CN101150688A - 数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统，其构成是：两路线路音频输入连接到线路前级放大，一路话筒输入电路连接到话筒前级放大，每一路线路前级放大和话筒前级放大连接到加法电路；每一个加法电路，输入平衡电路，缓冲电路，可控脉宽调制电路，驱动、控制电路、末级功率放大电路、滤波器依次串联连接，末级功率放大电路通过可控脉宽调制电路连接到驱动、控制电路，短路、过载保护电路延时启动连接到每一个驱动、控制电路。本发明能很好的满足农村数字电影市场流动放映的实际应用需求，使得整套数字电影系统体积和重量大大的减小，成本降低。同时大大的方便了政府部门的有效管理，可实现全国每个村每月放一部电影的要求。

Description

数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统

技术领域

本发明涉及广播电影电视行业的数字电影播放产品，特别是指数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统。

背景技术

目前，现在广播电影电视行业，尤其数字电影这块，以基本数字电影播放机为主。

音频功率放大器一般是非常独立的音频功率放大产品，尤其象每个声道达到200W以上输出功率的音频放大器基本就是两声道或者六声道组成的独立的产品。

在电影行业内目前市场上还没有采用每个声道达到200W输出功率以上的数字音频功率放大器与电影播放机相结合的产品。数字电影播放机的音频输出没有经过专门的功率放大，不能直接连接音箱，必须使用专业的独立功率放大器产品才能使用。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种数字电影播放机的大功率数字音频功放一体机系统。

在现有技术数字电影播放机的应用和管理方式的基础上(数字电影播放机只实现数字音、视频的播放，然后输出音频和视频信号分别给大功率音频功放和数字投影仪，还声和显像，达到整个电影放映的完成)。把大功率音频放大器作为一个功能模块单元，引入设计到现有的数字电影播放机里面，并从软硬件研发设计上完全融合到一块，使得其成为一个完整的集数字电影播放与大功率音频放大的一体机。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统，其特征在于：其系统构成如下：

两路线路音频输入连接到进行音频信号幅度放大的线路前级放大，一路话筒输入电路连接到话筒前级放大，其两路线路前级放大的每一路线路前级放大和话筒前级放大连接到两路对音频信号混合的加法电路；

两路加法电路的每一个加法电路，对影视音频和叠加的音频信号进行平衡处理的输入平衡电路，对两路音频信号进行完全的同步、协调处理的缓冲电路，对音频信号进行数字化脉宽调制的可控脉宽调制电路，音频信号的驱动、控制电路、对信号进行高保真的功率放大的末级功率放大电路、确保功率放大后的音频信号输出与音箱匹配连接的滤波器依次串联连接；

末级功率放大电路通过具有自动增益控制电路的可控脉宽调制电路连接到驱动、控制电路；

具有在功率放大单元短路、过载时具有保护作用的短路、过载保护电路延时启动电路连接到两路驱动、控制电路的每一个驱动、控制电路。

本发明相比现有技术具有如下优点：

使得数字电影播放产品在应用和操作上更简单，完全一键式操作，不再需要与传统的现有技术数字电影播放机一样，还需要外接专门的功放，来进行还声。同时由于传统的大功率功放通常也是体积大，重量非常重，发热量非常高，不利于携带和运输。而把大功率音频放大器作为功能单元设计融合到现有的数字电影播放机里面，成为一体机以后，由于采用全数字化设计，体积大大的减小，重量非常轻，与现有技术的数字电影播放机基本一致，尤其是机器的发热量很小。非常适合于农村应用，便于携带、运输。

数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统融合了大功率音频功放的散热问题的解决、大功率宽范围输入的数字开关电源、电磁干扰兼容性设计、整机的体积和重量问题。对于融合这些技术以后的产品在应用上对于行业来说大大的前进和提升了实用性和竞争性。尤其体积小，重量轻，使得整套数字电影播放系统大大的简化了，便于便携，和流动放映。整套数字电影放映系统只需数字电影播放一体机、数字投影仪、荧幕、音箱四大件即可。

