多路音频模式切换器的工作原理及应用

"多路音频模式切换器"的工作原理与应用

作者天津市电视技术研究所刘光胜高玉龙

摘要：本文介绍了多功能厅扩声系统中使用的"多路音频模式切换器" 的技术要求、

工作原理，并给出在实际应用场合下设备连接、操作的相应说明.

一. 概述

在多功能厅扩声系统中通常要兼顾会议、演出和影视播放等多种功能要求。会议扩声、文艺演出(音乐)扩声以及5.1声道影视扩声对系统通道的要求各不相同，即各种扩声模式下投入使用的声道数目不同，那么如何实现上述各种扩声模式的功能呢?

通常是采用四编组调音台实现这一功能。主通道输出左、右声道；编组 1输出中置声道；编组2输出超低音声道；编组3输出环绕声左声道；编组4输出环绕声右声道。这样就完成5.1声道影视模式输出。演出模式下就需要关掉编组3、4输出，只开通主通道输出左、右声道、中置声道和超低音声道，并且中置声道电平要降低6dB。而在会议模式下只开通主通道输出左、右声道和中置声道。一方面，这种工作方式需要多编组调音台，因而增加了设备造价；另一方面对操作者技术水平要求较高。因为在不同模式下，调音台各路推子的调整位置有着严格要求，以保证声像定位的准确。

设备价格的高低还有解决的余地，但对于一般单位，高水平的设备操作人员就不那么容易找得到。因此简化操作，降低设备操作使用的难度就成了用户的普遍要求。为此，本所广播技术研究室根据这一市场需求开发了"多路音频模式切换器"这一产品。

二. 音频模式切换器技术要求

1.功能要求:

多路音频模式切换器是把扩声系统调音台左、右声道输出信号和DVD播放机（电影机）输出的5.1声道信号，通过微电脑控制专用信号处理芯片等实现"会议模式" 、"演出模式"以及"电影模式"的快速切换功能：

□ "会议模式"：

DVD播放机输出信号静音；调音台左、右声道输出信号转换成5.1声道信号输出。但是，在本模式设置中只有：前左（FL）、中置（CT）、前右（FR）声道有输出。

□ "演出模式"：

DVD播放机输出信号静音；调音台左、右声道输出信号转换成5.1声道信号输出。但是，在本模式设置中只有：前左（FL）、中置（CT）、前右（FR）和超低音（W）声道有输出。

□ "电影模式"：

调音台输出信号静音；DVD播放机输出的5.1声道信号，前左（FL）、中置（CT）、前右（FR）、左环绕（SL）、右环绕（SR）和超低音（W）声道通过本设备将各声道信号输出。

设备的音量调整采用数字电位器多声道同步进行，并有数字显示音量衰减的分贝数，与此同时还有10位LED主电平显示器进行主声道输出电平指示（取自前左，前右输出的合成信号）。六个声道输出各有一只LED象征性地表示信号输出的有、无状态（信号达到一定的幅度，指示灯点亮）。

整机是由1U结构机箱构成，可安装在19英寸机架上使用。电源系采用交流220伏供电。该设备前、后外观图片如下图所示：

2.技术指标:

□ 输入信号：调音台左右声道输出和DVD5.1声道输出。

□ 输入电压：最大为2伏有效值。

□ 输出信号：最多达六个声道输出。

□ 输出电压：最大为2伏有效值。

□ 输入阻抗： 50KΩ（各通道）

□ 输出阻抗：小于200Ω

□ 信号失真： 1KHz时 < 0.1% （1Vrms）

□ 输出噪声： 6μV (信源内阻=600Ω，A计权)

□ 信噪比： 100dB （1V有效值，A计权）

□ 输入通道隔离度：81dB(不加权)

□ 静音功能：95 dB （1V有效值，A计权）

□ 自动保存最后一次关机前的工作状态，模式及音量状态。

三. 音频模式切换器的工作原理

多路音频模式切换器原理框图如下图。主要由输入选择及模式转换器、多通道音量控制器、控制CPU（功能键、输出衰减分贝数显示及状态存储器）、主通道电平指示及通道状态指示这几大部分构成。

输入选择及模式转换器：此部分通过I2C总线由CPU进行对四套立体声节目信号及一路5.1声道输入信号的选择。从四套立体声节目信号中，选择一路信号(本设备只用一路)转换成5.1声道输出。一路5.1声道输入信号被选择后，信号原封不动地输出。各种工作模式的选择也在此部分完成，根据不同的模式需要来选择不同的输入信号，以及关闭或打开各相应的输出通道。（完）

多通道音量控制器：此部分通过I2C总线由CPU进行对前面送来的5.1声道输入信号进行同步的电平调整。

控制CPU：通过I2C总线，进行模式转换及输出电平的调整，并将工作状态进行保存。功能键，设有模式选择键及输出电平控制键；输出衰减分贝数显示，由两位LED数码管构成，显示的数字为0～79，其数字的含义是输出信号被衰减的分贝数；模式状态由三个LED指示灯来表示，某个模式工作时，其相应的LED指示灯点亮；状态存储器，用来保存设备最后一次关机前，本设备的工作模式及信号输出的衰减分

贝数，下次开机时自动进入最后一次关机前的工作状态。

主通道电平指示及通道状态指示：主通道电平指示，10位LED主电平显示器进行主声道输出电平指示（取自前左，前右输出的合成信号）；通道状态指示，由六个LED指示灯来表示，各自输出通道的信号电平达到-20db时，指示灯点亮。

四. 音频模式切换器的应用

下面给出音频模式切换器在某多功能厅扩声系统中的应用举例。与多路音频模式切换器相关联的设备连接图：

其中调音台主输出左、右声道分别接至音频模式切换器MIX输入的LR；DVD播放机或电影解码器5.1 声道输出分别接至音频模式切换器DVD输入的6路端子；而切换器5.1声道输出分别接各自对应的功放输入。下图为音频模式切换器后面板信号进、出端子图，其中三角形表示接地端。

使用切换器时，依上面所示两图进行连接。各种模式的切换是通过前面板左侧的单键轻触按键开关实现的，切换到哪种工作模式，则相对应的模式指示灯就会点亮。

接通通道的输出信号，在面板上对应的LED均有指示。

输出信号电平的调整是通过面板右侧的升、降两个按钮完成的（见上图），调整量用电平指示数码管显示（0表示无衰减输出，其他数字为输出电平衰减的分贝数）。LED主电平表指示主通道（前左、前右）输出大小。

综上所述，在需要5.1声道输出的多功能厅扩声系统中，采用多路音频模式切换器配合调音台使用的方案既降低了方案配置的总体造价（省去了昂贵的多编组调音台），又容易实现各种工作模式之间的快速切换，降低了对设备操作人员的专业技术水平的要求。因此，可以说它是一个较为经济实用的技术方案。