一種基于寬帶ip的多功能音頻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路、電路硬件設(shè)計(jì)和嵌入式軟件設(shè)計(jì)、PC軟件以及算法設(shè)計(jì)、通信與計(jì)算機(jī)集成領(lǐng)域，利用先進(jìn)的通信與語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，將語(yǔ)音處理以及傳輸進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和線纜，通過(guò)改造目前的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上增加專業(yè)音頻處理模組，在計(jì)算機(jī)上通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)專業(yè)音頻在內(nèi)網(wǎng)以及外網(wǎng)的大面積管控和功能的靈活配置，系統(tǒng)可以通過(guò)軟件更改配置為樓宇廣播系統(tǒng)、KTV系統(tǒng)、專業(yè)影院音頻系統(tǒng)、會(huì)議系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)以及各種聯(lián)動(dòng)模式下的音頻報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)在不同的功能下的語(yǔ)音數(shù)據(jù)處理方式以及功能要求不同，能夠根據(jù)用戶要求動(dòng)態(tài)配置不同空間的語(yǔ)音特征，以及通過(guò)動(dòng)態(tài)配置揚(yáng)聲器構(gòu)造不同的立體聲空間。在專業(yè)音頻處理方面，使用先進(jìn)的算法和借助當(dāng)前芯片的巨大潛力，將延時(shí)、均衡等采用模組化方式集成在系統(tǒng)中，空間功能不同，相應(yīng)的處理和算法的組合不同。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的樓宇廣播以及音頻系統(tǒng)基本采用集中式功放，分布式揚(yáng)聲器的方式，音頻功率放大器與揚(yáng)聲器之間采用專業(yè)音頻電纜進(jìn)行傳輸，不同的功能需要的電纜種類以及數(shù)量變化很大，各種不同的功能之間不能夠共享綜合布線與數(shù)字信號(hào)處理的算法。
[0003]當(dāng)前的音頻廣播系統(tǒng)，一般采用集中式配置音源、矩陣、放大器等設(shè)備，分布式配置揚(yáng)聲器。音源一般采用多種，如CD播放機(jī)、計(jì)算機(jī)等，通過(guò)矩陣將需要的音頻傳送到指定的線纜，帶動(dòng)揚(yáng)聲器播放。當(dāng)前系統(tǒng)如圖1所示。
[0004]連接關(guān)系如下:CD播放機(jī)等作為音源與矩陣連接，矩陣后接功率放大器，放大器后接入揚(yáng)聲器，由于放大器的信號(hào)幅度一般很高，達(dá)到7(T100VAC，因此每個(gè)揚(yáng)聲器的接入端口需要一個(gè)匹配阻抗的變壓器。
[0005]工作過(guò)程如下:播放機(jī)等音源的輸出可以是模擬或者數(shù)字信號(hào)，一般為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)矩陣，將需要的音頻轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的放大器上，然后發(fā)送到相應(yīng)的專業(yè)音頻電纜，一根電纜一般連接20~100個(gè)揚(yáng)聲器，電纜上的高壓音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器后，轉(zhuǎn)換為揚(yáng)聲器規(guī)格內(nèi)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得揚(yáng)聲器發(fā)聲。
[0006]目前的樓宇音頻系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了集中控制，但是與先進(jìn)的通信技術(shù)不兼容，使得建設(shè)的成本較高，而且功能單一，提供額外服務(wù)的附加值幾乎沒有。
[0007]使用專業(yè)功放與控制矩陣設(shè)備。專業(yè)設(shè)備比較昂貴，而且功能單一，設(shè)置以及使用需要專業(yè)人員進(jìn)行，一般用戶無(wú)法操作。
[0008]使用專業(yè)音頻電纜:電纜根據(jù)承載能力，掛接不同的喇叭負(fù)載以及數(shù)量；負(fù)載較多時(shí)，使用多根音頻電纜；音頻電纜從機(jī)房鋪設(shè)到喇叭處；全程模擬信號(hào)傳輸，易受干擾；信號(hào)傳輸距離越遠(yuǎn)，功率損耗越大；每根電纜由于制造廠家、布設(shè)的物理位置和結(jié)構(gòu)等不同，其對(duì)音頻信號(hào)的頻域衰減不同，此部分頻域衰減無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)償。
