試析直播數(shù)字調(diào)音臺(tái)的選型及OnAir3000的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

通過對(duì)多款數(shù)字調(diào)音臺(tái)的基本構(gòu)成、關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用的分析比較，系統(tǒng)介紹了Studer OnAir300()數(shù)字調(diào)音臺(tái)在直播應(yīng)用中的技術(shù)特性，同時(shí)探討了其基于以太網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其在音頻網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用。

1、引言

數(shù)字技術(shù)日新月異，調(diào)音臺(tái)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程更是突飛猛進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字調(diào)音臺(tái)正逐步取代現(xiàn)有的模擬調(diào)音臺(tái)和單機(jī)數(shù)字調(diào)音臺(tái)，成為市場(chǎng)的寵兒。但市場(chǎng)上的數(shù)字調(diào)音臺(tái)品牌、型號(hào)種類繁多，如瑞士的STUDEROnAir3000,德國的DHD RM4200,LAW0 Zirkon，美國的WHEATSTONE，它們有相似的特性，也有各自的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，要選出一款性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、價(jià)格適中的直播用數(shù)字調(diào)音臺(tái)，則需要從多方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行比較和測(cè)試。

近期，中央人民廣播電臺(tái)技術(shù)中心正在進(jìn)行技術(shù)區(qū)的系統(tǒng)升級(jí)改造，直播機(jī)房調(diào)音臺(tái)需要選取一款性價(jià)比高、操作靈活簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)、易于組網(wǎng)的設(shè)備，以下筆者將結(jié)合工作實(shí)際同大家進(jìn)行交流和探討。

2、直播用數(shù)字調(diào)音臺(tái)的選型

2.1 數(shù)字調(diào)音臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵傳輸技術(shù)

數(shù)字調(diào)音臺(tái)的基本構(gòu)成通常分為3部分:音頻處理機(jī)柜、控制單元和表頭顯示器。外觀上有一體式和分體式兩種，用戶可以按不同的安裝需求來選擇，其工作原理基本一致。音頻處理機(jī)柜負(fù)責(zé)音頻的分配和輸入輸出，控制單元?jiǎng)t用于對(duì)每個(gè)通道信號(hào)參數(shù)的調(diào)節(jié)和設(shè)置，音頻信號(hào)不經(jīng)過控制面板，即使控制界面出現(xiàn)問題，仍然不影響當(dāng)前音頻的正常工作。顯示器對(duì)于不同品牌的調(diào)音臺(tái)有不同的用途，有些只是簡(jiǎn)單地用作幾條總線的表頭參數(shù)顯示(數(shù)量有限，內(nèi)容可自定義)，其狀態(tài)并不會(huì)影響音頻信號(hào)和控制信號(hào);有些則不僅作為表頭顯示，還擔(dān)負(fù)了所有音頻、控制的分配和設(shè)置，相當(dāng)于調(diào)音臺(tái)的總控PC，一旦主屏死機(jī)，所有信號(hào)均無法處理，所以對(duì)主屏穩(wěn)定性的要求極高。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字調(diào)音臺(tái)來說，一般采用3種總線標(biāo)準(zhǔn)，即:TDM(時(shí)分復(fù)用),MADI(多路數(shù)字音頻串行接口),CAN(控制器局部網(wǎng))。

2.2 同類型播出調(diào)音臺(tái)的性能比較

我臺(tái)現(xiàn)有直播機(jī)房采用的調(diào)音臺(tái)是德國DHD公司生產(chǎn)的DHD RM4200(主直播機(jī)房)和STUDEROnAir2000M2備直播機(jī)房)。

OnAir2000最大的特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定，但由于它在母線分配的數(shù)量和靈活性上都受到限制，不易進(jìn)行硬件模塊的擴(kuò)展，只是一款不具備聯(lián)網(wǎng)功能的單機(jī)數(shù)字調(diào)音臺(tái)，已不能適應(yīng)當(dāng)前播出多元化的需求。

RM4200D數(shù)字調(diào)音臺(tái)是德國DHD公司針對(duì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展研發(fā)的第三代產(chǎn)品。DSP音頻處理機(jī)柜與控制單元通過CAN總線連接，音頻的輸人輸出可以通過普通電纜或者光纖傳送。全配置的RM4200D系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)較為強(qiáng)大的功能:擁有48路立體聲總線通路和輔助輸出通路;768個(gè)內(nèi)部路由通道;192個(gè)輸人/輸出通道;6組獨(dú)立立體聲監(jiān)聽路徑;12個(gè)MADI端口，每個(gè)MADI端口可提供56路數(shù)字信號(hào)。其最大亮點(diǎn)(也是很多技術(shù)人員比較喜歡的)是軟件可設(shè)置調(diào)音臺(tái)所有功能，硬件系統(tǒng)僅僅是為軟件系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作平臺(tái)，所以軟件設(shè)置極具靈活性，不同的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求和自己的經(jīng)驗(yàn)、理解、習(xí)慣完成種類各異的功能。正因?yàn)槠滠浖O(shè)置過于靈活，并沒有標(biāo)準(zhǔn)的框架作為限制，不同的編程途徑(或繁或簡(jiǎn))都可以實(shí)現(xiàn)相同的功能，但對(duì)于DSP的處理速度來說就會(huì)存在差異，如果DSP的占用率過高往往會(huì)導(dǎo)致不明原因的死機(jī)、網(wǎng)絡(luò)中斷等對(duì)直播危害極大的后果。在近三年的使用中，針對(duì)其容易死機(jī)的現(xiàn)象為保證其正常運(yùn)行，我臺(tái)技術(shù)人員每月都會(huì)對(duì)該品牌調(diào)音臺(tái)定期檢測(cè)和維護(hù)。

