梁建彬

廣東省廣播電視技術中心，廣東廣州 510240

自主研發(fā)基于VC++的音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)

梁建彬

廣東省廣播電視技術中心，廣東廣州 510240

本文根據(jù)需求，基于VC++軟件平臺、MYSQL數(shù)據(jù)庫、?？低旸S4008HS視音頻采集卡設計研發(fā)了一套中波發(fā)射臺音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實時監(jiān)測中波發(fā)射臺站信號鏈路中每個節(jié)點的音頻信號，并上傳至中控平臺統(tǒng)一監(jiān)測管理。該平臺的實施可以讓中波發(fā)射臺更好地監(jiān)測音頻信號鏈路中每個節(jié)點的實時情況，可以顯著地提高中波發(fā)射臺的安全播出水平。

音頻信號監(jiān)測；VC++；中波發(fā)射臺；自主研發(fā)

中波發(fā)射臺的主要業(yè)務是使用專用設備，面向公眾無線傳送中波音頻節(jié)目。保證音頻信號的完整性，不間斷地傳送音頻信號是中波發(fā)射臺工作的重中之重，是安全播出中不可或缺的一環(huán)。中波發(fā)射臺保證音頻信號安全的傳統(tǒng)做法是進行人工監(jiān)聽，其中包括開路監(jiān)聽和閉環(huán)監(jiān)聽，這種通過人工監(jiān)聽來保障音頻信號安全的方式其實并不安全，因為人工監(jiān)聽多使用循環(huán)監(jiān)聽的方式，一旦出現(xiàn)音頻信號的中斷可能無法第一時間發(fā)現(xiàn)。由于音頻信號在臺站的傳輸要經(jīng)過多個設備，音頻信號的故障一旦被發(fā)現(xiàn)，僅通過人工監(jiān)聽的方式很難快速定位故障點，達到快速解決故障，恢復正常播出的目的。

基于以上考慮，本人獨立研發(fā)設計了一套針對中波發(fā)射臺站的音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對臺站內(nèi)每一套節(jié)目音頻鏈路中的所有關鍵節(jié)點進行取樣監(jiān)測，取樣的音頻信號統(tǒng)一送到中央監(jiān)控計算機（服務器），并設計了用于處理和顯示音頻信號狀態(tài)的軟件，可以對每一套節(jié)目音頻鏈路中的所有關鍵節(jié)點進行實時監(jiān)測，音頻信號一旦出現(xiàn)異常就會立刻聲音報警，并推圖顯示出現(xiàn)異常的故障位置。

1 音頻監(jiān)測系統(tǒng)的組成

本音頻監(jiān)測系統(tǒng)主要由3個部分組成：信號采集處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲服務器、音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)的拓撲結構如圖1。

信號采集處理系統(tǒng)安裝在音頻立柜內(nèi)，負責對從各個音頻鏈路關鍵節(jié)點分配器送來的音頻信號進行采樣處理，并將處理結果送至數(shù)據(jù)存儲服務器。

數(shù)據(jù)存儲服務器安裝在服務器機柜內(nèi)，主要用于存儲信號采集處理系統(tǒng)送來的臨時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警信息等，同時也作為信號采集處理系統(tǒng)和音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中心。

音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)安裝在值班室的監(jiān)控平臺計算機上，主要負責顯示各路音頻信號鏈路關鍵節(jié)點的實時狀態(tài)，如若音頻信號節(jié)點出現(xiàn)異常（如靜音），便以聲音報警的方式通知值機員，并推圖顯示異常節(jié)點位置。

2 信號采集處理系統(tǒng)

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

海康威視DS4008HS是一塊8路視音頻信號采集卡，可以同時對8路視頻和8路音頻信號進行采樣處理，實現(xiàn)視頻/音頻的模數(shù)轉換，方便后期計算機的處理。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個音頻采集通道是相互獨立的，每個通道的參數(shù)均可以單獨設置，每個通道都具有16位DSP，量化精度對于中波音頻來說已經(jīng)足夠了。?？低暪緸橘徺I該板卡的客戶都提供了一套針對該板卡的完整基于VC++的SDK開發(fā)包，使用該開發(fā)包可以很方便地進行后期軟件開發(fā)，極大程度上提高了后期開發(fā)軟件的可靠性。

