圖1 海心沙島全景效果圖

　　廣州海心沙是位于廣州市珠江內(nèi)江心沙洲，在珠江北主航道上?？傆玫孛娣e17.6萬平方米，綠地率達65%，可容納2萬名觀眾。中央連續(xù)廣場工程 ，總建筑面積約為600,000平方米,地鐵連接中央商場，餐飲娛樂場所,餐廳，室內(nèi)文化藝術(shù)廣場。四年一度的亞洲體育盛會-“第16屆亞洲體育運動會”于2010年10月12日在這里順利開幕。有別于以往亞運會開幕式形式，本次廣州亞運會將開、閉幕式史無前例地定在珠江上的船型小島—海心沙島上舉行。開幕式上，觀眾看到有一艘巨輪從珠江出發(fā)，向東方揚帆起航，由此開啟一個“以城市為背景，以珠江為舞臺”的廣州亞運會開幕式。

　　在亞運會召開期間，需要建成一套滿足背景音樂擴聲、消防緊急廣播、以及人工尋呼/指揮等功能的音頻廣播系統(tǒng)，在后亞運時期，由于整個海心沙島將變身成為一個廣州市地標(biāo)性觀光景點，所以該系統(tǒng)還須額外承擔(dān)起主題廣播的功能。因此，作為系統(tǒng)核心的數(shù)字音頻矩陣處理系統(tǒng)應(yīng)具備先進的技術(shù)性，保證一套系統(tǒng)、多套功能的實現(xiàn)。

　　系統(tǒng)概述

　　海心沙島不僅僅承擔(dān)了本次亞洲運動會的開、閉幕式表演，還肩負(fù)著隨之而來的亞洲殘疾人運動會的開、閉幕式表演。在這兩項亞洲頂級賽事過后，海心沙島將建成市民綠化公園，成為廣州市地標(biāo)性旅游觀光景點。無論是作為亞運會的開、閉幕式場地，還是作為以后的旅游觀光景點，都需要一套高品質(zhì)、智能化的網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)作為海心沙島軟件配套服務(wù)設(shè)施，服務(wù)于來自各地的游客。

　　整個海心沙島嶼上配置了一套QSC智能網(wǎng)絡(luò)音頻廣播系統(tǒng)(系統(tǒng)核心為Q-Sys系統(tǒng))，音頻信號通過光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋到全島的各個區(qū)域，將動聽的音樂融入到美麗的景色中，為來自世界各地的游客提供一個舒適、優(yōu)美的生態(tài)旅游環(huán)境。

　　需求分析

　　圖2 海心沙島區(qū)域分布

　　根據(jù)本項目的特點，本項目共分成以下幾部分組成：集散區(qū)、主看臺部分、舞臺部分、地下空間部分、東區(qū)附屬用房和環(huán)島景觀大道。在這幾部分功能區(qū)中，根據(jù)使用需求的不同，所處環(huán)境(室內(nèi)、室外)不同，配備相應(yīng)的設(shè)備，保證系統(tǒng)功能完善、系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

　　由于整個海心沙島面積很大，傳統(tǒng)的模擬廣播中使用的定壓傳輸方式已經(jīng)不能滿足覆蓋全島的要求了，過長的線纜傳輸會造成音頻信號信噪比的下降從而導(dǎo)致聲音品質(zhì)大大降低，造成游客聽感不適;同時過長的模擬線纜傳輸也會造成能耗的增加。因此全島音頻信號的傳輸使用全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字傳輸，增加了傳輸距離、保證系統(tǒng)音質(zhì)、避免過大能耗。

　　整套音頻系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成龐大、分布分散，為了提高系統(tǒng)操作人員的工作效率，以及保證系統(tǒng)操作的實時性，整套系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)集中監(jiān)控和遙控、通過島外各個機房的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，也可以實現(xiàn)分控。

