CN112533105A - 一种音频分布式系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频分布式系统，包括前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块；所述前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块分别连接网络交换机。本系统将音频进行分布式处理，针对性更强，整个系统的处理能力不依靠中心处理器的局限，使得后期扩展，施工布局布线灵活性，有着明显的优势；本系统不依靠中心进行处理，即使某个节点出现问题，不会影响到整个系统正常使用，方便后期维护；本系统成本有着明显的优势，不会因为增加节点数量成本巨额增加。

Description

一种音频分布式系统

技术领域

本发明涉及音频技术，具体涉及一种音频分布式系统。

背景技术

目前，随着科技的发展，音频系统由传统的模拟音频系统向数字音频系统进行迭代更新，这个背景下涌现出一批解决数字音频传输问题的技术方案，例如:CobraNet、Dante、Q-LAN，AES67等等，这些技术方案只是从根本上解决了数字音频传输的问题；同时，在音频处理部分，数字音频处理也同时出现很多种音频处理器方案，例如：TI公司的DSP方案、ADI公司的DSP方案，还有一些专用的ASIC方案，这些技术方案的特点，都是在孤立的数字音频的技术点问题，随之诞生的数字音频系统均是采用集中化音频系统方案，这样方案存在扩展性不足、成本较高、中心设备出现问题整个系统瘫痪等等问题。

在集中化音频方案中，为了应对更多音频设备的需求，更大的数量，往往只能向上升级更高的音频处理设备，专业随时系统需求的增加，会不断的增加巨额的中心化音频处理设备的成本，而且单独的音频处理设备性能永远都有瓶颈，无法满足客户不断增加数量的需求，基于这些问题的存在，本方案提出一种音频分布式系统，解决集中化音频系统方案的不足。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种音频分布式系统，克服其他系统存在的扩展性不足、成本较高、中心设备压力过大等问题。

本发明采用的技术方案是：一种音频分布式系统，包括前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块；

所述前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块分别连接网络交换机。

进一步地，所述前级音源处理模块包括：

模拟音频前级放大单元，用于针对不同的模拟音频信号进行放大，提供下一级进行模拟转数字足够的信号幅度；

AD模拟音频转输单元，用于将模拟音频转换为数字音频信号，此信号格式为标准的IIS信号48K采样信号，24bit采样位数；

前级音频处理单元，包含功能增益控制单元、高通滤波器单元、电平表单元、音频自动通道单元、手动降噪功能单元、回声消除单元、原声通道单元、比较器单元、压缩器单元，用于将处理完成的数字音频信号发送下一级别进行音频传输；

数字音频网络传输单元，用于数字音频网络传输；

所述模拟音频前级放大单元连接AD模拟音频转输单元，AD模拟音频转输单元连接前级音频处理单元，前级音频处理单元数字音频网络传输单元。

更进一步地，所述网络数字音频路由混音模块包括用于通过网络传输的音频信号，需要做路由混音之后，在按照需求传输给后续进行播放使用。

更进一步地，所述后级音频处理模块包括：

数字音频网络传输单元，用于和前级前级音源处理模块保持一致；

后级音频处理单元，用于对音箱功放音频算法处理，包括：

均衡器，用于调节音频频响曲线，补充功放音箱频率差异；

延迟单元，用于增加空间混响效果；

电平表，用于直观判断声音信号；

增益调节单元，用于补充音箱功放增益范围；

高通低通滤波器，用于使声音部分更加清晰或者浑厚；

数字音频网络传输单元、后级音频处理单元、均衡器、延迟单元、电平表、增益调节单元、高通低通滤波器；

DA数字音频转模拟音频单元，用于数字音频转化成模拟音频给后级进行放大使用；

模拟音频后级放大单元，用于作为功放。

本发明的优点：

本系统将音频进行分布式处理，针对性更强，整个系统的处理能力不依靠中心处理器的局限，使得后期扩展，施工布局布线灵活性，有着明显的优势；

本系统不依靠中心进行处理，即使某个节点出现问题，不会影响到整个系统正常使用，方便后期维护；

本系统成本有着明显的优势，不会因为增加节点数量成本巨额增加。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的音频分布式系统结构框图；

图2是本发明的前级音源处理内部原理框图；

图3是本发明的网络数字音频路由混音内部原理框图；

图4是本发明的后级音频处理内部原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图4，一种音频分布式系统，包括前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块；

所述前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块分别连接网络交换机。

本系统将音频进行分布式处理，针对性更强，整个系统的处理能力不依靠中心处理器的局限，使得后期扩展，施工布局布线灵活性，有着明显的优势；

本系统不依靠中心进行处理，即使某个节点出现问题，不会影响到整个系统正常使用，方便后期维护；

本系统成本有着明显的优势，不会因为增加节点数量成本巨额增加。

本系统分为四部分，主要是针对前级音源处理、网络数字音频混音、后级音频处理、音频网络传输部分，其中本设计采用相同格式的数字音频信号，采用相同的时钟系统，时钟可以定制某个固定的设备作为系统始终，可以自动获取，自动获取时，采用先接入网络优先为主时钟。

