基于Android的舞台监督调度平台研究

苏志斌 ，王东方 ，李真，任慧

(1.中国传媒大学理工学部，北京 100024；2.视听技术与智能控制系统文化部重点实验室，北京100024；3.现代演艺技术北京市重点实验室，北京100024)



基于Android的舞台监督调度平台研究

苏志斌1，2，3，王东方1，2，3，李真1，2，3，任慧1，2，3

(1.中国传媒大学理工学部，北京 100024；2.视听技术与智能控制系统文化部重点实验室，北京100024；3.现代演艺技术北京市重点实验室，北京100024)

基于Android操作系统的舞台监督调度平台是以Cronus Digital Intercom Matrix为服务器，可以与BTR-240、BTR-700、BTR-800、Intercom客户端等终端实时通信，满足大中型舞台、剧院等内部通信场所使用。调度平台采用TCP/IP、RTP/RTCP网络协议传输音频数据，语音质量在良好以上，丢包率、传输延迟均在正常范围。整个系统可以保障长时间通话，续航能力在24个小时以上。调度平台和intercom客户端可以在搭载android操作系统的平板电脑、手机等手持终端上使用，大大提高了内部通话的灵活性。

舞台监督；intercom；cronus digital intercom matrix；android；基站；

Study on Dispatch Platform for Stage Surveillance and Scheduling Based on Android

SU Zhi-bin1，2，3，WANG Dong-fang1，2，3，LI Zhen1，2，3，REN Hui1，2，3

1　概述

根据行业的特点，几乎每个行业有自己特色的内部通信系统。剧场剧院通常进行不同种类的演出，需要舞台机械、舞台灯光、舞台音响等部门的协调作业，那么调度这些部门的舞台监督就需要同时跟不同种类的人员沟通以保障演出效果，顺利完成演出。本文研究的基于android的舞台监督调度平台是在舞台监督虚拟调度平台的基础上充分考虑了舞台内部通信的特殊性[1]，采用VOIP通信方法、便携式设备，更好的满足舞台监督对灵活性的要求。因为内部通信存在一定的隐私，具有保密性，从安全角度看内部通信设备大都不会接入互联网，而是在单位内部局域网使用。基于android的舞台监督调度平台以无线局域网为载体，灵活的与分布在不同区域的人员通话，通过增加网络的覆盖率就可以通畅方便的使用。通过WIFI传输实时音频流都存在一定的时延、丢包等现象，对通话质量影响比较大，需要协调各个因素的权重，达到最佳通话效果。对于舞台监督高并发通话方法，还需要采取拥堵流量分流、无效通话信息过滤等措施以保障通信即时并且流畅。

2　舞台监督调度平台系统架构

系统采用Keypanel作为调度平台，安装在基于android的手机、平板电脑等通信终端，通过交换机、路由器接入插卡式数字矩阵内部通信服务器。采用时分复用技术的数字矩阵服务器通过RJ-12线连接BTR-240、BTR-700、BTR-800基站，并且通过RJ-45线连接无线路由器1或者交换机1。有线腰包-240通过RJ-45线连接BTR-240基站，无线腰包-700通过RJ-45线连接BTR-700基站，无线腰包-800通过RJ-45线连接BTR-800基站。Intercom通过WIFI连接无线AP或者无线路由器接入交换机或者无线路由器[2]。其中Intercom安装在基于android的手机等通信终端，通话界面类似对讲机，易于舞台内部通信人员使用。有线腰包-240、无线腰包-700、无线腰包-800为相应基站的通信终端，数量可以根据舞台、剧院等场所大小决定。系统结构图如图1所示。

图1　舞台监督内部通信系统结构图　

3　舞台监督调度平台音频数据处理

调度平台安装在Android 操作系统手持终端上，如：手机、平板电脑等。舞台监督语音通过本地录音机对象(Audio-Record)实时采集，采样率8k Hz，16位采样精度，单通道，生成原生语音数据流[3]，由于原生音频数据数据量大，占用频带宽、不易于传输，所以需要转化成AMR格式数据[4]，压缩比能达到8：1，很大程度较少带宽，并且不影响实时传输。考虑到安全性能要求，控制命令采用异或算法加密，语音数据采用舞台内部通信协议规定的数据头加语音包的方式传输，防止外界干扰。舞台监督很多时候都在跟若干个人员同时通话，需要听到来自多个方位的语音，调度平台采用多个本地播放器对象(Audio-Track)播放对应方位的语音。根据业务需求，舞台监督需要灵活控制对方语音的有无，避免干扰，调度平台采用线程池管理舞台监督语音发送线程[5]，可以将无效的通话及时销毁，减少线程开销，提高调度平台运行效率。舞台监督需要接听或者与特定部门对讲，调度平台采用唯一标识的方式管理每个部门，可以灵活控制音频源的个数。具体算法如下：

