音频信号对比系统

文/孙栋良

1.引言

目前，许多电台已具备了相对完善的广播制播和链路的音频信号监测，可以准确定位传输链路中的故障点并作出快速处理。但对于各节点之间的音频信号质量差异，甚至是发射接收回来的信号与台内链路各节点的质量差异，目前无法进行监测和对比。这种不同信号源的音频质量和内容的对比，对于快速发现和全面掌握广播音频传输链路上的问题非常有帮助，尤其是发射接收回来的信号与总控末级输出信号的内容对比，无需实时监听就能发现是否有信号干扰，甚至可以帮助技术人员发现传输端有可能被接入非法信号的情况。因此，对多音频信号源的对比系统技术研究显得非常有必要。我台技术人员与杭州联汇科技技术人员共同努力完成此研究。

2.音频信号对比系统介绍

ACA （Audio Consistency Analyzer）音频信号对比系统采用3U机架，每台设备最多支持4频率（即4对音频信号的检测），音频信号对比系统后面板如图1。

图1 音频信号对比系统后面板

8路模拟立体声输入，8路AES立体声输出，PCI接口（也有PCIE接口），后面卡侬头用不到的用挡片挡住。多音频信号源的对比技术可应用于广播总控、发射台、检测中心，广播总控用于判断总控末级输出信号和调音台输出信号的一致性；总控末级信号和发射接收回来的信号的一致性；发射台发射接收回来的信号和光端机、微波输出信号的一致性；检测中心可以判断播出信号是否被干扰或者侵入。报警信息通过网络输出，可输出到总控、发射台、检测中心，协议需配置统一。软件功能包括主机的web服务，以及一个独立的APP。独立的APP基于windows开发，与主机之间通过网络通信。

2.1 主机功能

主机基于Linux操作系统开发，为用户提供web服务。支持火狐、IE和Google浏览器。对设备后面板接入的第1、2路，第3、4路，第5、6路，第7、8路信号进行内容的一致性对比:即对所有信号进行静音、噪音、过载，反相检测（噪音检测不做强制要求）[1]。超过参数设置的阈值，设备蜂鸣器报警，软件界面警报灯亮起；可以手动关闭警报；系统记录报警日志，可查看和导出，后台定期清理日志，日志可接入日志中心；报警信息通过网络输出，可输出到用户需要的平台；一致性报警的准确率高。可以记录用户的登录、退出、修改参数等信息。可以对任意通道进行手动监听和自动轮巡监听。通道和频率名称可自定义，界面可以显示自定义的通道名。系统能够自动找到主备两路信号的延时，自动定位信号初始点。系统嵌入html的联机帮助。界面通过浏览器直接访问，访问界面如图2界面，包括实时状态查询、报警日志查询、操作日志查询、检测项参数设置、系统设置，用户登录可以配置参数，用户密码可以修改。登录用户，即管理员，可以修改系统参数、修改密码，拥有所有权限；非登录用户，查询、导出报警和操作日志，设置手动或轮巡监听。

图2 访问界面

2.1.1 实时查询

实时查询界面（访问界面）如图2，可对频道名字和频率名字配置，音量条不做修改。可设置监听方式，手动和自动。如果选择手动，自动轮巡和时间间隔无法编辑；反之亦然。时间间隔可手动输入，单位默认为秒，取值范围5～60S。报警的时候，相应通道报警灯亮起，并且报警按钮变红，报警信息通过网络输出。如果误报或者是停机检修，可以通过单击解除报警取消报警，直到下一次故障时再次亮起。如果有些通道没有接输入，音量条这里无输入，所有警示灯没有颜色，整个背景用灰色显示。

2.1.2 报警日志查询

报警日志查询点击如图2左边第二项。出现故障类型、通道、频率、日期等项，故障类型分:全部、静音、过载。不一致，反相；通道:全部，IN1，IN2…IN8；频率:根据所配置的频率；日期，嵌入日历控件，单击弹出日历可选择；点导出，可导出查询结果；后台可自动定期清理记录；日志接入日志中心。

