淺談數字化、網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)在擴聲系統中的應用

　　隨著(zhù)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，大數據被廣泛應用于多個(gè)領(lǐng)域，而擴聲系統也逐漸進(jìn)入到數字時(shí)代，主要體現在音頻的應用模式上，其正從模擬信號逐漸向數字信號過(guò)渡。接下來(lái)，專(zhuān)注音視頻領(lǐng)域十九載的一禾科技將與大家分享數字化、網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)在擴聲系統中的應用。

　　一、什么是擴聲系統及優(yōu)秀擴聲系統的三要素 　　什么是擴聲系統 ?擴聲系統通常是把講話(huà)者的聲音對聽(tīng)者進(jìn)行實(shí)時(shí)放大的系統，講話(huà)者和聽(tīng)者通常在同一個(gè)聲學(xué)環(huán)境中。成功的擴聲系統必須要具有足夠響度(足夠的聲增益)和足夠的清晰度，并且能使聲音均勻地覆蓋聽(tīng)眾，擴聲系統包括擴聲設備和聲場(chǎng)環(huán)境組成，具體來(lái)講就是把聲音轉變?yōu)殡娦盘柕脑?huà)筒、信號混合分配設備、信號處理調節設備、信號放大設備、傳輸線(xiàn)，把電信號轉變?yōu)槁曅盘柕囊粝浜吐?tīng)眾區的聲學(xué)環(huán)境。

　　優(yōu)秀擴聲系統的三要素：聲場(chǎng)環(huán)境、擴聲設備、專(zhuān)業(yè)的設計安裝調試。

　　二、模擬擴聲設備的組成和不足之處

　　• 傳統的模擬信號擴聲系統由哪些部分組成?

　　一般在使用模擬音頻擴聲設備時(shí)主要由以下5大部分組成。

　　1、音源部分(DVD、話(huà)筒、電腦、CD等)

　　2、混音處理部分(模擬調音臺、前置放大器、混音器等)

　　3、傳輸處理部分(分頻器、均衡器、壓限器等)

　　4、功率放大部分(各型號功率放大器)

　　5、電聲能轉換部分(各型號揚聲器)

　　• 傳統的模擬信號擴聲系統拓撲圖

　　傳統的模擬信號擴聲系統拓撲圖

　　• 傳統的模擬信號擴聲系統有哪些不足?

　　1、信號衰減大、傳輸距離短。

　　2、容易受到易受環(huán)境其他電磁干擾。

　　3、信噪比不高。

　　4、傳輸線(xiàn)路多，布線(xiàn)成本高。

　　5、連接調試繁瑣。

　　6、系統狀態(tài)難監控，不具備遠程控制。

　　• 總結：

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)擴聲系統的功能就是將聲壓級不夠的聲源在一定空間中準確的還原和傳遞聲音信息。首先想要把聲音擴出去就要對聲音進(jìn)行拾取，通過(guò)話(huà)筒拾音完后再將信號送至調音臺進(jìn)行混音、分配、初步放大，再通過(guò)各種音頻處理設備到功率放大器、到音箱。這樣的工藝流程形成了模擬時(shí)代的擴聲技術(shù)。在前面我們講到模擬時(shí)代的擴聲技術(shù)有六個(gè)方面的不足，特別是在大型擴聲場(chǎng)合更加明顯，所以模擬向數字化過(guò)度是必然趨勢。

　　三、基于以太網(wǎng)的數字音頻傳輸技術(shù)

　　• 什么是基于以太網(wǎng)的數字音頻傳輸技術(shù)?

　　基于以太網(wǎng)的數字音頻傳輸技術(shù)是專(zhuān)業(yè)音頻行業(yè)的一個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)，以其不依賴(lài)于控制系統而獨立存在的特性，廣泛的應用到很多項目中。不僅解決了多線(xiàn)路問(wèn)題，還解決了遠距離傳輸、數據備份、自動(dòng)冗余等一系列在模擬傳輸時(shí)代無(wú)法面對的問(wèn)題。

　　• 比較常見(jiàn)的基于以太網(wǎng)的數字音頻傳輸技術(shù)有哪些?

