蘇志斌 ，王東方 ，李真，任慧

(1.中國傳媒大學(xué)理工學(xué)部，北京 100024；2.視聽技術(shù)與智能控制系統(tǒng)文化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100024；3.現(xiàn)代演藝技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100024)

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基于Android的舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)研究

蘇志斌1，2，3，王東方1，2，3，李真1，2，3，任慧1，2，3

(1.中國傳媒大學(xué)理工學(xué)部，北京 100024；2.視聽技術(shù)與智能控制系統(tǒng)文化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100024；3.現(xiàn)代演藝技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100024)

基于Android操作系統(tǒng)的舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)是以Cronus Digital Intercom Matrix為服務(wù)器，可以與BTR-240、BTR-700、BTR-800、Intercom客戶端等終端實(shí)時(shí)通信，滿足大中型舞臺(tái)、劇院等內(nèi)部通信場所使用。調(diào)度平臺(tái)采用TCP/IP、RTP/RTCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸音頻數(shù)據(jù)，語音質(zhì)量在良好以上，丟包率、傳輸延遲均在正常范圍。整個(gè)系統(tǒng)可以保障長時(shí)間通話，續(xù)航能力在24個(gè)小時(shí)以上。調(diào)度平臺(tái)和intercom客戶端可以在搭載android操作系統(tǒng)的平板電腦、手機(jī)等手持終端上使用，大大提高了內(nèi)部通話的靈活性。

舞臺(tái)監(jiān)督；intercom；cronus digital intercom matrix；android；基站；

Study on Dispatch Platform for Stage Surveillance and Scheduling Based on Android

SU Zhi-bin1，2，3，WANG Dong-fang1，2，3，LI Zhen1，2，3，REN Hui1，2，3

1　概述

根據(jù)行業(yè)的特點(diǎn)，幾乎每個(gè)行業(yè)有自己特色的內(nèi)部通信系統(tǒng)。劇場劇院通常進(jìn)行不同種類的演出，需要舞臺(tái)機(jī)械、舞臺(tái)燈光、舞臺(tái)音響等部門的協(xié)調(diào)作業(yè)，那么調(diào)度這些部門的舞臺(tái)監(jiān)督就需要同時(shí)跟不同種類的人員溝通以保障演出效果，順利完成演出。本文研究的基于android的舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)是在舞臺(tái)監(jiān)督虛擬調(diào)度平臺(tái)的基礎(chǔ)上充分考慮了舞臺(tái)內(nèi)部通信的特殊性[1]，采用VOIP通信方法、便攜式設(shè)備，更好的滿足舞臺(tái)監(jiān)督對(duì)靈活性的要求。因?yàn)閮?nèi)部通信存在一定的隱私，具有保密性，從安全角度看內(nèi)部通信設(shè)備大都不會(huì)接入互聯(lián)網(wǎng)，而是在單位內(nèi)部局域網(wǎng)使用?；赼ndroid的舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)以無線局域網(wǎng)為載體，靈活的與分布在不同區(qū)域的人員通話，通過增加網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率就可以通暢方便的使用。通過WIFI傳輸實(shí)時(shí)音頻流都存在一定的時(shí)延、丟包等現(xiàn)象，對(duì)通話質(zhì)量影響比較大，需要協(xié)調(diào)各個(gè)因素的權(quán)重，達(dá)到最佳通話效果。對(duì)于舞臺(tái)監(jiān)督高并發(fā)通話方法，還需要采取擁堵流量分流、無效通話信息過濾等措施以保障通信即時(shí)并且流暢。

2　舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用Keypanel作為調(diào)度平臺(tái)，安裝在基于android的手機(jī)、平板電腦等通信終端，通過交換機(jī)、路由器接入插卡式數(shù)字矩陣內(nèi)部通信服務(wù)器。采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)的數(shù)字矩陣服務(wù)器通過RJ-12線連接BTR-240、BTR-700、BTR-800基站，并且通過RJ-45線連接無線路由器1或者交換機(jī)1。有線腰包-240通過RJ-45線連接BTR-240基站，無線腰包-700通過RJ-45線連接BTR-700基站，無線腰包-800通過RJ-45線連接BTR-800基站。Intercom通過WIFI連接無線AP或者無線路由器接入交換機(jī)或者無線路由器[2]。其中Intercom安裝在基于android的手機(jī)等通信終端，通話界面類似對(duì)講機(jī)，易于舞臺(tái)內(nèi)部通信人員使用。有線腰包-240、無線腰包-700、無線腰包-800為相應(yīng)基站的通信終端，數(shù)量可以根據(jù)舞臺(tái)、劇院等場所大小決定。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　舞臺(tái)監(jiān)督內(nèi)部通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖　

