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解析OBT校園智能廣播的技術(shù)功能
產(chǎn)品與技術(shù)分析
各廠家都在從不同角度、不同層次大量宣傳自己的公共廣播系統(tǒng)產(chǎn)品，但在校園智能廣播系統(tǒng)的建設(shè)中，到底應(yīng)該采用什么樣的技術(shù)與方案，選擇什么樣的產(chǎn)品與廠家？對(duì)于學(xué)校來(lái)講就像是霧里看花，很難分辨出真正技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定的校園智能廣播產(chǎn)品。下面就校園智能廣播產(chǎn)品按其工作原理及傳輸方式進(jìn)行解析，以供學(xué)校在校園廣播建設(shè)中參考。
一、定壓傳輸方式的智能廣播
技術(shù)背景分析：定壓廣播是最早走進(jìn)校園的公共廣播，其工作原理是將音頻信號(hào)直接放大，基于功率信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)?。為降低線路傳輸損耗，通過(guò)升壓變壓器將其4~16Ω匹配阻抗變換到100V定壓方式進(jìn)行傳輸，到終端后降壓轉(zhuǎn)換到4~16Ω的匹配阻抗上推動(dòng)喇叭，一般傳輸距離是幾十米到幾百米。
優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維護(hù)容易、終端便宜。目前廣泛應(yīng)用在車(chē)站、碼頭、學(xué)校、工廠公共廣播用建筑的背景音樂(lè)中，并有許多廠家在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的緊急廣播。
缺點(diǎn)：①音質(zhì)較差、失真度高：定壓傳輸受線間變壓器帶寬、喇叭尺寸、電纜線徑等因素影響，頻響范圍在200Hz~12KHz，失真度≤10％，無(wú)法實(shí)現(xiàn)立體聲傳輸。
②節(jié)目容量小，不能尋址控制：一條線只能傳輸一套節(jié)目，對(duì)于當(dāng)前學(xué)校來(lái)講，外語(yǔ)聽(tīng)力訓(xùn)練要求多年級(jí)同步進(jìn)行，傳輸一套節(jié)目是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，無(wú)法滿足同時(shí)廣播和分區(qū)廣播，無(wú)法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)尋址廣播。例如校長(zhǎng)想對(duì)某個(gè)班級(jí)講話或?qū)δ硯讉€(gè)班講話，定壓廣播無(wú)法做到，只能所有音箱同時(shí)廣播，這就影響了別的班級(jí)正常上課。眼操只需對(duì)教室、辦公室播放，廣播操則只需對(duì)操場(chǎng)播放，背景音樂(lè)只需對(duì)宿舍、餐廳插播，定壓廣播是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)單點(diǎn)或隨意分組進(jìn)行班級(jí)廣播的。
③技術(shù)落后、功能簡(jiǎn)單，擴(kuò)充性差：音源基本上都是采用卡座等模擬音源，無(wú)法播放數(shù)字格式音頻文件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播放，自動(dòng)控制。定壓廣播都是按照功率匹配和阻抗匹配的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的，一但系統(tǒng)布線安裝結(jié)束，功率擴(kuò)充的容量十分有限，且節(jié)目容量也無(wú)法擴(kuò)充。
目前也有廠家推出智能播放儀，在定壓廣播的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)廣播，也可定時(shí)控制功放的開(kāi)關(guān)。但其存貯空間有限，節(jié)目容量太小，采用很低的16KHz，8位音頻采樣頻率，播出音質(zhì)較差。一般存貯節(jié)目容量為8、16、32、64分鐘，帶有自動(dòng)定時(shí)播放和開(kāi)關(guān)功放電源控制功能，可以基本滿足學(xué)校日常鈴聲及操類(lèi)節(jié)目的播放要求，但無(wú)法滿足外語(yǔ)聽(tīng)力教學(xué)訓(xùn)練與考試的要求。
二、閉路調(diào)頻智能廣播
技術(shù)背景分析：調(diào)頻廣播采用調(diào)頻調(diào)制的辦法，將音頻信號(hào)搭載到高頻載波上進(jìn)行音頻信號(hào)的傳輸，用高頻載波的頻率變化描述音頻信號(hào)變化。不同的載波頻率可以同時(shí)搭載不同的音頻節(jié)目，我國(guó)將87~108MHz劃分為調(diào)頻廣播頻段?，F(xiàn)階段我國(guó)城市廣播、有線電視網(wǎng)絡(luò)中閉路廣播都采用FM調(diào)頻廣播的方式。調(diào)頻廣播可與有線電視共纜傳輸，是我國(guó)今后擴(kuò)展廣播覆蓋面的主要發(fā)展方向。
優(yōu)點(diǎn)：①調(diào)頻廣播的音頻范圍為：30Hz~7KHz，失真度≤0.7%，調(diào)頻廣播具有頻響寬、高音豐富、抗干擾能力強(qiáng)、失真小等優(yōu)點(diǎn)，并可進(jìn)行立體聲傳輸。
