一种具有交叉备份架构的音频系统的制作方法

本实用新型涉及音频传输技术领域，尤其涉及一种具有交叉备份架构的音频系统。

背景技术：

随着社会和科技的发展，音频系统的各项技术不断提高。各种音频设备在现有的阅兵、会议、演出等活动中都得到了广泛的使用，但是因为网络、电源等原因的不稳定，影响了音频信号传输的稳定性和可靠性。现有技术中，音频信号传输通常采用的是由一套数字系统和一套模拟系统构成的主备系统独立运行的方式，但是这种传输方式的缺点是，一旦一套系统中的任何一个设备出现故障，那么这套系统就无法工作，只能依靠另外一套系统，而此时如果另外一套系统中也有任何一个设备出现故障，那么就会导致两套系统都无法工作，整个音频系统彻底崩溃。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决上述现有技术中存在的问题，具体来说，一是采用了两套数字系统并行的方式，利用光纤替代了传统技术中的大量模拟线缆，既减少了铺设线缆的数量、简化施工，又极大地减小了模拟线路中的信号衰减，还解决了数字系统和模拟系统存在延时、信号不同步的问题；二是在主用系统和备用系统的各个关键环节都增加了交叉备份设备，形成多级交叉备份架构，从而即使当两套系统中同时出现多个不同位置的故障点时，音频信号仍然可以绕过该多个故障点正常传输；并且，本实用新型还采用了双备份电源以提高电源的可靠性，确保电源正常供电。所以，本实用新型比以往的音频系统具备更高的可靠性和稳定性，确保系统在各种恶劣的环境中都能正常工作。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种具有交叉备份架构的音频系统，包括话筒、话筒分配器、主用系统和备用系统，话筒采集的声音信号经话筒分配器传输给主用系统和备用系统；其中主用系统包括顺序连接的主用数字调音台、主用数字音频处理器、主用数字音频接口箱、主用扬声器；备用系统包括顺序连接的备用数字调音台、备用数字音频处理器、备用数字音频接口箱和备用扬声器；其特征在于，所述音频系统包括设置于主用系统与备用系统之间的多个交叉备份设备。

所述话筒包括主用话筒和备用话筒，所述主用话筒和备用话筒采集的声音信号均传输给所述话筒分配器；所述话筒分配器将来自所述主用话筒的音频信号同时分配给主用数字调音台和备用数字调音台，并且将备用话筒的音频信号也同时分配给主用数字调音台和备用数字调音台。

所述交叉备份设备包括信号处理交叉备份设备，所述信号处理交叉备份设备接收来自主用数字调音台和备用数字调音台的音频信号，并将该音频信号传输给主用数字音频处理器和备用数字音频处理器。

所述交叉备份设备包括交叉备份网络设备，所述交叉备份网络设备接收来自主用数字音频处理器和备用数字音频处理器的音频信号，并将该音频信号传输给主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱。

所述交叉备份设备包括输出终端交叉备份设备，所述输出终端交叉备份设备接收来自主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱的音频信号，并将该音频信号传输给主用扬声器和备用扬声器。

所述话筒分配器包括一个或多个无源话筒分配器，所述主用话筒将采集的音频信号分别同时输出给一个或多个无源话筒分配器，所述备用话筒也将采集的音频信号分别同时输出给一个或多个无源话筒分配器。

所述信号处理交叉备份设备包括相互连接的智能音频切换器和无源线路信号分配器。

所述交叉备份网络设备包括多个光纤网络和交换机，通过所述光纤网络和交换机将所述主用数字音频处理器、备用数字音频处理器、主用数字音频接口箱、备用数字音频接口箱进行星型连接。

所述输出终端交叉备份设备可包括内置于主用扬声器中的第一智能音频切换模块和内置于备用扬声器中的第二智能音频切换模块。

替代地，所述输出终端交叉备份结构还可包括相互连接的智能音频切换器和无源信号分配器。

本实用新型采用了两套数字系统并行的方式，并且在主备两套系统的各个关键环节都增加了交叉备份设备，形成多级交叉备份架构，从而即使当两套系统中同时出现多个不同位置的故障点时，音频信号仍然可以分别绕过该多个故障点正常传输，此外还采用了双备份电源以确保电源正常供电，所以本实用新型与以往的音频传输系统相比，获得了更高的可靠性和稳定性，确保系统在部分设备故障的情况下仍能正常工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的一种具有交叉备份架构的音频系统的示意图。

