智能化數字媒體矩陣的實現方法與特點

文｜廣州迪士普音響科技有限公司 王 輝

1 概述

擴聲系統中，音頻矩陣的規模在不斷增大。傳統的矩陣規模小，音頻輸入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。當矩陣規模增大后，模擬音頻矩陣的信噪比將下降，失真將加大，并突顯出施工效率低、管理和維護麻煩的問題；遠距離傳輸時更存在各項指標嚴重惡化，消耗大量的傳輸線材的缺陷。總之，采用模擬矩陣的系統規模越大，施工和使用越復雜，可靠性越差。采用全數字音頻矩陣可以很好地解決這些問題，本文即以廣州迪士普音響科技有限公司的智能化數字媒體矩陣為例，介紹智能化數字媒體矩陣的實現方法與突出特點。

2 設計及特點

2.1 超大的音頻矩陣規模，配置靈活

圖1 DSPPA智能化數字媒體矩陣主機PMM3189

智能化數字媒體矩陣可實現超大的音頻矩陣規模，以廣州迪士普音響科技有限公司的智能化數字媒體矩陣（如圖1所示）為例，該矩陣采用模塊化設計，擁有50×10000規模的音頻矩陣。其50路音頻輸入以“2+48”模式，即一路緊急話筒輸入、一路電話音頻輸入，以及包括優先音頻輸入、尋呼音頻輸入、普通音頻輸入的48路其他音頻輸入的模式配置。優先音頻輸入有8個音頻輸入通道，按照優先級從高到低排列，可保證優先級高的音頻輸入自動優先通過（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通道模塊化設計，支持用戶根據普通音源輸入數量及尋呼器的數量自由選配普通音源輸入模塊和尋呼音頻輸入模塊的數量，最多可以接入6塊（48路音頻輸入）。其音頻輸出也采用模塊化設計，每個模塊有8個音頻輸出通道，最多可以接入1250塊，總計10000路音頻輸出通道。音頻矩陣交換中心負責將音頻輸送到相應的音頻輸出通道。

2.2 彩色液晶大屏幕，操作方便

智能化數字媒體矩陣采用彩色液晶大屏幕，將用戶常用的操作在一個屏幕上展現出來，如圖2所示。在液晶大屏幕的支持下，可實現對10000個音頻輸出通道（以下簡稱為分區）中的一個分區的快速操作：大屏幕可以顯示100個分區，通過分區翻頁按鍵以1000個分區為單位進行翻頁選擇，然后以100個分區為單位進行屏幕選擇，即可快速定位到10000個分區中的任何一個。此外，還可通過對全部分區操作的快捷按鈕進行全開、全關以及恢復到全開/全關之前的控制狀態的操作。同時還增加了20個分組，將需要同時操作或同類型的分區編在同一個組，可實現通過分組按鍵對同類型的多個分區進行快速操作。對于音頻輸入/輸出的音效處理、電話設置、警報設置、定時編程、分組設置、外設控制、皮膚設置、播放器控制、監聽錄音、系統配置等不常用的操作可通過進入系統設置中的子界面來完成。如此，智能化數字媒體矩陣即通過靈活的模塊配置，以及軟件與界面的優化處理，實現了規模龐大的音頻矩陣的簡單、方便的使用操作。

圖2 智能化數字媒體矩陣主界面

2.3 全數字化音頻矩陣及數據傳輸

智能化數字媒體矩陣的多路模擬音頻輸入先由ADC采用48kHz采樣頻率、16bit量化轉換為數字音頻數據，然后由DSP進行前級數據處理，由數字音頻匯總單元進行預糾錯、時分復用編碼，再通過通信發送模塊送入數據傳輸通道。通信接收模塊將接收自數據傳輸通道的數據送入數字音頻矩陣器，數字音頻矩陣器對這些數據進行糾錯、解碼，并分離出對應通道的數字音頻數據，然后由DSP對這些數字音頻數據進行后級音效處理，之后送入DAC通道轉換為模擬音頻輸出。此即數字音頻矩陣交換的全過程（如圖3所示）。通信發送模塊與通信接收模塊之間采用5類線，或采用以太網光端機通過光纖進行千米級傳輸。

圖3 音頻輸入輸出流程框圖

2.4 音頻輸入/輸出均內置DSP音效處理

智能化數字媒體矩陣通過提高采樣率和利用數字音頻矩陣交換明顯提高了音質，同時采用DSP技術支持根據需要對音頻進行進一步改善。例如，來自尋呼器的音頻需要提高語音的清晰度時，可以采用DSP技術來處理；揚聲器所處外部環境不同，對擴聲效果造成一定影響時，也可以采用DSP技術來處理，調節分區音頻輸出，彌補環境造成的擴聲不足。DSP音效處理包括參量均衡、壓限控制、增益調節、頻譜指示，以及噪聲門和各類濾波處理等。圖4是尋呼音源輸入通道設置圖，從中可以看到自動檢測尋呼器在線狀態，設定尋呼器優先級、參量均衡器、壓限設置和前級增益、音量的功能，其中參量均衡可以啟用、禁用，也可以快速復位到出廠初始值。

圖4 尋呼音源輸入通道設置圖

圖5是普通音源輸入通道設置圖，從中可以看到增加了頻譜顯示功能。

圖5 普通音源輸入通道設置圖

圖6是參量均衡的3個重要參數，即頻點、頻段增益及Q值的設置界面。

圖6 參量均衡參數設置圖

圖7是音頻輸出設置圖，從中可以看到每一個分區輸出均可進行參量均衡、頻譜顯示、音量調節；不僅可以對每一個分區單獨設置，還可以對全部分區的音量進行統一調節，減小逐一調節的麻煩，方便操作。

圖7 音頻輸出設置圖

3 工程施工及布線方式

智能化數字媒體矩陣采用模塊化設計，可以根據擴聲工程的規模靈活配置。對于小型擴聲工程，一臺智能主機即可滿足要求；對于中型擴聲工程，例如涉及幾棟樓或幾十層樓的工程，則可以通過擴展箱進行擴展——智能主機與擴展箱通過一根5類線連接，各擴展箱可以分別處于不同的建筑物中，彼此間可以相互級聯，因而可以省去很多功率線，布線十分簡單，有助于降低工程造價；對于面積大、分布廣的大型擴聲工程，可以通過以太網光端機進行遠程擴展。圖8是智能化數字媒體矩陣系統連接示意簡圖。

圖8 系統連接示意簡圖

4 結束語

本文簡要介紹了智能化數字媒體矩陣（規模為50×10000）的實現方法及特點。智能化數字媒體矩陣采用全數字音頻矩陣、模塊化設計、數字傳輸，每路輸入輸出音頻均引入了DSP處理技術，全面提升了性能和指標，同時實現了工程上的靈活配置、方便施工，能夠滿足不同規模擴聲系統需求。