【正文】 縮的錄制好的聲音文件或硬盤上的音樂文件存儲(chǔ)在服務(wù)器上，需要播放時(shí)可通過網(wǎng)絡(luò)下載到客戶端。在系統(tǒng)構(gòu)架上采用客戶 /服務(wù)器（ Client/Server）結(jié)構(gòu)來處理音頻服務(wù)器和廣播終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用瀏覽器 /服務(wù)器（ Brower/Server）結(jié)構(gòu)來處理服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間的互動(dòng) [9]。每一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)廣播終端設(shè)備擁有獨(dú)立的 IP 地址，能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)廣播。 （ 3） 廣播終端。 為任意可通 過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器的主機(jī)，用戶可以運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)客戶端軟件，通過系統(tǒng)服務(wù)器的登錄與權(quán)限驗(yàn)證，就可以隨時(shí)隨地通過 IP 局域網(wǎng)或 Inter 網(wǎng)絡(luò)對(duì)廣播系統(tǒng)進(jìn)行控制。 按功能可分為音頻服務(wù)器、 WEB 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫，主要任務(wù)是對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)以及發(fā)送，并接收、處理客戶端發(fā)來的請(qǐng)求等。 綜上所述，整個(gè) IP 網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)模型主要由模擬音源、語音編碼設(shè)備、主控服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)主機(jī)和廣播終端這幾個(gè)部分組成，如圖 所示 ， 其中，語音編碼設(shè)備和主控服務(wù)器具體實(shí)現(xiàn)可以由一臺(tái)高性能的 PC 服務(wù)器來完成。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 二 章 校園數(shù)字廣播 系統(tǒng)構(gòu)架 第一節(jié) IP 網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 作為一個(gè) IP 網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，首先，它應(yīng)該具有一個(gè)或多個(gè)能提供音頻信號(hào)的設(shè)備，用于讀取音頻文件或?qū)崟r(shí)采集聲音信號(hào)，如 CD 機(jī)、收錄音機(jī)、卡座、傳聲器等音源設(shè)備；其次，要將上述設(shè)備輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，應(yīng)在音源設(shè)備 后面應(yīng)該連接一套語音編碼設(shè)備，如聲卡、專用多路采播卡等；再次，由于廣播的應(yīng)用非常廣泛，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量非常大，單純用擴(kuò)大存儲(chǔ)器容量、增加通信干線的傳輸速率的辦法是不現(xiàn)實(shí)的，我們可以利用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來解決這個(gè)問題，通過數(shù)據(jù)壓縮，可以把信息數(shù)據(jù)量壓下來，以壓縮形式存儲(chǔ)、傳輸，既節(jié)約了存儲(chǔ)空間，又提高了通信干線的傳輸效率。 RTSP 可以是雙向的。 RTSP 使用 TCP 或 UDP 完成數(shù)據(jù)傳輸 [8]。 RTSP（ Real Time Streaming Protocol），實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議，是 TCP/IP 協(xié)議體系中的一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 RTP（ RealTime Transport Protocol）是針對(duì) Inter 上多媒體數(shù)據(jù)流的一個(gè)傳輸協(xié)議，被定義為在一對(duì)一或一對(duì)多的傳輸情況下工作，其目的是提供時(shí)間信息和實(shí)現(xiàn)流同步。 UDP 協(xié)議是一種無連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡(jiǎn)單不可靠信息傳送服務(wù)。能夠提供可靠的、全雙工的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，具有確認(rèn)、數(shù)據(jù)流控制、多路復(fù)用和數(shù)據(jù)同步等功能，適合無差錯(cuò)高質(zhì)量數(shù)據(jù)的傳輸。即： TCP（ transmission control protocol）傳輸控制協(xié)議和 UDP（ user datagram protocol）用戶數(shù)據(jù) 報(bào)協(xié)議 [4]。