（计算机应用技术专业论文）媒体矩阵音响系统应用研究.pdf

摘要 摘要 媒体矩阵作为当今最为流行的网络音响系统，已广泛应用于备类大型音 响系统中。媒体矩阵运行持续稳定、调控方便等强大配置功能使得它一直处 于音响业界的领先地位，目前正处在逐渐取代一般模拟音响设备的阶段。对 媒体矩阵进行系统地研究，有助于我们更深入细致地了解媒体矩阵，为我们 今后的媒体矩阵音响系统设计提供一套比较完整的设计思路。本文以邯郸职 业技术学院为例，通过对媒体矩阵软件使用、硬件连接及厅堂的建筑声学处 理分析，阐述了校园媒体矩阵音响系统的设计过程。 本论文在对媒体矩阵工作原理，系统软、硬件集成技术进行了充分分析 的基础上，提出了校园媒体矩阵音响系统集成设计方案，并完成实现了会议 室媒体矩阵音响系统、多媒体教室媒体矩阵音响系统、背景音乐与校园广播 音响系统等三大部分的设计。邯郸职业技术学院校园媒体矩阵音响系统设计 研究是媒体矩阵的应用设计，重要而有价值的创新尝试具有一定的参考借鉴 价值。 关键词：媒体矩阵音响系统m w a r e编译混响时问 a b s t r a c t a b s t r a c t b e i n gt h ep o p u l a rs o u n ds y s t e mo fn e t w o r k ，n o w a d a y s ，m e d i a m a t r i xh a s b e e nw i d e l yu s e di nv a r i o u st y p e so fl a r g es o u n ds y s t e m s t h es t r o n gf u n c t i o n s s u c ha sr u n n i n gc o n t i n u a n c ea n ds t e a d i l ya n da d j u s ta n dc o n t r o le x p e d i e n t l y m a k et h em e d i a m a t r i xi nt h eh e a do ft h es o u n dt r a d ek i n g d o ma ta l lt i m e s ，i ti s i nt h ep h a s eo fr e p l a c i n gt h ea n a l o gs o u n dd e v i c e s i tw i l lh e l pu st or e a l i z et h e m e d i a m a t r i xm o r ed e e p l yb yt h es t u d yo ni t ，a n di tw i l lp r o v i d eu st h ew h o l e t h o u g h to ft h em e d i a m a t r i xs o u n ds y s t e md e s i g n i n g b yt h ea n a l y z i n go ft h e s o f t w a r eu s i n g ，t h eh a r d w a r el i n k i n ga n dt h eh a l l sa r c h i t e c t u r ea c o u s t i c s p r o c e s s i n ga n da c c o r d i n gt oh a n d a nv o c a t i o n a la n dt e c h n o l o g yc o l l e g es o u n d s y s t e m ，t h i s t h e s i se x p a t i a t e do nt h ec a m p u sm e d i a m a t r i xs o u n ds y s t e m d e s i g n i n g 。 w i t hp l e n t ya n a l y z i n go ft h ew o r k i n gp r i n c i p l ea n dt h ei n t e g r a t i o n t e c h n o l o g yo ft h es o f t w a r ea n dh a r d w a r e ，t h i st h e s i sm e n t i o n e dt h ed e s i g n i n g m e t h o d so fc a m p u sm e d i a m a t r i xs o u n ds y s t e m ，a n dr e a l i z e dt h ed e s i g n i n go f t h em e d i a m a t r i xs o u n ds y s t e mw i t hm e e t i n g ，m u l t i m e d i at e a c h i n g ，c a m p u s b a c k g r o u n d m u s i ca n db r o a d c a s t f u n c t i o n s t h es t u d yo fm e d i a m a t r i xs o u n d s