一种基于宽带IP的多功能音频系统技术方案

本发明专利技术一种基于宽带IP的多功能音频系统，涉及一种智慧型音频播放系统，利用先进的通信与语音数字信号处理技术，将语音处理以及传输进行模块化设计，利用现有的网络和线缆，通过改造目前的网络交换机，实现专业音频大面积管控和功能的灵活配置，系统可以通过软件更改配置为楼宇广播系统、KTV系统、专业影院音频系统、会议系统、背景音乐系统以及各种联动模式下的音频报警系统，系统具备相关系统的所有特征以及专业数据处理能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路、电路硬件设计和嵌入式软件设计、PC软件以及算法设计、通信与计算机集成领域，利用先进的通信与语音数字信号处理技术，将语音处理以及传输进行模块化设计，利用现有的网络和线缆，通过改造目前的网络交换机，在网络交换机上增加专业音频处理模组，在计算机上通过软件实现专业音频在内网以及外网的大面积管控和功能的灵活配置，系统可以通过软件更改配置为楼宇广播系统、KTV系统、专业影院音频系统、会议系统、背景音乐系统以及各种联动模式下的音频报警系统，系统在不同的功能下的语音数据处理方式以及功能要求不同，能够根据用户要求动态配置不同空间的语音特征，以及通过动态配置扬声器构造不同的立体声空间。在专业音频处理方面，使用先进的算法和借助当前芯片的巨大潜力，将延时、均衡等采用模组化方式集成在系统中，空间功能不同，相应的处理和算法的组合不同。
技术介绍
当前的楼宇广播以及音频系统基本采用集中式功放，分布式扬声器的方式，音频功率放大器与扬声器之间采用专业音频电缆进行传输，不同的功能需要的电缆种类以及数量变化很大，各种不同的功能之间不能够共享综合布线与数字信号处理的算法。当前的音频广播系统，一般采用集中式配置音源、矩阵、放大器等设备，分布式配置扬声器。音源一般采用多种，如CD播放机、计算机等，通过矩阵将需要的音频传送到指定的线缆，带动扬声器播放。当前系统如图1所示。连接关系如下:CD播放机等作为音源与矩阵连接，矩阵后接功率放大器，放大器后接入扬声器，由于放大器的信号幅度一般很高，达到7(T100VAC，因此每个扬声器的接入端口需要一个匹配阻抗的变压器。工作过程如下:播放机等音源的输出可以是模拟或者数字信号，一般为模拟信号，模拟信号经过矩阵，将需要的音频转接到相应的放大器上，然后发送到相应的专业音频电缆，一根电缆一般连接20~100个扬声器，电缆上的高压音频信号经过变压器后，转换为扬声器规格内的驱动信号，使得扬声器发声。目前的楼宇音频系统虽然实现了集中控制，但是与先进的通信技术不兼容，使得建设的成本较高，而且功能单一，提供额外服务的附加值几乎没有。使用专业功放与控制矩阵设备。专业设备比较昂贵，而且功能单一，设置以及使用需要专业人员进行，一般用户无法操作。使用专业音频电缆:电缆根据承载能力，挂接不同的喇叭负载以及数量；负载较多时，使用多根音频电缆；音频电缆从机房铺设到喇叭处；全程模拟信号传输，易受干扰；信号传输距离越远，功率损耗越大；每根电缆由于制造厂家、布设的物理位置和结构等不同，其对音频信号的频域衰减不同，此部分频域衰减无法进行补偿。喇叭需要使用变压器进行负载匹配。一般制造的扬声器是具有固定的功率与阻抗，在使用高压信号传输能量时，在接收端必须增加变压器进行阻抗匹配，直接挂接需要额外定制扬声器。7(T100V模拟信号传输:直埋的安全性能较低，一旦线缆表皮破损，将导致漏电等事故发生，甚至引发触电事故；由于采用模拟信号传输，线路的短路等故障无法进行精确检测，或者检测成本过于高昂而无法经济化的批量采用，导致系统保护功能不完整。线缆故障，则后续的喇叭不再工作；检修中必须切断相应线缆的输出确保安全，导致检修中的服务全部中断。与当前的IP网络不兼容。当前的主流技术是宽带IP以及分布式电源，由于大量资金的投入使得相应设备的价格大幅下降，已经得到普及。音频系统只有与IP技术融合，才能够得到发展。
技术实现思路
