从法庭扩音设计谈数字音频矩阵处理器不同应用

　　前言——法庭扩音的难题

　　几乎每个法院都有一个大法庭需要扩音，大小几乎就是个礼堂，许多人按礼堂扩音方式设计，采用前台两边主音箱加周边辅助音箱布局，结果都是语音含混不清，严重的几乎不能分辨语音内容。其原因是法庭不是礼堂，法庭必须庄重肃穆，所以几乎全国各地法院的大法庭，其布局都是正规矩形，天花板都是5米多高与地面平行吊顶，装修全部是硬质木板，地面是水磨石或大理石，造成音波严重反射，致使语音不清晰。

　　所以法庭扩音必须避免使用大口径、大功率主音箱的扩音方式，而采用功率小，声压级高的音柱在矩形四周布置，顶部加天花音箱覆盖全场，并且将音柱、天花音箱分成6到多个区域，并对每个区域分别调整各自的功率、频率均衡、延时、压限、扩展、反馈抑制陷波点(或移频)等等参数分别设置，且由于在此建声条件及其恶劣的条件下，会场人员的多少，成了影响建声条件的一个关键因素，会场人员的多少又是随机变化的，所以有需要对每个扩音分区音频参数按人数极少，人数三分一、人数一半、人数全满分别调整参数，并预存这些参数，使用时，根据使用场景一键调出。到此，大家都知道了，其中心处理器非数字音频矩阵不可。

　　典型应用举例：主席台区，包括：法官席(正前方)、书记席(法官席前正下方)、原告(民事)公诉(刑事)方(法官席左下方)、被告(民事)辩护方(法官席右下方)、被告(刑事)(法官席正下方，面对法官);主席台区分两个扩音区，顶部采用JBL吸顶扬声器CONTROL 924C/924CT 4台，博士Bose两边采用列阵扬声器502A 两台(主席区增加移频处理器)，旁听席顶部采用JBL吸顶扬声器CONTROL 924C/924CT 12台，博士Bose两边及后场采用列阵扬声器502A 六台，旁听席共分6个区(两边、顶部各3个，组成前中后区)，每个区分左右声道，共计8区16通道，采用两台美国DIGISPIDER网络音频媒体矩阵CNP888，管理16通道音频;全部音源采用CFM智能会议混音器和TR2000网络音频矩阵采集，通过网络交换机组成系统。

　　下面我们重点介绍美国DIGISPIDER网络音频媒体矩阵CNP888：

　　CNP888 网络音频媒体矩阵系统应用

　　美国 DIGISPIDER 介绍

　　DIGISPIDER 2004年在美国Delaware州Dover市注册成立。它专业致力于数字网络音频技术的开发，是PeakAudio公司最早的CobraNet协议技术开发联盟成员之一。从CobraNet协议发明至今，全世界已经有近40多家大型音频设备制造商采用了该协议，如PEAVEY，BIAMP，SYMNET，DIGISPIDER等等，各音频设备制造商均根据该协议开发了各自不同的PC控制软件和专业音频设备。

　　DIGISPIDER具有独特的、创新的、专业技术优势、是国际知名专业音频整体解决方案和设备的开发商和制造商。在将近十年的产品研发过程中，DIGISPIDER推出多款基于CobraNet协议的数字音频传输和处理设备。在优化设计、方便操作、减少维护的开发宗旨和技术理念下，DIGISPIDER成功地将近千种DSP处理模块(例如均衡、延时、压限、路由、自动增益、自动混音、抑制环境噪声、反馈抑制、回声消除等)集成到一起，专门应对高难度操作问题。基于DSP组合解决方案，自动混音、反馈抑制、回声消除等模块在实际应用案例中取得巨大成功。

　　杭州联汇数字科技有限公司作为美国DIGISPIDER的中国总代理，目前是我国广播行业网络音频传输和矩阵系统的主要系统集成商。自2002年联汇公司第一个在国内引入DIGISPIDER公司的采用COBRANET协议的网络音频传输设备后，经过多年的推广和使用，使这一产品和技术成为目前国内网络化总控系统改造的首选产品。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵简介