y s t e mo fh a n d a nv o c a t i o n a la n dt e c h n o l o g yc o l l e g e i st h e a p p l i c a t i o n d e s i g n i n go fm e d i a m a t r i x t h ei n n o v a t i v ea t t e m p ti si m p o r t a n ta n dw o r t h ya n d b ev a l u eo fu s ef o rr e f e l n c e k e y w o r d s ：m e d i a m a t r i x ，s o u n de n g i n e e r i n g ，m w a r e ，c o m p i l e ，r e v e r b e r a n t t i m e 独仓小i 生声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导f 进行的研究工作和取得 的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞盗叁生或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：鳓 签字日期： 埘年 f 月垆日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解查注盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫盗盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：童彬芳导9 币签名：筐戈疆 签字日期j 如吐年7 月，日签字日期：夕衍r 年月，弘 日 第一章前言 第一章前言 1 1 科学意义与应用前景 随着国民经济的发展，音响业在国内蓬勃发展，大量先进的专业音响视 听系统正在装备到广播影视、文化宣传、旅游娱乐等部门，许多大中型企事 业单位也开始兴建自己的多功能厅、电化教育场馆等音响系统。随着人民生 活水平的不断提高，欣赏水平也在不断地提高，人们对文化娱乐的需求日趋 强烈。 媒体矩阵对于大多数人来说还是一个比较陌生的事物，是一个新的理念。 很多搞音响专业的人也并不熟知其内涵。媒体矩阵实际上是一种网络音响系 统，它的形式不同于以往的模拟音响设备，它有完全独立的一套系统，区别 于以往的模拟系统，它结合了当今最流行的网络化及数字化技术，给音响系 统的创作思路提供了一个崭新的方向。 媒体矩阵是一个软硬件的集成系统，用以提供一个稳定的、高效的、强 有力的音频解决方案。系统设计师可以用一个直观的、简单的用户界面去设 计并控制复杂的音频系统。其中，m w a r e 软件系统是媒体矩阵的核心，它是 一个界面友好的基于w i n d o wn t 操作平台的3 2 b i t 应用软件。在m w a r e 的菜 单中包含了由简单到复杂的音频设备以及先进的音频处理方法等。此外，媒 体矩阵的设备菜单中还包含了大量的应用工具，可以设计你所能想到的任何 类型的音频系统。 若与以往的模拟音响设备相比，媒体矩阵有以下显著特点： ( 1 ) 功能变化多、调控方便 一般传统的模拟式电子音响设备组合模式是固定的，不易根据外界不断 的应用变化来改动。即使可以改动，时间也太长，并要专业技术人员协助，因 为调控设备分布广，使用者调控空间大，操作时间长，反应速度慢，所以成 本高，调控繁琐。而媒体矩阵系统只需通过计算机显示器，显示友好的工作 界面，让使用者注意力集中，操作简便( 所动的只有鼠标和键盘) 。在做好的顸 设中只需要按一个按键，就可以进行系统的转换和调控。 f 2 ) 工作适应面广 当模拟电子音响周边设备一次调好后，在使用中就不易再变动。因此， 第一章前言 每次活动的变更，客户的各种要求，都需要操作者花费许多时间和精力来进 行调整，有时因条件局限，甚至是难以完成的。而媒体矩阵设计所选的设备 是由计算机控制的，各种变化过程都只需鼠标一点，即可完成，且存储量大。 上一次、上几次、甚至多少年前的参量依然可以保留，所以非常适应客户的 需要。不论任何人、任何节目、任何活动、只要存储好原始记录值，多少年 后依旧可以恢复原来的风采，省时、省力，适应面广。 ( 3 ) 精密度高、信噪比高 由于媒体矩阵使用数码总线和计算机调控，所调控的精密度要远远高于 普通模拟音响设备，所以调控参量的准确度较高，能让各种配合扩声工作的 全部数据，均处在最佳位置，使音响还音设备和节目源( 音源) 达到最佳效 果。并且使用d s p 处理只有a d 、d a 转换，根本就不存在一般设备的互连 问题，所以极少有机会引入噪声，不仅连接变得方便，而且信噪比要高很多。 ( 4 ) 连接方便、一致性好、设备间传输故障率低。 系统中的各种设备使用电脑操作，d s p 处理软件跳线互连，节省了大量 的外部连线，不仅系统成本有所降低，而且大大提高了系统的稳定性。同时， d s p 设备都是数码的，大家在同一高水平的档次上，一致性好、互补性好。 