附图说明

图1具有大功率数字音频功放一体机系统的数字电影播放机方框图；

图2数字电影播放机的大功率数字音频功放一体机系统。

具体实施方式

请参考图1具有大功率数字音频功放一体机系统的数字电影播放机方框图，说明全数字大功率音频功率放大系统与数字电影播放机的连接关系以及如何实现数字电影播放机的大功率数字音频功放一体机系统的运作，其总体方案设计分产品总体结构、产品应用系统结构、产品支撑系统结构、产品工作流程四部分说明：

1、产品总体结构：

主板部分：包括主芯片、内存单元、以及各个输入输出接口单元，总线交互单元，主要有以下接口：IDE硬盘接口、串口、网络接口、USB2.0接口、数字视频DVI输出口，VGA输出口，分量视频输出口，模拟6声道、立体声音频输出口，光纤同轴数字音频输出口，红外信号接收口，多功能键盘专用接口，信号指示输出接口，电源开关输入接口等。

储存部分：大容量高速硬盘。

操作控制面板：多功能荧光橡胶键盘，控制接口系统，各种开关、旋钮等。

大功率数字音频放大部分：采用全新的数字功放模组，自主研发设计出，低功耗、低热量、小体积、高效率的立体声音频功率放大单元，Speakon接口输出。

IC卡读卡器部分：采用技术要求符合GB/T 19949.3-1996识别卡带触点的集成电路卡第3部分：电信号和传输协议的读卡器，自主设计读卡器系统。

数字液晶屏显示系统部分：采用A级数字液晶屏，及其配套的AD驱动板，高压板，与主板配合设计其对高清视频显示的连接通道。

大功率数字开关电源部分：委托设计加工的大功率数字开关电源，满足交流市电90V~240V输入，+3.3V，+5V，+12V直流输出，以及正负80V输出。

其中虚线框内的部分是本发明点的重点部分，主要采用了全数字的大功率音频放大系统。实现对数字电影播放机的音频部分的末级功率放大，每个声道达到200W的输出功率以上，采用Speakon接口输出，直接连接音箱，无须在外接音频功放了。大大的减轻了设备重量和体积，简化了应用连接，降低了设备成本。

2、产品应用系统结构：产品采用嵌入式系统结构设计，主要由以下几个部分构成：嵌入式LINUX操作系统平台，输入输出应用系统，资源管理系统，资源应用系统，资源交互系统，运营支撑系统。

嵌入式LINUX操作系统：主要完成产品本身的核心功能，和中央控制功能以及为整个产品运行提供一个可靠的运行平台。

输入输出应用系统：主要支撑产品与外接交换数据，如音、视频的输出(DVI、RCA、VGA等输出应用接口)，网络数据交换(注册授权等)，USB数据交换(节目导入，日志信息导出等)，以及红外遥控接收，智能键盘输入，IC卡读写卡等。

资源应用系统：包括OSD图文应用，人机交互，高清数字电影节目认证解密，高清电影解密播放等。人性化的人际交互图文应用界面，方便用户的操作，节目解密，认证，解码播放等。

资源管理系统：包括高清数字节目版权管理，内容交互管理，机器工作日志管理，实时信息处理与管理，内容、信息存储管理，日常统计，计数管理。

运营支撑系统：包括用户管理，认证授权，统计结算。

资源交互系统：包括条件接收广告内容、数字电影节目、公益短片、操作指令集、信息数据、授权文件等，信息数据、认证信息、日志信息、实时信息、地理信息等发送。(主要通过网络接口和USB接口，移动无线数据通信系统等)