　　CNP888系列产品是1U尺寸大小的，具有信号混合、路由、均衡等多种处理功能的一种设备。8个平衡模拟输入，8个平衡模拟输出;8个网络数字输入，8个网络数字输出。可同时处理模拟线路/Mic输入的模拟音频信号和CobraNet网络输入的数字音频信号。内建有200MIPS的SHARC处理器，CNP888能通过DigiSpider的NSP-100软件以40位浮点运算的精度来处理音频信号。因此CNP888设备可以处理和传输高品质的音频信号，从而适用于多种不同的领域，包括专业场所和社会场所。可预设8种不同的DSP处理模式并可通过前置面板进行选择设定。可在单机模式和网络模式下工作。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵各种应用

　　单会议室

　　单会议室可以利用一台CNP888来构建会议系统，控制计算机与CNP888用直连线连接。

　　多功能会议厅系统

　　会议系统的话筒或者音源较多，可加CFM-0800进行扩展。每个区域话放输入连到一台CFM自动混音器，混音后送到CNP888进行DSP处理;而CNP888处理完成后输出到各个功放，对每个区域进行扩声。

　　注：CFM自动混音器为任意符合CobraNet网络协议输出的音频混音器。

　　多会议室系统

　　控制室的音源通过网络传输到各个会议室。各个会议室可通过墙面控制器或者计算机选择本地会议模式，或者选择不同音源。如果会议室在不同楼层，可以通过光纤传输。

　　注：CFMO800为任意符合CobraNet网络协议输出的音频混音器。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵体育场馆应用

　　分区独立控制

　　每个看台区域的音量可以独立控制，也可以按区进行静音控制;主席台的语音输入，主持人语音输入和背景音乐输入可以随时切换;当有紧急信号输入时可在第一时间切换并进行紧急广播。

　　中、小型的体育场馆

　　中、小型的体育场馆可以使用一台CNP888，输出直接连到功放，分别对一个区域进行扩声。

　　大型的体育场馆

　　如果体育场馆很大，可以将CNP888的输出通过网络或光纤传送给TR2000网络音频传输矩阵，然后再输出到功放，分别对各个区域进行扩声。

　　注：TR2000为任意符合CobraNet网络协议输入的音频解码器。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵飞机场应用

　　各种模式语音广播、背景广播、火警广播联动功能。网络化无损音频信号传输。优先级管理基于寻呼命令，或基于呼叫站，或混用。环境噪声检测和广播音量自动补偿功能。

　　注：TR2000-O808为任意符合CobraNet网络协议输入的多路音频解码器。TR2000-I600为任意符合CobraNet网络协议输出的音频混音器。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵火车站应用

　　各种模式语音广播、背景广播、火警广播联动功能。网络化无损音频信号传输。优先级管理基于寻呼命令，或基于呼叫站，或混用。环境噪声检测和广播音量自动补偿功能。

　　注：TR2000-O016为任意符合CobraNet网络协议输入的多路音频解码器。TR2000-I600为任意符合CobraNet网络协议输出的音频混音器。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵主题公园游乐场应用

　　不同的区域可以进行独立的控制，包括是否广播，控制每个区域声音大小，可以与紧急信号系统联动。

　　通过TR2000系列设备接收各种输入音源，通过网络传给CNP888处理，处理完后再通过网络传到TR系列设备输出到功放，分别对各个区域进行扩声和控制。

　　注：TR2000-O016为任意符合CobraNet网络协议输入的多路音频解码器。TR2000-I600为任意符合CobraNet网络协议输出的音频混音器。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵技术详解

　　CNP888系列产品是1U尺寸大小的，具有信号混合、路由、均衡等多种处理功能的一种设备，可同时处理模拟线路/Mic输入的模拟音频信号和CobraNet网络输入的数字音频信号。内建有200MIPS的SHARC处理器，CNP888能通过DigiSpider的NSP-100软件以40位浮点运算的精度来处理音频信号。因此CNP888设备可以处理和传输高品质的音频信号，从而适用于多种不同的领域，包括专业场所和社会场所。

　　CNP888可以支持通过CobraNet网络实时发送和接收数字音频信号，具有低于5ms的延时，并可在同一网络上通过SNMP传送监控数据。欲了解更多有关CobraNet技术的内容，请浏览www.CobraNet.info .

