效果，本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)的時(shí)候，在結(jié)構(gòu)方面采取了相應(yīng)的措施，例如，保證揚(yáng)聲器40與麥克風(fēng)之間的完全隔離和不正對(duì)放置，采用帶腔體的揚(yáng)聲器40，使得聲音飽滿以及減少失真度。除此以外，還增設(shè)了音效處理和回聲消除模塊，一方面對(duì)環(huán)境噪音進(jìn)行濾波，濾除噪聲的影響，另一方面濾除麥克風(fēng)采集到的揚(yáng)聲器40發(fā)出的聲音，避免通話的另一方回聲的出現(xiàn)。該模塊的核心芯片是VP1010，是一款專用于回聲消除和音效處理的芯片，內(nèi)置DSP語音信號(hào)處理算法，通過把麥克風(fēng)采集到聲音信號(hào)和揚(yáng)聲器40的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比、計(jì)算，濾除麥克風(fēng)采集到的揚(yáng)聲器40發(fā)出的聲音信號(hào)，并根據(jù)語音信號(hào)的帶寬，濾除不屬于該頻段范圍內(nèi)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境噪音的抑制。圖6示出了該音效處理和回聲消除模塊的電路圖。需要注意的是，該音效處理和回聲消除模塊包括在音效處理部分50中。
此外，對(duì)于該顯示器底座，從電路功能的實(shí)現(xiàn)角度看，還可以有其他一些方式，例如不采用USB接口的音頻處理芯片以及回音消除芯片，而直接利用主機(jī)的音頻接口，如圖7所示。由于利用了主機(jī)的音頻接口，可以很大程度上降低成本，但與主機(jī)的連線方式變得很復(fù)雜，取消了音效處理和回聲消除的功能，通話質(zhì)量打了很大的折扣，但也基本實(shí)現(xiàn)了以顯示器為中心的設(shè)計(jì)理念。
根據(jù)本實(shí)用新型，從用戶的角度看來，顯示器的中心地位日益得到加強(qiáng)，本實(shí)用新型與顯示器緊密配合，增強(qiáng)了顯示器的使用功能，例如增加了語音聊天功能、按鍵及外觀燈效控制的功能；其次，現(xiàn)有的一些配合PC實(shí)現(xiàn)語音聊天的設(shè)備，對(duì)于音效的處理過于簡(jiǎn)單，本實(shí)用新型采用了針對(duì)回聲消除和音效處理的專用芯片，利用硬件實(shí)現(xiàn)音效處理，既不占用主機(jī)系統(tǒng)資源又可以達(dá)到令人滿意的效果；最后，整個(gè)設(shè)計(jì)易于用戶操作和使用，避免了普通耳麥和無線耳麥在使用過程中帶給用戶的不舒適的感覺。
盡管以上已經(jīng)結(jié)合本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例示出了本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種修改、替換和改變。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)由上述實(shí)施例來限定，而應(yīng)由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物來限定。
權(quán)利要求1.一種包括具有聲音交互功能的音頻裝置的顯示器底座，其特征在于所述顯示器底座包括設(shè)置在顯示器底座上的音頻裝置，所述音頻裝置包括與音頻功放部分和音效處理部分相連的音頻處理部分，用于執(zhí)行對(duì)音頻信號(hào)的信號(hào)處理；連接在音頻處理部分和揚(yáng)聲器之間的音頻功放部分，用于對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大以推動(dòng)揚(yáng)聲器；連接在音頻處理部分和麥克風(fēng)之間的音效處理部分，用于濾除音頻信號(hào)中的噪聲；麥克風(fēng)；以及揚(yáng)聲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器底座，其特征在于所述音頻處理部分為USB接口音頻處理部分，用于實(shí)現(xiàn)與主機(jī)設(shè)備的USB接口，以執(zhí)行對(duì)音頻信號(hào)的信號(hào)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器底座，其特征在于所述顯示器底座還包括USB集線器，其上設(shè)置了多個(gè)USB接口，以插接多個(gè)USB設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器底座，其特征在于所述顯示器底座還包括控制單元，用于執(zhí)行對(duì)按鍵和指示燈的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示器底座，其特征在于所述控制單元插接到所述USB集線器的USB接口之一上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器底座，其特征在于所述揚(yáng)聲器為帶腔體的揚(yáng)聲器。
專利摘要根據(jù)本實(shí)用新型，提出了一種包括具有聲音交互功能的音頻裝置的顯示器底座，所述顯示器底座包括設(shè)置在顯示器底座上的音頻裝置，所述音頻裝置包括音頻處理部分，用于執(zhí)行對(duì)音頻信號(hào)的信號(hào)處理；音頻功放部分，用于對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大以推動(dòng)揚(yáng)聲器；音效處理部分，用于濾除音頻信號(hào)中的噪聲；麥克風(fēng)；以及揚(yáng)聲器。
文檔編號(hào)G06F3/16GK2864786SQ20052012925
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者李冬光, 丁科 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司