Q-sys-广播、音频系统-介绍

1.系统设计特点及概述鉴于该系统设计包括多个专业扩声系统，为了达到系统整合的目的，同时又要保证系统稳定性和先进性，这里我们选用QSC公司最新推出的大型网络音频矩阵Q-sys系统为整套系统的核心。由于Q-Sys系统具有极大的音频处理能力以及通道处理能力，实现Q-Sys网络音频处理系统最大利用率，达到资源配置最优化。1.Q-Sys系统介绍Q-Sys系统是美国QSC公司最新研制推出的一套大型网络音频矩阵处理系统。该系统重新诠释了网络音频系统，具有：非凡的音频处理能力、超强的系统整合能力、磐石般的系统稳定性、简单易懂的可操作性。Q-Sys系统主要由音频处理主机CORE、音频接口箱I/OFRAME、控制软件以及千兆网络组成。所有的设备通过千兆网络连接起来即可完成工作。如图1所示。图1.Q-Sys系统示意图CORE主机CORE主机是Q-Sys系统的处理核心，音频系统中所有的音频信号处理、路由和控制信号全部是在这里进行的。CORE主机分有三个型号：CORE1000、CORE3000、CORE4000。三种主机分别可以处理64×64、128×128、512*×512*个音频通道，是当今世界上处理能力最强的音频处理主机。CORE主机摒弃了传统音频处理主机采用DSP芯片进行音频信号处理的老方式，而采用全新的音频处理核心－多核64位中央处理单元进行音频信号处理。采用这种全新的处理引擎后，CORE主机的信号处理能力远远大于传统采用DSP芯片作为处理核心的音频处理主机。对比此前处理能力最强的PEAVEY的NIONN6型音频处理主机，最小型的音频处理主机-CORE1000的音频处理能力是NIONN6的五倍。CORE主机内部内置了多种音频处理模块，如：分频器、混音器、自动混音台、噪声门、路由器、动态处理器、噪声发生器、参量/图示均衡器、动态显示器、音频文件播放器、RTA测试工具等等，能够满足各类场所音频系统的需要。超强的处理能力、丰富的音频处理模块，使CORE具有充足的资源来进行音频信号处理，给音响系统设计师提供了一个自由的平台，供其任意设计自己想要设计的音响系统。I/OFRAME音频接口箱I/OFRAME是1U模块化音频接口箱，最大支持16个音频通道，采用32比特浮点信号处理方式和高端数模、模数转换器，使整套系统具有高保真音质效果。机身集成四个卡槽，可以配置不同种类的输入输出接口卡。目前支持的卡的类型为：CIML4：麦克风/线路输入标准卡；CIML4-HP：麦克风/线路输入高性能卡；COL4：标准线路输出卡；CODP4：QSC开关电源功放专用卡；CAES4：AES信号输入输出卡。I/OFRAME可以和CORE安装在一起，也可以安装在音频网络可以覆盖的任何地方。这种系统结构极大的增加了系统设计的灵活性，并且大大的削减了铺设模拟音频线缆的长度以及铺设成本。由于所有的处理和控制都是在CORE中进行的，因此单个I/OFRAME的故障只能影响到这个接口箱的输入输出，而不会影响整个处理控制中心。I/OFRAME机身集成了8个GPIO通道（继电器控制端、电压控制端和地图2.CORE主机图3.I/OFRAME音频接口箱线），GPIO可以通过软件配置为受干触点控制或者电位大小控制，也可以输出TTL电平等控制信号，控制外部设备。网络QSys系统基于千兆以太网实时传输无损音频信号，一个千兆网线可以传输512个音频通道，且最大支持网络十跳。Q-Sys系列内产品全部采用高质量的信号转换器，网络延时仅为0.667毫秒，而QSys系统的任一输入到任一输出的最大总延时也仅仅为固定的2.5毫秒。值得注意的是，这里的延时指的是系统固定延时，无论经过网络节点多少、无论内部增加多少DSP处理环境，系统整体延时为固定的2.5毫秒，为音响设计师在系统延时控制上提供便利。Q-Sys系列内产品CORE和I/OFRAME配备的为标准网络传输设备，内部的音频信号和控制信号在一个网络中进行传输，无需将控制和音频信号分成两个网络单独传输。