智能化数字媒体矩阵的实现方法与特点

2011-08-08广州迪士普音响科技有限公司广东广州510450

智能建筑电气技术 2011年5期

王辉（广州迪士普音响科技有限公司，广东广州 510450）

图1 DSPPA智能化数字媒体矩阵主机PMM3189

1 概述

扩声系统中，音频矩阵的规模在不断扩大。传统矩阵的规模小，音频输入通道较多的也只有十几路，音频输出也只有几十路到上百路。以模拟音频信号交换为主，当矩阵规模增大后，模拟音频矩阵的信噪比下降、失真加大；并突显出施工效率低、管理和维护麻烦的问题；远距离传输时更令各项指标严重恶化，消耗大量的传输线材；系统越大，施工和使用越复杂，可靠性越差。广州市迪士普音响科技有限公司推出的智能化数字媒体矩阵采用全数字音频矩阵很好地解决了这个问题，下面将介绍其实现方法与突出特点。

2 设计方法及特点

2.1 超大规模音频矩阵、灵活配置

系统实现了50×10000音频矩阵，采用模块化设计，50路音频输入分为2+48模式配置。2路分别为紧急话筒输入和电话音频输入；48路音频输入包括优先音频输入、寻呼音频输入、普通音频输入。其中优先音频输入有8个音频输入通道，优先级从高到低排列，优先级高的音频输入通道自动优先通过，采用渐入淡出处理。寻呼音频输入和普通音频输入均采用8通道模块化设计，用户可以根据普通音源输入数量及寻呼器的数量来自由选配普通音源输入模块和寻呼音频输入模块的数量，最多可以接入6块（48路音频输入）。音频输出也采用模块化设计，每个模块有8个音频输出通道，最多可以接入1250块，总计1万路音频输出通道。音频矩阵交换中心负责将对应的音频输入送到相应的音频输出通道，音频矩阵框图如图2所示。

图2 音频矩阵框图

2.2 液晶彩色大屏幕、操作方便

采用液晶彩色大屏幕，将用户常用的操作在一个屏幕上展现出来，如图3所示。要实现对1万个音频输出通道（以下简称为分区）中的1个分区快速操作，一方面采用大屏幕，在屏幕上可以显示100个分区；另一方面通过分区翻页按键以1000个分区为单位进行翻页选择，然后以100个分区为单位进行屏幕选择，通过这种方式可以快速定位到1万个分区中的任何1个分区。还可以对全部分区操作的快捷按钮进行全开、全关以及恢复到全开/全关之前的控制状态。同时增加了20个分组，将需要同时操作或同类型的分区编在同一个组，通过分组按键可以快速对同类型的多个分区快速操作。对于音频输入/输出的音效处理、电话设置、警报设置、定时编程、分组设置、外设控制、皮肤设置、播放器控制、监听录音、系统配置等不常用的操作，通过进入系统设置中的子界面来完成。因此，智能化数字媒体矩阵虽然音频矩阵规模庞大，但通过灵活的模块配置，以及软件与界面的优化处理，使用操作非常简单、方便。

图3 智能化数字媒体矩阵主界面

2.3 全数字化音频矩阵及数据传输

多路模拟音频输入通过ADC采用48kHz采样频率、16bit量化，然后由DSP对数字音频数据进行前级数据处理。数字音频汇总单元将多路数字音频经过预纠错、时分复用编码，再通过通讯发送模块送入数据传输通道。通讯接收模块将接收来自数据传输通道的数据送入数字音频矩阵器，首先经过纠错解码并分离出对应通道的数字音频数据，然后经过DSP进行后级音效处理，之后送入DAC通道转换为模拟音频输出，从而实现整个数字音频矩阵交换。通讯发送模块与通讯接收模块之间的传输通道采用五类线，或采用以太网光端机通过光纤进行公里级传输。

图4 音频输入输出流程框图

2.4 音频输入/输出均内置DSP音效处理

通过提高采样率和数字音频矩阵交换可以明显提高音质，同时根据需要采用DSP技术对音频进行进一步改善。例如，来自寻呼器的音频需要提高语音的清晰度，就可以通过DSP技术来处理；不同外部环境对扬声器声音有一定影响，也可以通过DSP处理来弥补分区输出音频不足等等。DSP音效处理包括参量均衡、压限控制、增益调节、频谱指示，噪声门、各类滤波器等。图5是寻呼音源输入通道设置图，包括自动检测寻呼器的在线状态、设定寻呼器的优先级、参量均衡器、压限设置和前级增益、音量调节，其中，参量均衡可以启用也可以禁用，还可以快速复位到出厂初始值。

图6 是普通音源输入通道设置图，增加了频谱显示功能。

图6 普通音源输入通道设置图

图7 是参量均衡的3个重要参数设置界面，可以根据需要完成频点、频段增益及Q值的设置。

图7 参量均衡设置界面

图8 是音频输出设置图，每一个分区输出均带有参量均衡、频谱显示、音量调节功能，不仅可以对每一个分区单独设置，还可以对全部分区的音量进行统一调节，减小逐一调节的麻烦，操作十分方便。

图8 音频输出设置图

3 工程施工及布线方式

由于智能化数字媒体矩阵采用模块化设计，可以根据扩声工程的规模灵活配置。对于小型扩声工程，一台智能主机可以满足要求；对于中型扩声工程，例如有几栋楼层，则可以通过扩展箱进行扩展。智能主机与扩展箱通过一条五类线连接，而且扩展箱之间可以相互级联，扩展箱可以分别处在不同的建筑物中，这样可以省去不少的功率线，布线十分简单、降低工程造价；对于面积大、分布广的大型扩声工程，可以通过以太网光端机进行远程扩展，图9是智能化数字媒体矩阵系统连接示意简图。