基于IP協議數據的音頻信號檢測系統解決方案

北方聯創通信有限公司 王 佳

1.前言

目前，國內廣播電臺自動播出系統已經設計很完善。充分考慮到多路、多種信號在播出過程能達到及時、準確、自動切換。該系統共包含五套節目有六個直播間、四個自動播出站、四個備用播出站、一個演播室。多個衛星信號和各種來至現場的信號等多路音頻信號需要同時調派，這些信號中又有多種格式的信號，如：各種格式的數字信號；平衡模擬信號和非平衡模擬信號。其中非平衡模擬信號可能又有各種阻抗不同的非平衡信號。這些多種格式的信號進入到主備控制系統前都要經過格式轉換變成標準信號后再進入到主控系統。主控系統采用全數字傳輸方式，傳輸格式采用AES/EBU(音頻工程師協會/歐洲廣播聯盟)專業數字音頻格式。備用系統采用模擬音頻方式傳輸，傳輸格式采用600Ω平衡模擬信號。當這些信號經過各種格式轉換以后進入到主備兩個進口音頻矩陣的輸入端。經過自動控制的軟件，按節目單的設定就可以及時、準確的給每一套節目的輸出端上提供相應的信號實現自動播出。自動廣播播出系統實現了全自動播出，也可以做到無人值守，同時人工在有授權的情況下可以隨時插播調用節目播出(應對各種特殊重大的播出)。為保證廣播自動播出控制系統能萬無一失，與之對應的自動檢測控制系統和故障緊急自動排除系統就顯得尤為重要，當出現停播、劣播故障時系統自動報警采取切換播出，保證不停播。故障解決后，系統能自動恢復播出狀態。本文設計出基于IP協議數據的網絡來實現音頻自動檢測盒控制。

2.方案設計

系統總體設計方案如圖1所示：

圖1 音頻信號采集檢測方案

(1)輸入音頻信號和輸出音頻信號是同一信號，此設備在不打開時不影響音頻信號的輸出指標和幅度，打開采樣時不影響輸出音頻信號的指標和幅度。也就是說采用高阻取樣。

(2)設備采用兩種型號，一種為600Ω平衡模擬音頻信號輸入，別一種為AES/EBU數字音頻信號輸入。

(3)一個設備為四組，數字音頻用卡龍接口，模擬音頻用大三芯接口

(4)用TCP或用戶數據文報協議(UDP)給計算機接口(如有困難可用計算機R232協議來接口，但每一臺設備和每一組信號要有地址碼，要考慮多臺設備和一臺計算機怎么接口的問題)

3.技術分析

按照對32路語音信號進行控制來設計，每一路進行音頻幅度監測和自動顯示。

(1)對每路輸入信號進行定性監測，顯示信號以彩條方式顯示，可在屏幕上進行監看。

(2)屏幕有信號幅度橫線，相鄰彩條以不同顏色區分。

(3)屏幕上方有告警燈和時鐘。內置時鐘電池，斷電時時鐘正常運行。

(4)信號中斷40秒，機內蜂鳴器會報警，同時告警燈亮，報警方式和報警時間可以根據用戶要求更改，一般情況分為比較報警和延時報警、即時報警三種。

(5)DGN-32D的饋入方式為低頻高阻輸入方式。

(6)本機留有打印機接口，可配專用微型打印機用于打印出停播時間和恢復播出時間，便于記錄停播時間。

(7)Orban 8500 FM音頻處理器，5段DSP高速處理，內置100M TCP/IP網絡接口，帶隔離的GPI接口，可人工/自動軟件升級，內置信號發生器，內置的這時時鐘，可以同步鎖定或通過Internt接口鎖定，主要技術指標：

