Многофункциональная система аудиовещания с удаленным доступом и элементами контроля и мониторинга
MULTIFUNCTIONAL SYSTEM OF AUDIO BROADCASTING WITH REMOTE ACCESS AND CONTROL AND MONITORING ELEMENTS

Изобретение относится к устройствам для распределения передач информации одновременно среди нескольких приемных пунктов с помощью радиоволн и применяется для трансляции непрерывного потока аудиоданных в любые города и населенные пункты, используя сеть Интернет, и может найти широкое применение в системах беспроводной связи в реальном времени.
Известна система передачи и приема видео-, аудио- и рукописной информации в режиме реального времени, которая, в частности может применяться в микротелефонах или электронных секретарях, представленная в п. РФ №2302703 по кл. H04L 12/28, 2007.07.10).
Известная система характеризуется следующей формулой (приведен только независимый пункт).
1. Система обмена информацией в режиме реального времени между вычислительными устройствами по сети Интернет, включающая:
средство идентификации формата, позволяющее центральному процессору названного вычислительного устройства идентифицировать источник и формат порции информации после поступления такой порции информации в названное вычислительное устройство,
средство формирования информационного пакета, осуществляющее подготовку информационного пакета, имеющего множество заданных областей хранения в запоминающем устройстве названного вычислительного устройства, при этом такие области включают область хранения информации об адресате, область хранения изобразительной информации, область хранения аудиоинформации, область хранения рукописной информации, область хранения захваченного изображения,
средство инкапсуляции, служащее для сохранения порции информации определенного формата, идентифицированного средством идентификации формата, в соответствующей области хранения информационного пакета,
средство передачи информации, служащее для передачи по сети Интернет информационного пакета по адресу, указанному в области хранения информации об адресате, и
средство приема/просмотра информации, служащее для отображения содержания каждой области хранения информационного пакета в информационном окне подсказки в виде верхнего окна на видеодисплее после получения такого информационного пакета вычислительным устройством, при этом информационное окно подсказки содержит, по меньшей мере:
дату и время получения информационного пакета,
информацию об отправителе с указанием его имени, названия компании (или организации), источника информационного пакета и темы,
информацию об открытом состоянии, указывающую, было ли ранее открыто и отображено содержание информационного пакета,
информацию об уровне сообщения, указывающую уровень важности информационного пакета, и
множество клавиш управления окном, служащих для закрытия и удаления информационного окна подсказки.
Известная система обладает следующими недостатками, связанными с развитием и внедрением новых технологий. Эта система имеет избыточное число дополнительных манипуляций в установлении связи. Перед ее установлением необходимо двухстороннее соглашение, т.е. процесс оговаривается заранее.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является вещательная студия системы передачи данных на расстояние, представленная в п. РФ №74257 по кл. H04L 12/28, з. 01.10.2017 г.„ оп. 20.06.2008 г., и выбранная в качестве прототипа.
Известная система включает в себя средство передачи, средство приема информации, вещательную студию, содержащую источник звукового сигнала, средство идентификации формата, как минимум один компьютер и отличается тем, что компьютер имеет плату сбора аудиоданных, их кодирования в сетевой протокол и преобразования аналоговых сигналов в цифровой аудиопоток, при этом в качестве приемных устройств включены множество потребителей.
При этом в качестве приемных устройств могут быть использованы локальные сети провайдеров Интернета, локальные компьютерные сети предприятий и населенных пунктов, операторы мобильной связи с сетями абонентов, сети стационарных телефонов населенных пунктов, приемники спутниковой связи, динамики сетевого радиовещания предприятий и населенных пунктов, телеприемники кабельного вещания, звукоусилительная аппаратура на открытых площадках, устройства беспроводной передачи данных от компьютера к компьютеру WI FI», приемопередающие устройства ВЧ-, УКВ-, FM - диапазона.
Конструктивно система передачи данных на расстоянии включает в себя вещательную студию, связанную с потребителями - приемными устройствами через глобальную вычислительную сеть, и серверы потребителей.
Конструктивно вещательная студия состоит из следующих компонентов:
1 Источников аналоговых аудиосигналов;
2 Микшерского пульта, в котором аудиосигналы смешиваются и регулируются по уровню;
3 Источника бесперебойного питания;
4 Вычислительной машины ЭВМ класса «Pentium IV»;
5 Платы сбора аудио данных (звуковой адаптер);
6 Управляющей серверной программы;
7 Стандартной сетевой платы, имеющей постоянный IP адрес;
8 Кодеков цифровых аудиоформатов;
9 Сетевого кабеля, подключенного к ЛВС (локальной вычислительной сети).
При этом с платы 5 и/или от кодеков 8 оцифрованный сигнал преобразуется управляющей программой 6 путем перекодирования непрерывных потоков цифровых данных в последовательность пакетов протокола TCP/IP через стандартную сетевую плату 7 по одному или нескольким портам, создавая многоканальность звуковых стерео аудио потоков.
Недостаток известной системы заключается в том, что ее эксплуатационные возможности ограничены отсутствием средств возможного мониторинга состояния оборудования на расстоянии, регулирования расписания, подачи видеосигнала и улучшения качества вещания.
