后期制作音频系统发展新趋势

前言

作为数字音频工作站单机产品,美国P r o t o o l s 较早进入中国市场,赢得了第一批个人用户,并以先入为主的优势,在国内制作人圈内迅速推广。后来,以N u e n d o 为代表的纯软件型工作站产品由于低廉的使用成本被广泛接受。而Merging 公司则瞄准广电专业市场,Pyramix 工作站以过硬的音质、快捷的编辑处理手段、优秀的视频/外设同步性能率先进入了广电领域。经过十多年的发展,M e r g i n g 公司形成了独特完整的产品线,产品包括P y r a m i x 音频工作站、Vcube 视频工作站、Ovation 专业回放工作站、以Ramses 为代表的高性能控制界面以及面向影视媒体制作设计的存储服务器L u x o r ,功能涵盖了全方位音频编辑混录,全功能参考视频提供以及网络系统适配的几乎所有需求。M e r g i n g 公司的产品采用开放性的技术和接口,可以方便的与其它产品配接。

广州电视台技术管理办公室 王克

摘要

经历了多年的发展,后期音频制作系统正以一种完全相异于传统模拟时代的全新形态出现。纵观目前主要厂家的产品及设计理念,可将数字音频系统的技术构成归纳为以下几方面:核心数字处理引擎(D S P、F P G A 及算法)、软件应用和虚拟信号路由(虚拟调音台、路由控制)、外部人机界面(键盘、控制台等)、与异构系统的交换/协同机制。本文以德国M e r g i n g 系列产品为例,讨论数字音频新技术的新动态。关键词

后期制作 音频系统 音频处理核心 VT 集成

Pyramix 音频工作站是Merging 公司最主要的产品,其中包含了业内最高质量的音频处理核心技术,也是其延伸产品的音频技术核心。

专业音频工作站通常采用D S P 或者F P G A 硬件作为数据处理核心,我们着重观察其处理能力以及延时参数(Latency)。

以Pro-Tools HD3/Accel(Mac OS)为例,标准配置为一块H D C o r e +两块H D A c e l l ,最多可扩充为一块H D C o r e +六块HD Acell,一共7块DSP 卡,当采样频率为44.1/48K H z 时,最多可支持160通道的数字接口 I /O ,120通道的模拟接口 I /O ,当采样频率为192K H z 时,可支持36通道的I/O。实时输入输出Latency 未提供具体数据。

以Merging Technologies 的Pyramix V5.0系列(PC Windows)为例,最多可配置8块M y k e r i n o s D S P 卡,当采样频率为48K H z 时,最多可支持384个实时通道,即768个I/O 或最多可组成256通道的合成母线结构,依此类推,当采样频率为96KHz 时,

最多可支持192实时通道的384个I /O ;当采样频率为192K H z 时,最多可支持96实时通道的192个I/O。Pyramix 是目前唯一的系统当采样频率为DXD (352.8 kHz) 和 DSD (1-bit 2.8MHz)时最多可支持48个实时通道96个I/O,此外Pyramix 可支持几乎是无限制的可供实时编辑的虚拟音频轨道。实时输入输出Latency 为1.3ms@48KHz。

近年来Fairlight(运行在自行研发的操作系统上)采用了A l t e r a 公司的F P G A 的产品,开发了一块以F P G A 结构的C C -1 P C I e 音频卡,这是一种优化的适用于视/音频处理的引擎,一块单卡就相当于64个SHARC DSP 芯片的8块PCI 音频卡的功率,当采样频率为48K H z 时,可支持200通道以上/72条母线的录音、编辑、合成,每个通道配有12个AUX SEND、8段EQ 和动态器(包括限幅器、压缩器和扩张器),并可支持一个无压缩的S D 或H D 视频。目前每个F a i r l i g h t 系统还不能支持多卡,仅支持单卡使用,但是可以发现F P G A 的性能

价格比D S P 更加优越,并且具有超低延时(Latency<0.5ms)。

上述举例从硬件层面上考察了专业音频工作站性能/价格因素以及延时方面的特性,后者在许多延时敏感的录音场合尤为重要。这两点都是使用者所关注的。Merging 公司在不断提升产品DSP 性能过程中,找到了一种更为吸引人的方向,即基于RTX(Real-Time Extension for Windows)技术的MassCore。

MassCore 是Merging 公司专利技术,本质上就是从多核X86 CPU 中分离出一个(多个)核专门用于音频事务处理,其它核用于Windows 其它事务的处理。这种技术带来的直接巨大效益是:

* 利用廉价的通用型C P U 替代了相对昂贵的专用DSP/FPGA 处理器,大幅提高性价比;

* 由于使用高级语言编程,研发、维护难度大幅降低,研发周期缩短;

* 关键的音频处理事务不再受限于操

发展新趋势

后期制作音频系统

核心音频处理技术的演进

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声光大道

August 2010|影视制作

作系统的不可预知的延时约束,使音频系统的延时(Latency)降至1/10以下。

* 基于CPU 的浮点运算,使Pyramix 从支持32bit 浮点提高到64浮点运算。

* 使得D A W 处理能力、音质、灵活性方面大幅超越目前市场上所有采用D S P 或者F P G A 的工作站产品。与自身相比,采用MassCore 的Pyramix 单卡(主要作用是I/O)站点的处理能力大于原来采用8*DSP 卡的处理能力。