②技術(shù)成熟、節(jié)目容量大：閉路調(diào)頻廣播是基于有線電視的頻率分割、頻分復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｓ芯€電視在我國(guó)已經(jīng)歷了近20年的發(fā)展歷史，技術(shù)已經(jīng)十分成熟，配套器材價(jià)格十分低廉。我國(guó)在有線電視頻率劃分上，把87-108MHz這一頻段劃分為調(diào)頻廣播頻段，專(zhuān)門(mén)用于調(diào)頻廣播的傳輸。調(diào)頻廣播的帶寬是16KHz，這一頻段內(nèi)可以同時(shí)傳輸60多套調(diào)頻廣播節(jié)目，可以滿足學(xué)校多年級(jí)、多分區(qū)同時(shí)廣播的要求。
?、劭杉嫒菪?、可擴(kuò)展性好：調(diào)頻廣播可以與有線電視信號(hào)在同軸網(wǎng)絡(luò)中共纜傳輸，同時(shí)兼容有線電視、HFC光電混合網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行幾十公里、幾百公里的遠(yuǎn)距離傳輸。閉路調(diào)頻廣播節(jié)目容量大、可擴(kuò)展性好，需要增加節(jié)目時(shí)，只需要增加調(diào)頻調(diào)制器即可，無(wú)需對(duì)布線結(jié)構(gòu)做任何改動(dòng)。增加終端音箱及接收設(shè)備時(shí)，只需在原線路上任意地方找一個(gè)射頻接口，滿足接收電平（45~65）dB即可，無(wú)需重新布線，添加功放。
缺點(diǎn)：調(diào)頻廣播是基于弱信號(hào)方式傳輸，每個(gè)接收設(shè)備必須是有源設(shè)備，即每個(gè)音箱及終端必須外接220V電源。對(duì)于有消防廣播要求的學(xué)校，單純調(diào)頻廣播不能滿足消防規(guī)范要求。已有廠家在調(diào)頻廣播的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了調(diào)頻轉(zhuǎn)定壓的專(zhuān)用設(shè)備，并預(yù)留有消防接口，這樣調(diào)頻廣播不但可以實(shí)現(xiàn)多路廣播，而且具有消防廣播功能，基本滿足學(xué)校的廣播要求。
對(duì)于調(diào)頻廣播的智能化，已有廠家在這方面做的比較成熟，節(jié)目采編播出全部采用MP3、WAV等數(shù)字格式，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了校園智能廣播多路播出與控制軟件，采用一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)同時(shí)播出1-8套音頻節(jié)目，同時(shí)軟件也具有按照年、月、周、日多模式設(shè)定播放列表自動(dòng)定時(shí)、定點(diǎn)播放廣播曲目的功能。
有廠家的軟件還具有可尋址控制功能，在廣播室通過(guò)軟件控制終端音箱的開(kāi)關(guān)、音量、頻率、輸入選擇、緊急廣播等功能，并可通過(guò)軟件進(jìn)行一些播放任務(wù)的設(shè)定，基本滿足了校園常用的播放和控制功能。
在智能控制方面各個(gè)廠家都采用的是載波或副載波控制技術(shù)，常見(jiàn)的方式有SCA調(diào)頻副載波、MSK、FSK載波控制。其傳輸理論就是將控制信號(hào)采用數(shù)字調(diào)制的辦法將控制信號(hào)調(diào)制到高頻載波上，與已調(diào)制音頻信號(hào)共纜傳輸，無(wú)需再布控制信號(hào)線。數(shù)字調(diào)制這一技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用已十分成熟，遠(yuǎn)程遙感、遙測(cè)、遙控都是采用這一技術(shù)，鐵路、交通、水文、氣象等領(lǐng)域都有十分廣泛的應(yīng)用。
三、數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)廣播
技術(shù)背景分析：在介紹數(shù)字音頻之前，我們先來(lái)了解一下模擬音頻。模擬音頻的概念：音頻信號(hào)反應(yīng)在電路中是隨時(shí)間變化的一個(gè)電壓（流）信號(hào)y=f(t)，即一個(gè)時(shí)間函數(shù)，也就是我們通常所說(shuō)的模擬音頻,頻率范圍是20Hz~20KHz。模擬電路中是將音頻信號(hào)直接處理、放大、錄制、傳輸或調(diào)制的。錄音機(jī)、收音機(jī)、定壓廣播、調(diào)頻廣播都是直接對(duì)模擬音頻進(jìn)行處理的。
數(shù)字音頻的概念：數(shù)字音頻就是將連續(xù)的模擬音頻從時(shí)間分量（x軸）和幅值分量（y軸）上進(jìn)行分割描述。x軸上的分割稱(chēng)作采樣，用每秒鐘內(nèi)的采樣次數(shù)來(lái)描述，即采樣頻率，采樣頻率越高，說(shuō)明采樣間隔時(shí)間越短，則越有利于描述原始聲音的真實(shí)情況。y軸上的分割稱(chēng)為量化，用比特Bit來(lái)描述（比特中n是2n，16bit=216=65536份，即將音頻的幅值用65532個(gè)離散的階量來(lái)描述），同理比特值越大，量化越精細(xì)。
