一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，包括殼體和設(shè)置在殼體上的按鍵、顯示屏、支架，其特征在于：殼體一側(cè)設(shè)置有用于插入存儲(chǔ)器的插槽，所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制電路板，控制電路板包括FPGA語(yǔ)音處理模塊和與其相連接的立體聲控制芯片，立體聲控制芯片的輸入端分別連接第一低通濾波器、第二低通濾波器，第一低通濾波器、第二低通濾波器輸入端均分別連接前級(jí)放大模塊，兩個(gè)前級(jí)放大模塊輸入端分別連接耳機(jī)聲道和語(yǔ)音信號(hào)；立體聲控制芯片的輸出端還與第三低通濾波器相連，第三低通濾波器通過(guò)音量控制電路與功率放大電路相連，功率放大電路連接揚(yáng)聲器；FPGA語(yǔ)音處理模塊與所述存儲(chǔ)器、顯示屏、按鍵電連接，F(xiàn)PGA語(yǔ)音處理模塊還與音量控制電路電連接。本實(shí)用新型的系統(tǒng)以FPGA為控制核心，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音和效果圖的存儲(chǔ)回放系統(tǒng)，增強(qiáng)了效果圖的親和力和感染力；該系統(tǒng)功能多樣，操作簡(jiǎn)單，可依據(jù)觀賞者喜好自由操作按鍵。
【專利說(shuō)明】—種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及動(dòng)畫(huà)制作與顯示控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]人類天生有豐富的思想、感情，對(duì)自己的朋友、親人、師長(zhǎng)或者過(guò)往值得回憶的景物，時(shí)常思念于心，因此對(duì)人、物、事的照片就成為最佳的精神上的慰藉，也使得動(dòng)態(tài)效果圖成為普遍生活用品。隨著科技發(fā)展，目前的效果圖存儲(chǔ)于錄放的電子產(chǎn)品已經(jīng)漸漸不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)電子產(chǎn)品新功能的要求，如:高壓縮比、高解析屏幕、影音相關(guān)應(yīng)用、產(chǎn)品性能等，使得動(dòng)態(tài)效果圖電子產(chǎn)品無(wú)法有效推廣而停頓，極其可惜。因此，如何改善動(dòng)態(tài)效果圖電子產(chǎn)品的性能，豐富其功能，優(yōu)化其效果，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員的努力方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機(jī)和FPGA為控制核心，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音和效果圖的存儲(chǔ)回放系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案能夠采集模擬語(yǔ)音信號(hào)以及耳機(jī)立體聲信號(hào)，以ADPCM(自適應(yīng)差分編碼)的方式提高了存儲(chǔ)器的利用率，語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間可達(dá)2 min ;基于短時(shí)傅里葉變換原理，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析與實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)，利用立體聲音頻功放播放語(yǔ)音，每聲道音量可調(diào)并具有靜噪功能。此外，該方案還采用預(yù)加重、去加重、抗混疊濾波等措施，有效地提高了信噪比。
[0004]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，包括殼體和設(shè)置在殼體上的按鍵、顯示屏、支架，其特征在于:所述殼體一側(cè)設(shè)置有用于插入存儲(chǔ)器的插槽，所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制電路板，所述控制電路板包括FPGA語(yǔ)音處理模塊和與其相連接的立體聲控制芯片，所述立體聲控制芯片的輸入端分別連接第一低通濾波器、第二低通濾波器，所述第一低通濾波器、第二低通濾波器輸入端均分別連接前級(jí)放大模塊，所述兩個(gè)前級(jí)放大模塊輸入端分別連接耳機(jī)聲道和語(yǔ)音信號(hào)；所述立體聲控制芯片的輸出端還與第三低通濾波器相連，所述第三低通濾波器通過(guò)音量控制電路與功率放大電路相連，所述功率放大電路連接揚(yáng)聲器；所述FPGA語(yǔ)音處理模塊與所述存儲(chǔ)器、顯示屏、按鍵電連接，所述FPGA語(yǔ)音處理模塊還與音量控制電路電連接。
[0005]上述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述立體聲控制芯片為芯片 PCM3010。
