試析直播數字調音臺的選型及OnAir3000的網絡應用

通過對多款數字調音臺的基本構成、關鍵技術及實際應用的分析比較，系統(tǒng)介紹了Studer OnAir300()數字調音臺在直播應用中的技術特性，同時探討了其基于以太網技術的系統(tǒng)結構及其在音頻網絡中的實際應用。

1、引言

數字技術日新月異，調音臺數字化、網絡化進程更是突飛猛進，網絡數字調音臺正逐步取代現有的模擬調音臺和單機數字調音臺，成為市場的寵兒。但市場上的數字調音臺品牌、型號種類繁多，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)勢和缺點，要選出一款性能穩(wěn)定、功能強大、價格適中的直播用數字調音臺，則需要從多方面對產品進行比較和測試。

近期，中央人民廣播電臺技術中心正在進行技術區(qū)的系統(tǒng)升級改造，直播機房調音臺需要選取一款性價比高、操作靈活簡單、擴展性強、易于組網的設備，以下筆者將結合工作實際同大家進行交流和探討。

2、直播用數字調音臺的選型

2.1 數字調音臺的硬件結構和關鍵傳輸技術

數字調音臺的基本構成通常分為3部分:音頻處理機柜、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。音頻處理機柜負責音頻的分配和輸入輸出，控制單元則用于對每個通道信號參數的調節(jié)和設置，音頻信號不經過控制面板，即使控制界面出現問題，仍然不影響當前音頻的正常工作。顯示器對于不同品牌的調音臺有不同的用途，有些只是簡單地用作幾條總線的表頭參數顯示(數量有限，內容可自定義)，其狀態(tài)并不會影響音頻信號和控制信號;有些則不僅作為表頭顯示，還擔負了所有音頻、控制的分配和設置，相當于調音臺的總控PC，一旦主屏死機，所有信號均無法處理，所以對主屏穩(wěn)定性的要求極高。

對于網絡化數字調音臺來說，一般采用3種總線標準，即:TDM(時分復用),MADI(多路數字音頻串行接口),CAN(控制器局部網)。

2.2 同類型播出調音臺的性能比較

我臺現有直播機房采用的調音臺是德國DHD公司生產的DHD RM4200(主直播機房)和STUDEROnAir2000M2備直播機房)。

OnAir2000最大的特點是運行穩(wěn)定，但由于它在母線分配的數量和靈活性上都受到限制，不易進行硬件模塊的擴展，只是一款不具備聯網功能的單機數字調音臺，已不能適應當前播出多元化的需求。

RM4200D數字調音臺是德國DHD公司針對數字化、網絡化發(fā)展研發(fā)的第三代產品。DSP音頻處理機柜與控制單元通過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)可實現較為強大的功能:擁有48路立體聲總線通路和輔助輸出通路;768個內部路由通道;192個輸人/輸出通道;6組獨立立體聲監(jiān)聽路徑;12個MADI端口，每個MADI端口可提供56路數字信號。其最大亮點(也是很多技術人員比較喜歡的)是軟件可設置調音臺所有功能，硬件系統(tǒng)僅僅是為軟件系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作平臺，所以軟件設置極具靈活性，不同的技術人員可以根據實際需求和自己的經驗、理解、習慣完成種類各異的功能。正因為其軟件設置過于靈活，并沒有標準的框架作為限制，不同的編程途徑(或繁或簡)都可以實現相同的功能，但對于DSP的處理速度來說就會存在差異，如果DSP的占用率過高往往會導致不明原因的死機、網絡中斷等對直播危害極大的后果。在近三年的使用中，針對其容易死機的現象為保證其正常運行，我臺技術人員每月都會對該品牌調音臺定期檢測和維護。

LAWO Zirkon調音臺也是我臺這次選型的一款設備，LAWO前身實際和DHD師出同門，在設計理念上較為相似，雖然價格在幾款品牌中最便宜，但各地電臺并未廣泛使用，對其穩(wěn)定性并不十分了解。

2.3 STUDER OnAir3000數字播出調音臺的技術性能

直播用數字調音臺的選擇有幾個關鍵因素需要考慮:工作的穩(wěn)定性、直播的可操控性、功能的實用性、可擴展性及產品的售后服務。從播出安全的角度出發(fā)，設備性能的穩(wěn)定是技術人員考慮的重點。對多家產品進行嚴格測試和調研后，瑞士STUDER公司的OnAir3000調音臺在眾多同類設備中脫穎而出。

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，可以根據不同的應用進行組合。OnAir3000的硬件結構分為主機SCORE、控制臺D21m兩部分。SCORE的核心機箱是一個標準的6U機架結構，它集成了音頻信號處理單元和D21 m音頻矩陣。SCORE的DSP板卡放置在上面的3個U內，并可以最多容納6塊DSP卡以及所需的控制板卡、時間和時鐘同步接口;下排與標準的D21m輸入/輸出接口系統(tǒng)完全相同。