采樣、量化后的一個(gè)音頻信號(hào)生成一串離散的"010101………"的二進(jìn)制代碼，這樣計(jì)算機(jī)就可以認(rèn)識(shí)這些二進(jìn)制代碼了，也就可以對(duì)其進(jìn)行編輯、傳輸、復(fù)制處理了，處理數(shù)字信號(hào)是計(jì)算機(jī)的拿手好戲。模擬音頻受電子元器件自身特性的影響（每個(gè)元器件都有熱噪聲），每處理一次都會(huì)失真一次（波形發(fā)生畸變），產(chǎn)生一次噪聲積累，處理的次數(shù)越多，噪聲積累越大，信噪比（S/N）越低。
數(shù)字音頻是數(shù)字格式來(lái)存貯和傳輸?shù)?，錯(cuò)誤率相當(dāng)?shù)蜕踔潦强梢员苊獾?，因此可以多次?fù)制和傳輸，不論你怎么編輯、處理都不會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲。通常16Bit、44.1KHz立體（雙聲道）采樣，就是CD音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)字音頻采樣量化（A/D轉(zhuǎn)后）的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)大的，以一秒鐘44.1KHz、16BitCD音質(zhì)來(lái)采樣一個(gè)音頻文件（立體聲雙聲道），則16×2=32Bit，44.1KHz×32Bit=1411200（Bit），一個(gè)漢字在電腦里占2個(gè)字節(jié)（Byte）（1Byte=8Bit），則1秒鐘的音樂(lè)占用存貯空間=1411200／（8×2）=88220個(gè)漢字，由此得出數(shù)字音頻文件的數(shù)據(jù)量是十分龐大的。
對(duì)這么龐大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行直接處理、傳輸顯然是不易實(shí)現(xiàn)的，這樣根據(jù)人耳的聲學(xué)原理特性，對(duì)一些無(wú)用的數(shù)據(jù)（人耳聽(tīng)不到的）進(jìn)行壓縮，這樣就可大大降低數(shù)據(jù)量，又不影響音質(zhì)。目前，音頻壓縮有WAV、MP3等多種格式，這里不再詳述。
數(shù)字音頻經(jīng)過(guò)數(shù)字處理后，最終還是還原成一個(gè)聲音信號(hào)播放出來(lái)（D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程）。首先將用大量數(shù)字字符描述的數(shù)字音頻信號(hào)送到一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中，（DigitaltoAnalongConverter，即DAC）線路中，將數(shù)字信號(hào)還原成一系列以時(shí)間函數(shù)變化的電壓值，然后通過(guò)整形電路，經(jīng)由低通濾波器輸出。這樣比較平緩又真實(shí)的模擬脈動(dòng)電壓信號(hào)送入放大器或揚(yáng)聲器，再轉(zhuǎn)變成聲音信號(hào)。
通常數(shù)字音頻的A/D轉(zhuǎn)換（采集）和D/A轉(zhuǎn)換(還原)是計(jì)算機(jī)聲卡和專(zhuān)業(yè)音頻卡來(lái)完成，而壓縮、傳輸、解壓、解碼都是由專(zhuān)用軟件或?qū)Ｓ眯酒瑏?lái)完成的。音頻的編輯則由專(zhuān)業(yè)音頻編輯軟件來(lái)完成。
上面了解了數(shù)字音頻的基本知識(shí)，知道了數(shù)字音頻的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于校園廣播來(lái)講數(shù)字音頻必須在校園網(wǎng)上進(jìn)行傳輸、播放才可實(shí)現(xiàn)智能廣播的功能和要求。目前我國(guó)大部分學(xué)校都建有以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)（TCP/IP協(xié)議）的校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從速度上來(lái)講都為1000M光纖干線，10M/100MUPT（超五類(lèi)）至終端的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。前面講了那么多數(shù)字音頻的好處，校園廣播在校園網(wǎng)上傳輸會(huì)不會(huì)有更好的解決方案呢？
網(wǎng)絡(luò)音頻廣播從工作原理上來(lái)講，由一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)（音頻服務(wù)器）、一套廣播軟件或服務(wù)器軟件，將音頻文件以IP流的方式發(fā)送給遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)終端，每臺(tái)終端都應(yīng)該有一個(gè)固定的IP地址及網(wǎng)絡(luò)模塊、一個(gè)專(zhuān)業(yè)數(shù)字音頻解碼裝置（軟件或硬件）、功放控制單元。目前已有廠家開(kāi)始研發(fā)網(wǎng)絡(luò)音頻廣播，并有產(chǎn)品推出，同時(shí)進(jìn)行了宣傳。筆者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)音頻廣播畢竟是一個(gè)新生事物，目前也只是處在研發(fā)階段，很少有實(shí)際應(yīng)用和成功案例。
