現(xiàn)代音響與調(diào)音技術(第四版) 課件 第6章 數(shù)字網(wǎng)絡音頻擴聲系統(tǒng)

第6章數(shù)字網(wǎng)絡音頻擴聲系統(tǒng)6.1概述6.2AudioNet網(wǎng)絡音頻平臺工作原理6.3網(wǎng)絡音頻平臺的連接6.4戶外擴聲系統(tǒng)實例本章小結

6.1概述

C－MARK音響數(shù)字系列產(chǎn)品中的AudioNet數(shù)字網(wǎng)絡音頻平臺是一種將硬件和軟件以及通信協(xié)議集成為一體的專業(yè)音響設備,是集矩陣切換、音頻傳輸、綜合音頻處理、遠程控制等多功能于一體的應用平臺,它由多種不同的傳輸功能模塊、音頻處理模塊及操作軟件組成,用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的要求靈活選擇。

6.1.1數(shù)字音頻技術

所謂數(shù)字音頻技術是把模擬聲音信號通過采樣、量化和編碼過程轉換成數(shù)字信號后傳輸,設備接收后再將這些數(shù)字音頻信號加工和處理,還原為模擬信號,獲得連續(xù)的聲音。這實際上也就是A/D(模擬/數(shù)字),D/A(數(shù)字/模擬)的轉換過程。

數(shù)字音頻既可以通過軟件在計算機上實現(xiàn),也可以通過硬件來實現(xiàn),CMARK音響數(shù)字系列產(chǎn)品RS1200軟件和網(wǎng)絡音頻傳輸器/處理器就是軟、硬件實現(xiàn)的例子。

6.1.2網(wǎng)絡音頻平臺

AudioNet數(shù)字網(wǎng)絡音頻擴聲系統(tǒng)由網(wǎng)絡音頻傳輸器、網(wǎng)絡音頻處理器、網(wǎng)絡音頻接口、網(wǎng)絡音頻數(shù)字功放、矩陣數(shù)字功放、網(wǎng)絡有源音箱等組成。系統(tǒng)設備通過CobraNet網(wǎng)

絡接口與網(wǎng)絡音頻接口(EtherNetSwitches)進行連接,具有相當高的靈活性。在已經(jīng)搭建好的CobraNet音頻網(wǎng)絡中,無需手動拔插改變硬件設備的連接方式,在電腦中打開RS1200軟件,通過鼠標點擊一下各模塊間所需要的連線,然后點擊編譯就代替了設備間的音頻連接線。

同樣,如果需要一臺均衡器,只需用鼠標將均衡模塊拖放到RS1200軟件桌面即可,其他功能模塊的添加也是這樣。這樣就可對CobraNet音頻網(wǎng)絡中的所有音頻信號的音頻處理方案和參數(shù)進行設置或?qū)崟r控制,實現(xiàn)音頻信號傳輸、處理的全數(shù)字化。網(wǎng)絡音頻平臺將數(shù)字處理器和計算機平臺進行了最合理與優(yōu)化的組合,將音響設計和應用集于一身,使得音響工程設計師在進行音響工程系統(tǒng)設計的時候,充分享受了計算機網(wǎng)絡帶來的便利。

6.1.3CobraNet技術

CobraNet是通過以太網(wǎng)傳輸高質(zhì)量數(shù)字音視頻流的技術。CobraNet以其良好的互通性、低成本、可靠性、穩(wěn)定性、可預見等特性,并通過良好的商業(yè)運作機制迅速的占領了以

太網(wǎng)音視頻傳輸市場。自從PeakAudio公司發(fā)布第一塊CobraNet模塊以來,到目前為止,得到了包括Peavey、Crestaudio、QSC、Crown、Bose、BOSCH、YAMAHA、EAW等四十多家國際一流音視頻設備公司的支持。

6.1.4網(wǎng)絡音頻平臺的技術結構

AudioNet網(wǎng)絡音頻平臺是集矩陣切換、音頻傳輸、綜合音頻處理、遠程控制等多功能于一體的應用平臺,能滿足大型音頻系統(tǒng)的各種要求;網(wǎng)絡音頻平臺由多種網(wǎng)絡音頻傳輸