[0006]上述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述音量控制電路選用高性能立體聲音頻音量控制芯片PGA2310實(shí)現(xiàn)。
[0007]上述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述按鍵包括電源鍵、語(yǔ)音鍵、目錄鍵、確定鍵和操作鍵。
[0008]上述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲(chǔ)器可為flash卡、SD卡、CF卡、MS卡、XD卡和MMC卡中任意一種。
[0009]上述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述第二低通濾波器為
3.4Khz低通濾波器，所述第一低通濾波器、第三低通濾波器為20Khz低通濾波器。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有一下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、本實(shí)用新型的系統(tǒng)以FPGA為控制核心，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音和效果圖的存儲(chǔ)回放系統(tǒng)，增強(qiáng)了效果圖的親和力和感染力；該系統(tǒng)功能多樣，操作簡(jiǎn)單，可依據(jù)觀賞者喜好自由操作按鍵。
[0012]2、該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案能夠采集模擬語(yǔ)音信號(hào)以及耳機(jī)立體聲信號(hào)，以ADPCM(自適應(yīng)差分編碼)的方式提高了存儲(chǔ)器的利用率，語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間可達(dá)2 min ;基于短時(shí)傅里葉變換原理，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析與實(shí)時(shí)顯示。
[0013]3、同時(shí)，利用立體聲音頻功放播放語(yǔ)音，每聲道音量可調(diào)并具有靜噪功能。此外，該方案還采用預(yù)加重、去加重、抗混疊濾波等措施，有效地提高了信噪比。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3本實(shí)用新型的ADPCM編碼原理圖；
[0017]圖4本實(shí)用新型的ADPCM解碼原理圖；
[0018]圖5本實(shí)用新型的語(yǔ)音信號(hào)放大電路圖；
[0019]圖6本實(shí)用新型的耳機(jī)聲道信號(hào)放大電路圖；
[0020]圖7本實(shí)用新型的A/D采樣和D/A輸出電路圖；
[0021]圖8本實(shí)用新型的音量控制及功放電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:
[0023]如圖1和圖2所示，一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，包括殼體和設(shè)置在殼體上的按鍵14、顯示屏13、支架16，其特征在于:所述殼體一側(cè)設(shè)置有用于插入存儲(chǔ)器12的插槽15，所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制電路板，所述控制電路板包括FPGA語(yǔ)音處理模塊I和與其相連接的立體聲控制芯片2，所述立體聲控制芯片2的輸入端分別連接第一低通濾波器6、第二低通濾波器7，所述第一低通濾波器6、第二低通濾波器7輸入端均分別連接前級(jí)放大模塊5，所述兩個(gè)前級(jí)放大模塊5輸入端分別連接耳機(jī)聲道3和語(yǔ)音信號(hào)4 ;所述立體聲控制芯片2的輸出端還與第三低通濾波器8相連，所述第三低通濾波器8通過(guò)音量控制電路9與功率放大電路10相連，所述功率放大電路10連接揚(yáng)聲器11 ;所述FPGA語(yǔ)音處理模塊I與所述存儲(chǔ)器12、顯示屏13、按鍵14電連接，所述FPGA語(yǔ)音處理模塊I還與音量控制電路9電連接。
[0024]具體地，上述的系統(tǒng)主要包括采集、處理與語(yǔ)音回放模塊叁個(gè)部分。對(duì)于采集模塊，一般由麥克風(fēng)或者耳機(jī)輸入的語(yǔ)音通過(guò)前置放大和低通濾波等預(yù)處理之后，完成A/D轉(zhuǎn)化。對(duì)于語(yǔ)音處理模塊來(lái)說(shuō)，進(jìn)行ADPCM的編碼以及FFT運(yùn)算，可將數(shù)字化的語(yǔ)音存儲(chǔ)于外部介質(zhì)。對(duì)于回放模塊來(lái)說(shuō)，可提取存儲(chǔ)的語(yǔ)音內(nèi)容，并且通過(guò)解碼、D/A轉(zhuǎn)換，最后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器來(lái)完成回放功能。其中的立體聲ADC和立體聲DAC組成部分都集成在芯片PCM3010內(nèi)部。通過(guò)立體聲音量控制芯片PGA3010實(shí)現(xiàn)立體聲音量的調(diào)節(jié)，最后由功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器完成語(yǔ)音播放功能。同時(shí)，通過(guò)在FPGA內(nèi)部對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，可在示波器上實(shí)時(shí)顯示語(yǔ)音信號(hào)的頻譜。
