第六章-媒体矩阵...ppt

第六章媒体矩阵,媒体矩阵,媒体矩阵是一种将硬件和软件及通信协议集成为一体化的专业音响设备，它将数字处理器和计算机平台进行了最优化的组合。将音响设计和应用集于一身来完成，使得工程设计师在进行通常设计的时候，充分享受了计算机带来的便利。,MediaMatrix媒体矩阵，是美国PEAVEY（百威）公司历经9年才开发出来的一种专业音响设备。早在1993年，建筑声学小组就已经率先研制出媒体矩阵系统。从那时起，媒体矩阵系统不断完善和发展，适应并超越了当今音响项目最苛刻的要求。媒体矩阵主要应用于大型的系统和流动性不是特别频繁的场所，比如各种会议场所、艺术表演中心、主题公园等。媒体矩阵能够满足多种音频处理系统，适用于各种环境场所，完成多种声音处理功能，是集音响、通信、多媒体于一身的音频处理系统。,媒体矩阵是一个硬件与软件相结合的音频系统，硬件用来对声音信号进行转换和处理，软件对声音系统进行设计和控制。硬件与软件结合，使媒体矩阵具有了相当强大的功能。媒体矩阵将传统音响器材中的调音台、配线器、均衡器、分频器、延时器、混响器、激励器、分配器、压缩限幅器、扩张器、噪声门、解码器、电平表、信号发生器、测试仪等众多设备都用媒体矩阵系统（软件十硬件）来取代。,除了音源、功放和音箱，所有的中间和周边设备都可以用媒体矩阵来代替，它实现的是对声音信号进行所有处理的功能。系统设计师只需要通过计算机，把音响系统里所需的设备从软件内部调出，并用鼠标将音响设备接线装配，于是一个错综复杂的音响系统就在瞬间生成了，整个音响系统的设计只需要设计者用鼠标来完成。而且可以立即调试整个系统，使其马上投入使用。所完成的音响系统可以作为Windows的文件在磁盘中保存，以便随时调出使用，这使得音响系统的设计非常方便快捷。,媒体矩阵不仅能完成音响系统的设计，还能使“声音”在以太网上传输，实现远程控制功能和第三方控制功能等。,媒体矩阵处理音频的核心是存在于主机内部的DPU引擎，它实现各种信号的处理：使模拟音频信号能够数字化处理的关键是A/D、D/A转换设备，它实现各种信号的转换。为音频信号实现实时网上传输的是CobraNet的支持，它实现音频信号的网络传输；使硬件和媒体矩阵工作成为现实的是媒体矩阵软件系统，它实现的是系统的设计和控制：将远程控制应用于媒体矩阵的是各种网络协议的支持，它实现的是远程控制操作；媒体矩阵提供了各种端口和额外的功能，这些都使其远远超过了一套音响系统所具备的功能。,硬件的工作原理,媒体矩阵的硬件包括主机（Frame）和接口箱（Break-Out-Box）。主机为媒体矩阵提供一个对信号进行操作和处理的环境；接口箱就是音频的输入输出接口，也就是能够进行A/D,D/A转换的设备在设备的数据库中存有超过250种音频信号处理器，这些处理器通过软件将它们集成在一部主机之中。也就是说，一部主机可以代替上百种音频处理器。,系统通过接口箱把音频信号转化成数字信号，以便可以在主机内部实现对音频信号的处理，处理后的信号还要转化成模拟信号，以便输出。媒体矩阵的硬件系统完成了从音源输出到功放输入之间的所有声音处理。,1主机,媒体矩阵的主机总的分为三种类型，即X-Frame,Miniframe,Mainframe。对于小型的系统来说，X-Frame就可以完成，X-Frame是基于转换设备和主机为一体的报小型的媒体矩阵设备。,可以完成对信号的所有处理和转换功能。它的内部相当于固化了一块DPU卡在里面，从而实现系统中多种音频设备的功能。一个X-Frame可提供8路线路输入和8路线路输出。另外，每个X-Frame有两组扩展接口，用户可以通过这两组扩展接口连接两个接口箱（BOB)来增加输入输出通道的数量，使其并行处理24路输入和24路输出音频信号，这两个接口也可用于多台X-Frame的连接。X-Frame还有不同于Miniframe和Mainframe的一个方面，就是针对X-Frame产品的控制软件Xware而Miniframe和Mainframe共同使用一种软件。