LAWO Zirkon調(diào)音臺(tái)也是我臺(tái)這次選型的一款設(shè)備，LAWO前身實(shí)際和DHD師出同門，在設(shè)計(jì)理念上較為相似，雖然價(jià)格在幾款品牌中最便宜，但各地電臺(tái)并未廣泛使用，對(duì)其穩(wěn)定性并不十分了解。

2.3 STUDER OnAir3000數(shù)字播出調(diào)音臺(tái)的技術(shù)性能

直播用數(shù)字調(diào)音臺(tái)的選擇有幾個(gè)關(guān)鍵因素需要考慮:工作的穩(wěn)定性、直播的可操控性、功能的實(shí)用性、可擴(kuò)展性及產(chǎn)品的售后服務(wù)。從播出安全的角度出發(fā)，設(shè)備性能的穩(wěn)定是技術(shù)人員考慮的重點(diǎn)。對(duì)多家產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試和調(diào)研后，瑞士STUDER公司的OnAir3000調(diào)音臺(tái)在眾多同類設(shè)備中脫穎而出。

STUDER OnAir3000是基于OnAir2000以“Touch&Action”為理念建立起來的。其控制桌是模塊化的，可以根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行組合。OnAir3000的硬件結(jié)構(gòu)分為主機(jī)SCORE、控制臺(tái)D21m兩部分。SCORE的核心機(jī)箱是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的6U機(jī)架結(jié)構(gòu)，它集成了音頻信號(hào)處理單元和D21 m音頻矩陣。SCORE的DSP板卡放置在上面的3個(gè)U內(nèi)，并可以最多容納6塊DSP卡以及所需的控制板卡、時(shí)間和時(shí)鐘同步接口;下排與標(biāo)準(zhǔn)的D21m輸入/輸出接口系統(tǒng)完全相同。

主機(jī)箱SCORE具有音頻處理單元，包括DSP卡、CPU主卡和音頻時(shí)鐘卡及時(shí)間同步卡。SCORE內(nèi)的每一塊DSP卡，通過6塊專用的sharc DSP芯片共同工作，固定在一塊縱線傳輸速度為6 Gb/s(或可處理4000路音頻通路)的線路板上，音頻信號(hào)通過40 bit浮點(diǎn)運(yùn)算處理，由TDM時(shí)分復(fù)用總線傳輸，確保聲音質(zhì)量。

SCORE使用STUDER的高密度D21m UO系統(tǒng)，這些板卡同樣也用于大型數(shù)字調(diào)音臺(tái)，如VISTA和D950。所有板卡統(tǒng)一規(guī)格，插人3U機(jī)箱中，可以單獨(dú)設(shè)置，也可根據(jù)系統(tǒng)的需要增減調(diào)整。如果需要更多的輸人或輸出，包括模擬傳聲器/線路、AES/EBU ,ADAT光纖、MADI光纖、TDIF , GPIO ,DOLBY解碼等接口，都可簡(jiǎn)單增加外部D21m機(jī)箱即可。D21m系統(tǒng)自動(dòng)偵測(cè)新的插入卡，并且傳送合適的信息到主控。

OnAir3000控制桌面包括推子分配模塊、通道顯示模塊、旋鈕模塊、監(jiān)聽對(duì)講模塊、主顯示屏和推子顯示屏等模塊，根據(jù)需要所有模塊可以自由組合配置，安裝在定制的機(jī)架中。通過RS422協(xié)議進(jìn)行模塊之間的互聯(lián)，監(jiān)聽/對(duì)講模塊的音頻連接可以通過光纖ADAT接口，SCORE之間則通過以太網(wǎng)連接。SCORE與控制臺(tái)主屏由一臺(tái)交換機(jī)相連，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為TCP/IP，主屏內(nèi)部的MPU處理并轉(zhuǎn)發(fā)各模塊的操作指令，實(shí)現(xiàn)音頻的輸人輸出。對(duì)于系統(tǒng)操作模式來說除了這種單機(jī)操作之外，也允許PC操作模式，PC機(jī)直接連在交換機(jī)上即可。在PC機(jī)上同時(shí)運(yùn)行調(diào)音臺(tái)應(yīng)用軟件和配置工具，所有混音操作可以通過PC機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，但一般情況下只是作為總控的監(jiān)測(cè)并不進(jìn)行操作，只有當(dāng)控制臺(tái)死機(jī)或I/0出現(xiàn)問題，不能為各模塊提供電源時(shí)，可通過總控PC對(duì)調(diào)音臺(tái)操作界面進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，OnAir3000連接圖如圖1所示。

