舞台视频监督与调度系统中内通系统的研究

李毅华，张晓栋，冯智聪，栾振辉

(1.安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001;2.安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001)

舞台视频监督与调度系统中内通系统的研究

李毅华1，张晓栋1，冯智聪2，栾振辉1

(1.安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001;2.安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001)

针对传统的舞台内通系统兼容性及扩展性存在的不足，提出了以IP网络为基础的舞台视频监督与调度系统的内通系统，采用VoIP技术，通过SIP控制信令协议，实现舞台视频监督与调度系统中内通系统的网络化集成。介绍了内通系统的组成以及各个关键部分的技术特点，并对内通系统进行了结构设计。研究表明，舞台视频监督与调度系统中内通系统的网络化，使得内通系统中各个部分的连接更加紧密，提高了舞台视频监督与调度的效率。

舞台调度；内通系统；VoIP

舞台内通系统(内部通讯系统)，主要用于后台人员的有线或无线通讯、灯光提示、呼叫系统、计时器、场灯控制等系统，是舞台演出监控系统中最复杂、功能最多、最重要的子系统。各个舞台技术专业人员的联系，演员与技术部门的联系等都是通过该内通系统来完成的。舞台总监的演出指令，通过该内通系统及时地传达到每个岗位上的工作人员。当演出过程中发生意外情况时，工作人员可联系舞台监督，由舞台监督下达处理意见并统一管理，充分发挥舞台监督的作用。传统的舞台监督与调度系统中，内通系统与视频监控往往单独各自作为一个系统存在，有线内通与无线内通也常常各自拥有一台主机。这就会导致系统复杂，操作繁琐，容易出错，系统维护也很不方便。另外，传统的内通系统主机大多采用简化的通道式内通系统，放弃了点对点的通信，该系统常常是舞台监督对多人说话，这就造成了通话的针对性降低，要求不够突出。而且有线通讯易受到复杂线路的限制，无线通讯易受到信号干扰的限制。因此，研究舞台内通系统的网络化集成，实现各个部分的无缝对接与融合，对于解决当前剧场内通系统的缺陷是非常有必要的。

1 内通系统的组成

剧场内通系统包括有线内通(有线通讯系统)、无线内通(无线通讯系统)、公共广播以及灯光提示与控制等部分，它们通过交换机、数字矩阵以及通话面板等连接一起。其中有线内通系统包括双通道通话主站及若干有线腰包等，无线内通系统包括单通道无线基站及无线腰包等，公共广播包括吸顶音箱等。本文主要介绍数字矩阵和通话面板。

1.1 数字矩阵

数字矩阵(模块化高级数字矩阵)是将Talk通道讲话信号进行取样、量化、编码处理，然后在软件控制下将各路数字信号进行TDM时分复用，再经过TDM解复用、时隙交换后，将各路数字信号路由至指定的Listen通道，从而实现信源、信宿的交换[1]。数字矩阵通过网线接入局域网，装有VoIP(Voice over Internet Protocol)，另外数字矩阵本身支持网络远程监测设置。数字矩阵通话质量高，输入、输出、混合电平可独立调整，配备软件功能强。数字矩阵原理如图1所示。

1.2 通话面板

通话面板(数显彩屏通话面板)，通过界面操作进行呼入以及呼出的功能实现。显示屏拥有丰富直观的用户界面，具有不同的面板功能；用于话筒源独立的数字增益控制功能以及可配置的音频路由，通过加装选项板可实现更多的功能；DSP(Digital Signal Processing)处理器，将模拟信号转换为在局域网内传输的数字信号[2]。舞台调度台的主控电脑上拥有模拟通话面板，能更方便地进行操作，从而达到与现场工作人员的通讯。

2 内通系统的网络化

目前，现有的舞台内通系统基本上能够实现上述功能，但是仍存在一些问题，主要包括设备接口标准不统一以及无线信号易干扰等，为此，须进行舞台内通系统的网络化，利用现有的网络框架将内通系统的有线通讯、无线通讯、公共广播等子系统进行网络化集成。内通系统的网络化最主要的就是利用VoIP技术实现点对点和点对多点的语音通话，而VoIP技术是建立在IP技术上的数字化传输技术，它以分组的形式传送语音数据[3]。

2.1 通讯系统的网络化

有线内通部分设置呼叫目标及群组，用来呼叫舞台监督以及组内通话，可以外接耳麦。以太网口的地方即可接入有线通讯，为舞台演出提供信号稳定内容可靠的沟通。无线内通部分通过无线路由器，在配合相应的手持智能终端利用WIFI传输技术进行通话，并设置无线对讲基站配合对讲机使用。依据剧院内部特点进行无线信号的覆盖，流动性较大的部门，其成员可通过无线内通进行交流与配合。交换机与系统连接的广播终端，可以使调度台工作人员通过IP网络进行广播，且可以选择性地向不同分区终端发出指令[4]。

2.2 调度中心的网络化

调度中心是内通系统的核心部分，其IP网络化集成需要有硬件和软件的支持。硬件主要包括计算机平台，软件部分主要包括嵌入式的操作系统和应用软件。根据功能需求，软件部分可分为呼叫模块、控制模块、管理模块。软件部分模块框图如图2所示。