器和網(wǎng)絡音頻處理器及操作軟件組成,用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的要求靈活選擇。網(wǎng)絡音頻平臺的技術結構如圖6-1所示。

圖6-1網(wǎng)絡音頻平臺的技術結構

網(wǎng)絡音頻平臺采用網(wǎng)絡傳輸多路高質(zhì)量數(shù)字音頻信號的技術,由軟件、硬件和協(xié)議等組成。利用CobraNet技術,許多高質(zhì)量的音頻信號和控制信號可以一起通過一根CAT－5

電纜或光纖傳輸,并且可以將模擬域的音頻處理轉移到數(shù)字域中實現(xiàn)。與傳統(tǒng)的Ethernet網(wǎng)相比,CobraNet網(wǎng)絡真正解決了音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性問題。音頻信號和控制信號傳輸

連接如圖6-2所示。圖6-2音頻信號和控制信號傳輸連接圖

在CobraNet中,單一音頻信號音頻通道的采樣率為48kHz,分辨率為20bit,8個音頻通道組合成一個數(shù)據(jù)包。音頻通道示意圖如圖6-3所示。

圖6-3音頻通道示意圖

網(wǎng)絡音頻數(shù)據(jù)包協(xié)議/應用格式如圖6-4所示。圖6-4網(wǎng)絡音頻數(shù)據(jù)包協(xié)議/應用格式

6.2AudioNet網(wǎng)絡音頻平臺工作原理

音頻網(wǎng)絡平臺的硬件包括處理器(DRB設備)和傳輸器(DRC設備)。處理器為音頻網(wǎng)絡平臺提供一個對信號進行操作和處理的環(huán)境;傳輸器就是音頻的輸入/輸出接口,也就是能夠進行A/D、D/A的數(shù)模轉換設備。模擬和數(shù)字音頻信號的處理就是通過這兩種設備來完成的,DRB設備連接示意圖如圖6-5所示。

圖6-5DRB設備連接示意圖

6.2.1處理器

在處理器設備的數(shù)據(jù)庫中存有各種不同種類的信號路由器、信號顯示器、數(shù)字式可調(diào)整參數(shù)均衡器和圖示均衡器、2分頻至多分頻的分頻器、延時器、壓縮限幅器、擴展器、噪聲門、信號發(fā)生器、測試儀等100余種音頻信號處理設備,這些處理設備可通過軟件集成在一個處理器之中。也就是說,一個處理器可以代替上百種音頻處理設備。

1.DRB－206A

對于小型的系統(tǒng)來說,采用DRB－206A就可以構成,DRB－206A是集數(shù)模轉換傳輸和處理器為一體的最小型的音頻網(wǎng)絡平臺設備。

這個僅有1U的DRB－206A可以完成對信號的所有處理和轉換功能。一個DRB206A可提供2路模擬線路輸入和6路模擬線路輸出、6路數(shù)字信號輸入和2路數(shù)字信號輸出?？梢哉fDRB－206A是音頻網(wǎng)絡平臺整體的一個縮影。DRB－206A外形圖如圖6-6所示。圖6-6-DRB206A外形圖

2.DRB－8A

對于一般的系統(tǒng),可用DRC傳輸器加DRB－8A處理器來完成。DRB－8A是自帶8個模擬輸出的處理器,它的聲音處理能力和通道比DRB－206A要強大。

DRB－8A具有對轉換成數(shù)字信號的音頻信號進行處理的功能。這個僅有1U的DRB8A可以完成對信號的所有處理和轉換功能。一個DRB－8A可提供8路數(shù)字信號輸入和8路模擬線路輸出,其背板圖如圖6-7所示

圖6-7DRB8A背板圖

3.DRB－1

DRB－1是音頻網(wǎng)絡平臺上的數(shù)字處理器。對于大型的系統(tǒng),要用DRB－1來完成,它的處理器和數(shù)模轉換傳輸設備是分離的,只能處理網(wǎng)絡上的數(shù)字信號,有很強大的網(wǎng)絡處理能力。

