CN108012148B - 广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置及方法，涉及广播电视技术领域，解决现有技术无法实时定量测量信号质量的问题，包括多选一信号切换电路、纯度对比编码器、幅度对比编码器、数值选择器、信号输入接口和信号分析器；信号输入接口包括多个信号接口电路，信号分析器包括多个频谱分析器和多个振幅检测器；每个信号接口电路分别与一个频谱分析器以及一个振幅检测器电联接；每个频谱分析器均与纯度对比编码器电联接；每个振幅检测器均与幅度对比编码器电联接；多选一信号切换电路与数值选择器电联接，数值选择器分别与纯度对比编码器及幅度对比编码器电联接，多选一信号切换电路与信号输入接口电联接。本发明可以提高广播电视节目的播出质量。
Description
技术领域
本发明涉及广播电视技术领域，运用这种方法可以设计出一种广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置及方法。
背景技术
收听到的广播节目以及收看到的电视节目是分别由广播电台和电视台提供，经过光纤、微波、卫星等信号传输通道，最终从广播电视发射台站发射出来。为了保证远距离传输的可靠性，通常会采用多路主备信道传输，在发射台选择其中一个节目正常的作为信号源送到发射机，并实时监测这路节目的播出状态，一旦这个信源的节目意外中断，立即自动切换到另一路信源，以确保节目正常发射。如果多个信道都工作正常，那么通常会随机选择其中一个。信号通过不同信道传输会发生不同的失真，还会叠加各种干扰信号。为了保证最佳用户效果，有必要实时自动监测每个信道所提供的节目信号质量，并从中自动选择质量最好的那路信源。
如果要测试传输信道的附加失真或噪声，那么就需要中断正常节目传输，向待测信道送入已知的特定测试信号。在节目正常播出条件下，广播电视节目的传输信道不能实时测量其失真和噪声水平，目前对于节目收听收看的质量，主要采用GB/T 7401-1987《彩色电视图像质量主观评价方法》、GY/T 134-1998《数字电视图像质量主观评价方法》、GB/T16463-1996《广播节目声音质量主观评价方法和技术指标要求》等人工收听收看的主观评价方法。对于动态的未知节目，还没有一种可以实时定量测量其信号质量的装置或方法。
发明内容
本发明为解决现有方法中，对于动态的未知节目，无法实时定量测量信号质量的问题，提供一种广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置及方法。
广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置，包括多选一信号切换电路、纯度对比编码器、幅度对比编码器、数值选择器、信号输入接口和信号分析器；
所述信号输入接口包括多个信号接口电路，信号分析器包括多个频谱分析器和多个振幅检测器；每个信号接口电路分别与一个频谱分析器以及一个振幅检测器电联接；每个频谱分析器均与纯度对比编码器电联接；每个振幅检测器均与幅度对比编码器电联接；所述多选一信号切换电路与数值选择器电联接，数值选择器分别与纯度对比编码器以及幅度对比编码器电联接，所述纯度对比编码器与幅度对比编码器电联接，多选一信号切换电路与信号输入接口电联接。
广播电视音频质量实时监测并自动切换的方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、多个节目信号分别通过对应的信号接口电路转换为节目基带电信号，并将节目基带电信号送入信号分析器，所述信号分析器中的频谱分析器8对所述节目基带电信号进行分析，获得音频信号频谱数据；将所述音频信号频谱数据送到纯度对比编码器；
步骤二、所述纯度对比编码器用于分析每一路信号质量，利用噪声样本库计算当前每一个通道节目的信噪比，将信噪比最高的信号所在通道的序号编码输出到数值选择器，所述数值选择器控制多选一信号切换电路把信号输出送给发射机。
本发明的有益效果：本发明所述的广播电视音频质量实时监测装置，采用频谱分析的办法，对正在播出的未知广播电视节目，实时定量测量动态的音频信号中各种频率分量的分布，经过噪声库中几种噪声频谱模型匹配去噪之后，把多个信道的节目信号按照最纯和最大作为最优的标准，切换选择这个信道上的节目信号送入发射机。
本发明所述的监测方法，可以在不影响节目正常播出的情况下，实时监测多路主备信号源节目的音频信号质量，并且从中自动选择音频质量最好的那路信号切换输出至发射机，提高广播电视节目的播出质量。
附图说明