3、产品支撑系统结构

LINUX操作系统规范，MEPG1、2、4(包含H.264)系列视频编解码压缩技术标准，AES128位算法加解密规范，SQL数据库规范，AC-3、PCM、DTS等系列数字音频编解码标准，USB2.0、TCP/IP、串口、红外接收等传输协议规范，大功率数字电源规范要求，大功率音频功放系统规范。

4、产品工作流程：

数字电影播放机工作流程：机器接通电源，通过操作面板按开机键，→机器开机进入人机交互界面，(同时启动移动无线数据通信系统，日志管理系统；

→通过遥控器或者键盘操作机器，查看是否有节目源，以及各项应用功能的操作；

→如果机器里面没有数字节目内容，则通过连接外接的USB2.0移动硬盘把发行版的数字电影节目源，使用机器的节目导入功能，把这些节目源导入机器内，保存到机器本机硬盘的相应的栏目储存下来；

→然后，通过人机交互界面，选择查看节目列表，选中对应的节目，选择播放，系统提示是否插入广告，确定后，选择广告(可多次插入，直到规定时长或者规定次数)确定插入，然后系统开始解密、解码、播放；

→产品经由视频输出接口(DVI、VGA、分量视频输出接口)输出高清视频图象，分别输出到通过专用连接线缆，连接的投影仪在大屏幕上显示，音频信号经由机器内部连接，到大功率数字音频放大单元模块，经过末级功率放大以后，直接由Speakon接口输出到外接的音箱上，进行还声；

→播放过程中不能快进快退，无法暂停。直到节目播放结束；

→在机器开机工作后，机器的软件系统会把所有工作日志，按时间顺序记录保存到产品本机数据库，同时启动移动无线数据通信模块实时的上传到数据管理中心；

→设备操控和管理流程：机器开机以后进入系统，人机交互主界面；

→通过菜单键，和上下左右选择按键可以进入下一级菜单，共有以下栏目：影视导航、影视预告、系统管理、模式播放、暖场播放、断点续放；

→选择进入系统管理，输入密钥确认进入(除系统管理外其他栏目都是影视内容播放，点击进入，选择播放即可)；

本发明重点部分(大功率数字音频功放)的工作流程如下：

请参考图1具有大功率数字功放一体机系统的数字电影播放机方框图，音频功率放大过程：数字电影播放机播放节目后，输出音频信号，经由内部连接到大功率音频放大单元的线路音频输入1和2接口，同时如果外接了，话筒输入的话，话筒的音频信号输入到话筒输入接口，→音频经过线路输入电路后，进行前级放大，然后话筒的音频信号和播放机的音频信号，同时送到加法电路进行信号叠加，→叠加后送到输入平衡电路，对音频信号进行平衡处理，然后进入缓冲，→经过缓冲后，信号到了可控脉宽调制电路，进行脉宽调制，→根据设定好的脉宽调制好，把音频信号送到末级放大的驱动和控制电路进行驱动，→然后到末级功率放大电路进行放大，→放大后输出到滤波器，接Speakon接口，连接到外接的音箱进行还声。

在整个音频功率放大的过程中，如果受到负载短路，过载或者需要延迟启动等因素时，过载和短路保护电路会在可控脉宽调制电路和驱动控制电路之间发出保护指令，使得末级放大电路等环节停止工作，以做到保护设备的作用。同时，在末级功率放大电路和可控脉宽调制电路之间，具有自动增益控制环路(AGC)，保证音频信号按设定的功率放大效果输出。

