基于IP协议数据的音频信号检测系统解决方案

【摘要】广播电台同时控制多套广播节目的编辑、制作、播出；为此需要为广播电台控制系统在最开始安装设计时就整体考虑网上播出及媒体资产管理设计方案。设计方案是基于硬盘播出和总控系统融为一体的思路。为实现广播电台的自动检测与控制，需要将所有广播信号转换成符合IP协议的公共数据，同时编制专用控制系统用于对所有播出的音频信号进行自动检测和控制。本文重点从硬件设计和软件控制方面进行了系统设计。

【关键词】音频信号；检测控制；IP数据

1.前言

目前，国内广播电台自动播出系统已经设计很完善。充分考虑到多路、多种信号在播出过程能达到及时、准确、自动切换。该系统共包含五套节目有六个直播间、四个自动播出站、四个备用播出站、一个演播室。多个卫星信号和各种来至现场的信号等多路音频信号需要同时调派，这些信号中又有多种格式的信号，如：各种格式的数字信号；平衡模拟信号和非平衡模拟信号。其中非平衡模拟信号可能又有各种阻抗不同的非平衡信号。这些多种格式的信号进入到主备控制系统前都要经过格式转换变成标准信号后再进入到主控系统。主控系统采用全数字传输方式，传输格式采用AES/EBU（音频工程师协会/欧洲广播联盟）专业数字音频格式。备用系统采用模拟音频方式传输，传输格式采用600Ω平衡模拟信号。当这些信号经过各种格式转换以后进入到主备两个进口音频矩阵的输入端。经过自动控制的软件，按节目单的设定就可以及时、准确的给每一套节目的输出端上提供相应的信号实现自动播出。自动广播播出系统实现了全自动播出，也可以做到无人值守，同时人工在有授权的情况下可以随时插播调用节目播出（应对各种特殊重大的播出）。为保证广播自动播出控制系统能万无一失，与之对应的自动检测控制系统和故障紧急自动排除系统就显得尤为重要，当出现停播、劣播故障时系统自动报警采取切换播出，保证不停播。故障解决后，系统能自动恢复播出状态。本文设计出基于IP协议数据的网络来实现音频自动检测盒控制。

2.方案设计

系统总体设计方案如图1所示：

图1 音频信号采集检测方案

（1）输入音频信号和输出音频信号是同一信号，此设备在不打开时不影响音频信号的输出指标和幅度，打开采样时不影响输出音频信号的指标和幅度。也就是说采用高阻取样。

（2）设备采用两种型号，一种为600Ω平衡模拟音频信号输入，别一种为AES/EBU数字音频信号输入。

（3）一个设备为四组，数字音频用卡龙接口，模拟音频用大三芯接口

（4）用TCP或用户数据文报协议（UDP）给计算机接口（如有困难可用计算机R232协议来接口，但每一台设备和每一组信号要有地址码，要考虑多台设备和一台计算机怎么接口的问题）

3.技术分析

按照对32路语音信号进行控制来设计，每一路进行音频幅度监测和自动显示。

（1）对每路输入信号进行定性监测，显示信号以彩条方式显示，可在屏幕上进行监看。

（2）屏幕有信号幅度横线，相邻彩条以不同颜色区分。

（3）屏幕上方有告警灯和时钟。内置时钟电池，断电时时钟正常运行。

（4）信号中断40秒，机内蜂鸣器会报警，同时告警灯亮，报警方式和报警时间可以根据用户要求更改，一般情况分为比较报警和延时报警、即时报警三种。

（5）DGN-32D的馈入方式为低频高阻输入方式。

（6）本机留有打印机接口，可配专用微型打印机用于打印出停播时间和恢复播出时间，便于记录停播时间。

（7）Orban 8500 FM音频处理器，5段DSP高速处理，内置100M TCP/IP网络接口，带隔离的GPI接口，可人工/自动软件升级，内置信号发生器，内置的这时时钟，可以同步锁定或通过Internt接口锁定，主要技术指标：