呼叫模块是整个系统的控制枢纽，可以提供统一的呼叫控制。主要包括呼叫控制程序、呼叫分析程序。呼叫控制程序接收协议适配层发来的内部呼叫控制信息从而建立呼叫，再调用呼叫分析程序进行路由选择及寻址，由于物理终端的别名能够映射为相应网关的IP地址，存放在数据库中，当用户呼叫该终端时，根据相应的数据库资料确立出相应的IP地址，并将此IP地址加入到IP数据包中，同时选择出最佳的路由以减少传输延迟，把IP数据包经过Internet传送到目的网关。通信结束挂机则发出释放请求[5]。

媒体控制模块与流媒体的传输控制有关，主要用来封装实时的媒体数据然后交由下层进行传输，数据被接受时会先存进一个缓冲区，然后被其他应用程序连续地从缓冲区读出，只要缓冲区没有完全空或是完全满，接收数据的应用程序即可恒速处理输入，以使多媒体流尽量以统一、连续的流形式到达，提高音视频的性能。

管理模块可以实现终端用户的注册、动态分组管理、权限设置以及安全管理，能够灵活地添加或删除该通信网络中的成员，可以按需要对成员进行分组并设置不同的权限，使其享有不同优先级。同时还能监视其他子模块的运行状态，对系统资源运行情况进行评估，如若遇到运行故障，可以按照预先设置的处理方法进行系统的复位并自动切换到备份系统[6]。

2.3 内通系统网络化技术方法

内通系统的网络化集成选择SIP作为其信令协议。SIP是一种应用层信令控制协议，比较简单的会话初始化协议。可以用来建立、改变和终止基于IP网络的用户之间的会话，支持单点播送和群播[7]。采用C/S架构，其中的网络元素有两个：SIP用户代理和SIP网络服务器。用户代理负责向服务器发送请求，而服务器则负责响应代理发出的请求。呼叫是从用户代理开始的，并终止于服务器。其中，SIP服务器又可以分为用于接收管理用户注册信息的注册服务器，用于支持终端移动性的重定向服务器以及负责接收来自用户代理的请求并作出相应处理的代理服务器。

语音处理技术和安全技术在舞台内通系统的网络化集成中也是必不可少的。将各种网络技术综合利用在剧场内通系统的建设中，最终实现整个系统的网络化集成[8]。整个剧场内通系统网络化集成后的系统如图3所示，有线内通、无线内通以及公共广播等的终端连接在交换机上，以IP包的形式进行信息交换。内通系统的各个设备存在于舞台监督与调度系统的子网内，以便与视频监控设备及网络进行区分，方便系统搭建以及舞台监督的调度。

3 结论

构建舞台内通系统的网络化，有效地实现了无线内通、有线内通及公共广播等系统的集成。有线内通与无线内通可以混合对讲，实现了点对点以及点对多点的通信，使得操作更简便，维护也更容易，系统的复杂程度以及施工的难度也有所下降。通过无线内通与有线内通相结合的方式，实现舞台监督在剧院任意位置的调度，对构建现代舞台监督与调度IP网络化集成系统有重要参考意义，利用音视频技术、多媒体技术和计算机网络等技术，使舞台监督与调度系统各个部分的连接更加紧密，为舞台演出提供更加便捷的服务。

[1] 顾卫东.数字通话矩阵的原理和演播中心内部通话系统设计[J].现代电视技术,2005(2)：53-56.

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[4] 王浩.歌剧院演出监控(内通)系统功能[J].艺术科技,2008(2)：22-24.

[5] 曹建龙.基于Android的移动VoIP高清视频通话系统的设计与实现[D].南京：南京理工大学, 2013： 21-50.

[6] 方立杰,刘毓.VoIP中关键技术的研究[J].科技广场,2010(3)：42-45.

[7] 高伟.基于SIP协议的IP电话研究与实现[D].重庆：西南交通大学,2007：6-8.

[8] 杨奎.数字音频内通系统的研究与实现[D].重庆：电子科技大学,2011：28-32.

(责任编辑：何学华，吴晓红)

Study on Intercom System in Stage Video Surveillance and Scheduling System

LI Yi-hua1, ZHANG Xiao-dong1, FENG Zhi-cong2, LUAN Zhen-hui1

(1. School of Mechanical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 232001, China; 2. School of Electric and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 232001, China)

Aiming at the shortcomings of compatibility and expansibility in traditional intercom system, the intercom system in Stage Video Surveillance and Scheduling System based on IP network was put forward. It can be realized by using VoIP technology with the SIP control signaling protocol in stage video surveillance and scheduling system. The composition of the system and the technical characteristics of all parts in the system were presented. The structure of the system was designed. The research showed that the system networked makes the connection of each part of the intercom system more integrated and improves efficiency of the video monitoring and scheduling on stage.

stage scheduling; intercom system; VoIP

2015-04-03

“十二五”国家科技支撑计划重大资助项目 (2012BAH38F00)

李毅华(1965-)，女， 江西南昌人，副教授，学士，研究方向：机械设计及自动化，视频监控。

TP393.03

A

1672-1098(2015)03-0006-04