音視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化及其給系統(tǒng)控制帶來的變革

張弩

（北京真視通科技股份有限公司）

1 引言

隨著編解碼技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，音視頻系統(tǒng)（Audio & Video系統(tǒng)，簡稱AV系統(tǒng)）在信號(hào)處理、傳輸、控制等方面都逐步向IP化、網(wǎng)絡(luò)化演變。本文首先闡述業(yè)界的主要網(wǎng)絡(luò)化標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，然后就其中的系統(tǒng)控制層面談一些初步設(shè)想。

2 主要標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)簡介

近些年來，AV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)不斷發(fā)展出新，以下作簡要介紹。

2.1 AVB

AVB（Audio Video Bridging）最初是由IEEE的Audio Video Bridging工作組制定，該工作組已于2012年11月更名為Time-Sensitive Networking工作組。

AVB產(chǎn)品的測試與認(rèn)證則由位于美國的Avnu聯(lián)盟完成，其成員廠商包括barco、biamp、bosch、crestron、clearone、yamaha等音視頻業(yè)界巨頭。Biamp的Tesira系列產(chǎn)品就是基于AVB的音頻解決方案。

AVB是一種基于以太網(wǎng)傳輸音視頻流的技術(shù)，音視頻流對(duì)于帶寬保障、延遲、抖動(dòng)、同步的要求很高，因此需要采用支持AVB協(xié)議的交換機(jī)。典型的AVB應(yīng)用拓?fù)浒ㄖС諥VB協(xié)議的交換機(jī)和終端AV設(shè)備，系統(tǒng)中只有標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口。

2.2 CobraNet

CobraNet由美國PeakAudio公司（Cirrus Logic的分公司）開發(fā)，是一種在以太網(wǎng)上傳輸數(shù)字音頻信號(hào)（非壓縮、多路、低延時(shí)）的技術(shù)。

對(duì)于100Mbps的以太網(wǎng)，一根網(wǎng)線上最多傳輸64路音頻信號(hào)。CobraNet在音頻采樣速率上支持48kHz和96kHz，分辨率支持16bit、20bit和24bit 3種，默認(rèn)是48kHz，20bit。

Peavey、QSC、Hamman、Biamp等設(shè)備廠商向PeakAudio購買技術(shù)專利和CobraNetCODEC（CobraNetCODEC是一組芯片，也稱CobraNetCore，內(nèi)置CobraNetCore的音頻設(shè)備即可支持基于CobraNet的音頻傳輸）來研制相關(guān)產(chǎn)品。

為了將設(shè)備接入CobraNet網(wǎng)絡(luò)，Cirrus Logic公司提供了兩種CobraNet網(wǎng)絡(luò)卡：

1）CM-1——標(biāo)準(zhǔn)的CobraNet卡，提供32路入音頻信號(hào)，32路出音頻信號(hào)；

2）CM-2——緊湊的、低功耗的、低成本的設(shè)計(jì)，提供8路或16路入、出音頻信號(hào)。

2.3 EtherSound

EtherSound由Digigram開發(fā)和認(rèn)證，也是一種基于以太網(wǎng)（100Mbps和1000Mbps）的音頻傳輸技術(shù)，傳輸延時(shí)非常?。梢缘椭?25μs）。一根網(wǎng)線最多傳輸512路音頻信號(hào)，采樣率最高可達(dá)96kHz，分辨率最高可達(dá)24bit。Peavey、Yamaha等廠商都有相應(yīng)的產(chǎn)品。

2.4 HDBaseT

HDBaseT是HDBaseT Alliance （ HDBaseT聯(lián)盟，由LG、Samsung、 Sony和Valens發(fā)起創(chuàng)建）制定的標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)基礎(chǔ)稱之為5Play?，即在一根網(wǎng)線上傳輸非壓縮高清數(shù)字視頻、音頻、100BaseT以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、供電以及各種控制信號(hào)。