Q-Sys系列内产品CORE和I/OFRAME均具有双网口，即支持双网络。当一个音频网络瘫痪的时候，备用网络可以无延时的接替工作。软件Q-Sys系统有一套非常直观、易懂、易操作的设计软件－“Q-SysDesigner”，音响系统设计师学习起来十分迅速。Q-SysDesigner软件无论是在“在线”或者“离线”的状态下，都可以运行工作。在离线状态下，音响设计人员可以学习使用软件，并在电脑上模拟系统运行，无需任何硬件设备。方便大家进行系统设计和仿真模拟。值得一提的是，Q-SysDesigner的仿真速度非常得快，可以大大节省我们在设计大系统时候的时间。此外软件中集成了强大的帮助系统，在操作者需要的时候提供必要的协助。系统设计简单得就像图示化的音频处理组件堆叠一样，会使得系统设计者更加专注于系统解决方案的设计而不是怎样去运行软件。软件中还有很多十分使用的处理模块和工具，当一个设计师使用QSys系统的时候，当一些细节和小技巧被掌握后，系统的设计会更加有效。除了设计软件之外，系统还可以制作图形化的控制界面。控制界面的编辑就是将处理组件中的指示器和控制器拖拽到控制面板编辑器中，此外还能够在界面中添加图片、线以及其他一些图形等元素。编辑器可以自动生成控制页面或者定制的控制页面。系统操作人员就可以通过密码，使用友好的人机交互界面来控制整个音响系统了。系统的可靠性但凡大型的系统，一般对系统可靠性都具有很强的需求。传统的模拟系统通常采用系统冷备份方式，当系统出现故障的时候，需要重新连接系统，容易出现系统连接错误、导致系统不能马上工作。而Q-Sys系统具有热备份机制，可以实现实时的系统备份功能供用户选择。如图5所示。a)主机热备份Core支持双机热备份，两个主机互为备份，每300毫秒进行系统控制参数同步，当主机出现故障的时候，备份机可以马上接替主机工作，不会造成系统停止。无需任何变成、无需任何软硬件增加，即可完成主机热备份。b)音频接口箱热备份图4.软件界面图5.主机、网络、接口箱自动热备份I/OFrame支持双机热备份，两个接口箱互为热备份。当主接口箱出现问题的时候，备份接口箱可以自动接替主接口箱工作。两个接口箱可以同时接在一套功率放大器上面，由于其内部设计了备机断开机制，因此不会出现输入阻抗减小一半的情况。无需任何变成、无需任何软硬件增加，即可完成接口箱热备份。c)网络热备份Q-Sys系统的所有设备均支持双网络，具有两个网口，实现网络系统的双备份。当一个网络出现问题的时候，可以自动切换到另一个网络上面。（无延时）d)功放热备份QSC功率放大器在配合Q-Sys系统工作的时候，可以实现N+1备份。即用一台功率放大器就可以实现对N（N小于等于8）台功率放大器的备份工作。实现功放备份的功能的时候，需要增加一台功放倒备器－DAB-801。每台DAB-801可以实现一台两通道功率放大器备份4台两通道功率放大器，两台DAB-801可以级联，实现1台两通道功率放大器备份8台两通道功率放大器。该功能多用于广播系统，在一些重要的会议场所也可以进行功率放大器的备份。Q-Sys系统提供了这么全的备份功能，用户可以根据自身系统的需要，选择需要的备份设备。对功率放大器和扬声器的整合Q-Sys系统不仅仅是一套网络音频处理系统，它还整合了QSC后端扩声设备－功率放大器和扬声器。QSC所有开关电源功率放大器都可以通过Q-Sys系统进行远程遥控和监控（该监控功能还包含对功放后扬声器回路的监控），而所有QSC无源系列扬声器也全部集成到系统中，内置所有型号扬声器的“本征校正”音频处理模块，使得系统扬声器音质调整非常简单。内置LUA编译器Q-Sys系统内置很多逻辑功能模块，帮助音响系统设计工程师设计功能更加强大的音响系统。除此之外，系统还内置了LUA编译器，通过LUA语言变成，设计逻辑功能更加复杂的音响系统。2.本项目系统配置图6.功放切换器本系统包含会议扩声系统，采用一套Q-Sys系统即可完成全部系统功能。