由于X-Frame的功能相对比较少，所以它的软件也要有所区别。,2)MiniframeMiniframe是媒体矩阵的小型主机，它具有对转换成数字信号的音频信号进行处理的功能。媒体矩阵的主机看起来很像普通家用电脑的主机，在处理音频系统时应用的是专门处理声音的DPU处理器。用户需要根据音源的性质来选择相应的DPU卡。Miniframe主机最多可以支持2块DPU卡。如果要支持更多的DPU卡，可以选用Mainframe主机。媒体矩阵主机为其软件的使用提供了操作环境，同时也为信号的完美处理提供了保障。,3)MainframeMainframe是媒体矩阵的大型主机，是媒体矩阵里处理功能最强大的主机设备。媒体矩阵大型主机和媒体矩阵小型机（Miniframe）的结构组成几乎是完全一样的，它们的主要区别也只在于Mainframe可以支持更多的DPU卡，大型的媒体矩阵主机最多可以支持8块DPU卡。由于处理功能大大增强了，所以就需要考虑到很多问题，比如稳定性、处理速度、散热等诸多方面。,2.DPU卡（DigitalProcessingUnits，数字处理单元）DPU卡是媒体矩阵的核心，在媒体矩阵系统里不需要再添加任何类似调音台、均衡器、效果器和反馈抑制器等一系列周边和中间设备，就可以对声音进行复杂处理，这些处理功能都是通过DPU数字处理单元来完成的。DPU是一块集成的卡，每块DPU卡包含了4片DSP（DigitalSignalProcessing,数字信号处理）芯片，采用24bit处理。由于每片DSP可以处理8路输入和8路（8x8）输出信号，所以一块DPU卡可以同时并行处理32x32路信号。媒体矩阵对声音处理能力的大小，取决于主机里含有DPU卡的多少，更多的DPU卡可以提高对信号的处理能力，以适应更大更复杂的系统。,根据对音频信号处理功能的不同，DPU卡有3种型号。1)MM-DSP-RJ标准处理卡这是最普通的DP处理卡，用来处理普通的模拟信号。它用RJ-45双绞线或百威公司提供的DB9电缆与接口箱(BOB)相连接，从而处理从接口箱传来的数字信号。,2)MM-DSP-CN接口卡MM-DSP-CN是以太网接口卡，当需要将信号在以太网上传输时，便要选用此卡。它从标准以太网上接收数字音频信号，对其进行处理后，再将处理后的数字音频信号发送到以太网上，以便用户接收。MM-DSP-CN用RJ-45双绞线与以太网交换机（EthemetSwitch)相连接，从而实现音频信号在以太网上传输。,3)MM-DSP-AES接口卡MM-DSP-AESDPU卡支持AES3格式。所以如果音源为数字信号，就要选择这个型号的DPU卡。这个卡有16路双通道输入和16路双通道输出。由于AES数据流本身是立体声信号，所以可以把MM-DSP-AES认为是32路输入和32路输出。MM-DSP-AES可接收由电影光学系统提供的数码环绕声数据以提供给其他解码系统。,3.接口箱（Break-Out-Box)接口箱属于D/A、A/D转换设各，用于将音频信号转换成可供DPU处理的数字信号。根据处理的信号类型不同，接口箱分为三大类，即MM-88XX系列、CAB系列和16XT系列。一般将MM-88XX系列称为BOB。音频输入接口：8路平衡MIC或模拟线性音频输入，此接口用凤凰插头。输入是可以任意配置的，MIC或线性输入可以同时存在。音频输出接口：8路平衡线性模拟音频输出，为可插拔的凤凰插头。,4.硬件的连接媒体矩阵的连接是非常简单的。根据信号是否在以太网上传输，连接的方式有两种：,1)一般连接各种模拟音源设备通过凤凰插头与接口箱(BOB)的输入端连接，使模拟音频信号进入BOB接口箱进行A/D转换；BOB接口箱通过两条RJ-45双绞线与插在主机内部的标准DPU处理卡连接，其中一条RJ-45双绞线将转换后的数字信号传输到主机，由DPU卡进行处理；另一条RJ-45双绞线将DPU处理完的数字信号再送回BOB接口箱，进行D/A转换；,一般地，BOB接口箱的输出端通过凤凰插头与功放相连接，也就是将接口箱转换后的模拟信号通过功放输出给音箱，最后使人们听到处理后的高质量的声音。