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65%，可容納2萬名觀眾。中央連續廣場工程 ，總建筑面積約為600,000平方米,地鐵連接中央商場，餐飲娛樂場所,餐廳，室內文化藝術廣場。四年一度的亞洲體育盛會-“第16屆亞洲體育運動會”于2010年10月12日在這里順利開幕。有別于以往亞運會開幕式形式，本次廣州亞運會將開、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，向東方揚帆起航，由此開啟一個“以城市為背景，以珠江為舞臺”的廣州亞運會開幕式。

　　在亞運會召開期間，需要建成一套滿足背景音樂擴聲、消防緊急廣播、以及人工尋呼/指揮等功能的音頻廣播系統，在后亞運時期，由于整個海心沙島將變身成為一個廣州市地標性觀光景點，所以該系統還須額外承擔起主題廣播的功能。因此，作為系統核心的數字音頻矩陣處理系統應具備先進的技術性，保證一套系統、多套功能的實現。

　　系統概述

　　海心沙島不僅僅承擔了本次亞洲運動會的開、閉幕式表演，還肩負著隨之而來的亞洲殘疾人運動會的開、閉幕式表演。在這兩項亞洲頂級賽事過后，海心沙島將建成市民綠化公園，成為廣州市地標性旅游觀光景點。無論是作為亞運會的開、閉幕式場地，還是作為以后的旅游觀光景點，都需要一套高品質、智能化的網絡音頻系統作為海心沙島軟件配套服務設施，服務于來自各地的游客。

　　整個海心沙島嶼上配置了一套QSC智能網絡音頻廣播系統(系統核心為Q-Sys系統)，音頻信號通過光纖網絡覆蓋到全島的各個區域，將動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舒適、優美的生態旅游環境。

　　需求分析

　　圖2 海心沙島區域分布

　　根據本項目的特點，本項目共分成以下幾部分組成：集散區、主看臺部分、舞臺部分、地下空間部分、東區附屬用房和環島景觀大道。在這幾部分功能區中，根據使用需求的不同，所處環境(室內、室外)不同，配備相應的設備，保證系統功能完善、系統運行穩定。

　　由于整個海心沙島面積很大，傳統的模擬廣播中使用的定壓傳輸方式已經不能滿足覆蓋全島的要求了，過長的線纜傳輸會造成音頻信號信噪比的下降從而導致聲音品質大大降低，造成游客聽感不適;同時過長的模擬線纜傳輸也會造成能耗的增加。因此全島音頻信號的傳輸使用全網絡化數字傳輸，增加了傳輸距離、保證系統音質、避免過大能耗。

　　整套音頻系統的設備構成龐大、分布分散，為了提高系統操作人員的工作效率，以及保證系統操作的實時性，整套系統可以通過網絡實現集中監控和遙控、通過島外各個機房的網絡節點，也可以實現分控。

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

　　系統設計原則

　　采用先進技術設計的原則

　　現代科技的發展為主題廣場提供了必要的技術條件，各種先進的技術已經進入該領域的各個環節，它節省了大量的人力、物力，提高了工作效率，為現代化主題廣場提供了保障。在設計本項目時也需應用世界上先進的科學技術，主要系統選用具有技術領先水平的設備。

　　整體規劃、配置合理的原則

　　在方案設計和設備的選擇上，加強注重系統功能的合理性、實用性。計算機技術、網絡技術的高速發展，使該技術在多年前就進入了包括大型廣場在內的許多關鍵且重要的大型場合，很方便地把各種不同的設備、系統有機地結合在一起，進行整體規劃。這樣，使得各個不同功用的系統已經不單單是一個孤立的系統了。先進的技術更有利于提高使用者的工作效率和設備的使用價值，從而賦予產品以最高的性能價格比。系統的整體規劃、先進性還應該體現其管理的高效，及操作和維護的方便性，而設計的合理性是其主要保證：合理的系統設計、合理的布線和操作設置。