優(yōu)點(diǎn)：①網(wǎng)絡(luò)廣播從節(jié)目的制作到傳輸全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)信噪比高，不會(huì)在處理、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)產(chǎn)生噪聲，從而可以獲得比較好的音質(zhì)，也可以進(jìn)行立體聲傳輸。
②實(shí)現(xiàn)智能廣播較為容易，以太網(wǎng)本身就是一套雙向網(wǎng)絡(luò)。在以太網(wǎng)上通過(guò)軟件可輕而易舉地實(shí)現(xiàn)智能廣播的定時(shí)、尋址、分組等功能。
?、墼诰W(wǎng)絡(luò)速度允許的情況下，可實(shí)現(xiàn)多路廣播。因?yàn)橐纛l文件是以數(shù)據(jù)包的方式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，所以很容易實(shí)現(xiàn)多路廣播，把不同的數(shù)據(jù)包發(fā)送給不同的終端就可以了。
?、軐?shí)現(xiàn)交互方式廣播和遠(yuǎn)程AOD。因?yàn)橐蕴W(wǎng)是雙向網(wǎng)絡(luò)，控制主機(jī)完全可以監(jiān)測(cè)到每一個(gè)終端的工作狀態(tài)，且可對(duì)其進(jìn)行控制。終端也可通過(guò)液晶顯示屏與服務(wù)器對(duì)話，從服務(wù)器直接點(diǎn)播，這樣大大地方便了外語(yǔ)教學(xué)。
?、莨芾矸奖悖翰僮魅藛T只要在校園網(wǎng)上的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的全部管理與操作功能，也可在校園內(nèi)任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)節(jié)目的制作與傳輸。
缺點(diǎn)：①容易受網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)速的限制。校園網(wǎng)是一個(gè)綜合性的公共網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于學(xué)校來(lái)講可能還會(huì)用于教務(wù)管理、多媒體教學(xué)、電子圖書(shū)館、遠(yuǎn)程教學(xué)等。以太網(wǎng)用的是碼分多址技術(shù)，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生"網(wǎng)絡(luò)塞車(chē)"時(shí)，廣播終端的播音就會(huì)發(fā)生延時(shí)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生斷續(xù)。因?yàn)橐陨显虻拇嬖?，所以網(wǎng)絡(luò)廣播的可靠性是難以保證。
?、趦r(jià)格昂貴：對(duì)于數(shù)字音頻文件的解壓，必須是PC+專(zhuān)用軟件，或?qū)Ｓ媒鈮盒酒?，且每只終端都必須有自己的IP地址。當(dāng)前國(guó)內(nèi)沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的芯片級(jí)開(kāi)發(fā)商，只能用嵌入式微機(jī)+專(zhuān)用解壓芯片來(lái)解碼，所以導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)較高，國(guó)內(nèi)一般學(xué)校無(wú)法承受。校園廣播建設(shè)的意見(jiàn)與建議綜上所述，三種校園智能廣播技術(shù)與產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的學(xué)校對(duì)校園廣播的功能要求也各不相同。學(xué)校在選擇校園智能廣播產(chǎn)品的時(shí)候，首先要明確自己的功能需求，不要盲目地追求"技術(shù)最先進(jìn)、功能最強(qiáng)大"。新技術(shù)固然好，但對(duì)于某些用戶來(lái)講未必有用，甚至還會(huì)造成不必要的麻煩。廠家宣傳自己的產(chǎn)品時(shí)，往往突出甚至夸大產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，回避了一些不足和缺點(diǎn)。所以在選擇產(chǎn)品與技術(shù)時(shí)應(yīng)進(jìn)行多家比較，選擇"技術(shù)成熟、功能實(shí)用、性?xún)r(jià)比高"的產(chǎn)品。也可以從"音源、傳輸、終端"三個(gè)環(huán)節(jié)采用不同的先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