不存在像一般模拟电子音响设备，由于技术水平问题、进货渠道问题、资金 分配问题、代理产品问题等诸多凼素的影响，而造成系统周边设备性能参差 不齐、搭配不尽合理，在整个系统中形成”瓶颈”，影响全部设备功效的发挥， 浪费投资。 ( 5 ) 体积小、重量轻、占地少。 数码计算机化的设备体积小，重量较轻，因此所需空间也较小，可以使 控制室活动空问大一些，便于操作和散热通风，也便于维护保养。 ( 6 ) 科技含量高、损坏率低、受人为因素干扰较小。 媒体矩阵是由计算机总控系统通过显示界面w i n d o r t s 安装和控制设备 的，不是通过人手直接管理，因此人为损坏率降到了最低，比模拟设备能更 长时、更有效地保持最佳工作状态。系统可划分为四个控制等级，不同级别 的技术人员和操作人员通过各自的密码，可以打开不同的控制层面，进行自 己权限范围内的调控。 ( 7 ) 具有良好的超l j 技术、升级更新容易、扩展方便。 第一章前言 因设备的调控主要靠软件调控，所以今后可以通过更新软件升级方式提 高功效，可保持在相当长的时间内技术不落后。另外，今后许多新增用途是 随着社会发展而来的，在今天很难预料得到。因此，使用该系统另一好处是 除上述升级容易外，通道接口较多，可以随着社会的发展，应用需求的变化， 由软件的升级来改进、完善、新增各种功能。其设备在这方面的自由度和冗 余度都较大，而不必像模拟设备一样，反复花大笔资金购置新产品，- 还要考 虑处理旧设备。 除此之外，媒体矩阵还采用了一些新的功能，譬如波形播放器，双音频 解码器，噪声自动增益和f e e d b a c kf e r r e t t m 反馈抑制器，这些为设计者构造一 个安全、高效、稳定的系统提供了强有力的工具。而一些信息反馈、自动电 平控制、电话内通系统以及防反馈等功能对媒体矩阵来说早就是已经非常完 善的了，不需要我们再额外的硬件去实现。 媒体矩阵网络系统具有丰富的网络管理和检测功能。既便是单个媒体矩阵 系统，它也支持数百个远端控制。多控制端的工具网络可以最大限度地扩展 你的音频系统，这就意味着可以用最少的硬件取得最有效的系统控制和最简 易的系统管理。 媒体矩阵所拥有的广泛的网络工具为用户提供了一个简单的、有效的管理 方法。任何地方公司职员都可以在任何地方登陆媒体矩阵、来对音频系统进 行监控甚至进行编辑。还有，在加上媒体矩阵所固有的音量调节以及音频选 择的方便性，媒体矩阵几乎拥有了创建管理用户界面所需的所有功能。在任 意数量的网络p c 机上安装用户界面友好的媒体矩阵控制终端，所有的音频控 制无需任何的电缆连接( 拥有标准的以太网和对于客户控制设备的支持) ，哪 里有一个网络端口，哪里就可以有一个音频终端控制界面，媒体矩阵让这一 切很好的工作起来。 媒体矩阵运行持续稳定，操控方便。媒体矩阵独一无二的强大配置功能 使得它一直处于音响业界的领先地位。可以说，选择了它，就选择了完美! 由于其显著的特点所在，媒体矩阵正处于逐渐取代一般模拟音响设备的阶段。 1 2 国内外研究现状分析 m e d i a m a t r i x 一媒体矩阵。早在1 9 9 3 年，美国p e a v e y 百威公司的建筑 声学小组就已经领先研制出媒体矩阵系统，至今已经历了1 0 多年的风风雨雨。 第一章前言 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，可以说媒体矩阵的出现是专业音响界的一个壮举。媒体矩阵 在研究过程当中，最主要的是从系统的软件控制功能上不断完善，m w a r e 软件 从最初的d o s 版本演变为现在的w i n d o w s 版本，并且还在不断升级，当人们意 识到数字化和网络化给人们带来非同寻常的益处的时候，数字化和网络化便 成为今后科技研究和发展的方向。现在我们可以看到，小到我们每个人都拥 有的手机，大到军事上用的飞机，无不渗透的数字化和网络化的先进技术。 所以说，数字化和网络化将成为现代高科技的标志，也是各个领域追求的发 展方向。 在音响这个较偏的专业领域，追求数字化和网络化也是它的研究和发展 方向。 ( 1 ) 音响领域的数字化。以往，在音响领域当中，人们大部分使用的都 是模拟设备，与数字设备相比较，模拟设备存在很多弊端。首先，模拟设备 受到电子器件本身的限制，整个设备的技术参数就会受到一定的影响：其次， 声音信号在模拟设备传输的过程中会有很大的损耗和干扰；再次，模拟设备 不利于储存信息，等等，由于一系列的原因，音响设备的数字化将成为必然。 这是因为数字设备比模拟设备能更准确更迅速的处理、传输和存储信息。目 前，我们有一些音响的设备已经数字化了，比如，数字调音台，数字效果器 等，他们不仅拥有了以往模拟设备的功能，而且还能实现很多模拟设备不能 完成的技术，并且这些设备拥有更高的技术指标和性能。由此看来，数字技 术已经在音响领域中应用，还可以得到更广泛的发展。 ( 2 ) 音响领域的网络化。如今的时代是一个计算机时代，是一个网络时 代，如果不能与计算机和网络相联系，最终逐渐将会被淘汰。在音响这个较 为专业的领域当中，以往的模拟设备基本不能与计算机相联系，就更不要说 网络了，而数字设备的出现虽然有些可以和计算机联系起来，可是终究不能 和网络相连接，因此音响设备的网络化成为专业领域中的难点。而百威公司 媒体矩阵的出现却完善了音响专业领域中的这个缺陷。