　　一、CNP888网络音频媒体矩阵产品特点

　　具有强大计算功能的DSP处理器。

　　支持40位精度的浮点运算能力。

　　内建多种多样的音频算法处理模块。

　　8个平衡模拟输入，8个平衡模拟输出。

　　8个网络数字输入，8个网络数字输出。

　　集成CobraNet网络端口。

　　每个MIC输入通道的增益+15.0dB ~ +50.5dB可调。

　　每个通道的48V幻象电源可独立控制。

　　预设8种不同的DSP处理模式并可通过前置面板进行选择设定。

　　可在单机和网络两种模式下工作。

　　可通过PC上的NSP-100软件基于SNMP网络协议来控制和设定参数，操作简单方便易于掌握。

　　可与TR2000，TR800，CFM或第三方CobraNet产品共享音频数据。

　　开放控制协议，可供第三方控制调节使用，具体功能详见本文档附录1。

　　可适应不同的应用需求，应用场所广泛。

　　二、CNP888网络音频媒体矩阵DSP处理器功能

　　延时器：提供50ms，100ms，200ms，500ms，1000ms等多种延时模式。

　　路由器：4x4，8x8，16x16等模式。

　　矩阵混音器：4x1，4x2，4x4，8x1，8x2，8x4，8x8等模式。

　　自动混音器：自动混音4x1，8x1，16x1;智能混音4x1，8x1，16x1等模式。

　　动态处理器：包含自动增益器，压缩器，限制器，噪声门，扩展器，削峰器。

　　均衡器：参数均衡器和图像均衡器。

　　滤波器：低通滤波器，高通滤波器，低通斜坡滤波器，高通斜坡滤波器。

　　分频器：2波段分频器，3波段分频器，4波段分频器。

　　信号发生器：可产生正弦波，白噪声，粉噪声。

　　电平表：1通道电平表，2通道电平表，4通道电平表，8通道电平表。

　　三、CNP888网络音频媒体矩阵前面板说明

　　CNP888前面板示意图如下

　　1 、 LCD 显示屏

　　开机启动时显示初始化信息;

　　开机完成后显示当前的预设模式;

　　通过程序选择旋钮的转动会显示相应的内容;

　　2 、 PROGRAM 旋钮

　　通过“旋转”旋钮可选择不同模式界面，默认的有预设程序，输入通道设定，输出通道设定这三种界面;

　　通过“按下”旋钮可对上述三种模式界面进行相应设置：

　　(1)在预设模式01~08中选择需要的模式;当选择改变当前的预设程序时，LCD屏幕会显示“changing mode, please wait…(正在切换模式，请稍候…)”，稍后就会显示选定的程序模式的序号和名称;

　　(2)对通过NSP软件配置的输入通道参数进行设定：

　　a. 本地模拟输入：可对音源输入的种类(Line/Mic)，Line属性(灵敏度和Trim微调值)，Mic属性(增益大小和幻象电源开关)，相位反转(norm/anti)等进行设置;

　　b. 网络数字输入：可对相位反转(norm/anti)进行设置;

　　c. 未配置的其他通道显示为NA;

　　(3)对输出通道参数进行设定;可对最大输出电平值，静音(MUTE- Y/N)，相位反转(norm/anti)等进行设置;

　　3 、输入信号通道 1~8 对应的 LED 灯

　　开机初始化自检时分别闪烁一次绿灯和一次红灯;

　　初始化后，绿灯表示该通道有正常信号输入，电平范围在-40dBu~12dBu之间;

　　当输入信号电平小于一定阀值时指示灯关闭;

　　当输入信号电平超出预设的阀值时指示灯显示红色，电平范围在12dBu以上;

　　4 、输出信号通道 1~8 对应的 LED 灯

　　开机初始化自检时分别闪烁一次绿灯和一次红灯;

　　初始化后，绿灯表示该通道有正常信号输出，电平范围在-40dBu~12dBu之间;

　　当输出信号电平小于一定阀值时指示灯关闭;

　　当输出信号电平超出预设的阀值时指示灯显示红色，电平范围在12dBu以上;

　　注意：刚开机时全部指示灯的状态可能全灭或者全亮，或其他不同现象，都为正常;初始化开始时每个指示灯依次闪过一遍绿色和一遍红色，初始化完成后指示灯的状态进入可控状态。

