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。總用地面積17.6萬平方米，綠地率達(dá)65%，可容納2萬名觀眾。中央連續(xù)廣場(chǎng)工程 ，總建筑面積約為600,000平方米,地鐵連接中央商場(chǎng)，餐飲娛樂場(chǎng)所,餐廳，室內(nèi)文化藝術(shù)廣場(chǎng)。四年一度的亞洲體育盛會(huì)-“第16屆亞洲體育運(yùn)動(dòng)會(huì)”于2010年10月12日在這里順利開幕。有別于以往亞運(yùn)會(huì)開幕式形式，本次廣州亞運(yùn)會(huì)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(yáng)帆起航，由此開啟一個(gè)“以城市為背景，以珠江為舞臺(tái)”的廣州亞運(yùn)會(huì)開幕式。

　　在亞運(yùn)會(huì)召開期間，需要建成一套滿足背景音樂擴(kuò)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(yùn)時(shí)期，由于整個(gè)海心沙島將變身成為一個(gè)廣州市地標(biāo)性觀光景點(diǎn)，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(jìn)的技術(shù)性，保證一套系統(tǒng)、多套功能的實(shí)現(xiàn)。

　　系統(tǒng)概述

　　海心沙島不僅僅承擔(dān)了本次亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)的開、閉幕式表演，還肩負(fù)著隨之而來的亞洲殘疾人運(yùn)動(dòng)會(huì)的開、閉幕式表演。在這兩項(xiàng)亞洲頂級(jí)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(diǎn)。無論是作為亞運(yùn)會(huì)的開、閉幕式場(chǎng)地，還是作為以后的旅游觀光景點(diǎn)，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(gè)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(hào)通過光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋到全島的各個(gè)區(qū)域，將動(dòng)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(gè)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(xiàng)目的特點(diǎn)，本項(xiàng)目共分成以下幾部分組成：集散區(qū)、主看臺(tái)部分、舞臺(tái)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(yùn)行穩(wěn)定。

　　由于整個(gè)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(zhǎng)的線纜傳輸會(huì)造成音頻信號(hào)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(shí)過長(zhǎng)的模擬線纜傳輸也會(huì)造成能耗的增加。因此全島音頻信號(hào)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(shí)時(shí)性，整套系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和遙控、通過島外各個(gè)機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，也可以實(shí)現(xiàn)分控。

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

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

　　采用先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)的原則

　　現(xiàn)代科技的發(fā)展為主題廣場(chǎng)提供了必要的技術(shù)條件，各種先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入該領(lǐng)域的各個(gè)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(chǎng)提供了保障。在設(shè)計(jì)本項(xiàng)目時(shí)也需應(yīng)用世界上先進(jìn)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(jì)和設(shè)備的選擇上，加強(qiáng)注重系統(tǒng)功能的合理性、實(shí)用性。計(jì)算機(jī)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(jìn)入了包括大型廣場(chǎng)在內(nèi)的許多關(guān)鍵且重要的大型場(chǎng)合，很方便地把各種不同的設(shè)備、系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，進(jìn)行整體規(guī)劃。這樣，使得各個(gè)不同功用的系統(tǒng)已經(jīng)不單單是一個(gè)孤立的系統(tǒng)了。先進(jìn)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(jià)值，從而賦予產(chǎn)品以最高的性能價(jià)格比。系統(tǒng)的整體規(guī)劃、先進(jìn)性還應(yīng)該體現(xiàn)其管理的高效，及操作和維護(hù)的方便性，而設(shè)計(jì)的合理性是其主要保證：合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(duì)系統(tǒng)功能強(qiáng)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(jìn)的可靠產(chǎn)品，更需要有多年豐富的工程設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，因而能保證整個(gè)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(gè)方面，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(gè)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(bào)警和記錄的功能，并能實(shí)現(xiàn)故障出現(xiàn)前兆時(shí)的“非災(zāi)難性”故障診斷、報(bào)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(yùn)作的萬無一失。

　　便于操作和進(jìn)行管理的原則

　　如同其它規(guī)模大、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高的現(xiàn)代化建筑物一樣，本次項(xiàng)目“海心沙”主題廣場(chǎng)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(gè)大的控制機(jī)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(yàn)無法完成有效的控制工作和管理整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，而且各設(shè)備之間無法協(xié)調(diào)運(yùn)行。若系統(tǒng)和設(shè)備維護(hù)不當(dāng)、不及時(shí)，將直接影響廣播系統(tǒng)的工作與整個(gè)“海心沙”廣場(chǎng)的日常運(yùn)行，還會(huì)大大降低設(shè)備的使用壽命。

