文丨李吉祥 周 寧
廣播電臺IP AUDIO數(shù)字音頻直播室原理與系統(tǒng)組建
文丨李吉祥 周 寧
筆者介紹了基于Livewire技術(shù)的IP AUDIO音頻處理系統(tǒng),包括Livewire技術(shù)的特點及其應(yīng)用優(yōu)勢,Livewire的系統(tǒng)構(gòu)成,重點介紹了廣播電臺通用IP AUDIO數(shù)字音頻直播室的系統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)備構(gòu)成。
廣播電視技術(shù); 廣播電臺直播網(wǎng)絡(luò); 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)播音室
IP AUDIO是一種全新的音頻傳輸、處理方式,為音頻技術(shù)的各個領(lǐng)域帶來了一場革命,基于Livewire技術(shù)的Livewire IP AUDIO音頻處理系統(tǒng)有效的利用以太網(wǎng)及其傳輸協(xié)議進行高速、低延時、高品質(zhì)的音頻傳輸和處理,Livewire帶來了全新的音頻制作觀念,在此基礎(chǔ)上,基于IP AUDIO的調(diào)音臺、話放等設(shè)備應(yīng)運而生。目前,在全世界Livewire技術(shù)正在改變著傳統(tǒng)播音室的面貌。
基于Livewire多播系統(tǒng),可以在以太網(wǎng)內(nèi)將音頻信號從任意設(shè)備移動到任意目的地,這意味著廣播電臺播音室將告別繁雜的音頻線纜及矩陣切換設(shè)備,不需改線即可實現(xiàn),任意音頻信號源從任意端口進入系統(tǒng),就可以被任意數(shù)量的接受端調(diào)用。在Livewire音頻多播系統(tǒng)中,每個音源設(shè)備都有一個文本名稱和唯一的標識ID,每個接收端都可得到可用的音源列表,只需選擇相應(yīng)的名稱和ID,就可以連接到硬件節(jié)點。PC節(jié)點是一臺安裝有網(wǎng)絡(luò)控制軟件的計算機,用戶可通過PC節(jié)點了解整個Livewire音頻多播網(wǎng)絡(luò)狀況和所有設(shè)備信息,調(diào)整設(shè)置參數(shù)。
Livewire音頻多播系統(tǒng)通過GPIO完成硬件設(shè)備的控制,如音源設(shè)備的播放/停止的控制、傳聲器的開/關(guān)控制以及熱線電話的接聽、轉(zhuǎn)接等都可以通過以太網(wǎng)傳輸GPIO控制信號完成。不僅如此,通過以太網(wǎng),Livewire還可以提供更精密的演播室設(shè)備遙控功能,比如,指定好調(diào)音臺各路輸入通道對應(yīng)的音源后,就可以通過音量推子控制有效的信號傳輸,保證正在使用的音源占據(jù)最大帶寬。
Livewire系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是,Pcbased音頻可以不經(jīng)過聲卡直接連接到網(wǎng)絡(luò)。這意味著廣播電臺傳輸系統(tǒng)可以直接使用以太網(wǎng)發(fā)送和接受音頻,避免了使用聲卡帶來的失真和噪聲,數(shù)字音頻信號在網(wǎng)絡(luò)上傳輸不會受到串擾和失真等影響。對于廣播電臺,不僅是節(jié)省了聲卡,更重要的是高質(zhì)量的音頻流可以被任意路由,被接收到的音頻可能來源于另一臺Pc或其他硬件節(jié)點,發(fā)出的音頻可能被其它Pc或硬件節(jié)點接收,同一個連接中,不僅可以傳輸雙向音頻,還能同時傳輸控制信號和其它信息。
盡管Livewire系統(tǒng)使用Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸標準,但是該系統(tǒng)僅在局域網(wǎng)中運行,不受公眾網(wǎng)絡(luò)的限制,同時整個系統(tǒng)是嚴格受控的,因此保證了廣播級音頻質(zhì)量。Livewire系統(tǒng)中聲音信號是不壓縮的,使用廣播級48KHz/24-bit PCM編碼,Axia音頻接口節(jié)點具有超過100dB動態(tài)范圍,<0.005%THD和+24dBU動態(tài)余量。在局域網(wǎng)上采用多種手段防止網(wǎng)絡(luò)擁塞、優(yōu)化傳輸路由為多通道、高質(zhì)量無壓縮音頻信號傳輸提供了足夠的帶寬和安全可控的環(huán)境,避免了因為網(wǎng)絡(luò)問題造成的風險。同時由于直接與Pc連接、使用64bit混音引擎和完備的音頻節(jié)點的使用,保證了Livewire音頻多播系統(tǒng)優(yōu)異的音頻質(zhì)量。