其中关键技术和关键技术实现方案如下：

1、关键技术

嵌入式LINUX操作系统

MPEG1、2、4和H.264高码率的高清视频编解码技术

AC3、PCM、DTS等数字音频的编解码技术

大功率多声道数字音频放大技术

USB2.0、TCP/IP等接口技术

红外信号遥控发射与接收技术

DVI(HDCP)视频输出技术规范

1、关键技术的实现方案

主板采用高清视频嵌入式方案，如SIGMA86XX系列芯片技术方案，科胜讯、ST等公司的芯片组方案设计实现，硬件的高清音视频解码器，高性能的RISC CPU(如ARM7、ARM9、ARM11等)。M350型高清数字电影功放一体机，采用了SIGMA DISGIN公司的8624或8634芯片作为主芯片设计的主板，支持MPEG1、2、4和H.264视频编码格式的内容，对采用MPEG2编码的高清节目码率最高支持到80Mbps，对于采用MPEG4和H.264编码的高清节目最高码率支持到40Mbps。支持AC-3、PCM、DTS等数字音频编码的解码。RISCCPU可达200M，内存达256M，支持AES128位和DES64位算法加解密。支持USB2.0和100M网口等，视频DVI(HDCP)输出，音频光纤和同轴以及模拟输出。支持大容量硬盘存储。

大功率音频信号放大技术，均采用现有的成熟核心功能模块组件，自主研发应用单元，来实现对音频信号的大功率放大，输出。在放大过程中，置入加法，平衡电路，以及过载，短路保护单元，自动增益控制电路，确保音频功率放大过程中的正常放大和可控输出，以其达到音频的高保真的效果。同时对于大功率数字音频放大，和大功率数字电源正负电压应用输出，带来的电磁干扰等问题，进行了重点设计和解决。

请继续参考图2数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统，细述本发明各功能块的构成和功能：

1、线路输入：采用宽范围频响和负载匹配能力的线路输入电路单元，确保与数字电影机播放输出的音频信号的匹配和响应。

2、前级放大：直接采用现有成熟的音频前置放大单元电路，为后面的音频叠加和末级功放处理，做到合适的音频信号幅度放大的同时，确保频响的完整性。

3、加法电路：直接采用现成的高性能音频加法电路单元，对于音频信号的混合做到尽量完整，减少叠加损耗。

4、数字开关电源：直接进行专业大功率数字开关电源的定制，为整个功放单元的工作，可靠的提供所需的各组应用电源，同时对于输入的市电做到90至240V的宽范围支持。

5、输入平衡：对前级放大后和想叠加过的音频信号，在进入脉宽调制和功率放大前，进行输入平衡处理，确保输入到后级的音频信号是处于稳定和平衡的一个状态下。

6、缓冲电路：采用成熟的音频缓冲电路，确保各路音频信号之间在进入脉宽调制和功率放大前，做到完全的同步，协调。

7、可控脉宽调制：采用专业的音频脉宽调制电路，对进入功率放大前的音频信号进行数字化的脉宽调制，同时通过自动增益控制电路由末级功放反馈的参数对脉宽调制幅度进行自动控制。

8、驱动控制：采用现有成熟的音频末级功率放大驱动电路，在音频信号进入末级功率放大前进行驱动放大，以其达到最佳的功率放大效果。

9、末级功率放大：采用先进的数字大功率音频末级放大单元，对音频信号进行高保真的功率放大。

10、滤波器：音频输出滤波器，确保功率放大后的音频信号输出，以及与音箱的匹配连接。

11、短路、过载保护电路：采用高灵敏度的音频过载和短路保护电路，当功放负载出现过载或者短路的情况下，及时的做出反应，对整个功率放大单元做出保护性动作，确保整个功率放大单元不会因负载的情况而出现损坏。

随着我国二级数字电影市场的逐步发展，国家十一五计划对于农村数字电影助推，农村电影市场已经全面开始复苏，全国农村地区对于数字电影设备的需求越来越旺盛。我国目前将近有六万多支农村流动16毫米放映队，这些放映队或者因为县级电影公司在经济能力方面上原因，无法在省市发行公司中找到影片，或者因为放映队没有经营执照，设备老化，目前国家对于16毫米的电影胶片也出的越来越少，由于没有片源等因素，使得农村流动放映队及各级县市的电影公司无法胜任推进农村电影放映以及文化信息资源共享工程等各项文化惠农工作，难以满足农民群众多层次、多方面的精神文化需求。