　　因此，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)，并且有簡(jiǎn)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(chǎng)操作及管理人員，降低運(yùn)營管理人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)維護(hù)管理水平，進(jìn)一步保證廣播系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

　　在將來后續(xù)工程中可延續(xù)、擴(kuò)展的原則

　　當(dāng)今社會(huì)發(fā)展日新月異，許多新用途是隨著社會(huì)發(fā)展需要而不斷產(chǎn)生的，并且在亞運(yùn)會(huì)圓滿結(jié)束后將整個(gè)“海心沙”廣場(chǎng)部分建筑改建，其擴(kuò)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(kuò)展，在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮系統(tǒng)核心采用網(wǎng)絡(luò)音頻處理平臺(tái)，具有更靈活的系統(tǒng)特性，為以后的系統(tǒng)擴(kuò)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(jìn)行擴(kuò)展，主要控制設(shè)備可以通過軟件升級(jí)方式更新?lián)Q代，可在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)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(kuò)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(yáng)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(kuò)聲系統(tǒng)。該系統(tǒng)是時(shí)下功能最為強(qiáng)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(gè)完整的系統(tǒng)平臺(tái)，它可以完成從音源輸入一直到音箱輸出的整個(gè)音頻鏈路的所有功能。Q-Sys系統(tǒng)可以對(duì)所有音頻信號(hào)進(jìn)行路由分配，信號(hào)處理，對(duì)必要的設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，并保持了高質(zhì)量的音頻信號(hào)品質(zhì)和QSC聞名的可靠性。Q-Sys系統(tǒng)專為對(duì)音頻系統(tǒng)具有很高要求的大型場(chǎng)所設(shè)計(jì)，是任何需要一套強(qiáng)大的音頻處理系統(tǒng)場(chǎng)所的理想選擇，比如：體育場(chǎng)、體育館、主題公園、演藝場(chǎng)所、交通樞紐、政府、多廳法庭、酒店、賭場(chǎng)、教堂、大學(xué)校園、教育機(jī)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(jiǎn)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(shí)時(shí)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(jī)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(yáng)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(hào)經(jīng)音頻接口箱進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過千兆網(wǎng)傳輸至核心Core，進(jìn)行處理和路由，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸回音頻接口箱進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出至功率放大器進(jìn)行擴(kuò)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(dú)劃分控制網(wǎng)絡(luò)VLAN。

　　CORE 主機(jī)

　　圖4 CORE主機(jī)外觀

　　CORE主機(jī)是Q-Sys系統(tǒng)的處理核心，音頻系統(tǒng)中所有的音頻信號(hào)處理、路由和控制信號(hào)全部是在這里進(jìn)行的。CORE主機(jī)分有三個(gè)型號(hào)：CORE1000、CORE3000、CORE4000。三種主機(jī)分別可以處理64×64、128×128、512*×512*個(gè)音頻通道，是當(dāng)今世界上處理能力最強(qiáng)的音頻處理主機(jī)。CORE主機(jī)摒棄了傳統(tǒng)音頻處理主機(jī)采用DSP芯片進(jìn)行音頻信號(hào)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(jìn)行音頻信號(hào)處理。采用這種全新的處理引擎后，CORE主機(jī)的信號(hào)處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)采用DSP芯片作為處理核心的音頻處理主機(jī)。

　　CORE主機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)置了多種音頻處理模塊，如：分頻器、混音器、自動(dòng)混音臺(tái)、噪聲門、路由器、動(dòng)態(tài)處理器、噪聲發(fā)生器、參量/圖示均衡器、動(dòng)態(tài)顯示器、音頻文件播放器、RTA測(cè)試工具等等，能夠滿足各類場(chǎng)所音頻系統(tǒng)的需要。

　　超強(qiáng)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(jìn)行音頻信號(hào)處理，給音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)自由的平臺(tái)，供其任意設(shè)計(jì)自己想要設(shè)計(jì)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(duì)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(gè)音頻通道，采用32比特浮點(diǎn)信號(hào)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(hào)都是通過I/O FRAME進(jìn)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(hào)輸入、輸出接口，需配置音頻卡才能工作。I/O Frame本機(jī)具有4個(gè)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(tái)I/O Frame上同時(shí)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(duì)于交換機(jī)的也有一些特殊的要求。Q-Sys系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須支持一下3點(diǎn)：a.千兆端口、b.支持QoS服務(wù)質(zhì)量、c.每個(gè)端口支持至少4個(gè)隊(duì)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(jì)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(hào)。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(xiàng)傳輸512路音頻通道)、減少音頻信號(hào)在傳輸過程中的衰減、增加了音頻信號(hào)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(zhǎng)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(jiǎn)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(hào)的處理主機(jī)Core即可。