各廠家都在從不同角度、不同層次大量宣傳自己的公共廣播系統(tǒng)產(chǎn)品，但在校園智能廣播系統(tǒng)的建設(shè)中，到底應(yīng)該采用什么樣的技術(shù)與方案，選擇什么樣的產(chǎn)品與廠家？對(duì)于學(xué)校來(lái)講就像是霧里看花，很難分辨出真正技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定的校園智能廣播產(chǎn)品。下面就校園智能廣播產(chǎn)品按其工作原理及傳輸方式進(jìn)行解析，以供學(xué)校在校園廣播建設(shè)中參考。
一、定壓傳輸方式的智能廣播
技術(shù)背景分析：定壓廣播是最早走進(jìn)校園的公共廣播，其工作原理是將音頻信號(hào)直接放大，基于功率信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)?。為降低線路傳輸損耗，通過(guò)升壓變壓器將其4~16Ω匹配阻抗變換到100V定壓方式進(jìn)行傳輸，到終端后降壓轉(zhuǎn)換到4~16Ω的匹配阻抗上推動(dòng)喇叭，一般傳輸距離是幾十米到幾百米。
優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維護(hù)容易、終端便宜。目前廣泛應(yīng)用在車(chē)站、碼頭、學(xué)校、工廠公共廣播用建筑的背景音樂(lè)中，并有許多廠家在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的緊急廣播。
缺點(diǎn)：①音質(zhì)較差、失真度高：定壓傳輸受線間變壓器帶寬、喇叭尺寸、電纜線徑等因素影響，頻響范圍在200Hz~12KHz，失真度≤10％，無(wú)法實(shí)現(xiàn)立體聲傳輸。
②節(jié)目容量小，不能尋址控制：一條線只能傳輸一套節(jié)目，對(duì)于當(dāng)前學(xué)校來(lái)講，外語(yǔ)聽(tīng)力訓(xùn)練要求多年級(jí)同步進(jìn)行，傳輸一套節(jié)目是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，無(wú)法滿足同時(shí)廣播和分區(qū)廣播，無(wú)法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)尋址廣播。例如校長(zhǎng)想對(duì)某個(gè)班級(jí)講話或?qū)δ硯讉€(gè)班講話，定壓廣播無(wú)法做到，只能所有音箱同時(shí)廣播，這就影響了別的班級(jí)正常上課。眼操只需對(duì)教室、辦公室播放，廣播操則只需對(duì)操場(chǎng)播放，背景音樂(lè)只需對(duì)宿舍、餐廳插播，定壓廣播是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)單點(diǎn)或隨意分組進(jìn)行班級(jí)廣播的。
③技術(shù)落后、功能簡(jiǎn)單，擴(kuò)充性差：音源基本上都是采用卡座等模擬音源，無(wú)法播放數(shù)字格式音頻文件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播放，自動(dòng)控制。定壓廣播都是按照功率匹配和阻抗匹配的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的，一但系統(tǒng)布線安裝結(jié)束，功率擴(kuò)充的容量十分有限，且節(jié)目容量也無(wú)法擴(kuò)充。
目前也有廠家推出智能播放儀，在定壓廣播的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)廣播，也可定時(shí)控制功放的開(kāi)關(guān)。但其存貯空間有限，節(jié)目容量太小，采用很低的16KHz，8位音頻采樣頻率，播出音質(zhì)較差。一般存貯節(jié)目容量為8、16、32、64分鐘，帶有自動(dòng)定時(shí)播放和開(kāi)關(guān)功放電源控制功能，可以基本滿足學(xué)校日常鈴聲及操類(lèi)節(jié)目的播放要求，但無(wú)法滿足外語(yǔ)聽(tīng)力教學(xué)訓(xùn)練與考試的要求。
二、閉路調(diào)頻智能廣播
技術(shù)背景分析：調(diào)頻廣播采用調(diào)頻調(diào)制的辦法，將音頻信號(hào)搭載到高頻載波上進(jìn)行音頻信號(hào)的傳輸，用高頻載波的頻率變化描述音頻信號(hào)變化。不同的載波頻率可以同時(shí)搭載不同的音頻節(jié)目，我國(guó)將87~108MHz劃分為調(diào)頻廣播頻段?，F(xiàn)階段我國(guó)城市廣播、有線電視網(wǎng)絡(luò)中閉路廣播都采用FM調(diào)頻廣播的方式。調(diào)頻廣播可與有線電視共纜傳輸，是我國(guó)今后擴(kuò)展廣播覆蓋面的主要發(fā)展方向。
優(yōu)點(diǎn)：①調(diào)頻廣播的音頻范圍為：30Hz~7KHz，失真度≤0.7%，調(diào)頻廣播具有頻響寬、高音豐富、抗干擾能力強(qiáng)、失真小等優(yōu)點(diǎn)，并可進(jìn)行立體聲傳輸。