[0025]ADPCM的塬理是對(duì)相鄰兩采樣值的差值進(jìn)行編碼，利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小。ADPCM編碼法結(jié)合了 DCM與ADM，其實(shí)是差分算法塬理的自適應(yīng)方向改進(jìn)。對(duì)于輸入的信號(hào)Si與自適應(yīng)輸出值Sp存在差值，根據(jù)自適應(yīng)量化步長(zhǎng)d對(duì)此差值進(jìn)行量化，輸出ADPCM四位量化碼1.對(duì)于量化碼I又重新計(jì)算量化步長(zhǎng)d。其原理圖如圖3所示。
[0026]另外一方面對(duì)于量化碼I，又要送入反量化器，根據(jù)計(jì)算的步長(zhǎng)d進(jìn)行差別斷定，生成新的解碼值，進(jìn)行下一輪的語(yǔ)音編碼。其原理圖如圖4所示。
[0027]通過(guò)ADPCM的編碼，可以達(dá)到1/6的壓縮比率。也就是說(shuō)，對(duì)于24 b的采樣數(shù)據(jù)，4 b的存儲(chǔ)率即可達(dá)成要求，可以大大延長(zhǎng)存儲(chǔ)的時(shí)間。當(dāng)采樣速率為46 kHz時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率為184 Kb/s,由于外部存儲(chǔ)器BQ4015大小為512X8 Kb，故能夠存儲(chǔ)的最長(zhǎng)時(shí)間為22s.當(dāng)采樣速率為8 kHz時(shí)，能夠存儲(chǔ)的最長(zhǎng)時(shí)間為128 S。
[0028]一般認(rèn)為，通話的語(yǔ)音頻率一般不超過(guò)3.4 kHz，所以低通濾波器選取3.4 kHz作為其截至頻率，同時(shí)保證A/D采樣頻率高于8 kHz，根據(jù)奈奎斯特定律，即可滿足語(yǔ)音量化不損失。對(duì)于耳機(jī)聲道聲音，其頻率范圍為20 Hf 20 kHz，所以對(duì)于上述的濾波器以及A/D采樣頻率也能滿足其要求。根據(jù)如下信噪比(單位:dB)公式:
[0029]
SM K=1 l?g| cr'/ cr: | = 6J)2B + 4.77 - 20(r ^
[0030]若假定語(yǔ)音信號(hào)服從拉普拉斯分布，則xmax = 4 σ x。
[0031]所以可以計(jì)算出:
[0032]
mU = tiA)2B-T:2
[0033]表明量化器中每個(gè)比特字長(zhǎng)對(duì)信噪比的貢獻(xiàn)大約為6 dB.選用24 b A/D轉(zhuǎn)換器PCM3010，理論上可以達(dá)到137 dB的信噪比。
[0034]為了提升語(yǔ)音質(zhì)量，一般都會(huì)對(duì)采集的語(yǔ)音進(jìn)行預(yù)加重處理。使得信號(hào)的高頻部分進(jìn)行提升，同時(shí)信號(hào)更平坦。處理的時(shí)候一般在高頻段按照-6 dB/倍頻程跌落，在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)具有6 dB/倍頻程提升高頻特性的預(yù)加重?cái)?shù)字濾波器。選取一階高通濾波器，其特性函數(shù)為:
[0035]
Η(ζ}= 1-11:-*
[0036]式中u值取為0.94、.97.當(dāng)然，在信號(hào)處理之后，還需要通過(guò)去加重來(lái)還塬塬本的語(yǔ)音信號(hào)。
[0037]—般來(lái)說(shuō)，語(yǔ)音的輸入能量不大，為了完成A/D操作，就需要對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行放大。對(duì)于簡(jiǎn)單的電路放大設(shè)計(jì)，選用最基本的AD620、INA129.對(duì)于調(diào)制電阻RG，通過(guò)增益計(jì)算公式G = 49.4 kQ/RG + I可以計(jì)算得到，RG使用50 kΩ可調(diào)電位器來(lái)達(dá)到2.5倍的增益放大，電路設(shè)計(jì)圖如圖5，圖6所示。
[0038]PCM3010為24 b立體聲音頻編碼器，其內(nèi)部包含Σ-Λ型ADC和DAC.其中立體聲ADC輸入信號(hào)峰峰值為3 V,內(nèi)置抗混疊濾波器和高通濾波器,米樣速率為16?96 kHz可調(diào)，立體聲DAC輸出信號(hào)峰峰值為3 V，內(nèi)置去加重濾波器，轉(zhuǎn)換速率為16?192 kHz可調(diào)。DAC輸出信號(hào)接后置低通濾波器，可實(shí)現(xiàn)較好的波形輸出。
