随着音频技术与数字信号处理技术和网络技术的不断融合，大型会场、广播电台、大型娱乐场所、机场火车站对音频技术的要求越来越高。传统的模拟音频系统已远不能满足现代化建设的需求，数字化和网络化将是必然的发展趋势。数字音频矩阵作为构建大型音频系统的核心部件，广泛应用于音频信号的处理、分配和传输，其性能优劣直接影响到音频系统能否正常工作，其稳定性亦成为制约整个音频系统可靠性的重要因素。本论文设计的数字音频矩阵是一种基于新型双星总线型结构的新型矩阵，主要由主控制模块、IO处理模块以及连接它们的背板构成。主控制模块和IO处理模块采用双星总线型架构连接，改进了TDM集中式音频矩阵对TDM总线过度依赖的弊端，增强了音频矩阵的安全性和稳定性。本论文介绍了矩阵控制协议，针对现已设计音频转换模块和音频处理模块的缺陷和不足，进行了相应的改进和设计。论文的主要涉及的内容包括以下几点：1.星型双星构架的设计以及该结构下各模块的分析。2.数字音频矩阵控制协议的设计和分析。3.音频转换模块的改进和设计。主要改进了AES3数字音频转换模块对恢复时钟的依赖性，使该模块能独立进行IIS信号到AES3信号的转换。另外，我们设计了CobraNet网络音频转换模块，添加了音频矩阵对网络音频接口的支持。4.音频处理模块的改进和设计。主要改进了DSP对音源的处理能力，包括对8通道音频信号的均衡、增益和压限处理，以及4路立体声信号的4混1混音处理。另外，我们还增加了对音频信号的幅度和相位的监测能力，能够使用户直接从视觉上感受音频信号质量的好坏。改进后的音频矩阵更好的支持了AES3数字音频信号接口，扩展了CobraNet网络音频接口，对数字音频信号的处理能力和监测能力都得到了较大的改善。