　　目前比較成熟的以太網(wǎng)音頻傳輸技術(shù)主要有CobraNet 和 EtherSound 、 Dante 這三種數字音頻傳輸技術(shù)。 市場(chǎng)上有超過(guò)60%的產(chǎn)品運用Dante數字音頻傳輸技術(shù)，有15%的產(chǎn)品運用CobraNet數字音頻傳輸技術(shù)，運用EtherSound數字音頻傳輸技術(shù)不到8%。我們將著(zhù)重介紹Dante數字音頻傳輸技術(shù)。

　　至于下一代網(wǎng)絡(luò )音視頻實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)，新 IEEE 標準——音視頻橋，簡(jiǎn)稱(chēng)AVB，以即插即用和自主開(kāi)發(fā)的姿態(tài)面世，則是全世界現場(chǎng)演出行業(yè)所夢(mèng)寐以求的系統解決方案。

　　四、Dante數字音頻傳輸技術(shù)介紹及特點(diǎn)

　　• Dante數字音頻傳輸技術(shù)介紹

　　Dante數字音頻傳輸技術(shù)是澳大利亞Audinate公司于2003年提出，2006年研發(fā)成功并發(fā)布。首先與Audinate合作的是杜比實(shí)驗室，其杜比Lake處理器成為第一個(gè)使用該技術(shù)的音頻設備，并在2008年華盛頓芭芭拉史翠珊秀上首次使用，這也推動(dòng)了Dante技術(shù)的迅速商業(yè)化。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，憑借其直觀(guān)、簡(jiǎn)單配置和易用、超低網(wǎng)絡(luò )延遲等特點(diǎn)，現已被雅馬哈(Yamaha)、博世通訊系統(Bosch)、哈曼(Harman)、舒爾(Shure)、百威(Peavey)、思美(Symetrix)、愛(ài)思創(chuàng )(Extron)、瑞典立高(Lab.Gruppen)、Allen& Heath、森海塞爾(Sennheiser)和Powersoft等許多知名音響設備生產(chǎn)廠(chǎng)商作為音頻設備支持的標準音頻傳輸協(xié)議。

　　• Dante數字音頻傳輸技術(shù)特點(diǎn)

　　1、更小的延時(shí)。在 100M 網(wǎng)絡(luò )帶寬，總傳輸音頻通道延時(shí)僅為 34µs。

　　2、采用了IEEE1588 精密時(shí)鐘協(xié)議進(jìn)行時(shí)鐘同步。

　　3、采用了zeroconf(Zero Configuration Networking)協(xié)議，利用自動(dòng)配置服務(wù)器自動(dòng)檢查接口設備、標識標簽以及區分IP 地址等工作，無(wú)需啟動(dòng)高層級別的 DNS 或者DHCP 服務(wù)，同時(shí)節省了復雜的手工網(wǎng)絡(luò )配置。

　　4、網(wǎng)絡(luò )的高兼容特性。Dante技術(shù)可以允許音頻信號和控制數據以及其他不相干的數據流共享在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中而不受干擾，用戶(hù)可以最大限度的利用現有網(wǎng)絡(luò )而無(wú)需為音頻系統建立專(zhuān)網(wǎng)。

　　5、自愈系統。為了避免意外導致的音頻傳輸中斷，Dante系統可以設定多重自我修復機制，例如時(shí)鐘丟失、網(wǎng)絡(luò )故障等。

　　6、音頻通道的傳輸模式可以是單播或是多播。

　　• Dante數字音頻傳輸技術(shù)特點(diǎn)

　　Dante數字音頻傳輸技術(shù)依靠其自身強有力的優(yōu)勢廣泛應用于專(zhuān)業(yè)音響行業(yè)、廣播系統、電話(huà)會(huì )議系統、樓宇智能音頻系統、大型運動(dòng)會(huì )等行業(yè)。Dante網(wǎng)絡(luò )音頻技術(shù)代表了當下音頻傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。

