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++的音頻信號監(jiān)測系統(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、MYSQL數(shù)據(jù)庫、?？低旸S4008HS視音頻采集卡設(shè)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(shí)時監(jiān)測中波發(fā)射臺站信號鏈路中每個節(jié)點(diǎn)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(shí)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(diǎn)的實(shí)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(wù)是使用專用設(shè)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(jìn)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(shí)并不安全，因?yàn)槿斯けO(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(shè)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(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(shí)現(xiàn)對臺站內(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，取樣的音頻信號統(tǒng)一送到中央監(jiān)控計算機(jī)（服務(wù)器），并設(shè)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(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)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(wù)器、音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

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

數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器安裝在服務(wù)器機(jī)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(jī)上，主要負(fù)責(zé)顯示各路音頻信號鏈路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時狀態(tài)，如若音頻信號節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常（如靜音），便以聲音報警的方式通知值機(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(jī)，主機(jī)的安裝位置盡量靠近各個信號采集點(diǎn)，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。

?？低旸S4008HS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(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個音頻采集通道是相互獨(dú)立的，每個通道的參數(shù)均可以單獨(dú)設(shè)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。海康威視公司為購買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(jìn)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(wù)器端程序。該程序先從數(shù)據(jù)存儲服務(wù)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(yīng)的API接口函數(shù)，讀取相應(yīng)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(wù)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(guān)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(wù)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(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 信號采集處理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)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(wù)器

數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器是一臺裝有MYSQL數(shù)據(jù)庫的專用服務(wù)器主機(jī)，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(diǎn)配置信息、音頻鏈路節(jié)點(diǎn)量化的音頻幅度即時數(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(dú)的數(shù)據(jù)表存儲，這樣可以提高數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率和軟件調(diào)用讀取調(diào)用數(shù)據(jù)的靈活性。

4 音頻信號狀態(tài)顯示系統(tǒng)

在控制臺計算機(jī)上運(yùn)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(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的音頻信號實(shí)時狀態(tài)（實(shí)時動態(tài)音頻柱狀圖），如若音頻信號節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常（如靜音），便以聲音報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(guān)音柱實(shí)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(shí)時顯示相關(guān)代碼

5 音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

本系統(tǒng)投入運(yùn)行后經(jīng)過近一個月的調(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)時狀態(tài)，監(jiān)測的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的音頻量化數(shù)據(jù)和報警信息。測試結(jié)果證明本音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)具有穩(wěn)定、高效、實(shí)時的特點(diǎn)，安裝簡單，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)時費(fèi)力的狀況，極大地減輕了人的勞動強(qiáng)度，提高了音頻信號監(jiān)測技術(shù)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(jié)論

鑒于本音頻監(jiān)測系統(tǒng)的可移植性高，既可獨(dú)立運(yùn)行，在應(yīng)用推廣到其他臺站時，只需更改相應(yīng)設(shè)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(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(shù)助理工程師，研究方向?yàn)橹胁◤V播傳輸。