2013年8月，HDBaseT聯(lián)盟發(fā)布了HDBaseT 2.0。很多AV業(yè)界的知名廠商都是HDBaseT聯(lián)盟的成員，比如crestron、extron、amx、christie、creator、TV One、projectiondesign等。Crestron的digitalmedia技術(shù)也是基于HDBaseT標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的。

2.5 RockNet

RockNet由RIEDEL開發(fā)，是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻的技術(shù)，分為RockNet 300和RockNet 100兩種相互兼容的解決方案，可在一根Cat.5電纜上傳輸160路（RockNet 300）或80路（RockNet 100）音頻信號(hào)，采樣率/分辨率分別為96 kHz / 48bit和48kHz /24bit。

一些廠商會(huì)提供接口卡使其設(shè)備可接入RockNet網(wǎng)絡(luò)，比如雅馬哈的接口卡RN.341.MY可讓獨(dú)立的雅馬哈產(chǎn)品變成了整個(gè)RockNet網(wǎng)絡(luò)的一部分，并使RN.301.MI麥克風(fēng)前置放大器可被遠(yuǎn)程控制。

2.6 Sonnex

Sonnex由Crestron公司開發(fā)，是一種分布式多區(qū)域音頻解決方案，包括大功率功放，前置功放，先進(jìn)的DSP以及24×8的矩陣切換器；在Cat.5e網(wǎng)線或光纜上傳輸多路音頻信號(hào)（48路非壓縮音頻信號(hào)），通過擴(kuò)展單元可以覆蓋更多的房間。蘋果的AirPlay和AirPort Express，可以通過iphone和ipad控制Sonnex系統(tǒng)。

需要說明的是，由于CobraNet、EtherSound及RockNet等通訊協(xié)議都是廠家獨(dú)立建立的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，盡管其中有一些遵循以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，但并不是真正的國際標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)日后的通用性和兼容性設(shè)定存在一定的障礙（例如CobraNet設(shè)備和EtherSound設(shè)備之間無法通信）。而AVB的出臺(tái)彌補(bǔ)了這一應(yīng)用領(lǐng)域的漏洞，并以ISO的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格發(fā)布出來，提供給各廠家免費(fèi)使用。

此外，還有一些標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)，包括AES47、AES50、aviom Pro64、dante、hypermac、Livewire、mLAN、Nexus、Optocore、UMAN、OMNEO等，限于篇幅，本文不再贅述。

隨著音視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化漸成趨勢，不少設(shè)備廠商也在積極推出相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案，以下列舉一些典型實(shí)例。

1） Matrox的Maevex是一種基于IP（10Mbps/100Mbps/1000Mbps標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)）的全高清音視頻解決方案。

2） Clearone的Streaming & Signage解決方案，是Clearone收購NetStreams之后，將其StreamNet技術(shù)演變?yōu)镾treaming & Signage的解決方案，包括編、解碼器，放大器，經(jīng)過優(yōu)化的專用以太網(wǎng)交換機(jī)以及相關(guān)軟件。

3） Jupiter的PixelNet是一種基于編、解碼設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化視頻解決方案，由輸入節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)、PixelNet交換機(jī)和控制端組成，所有設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的Cat.5e/6類線連接。

4） Extron的IP Link控制處理器以及IP流媒體產(chǎn)品，其中SME 100是一款基于H.264的流媒體編碼器，與SMD 101 H.264解碼器配合使用，提供了完整的端對(duì)端IP流媒體系統(tǒng)。

5）東微的MIDIS系統(tǒng)（多媒體信息分布式交互系統(tǒng)），是一種基于AVB標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。

6） Projectiondesign（已被Barco收購）的F82系列是一種支持HDBaseT標(biāo)準(zhǔn)的投影機(jī)。

3 AV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化給系統(tǒng)控制帶來的變革

典型的音視頻系統(tǒng)一般要完成5項(xiàng)核心工作，即視頻、音頻、傳輸、處理和控制。AV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化在上述5個(gè)領(lǐng)域都已涉及，有些已漸成主流，本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化對(duì)控制層面的影響闡述個(gè)人觀點(diǎn)。