它不仅拥有原来模拟 设备的功能，还运用了数字化技术，能与计算机软件相联系，可以借助网络， 实现强大的远程传输和控制功能，形成了一套完整的颇具先进性的系统，使 音响领域的网络化成为现实! 第章前言 媒体矩阵作为新一代数字音响的标志，是集音响、通讯、多媒体于一身 的领导性音频处理系统。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。而且系统越庞大越复杂就越能体现出媒 体矩阵的优越性，并且可以大幅度地提高媒体矩阵的性价比。它真的给专业 音响领域带来了奇迹。2 0 0 8 年的北京奥运会也将使用媒体矩阵音响系统，为 我们营造出一个全新的奥运氛围。 由于百威的媒体矩阵系统自身具备的特点，到现在为止，世界上已经有 越来越多的场合用到了它。从首次在美国参议院会议大厅出现，媒体矩阵现 已遍布世界的每个角落。譬如：中国的人民大会堂，新西兰，俄罗斯以及德 国的国会大厅；澳大利亚的悉尼歌剧院；上海科技馆( a p e c 会议主会场) ， 海洋水族馆等，就连对声音要求极高的教堂也利用媒体矩阵系统营造庄严而 神圣的气氛。由此可以看出，对于越来越多，越来越复杂的工程，百威的媒 体矩阵系统会被越来越频繁地使用。 1 3 研究目标和研究内容 1 3 1 研究目标 通过对媒体矩阵软硬件工作原理进行分析和研究，建立基本的校园媒体 矩阵音响系统。 1 3 2 研究内容 1 综合分析了媒体矩阵基本工作原理和特点，为本课题的研究奠定了理 论基础。 2 以媒体矩阵d p u 为核心，分析了媒体矩阵的音频信号处理技术和信号 工作流程。 3 通过对m w a r e 媒体矩阵应用软件分析，研究了虚拟音响系统到真实的 音响系统的编译实现。 4 最后给出校园媒体矩阵音响系统的详细设计机器评价。 1 3 3 本文创新之处 媒体矩阵音响系统一改传统的模拟音响设备运行模式，克服了模拟音响 系统的诸多不利因素的影响，利用软硬件相结合的技术把音响技术与数字技 术、网络技术融和在了一起，满足了不同场所对音响系统的高要求，已逐渐 成为当今音响系统的首选方案。 第一章前言 本文在对媒体矩阵音响系统的工作特点进行分析的基础上，主要对校园 媒体矩阵音响系统的设计进行了创新尝试，并给出了校园会议音响系统、多 媒体音响系统、背景音乐和校园广播的设计方案。 第二章媒体矩阵硬f ，1 分析 第二章媒体矩阵硬件分析 2 1 媒体矩阵工作原理 21 1 媒体矩阵 m e d i a m a t r i x 是美国百威公司的一个注册商标，中文标注为“媒体矩阵”。 媒体矩阵是一个软硬件的集成系统，用以提供一个稳定的、高效的、强有力 的音频解决方案。它的核心部分是一个功能强大、高效的d p u 引擎，它包括 数百个音频领域设备、绘图元件、测试和渗断工具。系统设计师可以用一个 直观的、简单的用户界面去设计并控制复杂的音频系统。其中，m w a r e 软件 系统是媒体矩阵的核心，它是一个界面友好的基于w i n d o w sn t 操作平台的 3 2 b i t 应用软件。在m w a r e 的设备菜单里包含了由简单到复杂的音频设备， 例如：反馈抑制器、调音台、音频路由器、均衡器、分频器、压限器、延时 器、激励器、噪声门、混响器、电平表、频谱仪、信号发生器、转换器以及 先进的音频处理方法等等。此外，m w a r e 软件的设备菜单中还包含了大量的 应用工具，可以设计所能想到的任何音频系统。总之，媒体矩阵是一种将硬 件和软件以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。 2 1 2 媒体矩阵工作原理 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，软件是对声音系统进行设计和控制。硬件与软件的结合，使 媒体矩阵具有了相当强大的功能。媒体矩阵信号流程如图2 1 所示。 图2 1 ：媒体矩阵信号流程 我们知道，以前一套音响系统的设计，首先要在纸上设计多种方案，然 第一二章媒体矩阵硬件分析 后要根据经济承受能力去选择相对较为合适的方案，之后要订购设备和购买 线材，接着在机架上进行装配、连接和调试，一整套音频系统才算完成。一 切都完毕后，一旦想要修改设计或重新组成系统时，将要重复上面所有的工 作，这是一件既消耗体力，又浪费时间的事情。可是媒体矩阵的出现，使上 述的这些过程成为历史，并且能够简单、方便、迅速地实现音响设计者的所 有愿望。媒体矩阵就是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+ 硬 件) 来取代，也就是说除了音源、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的处理的功能。系统 设计师只需要通过计算机屏幕和鼠标采用w i n d o w s 中简单的菜单式的操作， 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。而且可以立即调试系统，使其马上投入使用。所完成 的音响系统可以作为w i n d o w s 的文件在磁盘中保存，以便随时调用。