在Livewire網(wǎng)絡(luò)中同步系統(tǒng)覆蓋了系統(tǒng)中每個節(jié)點,同時在每個節(jié)點上都安裝有PLL系統(tǒng),用來恢復(fù)和校準同步器,在系統(tǒng)中有一個主同步節(jié)點發(fā)出時鐘信號,當遇到網(wǎng)絡(luò)阻塞或網(wǎng)絡(luò)中斷時,其余節(jié)點會自動準確的接替。為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中不同的延遲要求Livewire網(wǎng)絡(luò)采用兩種數(shù)據(jù)流:實時數(shù)據(jù)流使用小而快的數(shù)據(jù)包,滿足對低網(wǎng)絡(luò)延遲的傳輸需要,必須使用專用硬件設(shè)備;標準數(shù)據(jù)流采用Internet標準數(shù)據(jù)流,使用較大較慢的數(shù)據(jù)包,滿足對網(wǎng)絡(luò)延時要求不高的傳輸要求。
Livewire系統(tǒng)包括一系列專業(yè)硬件節(jié)點和裝有專用軟件的Pc節(jié)點,還包括以太網(wǎng)交換機。下圖是一個通用Livewire播音室系統(tǒng)解決方案。
Comrex LiveShotTM 是一套借助多種IP網(wǎng)絡(luò)傳輸專業(yè)現(xiàn)場視頻的設(shè)備。專業(yè)電視臺可以用LiveShot在任何地點利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸高質(zhì)量,低延時的視頻信號。LiveShot基于Comrex Access音頻IP編解碼器的成功技術(shù),并對此技術(shù)進行了拓展,使其順暢傳輸廣播質(zhì)量的現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)流。LiveShot可以應(yīng)用在任何IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,包括:3G,4G和衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)連接。Comrex LiveShotTM具有如下特點。
Studio Mix Engine(直播室混音引擎)與網(wǎng)絡(luò)連接,基于Pentium IV主板,運行實時Linux系統(tǒng),他可以提供極為可靠的調(diào)音臺信號處理。所有Studio Engine的輸入輸出連接都是通過單一個1000M以太網(wǎng)口。每個引擎都帶多個輸入、輸出、減混音反饋、監(jiān)聽信號等。另外,他還可以為多路通道提供均衡并且還有容量支持擴展功能。自動感應(yīng)電源,90VAC到240VAC,50 Hz到60 Hz. 100瓦。機架式安裝,2RU大小。需要預(yù)留一個千兆以太網(wǎng)口連接到Axia網(wǎng)絡(luò)。每個控制界面需要一個Studio Engine。
作為整個系統(tǒng)的核心設(shè)備,Element Broadcast Console與傳統(tǒng)調(diào)音臺不同,雖然只用一條網(wǎng)線連到系統(tǒng)中,卻不僅能實現(xiàn)傳統(tǒng)模擬或數(shù)字調(diào)音臺的所用功能,還可以遙控系統(tǒng)中的其它硬件設(shè)備,調(diào)用Pc上的軟件程序。液晶屏不僅可以顯示更多實用狀態(tài)信息,還可調(diào)用適用于直播的輔助工具,如Element桌面觸摸屏時鐘面板,這個可單獨工作的桌面式時鐘面板附件,讓嘉賓、監(jiān)制、主持人可以使用目前只有操作人員才能使用的功能。觸摸屏界面的功能包括:具備數(shù)字及模擬時鐘功能,顯示當天時間;另外可以計算已經(jīng)過去的時間,并帶凍潔及暫停功能;可以作為演出倒數(shù)時鐘,帶調(diào)節(jié)功能。它可以伺服于調(diào)音臺時鐘,也可以作為主時鐘,或獨立工作。Element Broadcast Console需要配合Element Studio Mix Engine混音引擎工作。
PowerStation是全集成一體化的直播室解決方案。它集合了音頻I/O、調(diào)音臺電源、混音引擎和網(wǎng)絡(luò)交換機于一個機箱中,使用方便。每個PowerStation主機箱提供:4路模擬輸入和6路模擬輸出;2路AES/EBU輸入和2路AES/EBU輸出;2路話筒輸入,帶可選幻相電源;4個GPIO機器控制邏輯接口,每個有5路輸入和5路輸出;一個集成化網(wǎng)絡(luò)交換機,有10個100Base-T以太網(wǎng)口,4個帶PoE(以太網(wǎng)供電)的100Base-T端口,以及2個的1000Base-T(千兆網(wǎng))端口以(帶SFP接口格式);強大的電源供應(yīng);工業(yè)級CPU,專為嚴酷的環(huán)境而設(shè)計,保證設(shè)備穩(wěn)定性。
