智能化数字媒体矩阵的实现方法与特点

文｜广州迪士普音响科技有限公司 王 辉

1 概述

扩声系统中，音频矩阵的规模在不断增大。传统的矩阵规模小，音频输入较多的也只有十几路，音频输出也只有几十路到上百路，以模拟音频信号交换为主。当矩阵规模增大后，模拟音频矩阵的信噪比将下降，失真将加大，并突显出施工效率低、管理和维护麻烦的问题；远距离传输时更存在各项指标严重恶化，消耗大量的传输线材的缺陷。总之，采用模拟矩阵的系统规模越大，施工和使用越复杂，可靠性越差。采用全数字音频矩阵可以很好地解决这些问题，本文即以广州迪士普音响科技有限公司的智能化数字媒体矩阵为例，介绍智能化数字媒体矩阵的实现方法与突出特点。

2 设计及特点

2.1 超大的音频矩阵规模，配置灵活

图1 DSPPA智能化数字媒体矩阵主机PMM3189

智能化数字媒体矩阵可实现超大的音频矩阵规模，以广州迪士普音响科技有限公司的智能化数字媒体矩阵（如图1所示）为例，该矩阵采用模块化设计，拥有50×10000规模的音频矩阵。其50路音频输入以“2+48”模式，即一路紧急话筒输入、一路电话音频输入，以及包括优先音频输入、寻呼音频输入、普通音频输入的48路其他音频输入的模式配置。优先音频输入有8个音频输入通道，按照优先级从高到低排列，可保证优先级高的音频输入自动优先通过（采用渐入淡出处理）。寻呼音频输入和普通音频输入均采用8通道模块化设计，支持用户根据普通音源输入数量及寻呼器的数量自由选配普通音源输入模块和寻呼音频输入模块的数量，最多可以接入6块（48路音频输入）。其音频输出也采用模块化设计，每个模块有8个音频输出通道，最多可以接入1250块，总计10000路音频输出通道。音频矩阵交换中心负责将音频输送到相应的音频输出通道。

2.2 彩色液晶大屏幕，操作方便

智能化数字媒体矩阵采用彩色液晶大屏幕，将用户常用的操作在一个屏幕上展现出来，如图2所示。在液晶大屏幕的支持下，可实现对10000个音频输出通道（以下简称为分区）中的一个分区的快速操作：大屏幕可以显示100个分区，通过分区翻页按键以1000个分区为单位进行翻页选择，然后以100个分区为单位进行屏幕选择，即可快速定位到10000个分区中的任何一个。此外，还可通过对全部分区操作的快捷按钮进行全开、全关以及恢复到全开/全关之前的控制状态的操作。同时还增加了20个分组，将需要同时操作或同类型的分区编在同一个组，可实现通过分组按键对同类型的多个分区进行快速操作。对于音频输入/输出的音效处理、电话设置、警报设置、定时编程、分组设置、外设控制、皮肤设置、播放器控制、监听录音、系统配置等不常用的操作可通过进入系统设置中的子界面来完成。如此，智能化数字媒体矩阵即通过灵活的模块配置，以及软件与界面的优化处理，实现了规模庞大的音频矩阵的简单、方便的使用操作。

图2 智能化数字媒体矩阵主界面

2.3 全数字化音频矩阵及数据传输

智能化数字媒体矩阵的多路模拟音频输入先由ADC采用48kHz采样频率、16bit量化转换为数字音频数据，然后由DSP进行前级数据处理，由数字音频汇总单元进行预纠错、时分复用编码，再通过通信发送模块送入数据传输通道。通信接收模块将接收自数据传输通道的数据送入数字音频矩阵器，数字音频矩阵器对这些数据进行纠错、解码，并分离出对应通道的数字音频数据，然后由DSP对这些数字音频数据进行后级音效处理，之后送入DAC通道转换为模拟音频输出。此即数字音频矩阵交换的全过程（如图3所示）。通信发送模块与通信接收模块之间采用5类线，或采用以太网光端机通过光纤进行千米级传输。

图3 音频输入输出流程框图

2.4 音频输入/输出均内置DSP音效处理

智能化数字媒体矩阵通过提高采样率和利用数字音频矩阵交换明显提高了音质，同时采用DSP技术支持根据需要对音频进行进一步改善。例如，来自寻呼器的音频需要提高语音的清晰度时，可以采用DSP技术来处理；扬声器所处外部环境不同，对扩声效果造成一定影响时，也可以采用DSP技术来处理，调节分区音频输出，弥补环境造成的扩声不足。DSP音效处理包括参量均衡、压限控制、增益调节、频谱指示，以及噪声门和各类滤波处理等。图4是寻呼音源输入通道设置图，从中可以看到自动检测寻呼器在线状态，设定寻呼器优先级、参量均衡器、压限设置和前级增益、音量的功能，其中参量均衡可以启用、禁用，也可以快速复位到出厂初始值。

图4 寻呼音源输入通道设置图

图5是普通音源输入通道设置图，从中可以看到增加了频谱显示功能。

图5 普通音源输入通道设置图

图6是参量均衡的3个重要参数，即频点、频段增益及Q值的设置界面。

图6 参量均衡参数设置图

图7是音频输出设置图，从中可以看到每一个分区输出均可进行参量均衡、频谱显示、音量调节；不仅可以对每一个分区单独设置，还可以对全部分区的音量进行统一调节，减小逐一调节的麻烦，方便操作。

图7 音频输出设置图

3 工程施工及布线方式

智能化数字媒体矩阵采用模块化设计，可以根据扩声工程的规模灵活配置。对于小型扩声工程，一台智能主机即可满足要求；对于中型扩声工程，例如涉及几栋楼或几十层楼的工程，则可以通过扩展箱进行扩展——智能主机与扩展箱通过一根5类线连接，各扩展箱可以分别处于不同的建筑物中，彼此间可以相互级联，因而可以省去很多功率线，布线十分简单，有助于降低工程造价；对于面积大、分布广的大型扩声工程，可以通过以太网光端机进行远程扩展。图8是智能化数字媒体矩阵系统连接示意简图。

图8 系统连接示意简图

4 结束语

本文简要介绍了智能化数字媒体矩阵（规模为50×10000）的实现方法及特点。智能化数字媒体矩阵采用全数字音频矩阵、模块化设计、数字传输，每路输入输出音频均引入了DSP处理技术，全面提升了性能和指标，同时实现了工程上的灵活配置、方便施工，能够满足不同规模扩声系统需求。