有显示和控制设备,2)一般以太网连接各种音源设备通过凤凰插头与CABin相连接，使音频信号进入CAB接口箱进行信号转换，转换后的数字信号经过打包后，成为一个网络数据包（NetworkBundles)输出；CAB通过网线与以太网的交换机(Switch)连接，从而将网络数据包传输到以太网上：同时媒体矩阵主机也通过内部的网卡和以太网Switch相连接，用来接收网络数据包并对其进行处理后，再以网络数据包的形式传输到以太网上；,这时需要一个CABout设备也通过网线与Switch连接，用来接收网络数据包，在CABout内部进行与CABin中相反的操作，使数字信号转化成模拟信号，并输出给后级设备，通常后级设备连接的就是功放，CABout也通过凤凰插头与功放连接，由功放将信号送给音箱最后输出。显示和控制设备，可以通过以太网远程监视和控制。,软件的工作原理,1软件软件是媒体矩阵的灵魂，整个媒体矩阵系统和整个音响系统全依赖于软件而存在。其中，Mware软件是针对Miniframe和Mainframe主机而设计的，X-Ware是针对小型机X-frame而设计的。媒体矩阵系统软件工作在Windows系统中，所有的工作只要通过鼠标和键盘在计算机屏幕上就可以完成。在软件中含有数百种虚拟的设备，可供使用者任意地组合和调用，从而设计和创造出一整套声音系统。,2.编译（Compile）当音频系统设计完成后，必须对所设计的系统进行编译。编译的过程是在媒体矩阵内部自动进行的。在媒体矩阵系统里，所有的虚拟设备和配线都按照各自的音频处理运算法则放置在系统的DSP芯片里，编译操作就是把这些运算法则集中到一起，将所需要的运算法则的编码发给DSP处理器，来实现对声音的处理。编译完成后，设计的系统就可以使用了。,连接以太网,1CobraNetCobraNet是一项在以太网上传输多路音频信号的先进技术，利用高速的100BASE的以太网来传输信号。在以太网土，由于数据的冲突，使得音频数据无法实时地传递，而CobraNet在以太网上建立了协议，消除了数据冲突，并且这个协议也被很多公司应用于硬件产品。CobraNet要求设备通过RJ-45数据接口使各种以太网设备和以太网连接起来，能在一条网线上传输多达64路音频信号。在同一个网络上的CobraNet设备都能共享在这个网络中传输的音频信号，可以通过各种网络的联系，使音频信号从一个网络上路由到另一个网络，实现远距离传输。,2.以太网上连接媒体矩阵主机和CAB都只能和以太网交换机连接，通过以太网交换机来互相传送音频信号。以太网的应用使声音的异地传输成为可能。,3.远程控制媒体矩阵具有的强大的功能之一，就是可实现远程控制功能。远程控制媒体矩阵包括3种不同的远程控制服务，即RAMM、RATC和PASHA。这些服务的激活和设置在软件的远程服务操作对话框中。媒体矩阵也可以通过CLAMM外部的程序控制。,网络音响系统的优势(1)利用综合布线形式节省了传统意义上的信号传输电缆。(2)减少了线材的体积、数量、占用空间与传统意义上的传递损耗。(3)节约了资金与人力的投人。(4）减少了模拟系统设备的复杂性和数量。(5)提高了抗干扰性、传输距离和传输质量。(6)实现了各种信号和数据流的同时（或同步）传输。(7)音响系统和与之相关设备系统真正实现了实时控制与远程工作监视。,(8)真正实现了声、光、视、电多种信号与设备的集中联控。(9)软件可以随时升级，不仅能够在相当长的时间内，保证该系统的先进性，而且，还可以拓展控制管理功能，消除bug对工作的影响。(10)计算机操作、大屏幕显示，方便快捷。能存储、加密、锁定等，具备计算机系统的一切优点。(11)可以实现音响系统的远程设计，远程编辑管理、远程故障诊断。(12)可有效利用建筑物的冗余空间区域。,(1)在小规模投资的条件下（整个系统的造价，比模拟产品的价格要高。(2)使用场合有一定的局限性。(3)使用时虽然可靠性较高，但管理操作人员对其有一定的心理障碍。(4)本系统对设计人员的综合素质要求较高。