频响：20-15KHz；

采样率：32-96KHz；

动态范围：数字：144dB 模拟：110dB4 THD；

失真：

系统隔离度：>55dB（20-15KHz）。

4.自动检测控制系统设计

系统设计主要参数如下：

（1）控制设备硬件系统常用标准1U机箱，便于插入机柜，后面板如图2所示：

图2 控制设备硬件接口

（2）与计算机连接的网线为直连线，连接后可以用PING命令检查网络通不通。

（3）本机主动方式发送数据时接收主机的UDP端口应设置为9988。接收主机以UDP方式读取四路信号的电平值时，读取命令为0x55 0x43 0xaa。本机开放2个端口号：1234和5678，对于接收主机的端口号没有要求。在发送的测试软件中选中“按十六进制”，在内容窗口输入“55 43 aa”发送即可获取。

（4）本机以UDP方式发送四路信号的电平值，AD转换的精度为10位（音频采样最大值为519），每路2字节，共发送16字节，顺序为：CH1_R、CH1-L、CH2_R、CH2-L、CH3_R、CH3-L、CH4_R、CH4-L。

（5）RS232连接线为交叉线，波特率为9600，一位起始位和一位结束位，无校验位，字节应连续发送，字节之间的间隙不得大于10ms。起始字节为0x55，结束字节为0xaa，起始位后的字节为命令参数，具体如下：

（a）0x43为读命令。读本机IP地址和子网掩码（0x01引导的后8位）、接收主机IP地址和子网掩码（0x02引导后8位）、发送间隔参数（0x03引导后2位）。例如读出厂设置（本机IP：192.168.0.18子网掩码：255.255.255.0接收主机IP：192.168.0.5子网掩码：255.255.255.0间隔参数：200）用串口助手操作如下，发送：5543AA；返回：55 01 C0A80012FFFFFF00 02 C0A80005FFFFFF00 03 00C8。

（b）0x42为写本机IP命令。如将（IP：192. 168.0.56子网掩码：255.255.255.0）配置给本机操作如下，发送：5542C0A80038FFFFFF00AA；返回：55。

（c）0x44为写接收主机IP命令。如将（IP：192.168.0.49子网掩码：255.255.255.0）配置给接收主机操作如下，发送：5544C0A80031 FFFFFF00AA；返回：55。

（d）0x45为写发送时间间隔参数命令。如将参数调整为500操作如下，发送：554501F4AA；返回：55。参数为16位数（最大65535），高8位前。当其值小于20时将停止主动发送，接收主机只能以UDP方式读取音频数据。

5.音频检测控制系统应用

本系统对整个播出系统和单个设备进行了直观的监测。

（1）32路幅度监测仪把播出信号、接收信号、直播信号显示在显示器上。

（2）慢录系统把每套节目全天的节目内容录制下来，便于以后审听。

（3）多点监测系统把整个系统的实际接线图显示在显示器上，并把选则监测的点的情况显示在接线图上。这样就让值机人员对每一个点的情况直观的显示出来，如果某一点出了问题就立即显示在接线图上。值机人员就可以直接去检查这一点。如果不能马上解决，接线图上还能给你显示应急的跳线方案。如果还加配了电话通知模块。出了故障系统将向有关人员用短信通知。可以在网络内任意计算机上显示系统的播出情况；并通过远程控制矩阵来监听每一设备的播出情况.这是盈之通独家研发的系统。音频检测拓扑图如图3所示。

图3 音频检测拓扑图

6.结束语

经过一年多的系统研制和调试安装。基于IP协议数据的音频在内蒙古多个地级广播电台进行实际应用，用户反映良好，系统具有界面显示直观，自动控制及时性和准确性高等特点。各种模式的音频信号数据均转换成IP协议数据，很好的实现了广播通信网和因特网的网际互联。

参考文献

[1]中华人民共和国广播电视行业标准GY/T 214-2006

[2]余红锋.基于CobraNet的网络广播系统研究[J].中山大学学报，2009.

作者简介：王佳（1981―），工程师，现供职于北方联创通信有限公司科技管理部，负责多项国防科研项目，研究方向：通信软件工程。