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 瀏 瀏 瀏 瀏 瀏 瀏 瀏傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層瀏 瀏 瀏傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層瀏 瀏 瀏TCP/ UDP瀏 瀏I P 瀏 瀏瀏 瀏 瀏 瀏 瀏 圖 網(wǎng)絡(luò) TCP/IP 層結(jié)構(gòu) 在 TCP/IP 層結(jié)構(gòu)模型中，傳輸層的功能是使源端主機(jī)和目標(biāo)端主機(jī)上的對(duì)等實(shí)體可以進(jìn)行會(huì)話。根據(jù) OSI 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)定義，網(wǎng)絡(luò)由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng) 絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層7 層組成。所以為保障安全連接，一般都選用 至 之間的連接速率，故此聲音頻響只能達(dá)到 5~12kHz，從而影響到了節(jié)目的傳輸質(zhì)量 [3]。 用普通電話或 GSM 移動(dòng)電話，聲音質(zhì)量太差，做短時(shí)間的信息播報(bào)尚可，作為大時(shí)段長(zhǎng)時(shí)間的直播就不太合適。這 1152 個(gè)采樣值共被分成兩個(gè)粒度組，一個(gè)粒度組包含了 576 個(gè)采樣值。 PCM 信號(hào)進(jìn)行 MP3 壓縮時(shí)，以 1152 個(gè) PCM 采樣值為單位，封裝成長(zhǎng)度固定的MP3 數(shù)據(jù)幀，其中幀是 MP3 文件最小 的組成單位。經(jīng)過 18 次的運(yùn)算，這些頻譜將會(huì)被多相位綜合濾波器轉(zhuǎn)換到時(shí)域，完成波形的重構(gòu)，最后生成立體聲 PCM 音頻碼流。 解碼 MP3 解碼原理： MP3 解碼得整個(gè)過程是先將 MP3 數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解包 ，解出邊帶信息和幀頭信息；然后再使用霍夫曼解碼解出比特分配信息；接著在逆變換中利用頻譜系數(shù)，在綜合濾波器當(dāng)中把 32 位子帶合并成一個(gè)寬帶信號(hào)。量化編碼的比特分配和量化是使用一個(gè)三層迭代循環(huán)模型來實(shí)現(xiàn)的。心理聲學(xué)模型的原理是利用人耳聽覺系統(tǒng)對(duì)高頻信號(hào)的不敏感性，移除大量人耳不能分辨的信號(hào)，以達(dá)到壓縮音頻信號(hào)的目的。子帶濾波器組編碼完成樣本信號(hào)從時(shí)域到頻域的映射，并將規(guī)定的音頻信號(hào)通過帶通濾波器組分解成 32 個(gè)子帶輸出。 編碼 MP3 編碼主要由 3 大功能模塊組成 ， 包括混合濾波器組（子帶濾波器和 MDCT）、心理聲學(xué)模型、量化編碼（比特和比特因子分配和哈夫曼編碼）。 MP3 是被設(shè)計(jì)用來大幅度地減少音頻數(shù)據(jù)量，是在綜合了 ASPEC和 MUSICA的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出的混合壓縮技術(shù)。音頻壓縮技術(shù)分為有損（ lossy）無和無損（ lossless）壓縮壓縮兩大類 。 二、音頻數(shù)據(jù)壓縮 音頻壓縮是指在引入損失很小且不損失有用信息量的條件下，對(duì) PCM 編碼（即原始數(shù)字音頻信號(hào)流）使用適當(dāng)?shù)臄?shù)字信號(hào)處理，降低其碼率，也稱為壓縮編碼。根據(jù)奈奎斯特（ Harry Nyquist）定理可知，為了以后能夠恢復(fù)模擬信號(hào)的原來的面貌，采樣的頻率應(yīng)該大于或等于模擬信號(hào)最高頻率的兩倍；第二步是對(duì)采樣后得到的離散信號(hào)進(jìn)行編碼，就是使用二進(jìn)制編碼來表示各個(gè)離散信號(hào)的幅度， 也就是所謂的脈沖編碼調(diào)制（ pulse code modulation， PCM）。我們可以通過兩步把種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。 第三節(jié) 音頻信號(hào)處理技術(shù) 一、數(shù)字音頻信號(hào)的采集 通過麥克風(fēng)捕獲到的信號(hào)是模擬信號(hào)，它是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。客戶端用來接收用戶的操作及表示來自應(yīng)用層的處理結(jié)果。 B r o w s e瀏 瀏 瀏W E B瀏 瀏 瀏瀏 瀏 瀏T C P / I P 圖 B/S 結(jié)構(gòu)示意圖 所謂的 3 層結(jié)構(gòu) (3tier)是在 3 層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，將系統(tǒng)整體劃分為應(yīng)用層 (商用邏輯 )、客戶層 (用戶界面 )、數(shù)據(jù)層 (數(shù)據(jù)庫 )3 層。在這種體系結(jié)構(gòu)下，用戶的工作界面通過瀏覽器來實(shí)現(xiàn)，只需要安裝有瀏覽器，像 WINDOWS系統(tǒng)自帶的 Inter Explorer，服務(wù)器使用 SQL Server、 Oracle 等數(shù)據(jù) 庫 [1]。 用戶輸入啟動(dòng)業(yè)務(wù)處理數(shù)據(jù)存取結(jié)束業(yè)務(wù)處理輸出接收 SQL 請(qǐng)求執(zhí)行 SQL 語句完成 SQL 請(qǐng)求客戶端 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器SQL 請(qǐng)求響應(yīng) 圖 C/S 結(jié)構(gòu)示意圖 二、 B/S 體系結(jié)構(gòu) B/S（ Browser/Server）結(jié)構(gòu)，即瀏覽器服務(wù)器結(jié)構(gòu) ， B/S 結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示。 