2.1.3 操作日志查询

操作日志查询如图2左边第三项点开，根据日期进行查询，对于管理员，需要记录所有重要操作，包括登录、退出、修改密码操作，设置所有报警参数操作。导出查询结果，系统定期清理日志，日志接入日志中心。

2.1.4 检测项参数设置界面

检测项参数设置界面如图2左边第四项点开，不一致等相关参数据根据实际需要进行选择。静音、过载和反相需要模块开启后才会显示，检测项参数设置保存生效。

2.1.5 系统设置

系统设置如图2左边第五项点开，可以网络参数设置、日志参数设置、端口设置、总控报警输出设置、密码设置。设备IP地址修改后，需要退出web重新登录。

2.2 APP功能

APP功能主要用于大屏显示，与主机通过网络通信，支持win7、win8系统，需要上大屏，支持的分辨率有1440X900，1920X1080，1366X768；界面采取皮肤的方式，通道数量可配置；不同设备中的频率可自由组合。超过参数设置的阈值，软件界面警报灯亮起，可以手动关闭警报。对任意通道进行手动监听和自动轮巡监听。拥有主界面、设备管理界面、组屏设置界面，各界面也为窗口式。主界面有两种监听方式，即手动和自动。如果选择手动，自动轮巡和时间间隔无法编辑；反之亦然。时间间隔可手动输入，单位默认为秒。取值范围5～60S。手动监听时，还可以通过单击任意VU彩条切换监听。报警的时候，相应通道报警灯亮起，报警按钮变红。如果误报，或者是停机检修，可以通过单击解除报警取消报警，直到下一次故障时再次亮起。单击任意VU彩条可切换监听。设备管理界面，根据设备IP地址和端口号添加设备。添加后，可以获取通道信息。在添加时，可通过“连接”按钮检测与设备的网络是否连通。组屏设置界面首先设置界面布局方式，添加频率，频率名称要与web中配置的一致。通过拖动，可将频率拖动至上方的任意位置中。

3.音频信号对比系统实现

技术人员利用ACAStation.Web的Web站点，ModuleACAServer.dll服务端，ACAWatch.exe坚 持 端，VS2010版本工具研发，MySql数据库制作[2]。软件结构如图3，模块各项功能与程序结构的关系如表1。

图3 软件结构

表1 模块功能与程序结构的关系

系统运行日志配置的功能:日志开关，输出系统运行日志，以log文件的形式输出，0不输出日志；1输出报警时的检测值，即阀值运行范围外的值；2输出全部检测值。几个报警类型分别设置，不同类型输出不同的log文件。报警输出应该包括几个要素:时间、输入通道（即频率的主输出还是发射接收回来的）、检测值、报警阀值。

监听功能:监听功能使用监听dll，dll即延迟锁相环（Delay-locked loop，简称DLL），广泛应用于时序领域，它可以采用时钟频率测量法和时钟比较法实现。

频道参数说明:所有监测项的阀值都设定三个，第一个标识为提醒，第二个标识为预警，第三个标识为报警。默认情况下，静音和过载只支持第一个，只有一致性支持三个。

系统参数配置:系统参数配置如表2。

数据库设计（采用MySql数据库）、软件执行脚本，因开发公司保密性，这里不再累述。

表2 系统参数配置

结语

通过对音频信号对比系统技术的学习研究，可以广泛应用到今后的工作中，特别是对西安广播电视台音频链路传输技术的深层次分析，对工作实践中出现的问题快速判断、解决反应，有极大的帮助。本系统应用研究多路音频信号对比能够达到实用化的准确率要求，可以长期使用，能更好地为广电行业服务。在这里特别感谢我台参与研究的同事和杭州联创科技的大力支持，你们辛苦了。

[1]易克初、田斌，语言信号处理[M]，北京:国防工业出版社，2003:79

[2]唐汉明 《深入浅出Mysql》数据库开发、优化与管理维护，人民邮电出版社第二版2014.01