基于網(wǎng)絡(luò)的音頻傳輸、控制和監(jiān)測(cè)

櫻 桃

內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

基于網(wǎng)絡(luò)的音頻傳輸、控制和監(jiān)測(cè)

櫻 桃

內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

利用廉價(jià)普及的以太網(wǎng)傳輸多路高質(zhì)量音頻信號(hào)，組成先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸矩陣，形成了全網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字音頻平臺(tái) ，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的傳輸、控制和監(jiān)測(cè)

網(wǎng)絡(luò)音頻 音頻信號(hào)傳輸 控制 監(jiān)測(cè)

網(wǎng)絡(luò)音頻就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸、控制和監(jiān)測(cè)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)字音像信息的傳輸提供了可能性，同時(shí)也降低了傳輸?shù)某杀荆鶕?jù)不同的場(chǎng)合和需求，在音頻信號(hào)的傳輸和監(jiān)控方面有很大的提升，可以大大降低系統(tǒng)的安裝和維護(hù)的成本，現(xiàn)在只需要一條普通五類(lèi)線，就可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)大量的音頻線。深度網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)有著易被管理的特性，通過(guò)局域網(wǎng)，整個(gè)系統(tǒng)資源可以在統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺(tái)下識(shí)別和調(diào)度。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)亩嗦犯哔|(zhì)量數(shù)字音頻信號(hào)的技術(shù)，由軟件、硬件和特定協(xié)議組成。

1 傳 輸

利用COBRANET或其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，多路高質(zhì)量的音頻信號(hào)和控制信號(hào)可以一起通過(guò)一根網(wǎng)線、光纖或者無(wú)線傳輸，先將模擬域的音頻處理，轉(zhuǎn)移到數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)，所有音頻信號(hào)的傳輸都是以數(shù)字的形式在以太網(wǎng)上進(jìn)行非壓縮、低延時(shí)、全帶寬、制作級(jí)高質(zhì)量的音頻信號(hào)傳輸?shù)?，完全克服了模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的各種劣質(zhì)化現(xiàn)象。如圖1所示，有音頻路由器，交換機(jī)，計(jì)算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)軟件的配置就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的傳輸、控制和監(jiān)測(cè)。

利用圖1所示的音頻路由器可以將模擬音頻信號(hào)、AES/EBU數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包可以實(shí)現(xiàn)音頻在網(wǎng)絡(luò)中傳輸、分配，同時(shí)也可以將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)和AES/EBU數(shù)字信號(hào)輸出。在傳輸?shù)倪^(guò)程中，多個(gè)音頻路由器之間必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。音頻路由器對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)性能要求較高，不能選用一般HUB進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為了提高了系統(tǒng)的可靠性，每個(gè)音頻路由器配有一主一備2個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口。一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)也使用多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，構(gòu)成冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖1 音頻路由器

在音頻信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，音頻信號(hào)（包括模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)）均被轉(zhuǎn)換成音頻數(shù)據(jù)包。以COBRANET網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為例，在100M以太網(wǎng)下，一條普通五類(lèi)線可以單向傳輸56路48khz/24bit音頻信號(hào)通道，對(duì)傳輸距離大于100米的場(chǎng)合，可以通過(guò)光端機(jī)轉(zhuǎn)換用光纖傳輸。所有音頻信號(hào)均以48khz/24bit的高質(zhì)量數(shù)字量化傳輸，不進(jìn)行壓縮，因此不會(huì)發(fā)生比特率削減或其他質(zhì)量問(wèn)題，保證了音頻的質(zhì)量。音頻信號(hào)傳輸方向可通過(guò)控制器或網(wǎng)絡(luò)控制單元靈活設(shè)置，對(duì)重要場(chǎng)合，還可加入設(shè)置密碼，以確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。

2 控 制

本文介紹的網(wǎng)絡(luò)音頻路由器采用了如今技術(shù)成熟且廣泛應(yīng)用的CobraNet網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸技術(shù)和高性能DSP音頻處理技術(shù)，利用廉價(jià)普及的以太網(wǎng)傳輸多路高質(zhì)量音頻信號(hào)，組成先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸矩陣，形成了全網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字音頻平臺(tái)，它采用了分散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和獨(dú)立CPU控制技術(shù)，各終端設(shè)備故障不影響整體系統(tǒng)，系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)分配任務(wù)，使得系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔、傳輸更安全、交換效率更高。