　　此外，廣州市地處我國的南方，是一個多雨的城市，因此在島外的揚聲器選擇上需采用防雨揚聲器，并且做相關(guān)線路防雷等措施。

　　系統(tǒng)設(shè)計原則

　　采用先進技術(shù)設(shè)計的原則

　　現(xiàn)代科技的發(fā)展為主題廣場提供了必要的技術(shù)條件，各種先進的技術(shù)已經(jīng)進入該領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)，它節(jié)省了大量的人力、物力，提高了工作效率，為現(xiàn)代化主題廣場提供了保障。在設(shè)計本項目時也需應(yīng)用世界上先進的科學(xué)技術(shù)，主要系統(tǒng)選用具有技術(shù)領(lǐng)先水平的設(shè)備。

　　整體規(guī)劃、配置合理的原則

　　在方案設(shè)計和設(shè)備的選擇上，加強注重系統(tǒng)功能的合理性、實用性。計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，使該技術(shù)在多年前就進入了包括大型廣場在內(nèi)的許多關(guān)鍵且重要的大型場合，很方便地把各種不同的設(shè)備、系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起，進行整體規(guī)劃。這樣，使得各個不同功用的系統(tǒng)已經(jīng)不單單是一個孤立的系統(tǒng)了。先進的技術(shù)更有利于提高使用者的工作效率和設(shè)備的使用價值，從而賦予產(chǎn)品以最高的性能價格比。系統(tǒng)的整體規(guī)劃、先進性還應(yīng)該體現(xiàn)其管理的高效，及操作和維護的方便性，而設(shè)計的合理性是其主要保證：合理的系統(tǒng)設(shè)計、合理的布線和操作設(shè)置。

　　保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠、功能完善的原則

　　系統(tǒng)工作的高可靠性是對系統(tǒng)功能強有力的保證，如果沒有高度的可靠性、安全性，再好功能的設(shè)備都是無用的。在這方面，我們不僅考慮采用技術(shù)成熟、先進的可靠產(chǎn)品，更需要有多年豐富的工程設(shè)計和施工經(jīng)驗，因而能保證整個系統(tǒng)中各設(shè)備之間、分系統(tǒng)之間的匹配和協(xié)調(diào)工作。更重要的一個方面，在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型上要考慮有利于系統(tǒng)和設(shè)備的各種備份方式和通信控制方式，使之成為一個安全、穩(wěn)定、可靠、耐用的系統(tǒng)。

　　此外，系統(tǒng)還要考慮信息采集、故障診斷、報警和記錄的功能，并能實現(xiàn)故障出現(xiàn)前兆時的“非災(zāi)難性”故障診斷、報警和備份接入。除此以外，系統(tǒng)還應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)娜哂酂醾浞?，以確保系統(tǒng)運作的萬無一失。

　　便于操作和進行管理的原則

　　如同其它規(guī)模大、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高的現(xiàn)代化建筑物一樣，本次項目“海心沙”主題廣場也面臨著音頻系統(tǒng)設(shè)備管理的一系列問題。

　　系統(tǒng)除主設(shè)備集中安放在幾個大的控制機房以外，其它很多的設(shè)備還分散安裝在建筑物的其它各部位，若全部采用人工控制和管理，憑主觀經(jīng)驗無法完成有效的控制工作和管理整個系統(tǒng)設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，而且各設(shè)備之間無法協(xié)調(diào)運行。若系統(tǒng)和設(shè)備維護不當(dāng)、不及時，將直接影響廣播系統(tǒng)的工作與整個“海心沙”廣場的日常運行，還會大大降低設(shè)備的使用壽命。

　　因此，通過網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控整個系統(tǒng)的各個設(shè)備工作狀態(tài)，并且有簡潔明確的控制程序和友好、穩(wěn)定的操作界面，將使操作人員和管理人員更加便捷地操作和管理系統(tǒng)。大大減少現(xiàn)場操作及管理人員，降低運營管理人員的工作量和勞動強度，提高系統(tǒng)維護管理水平，進一步保證廣播系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行。