DRB－1是音頻網(wǎng)絡平臺里處理功能最強大的處理器,它與DRB－8A和DRB－1的結構組成幾乎是完全一樣的,它們的主要區(qū)別在于DRB－1可以同時處理8個數(shù)字輸出和8個數(shù)字輸入信號,沒有模擬輸出和輸入接口。DRB－1的外形圖如圖6-8所示。

圖6-8DRB1外形圖

6.2.2傳輸器

傳輸器屬于數(shù)/模(A/D)、模/數(shù)(D/A)轉換設備,它的功能是將音頻信號轉換成可供DRB設備處理的數(shù)字信號。系統(tǒng)通過傳輸器把音頻信號轉化成數(shù)字信號,然后通過處理器實現(xiàn)對音頻信號的處理,處理后的信號還要再轉化成模擬信號,以便輸出到音頻放大器進行放大。音頻網(wǎng)絡平臺的硬件系統(tǒng)完成了從音源輸入到音源輸出再到功放輸入之間的所有聲音處理。

DRC0808A具有8個通道模擬平衡式輸入和8個通道模擬平衡式輸出用來連接模擬音頻信號,它為模擬音頻信號的數(shù)字處理搭建了橋梁。DRC0808A外形圖如圖6-9所

圖6-9DRC0808A外形圖

1.DRC－0808A面板介紹

(1)電源燈:電源狀態(tài)指示LED(紅色)。

(2)網(wǎng)絡燈:網(wǎng)絡狀態(tài)指示LED(綠色),若DRC與網(wǎng)絡正常連接,則該燈常亮,反之,該燈為滅。

(3)狀態(tài)燈:DRC工作狀態(tài)指示燈(黃色),若DRC工作正常,則該燈常亮,反之,該燈為滅。

(4)液晶顯示:LCD界面顯示如圖6-10所示。圖6-10DRC0808ALCD界面圖

2.DRC－0808A背板

DRC－0808A背板包含有電源、數(shù)據(jù)、時鐘等各種接口,其背板圖如圖6-11所示。圖6-10DRC0808ALCD界面圖

6.2.3軟件工作原理

RS1200軟件由兩種不同的圖形化模塊組成:硬件路由關系設置模塊和DSP(數(shù)字音頻處理)處理模塊,可分別保存為.rs文檔與.dsp文檔。路由關系設置模塊用于實現(xiàn)數(shù)字音頻

信號的分配與控制功能,DSP模塊用于實現(xiàn)數(shù)字音頻信號處理功能的圖形化操作與實時控制,如圖6-12所示。

圖6-12音頻信號處理圖形化操作與實時控制圖

在路由關系設置模塊中可以進行設備管理和設備的路由設置等操作,包括增加刪除設備、建立設備間連線等,可實現(xiàn)軟件界面連接關系與硬件需求連接關系之間的映射;在完

成文檔的編輯之后,點擊下載,硬件設備即可完成軟件指定的路由方案。此模塊還可以對話音放大設備的輸入增益進行動態(tài)控制,如圖6-13所示。圖6-13輸入增益動態(tài)控制圖

在DSP模塊界面中可根據(jù)用戶的需求對DRB設備內(nèi)部DSP功能進行設置,并將命令下載到DRB設備。在執(zhí)行下載后,還可對DSP算法模塊的參數(shù)進行實時的調(diào)節(jié),如圖6-14所示。圖6-14DSP算法模塊的參數(shù)進行實時調(diào)節(jié)圖

網(wǎng)絡音頻平臺系統(tǒng)軟件工作在Windows系統(tǒng)中,所有的工作只要通過鼠標和鍵盤在計算機屏幕上就可以完成。在軟件中含有數(shù)百種虛擬的設備,可供使用者任意的組合和調(diào)

用,從而設計和創(chuàng)造出一整套聲音系統(tǒng)。在軟件的菜單中可以調(diào)出諸多設備,就像已經(jīng)購買了許多的音響設備一樣。在設備準備好后,將這些設備用線連接起來,圖6-15和圖6-16分別給出了設備連接與DSP模塊連接作業(yè)圖。