图1为本发明所述的广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置的原理框图；
图2为图1中信号输入接口内部的原理框图；
图3为图1中信号分析器内部的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置，包括多选一信号切换电路1、纯度对比编码器2、幅度对比编码器3、数值选择器4、多路信号输入接口5、信号分析器6；信号输入接口5中设计有多个信号接口电路7，信号分析器6中设计有多个频谱分析器8和多个振幅检测器9，每个信号接口电路分别与一个频谱分析器电联接的同时，也和一个振幅检测器电联接；每个频谱分析器输出的信号都与纯度对比编码器2电联接；每个振幅检测器输出的信号都与幅度对比编码器3电联接。
所述多选一信号切换电路1与数值选择器4电联接，数值选择器4与纯度对比编码器2电联接，数值选择器4与幅度对比编码器3电联接，纯度对比编码器2与幅度对比编码器3电联接，多选一信号切换电路1与多路信号输入接口5电联接；多路信号输入接口5中的每一个信号接口电路7都与信号分析器6中对应的一个频谱分析器8电联接；多路信号输入接口5中的每一个信号接口电路7与信号分析器6中对应的一个振幅检测器9电联接。
本实施方式所述的纯度对比编码器2和幅度对比编码器3都是用DSP或单片机实现，数值选择器型号是74HC157。
具体实施方式二、具体实施方式为采用具体实施方式一所述的广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置的切换方法，该方法具体由以下步骤实现：
步骤一、通过光纤、微波或卫星等信道送来的每个节目信号各自利用对应的信号接口电路7变换成为节目基带电信号，并将节目基带电信号送到信号分析器6。所述信号分析器6中的频谱分析器8对所述节目基带电信号进行分析，获得音频信号频谱数据；将所述音频信号频谱数据送到纯度对比编码器2；
振幅检测器9对所述节目基带电信号进行分析，获得音频信号振幅数据，并将音频信号振幅数据送入幅度对比编码器3。
步骤二、所述纯度对比编码器2用于分析每一路信号质量，利用噪声样本库计算当前每一个通道节目的信噪比，将信噪比最高的信号所在通道的序号编码输出到数值选择器4，所述数值选择器4控制多选一信号切换电路1把信号输出送给发射机。
步骤二中，纯度对比编码器2设定有用户手工设置的通道切换信噪比门限，如果信噪比最高的两个通道上的信噪比差值小于通道切换信噪比门限时，则采用幅度对比编码器3分析两路信号的振幅，将振幅最大的信号所在通道的序号编码送入数值选择器4，所述数值选择器4控制多选一信号切换电路1把信号输出送给发射机。
本实施方式中，所述纯度对比编码器2设定用户设置的通道切换时间门限和信号信噪比计时器；如果信噪比最高两个通道上的信噪比差值小于等于所述通道切换信噪比门限时，信号信噪比计时器执行复位使计数值为零；如果信噪比最高两个通道上的信噪比差值大于所述通道切换信噪比门限时，信号信噪比计时器累加计时；如果信号信噪比计时器的计数值小于等于所述通道切换时间门限，则纯度对比编码器2输出数值不变；如果信号信噪比计时器的计数值大于所述信噪比通道切换时间门限，则纯度对比编码器2输出数值改变为信噪比最高的通道序号的编码，同时所述信号信噪比计时器不再继续累加计时。
本实施方式中，所述纯度对比编码器2中设计有几种噪声频谱样本，分别是白噪声、1/F噪声、50Hz交流电噪声、50Hz交流电全波整流噪声。在频谱分析器8输出的信号频谱图中，信号频谱曲线与X轴之间的区域内，描绘出噪声的谱线，并使噪声谱线尽可能上移与信号谱曲线相切，把此时的噪声的强度作为信号中这种噪声的强度。把以上各种噪声电平线性叠加，作为总体噪声的电平。积分计算信号频谱，计算出信号总体电平，再减去总体噪声的电平作为当前通道节目的信噪比。纯度对比编码器2把信噪比最高那路信号的通道号输出到数值选择器4，控制多选一信号切换电路1把最佳信号输出送给发射机。
本实施方式中，所述幅度对比编码器3中设定有用户手工设置的通道切换幅度门限，如果两个通道上的信号的幅度差值大于等于幅度门限时，则判定两个信号质量不相同，幅度最大的那路信号质量为最佳，幅度对比编码器3输出的数据是信号质量最佳那个通道序号的编码，若所有输入通道的信号质量相同，则输出数值不变。