頻響：20-15KHz；

采樣率：32-96KHz；

動態范圍：數字：144dB 模擬：110dB4 THD；

失真：<0.01%(20-1KHz)<0.05%(15KHz)，<0.02%(SMPTE)；

系統隔離度：>55dB(20-15KHz)。

4.自動檢測控制系統設計

系統設計主要參數如下：

(1)控制設備硬件系統常用標準1U機箱，便于插入機柜，后面板如圖2所示：

圖2 控制設備硬件接口

(2)與計算機連接的網線為直連線，連接后可以用PING命令檢查網絡通不通。

(3)本機主動方式發送數據時接收主機的UDP端口應設置為9988。接收主機以UDP方式讀取四路信號的電平值時，讀取命令為0x55 0x43 0xaa。本機開放2個端口號：1234和5678，對于接收主機的端口號沒有要求。在發送的測試軟件中選中“按十六進制”，在內容窗口輸入“55 43 aa”發送即可獲取。

(4)本機以UDP方式發送四路信號的電平值，AD轉換的精度為10位（音頻采樣最大值為519），每路2字節，共發送16字節，順序為：CH1_R、CH1-L、CH2_R、CH2-L、CH3_R、CH3-L、CH4_R、CH4-L。

(5)RS232連接線為交叉線，波特率為9600，一位起始位和一位結束位，無校驗位，字節應連續發送，字節之間的間隙不得大于10ms。起始字節為0x55，結束字節為0xaa，起始位后的字節為命令參數，具體如下：

(a)0x43為讀命令。讀本機IP地址和子網掩碼(0x01引導的后8位)、接收主機IP地址和子網掩碼(0x02引導后8位)、發送間隔參數(0x03引導后2位)。例如讀出廠設置(本機IP：192.168.0.18子網掩碼：255.255.255.0接收主機IP：192.168.0.5子網掩碼：255.255.255.0間隔參數：200)用串口助手操作如下，發送：5543AA；返回：55 01 C0A80012FFFFFF00 02 C0A80005FFFFFF00 03 00C8。

(b)0x42為寫本機IP命令。如將（IP：192.168.0.56子網掩碼：255.255.255.0）配置給本機操作如下，發送：5542C0A80038FFFFFF00AA；返回：55。

(c)0x44為寫接收主機IP命令。如將（IP：192.168.0.49子網掩碼：255.255.255.0）配置給接收主機操作如下，發送：5544C0A80031 FFFFFF00AA；返回：55。

(d)0x45為寫發送時間間隔參數命令。如將參數調整為500操作如下，發送：554501F4AA；返回：55。參數為16位數（最大65535），高8位前。當其值小于20時將停止主動發送，接收主機只能以UDP方式讀取音頻數據。

5.音頻檢測控制系統應用

本系統對整個播出系統和單個設備進行了直觀的監測。

(1)32路幅度監測儀把播出信號、接收信號、直播信號顯示在顯示器上。

(2)慢錄系統把每套節目全天的節目內容錄制下來，便于以后審聽。

(3)多點監測系統把整個系統的實際接線圖顯示在顯示器上，并把選則監測的點的情況顯示在接線圖上。這樣就讓值機人員對每一個點的情況直觀的顯示出來，如果某一點出了問題就立即顯示在接線圖上。值機人員就可以直接去檢查這一點。如果不能馬上解決，接線圖上還能給你顯示應急的跳線方案。如果還加配了電話通知模塊。出了故障系統將向有關人員用短信通知?？梢栽诰W絡內任意計算機上顯示系統的播出情況；并通過遠程控制矩陣來監聽每一設備的播出情況.這是盈之通獨家研發的系統。音頻檢測拓撲圖如圖3所示。

圖3 音頻檢測拓撲圖

6.結束語

經過一年多的系統研制和調試安裝?；贗P協議數據的音頻在內蒙古多個地級廣播電臺進行實際應用，用戶反映良好，系統具有界面顯示直觀，自動控制及時性和準確性高等特點。各種模式的音頻信號數據均轉換成IP協議數據，很好的實現了廣播通信網和因特網的網際互聯。

[1]中華人民共和國廣播電視行業標準GY/T 214-2006

[2]余紅鋒.基于CobraNet的網絡廣播系統研究[J].中山大學學報,2009.