通道可扩展的数字音频处理设备及音频通道扩展系统的制作方法

本实用新型涉及数字音频处理领域，更具体地说，涉及一种通道可扩展的数字音频处理设备及音频通道扩展系统。

背景技术：

随着音视频行业数字化及网络化的发展，数字音频处理设备应用场合越来越多，应用场景也日趋复杂，于是对数字音频处理设备和系统的音频接收通道和发送通道的配置不能再满足于固定的有限数量，对各种音频通道数量配置的灵活性有了越来越高的要求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种通道可扩展的数字音频处理设备及音频通道扩展系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种通道可扩展的数字音频处理设备，包括控制单元、与所述控制单元相连的用于音频数字处理的DSP，与所述DSP相连的N1个模拟输入通道和N2个模拟输出通道，其中N1 ≥1，N2≥1，还包括与所述DSP相连的网络音频接口单元；

所述网络音频接口单元包括Dante传输模块及与所述Dante传输模块相连的网络适配器；

所述Dante传输模块包含与所述DSP相连的N3个网络音频输入通道和N4 个网络音频输出通道，其中N3≥1，N4≥1；

所述网络适配器包含用于对外连接的可被配置为交换模式或冗余模式的第一网络接口和第二网络接口。

优选地，所述DSP包括与所述模拟输入通道、和/或所述网络音频输入通道相连的自动混音器，所述自动混音器包括多路第一输出通道及一混音输出通道。

优选地，所述DSP还包括与所述第一输出通道及混音输出通道相连的混音矩阵，所述混音矩阵包括多路第二输出通道。

优选地，所述混音矩阵的输入输出配置包括9×8、17×16、17×8或17x16。

优选地，所述第二输出通道与所述模拟输出通道、和/或所述网络音频输出通道相连。

所选地，所述Dante传输模块包括网络音频输入通道与网络音频输出通道数为2x2、4x4、8x8或16x16的传输子板。

本实用新型还构造一种数字音频通道扩展系统，包括上面所述的数字音频处理设备组网相连。

优选地，所述数字音频处理设备级联连接，每一数字音频处理设备的第一网络接口与下一级的数字音频处理设备的第二网络接口相连。

优选地，所述数字音频处理设备的第一网络接口通过第一交换机相连，和 /或所述数字音频处理设备第二网络接口通过第二交换机相连。

优选地，任选一所述网络音频输入通道数最多的数字音频处理设备的远程控制接口与一控制面板相连。

实施本实用新型的通道可扩展的数字音频处理设备及音频通道扩展系统，可以很灵活且便捷的进行音频输入和输出的扩展，满足不同规模的音频系统。例如可以满足不同规模，不同场景的会议系统的需求。简单方便，且能够满足大规模的音频系统使用场景。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型通道可扩展的数字音频处理设备的第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型通道可扩展的数字音频处理设备的第二实施例的结构示意图；

图3是图1或图2中DSP一实施例的结构示意图；

图4是本实用新型通道可扩展的数字音频处理设备的第三实施例的结构示意图；

图5是本实用新型音频通道扩展系统的第一实施例的结构示意图；

图6是本实用新型音频通道扩展系统的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，在本实用新型的通道可扩展的数字音频处理设备第一实施例中，包括控制单元10、与控制单元10相连的用于音频数字处理的DSP20，与 DSP20相连的N1个模拟输入通道30和N2个模拟输出通道40，其中N1≥1， N2≥1，还包括与DSP20相连的网络音频接口单元50。网络音频接口单元50 包括Dante传输模块51及与Dante传输模块51相连的网络适配器52。Dante 传输模块51包含与DSP20相连的N3个网络音频输入通道511和N4个网络音频输出通道512，其中N3≥1，N4≥1。网络适配器52包含用于对外连接的可被配置为交换模式或冗余模式的第一网络接口521和第二网络接口522。

在本实施例中，模拟输入信号经过模拟输入通道30处理后，进入DSP20 中；同时经过网络音频输入通道511的网络音频信号，也一同进入DSP20中。 DSP20对进入的模拟输入信号和网络音频信号进行处理。最终经过模拟输出通道40和/或网络音频输出通道512输出。通过对网络适配器52的第一网络接口521和第二网络接口522配置为不同工作模式，进入不同的通道扩展模式。通常包括交换模式和冗余模式，两种模式可以相互切换。扩展的输入通道经过第一网络接口521或第二网络接口522进入该数字音频处理设备，处理后按照需要从模拟输出通道40和/或网络音频输出通道512输出。经由网络音频输出通道512的输出信号经过第一网络接口521或第二网络接口522进入扩展的输出通道输出。

具体的，模拟输入通道30包括模拟前端31和ADC32单元。常见的模拟前端31包括麦克风放大器。模拟输出通道40包括DAC41单元及模拟输出单元 42，常见的模拟输出单元42包括但不局限于功率放大电路和扬声器。一般地，模拟输出通道40还包括有源低通滤波器电路、单端-平衡电路和输出继电器开关。有源低通电路滤波器电路的作用是滤除DAC41转换时附在音频信号上的高频信号，降低高频噪声。防开关机冲击的控制电路通过输出继电器开关将设备上电、关机时产生瞬态噪声短接到地加以消除，避免对后级设备特别是功率放大器和扬声器的冲击。