圖6-15設備連接圖圖6-15設備連接圖

當整個音響系統(tǒng)都設計好后,并不是馬上就可以應用,還要經(jīng)過最為重要的一個步驟——編譯(compile)。編譯的作用就是使所調(diào)用的設備和設計的系統(tǒng)不再是虛擬的,而成為一個真實存在的音頻系統(tǒng)。編譯成功之后,還需要再進一步的調(diào)整,也就是調(diào)整每一個調(diào)用的設置,就像調(diào)整普通的硬件設備一樣。音頻網(wǎng)絡平臺另一個優(yōu)點就是很直觀的再現(xiàn)了設備。通過雙擊設備的圖標可打開設備對其進行調(diào)整,例如,雙擊31段均衡器,彈出圖6-17所示31段均衡器處理圖。

圖6-1731段均衡器處理圖

6.3.1以太網(wǎng)連接

網(wǎng)絡音頻平臺DRB處理器和DRC傳輸器都必須和以太網(wǎng)交換機連接,通過以太網(wǎng)換機來互相傳送數(shù)字音頻信號。這使得聲音的遠程傳輸成為了可能。圖6-18給出了2臺DRC－0202A傳輸器和一臺DRB－1處理器遠距離傳輸和控制的連接示意圖。

6.3網(wǎng)絡音頻平臺的連接

圖6-18以太網(wǎng)多點連接示意圖

6.3.2無線網(wǎng)絡連接控制

音頻網(wǎng)絡平臺具有的強大的功能之一,就是可實現(xiàn)無線網(wǎng)絡控制功能。網(wǎng)絡連接如圖6-19所示。

圖6-19無線控制網(wǎng)絡連接示意圖

6.3.3網(wǎng)絡數(shù)字功放

NET6000D系列數(shù)字功放基于脈寬調(diào)制(PWM)技術,具有高可靠性、小尺寸、低重量和高效率等特點。脈寬調(diào)制轉換器工作時如同高頻信號取樣器,將可變的振幅(聲音)信號轉換成等值的脈沖聲音信號輸出。與其他普通功放相比,該數(shù)字功放輸出功率更大、具有更高的效率和更好的散熱性能,在很大程度降低了尺寸、重量和功率消耗。功率輸出有效率達95%,只有5%的熱損耗。普通功放在相同條件下比該數(shù)字功放多產(chǎn)生10倍的熱量。此網(wǎng)絡數(shù)字功放可廣泛用于各種場合:如體育場、廣播電臺、劇院、演播廳、教堂、影院等。NET6000D網(wǎng)絡數(shù)字功放外形如圖6-20所示。

圖6-20NET6000D網(wǎng)絡數(shù)字功放外形圖

6.3.4數(shù)字調(diào)音臺

CDM24面向大眾的設計理念,延續(xù)了CDM12的網(wǎng)絡化、多功能、易操作、高性價比以及時尚的外形設計等諸多優(yōu)點,同時在數(shù)字接口、音效處理、安全穩(wěn)定性等方面做了進一步的優(yōu)化和升級,每個MIC輸入具備獨立的+48V幻象電源開關及相位倒轉開關。并具有高通濾波、3段全參量EQ、噪聲門、壓限與擴展、自動增益AVC、延時、去風聲等完善的通道處理能力。更適合于各類演藝、會議、錄制等場合使用。CDM24數(shù)字調(diào)音臺外形如圖6-21所示。

圖6-21CDM24數(shù)字調(diào)音臺外形圖

6.3.5K系列網(wǎng)絡有源音箱

K系列網(wǎng)絡有源音箱是一款集網(wǎng)絡傳輸、全D類數(shù)字功放和帶有遠程控制及監(jiān)測為一體的全頻音箱,具有高效率高聲能輸出、出色的音質(zhì)、完善的保護功能和良好的電磁兼容特性。K系列網(wǎng)絡有源音箱低音和中高音分別用兩個獨立D類功放推動,其監(jiān)控軟件可在PC端遠程對有源音箱的工作溫度、負載兩端電壓、電流進行監(jiān)控,并可實現(xiàn)增益調(diào)節(jié)和遠程開關機功能。這一系列的音箱采用CobraNet技術,具有備份模擬輸入接口及CobraNet網(wǎng)絡輸入接口。音頻傳輸、控制、監(jiān)測,僅通過一根CAT5網(wǎng)線連接完成,可直接接入AudioNet網(wǎng)絡音頻平臺。K系列網(wǎng)絡有源音箱外形如圖6-22所示。圖6-22K系列網(wǎng)絡有源音箱

