网络数字化音频系统
基于AoIP网络和数字音频技术的异构广播总控系统
2020.09在广播技术的发展与广播电视播出平台建设需求变化的共同影响下，通过对广播播出系统建设的经验借鉴以及对先进广播技术的引进应用，来进行广播播控系统的创新设计，具有重要意义。
其中，基于AoIP 网络与数字音频技术的异构广播总控系统建设，就是通过在广播播出与总控、发射、传输等全流程环节中进行具有1路IP 路由和2路数字路由的安全保障技术措施构建，对源端和宿端之间播出设备及路由信号实时监测监控，从而实现播出路由信号质量的把控，并对应急代播与应急处理异常情况的判断提供智能化支持，在进行源端与宿端之间信号比对基础上，对系统设备与信号数据资源的总控系统进行整合运用，对广播电视信号的安全、优质播出给予支持。
本文结合基于AoIP 网络与数字音频技术的异构广播总控系统设计思路，对其系统的具体设计和构建进行分析，以供参考。
一、基于AoIP 网络与数字音频技术的异构广播总控系统设计思路在广播数字化发展基础上，采用AES3音频标准下的有关数字技术进行广播节目信号播出的相关问题处理，已经具有较为成熟的技术条件，同时也为更加先进的AES67网络音频标准及其相关技术的应用创造了良好的条件。
当前，AES67标准的数字网络音频技术已经逐渐成为我国广播电视技术发展的重要方向和趋势。
在上述广播技术的发展与应用支持下，也为基于AES3标准和AES67标准的广播信号传输核心技术建设应用打好了坚实的基础，促进了总控系统网络化和智能化发展基础上的全IP 化方向转变与发展实现。
其中，AoIP 网络传输技术模式在广播总控系统设计中的应用，能够通过其网络传输中的Dante 网络协议支持，同时利用该网络传输中的高精度同步时钟指挥作用，使整个系统中端与端之间的最低延时控制在125微秒以下。
除此之外，AoIP 网络传输技术还能对一根百兆网络传输线路上的512条双向传输通路以及千兆网络传输线路中的最大1024条双向传输通道进行支持，从而满足其系统建设中的多条音频信号并行传输功能需求，并同时进行控制信号交换等，促进其传输效率大幅提升，满足系统建设的数据传输可靠性与兼容性要求。
浅述广播电台数字音频自动播控系统
２ ． ３ 硬盘阵列柜 。硬盘阵列柜是将 多块硬盘组合在一起 的设备 ， 实现大量数 据存储 ， 它采用 Ｒ Ａ Ｉ Ｄ （ 数据冗余 ） 技术 ， 保证数据不会 丢失。（ 小 台可不必使用 ， 用一块大硬盘或服务器机内阵列便可存 储 几百小 时音频信号 ） 选用硬盘 阵列 柜应具有 以下 性能 ： １ ） 保 证 数据 的可靠 性和系统 的可用性 ； ２ ） 达到平均 ４ ０ ＭＢ ／ Ｓ的数 据传输 率； ３ ） 适应 ９ Ｇ Ｂ 、 １ ８ Ｇ Ｂ 、 ３ ６ Ｇ、 ７ ３ Ｇ的 Ｓ Ｃ Ｓ Ｉ 热拨插硬 盘 ； ４ ） 具有 Ｒ Ａ Ｉ Ｄ （ 数 据冗 余 ） 技术 ， 支持 Ｒ Ａ Ｉ Ｄ ０ 、 １ 、 ３ 、 ５ 、 ０ ＋ １ ； ５ ） 支 持双 机共享 磁 盘 阵 列； ６ ） 至少有 ８ 个硬 盘架并具有很强 的扩充能 力 ； ７ ） 具 有 大 容 量 缓存 和冗余 电源 系统 ， 保证 系统 安全可靠工作 ； ８ ） 有全 面管理 系 统和系统检测报警处理功能 ； ９ ） 具有很好的升级能力。 ２ ． ４ 计算机和功能软件。 计算机和功能软件决定着工作站的功能
多少和大小 ， 各 台（ 站） 可根据实际情况选择 。一般情况下计算机 要求不高 ， Ｃ Ｐ Ｕ在 奔 腾 ＭＭ Ｘ 以上 ， 内存 在 ３ ２ Ｍ 以上机 便 可 。功 能 软 件 包 括 节 目制 作 、 编辑 、 自动 播 出 、 定 时 录音 、 播音 、 语音合成 、 虚拟多轨 、 已播节 目查询 、 广告管理 、 审听 、 节 目单生成等模块 。在 图。 系 统 设 计按 装 时 可 根 据 不 同需 要 适 时选 择 。 系统分布式结构是每台工作站都有一块音频处理卡 ， 可完成音 ２ ， ５ 广播专业音频卡 。广播专业音频接 口卡 ， 其特性决定着音频 频处理工作 ， 各工作站与服务器问使用 网线连接 ， 通过网络传递数 Ｔ作站 的各项技术指标且负责连接各种外部设备 。当前 国内大多 字音 频文 件 和 读写 数据 库 ， 这种 系统 结 构安 全 、 灵 活、 施 工 和 维 护 简 使用法 国产 的 Ｐ Ｃ Ｘ系列及 国产 Ｚ Ｔ Ａ系列专业音频卡 ， 它们包括 ： 单， 目前多数音频 自动播控系统均采用分布式结构所组成。
