SOUNDGRID數(shù)字音頻系統(tǒng)概述

楊昊瑞

摘要：本文介紹了基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音頻傳輸協(xié)議的SoundGrid數(shù)字音頻系統(tǒng)的基本技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)介紹了該系統(tǒng)所需的硬件與軟件系統(tǒng)及其基本設(shè)計(jì)原理與使用方法，并對(duì)其在多種場(chǎng)景下的應(yīng)用做出了初步的探討，同時(shí)對(duì)其優(yōu)勢(shì)與不足做出了說(shuō)明，

關(guān)鍵詞：SoundGrid；網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音頻傳輸協(xié)議；數(shù)字音頻系統(tǒng)

一.概述

SoundGrid數(shù)字音頻系統(tǒng)是由Waves公司研發(fā)的、基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音頻傳輸協(xié)議的一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議。類(lèi)似于Dante網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議，其只能在Waves研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品中使用，是一種封閉的音頻信號(hào)傳輸協(xié)議。同時(shí)，由于其采用了OSI網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系中的第三層傳輸協(xié)議，其擁有十分強(qiáng)大的信號(hào)傳輸與路由能力。同時(shí)SoundGrid協(xié)議也可以同時(shí)傳輸信號(hào)處理信息以及控制信息，因此其能夠勝任多通路信號(hào)計(jì)算與傳輸。

二.技術(shù)特點(diǎn)

1、傳輸能力

SoundGrid數(shù)字音頻傳輸協(xié)議在單數(shù)據(jù)通路下可以實(shí)現(xiàn)最高128通路的192KHz的線性PCM音頻傳輸，不同于以往的傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)傳輸，SoundGrid協(xié)議在傳輸如此龐大的信號(hào)通路時(shí)僅需要一條超五類(lèi)或六類(lèi)網(wǎng)線。

同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，用戶可以構(gòu)建一個(gè)以SoundGrid傳輸協(xié)議為和核心傳輸通路的大型音頻信號(hào)傳輸處理系統(tǒng)，任何接入該傳輸網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，均可以通過(guò)網(wǎng)線獲得該網(wǎng)絡(luò)通路中的所有聲音信號(hào)。

2、同步時(shí)鐘

在SoundGrid系統(tǒng)中，用戶可以自行選擇每一個(gè)接入系統(tǒng)中的設(shè)備作為主時(shí)鐘，其他設(shè)備均會(huì)自動(dòng)以該設(shè)備為主時(shí)鐘完成信號(hào)同步。

3、信號(hào)處理傳輸

SoundGrid協(xié)議的最大特點(diǎn)是，其系統(tǒng)服務(wù)器能夠?qū)τ脩綦娔X中的聲音信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的高性能運(yùn)算，并通過(guò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，將處理后的信號(hào)以極低的延時(shí)傳輸回用戶電腦中，實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)與控制信號(hào)同步傳輸。

對(duì)于電腦處理器性能不足的用戶來(lái)說(shuō)，SoundGrid服務(wù)器能夠極大的提升用戶的音頻處理能力，這對(duì)于大型音頻工程而言意味著能夠掛載更多的處理插件，根據(jù)官方數(shù)據(jù)，在SoundGrid服務(wù)器的幫助下，用戶最大插件掛載數(shù)量是單獨(dú)使用計(jì)算機(jī)的8倍；于此同時(shí)，該協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)超低延遲的聲音信號(hào)處理，相對(duì)于使用用戶電腦處理器進(jìn)行計(jì)算，SoundGrid協(xié)議能夠?qū)AVES公司60%的插件實(shí)現(xiàn)零延遲計(jì)算（小于等于1個(gè)sample）；同時(shí)低延時(shí)運(yùn)算能夠增強(qiáng)插件運(yùn)算效果，進(jìn)一步提升音質(zhì)。根據(jù)頻譜圖來(lái)對(duì)比，如果插件采用SoundGrid運(yùn)算，其聲音信號(hào)的低頻能量密度相比使用Local CPU運(yùn)算的聲音信號(hào)更強(qiáng)，低頻區(qū)的動(dòng)態(tài)效果也更優(yōu)秀。

這一巨大的優(yōu)勢(shì)能夠?yàn)殇浺艋煲艄ぷ魈峁└鼜?qiáng)勁的創(chuàng)作動(dòng)力，對(duì)于并聯(lián)壓縮和側(cè)鏈壓縮等高級(jí)混音手段而言，使用SoundGrid系統(tǒng)能夠?yàn)檫@兩種對(duì)延遲要求極高的操作帶來(lái)更加優(yōu)秀的聲音表現(xiàn)力；而對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)演出而言，SoundGrid系統(tǒng)的低延時(shí)處理特性能夠提升整個(gè)擴(kuò)聲系統(tǒng)的運(yùn)行效率，對(duì)高級(jí)演出的效果實(shí)現(xiàn)提供了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)，同時(shí)使用成本也相對(duì)較低。

