智能化數字媒體矩陣的實現方法與特點

王 輝（廣州迪士普音響科技有限公司， 廣東 廣州 510450）

圖1 DSPPA智能化數字媒體矩陣主機PMM3189

1 概述

擴聲系統中，音頻矩陣的規模在不斷擴大。傳統矩陣的規模小，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，當矩陣規模增大后，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、管理和維護麻煩的問題；遠距離傳輸時更令各項指標嚴重惡化，消耗大量的傳輸線材；系統越大，施工和使用越復雜，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字媒體矩陣采用全數字音頻矩陣很好地解決了這個問題，下面將介紹其實現方法與突出特點。

2 設計方法及特點

2.1 超大規模音頻矩陣、靈活配置

系統實現了50×10000音頻矩陣，采用模塊化設計，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路音頻輸入包括優先音頻輸入、尋呼音頻輸入、普通音頻輸入。其中優先音頻輸入有8個音頻輸入通道，優先級從高到低排列，優先級高的音頻輸入通道自動優先通過，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，用戶可以根據普通音源輸入數量及尋呼器的數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責將對應的音頻輸入送到相應的音頻輸出通道，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出來，如圖3所示。要實現對1萬個音頻輸出通道（以下簡稱為分區）中的1個分區快速操作，一方面采用大屏幕，在屏幕上可以顯示100個分區；另一方面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，通過這種方式可以快速定位到1萬個分區中的任何1個分區。還可以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。同時增加了20個分組，將需要同時操作或同類型的分區編在同一個組，通過分組按鍵可以快速對同類型的多個分區快速操作。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，通過進入系統設置中的子界面來完成。因此，智能化數字媒體矩陣雖然音頻矩陣規模龐大，但通過靈活的模塊配置，以及軟件與界面的優化處理，使用操作非常簡單、方便。

圖3 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

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對數字音頻數據進行前級數據處理。數字音頻匯總單元將多路數字音頻經過預糾錯、時分復用編碼，再通過通訊發送模塊送入數據傳輸通道。通訊接收模塊將接收來自數據傳輸通道的數據送入數字音頻矩陣器，首先經過糾錯解碼并分離出對應通道的數字音頻數據，然后經過DSP進行后級音效處理，之后送入DAC通道轉換為模擬音頻輸出，從而實現整個數字音頻矩陣交換。通訊發送模塊與通訊接收模塊之間的傳輸通道采用五類線，或采用以太網光端機通過光纖進行公里級傳輸。

圖4 音頻輸入輸出流程框圖

2.4 音頻輸入/輸出均內置DSP音效處理

通過提高采樣率和數字音頻矩陣交換可以明顯提高音質，同時根據需要采用DSP技術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，就可以通過DSP技術來處理；不同外部環境對揚聲器聲音有一定影響，也可以通過DSP處理來彌補分區輸出音頻不足等等。DSP音效處理包括參量均衡、壓限控制、增益調節、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置圖，包括自動檢測尋呼器的在線狀態、設定尋呼器的優先級、參量均衡器、壓限設置和前級增益、音量調節，其中，參量均衡可以啟用也可以禁用，還可以快速復位到出廠初始值。

圖6 是普通音源輸入通道設置圖，增加了頻譜顯示功能。

圖6 普通音源輸入通道設置圖

圖7 是參量均衡的3個重要參數設置界面，可以根據需要完成頻點、頻段增益及Q值的設置。

圖7 參量均衡設置界面

圖8 是音頻輸出設置圖，每一個分區輸出均帶有參量均衡、頻譜顯示、音量調節功能，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，操作十分方便。

圖8 音頻輸出設置圖

3 工程施工及布線方式

由于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，一臺智能主機可以滿足要求；對于中型擴聲工程，例如有幾棟樓層，則可以通過擴展箱進行擴展。智能主機與擴展箱通過一條五類線連接，而且擴展箱之間可以相互級聯，擴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、分布廣的大型擴聲工程，可以通過以太網光端機進行遠程擴展，圖9是智能化數字媒體矩陣系統連接示意簡圖。

圖9 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，系統采用全數字音頻矩陣，模塊化設計，數字傳輸，對每路輸入輸出音頻均采用DSP處理技術，全面提升了性能和指標，同時，工程上實現了靈活配置、施工方便，能夠滿足不同規模擴聲系統需求。