上篇准备知识

第1章以数字调音台为核心的数字扩声系统

1.1 学习数字扩声系统的思维、调试方法及网络传输协议

1.1.1 学习数字扩声系统的思维

尽管数字扩声系统与模拟扩声系统具有基本的共同点，但是在学习数字扩声系统时，要摆脱模拟扩声系统的思维方式，以数字调音台为例。

① 建立 “页” “层”的概念，掌握在有限的物理尺寸下扩充通道路数。与12路输入通道、4编组模拟调音台尺寸相近的数字调音台可实现36路输入、8路输出，还可以通过扩充卡再增加输入/输出通道，大大节省了空间。

② 建立模拟调音台 INSERT接口在数字调音台中应用的概念。数字调音台输入通道条内含压缩限幅器、噪声门、图示均衡器及效果声等信号处理单元，等同模拟调音台的“IN-SERT” 接口串接压缩限幅器等多个周边设备，采用一个工具模板调节参数。

③建立数字调音台操纵台面有限推子（Fader）的公用概念，既能充当通道推子，也能充当主输出、编组输出及辅助输出推子。

④ 建立处理、传送的是数字信号的意识。

⑤ 了解数字扩声系统的网络架构。

⑥ 过载的概念。过载即超出自身应承担的负荷。扩声系统的过载是指音频设备或电声器件的工作电平超出额定输入电平，输出信号产生顶部削波的现象。

模拟音频设备过载的起因是幅度过高的信号进入放大器件的非线性区域。数字音频设备在使用时首先进行模/数转换（ADC），转换器件具有最高转换电压，如5V，采用16位的ADC，当模拟信号的电压瞬时幅值为+5V时，转换后的数字信号序列为1111111111111111 （16个1），当模拟信号的电压瞬时幅值为-5V时，转换后的数字信号序列为0000000000000000 （16个0）；然后进行数/模转换（DAC），1111111111111111 （16个1）转换后的模拟信号电压瞬时幅值为+5V，0000000000000000 （16个0）转换后的模拟信号电压瞬时幅值为-5V，转换后的模拟信号不产生失真。一旦模/数转换器输入的模拟信号电压超出最高转换电压5V，则超出+5V的部分，转换后的数字信号序列全为0000000000000000，数/模转换后的模拟信号电压瞬时幅值全为+5V，即出现顶部削波。

由此可以看出，无论模拟音频设备还是数字音频设备，均会出现过载，需要注意调节输入电平，防止过载。

1.1.2 学习数字扩声系统的调试方法

数字扩声系统是在模拟扩声系统的基础上发展起来的，具有的基本共同点体现在：

① 以数字调音台为中心，利用各种声音效果处理调音的基本框架模式没有改变，包括声源、调音台、声音效果处理、供声系统（功率放大器、扬声器）及传输通路系统等环节；

② 各种声音效果的处理方法是相同的，如频率均衡、幅度压缩、分频及人工模仿房间声音效果；

③ 各种声音效果的调节参数是相同的，如压缩限幅、门限电平、压缩比、动作时间及恢复时间。

因此，在学习数字扩声系统之前，熟练掌握模拟扩声系统是很有必要的。

1.1.3 学习数字扩声系统的网络传输协议

1.网络传输协议

网络传输协议是在计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，是在计算机网络中交换信息的语言，在不同的计算机之间必须使用相同的网络传输协议才能进行通信。音频信号实时传输常用的网络传输协议有Cobra Net、Ethernet AVB、Dante、AES50及MADI。

(1) Cobra Net

Cobra Net是一种可在以太网中传输专业非压缩音频信号，并工作在数据链路层（OSI二层）的低层传输协议，无法穿过路由器，只能在局域网中传输，音频流不能大于8个数据包。Cobra Net完全兼容当前的以太网（EtherNet）。网络声频的数据流可以通过双绞线采用以太网10Base-T的标准格式和快速以太网100Base-T的标准格式入网传输，完全支持并兼容 TCP/IP 协议。

Cobra Net网卡（Cobra Net Card）可充当计算机与网络之间的物理接口，用于向网络发送数据、控制数据、接收并转换数据。

(2) Ethernet AVB (Audio Video Bridging)

以太网音视频桥接（Ethernet AVB）技术是一项新的IEEE 802 标准，在传统以太网的基础上，通过保障带宽、限制延迟和精确时钟同步提供完美的服务，可支持各种基于音频、视频的网络多媒体应用。由Ethernet AVB建立的AVB网络被称为AVB “云” （Cloud）。在AVB “云” 内，延迟和服务质量得到保障，能够高质量地提供实时的流媒体服务

（3） Dante数字音频传输协议

Dante数字音频传输技术是一种基于3层的IP 网络技术，为点对点的音频连接提供低延时、高精度和低成本的解决方案，可以在以太网（100M或者1000M）中传输高精度的时钟信号和专业的音频信号，并可以进行复杂的路由。与以往传统的音频传输技术相比，Dante数字音频传输技术继承了Cobra Net和Ether Sound的所有优点，如无压缩的数字音频信号，可保证良好的音质效果；解决了在传统音频传输中的繁杂布线问题，降低了成本；适应现有的网络，无需进行特殊配置。

Dante数字音频传输技术能提供1～1024个通道的音频传输并路由到无限数量的通道。

（4） SuperMAC数字音频传输协议

SuperMAC数字音频传输协议是由英国牛津大学的索尼专业音频实验室最早研发的。2005年，SuperMAC被AES （Audio Engineering Society，音频工程师协会）认证为第50号标准，即AES50协议。SuperMAC （AES50）通过一根标准的CAT5网线可传输24路采样率为96kHz的双向通道和48路采样率为48kHz的双向通道，最长传输距离为100m；通过50/125μm的多模光纤可传输192路采样率为96kHz的双向通道，最长传输距离为500m。英国Midas品牌的全部数字调音台及音频接口箱皆采用AES50音频协议。

（5）多通道音频数字接口

多通道音频数字接口（Mu1ti-channel Audio Digital Inter，MADI）格式是以双通道AES/EBU接口标准为基础的多通道数字音频设备之间的互连标准，可以通过一条75Ω的同轴电缆或光纤串行传输56路的线性量化音频数据，每一路的一个样值能够在一个音频采样周期内被传输出来。MADI指定采用75Ω视频同轴电缆和BNC接口连接件。同轴电缆的最长长度不超过50m，如用光缆，则可以传输更远的距离。例如，采用光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Inter，FDDI）可以传输的距离长达2km。

MADI传输的数字信号路数取决于每一路数字信号的码率。码率低，传输的路数多；反之，则少。

2.传输协议插卡

数字音频信号在网络中传输时，要求所用的设备应支持选用的网络传输协议。采用传输协议插卡的目的是可以灵活地选择任意的网络传输协议，不必在每一个设备中安装多个网络传输协议。例如，在选用Dante数字音频传输协议时，在每一个设备的插卡槽内可插入Dante数字音频传输协议插卡；若改用Cobra Net网络传输协议，则插入Cobra Net传输协议插卡即可。