4、信號(hào)路由

由于SoundGrid系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸，其信號(hào)路由與擴(kuò)展能力得到了極大的提升，相比傳統(tǒng)的數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)，SoundGrid系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更多的輸入輸出接入，同時(shí)能夠允許用戶靈活的調(diào)整信號(hào)的分配路徑，而鏈接方式則是更加輕便的網(wǎng)線。只要接入SoundGrid系統(tǒng)中的設(shè)備，用戶均可以自由調(diào)取，即使不同操作系統(tǒng)（例如Window和Mac OS）的電腦在接入系統(tǒng)后也能夠無(wú)障礙的獲取對(duì)方主機(jī)內(nèi)的聲音信號(hào)流。

三.硬件系統(tǒng)

SoundGrid音頻系統(tǒng)需要由專(zhuān)屬設(shè)備構(gòu)建完成，并分為三大部分：SoundGrid Sever專(zhuān)屬服務(wù)器、SoundGrid I/O音頻接口以及裝有SoundGrid Driver以及SoundGrid軟件的電腦。

SoundGrid Sever是SoundGrid系統(tǒng)中的核心，其負(fù)責(zé)系統(tǒng)中所有信號(hào)的路由分配以及低延時(shí)的Waves插件運(yùn)算處理。它由Intel處理器作為基本計(jì)算單元，并能夠通過(guò)更換高頻率多核心處理器來(lái)提升其整體的計(jì)算能力。相對(duì)于使用定制DSP芯片的外接音頻信號(hào)處理系統(tǒng)，SoundGrid Sever的維護(hù)更加簡(jiǎn)單，并且具備長(zhǎng)久的可升級(jí)性。

而SoundGrid I/O音頻接口主要包括英國(guó)Digico公司生產(chǎn)的DigiGrid系列音頻接口；美國(guó)Waves公司生產(chǎn)的SoundStudio STG音頻接口箱和WSG Consoles I/O Card以及美國(guó)Apogee公司生產(chǎn)的Apogee Symphony I/O MK II SoundGrid音頻接口。

DigiGrid系列的產(chǎn)品線最為豐富，旗下的多款接口涵蓋了音頻工程系統(tǒng)中最常用的傳輸接口：DigiGrid IOS不僅自帶SoundGrid Sever，同時(shí)能夠提供8路模擬I/O以及一路立體聲AESI/O，是一款全能型的接口；DigiGrid IOX提供了多達(dá)12路的Mic模擬輸入接口，比較適合現(xiàn)場(chǎng)演出擴(kuò)聲及錄音的用戶；而DigiGrid IOC則提供了16路AES I/O，比較適用于需要較多數(shù)字信號(hào)通路的音頻系統(tǒng)；而DigiGrid MGO/MGB則分別采用了光纖MADI接口和BNC同軸MADI接口，能夠?qū)崿F(xiàn)最大128通道的聲音信號(hào)傳輸，更適合需要多通路聲音信號(hào)傳輸?shù)拇笮鸵纛l處理系統(tǒng)。

SoundStudio STG音頻接口箱則可以提供16/24路Mic模擬輸入，其主要針對(duì)擴(kuò)聲演出用用戶，實(shí)現(xiàn)更加緊湊小巧的系統(tǒng)構(gòu)成；而Waves公司推出的WSG Consoles I/O Card則是數(shù)字調(diào)音臺(tái)的I/O擴(kuò)展卡。通過(guò)這張協(xié)議擴(kuò)展卡，用戶的數(shù)字調(diào)音臺(tái)可以接入SoundGrid系統(tǒng)之中，在串聯(lián)系統(tǒng)中I/O的同時(shí)，也能夠使用SoundGrid系統(tǒng)的服務(wù)器進(jìn)行額外的Waves插件運(yùn)算，進(jìn)而彌補(bǔ)調(diào)音臺(tái)本身聲音處理能力的不足。同時(shí)，一些數(shù)字調(diào)音臺(tái)品牌已經(jīng)自帶了SoundGrid協(xié)議接口，能夠直接接入SoundGrid系統(tǒng)。而這一擴(kuò)展功能目前已涵蓋市面上主流的數(shù)字調(diào)音臺(tái)品牌，包括：STUDER、LAWO、Solid State Logic、DiGiCo、YAMAHA、Roland、ALLEN&HEATH、VENUE、PreSonus、Behringer、MACKIE、Soundcraft等眾多品牌。

Apogee Symphony I/O MK II SoundGrid音頻接口則更加側(cè)重錄音棚用戶，作為高端AD/DA的生產(chǎn)商，Apogee將SoundGrid接口引入了自家的旗艦接口中，為追求更好音質(zhì)的用戶帶來(lái)了更加靈活的信號(hào)路由與處理能力。

四.軟件系統(tǒng)

1、SoundGrid及LV1數(shù)字調(diào)音臺(tái)