　　保證系統的安全、穩定、可靠、功能完善的原則

　　系統工作的高可靠性是對系統功能強有力的保證，如果沒有高度的可靠性、安全性，再好功能的設備都是無用的。在這方面，我們不僅考慮采用技術成熟、先進的可靠產品，更需要有多年豐富的工程設計和施工經驗，因而能保證整個系統中各設備之間、分系統之間的匹配和協調工作。更重要的一個方面，在系統設計、設備選型上要考慮有利于系統和設備的各種備份方式和通信控制方式，使之成為一個安全、穩定、可靠、耐用的系統。

　　此外，系統還要考慮信息采集、故障診斷、報警和記錄的功能，并能實現故障出現前兆時的“非災難性”故障診斷、報警和備份接入。除此以外，系統還應考慮適當的冗余熱備份，以確保系統運作的萬無一失。

　　便于操作和進行管理的原則

　　如同其它規模大、設計標準高的現代化建筑物一樣，本次項目“海心沙”主題廣場也面臨著音頻系統設備管理的一系列問題。

　　系統除主設備集中安放在幾個大的控制機房以外，其它很多的設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，憑主觀經驗無法完成有效的控制工作和管理整個系統設備的運轉情況，而且各設備之間無法協調運行。若系統和設備維護不當、不及時，將直接影響廣播系統的工作與整個“海心沙”廣場的日常運行，還會大大降低設備的使用壽命。

　　因此，通過網絡實時監控整個系統的各個設備工作狀態，并且有簡潔明確的控制程序和友好、穩定的操作界面，將使操作人員和管理人員更加便捷地操作和管理系統。大大減少現場操作及管理人員，降低運營管理人員的工作量和勞動強度，提高系統維護管理水平，進一步保證廣播系統安全、穩定、可靠地運行。

　　在將來后續工程中可延續、擴展的原則

　　當今社會發展日新月異，許多新用途是隨著社會發展需要而不斷產生的，并且在亞運會圓滿結束后將整個“海心沙”廣場部分建筑改建，其擴聲系統的功能也將發生改變，因此考慮到以后的使用和新功能的擴展，在做系統設計的時候需要考慮系統核心采用網絡音頻處理平臺，具有更靈活的系統特性，為以后的系統擴展，新功能的開發，使用用途的改變提供便利。

　　系統可以在原有基礎上進行擴展，主要控制設備可以通過軟件升級方式更新換代，可在相當長的時間內保持技術與設備的一致性。而且通道接口和設備的適當冗余，可以隨著應用需求的變化而擴展。

　　系統架構

　　整套系統以美國QSC公司的網絡音頻系統-Q-Sys系統為核心，結合QSC的功放和揚聲器系統，以及前端的網絡呼叫站產品構成了整套的網絡音頻擴聲系統。該系統是時下功能最為強大的網絡音頻系統，一經推出就受到了業內廣大人士的關注，成為目前業界熱議的話題。Q - S y s系統是一個完整的系統平臺，它可以完成從音源輸入一直到音箱輸出的整個音頻鏈路的所有功能。Q-Sys系統可以對所有音頻信號進行路由分配，信號處理，對必要的設備進行控制和監測，并保持了高質量的音頻信號品質和QSC聞名的可靠性。Q-Sys系統專為對音頻系統具有很高要求的大型場所設計，是任何需要一套強大的音頻處理系統場所的理想選擇，比如：體育場、體育館、主題公園、演藝場所、交通樞紐、政府、多廳法庭、酒店、賭場、教堂、大學校園、教育機構等。那么，下面我們一起來了解一下Q-Sys系統。

　　Q-Sys 系統簡介

　　Q-Sys系統為美國QSC公司旗下的一套大型網絡音頻解決方案，Q-Sys系統是一套基于千兆以太網實時傳輸無損音頻“集中式處理”的音頻系統，主要由音頻處理主機CORE、音頻接口箱I/O FRAME、控制軟件以及千兆網絡組成，無縫兼容QSC功率放大器和無源揚聲器。所有的網絡設備通過千兆網絡連接起來即可完成工作。