信號采集處理系統(tǒng)的軟件部分是基于海康威視公司提供的SDK開發(fā)包，使用VC++語言編寫的服務器端程序。該程序先從數(shù)據(jù)存儲服務器的MYSQL數(shù)據(jù)庫中讀取采集卡中每個接口通道的初始化信息，然后通過調(diào)用DS4008HS視音頻采集卡SDK開發(fā)包相應的API接口函數(shù)，讀取相應接口經(jīng)過采樣量化后的音頻幅度數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲服務器中MYSQL數(shù)據(jù)庫的臨時數(shù)據(jù)列表中，以供音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)的讀取和顯示，相關代碼如圖2。該軟件還會定時將每個通道的采樣數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲服務器中MYSQL數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)列表中，以供有需要時翻查，定時時間可以根據(jù)需要在系統(tǒng)設置中設置。其模塊結構如圖3，軟件界面如圖4。

圖1 音頻監(jiān)測系統(tǒng)拓撲圖

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 信號采集處理系統(tǒng)軟件結構圖

圖4 信號采集處理系統(tǒng)軟件界面圖

3 數(shù)據(jù)存儲服務器

數(shù)據(jù)存儲服務器是一臺裝有MYSQL數(shù)據(jù)庫的專用服務器主機，這是整一套音頻監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲及交換中心。MYSQL數(shù)據(jù)庫中存有如下數(shù)據(jù)：音頻鏈路節(jié)點配置信息、音頻鏈路節(jié)點量化的音頻幅度即時數(shù)據(jù)、音頻鏈路節(jié)點量化的音頻幅度歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息、歷史報警信息。每一類信息和數(shù)據(jù)在MYSQL數(shù)據(jù)庫中都以一個單獨的數(shù)據(jù)表存儲，這樣可以提高數(shù)據(jù)庫的運行效率和軟件調(diào)用讀取調(diào)用數(shù)據(jù)的靈活性。

4 音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)

在控制臺計算機上運行的音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端程序，用于顯示各路音頻信號鏈路關鍵節(jié)點的音頻信號實時狀態(tài)（實時動態(tài)音頻柱狀圖），如若音頻信號節(jié)點出現(xiàn)異常（如靜音），便以聲音報警的方式通知值班機員，并推圖顯示異常節(jié)點位置。

該客戶端軟件程序使用VC++語言編寫，其算法流程如圖5，軟件界面及異常報警推圖如圖6，相關音柱實時顯示代碼如圖7。

圖5 音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端算法流程圖

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

圖7 音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端軟件音柱實時顯示相關代碼

5 音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)運行情況分析

本系統(tǒng)投入運行后經(jīng)過近一個月的調(diào)試修改和將近一年的試運行，各設備運行正常，網(wǎng)絡通信穩(wěn)定，能夠直觀地顯示每一套節(jié)目音頻鏈路中的所有關鍵節(jié)點的實時狀態(tài)，監(jiān)測的節(jié)點音頻信號出現(xiàn)異常時，能夠及時地以聲音和推圖的方式通知值班員。除此之外，在有需要的時候，還可以很方便地在音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)客戶端程序中查看各個監(jiān)測節(jié)點的音頻量化數(shù)據(jù)和報警信息。測試結果證明本音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)具有穩(wěn)定、高效、實時的特點，安裝簡單，系統(tǒng)組織結構靈活，改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品需要人工觀察、異常情況處理費時費力的狀況，極大地減輕了人的勞動強度，提高了音頻信號監(jiān)測技術水平，保證了音頻信號鏈路工作的可靠性，提高了發(fā)射臺管理的智能水平。

6 結論

鑒于本音頻監(jiān)測系統(tǒng)的可移植性高，既可獨立運行，在應用推廣到其他臺站時，只需更改相應設置即可，如節(jié)目名稱、靜音門限等；也可集成到其他系統(tǒng)當中去，成為子系統(tǒng)運行，現(xiàn)在該套系統(tǒng)已經(jīng)集成到了本臺站自主研發(fā)的八〇八臺播出監(jiān)控系統(tǒng)集成平臺里面，成為八〇八臺播出監(jiān)控系統(tǒng)集成平臺不可或缺的一個子系統(tǒng)。考慮到?？低旸S4008HS視音頻采集卡具有音頻壓縮解碼功能，在音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)的后期開發(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。

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1674-6708（2016）177-0044-03

梁建彬，廣播電視工程技術助理工程師，研究方向為中波廣播傳輸。