主機箱SCORE具有音頻處理單元，包括DSP卡、CPU主卡和音頻時鐘卡及時間同步卡。SCORE內的每一塊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，音頻信號通過40 bit浮點運算處理，由TDM時分復用總線傳輸，確保聲音質量。

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字調音臺，如VISTA和D950。所有板卡統(tǒng)一規(guī)格，插人3U機箱中，可以單獨設置，也可根據系統(tǒng)的需要增減調整。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，都可簡單增加外部D21m機箱即可。D21m系統(tǒng)自動偵測新的插入卡，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)聽對講模塊、主顯示屏和推子顯示屏等模塊，根據需要所有模塊可以自由組合配置，安裝在定制的機架中。通過RS422協議進行模塊之間的互聯，監(jiān)聽/對講模塊的音頻連接可以通過光纖ADAT接口，SCORE之間則通過以太網連接。SCORE與控制臺主屏由一臺交換機相連，網絡協議為TCP/IP，主屏內部的MPU處理并轉發(fā)各模塊的操作指令，實現音頻的輸人輸出。對于系統(tǒng)操作模式來說除了這種單機操作之外，也允許PC操作模式，PC機直接連在交換機上即可。在PC機上同時運行調音臺應用軟件和配置工具，所有混音操作可以通過PC機進行遠程控制，但一般情況下只是作為總控的監(jiān)測并不進行操作，只有當控制臺死機或I/0出現問題，不能為各模塊提供電源時，可通過總控PC對調音臺操作界面進行遠程控制，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設計了嚴謹的工作模式來應對潛在的突發(fā)事件:

　　(1)所有模塊都支持熱插拔。如果一個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)以同樣的設置進行工作。

　　(2) DSP卡支持熱冗余及任務交換備份。

　　(3)控制卡支持熱交換。單一的控制信號錯誤并不會干擾音頻信號。

　　(4)錯誤信息可以在圖形用戶界面上顯示，同時記錄在日志文件中，該日志可以在網絡的任何地方被調用查看和分析。

　　(5)錯誤信息可以產生一個外部的警報信號，同時可向移動電話發(fā)送SMS信息來報警。

3、OnAir3000在音頻網絡中的應用

3.1 網絡設計原則

為了盡可能發(fā)揮OnAir3000在音頻網絡中的作用，在組網時必須選擇合適的網絡拓撲結構。為保證充裕的帶寬和較低的響應時間，MADI技術應用于音頻信號的輸人輸出，而直播機房和總控機房之間的互連則通過五類線連接。

OnAir3000系統(tǒng)支持和使用網絡層上的IP協議。IP地址使用DHCP分配。通過常規(guī)的IT服務器(軟件)或可管理的交換機和路由器來完成n。一個網絡域中只能有一個DHCP服務器被激活。系統(tǒng)可以識別備份的DHCP服務器。如果同時使用超過一個DHCP服務器，必須確保OnAir3000部件總能在OnAir3000網絡域的范圍中取得一個有效的IP地址。

3.2 解決方案

圖2是標準的網絡解決方案，適用于中等規(guī)模的獨立 OnAir3000網絡，支持10臺調音臺左右的規(guī)模。因為所有調音臺都連接到核心交換機，因此這種方案提供I/0共享功能。標準配置中使用了具有管理功能的AT-8524T12M交換機，內置DHCP服務器功能。

圖2顯示了獨立的OnAir3000網絡，此網絡擁有4個SCORE和5個控制桌，1個管理控制桌和1個LogScreen日志屏幕。有些控制桌直接連接到AT-8524交換機，而在直播間的控制桌則通過另外一臺本地交換機(Netgear FS516)連接到OnAir3000網絡。因為AT-8524交換機配置了風扇，所以可以把它放在總控機房中。

3.3 組網特點

該網絡連接的優(yōu)點在于:

(1)網絡運用十分靈活，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)交換機提供充足的24個端口。

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

　　(5)高效實現節(jié)目資源共享，同時直播機房之間在總控的統(tǒng)一調配下也可以實現互為備份，節(jié)省了寶貴的機房資源。

4、總結

OnAir3000作為網絡直播調音臺，具有操作簡單快捷、音頻處理功能強大、性能穩(wěn)定、網絡擴展靈活等特點，是一款性價比較高的直播調音臺，完全符合我臺現有的技術需求。在幾個月的設備測試和對其他省臺調研結果來看，OnAir3000基本沒有發(fā)生數字調音臺常見的死機、自動重啟等現象，該款調音臺將會為我臺的安全播音提供更可靠、更有效的技術保障。