由于媒体 矩阵的出现，现在，当要设计一套音响系统时，不需要设计很多方案，因为 可以在媒体矩阵软件里任意创造和修改所做的设计；没必要为经济原因对设 备的限制而烦恼，因为只需要一套媒体矩阵系统就可以实现所需的全部的高 技术指标的设备，对硬件的投资是一次性的，一般情况下不需要再增加其他 设备；也不需要为购买大量设备奔波，因为可以在媒体矩阵软件里用鼠标任 意增加或减少所需设备；更不用为需要大量线材而头疼，因为你只需要用鼠 标将虚拟的设备用线连接起来，就好像实际当中用插头将他们连接起来一样 蝴。 当你对设计不满意或者设计需要进行改变的时候，只需要在软件中进行 删除添加或修改，还可以再调用以前的设计。不难看到，媒体矩阵的确给音 响设计者带来了方便。 媒体矩阵的功能不仅仅如此，以上所说的只是它的基本功能，它还能实 现很多更强大的功能，比如以使“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等，这在以往任何音响系统都是难以想象的，也是不 可能实现的。 第二二章媒体矩阵l 耍件分析 媒体矩阵的硬件设备建造起了整个系统的框架，软件则是这个框架的灵 魂。媒体矩阵处理音频的核心是存在于主机内部的d p u 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数模转换设备，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c o b r a n e t 的支持，它实 现音频信号的网络传输；令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，这些都使它远远超过了一套音响系统所具备的功能。 2 2 媒体矩阵硬件组成 媒体矩阵的硬件包括主机( f r a m e ) 和接口箱( b r e a k o u t b o x ) 。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 的数模转换设备。百威公司就是通过这两 种设备来完成对模拟和数字音频信号的一切处理的。在设备的数据库中存有 各种不同种类的自动调音台、信号路由器、自动反馈抑制器、自动语音播放 器、逻辑门、信号显示器、数字式可调整参数均衡器和图示均衡器、二分频 至多分频的分频器、延时器、激励器、压缩限幅器、扩展器、噪声f 、低音 处理器、变调器、接线分配器、信号发生器、测试仪等超过2 5 0 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。而媒体矩阵的出现，只需要将主机和数模 转换器安装在机柜上，便可以轻松而简单的实现所有想要的功能。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。 2 2 1 d p u 卡( d i g i t a lp r o c e s s i n gu n i t s ) d p u 卡是媒体矩阵的核心，它可以为音频信号提供多样化的输出输入传 输方式。 d p u 是一块集成的卡，每块d p u 卡包含了4 片摩托罗拉5 6 0 0 28 0 m h z d s p ( d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n g 数字信号处理) 芯片，采用2 4 比特处理。由 第一二章媒体矩阵硬件分析 于每片d s p 可以处理8 路输入和8 路输出( 8 8 ) 信号，所以一块d p u 卡可 以同时并行处理3 2 3 2 路信号。d p u 卡通过i s a 插口与主机的主板相连接， 主机的主板上有多余的i s a 插槽，可供用户增j 3 h d s p 卡的数量。媒体矩阵对 声音处理能力的大小，取决于主机旱含有d p u 卡的多少，更多的d s p 可以提 高对信号的处理能力，以适应更大更复杂的系统。 媒体矩阵所有的数字处理过程都在d p u 卡上。d p u 卡中的每个d s p 芯片 的运转能力是有限的，当一个d s p 芯片全被占用时候，同一块d p u 上的下一 个d s p 芯片便开始运转，这样一直持续到一块d p u 的4 个d s p 芯片全部使用 完。d p u 卡上一个接一个d s p 芯片传递信号被称作l d a b ( 1 0 c a ld i g i t a la u d i o b u s 局部数字音轨) 传输，这个也可以被称为”i n t e r e e l ln e t s ”。每个d p u 最多 可以至1 1 2 5 4 个数字音轨传输。当一个d p u 卡的容量被完全占用的时候，信号 将从第一块d p u 卡转移到第二块d p u 卡，以此类推。系统当中需要多个d p u 卡并行处理数据时，其附着的p c 机总线根本无法提供足够的带宽，所以d p u 卡之间的连接需要依靠插入d p u 卡顶部带状的电缆，来完成d p u 卡之间的信 号传输，而不再依赖p c 机系统。这个带状电缆被称作d a b 电缆。信号可以 从一块d p u 传递到另一块d p u 卡，这个过程被称为d a b ( d i g i t a la u d i ob u s 数字音轨) 传输。在媒体矩阵编辑系统里称为“i n t e r b o a r dn e t ”。 根据对音频信号处理功能的不同，d p u 卡有3 种型号： ( 1 ) m m d s p r j 标准处理卡 这是最普通的d p u 处理卡，用来处理普通的模拟信号。