若需要對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行交換和分配時(shí)，可以利用路由控制模塊可以任意設(shè)置每一路音頻信號(hào)的發(fā)送方式，如固定連接（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）、多點(diǎn)連接等，還可通過(guò)調(diào)用虛擬路由、虛擬音分等組件，構(gòu)筑一個(gè)完整的音頻交換和分配系統(tǒng)，實(shí)時(shí)傳送音頻信號(hào)。與傳統(tǒng)音頻控制軟件類(lèi)似，也可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置通道的連接方式，對(duì)虛擬路由進(jìn)行手工和定時(shí)控制。如果有特殊需求還可以對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)調(diào)，例如均衡、靜音、反相等參數(shù)的調(diào)節(jié)。由于這個(gè)音頻交換和分配系統(tǒng)是通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)完成的，和傳統(tǒng)的靠硬件設(shè)備組建的系統(tǒng)不同，它的復(fù)雜程度的變化、組件的多少都不會(huì)增加投資，也不需要重新布一根線纜，因此它具有更大的靈活性和更高的性價(jià)比。在一個(gè)以太網(wǎng)中，可以容納幾百路音頻信號(hào)的傳輸和交換，實(shí)現(xiàn)了音頻傳輸技術(shù)的革命性飛躍。在音頻信號(hào)的傳輸過(guò)程中，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)所有音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和音頻處理。通過(guò)虛擬軟調(diào)音臺(tái)，對(duì)各路音頻信號(hào)進(jìn)行幾十種音頻處理。結(jié)合開(kāi)放性的控制接口，可以構(gòu)建智能化的新一代音頻系統(tǒng)。如圖2所示，和傳統(tǒng)的音頻控制相比，現(xiàn)在只需要組建一個(gè)可靠的、標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的控制和管理，系統(tǒng)管理更加簡(jiǎn)潔方便，還可以實(shí)時(shí)掌握音頻設(shè)備的工作狀態(tài)。

圖2 以太網(wǎng)

3 監(jiān) 測(cè)

電臺(tái)節(jié)目常常需要一套復(fù)雜的監(jiān)聽(tīng)監(jiān)看系統(tǒng)，建立網(wǎng)絡(luò)化音頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的底層音頻采集標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、開(kāi)放，具有兼容和擴(kuò)展性。利用監(jiān)聽(tīng)監(jiān)視系統(tǒng)，可以監(jiān)視任何一路、任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)的質(zhì)量，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的智能化靜音監(jiān)測(cè)、過(guò)載監(jiān)測(cè)、立體聲反相監(jiān)測(cè)等功能。傳統(tǒng)電臺(tái)的廣播中心使用不同種類(lèi)的電纜來(lái)連接音頻設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，音頻專(zhuān)用線路有模擬音頻線、話筒音頻線、數(shù)字音頻線，網(wǎng)絡(luò)連接則采用5類(lèi)、6類(lèi)線纜，目前很多電臺(tái)的音頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)傳輸是業(yè)務(wù)獨(dú)立、管理獨(dú)立。在傳統(tǒng)的音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，因大量的設(shè)備不具備網(wǎng)絡(luò)接口被置于網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)之外，可以采集的信息基本就是傳統(tǒng)的音頻信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)的調(diào)度和分析需要增加額外特定硬件和軟件，實(shí)施復(fù)雜、應(yīng)用不便。為了能更直觀地對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視，在軟件中可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，靈活的進(jìn)行監(jiān)視音軌的組屏，滿足更多的監(jiān)測(cè)要求。但基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，應(yīng)用新技術(shù)后的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完全可以滿足更多的監(jiān)測(cè)要求，可以對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)中不同路由的同一信號(hào)進(jìn)行比對(duì)分析，可以通過(guò)應(yīng)用層對(duì)同一信號(hào)的相關(guān)性、延時(shí)、噪聲、電平進(jìn)行分析對(duì)比。對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，能實(shí)現(xiàn)入網(wǎng)設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)、配置和遠(yuǎn)程管理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的智能分析、策略化管理和實(shí)時(shí)控制。一旦有故障發(fā)生可以實(shí)現(xiàn)完整的監(jiān)測(cè)記錄，包括報(bào)警信息、日志信息、文件回查等功能。如圖3所示，靈活的將相關(guān)的音軌放在同一屏上，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的直觀監(jiān)視。

圖3 相關(guān)音軌同屏顯示

結(jié)束語(yǔ)

從目前來(lái)看，以太網(wǎng)是應(yīng)用最為廣泛的，最為可靠的，性價(jià)比最高的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?；诰W(wǎng)絡(luò)的音頻系統(tǒng)將會(huì)更加簡(jiǎn)單，建設(shè)和維護(hù)成本也會(huì)更低。利用以太網(wǎng)的交換特性，有利于改變傳統(tǒng)音頻點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸局限，實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻的軟交換和軟路由。在這個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的音頻系統(tǒng)中包含了幾乎所有的數(shù)據(jù)信息、監(jiān)控信息。整個(gè)音頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將會(huì)成為一個(gè)一體化機(jī)構(gòu)，從制作、傳輸?shù)讲コ?，以及信?hào)的控制、監(jiān)測(cè)更加方便靈活。在未來(lái)的發(fā)展中，基于網(wǎng)絡(luò)的音頻必定對(duì)未來(lái)電臺(tái)技術(shù)架構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對(duì)廣播音頻系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)新的活力。

TM326

B

2096-0751（2017）10-0016-03

櫻 桃 內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 工程師

審稿人：孫生和 內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 正高級(jí)工程

烏日山

責(zé)任編輯：王學(xué)敏