智能化數(shù)字媒體矩陣的實現(xiàn)方法與特點

王 輝（廣州迪士普音響科技有限公司， 廣東 廣州 510450）

圖1 DSPPA智能化數(shù)字媒體矩陣主機(jī)PMM3189

1 概述

擴(kuò)聲系統(tǒng)中，音頻矩陣的規(guī)模在不斷擴(kuò)大。傳統(tǒng)矩陣的規(guī)模小，音頻輸入通道較多的也只有十幾路，音頻輸出也只有幾十路到上百路。以模擬音頻信號交換為主，當(dāng)矩陣規(guī)模增大后，模擬音頻矩陣的信噪比下降、失真加大；并突顯出施工效率低、管理和維護(hù)麻煩的問題；遠(yuǎn)距離傳輸時更令各項指標(biāo)嚴(yán)重惡化，消耗大量的傳輸線材；系統(tǒng)越大，施工和使用越復(fù)雜，可靠性越差。廣州市迪士普音響科技有限公司推出的智能化數(shù)字媒體矩陣采用全數(shù)字音頻矩陣很好地解決了這個問題，下面將介紹其實現(xiàn)方法與突出特點。

2 設(shè)計方法及特點

2.1 超大規(guī)模音頻矩陣、靈活配置

系統(tǒng)實現(xiàn)了50×10000音頻矩陣，采用模塊化設(shè)計，50路音頻輸入分為2+48模式配置。2路分別為緊急話筒輸入和電話音頻輸入；48路音頻輸入包括優(yōu)先音頻輸入、尋呼音頻輸入、普通音頻輸入。其中優(yōu)先音頻輸入有8個音頻輸入通道，優(yōu)先級從高到低排列，優(yōu)先級高的音頻輸入通道自動優(yōu)先通過，采用漸入淡出處理。尋呼音頻輸入和普通音頻輸入均采用8通道模塊化設(shè)計，用戶可以根據(jù)普通音源輸入數(shù)量及尋呼器的數(shù)量來自由選配普通音源輸入模塊和尋呼音頻輸入模塊的數(shù)量，最多可以接入6塊（48路音頻輸入）。音頻輸出也采用模塊化設(shè)計，每個模塊有8個音頻輸出通道，最多可以接入1250塊，總計1萬路音頻輸出通道。音頻矩陣交換中心負(fù)責(zé)將對應(yīng)的音頻輸入送到相應(yīng)的音頻輸出通道，音頻矩陣框圖如圖2所示。

圖2 音頻矩陣框圖

2.2 液晶彩色大屏幕、操作方便

采用液晶彩色大屏幕，將用戶常用的操作在一個屏幕上展現(xiàn)出來，如圖3所示。要實現(xiàn)對1萬個音頻輸出通道（以下簡稱為分區(qū)）中的1個分區(qū)快速操作，一方面采用大屏幕，在屏幕上可以顯示100個分區(qū)；另一方面通過分區(qū)翻頁按鍵以1000個分區(qū)為單位進(jìn)行翻頁選擇，然后以100個分區(qū)為單位進(jìn)行屏幕選擇，通過這種方式可以快速定位到1萬個分區(qū)中的任何1個分區(qū)。還可以對全部分區(qū)操作的快捷按鈕進(jìn)行全開、全關(guān)以及恢復(fù)到全開/全關(guān)之前的控制狀態(tài)。同時增加了20個分組，將需要同時操作或同類型的分區(qū)編在同一個組，通過分組按鍵可以快速對同類型的多個分區(qū)快速操作。對于音頻輸入/輸出的音效處理、電話設(shè)置、警報設(shè)置、定時編程、分組設(shè)置、外設(shè)控制、皮膚設(shè)置、播放器控制、監(jiān)聽錄音、系統(tǒng)配置等不常用的操作，通過進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置中的子界面來完成。因此，智能化數(shù)字媒體矩陣雖然音頻矩陣規(guī)模龐大，但通過靈活的模塊配置，以及軟件與界面的優(yōu)化處理，使用操作非常簡單、方便。