它用r j 一4 5 双绞 线或百威公司提供的d b 9 电缆与接口箱( b o b ) 相连接，从而处理从接口箱 传来的数字信号。 ( 2 ) m m d s p c n m m d s p c n 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。 m m d s p c n 的采样率固定在4 8 k h z ，但是它可以自动检测到1 6 、2 0 或 2 4 比特的数据。它最多可以同时发送4 个网络数据包( n e t w o r kb u n d l e s ) 和 同时接收4 个网络数据包( n e t w o r kb u n d l e s ) 。在使用多块d p u 卡连接以太 网时，也可以令普通的d p u 卡代替以太网的d p u 卡来使用，但是至少在主机 第二章媒体矩阵硬件分析 的第一个插槽上安装一块以太网的d p u 卡。m m d s p c n 用r j 4 5 双绞线与 以太网交换机( e t h e r n e ts w i t c h ) 相连接，从而实现音频信号在以太网上传输。 ( 3 ) m m d s p a e s m m d s p a e sd p u 卡支持a e s 3 格式。所以如果音源为数字信号，就要 选择这个型号d p u 卡。这个卡有1 6 路双通道输入和1 6 路双通道输出。由于a e s 数据流本身是立体声信号，所以可以把m d s p a e s 认为是3 2 路输入和3 2 路 输出。 m m d s p a e s 的另外一个功能是它可接受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。一旦选取了解码系统音频通道，你可以 通过媒体矩阵发送模拟或a e s 信号给额外的处理器和分配给放大器。这种方 式应用在数字解码器比较少的剧场非常有用，它可以令用户不用移动任何设 备和线材就能很简单的来分配不同的环绕解码器给不同的屏幕。 目前m m d s p a e sd p u 卡还不能与以太网相连接。 2 2 2 主机( f r a m e ) 媒体矩阵的主机总的分为三种类型：x f r a m e 、m i n i f r a m e 、m a i n f r a m e 。 1 x f r a m e 是基于数模转换设备和主机为一体的最小型的媒体矩阵设 备，主要应用于小型的音响系统。它的内部相当于固化了一块d p u 卡在里面， 从而实现系统中多种音频设备的功能。一个x f r a m e 可提供8 路线路输入和8 路线路输出。另外每个x f r a m e 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( b o b ) 来增加输入输出通道的数量，使其并行处理2 4 路 输入和2 4 路输出音频信号，这两个接口也可用于多台x f r a m e 的连接。所以 说小型的x f r a m e 是媒体矩阵整体的一个缩影。 2 m i n i f r a m e 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，主要应用于中型的音响系统。m i n i f r a m e 的主机和数模转 换设备是分离的，最多可以支持两块d p u 卡，这样它的声音处理能力和功能 比x f r a m e 强大的多。如果要支持更多的d p u 卡，可以选用m a i n f r a m e 主机。 3m a i n f r a m e 是媒体矩阵的大型主机，它是媒体矩阵里处理功能最强大 的主机设备。主要应用于大型的音响系统。它的主机和数模转换设备也是分 离的，将有l l m i n i f l a m e 还强大的处理能力。目前，它包括m m 7 0 0 和m m 9 0 0 第二章媒体矩阵硬件分析 两个系列，它们的区别在于内部的配置不同，例o l i m m 一7 6 0 n t 采用的是奔腾i i i 7 0 0 m h z 的c p u 、1 2 8 m 内存，而m m 一9 6 0 n t 采用奔腾i i l 8 0 0 m h z 的c p u 、 5 1 2 m 内存、另外它的电源和硬盘也有所改善，这样可以保证系统更稳定的工 作，以便于处理更大量的信号。 媒体矩阵大型主机和媒体矩阵小型机( m i n i f r a m e ) 的结构组成几乎是完 全一样的，它们的主要区别也只在于m a i n f r a m e 可以支持更多的d p u 卡，大 型的媒体矩阵主机最多可以支持8 块d p u 卡。另外，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，散热等等诸多方 面。 例如，在m m 9 8 0 内部，增加了双负载平衡电源和镜像硬盘，就是为了保 证系统正常而稳定的工作。双负载平衡式热交换电源是为了备份使用的，它 们同时在线，但是由电源控制电路动态分配他们的工作，当一个电源损坏时， 系统会发出“嘀”声的警告，但是不会影响系统工作，只是提醒一个电 源有问题。也就是说在同一时间只有一个电源在真正供电，另一个作动态的 备份。