看到别人 开源的 音响,我才知道,外面的音响 卖到千元级、万元级是有原因的 !
本文,我会将这个「技术超牛」的音响的 制作资料 , 摘取精华 后分享出来,你看过就知道了(原文将近2万字,比我毕业论文字都多[恐惧])
看呐,这教程老长了,开源资料老详细了
如果你想DIY一个,我想这篇文章也能帮到你!
目录
功能描述、 电路原理 、ESP32代码、成本统计。
功能描述
在分享制作教程前,先介绍一下这个音响吧!
这是一个无线环绕K歌音响SoundBar(条形扬声器)。
它有一个很不错的功能——消除音乐中的歌唱部分(这个原理很有趣,下面会讲) 。
是的, 无需找伴奏 ,可直接导入音乐,直接用音箱系统消除人声的部分。
是的,这是一个可以 专用于K歌 的音箱!
除此之外,它还有普通音箱都有的功能!可下滑先看音效,再查看具体功能~
音效演示视频:
所有演示视频音频轨道均为手机录制,与现场实际听的效果会有差异,实际听感更好
建议佩戴耳机观看!
影视剧播放
杜比全景声播放
KTV模式-消人声效果
这真的蛮牛的,具体原理下面会讲
其他功能如下:
支持的输入源如下:
设计框图
框图较为复杂,点击可放大查看。
电路原理
系统较为复杂,我分17个部分展开讲解。
(1)电源
电源使用LA3484,是一款国产的DC-DC,根据规格书 调整FB两个电阻即可输出对应的电压。
(2)光纤同轴解码
光纤和同轴输入时都需要 接75欧下地 来做识别。
S/PDIF解码使用MS8416 ,解码器使用3.3V输入,I2C做控制。除了I2C之外,还需要一个RST引脚做复位。
在MS8416规格书中有提及 上电需要完全后拉一下复位脚 。
MS8416 输出IIS信号给CS4344做IIS解码 ,将IIS信号转为普通的模拟音频信号到切换电路,使用 3.3V 电源。
(3)麦克风放大
使用的是LMV358低压差运放做放大器,只用到了一路做放大。
其中调节R87可以调节放大倍数。
(4)麦克风混响
使用PT2399做麦克风混响,输入电压 9V 。
调节 此处两个电阻的 分压比 可以调节内部时钟频率, 来调节混响时的迟滞时间 。
(5)麦克风音量控制和切换
BL1551做2切1的1路的切换器 ,可以切换麦克风的输入是运放直接放大的信号还是混响放大的信号。
用户可以在遥控器做选择。
输入使用3.3V电源。
麦克风的 音量控制是使用M62429 ,只是一个两线控制的2路电子音量控制器,输入5V电源。
(6)人声消除/伴奏提取原理
6.1人声消除方法
人声消除大致有两种方法:
阻滤波器消除人声方法 就是在某一段频率的能量使用带阻滤波器降为零,从而使原信号中某一段频率的声音消失。
这里使用的是立体声消除人声。
6.2立体声消人声基本原理
立体声消除人声基本原理是:
两个幅值相同,但是互相反相的信号 , 相加为0。
人能够感受到立体的原因是:
左右两个声道的 伴奏 在 频率、振幅 和 相位 上 有区别 。
而人声混音时总是放在最中间。
这就会使得左右音道的 人声幅度相位基本相同 。
也就是说人声在左右两个声道是基本一致的。
因此 只要我们将其中一个声道的声音反相后 , 再将另一个声道叠加 , 就可以把人声抵消掉 ,留下伴奏。
缺点
这种方法 会消掉与人声有相似属性的东西 ,比如伴奏中的鼓组和贝斯。
输入音乐必须是立体声 ,如果输入单通道的音乐,是无法消除人声的。
消声出来是单通道的混合音乐。
6.3理论实操
如果你现在没有PCB,但是可以拿AU做理论,那就简单了。
首先 导入一个音频 ,然后将它的左右声道拆分出来。
拆分出L/R。
然后 打开其中一个声道 后使用反相效果,注意不是反向(L为例)。
然后 新建一个多轨 后,将反相后的L和分离出来的R做混音。
这样听出来效果就是没有人声的,只有伴奏和和声。
6.4 电路原理
CXA1642P是索尼公司生产的卡拉OK人声消除消除IC,用于音响,CD等场景。该芯片现已停产,马云网购买的为拆机或库存。
本章节主要讲述,如何解决人声消除的缺点。
缺点一: 这种方法可能会消掉伴奏中的鼓组和贝斯,这些都是发声比较低频的乐器。
解决方法 :我们只要分一路原音乐 做一个低通滤波器 得到低音,然后 将已经消除人声的音乐和低音混合起来 ,就能较好的保留低频部分
CXA1642P内部已经将此功能整合。
缺点二: 消声出来是单通道的混合音乐。
解决方法: 左声道的反相混合右声道出来是右声道的伴奏,因此只要 再加一路做右声道的反相 再混合左声道,就能出来立体声的伴奏,于是 用两个CXA1642P即可 。不过由于是两个单声道混合出来的双声道,该双声道立体声效果不强或者几乎没有。