前级音源处理：

由于不同的音源需要不同的前级放大和音频处理，我们前级处理主要包含以下几部分：

(1)模拟音频前级放大，这个针对不同的模拟音频信号进行放大，提供下一级进行模拟转数字足够的信号幅度，例如；

(2)AD模拟音频转输在数字音频，本部分主要将模拟音频转换为数字音频信号，此信号格式为标准的IIS信号48K采样信号，24bit采样位数；

(3)前级音频处理，此部分音频处理，包含功能增益控制(Gain Control)、高通滤波器(HP Filter)、电平表(Meter)、音频自动通道(AFC)、手动降噪功能(ANC)、回声消除(AEC)、原声通道(ORG)、比较器(COMP)、压缩器(EXP)等等音频处理功能在此部分完成，将处理完成的数字音频信号发送下一级别进行音频传输；

(4)数字音频网络传输，这个方案用现成的CobraNet、Dante、Q-LAN，AES67等等技术均可以实现，这里不做特别说明；

前级音源处理：

由于不同的音源需要不同的前级放大和音频处理，我们前级处理主要包含以下几部分：

(1)模拟音频前级放大，这个针对不同的模拟音频信号进行放大，提供下一级进行模拟转数字足够的信号幅度，例如；

(2)AD模拟音频转输在数字音频，本部分主要将模拟音频转换为数字音频信号，此信号格式为标准的IIS信号48K采样信号，24bit采样位数；

(3)前级音频处理，此部分音频处理，包含功能增益控制(Gain Control)、高通滤波器(HP Filter)、电平表(Meter)、音频自动通道(AFC)、手动降噪功能(ANC)、回声消除(AEC)、原声通道(ORG)、比较器(COMP)、压缩器(EXP)等等音频处理功能在此部分完成，将处理完成的数字音频信号发送下一级别进行音频传输；

(4)数字音频网络传输，这个方案用现成的CobraNet、Dante、Q-LAN，AES67等等技术均可以实现，这里不做特别说明；

网络数字音频路由混音：

通过网络传输的音频信号，需要做路由混音之后，在按照需求传输给后续进行播放使用。

这个方案中，选择FPGA作为数字音频的路由混音使用，FPAG有着足够多的引脚资源，内部并行运算能力，所以在音频要求实时性高的场所，有明显的优势。

后级音频处理:

后级音频处理，在后级功放音箱端，不同的功放音箱总是存在频响、动态范围等等差异，后级音频处理目的就是尽量弥补差异，由四部分组成：

数字音频网络传输，和前级部分一致，由现有技术(CobraNet、Dante、Q-LAN，AES67)完成不做详细说明；

后级音频处理部分，主要完成的音频处理功能，均衡器(调节音频频响曲线，补充功放音箱频率差异)，延迟(增加空间混响效果)，电平表(直观判断声音信号)，增益调节(补充音箱功放增益范围)，高通低通滤波器(是的声音部分更加清晰或者浑厚)，均是对音箱功放音频算法处理的；

DA数字音频转模拟音频，此部分主要讲数字音频转化成模拟音频给后级进行放大使用；

模拟音频后级放大，这个为功放部分，系统音箱足够的电压或者电流推动音箱声音发出。

本发明的分布式音频网络架构，每个节点对音频的处理，分散音频处理，去中心化方案；

分布式音频系统，采用统一的音频数据格式，确保音质；

分布式音频系统，系统时钟的设计方式，采用相同的时钟系统，时钟可以定制某个固定的设备作为系统始终，可以自动获取，自动获取时，采用先接入网络优先为主时钟；

分布式音频系统，前级音频处理、中间路由混音、后级音频处理，针对不同要求做不同音频处理；

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种音频分布式系统，其特征在于，包括前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块；

所述前级音源处理模块、网络数字音频混音模块、后级音频处理模块、音频网络传输模块分别连接网络交换机。

2.根据权利要求1所述的音频分布式系统，其特征在于，所述前级音源处理模块包括：

模拟音频前级放大单元，用于针对不同的模拟音频信号进行放大，提供下一级进行模拟转数字足够的信号幅度；

AD模拟音频转输单元，用于将模拟音频转换为数字音频信号，此信号格式为标准的IIS信号48K采样信号，24bit采样位数；

前级音频处理单元，包含功能增益控制单元、高通滤波器单元、电平表单元、音频自动通道单元、手动降噪功能单元、回声消除单元、原声通道单元、比较器单元、压缩器单元，用于将处理完成的数字音频信号发送下一级别进行音频传输；

数字音频网络传输单元，用于数字音频网络传输；

所述模拟音频前级放大单元连接AD模拟音频转输单元，AD模拟音频转输单元连接前级音频处理单元，前级音频处理单元数字音频网络传输单元。

3.根据权利要求1所述的音频分布式系统，其特征在于，所述网络数字音频路由混音模块包括用于通过网络传输的音频信号，需要做路由混音之后，在按照需求传输给后续进行播放使用。

4.根据权利要求1所述的音频分布式系统，其特征在于，所述后级音频处理模块包括：

数字音频网络传输单元，用于和前级前级音源处理模块保持一致；

后级音频处理单元，用于对音箱功放音频算法处理，包括：

均衡器，用于调节音频频响曲线，补充功放音箱频率差异；

延迟单元，用于增加空间混响效果；

电平表，用于直观判断声音信号；

增益调节单元，用于补充音箱功放增益范围；

高通低通滤波器，用于使声音部分更加清晰或者浑厚；

数字音频网络传输单元、后级音频处理单元、均衡器、延迟单元、电平表、增益调节单元、高通低通滤波器；

DA数字音频转模拟音频单元，用于数字音频转化成模拟音频给后级进行放大使用；

模拟音频后级放大单元，用于作为功放。

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