Задачей является расширение эксплуатационных возможностей системы в целом за счет обеспечения контроля состояния ее основных узлов, контроля и регулирования режима работы и качества вещания.
Поставленная задача решается тем, что в многофункциональной системе аудиовещания с удаленным доступом и элементами контроля и мониторинга, включающей в себя источник звукового сигнала, средства беспроводной передачи данных по сети Интернет, средства приема информации из множества потребителей и станцию вещания, содержащую средство идентификации формата, компьютер, снабженный платой сбора аудиоданных, средством их кодирования в сетевой протокол и преобразования аналоговых сигналов в цифровой аудиопоток с помощью управляющей программы, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, источник звукового сигнала является регулируемым во времени, в станции вещания для сбора аудиоданных используют аудиокарты, средство кодирования представляет собой аудиопроцессор, связанный с трансляционным усилителем и усилителем высшего класса, при этом аудиопроцессор, трансляционный усилитель и усилитель высшего класса снабжены GPS-трекерами для приема/ передачи данных для их спутникового контроля, система содержит дополнительно сервер потокового вещания для передачи потока по протоколу HTTP, постоянно соединенный с Интернет, управляющая программа обеспечивает независимую регулировку громкости вещания и ее мониторинг, изменение контента и локального расположения его файла, а также изменение и отслеживание временной сетки вещания в каждой зоне вещания.
Применение источника звукового сигнала, регулируемого во времени, дает возможность регулировать контент на станциях вещания в режиме текущего времени.
Использование в станции вещания для сбора аудиоданных аудиокарт, позволяющих обрабатывать звук, упрощает систему и улучшает качество вещания, позволяя работать с разными форматами аудиоданных, обеспечивает более плавную регулировку громкости, позволяет организовать работу нескольких зон вещания в рамках нескольких зон.
Использование для перекодирования потоков данных аудиопроцессора позволяет произвести настройку выходного аудиосигнала, обеспечивая высокое качество звучания вне зависимости от возможностей приемного оборудования.
Оснащение аудиопроцессора, трансляционного усилителя и усилителя высшего класса GPS-трекерами дает возможность контролировать их работоспособность.
Наличие в системе дополнительного сервера потокового вещания для передачи потока по протоколу HTTP, постоянно соединенного с Интернет, позволяет организовать вещание в режиме реального потока, т.е. отцифровывать сигнал с микрофона и передавать его на станцию вещания в режиме реального времени.
В совокупности с вышеперечисленными конструктивными признаками использование управляющей программы, позволяющей производить независимую регулировку громкости вещания и ее мониторинг, изменение контента и локального расположения его файла, а также изменение и отслеживание временной сетки вещания в каждой зоне вещания, гарантированно обеспечивает получение заданных результатов.
Технический результат - повышение качества звучания, обеспечение возможности контроля технического состояния основных узлов системы, возможность контроля и регулировки режима и характеристик вещания.
Заявляемое изобретение обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как использование в станции вещания аудиокарт для сбора аудиоданных, использование в качестве базы данных источника звукового сигнала, регулируемого во времени, выполнение средства кодирования в виде аудиопроцессора, связанного с трансляционным усилителем и усилителем высшего класса,
снабжение аудиопроцессора, трансляционного усилителя и усилителя высшего класса GPS-трекерами для приема/ передачи данных для их спутникового контроля, использование в системе дополнительного сервера потокового вещания для передачи потока по протоколу HTTP, постоянно соединенного с Интернет, использование управляющей программы, обеспечивающей независимую регулировку громкости вещания и ее мониторинг, изменение контента и локального расположения его файла, а также изменение и отслеживание временной сетки вещания в каждой зоне вещания, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающими указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемая система соответствует критерию «изобретательский уровень».
Изобретение может найти широкое применение в технике беспроводной связи в реальном времени, и потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены на:
- фиг. 1 - блочная схема системы передачи данных;
- фиг. 2 - функциональная схема станции вещания;
- фиг. 3 - схема подключения GPS-трекера к усилителю;
- фиг. 4 - блок подготовки сигнала в многофункциональной системе аудиовещания;
- фиг. 5 - фото шкафа с собранной внутри станцией вещания.
Заявляемая многофункциональная система аудиовещания с удаленным доступом и элементами контроля и мониторинга, включающая в себя средства беспроводной передачи данных по сети Интернет, средства приема информации из множества потребителей и станцию вещания, блочно представлена на фиг. 1. В схеме использованы следующие обозначения: TCP/UDP - потоки беспроводной передачи данных по сети интернет; База данных - источник аудио сигнала так или иначе регулируемый во времени; Real-time - Сервер организующей работы прямого вещания аудио потока, удаленного от сервера, в режиме реального времени.
Более конкретно она выполнена следующим образом.