話筒信號音頻節(jié)點(Microphone Node)有8路錄音棚級的話筒前置放大器,每路都有幻相電源開關(guān)和軟件調(diào)節(jié)增益。同時提供8路平衡立體聲模擬線路輸出,方便給主持人回傳耳機和音箱需要的監(jiān)聽信號。輸入使用XLR接頭;輸出使用容易安裝的RJ-45頭。Axia話筒信號音頻節(jié)點也可作為多輸入的話放及A/D轉(zhuǎn)換器使用,它還可用作數(shù)字音頻的舞臺接口。
數(shù)字線路音頻節(jié)點(AES/EBU Node)提供8路立體聲AES3輸入和8路AES3輸出。它也可作1x8,2x4,2x8等使用。AES分配放大器使用任意的AES輸入饋送給8路AES輸出。
模擬線路音頻節(jié)點(Analog Line Node)有8路平衡立體聲輸入和8路平衡立體聲輸出,全部使用RJ-45 連接頭。每路輸入都可以調(diào)節(jié)電平,可以適應(yīng)民用級-10dBv或?qū)I(yè)級+4dBu的設(shè)備。
通用控制節(jié)點(GPIO Node)提供8個用于設(shè)備控制的邏輯端口,每個端口有5個光電隔離的輸入和5個光電隔離的輸出,可以與音源或目的地相關(guān)聯(lián),提供機器開始/停止脈沖、燈泡驅(qū)動及遠程通道控制。每個邏輯端口都可與一臺設(shè)備相關(guān)聯(lián),而它會自動與該設(shè)備一起連動。
路由選擇節(jié)點(Router Selector Node)可以讓你選擇Axia網(wǎng)絡(luò)里任意的共享音源。另外,它的音頻輸入很方便就可以將正在播放的音源加入到Axia網(wǎng)絡(luò)。滾動查看可用的音源,或使用8個可編程的“圓鈕”,可以快速訪問常用的音源??梢钥焖僭L問常用的音源。它有立體聲音頻輸入和輸出,同時具有AES/EBU和模擬接口非常適合在制作室或新聞演播室這類需要同時接收和發(fā)送音頻信號的場合使用。
專為中小型場所的自動路由控制而設(shè)計。PathfinderPC可以作為控制的中心點,通過IP地址,可以控制最多達25臺Axia設(shè)備。它的功能包括:根據(jù)預(yù)定的事件、GPIO閉合點(GPIO closure)或靜音檢測觸發(fā)(Silence Detection trigger)事件,改變路由或場景(scene)。它有一個服務(wù)器許可證,支持10個PathfinderPC Client或PathfinderPC mini的連接。硬件要求P2-400 MHz (或更高) PC,帶10/100or100/1000以太網(wǎng)NIC,運行Windows XP或Windows 2003 server。
IC.20是一個20工位對講控制面板,可預(yù)設(shè)20個對講工位,便于快速連接經(jīng)常呼叫的工位。非常適合主控中心(Master Control)或中心技術(shù)區(qū)(TOC)使用。IC.20包括一個鍵盤和對應(yīng)的顯示屏,可方便快速接入系統(tǒng)中的對講站,支持多方通話和自動應(yīng)答功能。鍵盤還可以拔打外線(使用一個可選的電話橋接器)。整個設(shè)備只有2RU高度,功能特性包括:配備有高能見度的10字母OLED(有機發(fā)光二極管)顯示屏,內(nèi)置喇叭,前面和后面的話筒輸入接口,帶鎖定的4針對講耳麥接口,模擬I/O接口具有XLR和兼容StudioHub標準的RJ-45接口兩種方式,控制喇叭mute/dim的GPIO接口和外部線路狀態(tài)指示器,和以太網(wǎng)口用于單線網(wǎng)絡(luò)連接。需要1個空閑的100Base-T以太網(wǎng)端口用于連接Axia網(wǎng)絡(luò)。自動感應(yīng)電源,90VAC到240VAC,50Hz到60Hz,30瓦,機架式安裝。
可以將任何一臺聯(lián)網(wǎng)的PC變成IP內(nèi)通系統(tǒng)的一部分。簡單的用戶界面與IC-20機架單元完全一樣,對20個經(jīng)常使用的工位作了預(yù)設(shè)。具備自動應(yīng)答和免提功能。便捷的下拉工位尋找功能讓用戶馬上可以訪問沒有預(yù)編程的工位,可以將Softcom工具條安裝在本地任意一臺或每一臺PC上。軟件的使用需要與以太網(wǎng)連接,還有聲卡及話筒/頭戴耳機,運行Windows XP或更高版本的軟件,有20MB硬盤空間。
[1]周明輝. 基于IP 的廣播音頻網(wǎng)絡(luò)Axia LiveWire分析與應(yīng)用. 電聲技術(shù),2010(8):71-77.
(蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,蘭州730030)