梁建彬

廣東省廣播電視技術(shù)中心，廣東廣州 510240

自主研發(fā)基于VC++的音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

梁建彬

廣東省廣播電視技術(shù)中心，廣東廣州 510240

本文根據(jù)需求，基于VC++軟件平臺(tái)、MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)、?？低旸S4008HS視音頻采集卡設(shè)計(jì)研發(fā)了一套中波發(fā)射臺(tái)音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中波發(fā)射臺(tái)站信號(hào)鏈路中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)，并上傳至中控平臺(tái)統(tǒng)一監(jiān)測(cè)管理。該平臺(tái)的實(shí)施可以讓中波發(fā)射臺(tái)更好地監(jiān)測(cè)音頻信號(hào)鏈路中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)情況，可以顯著地提高中波發(fā)射臺(tái)的安全播出水平。

音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)；VC++；中波發(fā)射臺(tái)；自主研發(fā)

中波發(fā)射臺(tái)的主要業(yè)務(wù)是使用專用設(shè)備，面向公眾無(wú)線傳送中波音頻節(jié)目。保證音頻信號(hào)的完整性，不間斷地傳送音頻信號(hào)是中波發(fā)射臺(tái)工作的重中之重，是安全播出中不可或缺的一環(huán)。中波發(fā)射臺(tái)保證音頻信號(hào)安全的傳統(tǒng)做法是進(jìn)行人工監(jiān)聽(tīng)，其中包括開(kāi)路監(jiān)聽(tīng)和閉環(huán)監(jiān)聽(tīng)，這種通過(guò)人工監(jiān)聽(tīng)來(lái)保障音頻信號(hào)安全的方式其實(shí)并不安全，因?yàn)槿斯けO(jiān)聽(tīng)多使用循環(huán)監(jiān)聽(tīng)的方式，一旦出現(xiàn)音頻信號(hào)的中斷可能無(wú)法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)。由于音頻信號(hào)在臺(tái)站的傳輸要經(jīng)過(guò)多個(gè)設(shè)備，音頻信號(hào)的故障一旦被發(fā)現(xiàn)，僅通過(guò)人工監(jiān)聽(tīng)的方式很難快速定位故障點(diǎn)，達(dá)到快速解決故障，恢復(fù)正常播出的目的。

基于以上考慮，本人獨(dú)立研發(fā)設(shè)計(jì)了一套針對(duì)中波發(fā)射臺(tái)站的音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)站內(nèi)每一套節(jié)目音頻鏈路中的所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)，取樣的音頻信號(hào)統(tǒng)一送到中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)（服務(wù)器），并設(shè)計(jì)了用于處理和顯示音頻信號(hào)狀態(tài)的軟件，可以對(duì)每一套節(jié)目音頻鏈路中的所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，音頻信號(hào)一旦出現(xiàn)異常就會(huì)立刻聲音報(bào)警，并推圖顯示出現(xiàn)異常的故障位置。

1 音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

本音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由3個(gè)部分組成：信號(hào)采集處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

信號(hào)采集處理系統(tǒng)安裝在音頻立柜內(nèi)，負(fù)責(zé)對(duì)從各個(gè)音頻鏈路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分配器送來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行采樣處理，并將處理結(jié)果送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器安裝在服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)，主要用于存儲(chǔ)信號(hào)采集處理系統(tǒng)送來(lái)的臨時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等，同時(shí)也作為信號(hào)采集處理系統(tǒng)和音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中心。

音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)安裝在值班室的監(jiān)控平臺(tái)計(jì)算機(jī)上，主要負(fù)責(zé)顯示各路音頻信號(hào)鏈路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，如若音頻信號(hào)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常（如靜音），便以聲音報(bào)警的方式通知值機(jī)員，并推圖顯示異常節(jié)點(diǎn)位置。

2 信號(hào)采集處理系統(tǒng)

信號(hào)采集處理系統(tǒng)是一臺(tái)裝有3塊?？低旸S4008HS視音頻采集卡的電腦主機(jī)，主機(jī)的安裝位置盡量靠近各個(gè)信號(hào)采集點(diǎn)，以本臺(tái)為例安裝在音頻立柜內(nèi)，這樣可以盡量縮短音頻信號(hào)采集線的長(zhǎng)度，減少電磁干擾。

?？低旸S4008HS是一塊8路視音頻信號(hào)采集卡，可以同時(shí)對(duì)8路視頻和8路音頻信號(hào)進(jìn)行采樣處理，實(shí)現(xiàn)視頻/音頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換，方便后期計(jì)算機(jī)的處理。本系統(tǒng)只使用了該板卡中的音頻處理部分。該采集卡的8個(gè)音頻采集通道是相互獨(dú)立的，每個(gè)通道的參數(shù)均可以單獨(dú)設(shè)置，每個(gè)通道都具有16位DSP，量化精度對(duì)于中波音頻來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。?？低暪緸橘?gòu)買該板卡的客戶都提供了一套針對(duì)該板卡的完整基于VC++的SDK開(kāi)發(fā)包，使用該開(kāi)發(fā)包可以很方便地進(jìn)行后期軟件開(kāi)發(fā)，極大程度上提高了后期開(kāi)發(fā)軟件的可靠性。