　　在將來后續(xù)工程中可延續(xù)、擴展的原則

　　當(dāng)今社會發(fā)展日新月異，許多新用途是隨著社會發(fā)展需要而不斷產(chǎn)生的，并且在亞運會圓滿結(jié)束后將整個“海心沙”廣場部分建筑改建，其擴聲系統(tǒng)的功能也將發(fā)生改變，因此考慮到以后的使用和新功能的擴展，在做系統(tǒng)設(shè)計的時候需要考慮系統(tǒng)核心采用網(wǎng)絡(luò)音頻處理平臺，具有更靈活的系統(tǒng)特性，為以后的系統(tǒng)擴展，新功能的開發(fā)，使用用途的改變提供便利。

　　系統(tǒng)可以在原有基礎(chǔ)上進行擴展，主要控制設(shè)備可以通過軟件升級方式更新?lián)Q代，可在相當(dāng)長的時間內(nèi)保持技術(shù)與設(shè)備的一致性。而且通道接口和設(shè)備的適當(dāng)冗余，可以隨著應(yīng)用需求的變化而擴展。

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　整套系統(tǒng)以美國QSC公司的網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)-Q-Sys系統(tǒng)為核心，結(jié)合QSC的功放和揚聲器系統(tǒng)，以及前端的網(wǎng)絡(luò)呼叫站產(chǎn)品構(gòu)成了整套的網(wǎng)絡(luò)音頻擴聲系統(tǒng)。該系統(tǒng)是時下功能最為強大的網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)，一經(jīng)推出就受到了業(yè)內(nèi)廣大人士的關(guān)注，成為目前業(yè)界熱議的話題。Q - S y s系統(tǒng)是一個完整的系統(tǒng)平臺，它可以完成從音源輸入一直到音箱輸出的整個音頻鏈路的所有功能。Q-Sys系統(tǒng)可以對所有音頻信號進行路由分配，信號處理，對必要的設(shè)備進行控制和監(jiān)測，并保持了高質(zhì)量的音頻信號品質(zhì)和QSC聞名的可靠性。Q-Sys系統(tǒng)專為對音頻系統(tǒng)具有很高要求的大型場所設(shè)計，是任何需要一套強大的音頻處理系統(tǒng)場所的理想選擇，比如：體育場、體育館、主題公園、演藝場所、交通樞紐、政府、多廳法庭、酒店、賭場、教堂、大學(xué)校園、教育機構(gòu)等。那么，下面我們一起來了解一下Q-Sys系統(tǒng)。

　　Q-Sys 系統(tǒng)簡介

　　Q-Sys系統(tǒng)為美國QSC公司旗下的一套大型網(wǎng)絡(luò)音頻解決方案，Q-Sys系統(tǒng)是一套基于千兆以太網(wǎng)實時傳輸無損音頻“集中式處理”的音頻系統(tǒng)，主要由音頻處理主機CORE、音頻接口箱I/O FRAME、控制軟件以及千兆網(wǎng)絡(luò)組成，無縫兼容QSC功率放大器和無源揚聲器。所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過千兆網(wǎng)絡(luò)連接起來即可完成工作。

　　圖3 Q-Sys系統(tǒng)示意圖

　　由圖中可以看到Q-Sys系統(tǒng)是一套集中式處理，集中和分散相結(jié)合式控制管理的一套網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)。所有的模擬音頻信號經(jīng)音頻接口箱進行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過千兆網(wǎng)傳輸至核心Core，進行處理和路由，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸回音頻接口箱進行D/A轉(zhuǎn)換，輸出至功率放大器進行擴聲。在Q-Sys系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，除了音頻設(shè)備之外，其它控制設(shè)備可以與Q-Sys系統(tǒng)共用網(wǎng)絡(luò)，無需單獨劃分控制網(wǎng)絡(luò)VLAN。