如图2所示，在本通道可扩展的数字音频处理设备的第二实施例中，控制单元10包括控制计算机，其能够提供对外连接的快速以太网络接口13、RS232 串行接口14、RCI接口12、GPIO端口11端口、以及用来提供操作按键151、 LCD显示屏152和LED显示屏153的显示面板15。可通过对显示面板15的按键151进行操作，输入各种对该设备的控制命令，调整DSP20的各种算法处理参数，改变音频信号的音效，同时也可以将来自DSP20每个通道的电平值从网络接口和串行接口传递到其它设备。

在本实施例中，DSP20与控制计算机之间使用高速SPI总线通信，为减少控制计算机通信对DSP20运行的干扰，可设置两者的有效通信联络机制，以控制计算机为SPI通信主设备，根据DSP20的通信要求，发起SPI通信过程。

具体的，模拟前端31包括由高性能的优质麦克风放大器、电容麦克风的幻像电源供给开关、输入增益调整电路等组成，根据输入信号大小，可将输入放大器的增益调整为0dB、-10dB、-20dB、-30dB、-40dB、-50dB等，幻像电源电压为48V，可通过控制界面选择是否幻像供电和不同的输入增益。

进一步的，如图3所示，DSP20包括与模拟输入通道30、和/或网络音频输入通道相连的自动混音器21，该自动混音器21包括包括多路第一输出通道 22及一混音输出通道23。

具体的，该自动混音器21包括增益处理单元211和混音处理单元212，X 路第一输出通道22同增益处理单元211连接，混音输出通道23与混音单元相连。N1路模拟输入通道30和N3路网络音频输入通道的输入信号进入自动混音矩阵24，经过增益处理单元211和混音处理单元212完成通道的增益共享式的自动混音操作。在这里，可以设置任意模拟输入通道30和网络音频输入通道511的输入信号参与混音处理单元212的自动混音。自动混音后的混音信号进混音输出通道23输出，然后根据需要进行下一步处理。通常自动混音器 21的第一输出通道22数量和设备配置的模拟输入通道30和网络音频输入通道511的之和是相等的，即N1与N3的和为X，并且为一一对应的。

如图3所示，DSP20还包括与第一输出通道22及混音输出通道23相连的混音矩阵24，混音矩阵24包括多路第二输出通道25。

具体的，混音矩阵24接收来自自动混音器21的X路第一输出通道22及一路混音输出通道23的信号，进行进一步的混音。如果通道号1-N1和通道号 1-N3中任意的一个输入通道参与了自动混音器21的混音处理，那么在混音矩阵24中，该输入通道对应的第一输出通道22的信号将不会参与混音矩阵24 的混音，以保证自动混音的效果。

进一步的，常见的混音矩阵24的输入输出配置包括9×8、17×16、17×8 或17x16。具体的可以根据需要进行设置。

进一步的，第二输出通道25与模拟输出通道40、和/或网络音频输出通道512相连。

可以理解为，经过混音矩阵24混音后的信号，可以经由模拟输出通道40 输出，也可以经过网络音频输出通道512输出。

通过自动混音器21的自动混音和混音矩阵24的矩阵式混音的组合使用，既可以实现每路输出均能获得自动混音信号，也可以在矩阵式混音输出中通过改变该分路的混合比例系数(-72～+12dB)来提升或减少该分路在某个输出通道(分区)的输出电平，达到输出通道(分区扩声)与输入通道(拾音MIC) 分配电平，降低输入输出之间耦合增益，获得更大的声反馈发生的安全边际。

进一步的，Dante传输模块51可以选用网络音频输入通道511与网络音频输出通道512数为2x2、4x4、8x8或16x16的传输子板。在这里可以根据需要进行选择，当然网络音频输入通道511数和网络音频输出通道数512可以不相等。通常的网络音频输入通道511数和模拟输入通道30数的和要能够满足 DSP20的处理能力。也不是无限制的进行通道配置，尽量不超过DSP20的处理能力，网络音频输出通道512数和模数输出通道数之和也是同样的原理。例如，选用DSP20的处理能力为16X16输入输出处理能力，那么N1与N3的和不能超过16，N2与N4的和不能超过16。

为了更好的理解，参照附图4，为通道可扩展的数字音频处理设备的第三实施例。在本实施例中，模拟输入通道30和模拟输出通道40均为8路，网络音频输入通道511和网络音频输出通道512均为8路。包括模拟输入通道30 和网络音频输入通道511的输入信号依次经过切换开关、ADC32、输入电平表、输入源选择、输入延时(0-120ms)、输入分频器模块、扩展器、6段PEQ组成的输入均衡器、压缩器、以及专有的通道反馈抑制器后，形成CH1至CH16共 16路输入信号。然后进入16路输入的自动混音器21，经过自动混音器21后，输出包括CH1a-CH16a的16路自动增益算法处理的分路输出信号，及一个自动混音输出信号AMBUS。上述分路输出信号及混音输出信号进入一个17x16混音矩阵，经过混音矩阵混音后进行输出。这里混音矩阵24的组合可以根据需要设置。