Станция 1 вещания (фиг. 2) связана с базой 2 данных через блок 3 подготовки сигнала для передачи его на станцию вещания, подключенный к входу персонального компьютера 4, который связан через аудиокарты 5 с аудиопроцессором 6, соединенным выходами с трансляционным усилителем 7 и усилителем 8 высшего класса. При этом аудиопроцессор 6, трансляционный усилитель 7 и усилитель 8 высшего класса снабжены каждый автономными источниками 9 питания и GPS-трекерами 10 (схема их подключения показана на фиг. 3). Компьютер 4 станции 1 вещания снабжен управляющей программой для ЭВМ. Также имеется дополнительный сервер 11 для потоковой передачи аудиосигналов, постоянно подключенный к сети Интернет (фиг. 1).
Конструктивно станция вещания может быть собрана в одном шкафу (см. фото на фиг. 5).
База 2 данных представляет собой источник цифрового сигнала, регулируемый во времени.
Станция 1 вещания и база 2 данных связаны между собой потоками беспроводной передачи данных по сети Интернет (фиг. 1). Система работает следующим образом.
Необходимая информация из базы 2 данных по сети Интернет поступает на блок 3 подготовки сигнала, где производится его необходимая обработка с учетом нестабильной работы интернет сети, изменения влияющих на качество звука погодных условий, износа оборудования, мощности усилительного тракта. В частности, в нем производится цифро-аналоговое преобразование сигнала с базы 2 данных, передача его через Интернет на аналого-цифровой преобразователь и далее через усилитель -на транслирование через станцию 1 вещания (фиг. 4). С блока 3 подготовленный сигнал поступает на компьютер 4 станции 1 вещания, где происходит его дальнейшая обработка вначале с помощью аудиокарт 5, которые работают с разными форматами аудиоданных, обрабатывая звук, что обеспечивает более плавную регулировку громкости, позволяет организовать работу нескольких зон вещания в рамках нескольких зоны, (каждая аудиокарта - на свою зону вещания). Затем сигнал поступает на аудиопроцессор 6, где происходит его преобразование в цифровой сигнал, перекодирование потоков цифрового формата в последовательность пакетов нужного протокола с помощью управляющей программы, что позволяет произвести настройку выходного аудиосигнала, обеспечивая высокое качество звучания вне зависимости от возможностей приемного оборудования. Далее потоки сигналов в цифровом формате поступают на трансляционный усилитель 7 и на усилитель 8 высокого класса (фиг. 2) и передаются через беспроводную сеть Интернет потребителям через их серверы (на чертежах не показаны).
Передача данных по сети Интернет ведется со скоростью не менее 5 мб/с.
Тот факт, что в системе сервер 11 потоковой передачи аудиосигнала имеет постоянное подключение к интернету, позволяет подключиться и к нему с любого устройства, способного отцифровывать аудио сигнал с микрофона и передавать его по указанному протоколу до сервера.
В случае, если одна станция 1 вещания обеспечивает работу 2-х и более зон вещания, количество аудиовыходов на станции вещания должно соответствовать количеству зон. Это позволяет настраивать контент и расписание громкости каждой отдельной зоны независимо от другой.
Формирование и автоматизация воспроизведения аудио контента осуществляются при помощи взаимодействия сервера потребителя и станции вещания путем формирования базы плейлистов на сервере потребителя.
Также станция 1 вещания имеет возможность передавать данные о своем состоянии серверу. Состояние станции 1 вещания характеризуется следующими параметрами:
1. Время, по которому работает станция вещания;
2. Информация о том, какой конкретно контент на данный момент воспроизводится на каждой подключенной к станции вещания зоне;
3. Информация о состоянии усилителей. Для передачи информации о состоянии усилительного тракта используется GPS-трекер 10 (схема подключения представлена на фиг. 3).
Заявителем был проведен расчет качества работы многофункциональной системы аудиовещания. Выведенная им формула отражает тот факт, что качество работы системы зависит от качества работы каждого компонента системы.
s
Для учета качества выходных характеристик была введена условная единица Q- качество работы системы:
где:
Н - Глубина регулировки громкости на персональном компьютере. вещательной станции;
Р - Мощность усиления входного сигнала на усилителе (Вт.);
i
S - Векторная форма входного сигнала на усилителе;
o
S - Векторная форма выходного сигнала на усилителе;
n - Количество вещательных станций (шт.);
s
I - скорость интернета на сервере, обслуживающем п станций вещания (мб/с);
r
B- битрейт real-time вещания (кб/с);
st
I - Средняя скорость интернета на станции вещания (мб/с);
s
Таким образом, чем ближе значение Q к 1, тем выше показатель качества работы системы в целом.
Под качеством работы системы подразумевается совокупность факторов, влияющих на работу системы, таких как:
1. Глубина регулировок.
2. Искажение усиленного сигнала.
3. Скорость передачи данных от сервера к станции.
4. Качество Real-time вещания (под качеством real-time вещания подразумевается максимально допустимый битрейт при той скорости интернета, которая доступна на станции вещания).
В сравнении с прототипом заявляемая многофункциональная система аудиовещания имеет более широкие эксплуатационные возможности, обеспечивая более высокое качество звучания, возможность контроля технического состояния основных узлов системы, возможность контроля и регулировки режима и характеристик вещания.