　　CORE 主機

　　圖4 CORE主機外觀

　　CORE主機是Q-Sys系統(tǒng)的處理核心，音頻系統(tǒng)中所有的音頻信號處理、路由和控制信號全部是在這里進行的。CORE主機分有三個型號：CORE1000、CORE3000、CORE4000。三種主機分別可以處理64×64、128×128、512*×512*個音頻通道，是當(dāng)今世界上處理能力最強的音頻處理主機。CORE主機摒棄了傳統(tǒng)音頻處理主機采用DSP芯片進行音頻信號處理的老方式，而采用全新的音頻處理核心-多核64位中央處理單元進行音頻信號處理。采用這種全新的處理引擎后，CORE主機的信號處理能力遠遠大于傳統(tǒng)采用DSP芯片作為處理核心的音頻處理主機。

　　CORE主機內(nèi)部內(nèi)置了多種音頻處理模塊，如：分頻器、混音器、自動混音臺、噪聲門、路由器、動態(tài)處理器、噪聲發(fā)生器、參量/圖示均衡器、動態(tài)顯示器、音頻文件播放器、RTA測試工具等等，能夠滿足各類場所音頻系統(tǒng)的需要。

　　超強的處理能力、豐富的音頻處理模塊，使CORE具有充足的資源來進行音頻信號處理，給音響系統(tǒng)設(shè)計師提供了一個自由的平臺，供其任意設(shè)計自己想要設(shè)計的音響系統(tǒng)。

　　I/O FRAME 音頻接口箱

　　I/O Frame為音頻接口箱，顧名思義就是Q-Sys系統(tǒng)的對外音頻接口。

　　圖5 I/O FRAME接口箱外觀

　　I/O FRAME是1U模塊化音頻接口箱，最大支持16個音頻通道，采用32比特浮點信號處理方式和高端數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使整套系統(tǒng)具有高保真音質(zhì)效果。所有的模擬信號都是通過I/O FRAME進入音頻系統(tǒng)，也是通過I/O FRAME輸出至功率放大器的。

　　I/O Frame本身并不具備模擬(AES數(shù)字)音頻信號輸入、輸出接口，需配置音頻卡才能工作。I/O Frame本機具有4個卡槽可以配置不同的音頻卡，可以根據(jù)系統(tǒng)需要，在同一臺I/O Frame上同時配置不同種類的輸入卡和輸出卡。音頻卡均為4通道，可分為：

　　麥克風(fēng)/線路輸入卡：CIML4;高端麥克風(fēng)/線路輸入卡：CIML4-HP;線路輸出卡：COL4;數(shù)據(jù)端口卡(QSC功率放大器專用卡)：CODP4;AES數(shù)字音頻輸入/輸出卡：CAES4。

　　Q-Sys系統(tǒng)基于千兆以太網(wǎng)，無論核心Core還是音頻接口箱I/O Frame都是千兆網(wǎng)口。其對于交換機的也有一些特殊的要求。Q-Sys系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機必須支持一下3點：a.千兆端口、b.支持QoS服務(wù)質(zhì)量、c.每個端口支持至少4個隊列。

　　I/O FRAME可以和CORE安裝在一起，也可以安裝在音頻網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋的任何地方。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極大地增加了系統(tǒng)設(shè)計的靈活性，I/O Frame可以無限接近模擬音源的輸入或者功率放大器，以千兆網(wǎng)線代替模擬線纜傳輸音頻信號。增大了系統(tǒng)的覆蓋面積、減少模擬線纜的布設(shè)(1條千兆網(wǎng)線最多可以單項傳輸512路音頻通道)、減少音頻信號在傳輸過程中的衰減、增加了音頻信號在傳輸過程的抗干擾性，大大削減了鋪設(shè)模擬音頻線纜的長度以及鋪設(shè)成本。

　　圖6. 音頻接口箱背面板

　　總體來說，Q-Sys系統(tǒng)的構(gòu)成非常簡單，只需要根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出的數(shù)量配置相應(yīng)的音頻接口箱和音頻卡，然后根據(jù)系統(tǒng)總的輸入輸出通道確定使用何種型號的處理主機Core即可。