3.1 中控模式向網(wǎng)控模式的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的音視頻系統(tǒng)（以會(huì)議室為例）的控制是基于中控系統(tǒng)的，即會(huì)議室管理員以中控觸摸屏為操作終端，通過中控主機(jī)去控制會(huì)議室的各類AV（音視頻）設(shè)備，可以稱之為中控模式，早期的AV設(shè)備多數(shù)是非網(wǎng)控的，一般都是通過串口、紅外、繼電器等接口進(jìn)行控制，因此具備上述多種接口的中控主機(jī)自然成為最佳選擇。

然而，隨著支持網(wǎng)控的AV設(shè)備越來越普及，控制軟件越過中控主機(jī)直接控制（基于TCP/IP協(xié)議）AV設(shè)備在技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。因此，基于IP網(wǎng)絡(luò)，控制軟件直接網(wǎng)控各類AV設(shè)備的網(wǎng)控模式正悄然登上音視頻世界的控制舞臺(tái)（也可以理解為AV系統(tǒng)的控制正趨向扁平化）。

在網(wǎng)控模式下，控制軟件已不再僅僅局限于控制功能，而是要成為一個(gè)管控平臺(tái)。該平臺(tái)不但可以通過網(wǎng)控協(xié)議控制所有支持網(wǎng)控協(xié)議的設(shè)備（無論該設(shè)備身處何地，產(chǎn)自哪個(gè)廠商），而且可以通過與中控主機(jī)的通信，將傳統(tǒng)的中控系統(tǒng)也納入進(jìn)來（充分保護(hù)了客戶的前期投資）；與此同時(shí)，該平臺(tái)還可以通過接口開發(fā)，與客戶的第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如OA）進(jìn)行整合；憑借軟件天然的靈活性和擴(kuò)展性，還可以開發(fā)出個(gè)性化的增值功能，總之，這將是一種智能的基于應(yīng)用的網(wǎng)控模式。

當(dāng)然，由中控模式轉(zhuǎn)向網(wǎng)控模式，絕非一朝一夕之事，主要有以下幾個(gè)原因。

1）中控廠商的領(lǐng)導(dǎo)者，如AMX、crestron等，也大多是音視頻設(shè)備領(lǐng)域的巨頭，他們把中控系統(tǒng)作為一個(gè)入口，來推廣甚至綁定自己的解決方案，而網(wǎng)控模式使得任何第三方都可以研發(fā)兼容多品牌設(shè)備的網(wǎng)控軟件，而這對(duì)巨頭是不利的，因此，他們不會(huì)輕易在自己熟悉的技術(shù)領(lǐng)域主動(dòng)做出顛覆性的變革。這些巨頭一方面早已看到這種趨勢，并已進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)預(yù)研和儲(chǔ)備，甚至研制出了一些比較超前的產(chǎn)品，但同時(shí)他們也不得不考慮現(xiàn)有產(chǎn)品的銷售、既有的商業(yè)利益、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等一系列現(xiàn)實(shí)問題，因此，他們不會(huì)高調(diào)地進(jìn)行大張旗鼓的變革。

2）AV設(shè)備的網(wǎng)控雖然是一個(gè)趨勢，但目前并非所有的AV設(shè)備都已支持網(wǎng)控（實(shí)際上，有些種類的設(shè)備僅有部分廠商的少數(shù)型號(hào)支持），因此，網(wǎng)控模式當(dāng)前在產(chǎn)品上尚未達(dá)到全覆蓋，盡管有些設(shè)備可以通過接口轉(zhuǎn)換等手段來間接支持網(wǎng)控，但這在理論上也增加了故障節(jié)點(diǎn)。