[0009]喇叭需要使用變壓器進(jìn)行負(fù)載匹配。一般制造的揚(yáng)聲器是具有固定的功率與阻抗，在使用高壓信號(hào)傳輸能量時(shí)，在接收端必須增加變壓器進(jìn)行阻抗匹配，直接掛接需要額外定制揚(yáng)聲器。
[0010]7(T100V模擬信號(hào)傳輸:直埋的安全性能較低，一旦線纜表皮破損，將導(dǎo)致漏電等事故發(fā)生，甚至引發(fā)觸電事故；由于采用模擬信號(hào)傳輸，線路的短路等故障無(wú)法進(jìn)行精確檢測(cè)，或者檢測(cè)成本過(guò)于高昂而無(wú)法經(jīng)濟(jì)化的批量采用，導(dǎo)致系統(tǒng)保護(hù)功能不完整。
[0011]線纜故障，則后續(xù)的喇叭不再工作；檢修中必須切斷相應(yīng)線纜的輸出確保安全，導(dǎo)致檢修中的服務(wù)全部中斷。
[0012]與當(dāng)前的IP網(wǎng)絡(luò)不兼容。當(dāng)前的主流技術(shù)是寬帶IP以及分布式電源，由于大量資金的投入使得相應(yīng)設(shè)備的價(jià)格大幅下降，已經(jīng)得到普及。音頻系統(tǒng)只有與IP技術(shù)融合，才能夠得到發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明是通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)的。
[0014]如圖2所示為基于IP的多功能音頻系統(tǒng)，連接關(guān)系為:所有的揚(yáng)聲器直接與節(jié)點(diǎn)控制器連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器可以連接1~16個(gè)揚(yáng)聲器(喇叭)，節(jié)點(diǎn)控制器由分布式電源提供24VDC供電，節(jié)點(diǎn)控制器另外的接口與各種傳感器連接，如煙霧傳感器、紅外傳感器等。節(jié)點(diǎn)控制器通過(guò)網(wǎng)線與數(shù)據(jù)交換機(jī)連接，而交換機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與電子門鎖、ONU、PC計(jì)算機(jī)等連接，ONU通過(guò)網(wǎng)線與多個(gè)交換機(jī)連接，并且ONU可以通過(guò)光纜與局端設(shè)備連接或者遠(yuǎn)方設(shè)備連接。
[0015]根據(jù)業(yè)務(wù)需要，系統(tǒng)支持兩種工作模式。
[0016]局域網(wǎng)內(nèi)部工作模式。通過(guò)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)任何一臺(tái)節(jié)點(diǎn)控制器，將需要的音頻信號(hào)按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的IP格式發(fā)送到節(jié)點(diǎn)控制器，節(jié)點(diǎn)控制器按照用戶的要求，對(duì)相應(yīng)的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后發(fā)送到指定的揚(yáng)聲器，在指定的空間完成音頻處理與播放功能。
[0017]Web工作模式。用戶經(jīng)過(guò)授權(quán)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)，然后進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)后的相關(guān)操作，與局域網(wǎng)內(nèi)部工作模式一致。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:
多節(jié)目多目標(biāo)區(qū)域定向播放。將PC或者服務(wù)器作為節(jié)目源，廣播頻道的數(shù)量根據(jù)網(wǎng)絡(luò)速度以及每個(gè)節(jié)目的數(shù)據(jù)速率要求而不同；本系統(tǒng)中PC以及服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信缺省配置為100MBPS/1GBPS自適應(yīng)接口，在24比特、48Κ采樣的專業(yè)音頻播放時(shí)，支持10/100個(gè)廣播頻道。本系統(tǒng)支持將空間動(dòng)態(tài)劃分為不同的區(qū)域，將指定的音頻在指定的空間廣播而其他區(qū)域不收改變的影響。本系統(tǒng)能夠根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)自動(dòng)劃分廣播區(qū)域，如在機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳，乘客使用RFID登機(jī)牌時(shí)，候機(jī)廳內(nèi)的不同空間可以讀到乘客的RFID數(shù)據(jù)，當(dāng)乘客遠(yuǎn)離登機(jī)口而此時(shí)登機(jī)程序已經(jīng)啟動(dòng)，則系統(tǒng)能夠根據(jù)最新讀取的RFID數(shù)據(jù)判斷乘客滯留的區(qū)域，動(dòng)態(tài)將次區(qū)域的多個(gè)揚(yáng)聲器組合成為臨時(shí)的廣播區(qū)域，播放音頻提示乘客到指定的登機(jī)口辦理乘機(jī)手續(xù)；乘客登機(jī)后，此動(dòng)態(tài)組合自動(dòng)解除組合。
