• / 3
  • 下载费用:10 金币  

数字化会议系统的分析与设计.pdf

关 键 词:
数字化 会议系统 分析 设计
资源描述:
第28卷 第4期2005 年 12 月电 子 器 件C hinese Journal of E lectron D evicesV ol.28 N o.4D ec. 2005Design of Digital Meeting SystemXU Yu-bin,ZHAOGuo-guang,SHAXue-jun(Research Center of Communication Technology, HarbinInstituteof Technology, Harbin160001, China)Abstract: T he digital au dio conferen ce system w ith m icrocontroller and A /D ,D /A converters realize thecontrol of speech and video cam era besides address allocation for m icrophone, audio overflow , self- oscil-lation. C om pare w ith analogue system , this system has features of large system volum e and good speechquality in audio data transm ission and process, it is s u ita b le fo r co n fe ren c e .Keywords: d ig ita liza tio n ; o v e rflo w co n tro l; a u d io su p e rp o s itio n ; A / D co n v e rte rEEACC:6130数字化会议系统的分析与设计徐玉滨,赵国光,沙学军(哈尔滨工业大学通信技术研究所,哈尔滨 150001)摘 要:采用计算机或单片机为控制中心的数字化会议系统,实现对发言人员次序和摄像机的控制。使用单片机、 A/D、D/A等主要器件,利用软件的方法控制与会者的发言,自动分配地址、 语音溢出控制和防止自激等措施,实现会议系统的话音采集、 传输和处理。与模拟系统相比,控制方便、 系统容量大、 话音质量好,适合在大型会议等场合使用。关键词:数字化;溢出控制;话音叠加;模/数变换中图分类号:TN919;TN79 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2005)04-0910-03在科技飞速发展的今天,信息量越来越大,人们之间的信息交流和沟通也就变得越来越频繁,越来越重要。 商务谈判、 产品演示、 来宾会见、 政令下达等等都以会议的形式进行,国内的会议系统现有产品主要以模拟系统为主,而且多数这样的会议系统功能简单、 性能指标低,系统的容量也十分有限。而目前国内对会议系统的需求越来越高,单纯的模拟系统已不能满足技术上和全方位信息交流的需求,数字化会议系统就是在这一背景下的提出的。数字化会议系统采用计算机或单片机微处理器为控制中心,数字化的方法进行话音传送,提高了系统的话音质量,增加了系统容量,而且便于系统的升级,有很大的市场前景。1 数字会议系统数字会议系统能够实现对参加会议人员发言次序的控制和发言人身份的确定,话音的采集、 传输和处理,以及对摄像机的控制等。 此系统分为一个中控部分和多个分控部分。 中控部分负责总体的控制,数字化语音信号的恢复,对摄像机的控制,与计算机的通信等。 每个分控单元接有话筒,负责模拟话音采集及数字化处理。 同时要完成数字信号的一系列处理 ,收稿日期:2005-04-11作者简介:徐玉滨(1954-),男,副所长,教授,主要从事移动通信,多媒体通信技术,无线网络多址协议等方面的研究,ybxu@ hitcrc.hit.edu.cn;赵国光(1981-),硕士研究生,主要从事数据通信、 网络协议等方面的研究,Jeelolo@ 126.com ;沙学军(1966-),男,研究室主任,教授,主要从事移动通信、 数据传输、 无线网络多址协议等方面的研究, shaxuejun@ hit.edu.cn包括信号的多路叠加,增益控制等。 由于分控的数量较多,本系统分成四路对分控供电。 系统整体框图如图1所示 。图1 数字化会议系统框图采用数字会议系统具有以下优点:(1) 操作简便,功能完备系统采用计算机机作为控制中心,也可以脱离计算机,由单片机自身控制,既支持单人发言模式,又支持多人讨论模式,采用软件的方法控制所有与会者的发言,操作界面简单。同时系统设置摄像机,可以实现视频会议。(2) 模块化系统设计数字会议系统采用模块化的设计,维护方便。 同时便于系统中结点的加入和拆除,实施升级简单。(3) 先进的数字化处理数字会议系统中语音信号的传送处理都采用数字技术,传输过程中不会造成信号衰减,同时数字化的方法可以克服一般的模拟系统干扰、 失真、 串音等问题。数字会议系统的施工安装方便快捷,节约费用。2 主要功能模块的设计2.1 系统中心控制站中心控制站是会议系统的核心部分,完成对系统所有部分的控制和各部分的协同工作并对分控单元提供电源。其组成框图如图 2 所示。此系统每个分控单元可接两个话筒,各个分控串联互相传递信息,每个分控接收上一级发来的信息再传到下一级,最后传送给中控站。形成一个环路。但采用并联的方式供电。本系统要求最多可容纳 128 人使用,需要 64 个单元部分,由于供电电流的限制,分成 4 路对其供电。 每一路仍采用串联的传输方式。如图 1 所示,每路的串连方式不变,两路之间也是采用的串连传输,每一路与中控的接口有电源输入,对每个分控并联的供电。 为了提高传输的距离,采用 MAX3089 芯片将信号转成 485 总线方式传输。