本专利技术是通过如下方法实现的。如图2所示为基于IP的多功能音频系统，连接关系为:所有的扬声器直接与节点控制器连接，每个节点控制器可以连接1~16个扬声器(喇叭)，节点控制器由分布式电源提供24VDC供电，节点控制器另外的接口与各种传感器连接，如烟雾传感器、红外传感器等。节点控制器通过网线与数据交换机连接，而交换机通过网线与电子门锁、ONU、PC计算机等连接，ONU通过网线与多个交换机连接，并且ONU可以通过光缆与局端设备连接或者远方设备连接。根据业务需要，系统支持两种工作模式。局域网内部工作模式。通过计算机访问任何一台节点控制器，将需要的音频信号按照计算机网络的IP格式发送到节点控制器，节点控制器按照用户的要求，对相应的音频数据进行处理，然后发送到指定的扬声器，在指定的空间完成音频处理与播放功能。Web工作模式。用户经过授权，可以通过计算机访问网关，然后进入内部网络。进入内部网络后的相关操作，与局域网内部工作模式一致。本专利技术的优点为: 多节目多目标区域定向播放。将PC或者服务器作为节目源，广播频道的数量根据网络速度以及每个节目的数据速率要求而不同；本系统中PC以及服务器的数据通信缺省配置为100MBPS/1GBPS自适应接口，在24比特、48Κ采样的专业音频播放时，支持10/100个广播频道。本系统支持将空间动态划分为不同的区域，将指定的音频在指定的空间广播而其他区域不收改变的影响。本系统能够根据传感器数据自动划分广播区域，如在机场候机厅，乘客使用RFID登机牌时，候机厅内的不同空间可以读到乘客的RFID数据，当乘客远离登机口而此时登机程序已经启动，则系统能够根据最新读取的RFID数据判断乘客滞留的区域，动态将次区域的多个扬声器组合成为临时的广播区域，播放音频提示乘客到指定的登机口办理乘机手续；乘客登机后，此动态组合自动解除组合。任意音频格式文件可选。在PC上安装文件格式转换模组，可以将任意格式的文件转换为适合于系统播放的格式，发送到指定的播放终端。文件播放格式是默认转换的，将播放文件拖放到指定播放设备时，格式转换自动进行。专业级别的音频播放终端与数字信号处理能力。节点控制器以及驱动电路品支持24比特、48Κ/96Κ/192Κ采样的专业音频播放要求。每个声道默认缺省的EQ配置为10段，每个节点控制器可以配置4个声道信号；每段EQ的频率可调(在控制中心的PC上设置);每个节点控制器可以将4个声道信号级联配置为I路声道信号，此时每个声道的EQ配置为40段，每段EQ频率可调(在控制中心的PC上设置);所有参数的执行是在分布式节点控制器内实现。动态区域组合，动态配置立体声，支持2.1/5.1/7.1/10.2/22.2等不同要求的立体声空间音频配置要求。节点控制器的一个音频播放模组支持2.1立体声模式，每个节点控制器配置4个音频播放模组，用户可以利用I个节点控制器实现7.1声道的立体声；在布设10.2和22.2等更高级别的立体声空间时，仅需要在指定空间内按需布设节点控制器和与之相配的扬声器即可。在营造立体声环境时，可以针对每个声道配置EQ、音量以及延时，以达到优化立体声声场的目的。与其他系统无缝融合，支持消防以及其他报警系统优先级配置和联动功能。广播系统可以与消防系统实现联动，烟雾传感器等检测信号可以直接接入节点控制器，然后通过无线传输到指定的上位机；对喷水阀门的控制指令由上位机通过网线传递到节点控制器，节点控制器指令相应的阀门进行操作；在此过程中，广播系统能够得到传感器的报警信息，在指定或者按照预定程序，在相应的空间广播报警信息以及救助信息。如在10楼发生火灾，广播系统能够按照预定程序，首先触发9楼、11楼报警信息广播，提示人员从相应的通道撤离，然后顺序广播到12楼、13楼等，直至在预定的时间段内将广播信息发送到本本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种基于宽待IP的多功能音频系统，利用先进的通信与语音数字信号处理技术，将语音处理以及传输进行模块化设计，利用现有的网络和线缆，通过改造目前的网络交换机，在网络交换机上增加专业音频处理模组，在计算机上通过软件实现专业音频大面积管控和功能的灵活配置，系统可以通过软件更改配置为楼宇广播系统、KTV系统、专业影院音频系统、会议系统、背景音乐系统以及各种联动模式下的音频报警系统，系统具备相关系统的所有特征以及专业数据处理能力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹登庆，
申请(专利权)人：深圳市智远能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44