如圖 所示，用戶通過客戶端進(jìn)行操作，客戶端程序會(huì)對(duì)這些操作進(jìn)行相應(yīng)處理，當(dāng)需要對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取時(shí)，客戶端程序會(huì)向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器會(huì)對(duì)這些請(qǐng)求語句進(jìn)行執(zhí)行并返回結(jié)果，進(jìn)而客戶端對(duì)來自服務(wù)器的返回結(jié)果進(jìn)行處理，再將結(jié)果輸出以回應(yīng)用戶的操作。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二節(jié) 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 一、 C/S 體系結(jié)構(gòu) C/S 結(jié)構(gòu)，即客戶和服務(wù)器 (Client/Server)結(jié)構(gòu)。這樣既能一次將數(shù)據(jù)發(fā)送給有需求的 客戶 ，又避免將信息強(qiáng)加給不需要它的用戶，減少了寬帶浪費(fèi)的同時(shí)又減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。但若 Inter 上不加限制的話，那將會(huì)造成 很大的寬帶資源浪費(fèi)，所以 IP協(xié)議里就只允許在同網(wǎng)段里廣播，禁止跨網(wǎng)段廣播。 ② 廣 播 (broadcast) 廣播是將發(fā)出的信號(hào)無條件地復(fù)制并轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)用戶不管是否需要，都可以接收到。這樣，有多少個(gè)客戶點(diǎn)播同一個(gè)節(jié)目，那么 服務(wù)器 就要做多少次同樣的發(fā)送動(dòng)作，服務(wù)器負(fù)荷非常大。 ③ 火災(zāi)事故廣播系統(tǒng) 主要用于發(fā)生火災(zāi)事故時(shí) ， 方便消防人員通過火災(zāi)事故廣播指引人們快速撤離危險(xiǎn)場(chǎng)所。 、建筑規(guī)模和功能要求分類 ① 業(yè)務(wù)性質(zhì)的廣播系統(tǒng) 學(xué)校、辦公樓、醫(yī)院、建筑物可以設(shè)置業(yè)務(wù)性廣播，以便滿足以業(yè)務(wù)及行政管理為主的業(yè)務(wù)廣播要求。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 媒流體（ IP）智能數(shù)字廣播將廣播的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸 IP數(shù)據(jù)包，再由終端解碼還原為音頻信號(hào)。 數(shù)字可尋址廣播系統(tǒng)在傳統(tǒng)廣播的基礎(chǔ)上增加了控制信號(hào)，音頻信號(hào)、控制信號(hào)的傳輸全在數(shù)位域進(jìn)行，具有更遠(yuǎn)的傳輸距離和更好的傳輸效果；實(shí)現(xiàn)了分區(qū)控制 ，通過軟件可實(shí)現(xiàn)多個(gè)區(qū)域的獨(dú)立控制和任意組合，也可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制。 傳統(tǒng)公共廣播系統(tǒng)是通過音頻線把模擬功率信號(hào)傳輸?shù)浇K端揚(yáng)聲器上，系統(tǒng)易受環(huán)境干擾，傳輸距離很短，音質(zhì)不佳，多路廣播時(shí)容易產(chǎn)生串音，設(shè)備線路固定，而且使用人工管理的工作 方式等一系列問題使它在很多方面受到限制。目的是為了獲得所需頻率特性、聲場(chǎng)分布以及特殊聲音效果等。 ③ 傳輸線路是傳輸廣播音響信號(hào)的通道，可以 根據(jù)系統(tǒng)和信號(hào)的傳輸方式進(jìn)行選擇，一般分為模擬音頻線 路、數(shù)字雙絞線線路、流媒體（ IP）數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)線路和數(shù)控光纖線路四種。 ② 信號(hào)放大處理設(shè)備 ， 作用是對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)、放大、均衡、混響、壓縮、分頻、降噪、濾波等處理，以獲得理想的信號(hào)輸出。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一章 公共 廣播系統(tǒng)相關(guān)概念 第一節(jié) 公共 廣播系統(tǒng) 概念 一、 公共 廣播系統(tǒng) 的組成 公共 廣播系統(tǒng)基本可以分為四個(gè)部分： 節(jié)目源設(shè)備、信號(hào)放大處理設(shè)備、傳輸線路和揚(yáng)聲器系統(tǒng) 。 第五章講述校園數(shù)字廣播系統(tǒng)工程的驗(yàn)收和測(cè)試方法及驗(yàn)收依據(jù)。 第 三 章 重點(diǎn)介紹系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和工程總體設(shè)計(jì)方案、及其需求分析、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。