②技術(shù)成熟、節(jié)目容量大：閉路調(diào)頻廣播是基于有線電視的頻率分割、頻分復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｓ芯€電視在我國(guó)已經(jīng)歷了近20年的發(fā)展歷史，技術(shù)已經(jīng)十分成熟，配套器材價(jià)格十分低廉。我國(guó)在有線電視頻率劃分上，把87-108MHz這一頻段劃分為調(diào)頻廣播頻段，專(zhuān)門(mén)用于調(diào)頻廣播的傳輸。調(diào)頻廣播的帶寬是16KHz，這一頻段內(nèi)可以同時(shí)傳輸60多套調(diào)頻廣播節(jié)目，可以滿足學(xué)校多年級(jí)、多分區(qū)同時(shí)廣播的要求。
?、劭杉嫒菪?、可擴(kuò)展性好：調(diào)頻廣播可以與有線電視信號(hào)在同軸網(wǎng)絡(luò)中共纜傳輸，同時(shí)兼容有線電視、HFC光電混合網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行幾十公里、幾百公里的遠(yuǎn)距離傳輸。閉路調(diào)頻廣播節(jié)目容量大、可擴(kuò)展性好，需要增加節(jié)目時(shí)，只需要增加調(diào)頻調(diào)制器即可，無(wú)需對(duì)布線結(jié)構(gòu)做任何改動(dòng)。增加終端音箱及接收設(shè)備時(shí)，只需在原線路上任意地方找一個(gè)射頻接口，滿足接收電平（45~65）dB即可，無(wú)需重新布線，添加功放。
缺點(diǎn)：調(diào)頻廣播是基于弱信號(hào)方式傳輸，每個(gè)接收設(shè)備必須是有源設(shè)備，即每個(gè)音箱及終端必須外接220V電源。對(duì)于有消防廣播要求的學(xué)校，單純調(diào)頻廣播不能滿足消防規(guī)范要求。已有廠家在調(diào)頻廣播的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了調(diào)頻轉(zhuǎn)定壓的專(zhuān)用設(shè)備，并預(yù)留有消防接口，這樣調(diào)頻廣播不但可以實(shí)現(xiàn)多路廣播，而且具有消防廣播功能，基本滿足學(xué)校的廣播要求。
對(duì)于調(diào)頻廣播的智能化，已有廠家在這方面做的比較成熟，節(jié)目采編播出全部采用MP3、WAV等數(shù)字格式，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了校園智能廣播多路播出與控制軟件，采用一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)同時(shí)播出1-8套音頻節(jié)目，同時(shí)軟件也具有按照年、月、周、日多模式設(shè)定播放列表自動(dòng)定時(shí)、定點(diǎn)播放廣播曲目的功能。
有廠家的軟件還具有可尋址控制功能，在廣播室通過(guò)軟件控制終端音箱的開(kāi)關(guān)、音量、頻率、輸入選擇、緊急廣播等功能，并可通過(guò)軟件進(jìn)行一些播放任務(wù)的設(shè)定，基本滿足了校園常用的播放和控制功能。
在智能控制方面各個(gè)廠家都采用的是載波或副載波控制技術(shù)，常見(jiàn)的方式有SCA調(diào)頻副載波、MSK、FSK載波控制。其傳輸理論就是將控制信號(hào)采用數(shù)字調(diào)制的辦法將控制信號(hào)調(diào)制到高頻載波上，與已調(diào)制音頻信號(hào)共纜傳輸，無(wú)需再布控制信號(hào)線。數(shù)字調(diào)制這一技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用已十分成熟，遠(yuǎn)程遙感、遙測(cè)、遙控都是采用這一技術(shù)，鐵路、交通、水文、氣象等領(lǐng)域都有十分廣泛的應(yīng)用。
三、數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)廣播
技術(shù)背景分析：在介紹數(shù)字音頻之前，我們先來(lái)了解一下模擬音頻。模擬音頻的概念：音頻信號(hào)反應(yīng)在電路中是隨時(shí)間變化的一個(gè)電壓（流）信號(hào)y=f(t)，即一個(gè)時(shí)間函數(shù)，也就是我們通常所說(shuō)的模擬音頻,頻率范圍是20Hz~20KHz。模擬電路中是將音頻信號(hào)直接處理、放大、錄制、傳輸或調(diào)制的。錄音機(jī)、收音機(jī)、定壓廣播、調(diào)頻廣播都是直接對(duì)模擬音頻進(jìn)行處理的。
數(shù)字音頻的概念：數(shù)字音頻就是將連續(xù)的模擬音頻從時(shí)間分量（x軸）和幅值分量（y軸）上進(jìn)行分割描述。x軸上的分割稱(chēng)作采樣，用每秒鐘內(nèi)的采樣次數(shù)來(lái)描述，即采樣頻率，采樣頻率越高，說(shuō)明采樣間隔時(shí)間越短，則越有利于描述原始聲音的真實(shí)情況。y軸上的分割稱(chēng)為量化，用比特Bit來(lái)描述（比特中n是2n，16bit=216=65536份，即將音頻的幅值用65532個(gè)離散的階量來(lái)描述），同理比特值越大，量化越精細(xì)。