相邻两路之间也用一个 3089,用来把信号整形,再发送出去,起到中继的效果。分控单元出现在这四路的每一路是随机的,即可以有一路或几路没有分控与之连接,这时需要保证信号的畅通,用一个模拟开关使数字信号在此路没有接单元时直接短接到下一路,而在此路接有分控单元时打开模拟开关。数字通信与模拟通信相比具有抗干扰能力强、远距离传输能保证质量、 适应各种通信业务要求以及便于采用大规模集成电路和实现加密处理等优点。中控部分接到分控单元发来的数字的话音信号后,要把它转换成模拟的话音。 本系统采用的转换芯片是 PCM 1725,其内部有三级低通滤波器和五级sigm a-delta 调制器,有较好的性能本系统要求较好的话音质量,采用 12 K 的采样率,每个采样点 16 bit的量化,通过串口发送给中控部分。这里采用 sigm a- delta 量化方式,此方式利用了信号的相关性,较之 PCM 量化保留了信号的更多信息,有较好效果 。图2 系统中心控制站框图中控部分在控制分控发言秩序的同时,还要完成对摄像机的控制,使发言人出现在画面里。 由于每个单元发言时要求摄像机有相应的动作,所以每个话筒都有对应的摄像机预置点的信息。此外还包括每个单元是否具有声控功能,为了防止自激的话音延迟大小等等。这些信息都要存储起来。这里选用AT24系列的 EEPROM ,他的接口方式是 IIC 口线,要通过软件模拟 IIC 的工作过程。 每个分控工作时,即有人发言时,分控单元把发言的单元的地址发给中控,中控在 EEPROM 中读取控制信息操作摄像机作相应的动作。2.2 系统分控部分分控单元完成模拟信号的输入,并将其数字化。接收上级分控传来的数据与本级转化的数据相叠加,并传送给下一级。它由中控部分提供电源,中控提供的电源为 24 V ,通过电压转换芯片 IC 40078L05 将其转换成 5 V 为单片机供电。每个分控有两个 15芯的插座接口,一个接上一级分控,一个接119第4期徐玉滨,赵国光等:数字化会议系统的分析与设计下一级,每一路上可以随意插上 1 到 16 个分控。但每路的最后一个分控单元必须把数据返回到中控以便发给下一路,最后一路的最后一个分控单元必须把数据返回到中控形成一个串连环路并在那里恢复出话音。 这里采用的办法是在这 15 芯的插座上有两根线是直接经过每个分控单元并回到中控。每个分控的串口发送端都通过一个模拟开关与这两根线相连。如果发现自己是最后一级,则模拟开关导通,通过这两根线把数据发到中控。这里采用的模数转换芯片是 P CM 1801,性能与前面介绍的 P CM 1725 相似,调制方式也是增量调制方式。 分控单元结构框图如图 3 所示。在分控单元需要完成接收到的信号和本级的转换信号混和,这涉及两组数字信号的叠加和自动增益,溢出控制等问题,不能像线性量化那样直接对数字信号进行相加,解决的办法在后面介绍 。图3 系统分控单元框图3 系统分析和软件设计3.1 系统容量和传输延迟此系统每次传输两字节数据,通过发送接收第9 位区分是数据还是控制命令。允许 128 人参加会议,即可以带 128 个分控单元。在 12 k 的采样频率下,两个采样点之间的时间间隔为 83 μ s,单片机串口工作在 625 k 的速率上,可以完成此数据的传输。在每个分控单元上的延迟有接收信号和数据处理,小于采样点的间隔,系统总的延迟不大于 10 ms。3.2 自动分配地址在系统工作中,每一个分控部分都要有一个地址用以与其他分控区别,使中控可以对其进行控制。如果在每个分控单元上由硬件的不同给每个分控一个固定的号码,不方便使用,而且也给售后服务带来很多麻烦。 此系统采用在软件上分配地址的方式,每次开机时分配一次地址,这样每个分控单元可以插在随意的位置。 首先由中控站发一个命令,并带有一个地址 0x00,作为零号单元,离中控站最近的分控单元接到这个命令后,把 0 x00作为自己的地址,然后向下发送这一命令,并且带有的地址是自己的地址加 1。当中控接到这一命令时,说明这个信息已经走了一圈,每个单元都已经有了自己的地址,就进行下一步的工作,分配地址结束。3.3 多路话音输入时的溢出控制与自动增益算法此系统分控单元是采用串连方式的,所以如果有超过一个人同时说话的时候,就需要进行信号的叠加。每个分控接收上一级分控传来的语音信号再和它自己输入的信号进行叠加[1][2],采取如下的叠加方法。 设这 2 组序列为 x1(n),x2(n),合成后的序列为 y(n).。分别取 x1(n),x2(n)的每一位,判断 1的个数,有 0 个 “ 1” 时, y(n)对应的对应位记为“ 0” ,有1个“ 1”时,y(n)对应位记为“ 0” 或“ 1” 中随机的一个,有 2 个“ 1” 时, y(n)对应位记为“ 1” 。此算法较好的对增量调制进行了叠加[3][4],其仿真结果如下图4所示。 这是读取了两段音频文件,分别对其进行模拟方式的线性叠加和上述算法的叠加方式,并绘出了两种方式得到的结果的频谱图。 a 图为线性叠加的频谱图,即期望达到的标准结果,b 图为经此算法得到的结果。从图中看出它较好的保留了低频的话音信息 。图4(a) 模拟相加之后的频谱图图4(b) 经此算法处理后的频谱图(下转第916页)219 电 子 器 件 第28卷
展开阅读全文
1
  金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:数字化会议系统的分析与设计.pdf
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-34161.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2014-2018 金牌文库网站版权所有
经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
收起
展开