本文共 五 章，內(nèi)容安排如下： 第一章介紹校 園數(shù)字廣播系統(tǒng)的基本概念，校園數(shù)字廣播系統(tǒng)的概念、組成、分類、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。從數(shù)字廣播的基礎(chǔ)知識(shí) 開始 ，首先從校園數(shù)字廣播系統(tǒng)的需求分析和原則標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，提出了校園數(shù)字廣播系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路，并分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和預(yù)算。功能完善強(qiáng)大、實(shí)用、方便。距離無限制，可以任意增加分控和增加分區(qū)；分控具備和主控一樣的功能；并且所有的分區(qū)或者分控若 有必要可進(jìn)行雙向?qū)χv。 數(shù)字 IP 網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)： IP 網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)結(jié)合了智能廣播系統(tǒng)和數(shù)字可尋址系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)更穩(wěn)定，功能更完善。 智能廣播系統(tǒng)：智能廣播系統(tǒng)需要按功能需求進(jìn)行重新鋪設(shè)線路；智能廣播系統(tǒng)利用音頻線進(jìn)行傳輸，傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，易受其他信號(hào)干擾；傳輸距離 1 公里以內(nèi)。公共廣播廣播系統(tǒng)在平時(shí)可播放優(yōu)美的背景音樂，英語聽力，可以立即切斷背景音樂，進(jìn)行緊急廣播，消防廣播等功能。 該系統(tǒng)完全基于在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)， 只需將終端接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可構(gòu)成功能強(qiáng)大 數(shù)字廣播系統(tǒng)，每個(gè)接入點(diǎn)無需單獨(dú)布線，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字視頻監(jiān)控、公共廣播的多網(wǎng)合一。 根據(jù) 重慶郵電大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)勘查， 學(xué)校 目前有 13 個(gè)學(xué) 院， 7 棟教學(xué)樓， 34 棟宿舍樓，3 個(gè)食堂， 2 個(gè)圖書館， 2 個(gè)室外操場(chǎng)和一個(gè)室內(nèi)操場(chǎng)， 2 個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)樓和籃球場(chǎng)若干，廣播系統(tǒng)在平時(shí)可播放優(yōu)美的背景音樂，英語聽力，可以立即切斷背景音樂，進(jìn)行緊急廣播，消防廣播等功能 。 編 號(hào)： 審定成績(jī)： 重慶郵電大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 校園數(shù)字廣播 系統(tǒng) 工程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱 ： 通信與信息工程 學(xué) 生 姓 名 ： 專 業(yè) ： 電子信息工程 班 級(jí) ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 答辯組 負(fù)責(zé)人 ： 填表時(shí)間： 2020 年 5 月 重慶郵電大學(xué)教務(wù)處制重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 數(shù)字廣播系統(tǒng)是一套基于 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的純數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)音頻廣播系統(tǒng)， 在物理結(jié)構(gòu)上與 IP 網(wǎng)絡(luò)完全融合，嵌入式的硬件終端設(shè)置獨(dú)立 IP 地址，可跨網(wǎng)關(guān)連接，使發(fā)聲單元的使用空間隨著 IP 網(wǎng)絡(luò)的延伸而延伸 。 首先 系統(tǒng) 通過編碼設(shè)備將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過音頻服務(wù)器處理后，以 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的形式傳送到各個(gè)音頻終端，音頻終端將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼還原成原始模擬語音信號(hào)，再經(jīng)過功放放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。 根據(jù) 需求分析， 辦公室 和 教室 需要 設(shè)置 一 個(gè)信息點(diǎn) ， 并把主控中心設(shè)置在二教學(xué)樓二樓設(shè)備間，分控中心設(shè)置在四教學(xué)樓二樓設(shè)備間， 最后由交換機(jī)引至音響， 所有走線都從學(xué)校的弱電線路單獨(dú)敷設(shè) 。 【關(guān)鍵詞】 公共廣播系統(tǒng) IP 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 音頻服