3　舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)音頻數(shù)據(jù)處理

調(diào)度平臺(tái)安裝在Android 操作系統(tǒng)手持終端上，如：手機(jī)、平板電腦等。舞臺(tái)監(jiān)督語音通過本地錄音機(jī)對(duì)象(Audio-Record)實(shí)時(shí)采集，采樣率8k Hz，16位采樣精度，單通道，生成原生語音數(shù)據(jù)流[3]，由于原生音頻數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大，占用頻帶寬、不易于傳輸，所以需要轉(zhuǎn)化成AMR格式數(shù)據(jù)[4]，壓縮比能達(dá)到8：1，很大程度較少帶寬，并且不影響實(shí)時(shí)傳輸?？紤]到安全性能要求，控制命令采用異或算法加密，語音數(shù)據(jù)采用舞臺(tái)內(nèi)部通信協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)頭加語音包的方式傳輸，防止外界干擾。舞臺(tái)監(jiān)督很多時(shí)候都在跟若干個(gè)人員同時(shí)通話，需要聽到來自多個(gè)方位的語音，調(diào)度平臺(tái)采用多個(gè)本地播放器對(duì)象(Audio-Track)播放對(duì)應(yīng)方位的語音。根據(jù)業(yè)務(wù)需求，舞臺(tái)監(jiān)督需要靈活控制對(duì)方語音的有無，避免干擾，調(diào)度平臺(tái)采用線程池管理舞臺(tái)監(jiān)督語音發(fā)送線程[5]，可以將無效的通話及時(shí)銷毀，減少線程開銷，提高調(diào)度平臺(tái)運(yùn)行效率。舞臺(tái)監(jiān)督需要接聽或者與特定部門對(duì)講，調(diào)度平臺(tái)采用唯一標(biāo)識(shí)的方式管理每個(gè)部門，可以靈活控制音頻源的個(gè)數(shù)。具體算法如下：

4　舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)音頻數(shù)據(jù)傳輸

舞臺(tái)內(nèi)部通信系統(tǒng)對(duì)延時(shí)要求較高，故采用UDP傳輸語音流，TCP傳輸控制命令。雖然UDP存在丟包可能，但是通過舞臺(tái)內(nèi)部通信協(xié)議規(guī)定的語音頭[6]，接收方可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到丟包，通過TCP控制命令嚴(yán)格控制丟包數(shù)，當(dāng)丟包數(shù)大于閾值要求發(fā)送方重新傳輸，保障通話質(zhì)量。系統(tǒng)也可以采用RTP傳輸語音流，RTCP傳輸控制命令，其中RTCP基于TCP，RTP基于UDP，都可以減少延時(shí)，及時(shí)傳輸音頻數(shù)據(jù)。以上兩種通信方式都可以保障通話質(zhì)量和實(shí)時(shí)性。調(diào)度平臺(tái)主要跟Intercom客戶端和腰包兩類終端通信，考慮到終端的特殊性，調(diào)度平臺(tái)采用以下兩種不同的通信方式，根據(jù)舞臺(tái)監(jiān)督的需求自定義選擇使用。

(1)通過服務(wù)器設(shè)置軟件將Intercom客戶端設(shè)定為Cronus客戶端與調(diào)度平臺(tái)通信。通過AZ-edit軟件將搭載Intercom的終端的IP地址配置進(jìn)Cronus服務(wù)器，作為服務(wù)器的一個(gè)子通道。舞臺(tái)監(jiān)督語音發(fā)送到服務(wù)器，通過TCP控制命令就可以靈活控制Intercom客戶端的通話，反之，Intercom客戶端或者腰包將語音數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器后根據(jù)的命令狀態(tài)決定是否傳輸?shù)轿枧_(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)。