(6)技术含量较高，目前软件和硬件均无汉化界面与标识，对使用和维护人员要求较高。,公共广播系统,公共广播系统简称PA系统（PublicAddress）。广泛用于工矿企业、车站、机场、码头、商场、学校、宾馆、大楼、旅游景点、部队营房等。它的特点是服务区域大，传输距离远。播送内容以语言为主，兼顾音乐。传声器与扬声器不在同一声场中，故没有声反馈问题。为减少传输线的功率损耗，一般采用70V或100V的定压（高阻抗）传输，更高的传输电压120V或240V也时有应用。,为提高系统设备的利用率和系统使用的可靠性，现在的公共广播都能播放背景音乐，又能作业务宣传和寻呼广播，还可作为火灾事故的紧急广播。这是一种通用性极强的广播系统，获得了广泛的应用。背景音乐的作用是掩盖公共场所的环境噪声，创造一种轻松愉快的气氛和掩蔽私人对话被旁人听到。通常可在不同区域播放不同内容的节目，在客房中则可选择更多的节目，让不同爱好的宾客自由选用。因此背景音乐节目一般应同时播放3-5种节目供选择,背景音乐服务区的平均声压级要求不高，但声场要求均匀。平均声压级超过环境噪声10-15dB已足够，例如在安静的客房走廊，一般选定的声压级为50一55dB；在噪声较大的餐厅，则需要60-65dB或更高的声压级；室外音乐喷泉的背景音乐，由于喷泉水流的噪声和室外环境噪声一般都在7580dB左右，因此服务区的平均声压级应达到90一95dB以上。背景音乐系统的频率响应特性一般为1506000Hz或更宽一些。,紧急广播是火灾或其他灾难的报警、疏散、指挥的必须设备，须具有以下功能：(1)优先广播权发生火灾时，消防广播信号具有最高级的优先权，即利用消防广播信号（传声器信号或录音信号）可立即自动中断正在播放的背景音乐或寻呼广播，改为播送紧急广播.(2)选区广播当大楼发生火灾警报时，为防止混乱，只向火灾区及其相邻的区域广播指挥撤离和组织救火等事宜.,(3)强制切换公共广播系统平时主要用于播放背景音乐或业务性广播，每路扬声器的音量均由服务区自行调节，有的甚至是处于关断状态。但在紧急广播时，要求扬声器不管处于什么状态，都应转为最大全音量播放状态。这种状态的切换可通过火灾报警系统的控制信号进行有线遥控来完成。(4）功率输出要求由于音频功率传输的线路很长，根据规范一般都采用70V、100V或120V三种规格的定电压传输，这样可减小传输线路损耗。,公共广播系统以播送语言为主，兼放音乐，目前尚无制订专门的国家标准。电声技术指标可参考厅堂扩声标准中的语言和音乐兼用一级或二级标准执行。建议可采用的电声技术指标如下：（1）系统传输频率特性：100一6300Hz，4dB-10dB；(2)最大声压级：根据环境噪声的声压级确定，信号噪声比应不小于10dB;（3)声场不均匀度：1000Hz和4000Hz不大于10dB。,定压传输中的阻抗匹配,系统匹配必须遵循以下原则：(1)各扬声器负载吸收的功率不能超过扬声器的额定功率。但允许扬声器吸收的功率小于它的额定功率（降额使用，输出声压级也降低）。(2)各扬声器负载消耗的总功率不能超过功放的额定输出功率。但允许扬声器消耗的总功率小于功放的额定输出功率。(3)最佳的功率传输是各扬声器消耗的总功率等于功率放大器的额定输出功率。,功放的额定输出功率为200W，满功率输出的电压为100V。扬声器负载共42个，其中20只为3W/8天花板扬声器，20只为6W/8壁挂式扬声器，还有2只是10W/8号筒扬声器。扬声器的总功率为200W，正好等于功放的输出功率，不会发生功放过载情况。但是各扬声如果不用线路变压器降压，直接接到传输线上时，扬声器获得的功率会大大超过它们的额定功率，不仅扬声器马上会烧毁，而且功放也会因过载而损坏，为此必须用变压器将它们进行匹配。由于各扬声器的额定功率不同，因此变压器的配比也不同。,三、公共广播系统的组成,基本公共广播系统设备图。图中，时间控制器定时自动播出，信号发生器在开始播放节目或开始业务广播前发出预告信号，监听器为监听各分区播放情况，扬声器选择为手动控制分区播出。,多功能公共广播系