圖3 智能化數(shù)字媒體矩陣主界面

2.3 全數(shù)字化音頻矩陣及數(shù)據(jù)傳輸

多路模擬音頻輸入通過ADC采用48kHz采樣頻率、16bit量化，然后由DSP對數(shù)字音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行前級數(shù)據(jù)處理。數(shù)字音頻匯總單元將多路數(shù)字音頻經(jīng)過預(yù)糾錯、時分復(fù)用編碼，再通過通訊發(fā)送模塊送入數(shù)據(jù)傳輸通道。通訊接收模塊將接收來自數(shù)據(jù)傳輸通道的數(shù)據(jù)送入數(shù)字音頻矩陣器，首先經(jīng)過糾錯解碼并分離出對應(yīng)通道的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過DSP進(jìn)行后級音效處理，之后送入DAC通道轉(zhuǎn)換為模擬音頻輸出，從而實現(xiàn)整個數(shù)字音頻矩陣交換。通訊發(fā)送模塊與通訊接收模塊之間的傳輸通道采用五類線，或采用以太網(wǎng)光端機(jī)通過光纖進(jìn)行公里級傳輸。

圖4 音頻輸入輸出流程框圖

2.4 音頻輸入/輸出均內(nèi)置DSP音效處理

通過提高采樣率和數(shù)字音頻矩陣交換可以明顯提高音質(zhì)，同時根據(jù)需要采用DSP技術(shù)對音頻進(jìn)行進(jìn)一步改善。例如，來自尋呼器的音頻需要提高語音的清晰度，就可以通過DSP技術(shù)來處理；不同外部環(huán)境對揚(yáng)聲器聲音有一定影響，也可以通過DSP處理來彌補(bǔ)分區(qū)輸出音頻不足等等。DSP音效處理包括參量均衡、壓限控制、增益調(diào)節(jié)、頻譜指示，噪聲門、各類濾波器等。圖5是尋呼音源輸入通道設(shè)置圖，包括自動檢測尋呼器的在線狀態(tài)、設(shè)定尋呼器的優(yōu)先級、參量均衡器、壓限設(shè)置和前級增益、音量調(diào)節(jié)，其中，參量均衡可以啟用也可以禁用，還可以快速復(fù)位到出廠初始值。

圖6 是普通音源輸入通道設(shè)置圖，增加了頻譜顯示功能。

圖6 普通音源輸入通道設(shè)置圖

圖7 是參量均衡的3個重要參數(shù)設(shè)置界面，可以根據(jù)需要完成頻點、頻段增益及Q值的設(shè)置。

圖7 參量均衡設(shè)置界面

圖8 是音頻輸出設(shè)置圖，每一個分區(qū)輸出均帶有參量均衡、頻譜顯示、音量調(diào)節(jié)功能，不僅可以對每一個分區(qū)單獨(dú)設(shè)置，還可以對全部分區(qū)的音量進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié)，減小逐一調(diào)節(jié)的麻煩，操作十分方便。

圖8 音頻輸出設(shè)置圖

3 工程施工及布線方式

由于智能化數(shù)字媒體矩陣采用模塊化設(shè)計，可以根據(jù)擴(kuò)聲工程的規(guī)模靈活配置。對于小型擴(kuò)聲工程，一臺智能主機(jī)可以滿足要求；對于中型擴(kuò)聲工程，例如有幾棟樓層，則可以通過擴(kuò)展箱進(jìn)行擴(kuò)展。智能主機(jī)與擴(kuò)展箱通過一條五類線連接，而且擴(kuò)展箱之間可以相互級聯(lián)，擴(kuò)展箱可以分別處在不同的建筑物中，這樣可以省去不少的功率線，布線十分簡單、降低工程造價；對于面積大、分布廣的大型擴(kuò)聲工程，可以通過以太網(wǎng)光端機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展，圖9是智能化數(shù)字媒體矩陣系統(tǒng)連接示意簡圖。

圖9 系統(tǒng)連接示意簡圖

4 結(jié)束語

本文簡要介紹了智能化數(shù)字媒體矩陣（規(guī)模為50×10000）的實現(xiàn)方法及特點，系統(tǒng)采用全數(shù)字音頻矩陣，模塊化設(shè)計，數(shù)字傳輸，對每路輸入輸出音頻均采用DSP處理技術(shù)，全面提升了性能和指標(biāo)，同時，工程上實現(xiàn)了靈活配置、施工方便，能夠滿足不同規(guī)模擴(kuò)聲系統(tǒng)需求。