图2A-2C为本实用新型的音频系统的第一级交叉备份设备的示意图。

图3A-3C为本实用新型的音频系统的第二级交叉备份设备的示意图。

图4A-4D为本实用新型的音频系统的第三级交叉备份设备的示意图。

图5A-5C为本实用新型的音频系统的第四级交叉备份设备的一个实施例的示意图。

图6为本实用新型的音频系统的第四级交叉备份设备的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

以下描述用于公开本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。

图1为本实用新型的一种多级交叉备份架构的音频系统的示意图。

由图1可见，该音频系统可包括多个话筒、话筒分配器、主用系统和备用系统，多个话筒采集的声音信号经话筒分配器分别传输给主用系统和备用系统；其中主用系统包括顺序连接的主用数字调音台、主用数字音频处理器、主用数字音频接口箱、主用扬声器；备用系统包括顺序连接的备用数字调音台、备用数字音频处理器、备用数字音频接口箱和备用扬声器。在其他实施例中，所述主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱也可分别替换为主用数字功率放大器和备用数字功率放大器。

参见图1-图6，该音频系统具有多级交叉备份架构，具体可包括四级，相应地包括四个以不同方式实现的交叉备份设备：第一级为信号源交叉备份设备，位于话筒与主用/备用数字调音台之间；第二级为信号处理交叉备份设备，位于主用/备用数字调音台与主用/备用数字音频处理器之间；第三级为信号传输网络交叉备份设备，位于主用/备用数字音频处理器与主用/备用数字音频接口箱之间；第四级为输出终端交叉备份设备，位于主用/备用数字音频接口箱与主用/备用扬声器之间。

在一个实施例中，第一级交叉备份设备主要通过话筒分配器实现。图2A-2C示例性的示出了第一级交叉备份设备的示意图。结合图1和图2A-2C，所述的多个话筒可分成至少两组，例如主用话筒和备用话筒，每组话筒均可包含一个或多个话筒，两组话筒均对目标声音进行采集并产生音频信号。话筒分配器可包括两个无源话筒分配器，上述两组话筒采集的音频信号分别输出给不同的无源话筒分配器。话筒分配器可将该第一组话筒的音频信号同时分配给主用数字调音台和备用数字调音台，并且将第二组话筒的音频信号也同时分配给主用数字调音台和备用数字调音台。这样，一方面，通过采用多组话筒对声音进行采集，确保了在一组话筒发生故障的情况下可以使用另一组话筒采集的音频信号进行传输；另一方面，通过采用两个无源话筒分配器对音频信号进行分配，可以确保在一个无源话筒分配器发生故障的情况下，另一个无源话筒分配器仍然能实现正常分配两组话筒的音频信号；再一方面，通过该话筒分配器将两组话筒的音频信号同时分配给主用数字调音台和备用数字调音台，确保了在其中一个数字调音台发生故障的情况下，另一个数字调音台仍然能正常工作。

此外，在另一个实施例中，话筒分配器也可使用一个或多于两个无源话筒分配器实现，视话筒的数量及分组情况而定。

在一个实施例中，第二级交叉备份设备主要通过智能音频切换器和无源信号分配器实现。图3A-3C示例性的示出了第二级交叉备份设备的示意图。结合图1和图3A-3C，本实施例中，所述的主用数字调音台可包含一个或多个数字调音台，所述的备用数字调音台也可包含一个或多个数字调音台；主用/备用数字调音台各自将话筒分配器输出的模拟音频信号转换为数字音频信号。首先，主用数字调音台输出的音频信号同时传输给智能音频切换器和主用数字音频处理器，备用数字调音台输出的音频信号同时传输给智能音频切换器和备用数字音频处理器，因而智能音频切换器可接收到来自主用数字调音台(即A路信号)和来自备用数字调音台(即B路信号)的两路音频信号；接着，智能音频切换器自动对两路音频信号进行比对，如果两路音频信号完全一致，则音频信号默认为采用A路输出，一旦A路中断(未收到A路信号)，或者A路信号与B路信号的电平差值(A-B)低于预定阈值时，智能音频切换器将自动切换成B路输出，自动切换时间小于10ms，人耳完全感知不到切换，实现无缝自动切换；然后，智能音频切换器将上述比对后确定的音频信号输出给无源信号分配器；最后，无源信号分配器将该音频信号同时分配给主用数字音频处理器和备用数字音频处理器。