K系列網(wǎng)絡有源音箱常用型號有:

(1)K12為兩分音12英寸低音+44T高音。

(2)K15為三分音15英寸低音+75T中音+44T高音。

(3)K15M為兩分音15英寸低音+44T高音。

(4)K30為三分音雙15英寸低音+75T中音+44T高音。

(5)K18為18英寸超重低音。

6.4戶外擴聲系統(tǒng)實例

6.4.1擴聲系統(tǒng)設計思路戶外擴聲系統(tǒng)要滿足音頻信號遠距離傳輸?shù)男旁氡?、電源電壓波動范圍、燈光系統(tǒng)對音響系統(tǒng)干擾、系統(tǒng)的集中控制與管理、備份傳輸系統(tǒng)以及系統(tǒng)防雨等方面的要求。根據(jù)實際情況,戶外擴聲系統(tǒng)有多種構成方式。

此套系統(tǒng)設備有多項專利技術為后盾,更有世界著名聲學軟件設計公司德國SDA為C-MARKLND32支持的EASEFocus聲學設計軟件作現(xiàn)場效果模擬,可指導安裝現(xiàn)場

音箱的吊裝、音箱之間的角度調(diào)整、音箱之間的增益調(diào)整等,最大限度地保證了系統(tǒng)方案的合理性與優(yōu)化性。設計不僅實現(xiàn)了整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、技術先進、網(wǎng)絡化的控制與管理

的目標,更印證了數(shù)字音頻網(wǎng)絡系統(tǒng)必將取代傳統(tǒng)模擬音頻系統(tǒng)的趨勢。

6.4.2設備的選用

戶外擴聲系統(tǒng)中使用了C－MARK網(wǎng)絡音頻設備DRC－0808A8進8出網(wǎng)絡音頻傳輸器1臺,DRC－1600A16進網(wǎng)絡音頻傳輸器1臺,DRC－0016A16出網(wǎng)絡音頻傳輸器3臺,DRB－1網(wǎng)絡音頻處理器2臺,DRE－24網(wǎng)絡音頻接口1臺,CDM24數(shù)字調(diào)音臺2臺,LND32A大型有源線陣音箱24只,FT10有源低音音箱12只,FT04A有源音箱作為返聽及臺唇補聲音箱各8只。

該系統(tǒng)中,設備的具體連接方式如圖6-23所示。

圖6-23戶外擴聲系統(tǒng)設備連接圖

該戶外擴聲系統(tǒng)中揚聲器全部使用有源音箱,并使用AudioNet網(wǎng)絡音頻矩陣系統(tǒng)進行音頻的傳輸處理。使用傳統(tǒng)的連接方法需要使用大量的音頻電纜,由于大型戶外演出現(xiàn)

場人員多、情況復雜,這將會給擴聲系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定的因素,而且大量周邊設備會增加安裝與調(diào)試時間,并使系統(tǒng)的抗干擾能力明顯下降,帶來傳輸特性的劣化。特別是與展會的

燈光系統(tǒng)混合布置時,更易出現(xiàn)明顯可聞的干擾噪聲。AudioNet網(wǎng)絡音頻矩陣系統(tǒng)的使用完美解決了此類問題,長距離的設備之間采用網(wǎng)線傳輸數(shù)字信號,高質(zhì)高效。

網(wǎng)絡音頻處理器的使用完全替代了大量的模擬周邊設備,在RS1200軟件中就可完成系統(tǒng)的搭建及調(diào)試,系統(tǒng)信號路由方式的軟件設備連接圖如圖6-24所示。

圖6-24RS1200軟件設備連接圖

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