经过混音矩阵24处理后的输出信号，依次分频器模块(高低滤波器组成)、 8段PEQ组成的输出均衡器、输出延时器(0-1200ms)、限幅器、输出电平表等，分别经过8路模拟输出通道40输出，和8路网络音频输出通道512输出。

另外，本实用新型还构造一种音频通道扩展系统，包括如上所述的数字音频处理设备组网相连。

具体的，如图5所示的音频通道扩展系统的第一实施例中，数字音频处理设备级联连接，每一数字音频处理设备的第一网络接口521与下一级的数字音频处理设备的第二网络接口522相连。

此外，该音频通过扩展系统还包括如图6所示的第二实施例，数字音频处理设备的第一网络接口521通过第一交换机相连，和/或所述数字音频处理设备第二网络接口522通过第二交换机相连。

进一步的，任选一网络音频输入通道511数量最多的数字音频处理设备的远程控制接口与一控制面板相连。

具体的，以采用如图4所示的数字音频处理设备进行组网构成音频通道扩展系统为例。在如图5所示的该系统的第一实施例中，先将数字音频处理设备的第一网络接口521和第二网络接口522切换为交换模式，选用网络音频通道数量最多的音频处理设备作为主处理设备。其它级联的设备作为从处理设备，每一级的从处理设备先对各自的输入信号进行处理，并将处理后的信号通过本级的网络音频输出通道512送入下一级的网络音频输入通道511，由该下级的从处理设备进行处理或者不处理，逐级经过网络适配器52，最终路由到主处理设备进行最终处理。主处理设备可以在级联链路中任意位置，通过其第一网络接口521和第二网络接口522同时接收来自不同从处理设备的网络音频信号。在交换模式下，网络适配器52具有网络交换路由功能，每一个从处理设备均先将自己的输入信号进行处理，将处理完毕的信号，逐级通过多个网络适配器52的网络接口进和出，而无需进入其处理器内部。最终作为主处理设备的网络音频输入通道511的输入信号，由主处理设备处理。在这里，为了保证话音效果，输入信号尽量不经过两级以上的处理器处理，否则，可能会导致时延过大，影响人耳听感。控制面板接在主处理设备的控制接口进行整个系统的音频处理控制。

在如图6所示的该系统的第二实施例中，先将数字音频处理设备的第一网络接口521和第二网络接口522切换为冗余模式，将所有的第一网络接口521 接入一个主交换机，所有的第二网络接口522接入备份交换机。这样数字音频处理系统就可以形成分别通过主交换机互联和通过备份交换机互联的两条链路。通常各处理设备工作在主交换机互联的链路，如果主交换机失效，各个处理设备的网络音频接口单元50会自动地切换到通过备份交换机互联链路。选用网络音频通道数量最多的音频处理设备作为主处理设备。控制面板接在主处理设备的控制接口进行整个系统的音频处理控制。

在图5和图6的系统中，选用的音频设备均为选用如图4所示的数字音频处理设备。1#音频处理设备为主处理设备，2#-9#为从处理设备。每台处理设备可接入CH1-Ch8 8个话筒，每增加一台从处理设备，可扩展接入8个话筒。当整个系统只使用9-16只话筒时，例如只有一个从处理设备时，从处理设备可以不进行混音处理，所有的话筒可直接进入到主处理设备中进行混音。当系统中的使用的话筒超过16个时，每台从处理设备首先需将自身接入的话筒先进行一次混音处理。

当为级联模式时，混音后的信号可以作为下一级从处理设备的网络音频输入通道511的输入信号，在下一级从处理设备中不做处理或者做部分处理，经由下一级的网络音频输出通道512，最终作为主处理设备的网络音频输入通道 511的输入信号，再通过主处理设备的自动混音器21进行下一级级自动混音。从处理器混音后输出的网络音频信号一般仅仅通过依次级联的各个从处理设备的网络适配器52，最后直接进入主处理设备网络音频输入通道511，通过主处理设备的自动混音器21进行下一级级自动混音。或者

当为冗余模式时，混音后的信号直接作为主处理设备的网络音频输入通道 511的输入信号，再通过主处理设备的自动混音器21进行下一级级自动混音。

网络音频通道满配时，8个从处理设备的混音信号输出均作为主处理设备的网络音频输入，全部进入主处理设备的混音矩阵24，进行矩阵混音。两级自动混音的工作模式，通过1主+8从的处理设备最多接入72只话筒，可满足一般的应用场合。

经由主处理设备处理完毕的音频信号可以经过主处理设备的模拟输出通道40输出。也可以部分或者全部送入网络音频输出通道512，经由网络音频接口单元50的连接，进入各个从处理设备的模拟输出通道40。这里是可以根据实际情况进行不同设置。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。