上述实施例中，利用第二级交叉备份设备，一方面，可以确保在一个数字调音台发生故障的情况下，仍然能将来自另一个数字调音台的音频信号同时分配给主用数字音频处理器和备用数字音频处理器；另一方面，可以确保在一个数字音频处理器故障的情况下，另一个数字音频处理器仍然能接收到主用/备用数字调音台传输的音频信号，从而保证音频信号仍然能传输给后续的设备。

在一个实施例中，第三级交叉备份设备主要通过双网络及其交换机系统实现。图4A-4D示例性的示出了第三级交叉备份设备的示意图。结合图1、图4A-4D，本实施例中，所述的主用数字音频处理器可包含一个或多个数字音频处理器，所述的备用数字音频处理器也可包含一个或多个数字音频处理器，这些数字音频处理器用于对来自主用/备用数字调音台的音频信号进行处理。在第三级交叉备份设备中，音频信号通过光纤网络进行传输，所述的光纤网络为双网络结构，分为A网和B网两个网络，并且两个网络分别具有各自的交换机系统，每个交换机系统可包括一台或多台交换机。所述的主用/备用数字音频处理器对音频信号进行增益、均衡、延时、压限等处理，且主用/备用数字音频处理器的处理程序完全一致，处理后的音频信号为完全相同的数字音频信号；然后，主用数字音频处理器将处理后的音频信号同时传输给A网和B网两个网络，一路信号经过A网及其交换机系统传输给主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱，另一路信号经过B网及其交换机系统传输给主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱；同时，备用数字音频处理器也将处理后的音频信号同时传输给A网和B网两个网络，且其中一路信号经过A网及其交换机系统传输给主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱，另一路信号经过B网及其交换机系统传输给主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱。

在上述实施例中，通过交换机系统和光纤网络将主用/备用数字音频处理器、主用/备用数字音频接口箱等设备进行星型连接，从而使得支持DANTE和Q-LAN协议的数字音频信号在各设备之间实现互联互通，并且各设备都支持双网络无缝自动切换机制。

以这种方式，利用第三级交叉备份设备，通过光纤双网络和交换机系统对音频信号进行传输，可获得以下三个优点：第一,可以确保在其中一个数字音频处理器发生故障的情况下，另一个数字音频处理器仍然能对音频信号进行处理并传输；第二,通过采用光纤双网络对音频信号进行传输，可以确保在一个网络发生故障的情况下，另一网络仍然能将数字音频处理器处理后的音频信号进行正常传输；第三，主用/备用音频处理器处理后的音频信号均通过双网络同时传输给主用数字音频接口箱和备用数字音频接口箱，确保了在其中一个数字音频接口箱发生故障的情况下，另一个数字音频接口箱仍然能正常工作。

在一个实施例中，第四级交叉备份设备主要通过智能音频切换模块实现，该智能音频切换模块可内置于扬声器中。图5A-5C示例性的示出了第四级交叉备份设备的一个实施例的示意图。结合图1和图5A-5C，本实施例中，所述的主用数字音频接口箱可包含一个或多个数字接口箱，所述的备用数字音频接口箱也可包含一个或多个数字音频接口箱，主用/备用数字音频接口箱将接收到的数字音频信号转换成模拟音频信号，，通过智能音频切换模块输出给主用/备用扬声器。具体地，该第四级交叉备份设备包括两组智能音频切换模块，第一组智能音频切换模块内置于主用扬声器中，第二组智能音频切换模块内置于备用扬声器中。

主用数字音频接口箱将处理后的音频信号同时输出给第一组智能音频切换模块和第二组智能音频切换模块，备用数字音频接口箱也将处理后的音频信号同时输出给第一组智能音频切换模块和第二组智能音频切换模块，即第一组和第二组智能音频切换模块均接收到两路音频信号，包括主用音频信号和备用音频信号；然后，第一组和第二组智能音频切换模块均对两路音频信号进行对比分析，如果两路音频信号基本一致，那么在默认状态下，第一组智能音频切换模块将主用音频信号传输给主用扬声器，第二组智能音频切换模块将主用音频信号传输给备用扬声器；然而，一旦未收到主用音频信号，或者主用音频信号与备用音频信号的电平差值(A-B)低于预定阈值时，第一组智能音频切换模块会进行自动切换，将备用音频信号传输给主用扬声器，第二组智能音频切换模块也会进行自动切换，将备用音频信号传输给备用扬声器。