从M a s s C o r e 所提供的可能性看来,专业音频工作站的发展模式与非线性视频编缉工作站“CPU+GPU+I/O+Software”的趋势不谋而合了。专用硬件板卡将仅为提供AD/DA、时间码读写、时钟、同步信号等接口功能而存在。

参考视频解决方案

虽然许多音频工作站(包括Pyramix 本身)都具备软件视频播放器,但是都具有先天的不足:

1、与音频软件竞争系统资源,如C P U、读写I /O ,甚至是显示器屏幕可视空间;

2、 由于操作系统的复杂性,难以确保音视频的精确同步;

3、 基于操作系统的Codec 工作,易发生兼容性问题。

4、只适用于单个视频文件,如果视频文件发生任何改动,都需要重新生成整个参考视频。

为解决这一问题,Merging 公司另辟蹊径,开发出Vcube 参考视频解决方案。V c u b e 参考视频工作站是目前业内唯一的专门面向音频后期提供视频服务的工作站,是后期制作中视频录像机的理想替代品,全面解决了上述问题:

* 虽然Vcube 可以与音频软件同处于一台宿主站点,但是更多的是独立运行在单独站点上,避免资源竞争和冲突,提供更优质的参考画面;

*可以用

R S422(9-P i n )、M I D I、Oasis(Merging 公司研发

基于TCP/IP 的控制协议)等方式与多种DAW 实现可靠同步及互控;

* 作为独立的视频解决方案,V c u b e 具备录制/回放功能,可以广泛兼容各种视频格式(包括高/标清视频、O M F、M X F、AAF),通过选购项可播放达到HD2K(目前)的视频;

* 具有多通道/层视频回放功能、编辑、实时字幕、标记、视频渲染、转码等功能,可以直接导入Apple XML/Avid/AAF 等视音频编辑结构,视频内容的改变不必重新生成全部参考视频,效率大大提高。为专业的A D R、预混合提供了灵活的使用功能,尤其适合网络工作环境；

* 音频处理可采用与Pyramix 相同的I/O 及处理引擎,完全兼容Pyramix 项目及媒体文件。

V c u b e 产品被欧美许多制作机构采用,已经成功嵌入其工作流程中。在国内尚未被充分认知,也许价格是一个重要因素。V c u b e 系列产品仍在不断发展中,其丰富的选购配置可让用户在价格和功

能之间取得自己的平衡点。笔者认为,虽然选择V c u b e 替代内置的软件播放器增加了一定的成本,但是作为录像机终结者,其价格优势也是显而易见的,同时所获得的高质量参考视频及精确可靠的同步是值得追求的。

同步服务解决方案——VT

M e r g i n g 的许多产品中都默认存在一个有特色的服务组件,就

是V i r t u a l T r a n s p o r t S e r v e r (虚拟运行控制服务器,简称V T )。V T 是M e r g i n g 公司产品之间、与外部设备之间的通信平台。这个平台的客户端可以是视频播放器(Windows DirectShow P l a y e r ,Q u i c k T i m e

Player)、遵循Midi 协议的设备、Merging 公

司的其他部件(Pyramix、Vcube、Ovation 等)。

单一工作站本地的参考视频与音频同步就是最常见的应用,具体来说就是Pyramix 与视频播放器DS Video Player 或者QT Video P l a y e r。通过V T ,同一站点上的或者不同站点上的客户端应用程序都可以发生关联,实现S M P T E 同步以及运行互控,其中不同站点上的设备是通过各自本地V T 服务器与对方V T 服务器之间的通信来实现关联的。V T 之间通信基于T C P /I P ,采用普通交换机及5类双绞线即可实现。这是一个亮点,意味着网络间不同的站点可以使用低成本的方式实现精确方便的协同。这样,为系统扩展,多种设备组合应用提供了广阔的可能,如多台D A W 联动,模拟为一台扩展的DAW 或者互为备份;DAW 和Vcube、MIDI 工作站协同;设备的物理位置分布可以很灵活,具有浓郁的IT 色彩。

控制界面

作为数字混音系统,控制界面是不可缺少的部件,好的控制台能使录音师的精力从“操作”回归到艺术创作。Ramses 是Merging 公司转为P y r a m i x 定制的控制界面,能实现深度的参数控制,类似于Digidesign ICON 与Protools 的关系。Ramses 与Pyramix 之间通过OASIS 协议通信。该协议基于TCP/IP,通信带宽远高于MIDI 或者U S B -M I D I 等常见协议,具有快速、高精度的特点,是业界最先进的控制协议之一。 Merging 的主要产品都支持OASIS 协议,因此都可以通过Ramses 界面远程控制,

形成控制网络。

V c u b e 突破单一文件模式的参考视频工作模式,

工作流程更灵活和高效

VT Server 的客户端起动面板

VT Server 之间通过网络互联

70声光大道

影视制作｜August 2010