以太網技術在音視頻信號切換器設計中的應用

付信芳

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，我國的廣播電視事業也在不斷的進步和發展，現階段我國的廣播電視已經擺脫了傳統的單一模式，變成了集中式的全方位立體模式，其中有地面無線覆蓋、有線傳輸、網絡傳播以及衛星傳播等模式。為了適應廣播電視的數字化，就應該控制音視頻信號的輸入輸出。本文首先簡單介紹了音視頻切換器的現狀和發展趨勢；其次，對音視頻切換器進行了詳細的分析。

關鍵詞：音頻切換；視頻切換；音視頻信號切換器

中圖分類號：TN948 文獻標識碼：A

在廣播電視系統當中，音視頻信號切換器是其中的重要組成部分之一，作為遠程監控系統的前段設備，它可以和信號采集器、智能電視信號檢測報警器等設備相組合。在廣播電視的播出過程中，音視頻信號切換器經常會出現故障，對電視信號產生影響。音視頻切換器承載著多路信號的輸入，在主信號遭到中斷或者衰弱的時候將信號及時的切換到備用信號當中，保持音視頻發射器正常連續信號的輸出以及對信號進行及時檢測，以確保廣播電視信號的正常播出。

一、音視頻切換器的現狀以及發展趨勢

1 音視頻切換器的現狀

音視頻切換器屬于一種信號中樞，是一種集接受、分配以及控制于一體的音視頻信號中樞系統，在整個廣播電視系統當中，相當于人體當中的“大腦”。伴隨著2008年奧運會的舉行，音視頻信號切換器的發展速度是相當迅猛的。但是，在現階段的廣播電視事業當中，信號切換效率不斷提高的同時，也存在著很多缺陷，比如信號切換以切換標清信號為主；以近距離控制為主；主控芯片的處理速度過于低下，阻礙了系統信號的正常切換；音頻信號和視頻信號不能夠完全同步；產品為一體結構，沒有模塊化。

2 音視頻切換器的發展趨勢

音視頻切換器大約經歷了三個階段的大戰，分別是直連方式，即將信號線直接連接起來，通過人力將信號輸入和輸出；繼電器方式，即通過高低電平來對繼電器進行通斷控制，可以控制相對應的輸入輸出通道；芯片方式，即通過芯片內部將輸入輸出的通道實現通斷，可以充分的將信號和其他的電子電路結合在一起，有效的提高了系統的穩定性。

二、音視頻信號切換器

1 系統的總能功能與結構

音視頻切換器主要包括幾部分，分別是單片機、音頻切換電路、視頻切換電路、網絡接口電路、顯示以及鍵盤接口電路和時鐘等幾部分，如圖1所示。

該系統的主要功能主要分為以下幾個方面：

（1）可以實現4路音頻和4路視頻的輸入，在單片機的控制之下，實現音視頻的切換；

（2）可以實現自動化和手動化的雙向切換方式；

（3）進行手動切換的時候，可以直接在控制面板上進行操作；

（4）進行系統自動切換的時候，系統可以自動檢測到輸入信號的狀態；如果信號中斷或者比較衰弱的時候，就會自動轉入到備用信號當中；

（5）網絡接口可以與監控中心的計算機進行全程監控，監控中心具有查詢和控制的功能；

（6）面板上設有直接顯示信號故障的標志；

（7）可以顯示時鐘參數和內部參數；

（8）在工作時間之內，可以在設備產生故障的時候及時報警。

2 音頻信號檢測

對音頻信號的檢測是由幾部分組成的，分別是音頻放大、音頻多路選擇開頭、峰值檢波、音量控制以及單片機等。當音頻信號開始檢測的時候，信號會經過NE5532進行放大，然后會送到峰值檢波電路處進行檢波處理，產生對應的平均分量之后，就會直接送到單片機之處，經過單片機會處理成數字信號，這些數字信號是作為音頻檢測的基本狀態的。根絕這些信號，可以直接判斷出信號的強弱，如圖2所示。

3 視頻信號檢測

在視頻信號的檢測中，經常使用的就是對同步信號進行有效的檢測，利用對黑電平鉗位，然后利用同步分離電路的方式將行、出場信號徹底分離出來，與此同時，還要判斷所分離出的信號是否有不能確定的信號。如圖3所示，通過MAX7452來實現視頻信號的放大與檢測，它本身內部就具有視頻的放大功能和同步信號的檢測功能，LOS可以作為同步信號丟失的檢測輸出信號，高電平有效，然后單片機會讀取LOS信號來對視頻輸入的信號進行確認是否正確，如圖3所示。

4 鍵盤與顯示電路

鍵盤的電路是相對簡單的，只需要3個按鍵就可以實現，分別是UP、DOWN、OK這三個按鍵，顯示的接口也是可以分成3個部分的，分別是時間參數顯示、電平指示和故障指示。時間參數顯示由8個共陰極的數碼管組成；電頻由4個8位的LED光柱組成，如果處于工作狀態，光柱會隨著音頻信號的強弱來產生波動，可以用來反映電平的情況。故障指示用來顯示4個通道當中的音頻和視頻信號是否正常，其中由8個發光二極管組成，如果沒有信號通過的時候，二極管就會閃爍。

5 網絡接口電路

網絡接口的實現是由單片機和以太網的直接連接構成的，用此來實現音頻切換器的遠程監測和監控的功能。

6 軟件設計

音視頻信號切換器的軟件設計是由設備端控制軟件和遠程管理軟件兩個部分組成的。設備端控制軟件是需要完成設備工作的初始化狀態，檢測音頻和視頻信號的輸入是否正常，還會實現自動切換的功能。遠程管理可以對遠程設備的工作狀態進行界面設計；還可以遠程參與設備的界面設置；對通信模塊進行相關設計。

結語

通過以太網接口技術，充分實現了智能音視頻信號的切換設計，并且在多個發射臺得到廣泛的應用。實踐證明，該系統的功能和可靠性已經在很大程度上得到了改善，可以很好的解決以往的串口通信方式，在很大程度上解決了我國的廣播電視事業當中容易發生的故障以及問題，提高了廣播事業的安全可靠性，保障了廣播電視事業運行穩定，促進了我國的廣播電視事業，為居民的生產生活提供了極大的便利。

參考文獻

[1]劉亮.基于Internet和Cortex-M3的音視頻切換器的研究與設計[D].中南大學，2012.

[2]黃斌全，聶雄.基于以太網技術的音視頻信號切換器的設計[J].電視技術，2012（11）：63-66.