每一個(gè)購(gòu)買(mǎi)SoundGrid系列音頻接口的用戶都可以獲得一個(gè)SoundGrid軟件，用來(lái)完成基本的硬件驅(qū)動(dòng)更新以及信號(hào)分配。不同于一般的音頻接口驅(qū)動(dòng)軟件，SoundGrid軟件中包含多達(dá)8個(gè)的立體聲通道（Channel）以及8個(gè)立體聲AUX軌道，并且能夠?qū)崿F(xiàn)Channel和AUX軌道之間的靈活信號(hào)分配，同時(shí)每一個(gè)Channel和AUX上均可以掛在Waves插件，這些插件均由SoundGrid Sever完成運(yùn)算，因此不會(huì)占用更多的電腦CPU性能；而在Set Up界面中，用戶可以一目了然的看到接入當(dāng)前SoundGrid系統(tǒng)中的所有硬件接口以、電腦以及SoundGrid Sever數(shù)量，并能夠在此設(shè)定管理系統(tǒng)主時(shí)鐘，采樣率以及Buffer Size。這些強(qiáng)大的功能更能夠讓用戶輕松建立舞臺(tái)擴(kuò)聲與返送系統(tǒng)，或者實(shí)現(xiàn)錄音棚中錄音信號(hào)，監(jiān)聽(tīng)信號(hào)以及返送信號(hào)的獨(dú)立分配，并同時(shí)能夠?yàn)槊恳粋€(gè)信號(hào)單獨(dú)施加插件效果。

對(duì)于大型演出及錄音系統(tǒng)有需求的用戶，則可以選擇購(gòu)買(mǎi)Waves LV1數(shù)字調(diào)音臺(tái)，以獲取更多的Channel和AUX數(shù)量以及更加專(zhuān)業(yè)的信號(hào)分配界面與插件運(yùn)算處理界面。LV1系統(tǒng)最大支持64個(gè)立體聲Channel的運(yùn)算，應(yīng)對(duì)大型演出游刃有余。

2、Studio Rack

Studio Rack是一個(gè)多格式（VST2/VST3/AU/AAX）的DAW插件，用戶可以在其中掛載多達(dá)8個(gè)Waves及第三方支持插件，同時(shí)可以通過(guò)Studio Rack選擇將這些插件送至SoundGrid Sever進(jìn)行計(jì)算，以獲取更高精度更低延遲的運(yùn)算效果；同時(shí)在沒(méi)有SoundGrid Sever的情況下，Studio Rack完全支持用Local CPU完成計(jì)算。而在錄音時(shí)，Studio Rack也可以直接獲取SoundGrid系統(tǒng)中的信號(hào)源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更低的錄音系統(tǒng)延遲。

五.應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與不足

SoundGrid系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，涵蓋了各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)演出的舞臺(tái)擴(kuò)聲工作及同期錄音工作，同時(shí)也可以作為錄音棚內(nèi)的核心音頻系統(tǒng)。相比其他產(chǎn)品，SoundGrid系統(tǒng)在解決聲音信號(hào)傳輸與分配的同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)聲音信號(hào)的運(yùn)算與處理，這是較為少見(jiàn)的；

而SoundGrid系統(tǒng)的不足也相對(duì)明顯，首先其系統(tǒng)內(nèi)部能支持的聲音信號(hào)采樣率最高為96kHz，相比同級(jí)別的其他產(chǎn)品普遍能支持到192kHz采樣率，SoundGrid系統(tǒng)顯然不能滿足有高采樣率工作需求的用戶。盡管現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲工作很少用到高達(dá)192KHz的采樣率，但是對(duì)于高端同期錄音以及頂級(jí)商業(yè)錄音作品而言，這一不足可以說(shuō)相當(dāng)致命。

其次，SoundGrid系統(tǒng)的封閉性也導(dǎo)致了其系統(tǒng)擴(kuò)展的靈活性，因?yàn)槠湓撓到y(tǒng)只能夠接入帶有SoundGrid協(xié)議模塊的設(shè)備，而目前SoundGrid協(xié)議并沒(méi)有開(kāi)放給所有廠商，因此能夠接入系統(tǒng)的只有指定設(shè)備。相對(duì)于授權(quán)范圍更廣泛的Dante協(xié)議和開(kāi)放式的AES67協(xié)議而言，SoundGrid的后續(xù)擴(kuò)展能力還需要長(zhǎng)足的提升。

六、結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字錄音高速發(fā)展的當(dāng)下，由于具備出色的信號(hào)路由靈活性以及更充足的信號(hào)帶寬，基于網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議的數(shù)字音頻系統(tǒng)正在被更多用戶所接受。SoundGrid系統(tǒng)的出現(xiàn)，也正順應(yīng)了這一潮流。相比傳統(tǒng)的幾大基于網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議的音頻系統(tǒng)，SoundGrid系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)音頻從大型演播室?guī)肓诵⌒突墓ぷ鲌?chǎng)景，乃至個(gè)人工作室，為中段用戶群體提供了更多的選擇。盡管它有些許不足，但其仍就是一套功能強(qiáng)大的綜合性音頻解決方案。

（作者單位：中國(guó)傳媒大學(xué)）