以这种方式，在第四级交叉备份设备中，一方面，通过采用两组智能音频切换模块对音频信号进行传输，可以确保在一组智能音频切换模块发生故障的情况下，另一组智能音频切换模块仍然能正常传输和切换来自主用和备用数字音频接口箱的音频信号；另一方面，在主用/备用音频信号出现传输故障时，该智能音频切换模块可对主用和备用音频信号进行自动切换，且切换时间小于10ms，人耳完全感知不到切换时间，因而实现了音频信号的无缝自动切换；最后，通过采用主用扬声器和备用扬声器同时接收来自两组智能音频切换模块的音频信号，确保了在其中一个扬声器发生故障的情况下，另一个扬声器仍然能正常工作，实现音频系统的正常扩声。

在另一个实施例中，该第四级交叉备份设备也可通过单独的智能音频切换设备实现，图6示例性的示出了第四级交叉备份设备的另一个实施例的示意图。在这种情况下，该智能音频切换设备可包括相互连接的智能音频切换器和无源信号分配器，其中采用单独的智能音频切换器和无源信号分配器替换了内置在扬声器中的智能音频切换模块。在这一实施例中，如图6所示，主用数字音频接口箱同时与主用扬声器和智能音频切换器连接，备用数字音频接口箱同时与备用扬声器和智能音频切换器连接；在正常情况下，主用数字音频接口箱直接输出一路信号给主用扬声器，同时备用数字音频接口箱输出的一路经过智能音频切换器和无源信号分配器的音频信号传输给主用扬声器，主用扬声器内部的混音模块对这两路信号进行混音输出；备用数字音频接口箱直接输出另一路信号给备用扬声器，同时主用数字音频接口箱输出的另一路经过智能音频切换器和无源信号分配器的音频信号传输给备用扬声器，备用扬声器内部的混音模块对这两路信号进行混音输出。这里，为了节省成本和组装方便，仅用一组智能音频切换器和无源信号分配器来实现该第四级交叉备份设备。然而，在其他实施例中，也可以采用两组智能音频切换器和无源信号分配器分别替换图5A-5C中的智能音频切换模块，其工作原理与图5A-5C类似，这种方式的优点在于进一步提高了系统的可靠性，因为如果其中一组智能音频切换器和无源信号分配器发生故障，另外一组智能音频切换器和无源信号分配器仍然能正常工作。

采用外设的智能音频切换设备实现第四级交叉备份设备，相较于将智能音频切换模块内置于扬声器中具有如下优点：

1、智能音频切换设备和扬声器分开，降低了扬声器内部结构上的复杂度，减少了信号之间的相互干扰；(请发明人确认)

2、由于智能音频切换设备不依赖于扬声器的电源，在扬声器的电源发生故障时，不会影响智能音频切换设备的正常工作；

3、将智能音频切换设备与扬声器分离设置，便于单独对智能音频切换设备或扬声器进行维护和更换。

但是采用将智能音频切换模块内置于扬声器中的方式，其优点则在于：不需要敷设额外的线缆来连接智能音频切换设备和扬声器，简化了设备连接，便于组装，同时由于内置模块的造价相对较低，还可以节省成本。

本实用新型采用了两套数字系统并行的方式，利用光纤替代了传统技术中的大量模拟线缆，既减少了铺设线缆的数量、简化施工，又极大地减小了模拟线路中的信号衰减，还解决了数字系统和模拟系统存在延时、信号不同步的问题；并且在主备两套系统的各个关键环节都增加了交叉备份设备，形成多级交叉备份架构，从而即使当两套系统中同时出现多个不同位置的故障点时，音频信号仍然可以分别绕过该多个故障点正常传输；此外还采用了双备份电源以确保电源正常供电，所以本实用新型与以往的音频传输系统相比，获得了更高的可靠性和稳定性，确保系统在部分设备故障的情况下仍能正常工作。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。