镜像硬盘就是备份硬盘，他们两个同时写数据，同时读数据，但是同 一时刻只有一个硬盘的数据会送到总线上。这样当一个硬盘出现问题，另一 个硬盘就会自动补充上去，同时也会有警报声通知用户硬盘出现问题。在大 型主机内部增加了诸如此类硬件，为处理大量信息提供了保证。媒体矩阵主 机型号的不同，为适用于不同的音频系统创造了条件。 2 2 3 接口箱：( b r e a k o u t b o x ) 根据处理的信号类型不同，接口箱分为三大类：m m 8 8 x x 系列，c a b 系 列和1 6 x t 系列。一般的将m m 一8 8 x x 系列称为b o b 。不论哪种型号，都属于 数模、模数转换设备，他们的功能都是将音频信号转换成可供d p u 处理的数 字信号。 2 3 硬件连接 由于不需要很多的设备，所以媒体矩阵的连接是非常简单的。根据信号 是否在以太网传输，连接的方式共分两种。 2 31 一般连接 ， 各种模拟音源设备通过凤凰插头和模拟信号线与接口箱( b o b ) 的输入 端连接，这样使模拟音频信号进入b o b 接口箱进行模数转换；b o b 接口箱 第二章媒体矩阵硬件分析 通过两条r j 一4 5 的双绞线与插在主机内部的标准d p u 处理卡连接，其中一条 r j 一4 5 的双绞线将转换后的数字信号传输到主机，由d p u 卡进行处理：另一 条r j 4 5 的双绞线将d p u 处理完的数字信号再送回b o b 接口箱，进行数模转 换；一般的，b o b 接口箱的输出端通过风凰插头和模拟信号线与功放相连接， 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 8 。 另外还要有显示和控制设备，显示设备是普通的显示器，对于控制设备， 由于媒体矩阵的控制都是由软件执行的，所以控制设备就是鼠标和键盘。他 们与主机连接，这和普通p c 机连接是完全一样的。 媒体矩阵一般连接如图2 1 所示。 这里需要指出的是，b o b 接口箱的8 路输入和输出通道都是单声道，所 以如果音源或输出为立体声信号，则需要占用两个通道。一块d p u 卡可以处 理3 2 x 3 2 路通道，而一个b o b 接口箱是8 x 8 路通道，所以一块d p u 卡可以 同时连接4 个b o b 接口箱。 媒体矩阵 主机一臣 b ob i i i n 8o u t x8 枣木小中 功放 图2 1 一般连接 2 ，3 2 以太网连接 1 以太网一般连接 由于以太网的介入，使媒体矩阵的连接方法有所不同。由于c a b 是通过 以太网莉1 d p u 进行数据交换的，所以，c a b 不能和d p u 直接连接在一起m 。 第二章媒体矩阵硬件分析 媒体矩阵以太网连接见图2 2 。 各种音源设备通过凤凰插头与c a bi n 相连接，使音频信号进入c a b 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 ( n e t w o r k b u n d l e s ) 输出；c a b 通过网线与以太网的交换机( s w i t c h ) 连接， 从而将网络数据包传输到以太网上j 同时媒体矩阵主机也通过内部的网卡和 以太网s w i t c h 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c a bo u t 设备通过网线与s w i t c h 连 接，用来接收网络数据包，在c a bo u t 内部进行与c a bi n 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，通常的后级设备连接的就是 功放，c a bo u t 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。显示和控制设备的连接与第一种一般连接是一样的。 这里需要指出的是，由于c a bi n 和c a bo u t 接口箱用于以太网传输，所 以需要有相对固定的且不同的地址码，来确定信号传输的方向，c a b 接口箱 的地址码要在软件和硬件上同时设定，并且每一个设备只有唯一的地址码。 媒箩卜一一主机 il 设备 令 ls w i t c h 十山 c a b i nc a bo u t 个个个上 音音音功放 源源源 山山 图2 - 2 ：以太网一般连接 2 以太网多地连接 媒体矩阵主机和c a b 都只能和以太网交换机连接，通过以太网交换机来 第二蕈媒体矩阵硬件分析 互相传送音频信号。以太网多地连接如图2 3 所示。 图2 - 3 ：以太网多地连接 第三章媒体矩阵应用软件 第三章媒体矩阵应用软件 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。m w a r e 软件主要针对m i n i f r a m e 和m a i n f r a m e 主机而设计，x w a r e 则针对小型机x f r a m e 而设计，它们的工作原理基本相同，但由于m w a r e 功能 强大，相对来讲更常用，在此对m w a r e 进行简要介绍。 