[0019]任意音頻格式文件可選。在PC上安裝文件格式轉(zhuǎn)換模組，可以將任意格式的文件轉(zhuǎn)換為適合于系統(tǒng)播放的格式，發(fā)送到指定的播放終端。文件播放格式是默認(rèn)轉(zhuǎn)換的，將播放文件拖放到指定播放設(shè)備時(shí)，格式轉(zhuǎn)換自動(dòng)進(jìn)行。
[0020]專業(yè)級(jí)別的音頻播放終端與數(shù)字信號(hào)處理能力。節(jié)點(diǎn)控制器以及驅(qū)動(dòng)電路品支持24比特、48Κ/96Κ/192Κ采樣的專業(yè)音頻播放要求。每個(gè)聲道默認(rèn)缺省的EQ配置為10段，每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器可以配置4個(gè)聲道信號(hào)；每段EQ的頻率可調(diào)(在控制中心的PC上設(shè)置);每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器可以將4個(gè)聲道信號(hào)級(jí)聯(lián)配置為I路聲道信號(hào)，此時(shí)每個(gè)聲道的EQ配置為40段，每段EQ頻率可調(diào)(在控制中心的PC上設(shè)置);所有參數(shù)的執(zhí)行是在分布式節(jié)點(diǎn)控制器內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
[0021]動(dòng)態(tài)區(qū)域組合，動(dòng)態(tài)配置立體聲，支持2.1/5.1/7.1/10.2/22.2等不同要求的立體聲空間音頻配置要求。節(jié)點(diǎn)控制器的一個(gè)音頻播放模組支持2.1立體聲模式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器配置4個(gè)音頻播放模組，用戶可以利用I個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器實(shí)現(xiàn)7.1聲道的立體聲；在布設(shè)10.2和22.2等更高級(jí)別的立體聲空間時(shí)，僅需要在指定空間內(nèi)按需布設(shè)節(jié)點(diǎn)控制器和與之相配的揚(yáng)聲器即可。在營(yíng)造立體聲環(huán)境時(shí)，可以針對(duì)每個(gè)聲道配置EQ、音量以及延時(shí)，以達(dá)到優(yōu)化立體聲聲場(chǎng)的目的。
[0022]與其他系統(tǒng)無(wú)縫融合，支持消防以及其他報(bào)警系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)配置和聯(lián)動(dòng)功能。廣播系統(tǒng)可以與消防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，煙霧傳感器等檢測(cè)信號(hào)可以直接接入節(jié)點(diǎn)控制器，然后通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)街付ǖ纳衔粰C(jī)；對(duì)噴水閥門的控制指令由上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)線傳遞到節(jié)點(diǎn)控制器，節(jié)點(diǎn)控制器指令相應(yīng)的閥門進(jìn)行操作；在此過(guò)程中，廣播系統(tǒng)能夠得到傳感器的報(bào)警信息，在指定或者按照預(yù)定程序，在相應(yīng)的空間廣播報(bào)警信息以及救助信息。如在10樓發(fā)生火災(zāi)，廣播系統(tǒng)能夠按照預(yù)定程序，首先觸發(fā)9樓、11樓報(bào)警信息廣播，提示人員從相應(yīng)的通道撤離，然后順序廣播到12樓、13樓等，直至在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將廣播信息發(fā)送到本棟建筑的全部指定區(qū)間為止；廣播系統(tǒng)能夠和安防視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在攝像頭抓拍到有滯留物品或者物品丟失時(shí)，能夠通過(guò)廣播將信息發(fā)送到指定區(qū)間，或者將信息發(fā)送到附近安保人員。
[0023]基于寬帶和