　　四、CNP888网络音频媒体矩阵后面板说明

　　CNP888后面板示意图如下

　　1、电源插座

　　100-240V AC 50/60Hz

　　2 、电源开关 ON/OFF

　　ON表示电源接通;OFF表示电源切断;

　　3 、 CobraNet/RJ45 接口

　　可通过网线连接到CobraNet音频网络收发数据;

　　4 、 RS232

　　DB9母头，可通过RS232协议与计算机或其它设备通讯互联;

　　注意：请勿带电插拔串口;

　　5 、 RS485

　　DB9母头，预留;

　　6 、外部控制口

　　DB25母头，模拟AD输入预留;

　　7 、输入口 1,2,3,4 ：

　　每个输入口包含两个通道，向CNP888网络音频矩阵处理器输入音频信号;

　　8 、输出口 1,2,3,4 ：

　　每个输出口包含两个通道，将CNP888处理后的音频信号输出到对应的设备。

　　五、CNP888网络音频媒体矩阵应用领域

　　因为CNP888设备的能够为用户提供高品质的音频信号，所以它的应用范围也非常广泛，能够适用于目前大部分的专业领域和社会应用场所。

　　1 、专业领域：

　　广播电视

　　现场音乐会

　　录音室

　　专业演出场所

　　体育场馆

　　2 、社会领域

　　车站

　　地铁

　　机场

　　会议中心

　　游乐场所

　　主题公园

　　智能大厦

　　CNP888 网络音频媒体矩阵系统安装

　　一、CNP888网络音频媒体矩阵工作模式

　　CNP888设备可通过CobraNet网络端口直接连到CobraNet网络音频系统，因此安装起来非常简单。您无需改变扩声系统的架构，唯一要做的就是用网线将CNP888设备和控制计算机连接到CobraNet网络系统，然后通过计算机上的NSP-100软件来处理设置8个通道的CobraNet网络输入音频信号。根据不同应用需求，CNP888设备可分为两种工作模式：单机模式和网络模式。

　　1、单机模式

　　CNP888设备可通过NSP-100软件控制以单机工作模式组建一个小型控制台，建议在小型扩声系统场合可使用该模式(输入通道少于8个，输出通道少于8个)。在单机工作模式下CNP888设备通过交叉网线与计算机网卡直接相连，并通过软件NSP-100直接进行控制和设定。单机模式的操作安装步骤如下：

　　第一步：

　　将CNP888设备与计算机网卡用CAT-5网线直接相连，音源输入接到CNP888设备后置面板的Line/MIC输入接口，外放设备接到后置面板的输出接口(如下图所示)。

　　注意：交叉网线的最大长度不能超过100米。

　　第二步：

　　开启CNP888设备，等待CNP888设备的LCD屏幕和所有指示灯都打开，并进入正常工作状态。

　　第三步：

　　将CNP888设备正确加入到NSP-100软件里面，具体请参考第四章“NSP软件快速安装设置”。

　　第四步：

　　通过NSP-100软件结合应用需求，调整CNP888设备DSP处理器的参数设置。

　　第五步：

　　用户通过下载当前的DSP参数设定，之后CNP888设备可以独立按照设定参数进行工作而不再需要计算机控制。

　　2、网络模式

　　为了满足复杂CobraNet网络音频系统的应用需求，CNP888设备支持网络工作模式。在网络模式下，CNP888设备可通过交换机与控制计算机，以及其他CobraNet设备互联。CNP888设备从CobraNet 音频网络系统接收音频信号，然后再将经过处理的音频信号输出到音频网络或者直接输出到模拟外放设备。网络模式的操作安装步骤如下：