麦克风经过音量控制器的信号输入给CXA1642P。
(7)功放
使用了两颗CS8673E。
输入24V 可达到80W 10%的D类功放:
PBTL需要电感CDRp2*12的大电流电感。
BTL只需要CDRH7*7。
需要注意耐压。
(8)切换
切换使用的是 继电器切换 输入源。
由于IO不足,因此使用逻辑切换器来做4路切换。
逻辑控制器使用3.3V切换 ,继电器这边也需要使用3.3V,把各个源切换到模拟音频总线上。
总线进入PT2323的Cp。
而经过CXA1642P人声消除过的则进入Cp。
因此Cp上都是使用继电器切换完后再进PT2323的。
PT2323使用I2C控制。
此处可以调节低音的分频点。
由于5.1前置和AUX输入使用同一个AUX口,但是实际进入PT2323是分开的,因此这里还 加了一路继电器做立体声和5.1输入的时候的切换。
(9)音量控制
PT2322则是 做5.1音量控制 ,电源9V输入,I2C控制。
(10)MCU
MCU这边使用ESP32, 有独立的5V转3.3V的LDO供电 。
这里IO已经用完了,其他IO要么上电有特殊,要么接了东西升不了级等特殊IO。
按键使用ADKEY接到ESP32。
OLED屏接I2C总线上,遥控头直接供电,接出遥控信号。
(11)杰理控制
杰理这边负责 蓝牙,USB解码,UAC 。使用母座和上方的杰理核心板连接。
USB信号则给到USB座子。
核心板使用ADKEY控制 ,因此ESP32这边使用DAC就可以控制杰理的功能。
(12)无线发射
无线发射使用的是外置模组,我们 只需要把PT2322出来的声信号给到无线模组即可 ,环绕的模组再加一路继电器可以切换环绕箱做前置还是后置。
无线模组对电源要求高,因此 加多滤波电容 。
(13)按键板
按键板是ADKEY接出来,到不同值电阻, 这些电阻建议使用精密电阻 ,值已经分好,不要贴错,否则无法识别。
预留螺丝孔位。
(14)HDMI解码
HDMI单独一个主板 ,四层板,在10x10内,可白嫖。
电源输入5V和3.3V ,内部有3.3V转1.2V的DC-DC。
HDMI1切3使用的是MS9601A,输入3组HDMI信号。
从MS9601输出的HDMI信号又输入到MS9331,MS9331输出HDMI同时 解码出IIS信号 。
CS4344做IIS解码 解出模拟音频信号 进入主板的切换继电器到总线上。
(15)杰理核心板
基本照搬以前的杰理开发板上的核心板内容。
https://oshwhub.com/aknice/jie-li-ac7916a-he-xin-ban。
(16)无线重低音/环绕
无线的重低音和环绕使用的原理图一样,PCB一样, 主要就是接收无线 ,然后 输入功放 即可。
功放依然是CS8673E,PBTL,80W,24V输入。
DC-DC也是同款LA3484,只不过这里 只需要5V 。
(17)遥控器
遥控器这边主要是做省电的东西,KEY_POWER接地时Q3才会导通。
请注意 R76,R77,R78这几个电阻值不要更换 ,否则会烧管。
因此按键除了一个脚接到MCU外,还 需要一个脚接到KEY_POWER 。
Q4管接到MCU_POWER ,当有一个按键按下后MCU通电会第一时间拉住MCU_POWER,不要让电断掉,直到一段时间没按下后才会自动把自己断电。
IO4接到红外发射管 ,如果发射功率或者距离不够可以将R99改小。其他都是一些常规的电路,不细说了。
ESP32代码
这 部分代码很多 ,但主要分为两块:
这里就不赘述了,源码和代码原理解说,感兴趣的可自行查找原文学习,是无偿开源的(也可以通过文末的参考资料查找需要的原资料哈) 。
需要注意的是:
成本统计
成本大头还是在喇叭,主板,木箱。
辅料(螺丝、棉、线材、脚垫等):约30
无线麦克风:40
环绕木箱:140一对
环绕PCB:约10*2
环绕喇叭:60*2
环绕电源适配器:30*2
外壳打印成本:2*2
重低音木箱:70
低音PCB:约10
低音喇叭:约50
低音电源适配器:40
外壳打印成本:2
主机打印成本:约50
主板成本(含无线):约300
喇叭:约80
OLED屏:15
主机电源适配器:50
主板:约30
面板:25
电池:12
总成本约1100 。
怎么样?这个成本在你的预期内吗?你觉得这个成本高不高?
参考资料:
[1]https://oshwhub.com/aknice/5.1wu-xian-huan-rao-yin-xiang
— 完 —
嘉立创EDA·头条号
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