既实现了系统集中化管理和控制，又实现了资源优化配置目的。配置原则：Q-Sys系统在主机房配置系统主机CORE，然后通过网络连接每层所有的Q-Sys系统设备。控制电脑也设立在主机房。会议扩声场所分布在每个楼层，且有的楼层具有较多的会议室，基本配置原则是在每个会议室内配置一台I/OFRAME音频接口箱，并根据房间内的音源输入数量（话筒、DVD等）和扬声器输出回路确定需要的音频输入卡和输出卡的数量。网络Q-Sys系统的千兆网系统可以单独建立一套千兆网系统，也可以利用大楼内部现有的千兆网络系统（资源优化配置）。如果跟大楼内部网络系统共用网络的时候，需要给Q-Sys系统划定足够带宽的VLAN。如果为了增加系统的可靠性，可以采用两套网络运行，Q-Sys系统支持双网络运行，且可以无缝切换主网络和备份网络。Q-Sys系统的网络需求：a)必须为千兆以太网（使用千兆网交换机和千兆网线或者光纤均可）b)网络最大不可超过10跳c)网络交换机支持QoSd)网络交换机端口至少支持4个优先级功率放大器和扬声器配置原则会议扩声系统采用定阻方式驱动扬声器。根据会议室空间大小，选择合适的AD系列会议专用扬声器，并根据扬声器功率，选择合适的CX系列定阻功率放大器即可。3.系统特点介绍a)利用网络传输音频信号。传输距离远、信号损失小。采用模拟系统，既会造成线缆成本的大大增加、施工难度的增加、人力成本的增加；还会造成模拟音频信号在传输过程中信噪比下降和信号衰减，进而造成整个广播系统音质的下降，直观的感受就是语言清晰度不够、背景音乐音质不够优美等。而Q-Sys系统采用千兆以太网传输音频信号，可以有效的避免音频信号传输过程中的种种问题和施工上的难点。利用一根千兆网线可以传输512个音频通道，大大降低了施工成本和线缆成本；并且声音信号无压缩、无衰减损失。b)设备集中化管理。管理智能化、人性化。传统的系统通常不能够对系统所有设备进行管控、操作也不人性化，使用和维护起来十分不便。如果是一个小的系统还无所谓，但是用在一个大型系统中那么使用起来就是非常繁琐了。工作人员要面对大量的广播设备，需要经过专业的培训才能够了解系统的操作。如果设备一旦出现问题，就要往返于设备间之间进行，增加系统的使用难度。Q-Sys系统具有图形化、中文的，友好的人机交互界面，系统操作人员无需进行专业的培训即可根据才做界面上的中文提示进行系统操作。并且系统具有权限管理机制，不同级别的系统管理人员具有不同的权限，需要根据授权或者密码对系统进行操作，防止系统误操作的发生。Q-Sys系统可以集中管理系统中的所有设备、包含音频接口箱I/OFrame、QSC功率放大器、扬声器回路。通过统一的系统界面，系统操作人员除了可以操作整套系统之外，还可以实时监控网络接口箱的状态、扬声器回路开短路状态、功率放大器的温度、保护等工作状态，以及遥控功放开关机。简化系统操作。并且系统会自动存储日志文件，方便系统维护和检修。c)音频扩声处理Q-Sys系统具有丰富的音频处理模块，如：分频器、混音器、自动混音台、噪声门、路由器、动态处理器、噪声发生器、参量/图示均衡器、动态显示器、音频文件播放器等等。并且具有足够的音频处理资源，可以满足所有的会议室、宴会厅、多功能厅、背景广播系统的音频处理功能。Q-Sys系统还具有RTA等测试工具，可以为系统搭建后的系统调试工作带来极大的便利和帮助。d)支持第三方控制系统开房了第三方控制协议，可以接受AMX等第三方控制设备的控制。e)背景广播多音源播放和本地化音源选择在Core主机内部可以大量的预存MP3或者WAV背景音乐音频文件，并且可以通过内置的音频播放器进行播放和音频文件选择。系统支持多个音频播放器，可以满足背景广播系统的多音源播放功能。在一些特殊的地方需要单独调整音源，在这些地方可以配置控制电脑，利用网络控制系统选择不同的音频进行播放。也可以通过内部编程实现音乐定时播放。f)集成消防广播功能传统的模拟系统不能做紧急广播用，必须在广播系统之外再配置一套火警广播系统。造成系