　　五、大型廣場(chǎng)擴聲漢山廣場(chǎng)室外擴聲系統

　　• 項目簡(jiǎn)介與分析

　　漢山廣場(chǎng)是觀(guān)賞漢山夜景燈光秀的主要場(chǎng)所，其音樂(lè )和山頂燈光秀結合。整個(gè)廣場(chǎng)面積約64萬(wàn)平方米，其中擴聲區域南北長(cháng)約400米，東西寬142米至240米。用戶(hù)要求整個(gè)廣場(chǎng)聲壓足夠大，站在每個(gè)地方聲音大小都差不多。

　　大型廣場(chǎng)擴聲漢山廣場(chǎng)室外擴聲系統

　　• 項目的平面效果圖

　　漢山廣場(chǎng)室外擴聲系統平面效果圖

　　• 設計思路—音箱選擇：

　　根據國家室外擴聲一級設計標準，最大聲壓級≥105DB，聲場(chǎng)不均勻度≤8DB。一禾科技項目設計團隊經(jīng)過(guò)實(shí)地考察及計算機模擬設計測試確定該室外擴聲系統設計方案，擴聲系統采用了8組雙12寸外置三分頻室外防水線(xiàn)陣列作為擴聲音箱，主舞臺兩組線(xiàn)陣及4只流動(dòng)返聽(tīng)，觀(guān)眾區部分六組線(xiàn)陣列音箱，每組線(xiàn)陣音箱均采用4只全頻加2只超低頻音箱。每只音箱的靈敏度106DB/W/M,額定功率2000W，每只音箱的最大聲壓級可達到139DB,在傳輸80米后仍能達到118DB的聲壓級，聲場(chǎng)不均勻度可以控制在8DB以?xún)?。保證項目安裝調試完成后能達到國家音樂(lè )擴聲一級標準。

　　• 控制方式設計：

　　現場(chǎng)設置一個(gè)中心機房控制室，中心機房到最近的線(xiàn)陣音箱接近50米，最遠的線(xiàn)陣音箱接近250米，所以功率放大器不可能放置在中心機房。因此一禾科技建議在舞臺兩側和整個(gè)廣場(chǎng)設置8個(gè)設備放置區域，8個(gè)設備放置區域作為信號處理室和功放室，靠近8組線(xiàn)陣音箱，以保證從功放到音箱的距離盡可能的短，避免線(xiàn)路上的損耗。8組線(xiàn)陣音箱，每組由4只全頻和2只超低音箱組成，因此每組線(xiàn)陣有14路信號需要單獨處理，總共有112路音頻處理信號和112路功率放大信號需要傳輸、處理。

　　• 系統架構設計：

　　如果還采用模擬擴聲系統架構，將有112條音頻信號需要被傳輸、處理、調節，平均每條線(xiàn)路長(cháng)度超過(guò)100米，最長(cháng)的將近200多米。信號衰減、干擾、高施工成本、備份復雜、無(wú)法監控每條線(xiàn)路的信號傳輸狀況。所以整個(gè)系統采用1臺32路帶DANTE的數字調音臺作為信號混合、分配、初步放大。9臺數字音頻處理器作為信號處理的主架構，中心控制機房1臺，8個(gè)設備放置區域各一臺，對每組線(xiàn)陣進(jìn)行分別、單獨處理。全部采用DANTE數字信號光纖傳輸，避免在信號傳輸上信號丟失和信號衰減。從中心機房到8個(gè)設備放置區域，每個(gè)區域只需要放置兩條光纖線(xiàn)即可實(shí)現信號的傳輸與備份，從而保證的信號傳輸質(zhì)量、簡(jiǎn)化施工難度、節約施工成本。

　　室外擴聲系統架構設計

　　大型廣場(chǎng)擴聲漢山廣場(chǎng)室外擴聲系統