采樣、量化后的一個(gè)音頻信號(hào)生成一串離散的"010101………"的二進(jìn)制代碼，這樣計(jì)算機(jī)就可以認(rèn)識(shí)這些二進(jìn)制代碼了，也就可以對(duì)其進(jìn)行編輯、傳輸、復(fù)制處理了，處理數(shù)字信號(hào)是計(jì)算機(jī)的拿手好戲。模擬音頻受電子元器件自身特性的影響（每個(gè)元器件都有熱噪聲），每處理一次都會(huì)失真一次（波形發(fā)生畸變），產(chǎn)生一次噪聲積累，處理的次數(shù)越多，噪聲積累越大，信噪比（S/N）越低。
數(shù)字音頻是數(shù)字格式來(lái)存貯和傳輸?shù)?，錯(cuò)誤率相當(dāng)?shù)蜕踔潦强梢员苊獾?，因此可以多次?fù)制和傳輸，不論你怎么編輯、處理都不會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲。通常16Bit、44.1KHz立體（雙聲道）采樣，就是CD音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)字音頻采樣量化（A/D轉(zhuǎn)后）的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)大的，以一秒鐘44.1KHz、16BitCD音質(zhì)來(lái)采樣一個(gè)音頻文件（立體聲雙聲道），則16×2=32Bit，44.1KHz×32Bit=1411200（Bit），一個(gè)漢字在電腦里占2個(gè)字節(jié)（Byte）（1Byte=8Bit），則1秒鐘的音樂(lè)占用存貯空間=1411200／（8×2）=88220個(gè)漢字，由此得出數(shù)字音頻文件的數(shù)據(jù)量是十分龐大的。
對(duì)這么龐大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行直接處理、傳輸顯然是不易實(shí)現(xiàn)的，這樣根據(jù)人耳的聲學(xué)原理特性，對(duì)一些無(wú)用的數(shù)據(jù)（人耳聽(tīng)不到的）進(jìn)行壓縮，這樣就可大大降低數(shù)據(jù)量，又不影響音質(zhì)。目前，音頻壓縮有WAV、MP3等多種格式，這里不再詳述。
數(shù)字音頻經(jīng)過(guò)數(shù)字處理后，最終還是還原成一個(gè)聲音信號(hào)播放出來(lái)（D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程）。首先將用大量數(shù)字字符描述的數(shù)字音頻信號(hào)送到一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中，（DigitaltoAnalongConverter，即DAC）線路中，將數(shù)字信號(hào)還原成一系列以時(shí)間函數(shù)變化的電壓值，然后通過(guò)整形電路，經(jīng)由低通濾波器輸出。這樣比較平緩又真實(shí)的模擬脈動(dòng)電壓信號(hào)送入放大器或揚(yáng)聲器，再轉(zhuǎn)變成聲音信號(hào)。
通常數(shù)字音頻的A/D轉(zhuǎn)換（采集）和D/A轉(zhuǎn)換(還原)是計(jì)算機(jī)聲卡和專(zhuān)業(yè)音頻卡來(lái)完成，而壓縮、傳輸、解壓、解碼都是由專(zhuān)用軟件或?qū)Ｓ眯酒瑏?lái)完成的。音頻的編輯則由專(zhuān)業(yè)音頻編輯軟件來(lái)完成。
上面了解了數(shù)字音頻的基本知識(shí)，知道了數(shù)字音頻的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于校園廣播來(lái)講數(shù)字音頻必須在校園網(wǎng)上進(jìn)行傳輸、播放才可實(shí)現(xiàn)智能廣播的功能和要求。目前我國(guó)大部分學(xué)校都建有以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)（TCP/IP協(xié)議）的校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從速度上來(lái)講都為1000M光纖干線，10M/100MUPT（超五類(lèi)）至終端的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。前面講了那么多數(shù)字音頻的好處，校園廣播在校園網(wǎng)上傳輸會(huì)不會(huì)有更好的解決方案呢？
網(wǎng)絡(luò)音頻廣播從工作原理上來(lái)講，由一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)（音頻服務(wù)器）、一套廣播軟件或服務(wù)器軟件，將音頻文件以IP流的方式發(fā)送給遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)終端，每臺(tái)終端都應(yīng)該有一個(gè)固定的IP地址及網(wǎng)絡(luò)模塊、一個(gè)專(zhuān)業(yè)數(shù)字音頻解碼裝置（軟件或硬件）、功放控制單元。目前已有廠家開(kāi)始研發(fā)網(wǎng)絡(luò)音頻廣播，并有產(chǎn)品推出，同時(shí)進(jìn)行了宣傳。筆者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)音頻廣播畢竟是一個(gè)新生事物，目前也只是處在研發(fā)階段，很少有實(shí)際應(yīng)用和成功案例。