3 1m w a r e m w a r e 是媒体矩阵的3 2 位多功能操作应用软件，它包括高级声音d s p 编 程语言系统设计软件、系统控制网络化软件以及d s p 测试软件，因此使得 m w a r e 成为现今市场上功能最强的数字音响软件。m w a r e 中带有数百种音响设 备可供我们选用，如果找不到所需要的设备，我们可以利用媒体矩阵的原始 设备加以创建。 m w a r e 一般随媒体矩阵产品的售出已预先安装到主机硬盘中。如果要在 普通电脑主机上安装并使用m w a r e 软件，要求电脑主机处理器最低为奔 腾i i3 0 0 m h z ，内存最小为6 4 m 。若只是用计算机观看文件，或者在异地 的计算机遥控操作那么则需要奔腾或a m dk 6 处理器，最小1 2 0 m h z ，内 存最小3 2 m 。至于电脑的操作系统，需要使用基于w i n d o w sn t 的操作系 统，如果只是为了观看文件或者学习，也可以使用其它w i n d o w s 系统。 3 2m w a r e 使用 m w a r e 软件的操作界面见图3 一l ，界面布局主要分为4 个部分。 图3 - 1 ：m w a r e 软件的操作界面 最上面一行是软件的菜单，包括f i l e 、e d i t 、d e v i c e 、m o d e 、t 0 0 1 s 、 u s e r 、w i n d o w s 、h e l p ；屏幕左边的窗口是t a bv i e w ，包括树状列表和 调色板；屏幕右边是编辑窗口，用于进行音响系统设计；屏幕最下面的 方框是终端窗口和状态栏，用于监视程序运行情况。 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m w a r e 是针对m i n i f r a m e 和m a i n f r a m e 主机而设计的，x w a r e 是针对小型机x f r a m e 而设计的。由于m w a r e 功能强大，在这里主要针对 m w a r e 进行介绍，但是对于工作原理来讲，都是一样的。 百威媒体矩阵系统软件工作在w i n d o w s 系统中，所以所有的工作只要通 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。在软件 的菜单编辑模式下可以随意调出类似于调音台( 见图3 1 ) 的许多设备，如同 已经购买了许多音响设备一样，并且还可以任意的增加和删除。当设备准备 好后，在连线模式下对设备进行连接，设备连线见图3 2 。就像在实际当中用 信号线将设备连接起来一样。 图3 一l ：调音台图3 2 ：设备连线 设计好的音响系统经过编译( c o m p i l e ) 成功以后，在控制模式下便可以 根据用户要求像调整普通的硬件设备一样进行相应的参数设置了，这主要归 功于媒体矩阵软件还可以很直观地再现各设备。双击调音台图标，打开调音 台控制面板见图3 3 。 调音台控制面板和普通模拟设备的调音台几乎完全一样，旋钮和推杆也 都非常真实。媒体矩阵软件里，所有的设备都是以这种形式出现的，这样的 界面生动而形象地把每个设备展现在使用者眼前，并且非常便于操作。在对 每个设备进行调整之后，声音就可以按照所设计的方法通过系统进行处理和 传输了。 第三章媒体矩阵应用软件 图3 3 ：调音台控制面板 3 3 编译( c o m p _ | e ) 当整个音响系统都设计好后，并不是马上就可以应用，还要经过最为重 要的一个步骤一编译( c o m p i l e ) 。编译的作用就是使你所调用的设备和设 计的系统由虚拟的转变成为一个真实存在的音频系统。编译成功之后根据系 统要求进行参数设定。 编译的工作非常重要，如果没有编译的过程，设计的系统是没有实际意 义的。编译操作可以通过f 9 或a l t + f + c 键来实现。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d s p 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d s p 处理器，来实现对声音 的处理。编译完成后，声音便能够通过系统，所设计的系统就可以使用了。 同样，如果在没有安装媒体矩阵硬件设备的情况下设计音频系统，虽然不能 出声音，但是可以通过编译的功能来检测所作的设计，看它是否能够工作， 另外通过编译还可以确定所要购买硬件的数量。编译完成后，可以对设备的 设置进行调节，但如果需要增加或减少设备，则应再次编译，否则的话，系 统的改变是不起作用的。 为了使系统的编译能顺利进行，首先对系统的采样率加以选择。可以在 主菜单条上找到”f i l ec o m p i l eo p t i o n s ”，来设置采样率。高的采样率占用的 d s p 资源要比低采样率占用的d s p 资源多。如果所设计的系统应用于以太 第三章媒体矩阵应用软件 网，采样率必须选择4 8 k h z 进行编译。 值得注意的是，新的软件编译功能的出现，设备功能的增强，将使得系 统资源的数量改变。也就是说，如果使用目前的软件编译和目前的硬件实现 你现在的系统，和安装更新版本的软件进行新的编译和或新的设备还是来实 现同一个系统，可能需要比编译结果对话所显示的更多的媒体矩阵d p u 卡。 第四章 厅