(2)Intercom作為獨(dú)立客戶端直接與調(diào)度平臺(tái)通信。調(diào)度平臺(tái)采用RTP/RTCP直接與Intercom客戶端交互語音數(shù)據(jù)，不需要通過Cronus服務(wù)器。調(diào)度平臺(tái)采用32M大小Byte數(shù)組作為緩沖區(qū)接受不同部門的Intercom客戶端的音頻數(shù)據(jù)。

5　舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

調(diào)度平臺(tái)作為舞臺(tái)內(nèi)部通信系統(tǒng)的核心，能夠與任何一個(gè)終端實(shí)時(shí)通話，首先需要為每個(gè)終端配備標(biāo)識(shí)，統(tǒng)一設(shè)置系統(tǒng)音頻編碼格式，通過調(diào)度平臺(tái)界面靈活控制通話對(duì)象的個(gè)數(shù)以及聽、說通道的開啟和關(guān)閉。調(diào)度平臺(tái)基于android操作系統(tǒng)，界面設(shè)計(jì)基于Android SDK 的Activity組件，是整個(gè)平臺(tái)的主線程，舞臺(tái)監(jiān)督通過主線程可以靈活控制音頻數(shù)據(jù)采集、處理等子線程。具體運(yùn)行流程如圖2所示。

圖2　調(diào)度平臺(tái)軟件流程圖　

6　結(jié)論

基于Android的舞臺(tái)監(jiān)督調(diào)度平臺(tái)可以同時(shí)與多個(gè)雙工工作方式腰包和上百個(gè)單工工作方式腰包或者Intercom客戶端通話，語音質(zhì)量良好，通信延時(shí)在可接受范圍以內(nèi)，完全不影響舞臺(tái)監(jiān)督正常使用。 而且調(diào)度平臺(tái)安裝方便、易于操作，續(xù)航時(shí)間在一天以上，穩(wěn)定性良好，滿足國內(nèi)外大中型舞臺(tái)、劇院內(nèi)部通信需求，很大程度上降低了劇場劇院對(duì)內(nèi)部通信設(shè)備的采購成本，應(yīng)用靈活便捷，具有很大實(shí)用價(jià)值。

[1]李真，南潔，楊謙逸，王東方.舞臺(tái)監(jiān)督虛擬調(diào)度平臺(tái)的研究[J].演藝科技，2015(04)：41-43.

[2]任慧，王會(huì)芹，馬旭超.基于IP的舞臺(tái)內(nèi)通系統(tǒng)通訊協(xié)議的研究[J].中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015(02)：20-23.

[3]邁耶佘建偉，趙凱.Android 4高級(jí)編程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[4]王家林，王家俊，王家虎.Android高級(jí)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)：UI、NDK與安全[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[5]雍俊海.Java程序設(shè)計(jì)教程_Textbook for programming in Java[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[6]李真，楊謙逸，南潔，安宇潔.舞臺(tái)內(nèi)通系統(tǒng)虛擬控制平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015(02)：24-26.

(責(zé)任編輯：馬玉鳳)

(1.Information Engineering School，Communication University of China 2.Key Laboratory of Acoustic Visual Technology and Intelligent Control System，Ministry of Culture 3.Beijing Key Laboratory of Modern Entertainment Technology Beijing 100024)

In this paper，the proposed dispatch platform for stage surveillance and scheduling uses Cronus Digital Intercom Matrix as the main server ，which communicates with the clients of BTR-240，BTR-700，BTR-800 and Intercom in real-time.The system can satisfy the demand of internal communication for most of the theaters.The dispatch platform adopt TCP/IP，RTP/RTCP as the protocol to transmit audio data through local area network，which will provide good communication quality，and control both the dropping rate and transmission delay in a normal range.In addition，the system can work above 24 hours without interrupting.The client of both dispatch platform and Intercom can be used on the hand held terminal with the operation system of android，and enhance the flexibility of intercom communication.Therefore，Stage manager can adjust the number of terminal with the size of theater to guarantee the high efficiency of the system.

stage surveillance；intercom；cronus digital intercom matrix；android；base station

2016-04-07

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“演出呈現(xiàn)關(guān)鍵支撐技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范(項(xiàng)目編號(hào)：2012BAH38F00)”資助

蘇志斌(1987- )，女(漢族)，新疆人，中國傳媒大學(xué)講師. E-mail:suben@cuc.edu.cn

TN919

A

1673-4793(2016)03-0022-04