本实施方式中，所述幅度对比编码器3中设定用户设置的通道切换时间门限和信号幅度计时器；如果信号振幅最高两个通道上的振幅差值小于等于所述通道切换幅度门限时，信号幅度计时器执行复位使计数值为零；如果信号振幅最高两个通道上的振幅差值大于所述通道切换幅度门限时，信号幅度计时器累加计时；如果信号幅度计时器的计数值小于等于所述通道切换时间门限，则幅度对比编码器3输出数值不变；如果信号幅度计时器的计数值大于所述幅度通道切换时间门限，那么幅度对比编码器3输出数值改变为振幅最高那个通道序号的编码，同时所述信号幅度计时器不再继续累加计时。
本实施方式中，所述幅度对比编码器3只编码那几个经过纯度对比编码器2判断过信号质量都是最佳的那几个通道的序号数值，那些已经被纯度对比编码器2判定过不是最佳的信号不参与幅度对比分析过程，其通道序号不会被幅度对比编码器3编码输出。
Claims (4)
1.广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置，包括多选一信号切换电路(1)、纯度对比编码器(2)、幅度对比编码器(3)、数值选择器(4)、信号输入接口(5)和信号分析器(6)；其特征在于：
所述信号输入接口(5)包括多个信号接口电路(7)，信号分析器(6)包括多个频谱分析器(8)和多个振幅检测器(9)；
每个信号接口电路(7)分别与一个频谱分析器(8)以及一个振幅检测器(9)电联接；每个频谱分析器(8)均与纯度对比编码器(2)电联接；每个振幅检测器(9)均与幅度对比编码器(3)电联接；
所述多选一信号切换电路(1)与数值选择器(4)电联接，数值选择器(4)分别与纯度对比编码器(2)以及幅度对比编码器(3)电联接，纯度对比编码器(2)与幅度对比编码器(3)电联接，多选一信号切换电路(1)与信号输入接口(5)电联接；
所述装置执行的方法包括如下步骤：
步骤一、多个节目信号分别通过对应的信号接口电路(7)转换为节目基带电信号，并将节目基带电信号送入信号分析器(6)，所述信号分析器(6)中的频谱分析器(8)对所述节目基带电信号进行分析，获得音频信号频谱数据；将所述音频信号频谱数据送到纯度对比编码器(2)；
步骤二、基于所述音频信号频谱数据，所述纯度对比编码器(2)利用噪声样本库计算当前每一个通道节目信号的信噪比；纯度对比编码器(2)设定有用户设置的通道切换信噪比门限，如果信噪比最高的两个通道上的节目信号的信噪比差值小于通道切换信噪比门限，则采用幅度对比编码器(3)分析所述信噪比最高的两个通道的节目信号的幅度，将幅度大的节目信号所在通道的序号编码送入数值选择器(4)；
步骤三、所述数值选择器(4)控制多选一信号切换电路(1)从所述信号输入接口(5)选择一路信号输出给发射机。
2.根据权利要求1所述的广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置，其特征在于：步骤一还包括，振幅检测器(9)对所述节目基带电信号进行分析，获得音频信号幅度数据，并将音频信号幅度数据送入幅度对比编码器(3)。
3.根据权利要求1所述的广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置，其特征在于：所述步骤二还包括：所述纯度对比编码器(2)还设定有用户设置的信噪比通道切换时间门限和信号信噪比计时器；如果信噪比最高的两个通道上的节目信号的信噪比差值小于等于所述通道切换信噪比门限，信号信噪比计时器执行复位使计数值为零；如果信噪比最高的两个通道上的节目信号的信噪比差值大于所述通道切换信噪比门限，信号信噪比计时器累加计时；如果信号信噪比计时器的计数值小于等于所述信噪比通道切换时间门限，则纯度对比编码器(2)输出数值不变；如果信号信噪比计时器的计数值大于所述信噪比通道切换时间门限，则纯度对比编码器(2)输出数值改变为信噪比最高的通道序号，同时所述信号信噪比计时器不再继续累加计时。
4.根据权利要求2所述的广播电视音频质量实时监测并自动切换的装置，其特征在于：所述步骤二替换为如下：所述幅度对比编码器(3)中设定有用户设置的通道切换幅度门限、幅度通道切换时间门限和信号幅度计时器；如果信号幅度最高的两个通道上的节目信号的幅度差值小于等于所述通道切换幅度门限，信号幅度计时器执行复位使计数值为零；如果信号幅度最高的两个通道上的节目信号的幅度差值大于所述通道切换幅度门限，信号幅度计时器累加计时；如果信号幅度计时器的计数值小于等于所述幅度通道切换时间门限，则幅度对比编码器(3)输出至所述数值选择器(4)的数值不变；如果信号幅度计时器的计数值大于所述幅度通道切换时间门限，则幅度对比编码器(3)输出至所述数值选择器(4)的数值改变为幅度最高的那个通道序号，同时所述信号幅度计时器不再继续累加计时。
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