可靠性是播控環(huán)節(jié)中最重要的因素之一，STUDEF為SCORE設(shè)計(jì)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髂Ｊ絹響?yīng)對(duì)潛在的突發(fā)事件:

　　(1)所有模塊都支持熱插拔。如果一個(gè)接口模塊在工作期間無法用CATS電纜連接，可以直接使用替換模塊繼續(xù)以同樣的設(shè)置進(jìn)行工作。

　　(2) DSP卡支持熱冗余及任務(wù)交換備份。

　　(3)控制卡支持熱交換。單一的控制信號(hào)錯(cuò)誤并不會(huì)干擾音頻信號(hào)。

　　(4)錯(cuò)誤信息可以在圖形用戶界面上顯示，同時(shí)記錄在日志文件中，該日志可以在網(wǎng)絡(luò)的任何地方被調(diào)用查看和分析。

　　(5)錯(cuò)誤信息可以產(chǎn)生一個(gè)外部的警報(bào)信號(hào)，同時(shí)可向移動(dòng)電話發(fā)送SMS信息來報(bào)警。

3、OnAir3000在音頻網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

3.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則

為了盡可能發(fā)揮OnAir3000在音頻網(wǎng)絡(luò)中的作用，在組網(wǎng)時(shí)必須選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為保證充裕的帶寬和較低的響應(yīng)時(shí)間，MADI技術(shù)應(yīng)用于音頻信號(hào)的輸人輸出，而直播機(jī)房和總控機(jī)房之間的互連則通過五類線連接。

OnAir3000系統(tǒng)支持和使用網(wǎng)絡(luò)層上的IP協(xié)議。IP地址使用DHCP分配。通過常規(guī)的IT服務(wù)器(軟件)或可管理的交換機(jī)和路由器來完成n。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)域中只能有一個(gè)DHCP服務(wù)器被激活。系統(tǒng)可以識(shí)別備份的DHCP服務(wù)器。如果同時(shí)使用超過一個(gè)DHCP服務(wù)器，必須確保OnAir3000部件總能在OnAir3000網(wǎng)絡(luò)域的范圍中取得一個(gè)有效的IP地址。

3.2 解決方案

圖2是標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)解決方案，適用于中等規(guī)模的獨(dú)立 OnAir3000網(wǎng)絡(luò)，支持10臺(tái)調(diào)音臺(tái)左右的規(guī)模。因?yàn)樗姓{(diào)音臺(tái)都連接到核心交換機(jī)，因此這種方案提供I/0共享功能。標(biāo)準(zhǔn)配置中使用了具有管理功能的AT-8524T12M交換機(jī)，內(nèi)置DHCP服務(wù)器功能。

圖2顯示了獨(dú)立的OnAir3000網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)擁有4個(gè)SCORE和5個(gè)控制桌，1個(gè)管理控制桌和1個(gè)LogScreen日志屏幕。有些控制桌直接連接到AT-8524交換機(jī)，而在直播間的控制桌則通過另外一臺(tái)本地交換機(jī)(Netgear FS516)連接到OnAir3000網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)锳T-8524交換機(jī)配置了風(fēng)扇，所以可以把它放在總控機(jī)房中。

3.3 組網(wǎng)特點(diǎn)

該網(wǎng)絡(luò)連接的優(yōu)點(diǎn)在于:

(1)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用十分靈活，使用了DHCP，無需配置IP地址。

　　(2)擁有備份電源(RPS AT-RPS-3000:89.2011.52)

　　(3)交換機(jī)提供充足的24個(gè)端口。

　　(4)整體布局，便捷管理。主持人和維護(hù)人員的工作都變得條理明晰，簡(jiǎn)單快捷。

　　(5)高效實(shí)現(xiàn)節(jié)目資源共享，同時(shí)直播機(jī)房之間在總控的統(tǒng)一調(diào)配下也可以實(shí)現(xiàn)互為備份，節(jié)省了寶貴的機(jī)房資源。

4、總結(jié)

OnAir3000作為網(wǎng)絡(luò)直播調(diào)音臺(tái)，具有操作簡(jiǎn)單快捷、音頻處理功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展靈活等特點(diǎn)，是一款性價(jià)比較高的直播調(diào)音臺(tái)，完全符合我臺(tái)現(xiàn)有的技術(shù)需求。在幾個(gè)月的設(shè)備測(cè)試和對(duì)其他省臺(tái)調(diào)研結(jié)果來看，OnAir3000基本沒有發(fā)生數(shù)字調(diào)音臺(tái)常見的死機(jī)、自動(dòng)重啟等現(xiàn)象，該款調(diào)音臺(tái)將會(huì)為我臺(tái)的安全播音提供更可靠、更有效的技術(shù)保障。