　　圖3 Q-Sys系統示意圖

　　由圖中可以看到Q-Sys系統是一套集中式處理，集中和分散相結合式控制管理的一套網絡音頻系統。所有的模擬音頻信號經音頻接口箱進行A/D轉換，然后通過千兆網傳輸至核心Core，進行處理和路由，再通過網絡傳輸回音頻接口箱進行D/A轉換，輸出至功率放大器進行擴聲。在Q-Sys系統網絡中，除了音頻設備之外，其它控制設備可以與Q-Sys系統共用網絡，無需單獨劃分控制網絡VLAN。

　　CORE 主機

　　圖4 CORE主機外觀

　　CORE主機是Q-Sys系統的處理核心，音頻系統中所有的音頻信號處理、路由和控制信號全部是在這里進行的。CORE主機分有三個型號：CORE1000、CORE3000、CORE4000。三種主機分別可以處理64×64、128×128、512*×512*個音頻通道，是當今世界上處理能力最強的音頻處理主機。CORE主機摒棄了傳統音頻處理主機采用DSP芯片進行音頻信號處理的老方式，而采用全新的音頻處理核心-多核64位中央處理單元進行音頻信號處理。采用這種全新的處理引擎后，CORE主機的信號處理能力遠遠大于傳統采用DSP芯片作為處理核心的音頻處理主機。

　　CORE主機內部內置了多種音頻處理模塊，如：分頻器、混音器、自動混音臺、噪聲門、路由器、動態處理器、噪聲發生器、參量/圖示均衡器、動態顯示器、音頻文件播放器、RTA測試工具等等，能夠滿足各類場所音頻系統的需要。

　　超強的處理能力、豐富的音頻處理模塊，使CORE具有充足的資源來進行音頻信號處理，給音響系統設計師提供了一個自由的平臺，供其任意設計自己想要設計的音響系統。

　　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系統的對外音頻接口。

　　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個音頻通道，采用32比特浮點信號處理方式和高端數模、模數轉換器，使整套系統具有高保真音質效果。所有的模擬信號都是通過I/O FRAME進入音頻系統，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數字)音頻信號輸入、輸出接口，需配置音頻卡才能工作。I/O Frame本機具有4個卡槽可以配置不同的音頻卡，可以根據系統需要，在同一臺I/O Frame上同時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/線路輸入卡：CIML4;高端麥克風/線路輸入卡：CIML4-HP;線路輸出卡：COL4;數據端口卡(QSC功率放大器專用卡)：CODP4;AES數字音頻輸入/輸出卡：CAES4。

　　Q-Sys系統基于千兆以太網，無論核心Core還是音頻接口箱I/O Frame都是千兆網口。其對于交換機的也有一些特殊的要求。Q-Sys系統的網絡交換機必須支持一下3點：a.千兆端口、b.支持QoS服務質量、c.每個端口支持至少4個隊列。

　　I/O FRAME可以和CORE安裝在一起，也可以安裝在音頻網絡可以覆蓋的任何地方。這種系統結構極大地增加了系統設計的靈活性，I/O Frame可以無限接近模擬音源的輸入或者功率放大器，以千兆網線代替模擬線纜傳輸音頻信號。增大了系統的覆蓋面積、減少模擬線纜的布設(1條千兆網線最多可以單項傳輸512路音頻通道)、減少音頻信號在傳輸過程中的衰減、增加了音頻信號在傳輸過程的抗干擾性，大大削減了鋪設模擬音頻線纜的長度以及鋪設成本。

　　圖6. 音頻接口箱背面板

　　總體來說，Q-Sys系統的構成非常簡單，只需要根據系統輸入輸出的數量配置相應的音頻接口箱和音頻卡，然后根據系統總的輸入輸出通道確定使用何種型號的處理主機Core即可。