　　第一步：

　　用交换机通过CAT-5网线将CNP888设备、其它CobraNet设备和控制计算机连接起来(如下图所示)。

　　注意：每条网线的长度不要超过100米，CNP888设备到交换机的网络线最大长度也是100米。

　　第二步：

　　启动CNP888设备，将每个设备正确加入到NSP-100软件系统中，然后建立它们之间的收发关系。具体请参考第四章“NSP软件快速安装设置”。

　　第三步：

　　根据不同应用需求，通过NSP-100软件系统设定CNP888设备和其他设备的各种参数和功能。

　　二、CNP888网络音频媒体矩阵软件设置操作说明

　　1、打开软件

　　首次打开NSP-100软件，将出现如下界面。

　　2、建立新的文档

　　点击菜单栏中的“文件”->“新建”，新建一个文档。新建文档后的主界面如下图所示。

　　设置

　　IP段参数——设置设备的起始IP和结束IP(在此范围内自动分配设备的IP)、控制计算机的网卡

　　网络类型——设置网络类型为普通模式或无线模式

　　语言——选择英文或简体中文(重启后才能生效)

　　硬件配置——可修改硬件配置，如增加、删除设备，修改通道配置等(初始密码为1)

　　查看硬件配置——可查看硬件配置

　　3、增加设备到设备库

　　A、点击“设置”->“硬件配置”，输入默认初始密码“1”，进入设备库。

　　B、点击“增加”，弹出如下图所示对话框。选择CNP888设备型号，并输入设备序列号，点击“确定”。

　　注意：序列号从设备后面板的标签处获取。

　　4、将CNP888设备添加进图形化设置界面

　　在左侧设备工具栏中，点击展开“CNP设备”一栏，使用鼠标左键将CNP888拖曳到右侧图形设置界面中。

　　5、建立虚拟路由

　　虚拟连接是NSP-100软件的主要功能。虚拟连接的建立通过设备端口间连线的建立来体现。

　　在端口之间建立连线需遵循以下几个原则：

　　连线只可在输出端口与输入端口之间建立;

　　连线只可在相同类型的端口之间建立;

　　CNP设备的输出网络端口可引出任意多条连线，而其它所有端口只可引出一条连线。

　　从左侧工具栏中将所需设备拖入界面右侧，建立若干连线后的文档界面如下图所示。

　　6、CNP设备的DSP参数配置、下载和固化

　　CNP系列设备根据不同的输入输出端口，控制界面也不相同。以下内容以CNP888为例。

　　在上图中右键点击CNP888设备图标并选择“DSP算法编辑”，或者双击设备图形进入DSP参数配置界面，用鼠拖入所需算法模块，如下图所示。

　　CNP888有8个网络输入和8个模拟输入，以及8个网络输出和8个模拟输出(在这里所有输出显示在一起，所以共显示为8个输出)。

　　为适应不同的应用需求，CNP设备提供多种拥有强大处理能力的DSP算法模块。用户只需要把相应的算法模块用鼠标拖进图形编辑界面，把不同的模块按照设计要求联接起来即可。

　　配置完成后，执行路由编译操作，将已经设置好的路由操作下载到CNP888硬件设备中。

　　用户可以预先设置好算法模块的参数，也可以在运行当中随时调整算法模块的参数。最后设计调试好的DSP算法模块的参数可以保存到相应的模块里。右键点击模块并选择“保存参数”，弹出如下图所示对话框。在后续应用中只需要选择该算法模块对应的参数设定而无需再进行编辑。

　　CNP888 网络音频媒体矩阵总结

　　CNP888 网络音频矩阵处理器的数字音频传输、处理和控制设备以及相配套的系统解决方案可广泛应用于如：体育场馆、大型流动演出、大型主题公园、博物馆、大厦、赌场、大型商场和超市、连锁商店、星级酒店、各类轨道交通、机场、各类院校、政府的会议室和报告厅、医院等等。这些场合的音频信号传输方向相对固定，不需要进行频繁的实时切换。用CNP888网络音频矩阵处理器可以利用现有的网络进行远距离的音频信号传输。

　　CNP888 网络音频矩阵处理器有8个网络输入和8个模拟输入，以及8个网络输出和8个模拟输出，它不但是一台8个模拟输入、8个模拟输出是数字媒体矩阵，可以输入与输出任意配置，且对每路音频配置图示化的音频处理器，从而对每路音频进行精细化调整;而且CNP888 网络音频矩阵处理器还是8路音频网络输入、8路音频网络输出的CobraNet网络管理器，从而实现8路音频CobraNet网络传送和管理，实现多台CNP888 网络音频矩阵处理器管理，所有参数调整有预存模式功能，以适应各类音频扩音应用处理能力。