4　舞台监督调度平台音频数据传输

舞台内部通信系统对延时要求较高，故采用UDP传输语音流，TCP传输控制命令。虽然UDP存在丢包可能，但是通过舞台内部通信协议规定的语音头[6]，接收方可以实时检测到丢包，通过TCP控制命令严格控制丢包数，当丢包数大于阈值要求发送方重新传输，保障通话质量。系统也可以采用RTP传输语音流，RTCP传输控制命令，其中RTCP基于TCP，RTP基于UDP，都可以减少延时，及时传输音频数据。以上两种通信方式都可以保障通话质量和实时性。调度平台主要跟Intercom客户端和腰包两类终端通信，考虑到终端的特殊性，调度平台采用以下两种不同的通信方式，根据舞台监督的需求自定义选择使用。

(1)通过服务器设置软件将Intercom客户端设定为Cronus客户端与调度平台通信。通过AZ-edit软件将搭载Intercom的终端的IP地址配置进Cronus服务器，作为服务器的一个子通道。舞台监督语音发送到服务器，通过TCP控制命令就可以灵活控制Intercom客户端的通话，反之，Intercom客户端或者腰包将语音数据发送到服务器后根据的命令状态决定是否传输到舞台监督调度平台。

(2)Intercom作为独立客户端直接与调度平台通信。调度平台采用RTP/RTCP直接与Intercom客户端交互语音数据，不需要通过Cronus服务器。调度平台采用32M大小Byte数组作为缓冲区接受不同部门的Intercom客户端的音频数据。

5　舞台监督调度平台软件设计

调度平台作为舞台内部通信系统的核心，能够与任何一个终端实时通话，首先需要为每个终端配备标识，统一设置系统音频编码格式，通过调度平台界面灵活控制通话对象的个数以及听、说通道的开启和关闭。调度平台基于android操作系统，界面设计基于Android SDK 的Activity组件，是整个平台的主线程，舞台监督通过主线程可以灵活控制音频数据采集、处理等子线程。具体运行流程如图2所示。

图2　调度平台软件流程图　

6　结论

基于Android的舞台监督调度平台可以同时与多个双工工作方式腰包和上百个单工工作方式腰包或者Intercom客户端通话，语音质量良好，通信延时在可接受范围以内，完全不影响舞台监督正常使用。 而且调度平台安装方便、易于操作，续航时间在一天以上，稳定性良好，满足国内外大中型舞台、剧院内部通信需求，很大程度上降低了剧场剧院对内部通信设备的采购成本，应用灵活便捷，具有很大实用价值。

[1]李真，南洁，杨谦逸，王东方.舞台监督虚拟调度平台的研究[J].演艺科技，2015(04)：41-43.

[2]任慧，王会芹，马旭超.基于IP的舞台内通系统通讯协议的研究[J].中国传媒大学学报(自然科学版)，2015(02)：20-23.

[3]迈耶佘建伟，赵凯.Android 4高级编程[M].北京：清华大学出版社，2013.

[4]王家林，王家俊，王家虎.Android高级开发实战：UI、NDK与安全[M].北京：电子工业出版社，2013.

[5]雍俊海.Java程序设计教程_Textbook for programming in Java[M].北京：清华大学出版社，2014.

[6]李真，杨谦逸，南洁，安宇洁.舞台内通系统虚拟控制平台关键技术研究[J].中国传媒大学学报(自然科学版)，2015(02)：24-26.

(责任编辑：马玉凤)

(1.Information Engineering School，Communication University of China 2.Key Laboratory of Acoustic Visual Technology and Intelligent Control System，Ministry of Culture 3.Beijing Key Laboratory of Modern Entertainment Technology Beijing 100024)

In this paper，the proposed dispatch platform for stage surveillance and scheduling uses Cronus Digital Intercom Matrix as the main server ，which communicates with the clients of BTR-240，BTR-700，BTR-800 and Intercom in real-time.The system can satisfy the demand of internal communication for most of the theaters.The dispatch platform adopt TCP/IP，RTP/RTCP as the protocol to transmit audio data through local area network，which will provide good communication quality，and control both the dropping rate and transmission delay in a normal range.In addition，the system can work above 24 hours without interrupting.The client of both dispatch platform and Intercom can be used on the hand held terminal with the operation system of android，and enhance the flexibility of intercom communication.Therefore，Stage manager can adjust the number of terminal with the size of theater to guarantee the high efficiency of the system.

stage surveillance；intercom；cronus digital intercom matrix；android；base station

2016-04-07

“十二五”国家科技支撑计划重大项目“演出呈现关键支撑技术研发与应用示范(项目编号：2012BAH38F00)”资助

苏志斌(1987- )，女(汉族)，新疆人，中国传媒大学讲师. E-mail:suben@cuc.edu.cn

TN919

A

1673-4793(2016)03-0022-04