信號(hào)采集處理系統(tǒng)的軟件部分是基于?？低暪咎峁┑腟DK開(kāi)發(fā)包，使用VC++語(yǔ)言編寫(xiě)的服務(wù)器端程序。該程序先從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器的MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取采集卡中每個(gè)接口通道的初始化信息，然后通過(guò)調(diào)用DS4008HS視音頻采集卡SDK開(kāi)發(fā)包相應(yīng)的API接口函數(shù)，讀取相應(yīng)接口經(jīng)過(guò)采樣量化后的音頻幅度數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的臨時(shí)數(shù)據(jù)列表中，以供音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)的讀取和顯示，相關(guān)代碼如圖2。該軟件還會(huì)定時(shí)將每個(gè)通道的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史數(shù)據(jù)列表中，以供有需要時(shí)翻查，定時(shí)時(shí)間可以根據(jù)需要在系統(tǒng)設(shè)置中設(shè)置。其模塊結(jié)構(gòu)如圖3，軟件界面如圖4。

圖1 音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖2 采集卡初始化、API接口函數(shù)調(diào)用及數(shù)據(jù)處理函數(shù)

圖3 信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

圖4 信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件界面圖

3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器是一臺(tái)裝有MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的專用服務(wù)器主機(jī)，這是整一套音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及交換中心。MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中存有如下數(shù)據(jù)：音頻鏈路節(jié)點(diǎn)配置信息、音頻鏈路節(jié)點(diǎn)量化的音頻幅度即時(shí)數(shù)據(jù)、音頻鏈路節(jié)點(diǎn)量化的音頻幅度歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息、歷史報(bào)警信息。每一類信息和數(shù)據(jù)在MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中都以一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)，這樣可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行效率和軟件調(diào)用讀取調(diào)用數(shù)據(jù)的靈活性。

4 音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)

在控制臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端程序，用于顯示各路音頻信號(hào)鏈路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)實(shí)時(shí)狀態(tài)（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)音頻柱狀圖），如若音頻信號(hào)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常（如靜音），便以聲音報(bào)警的方式通知值班機(jī)員，并推圖顯示異常節(jié)點(diǎn)位置。

該客戶端軟件程序使用VC++語(yǔ)言編寫(xiě)，其算法流程如圖5，軟件界面及異常報(bào)警推圖如圖6，相關(guān)音柱實(shí)時(shí)顯示代碼如圖7。

圖5 音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端算法流程圖

圖6 音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端軟件界面及異常報(bào)警推圖

圖7 音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端軟件音柱實(shí)時(shí)顯示相關(guān)代碼

5 音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

本系統(tǒng)投入運(yùn)行后經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的調(diào)試修改和將近一年的試運(yùn)行，各設(shè)備運(yùn)行正常，網(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)定，能夠直觀地顯示每一套節(jié)目音頻鏈路中的所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，監(jiān)測(cè)的節(jié)點(diǎn)音頻信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，能夠及時(shí)地以聲音和推圖的方式通知值班員。除此之外，在有需要的時(shí)候，還可以很方便地在音頻信號(hào)狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端程序中查看各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的音頻量化數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。測(cè)試結(jié)果證明本音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有穩(wěn)定、高效、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，安裝簡(jiǎn)單，系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)靈活，改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品需要人工觀察、異常情況處理費(fèi)時(shí)費(fèi)力的狀況，極大地減輕了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，保證了音頻信號(hào)鏈路工作的可靠性，提高了發(fā)射臺(tái)管理的智能水平。

6 結(jié)論

鑒于本音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可移植性高，既可獨(dú)立運(yùn)行，在應(yīng)用推廣到其他臺(tái)站時(shí)，只需更改相應(yīng)設(shè)置即可，如節(jié)目名稱、靜音門(mén)限等；也可集成到其他系統(tǒng)當(dāng)中去，成為子系統(tǒng)運(yùn)行，現(xiàn)在該套系統(tǒng)已經(jīng)集成到了本臺(tái)站自主研發(fā)的八〇八臺(tái)播出監(jiān)控系統(tǒng)集成平臺(tái)里面，成為八〇八臺(tái)播出監(jiān)控系統(tǒng)集成平臺(tái)不可或缺的一個(gè)子系統(tǒng)?？紤]到?？低旸S4008HS視音頻采集卡具有音頻壓縮解碼功能，在音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后期開(kāi)發(fā)工作中可以加入音頻錄音模塊，這樣可以不斷豐富和完善本系統(tǒng)的功能。

G2

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1674-6708（2016）177-0044-03

梁建彬，廣播電視工程技術(shù)助理工程師，研究方向?yàn)橹胁◤V播傳輸。