国家广电总局针对中国农村电影放映的困境，实事求是地提出要在近几年内在全国69万个行政村，做到每个村、每个月放一部电影(即“2131”工程)。然而目前我国以16毫米流动放映为主，由于设备老化，16毫米电影节目源缺乏，同时电影放映机设备和电影胶片体积大、分量重，依靠传统的放映员背着放映机上山下乡去放电影的模式，农村电影放映实现“2131”工程是极为困难。

再者，根据国家广电总局颁布的《关于加快电影产业发展的若干意见》和“《电影数字化发展纲要》通知”的文件指示精神，我们国家将在3-5年内，逐步取代16毫米电影放映方式，改为推行数字电影放映。

结合以上情况，数字电影播放一体机能够很好的满足农村流动数字电影的实际需求，尤其因为其体积小、重量轻，整个数字电影播放系统简单、可靠，特别适合于我国目前的农村地区，流动数字电影放映的实际情况和需求。

数字电影相对于传统的胶片电影有着明显的优势和优点。随着电子时代的发展，其优势和优点越来越凸现。

自2000年以后全球电影业都开始了数字电影的推广和换代工作，我们国家也从2004年前开始进行数字电影的大力推广和产业化的工作。

目前技术的数字电影播放机，虽然能够在一定的条件下完成数字电影的放映任务，但是由于其每一台数字电影播放机都是都只是完成数字电影节目的音视频的播放解码工作，尤其是音频部分需要外接专业的音频功率放大器产品，使得整套数字电影系统设备繁多，使用连接复杂，特别由于目前的数字音频功率放大器产品，大多都是体积非常庞大，重量特别重，非常的不适合便携和流动。

在数字电影播放机里面融合设计了大功率的数字音频功率放大单元，由于采用全数字的设计融合，虽然每路音频放大的功率达到了200W以上的输出，但是并没有在体积和重量上增加多少。使得整套数字电影播放系统大大简化了设备的体积、重量。整套的数字电影系统设备只需要一台具有大功率的数字音频功率放大单元的数字电影播放一体机、一台数字投影仪、一块电影荧幕和音箱，共四大件就组成了。整套数字电影系统的重量只有10公斤出头，体积也大大的减小了。

非常适合于我国农村地区，交通不便利，适合于一个人，一肩挑和两手提，以及自行车携带设备进行流动数字电影放映的实际情况。同样也大大的节约了整套数字电影设备的成本。

综上分析，本发明能很好的满足于农村数字电影市场的应用需求，设备轻便，在适合走村串乡，上山下乡，完全边远，农村地区的交通不便利条件下的应用的同时大大的方便了政府部门的有效管理，尤其为2131工程落到实处，提供了可靠的保障。同时也大大的降低了每套数字电影设备的成本和管理成本。

Claims (1)

1.一种数字电影播放机的大功率数字功放一体机系统，其特征在于：其系统构成如下：

两路线路音频输入连接到进行音频信号幅度放大的线路前级放大，一路话筒输入电路连接到话筒前级放大，其两路线路前级放大的每一路线路前级放大和话筒前级放大连接到两路对音频信号混合的加法电路；

两路加法电路的每一个加法电路，对影视音频和叠加的音频信号进行平衡处理的输入平衡电路，对两路音频信号进行完全的同步、协调处理的缓冲电路，对音频信号进行数字化脉宽调制的可控脉宽调制电路，音频信号的驱动、控制电路、对信号进行高保真的功率放大的末级功率放大电路、确保功率放大后的音频信号输出与音箱匹配连接的滤波器依次串联连接；

末级功率放大电路通过具有自动增益控制电路的可控脉宽调制电路连接到驱动、控制电路；

具有在功率放大单元短路、过载时具有保护作用的短路、过载保护电路延时启动电路连接到两路驱动、控制电路的每一个驱动、控制电路。

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