優(yōu)點(diǎn)：①網(wǎng)絡(luò)廣播從節(jié)目的制作到傳輸全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)信噪比高，不會(huì)在處理、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)產(chǎn)生噪聲，從而可以獲得比較好的音質(zhì)，也可以進(jìn)行立體聲傳輸。
②實(shí)現(xiàn)智能廣播較為容易，以太網(wǎng)本身就是一套雙向網(wǎng)絡(luò)。在以太網(wǎng)上通過(guò)軟件可輕而易舉地實(shí)現(xiàn)智能廣播的定時(shí)、尋址、分組等功能。
?、墼诰W(wǎng)絡(luò)速度允許的情況下，可實(shí)現(xiàn)多路廣播。因?yàn)橐纛l文件是以數(shù)據(jù)包的方式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，所以很容易實(shí)現(xiàn)多路廣播，把不同的數(shù)據(jù)包發(fā)送給不同的終端就可以了。
?、軐?shí)現(xiàn)交互方式廣播和遠(yuǎn)程AOD。因?yàn)橐蕴W(wǎng)是雙向網(wǎng)絡(luò)，控制主機(jī)完全可以監(jiān)測(cè)到每一個(gè)終端的工作狀態(tài)，且可對(duì)其進(jìn)行控制。終端也可通過(guò)液晶顯示屏與服務(wù)器對(duì)話，從服務(wù)器直接點(diǎn)播，這樣大大地方便了外語(yǔ)教學(xué)。
?、莨芾矸奖悖翰僮魅藛T只要在校園網(wǎng)上的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的全部管理與操作功能，也可在校園內(nèi)任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)節(jié)目的制作與傳輸。
缺點(diǎn)：①容易受網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)速的限制。校園網(wǎng)是一個(gè)綜合性的公共網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于學(xué)校來(lái)講可能還會(huì)用于教務(wù)管理、多媒體教學(xué)、電子圖書(shū)館、遠(yuǎn)程教學(xué)等。以太網(wǎng)用的是碼分多址技術(shù)，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生"網(wǎng)絡(luò)塞車(chē)"時(shí)，廣播終端的播音就會(huì)發(fā)生延時(shí)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生斷續(xù)。因?yàn)橐陨显虻拇嬖?，所以網(wǎng)絡(luò)廣播的可靠性是難以保證。
?、趦r(jià)格昂貴：對(duì)于數(shù)字音頻文件的解壓，必須是PC+專(zhuān)用軟件，或?qū)Ｓ媒鈮盒酒?，且每只終端都必須有自己的IP地址。當(dāng)前國(guó)內(nèi)沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的芯片級(jí)開(kāi)發(fā)商，只能用嵌入式微機(jī)+專(zhuān)用解壓芯片來(lái)解碼，所以導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)較高，國(guó)內(nèi)一般學(xué)校無(wú)法承受。校園廣播建設(shè)的意見(jiàn)與建議綜上所述，三種校園智能廣播技術(shù)與產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的學(xué)校對(duì)校園廣播的功能要求也各不相同。學(xué)校在選擇校園智能廣播產(chǎn)品的時(shí)候，首先要明確自己的功能需求，不要盲目地追求"技術(shù)最先進(jìn)、功能最強(qiáng)大"。新技術(shù)固然好，但對(duì)于某些用戶來(lái)講未必有用，甚至還會(huì)造成不必要的麻煩。廠家宣傳自己的產(chǎn)品時(shí)，往往突出甚至夸大產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，回避了一些不足和缺點(diǎn)。所以在選擇產(chǎn)品與技術(shù)時(shí)應(yīng)進(jìn)行多家比較，選擇"技術(shù)成熟、功能實(shí)用、性?xún)r(jià)比高"的產(chǎn)品。也可以從"音源、傳輸、終端"三個(gè)環(huán)節(jié)采用不同的先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
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