3）根據(jù)國內(nèi)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，很多客戶現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有待優(yōu)化，串口控制相對(duì)于網(wǎng)控，穩(wěn)定性更高，盡管網(wǎng)控失效的概率很低，但畢竟有這方面的風(fēng)險(xiǎn)存在。

筆者把基于中控主機(jī)的AV設(shè)備控制稱為“硬中控”，而把基于軟件（忽略中控主機(jī)，利用網(wǎng)控協(xié)議直接控制）的AV設(shè)備控制稱為“軟中控”。 所以，中控模式向網(wǎng)控模式的轉(zhuǎn)變，也可以稱之為硬中控向軟中控的轉(zhuǎn)變。

3.2 單純控制向智能管控的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的中控系統(tǒng)只需實(shí)現(xiàn)對(duì)音視頻設(shè)備的控制即可，隨著信息化管理水平的提高，單純的控制已經(jīng)不能滿足客戶的需求，而這些個(gè)性化的需求只能通過基于網(wǎng)絡(luò)化的軟中控來實(shí)現(xiàn)。以下簡要介紹此類需求。

1）需要對(duì)音視頻設(shè)備的可用性進(jìn)行監(jiān)測，并提前做出預(yù)警。一個(gè)典型的例子就是：投影機(jī)的燈泡都有一定的壽命，如果可以監(jiān)測其使用時(shí)間，并在其達(dá)到使用壽命前的預(yù)定時(shí)刻發(fā)出預(yù)警，就能有效避免在重大會(huì)議中發(fā)生投影機(jī)不可用的情況。此類監(jiān)測對(duì)于軟中控來說比較容易實(shí)現(xiàn)。

2）軟中控可以基于海量的原始數(shù)據(jù)，做出客戶需要的各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表，比如會(huì)議室的月使用次數(shù)、設(shè)備的故障次數(shù)等，并用直觀的圖表予以展現(xiàn)，這是一類非常普遍的運(yùn)維管理需求。

3）軟中控的靈魂是軟件，軟件在接口開發(fā)、系統(tǒng)整合方面具有天然的優(yōu)勢，可以將音視頻設(shè)備的管控與客戶的其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行整合，比如OA系統(tǒng)、會(huì)議預(yù)約系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等，便于客戶在更高的層面進(jìn)行統(tǒng)一的IT管理。

以上需求以及未來必將涌現(xiàn)出的更多應(yīng)用層面的需求，借助軟中控實(shí)現(xiàn)起來水到渠成，而硬中控的控制架構(gòu)較為固定，難以拓展，也就無法實(shí)現(xiàn)上述需求。因此，筆者認(rèn)為，隨著支持網(wǎng)控的設(shè)備越來越普及（AV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的重要表現(xiàn)之一），關(guān)注應(yīng)用的、與設(shè)備品牌無關(guān)的軟中控理念及其影響將日益凸顯，甚至?xí)絺鹘y(tǒng)的硬中控模式。

4 結(jié)束語

當(dāng)然，上述的“硬”和“軟”只是一個(gè)相對(duì)的概念，軟中控也離不開底層硬件設(shè)備的支持。筆者認(rèn)為，基于網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)控軟件將成為系統(tǒng)的核心和靈魂，并將逐步上升到業(yè)務(wù)層面，與客戶的業(yè)務(wù)系統(tǒng)緊密融合，在網(wǎng)控軟件的調(diào)度和監(jiān)控之下，各類音視頻系統(tǒng)/設(shè)備各司其職、有效協(xié)作，最終目標(biāo)是為客戶提供簡潔、快速、安全和智能的使用體驗(yàn)。

此外，隨著云計(jì)算技術(shù)的普及和發(fā)展，音視頻系統(tǒng)的云化也將是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢，而云化的基礎(chǔ)之一就是本文所述及的網(wǎng)絡(luò)化。音視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的深遠(yuǎn)意義由此可見一斑。