[0039]該芯片將ADC、DAC集成一體，極大地簡(jiǎn)化了硬件電路規(guī)模,并且價(jià)格便宜,具有極高的性價(jià)比。這里在某些數(shù)據(jù)線與控制線上串接了一個(gè)小電阻，以降低信號(hào)上下邊沿的跳變速率。其電路圖如圖7所示。
[0040]音量調(diào)節(jié)選用高性能立體聲音頻音量控制芯片PGA2310實(shí)現(xiàn)。通過(guò)數(shù)字方法控制模擬音量，每聲道音量單獨(dú)可調(diào)，并具有靜噪功能。它具有極寬的增益衰減范圍，-95.5?31.5 dB以0.5 dB步進(jìn)可調(diào)，失真度僅為0.000 4%.其輸出兩路信號(hào)送入高效D類音頻功率放大器TPA2000D4，+5 V供電驅(qū)動(dòng)4 Ω負(fù)載時(shí)功率可達(dá)2 W.其靜態(tài)功耗低，外接電路簡(jiǎn)單，無(wú)需外接LC輸出濾波器，即可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。電路圖如圖8所示。
[0041]本實(shí)施例中，所述按鍵14包括電源鍵、語(yǔ)音鍵、目錄鍵、確定鍵和操作鍵。
[0042]本實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器12可為flash卡、SD卡、CF卡、MS卡、XD卡和MMC卡中任意一種。
[0043]本系統(tǒng)當(dāng)進(jìn)行語(yǔ)音錄制時(shí)，先將存儲(chǔ)器12插入插槽15中，通過(guò)顯示器13瀏覽圖片，并操作語(yǔ)音鍵，將預(yù)備錄制的語(yǔ)音備份，從而啟動(dòng)系統(tǒng)錄音裝置，并將錄音信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波后轉(zhuǎn)化為電子訊號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器12中。當(dāng)要進(jìn)行語(yǔ)音和效果圖播放時(shí)，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器12中的電子訊號(hào)經(jīng)過(guò)FPGA語(yǔ)音處理模塊等一系列上述電路處理后在揚(yáng)聲器11伴隨存儲(chǔ)的效果圖一同播放，增強(qiáng)了效果圖的親和力和感染力，活化了效果圖的生命力。
[0044]本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，包括殼體和設(shè)置在殼體上的按鍵(14)、顯示屏(13)、支架(16)，其特征在于:所述殼體一側(cè)設(shè)置有用于插入存儲(chǔ)器(12)的插槽(15)，所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制電路板，所述控制電路板包括FPGA語(yǔ)音處理模塊(I)和與其相連接的立體聲控制芯片(2)，所述立體聲控制芯片(2)的輸入端分別連接第一低通濾波器(6)、第二低通濾波器(7)，所述第一低通濾波器(6)、第二低通濾波器(7)輸入端均分別連接前級(jí)放大模塊(5 )，所述兩個(gè)前級(jí)放大模塊(5 )輸入端分別連接耳機(jī)聲道(3 )和語(yǔ)音信號(hào)(4 );所述立體聲控制芯片(2)的輸出端還與第三低通濾波器(8)相連，所述第三低通濾波器(8)通過(guò)音量控制電路(9 )與功率放大電路(10 )相連，所述功率放大電路(10 )連接揚(yáng)聲器(11);所述FPGA語(yǔ)音處理模塊(I)與所述存儲(chǔ)器(12)、顯示屏(13)、按鍵(14)電連接，所述FPGA語(yǔ)音處理模塊(I)還與音量控制電路(9)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述立體聲控制芯片(2)為芯片PCM3010。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述音量控制電路(9)選用高性能立體聲音頻音量控制芯片PGA2310實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述按鍵(14)包括電源鍵、語(yǔ)音鍵、目錄鍵、確定鍵和操作鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲(chǔ)器(12)可為flash卡、SD卡、CF卡、MS卡、XD卡和MMC卡中任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)效果圖存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其特征在于:所述第二低通濾波器(7)為3.4Khz低通濾波器，所述第一低通濾波器(6)、第三低通濾波器(8)為20Khz低通濾波器。
【文檔編號(hào)】G11C7/16GK204031431SQ201420363748
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】張明亮, 王嗆 申請(qǐng)人:寧夏通澤科技有限公司, 張明亮, 王嗆