学校数字IP网络广播系统方案
学校公共广播系统技术方案目录一、项目概述错误!未定义书签。
1.1项目概况错误!未定义书签。
1.2项目需求错误!未定义书签。
二、方案设计32.1设计原则及依据32.2设计思想42.3系统介绍62.4设计效果8三、方案配置103.1系统配置103.2系统功能153.3方案清单错误!未定义书签。
3.4方案系统图错误!未定义书签。
四、设备参数19五、品牌案例错误!未定义书签。
5.1公司介绍错误!未定义书签。
5.2工程案例错误!未定义书签。
5.3技术服务错误!未定义书签。
一、方案设计2.1设计原则及依据从投资合理、外观美观、设计规范的思想出发，日常广播和紧急广播二个系统的设计，在功能上互相独立，在设备及器材上有机结合。
根据规范要求，紧急广播的控制具有最高优先权，并采用智能的联动和自动火灾报警广播方案。
设计原则：1.实用性：系统设备立足于用户对整个系统的具体需求，最大限度地发挥投资的效益；2.先进性：系统的结构和功能应具有先进性和成熟性，避免了因技术陈旧造成整个系统性能不高和过早被淘汰；3.可靠性：保证系统运行的稳定性和安全性。
保证重要信息不致破坏和丢失；4.开放性：系统应具有良好的开放性，并提供标准接口，可以根据用户需求对系统进行扩展和升级；5.兼容性：系统设备的选择要以先进性和成熟性为基础，同时考虑兼容性，避免因兼容性造成系统难以升级和扩展；6.标准化：进行设备选择时，应符合国际、国内标准设计，避免因新技术不支持而造成设备淘汰；设计依据：系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。
本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：1. 《公共广播系统工程技术规范》GB50526-20102. 《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116—2013）3. 《智能建筑设计标准》（GB/T 50314—2006）4. 《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS 119—2000）5. 《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16—2008）6. 《高层民用建筑设计防火规范（2005版）》（GB 50045—95）7. 《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB 50166—2007）8. 《智能建筑工程质量验收规范》（GB 50339—2013）9. 《综合布线系统工程验收规范》（GB 50312—2007）2.2设计思想由于校园面积比较大，广播设计范围涉及到单元比较多，同时通过业主了解到，校园广播系统要在能够及校园其他系统兼容，利用校园网络进行传输；组成一套数字化、智能化的校园信息系统，作为现代化校园，整个校园数字化教学系统具有信息数字化、网络化、共享化等特点，数字化校园网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到活动（包括教、学、管理、服务、办公等）的数字化，在传统校园的基础上，构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面数字化，从而提高教学质量、科研和管理水平。
数字音频工作站
数字音频工作站RGB三色学苑目前我国的广播、电视、电影、影像制品的节目制作正逐步从模拟技术向数字技术方面过渡，这个过渡还需要一定的时间。
由于国情、地域或科技的差别，各国可能以不同方式和制式，采取积极稳妥的数字化战略，逐步的进入数字广播电视年代。
相信数字技术的应用与发展是必然的趋势。
那么我们广播、电视、电影、音像制品等数字音频节目的制作日前应该用哪种数字音频设备呢?这里向你推荐一套数字音频工作站(Digtal Audio workstation-DAW)。
它是以计算机控制的硬磁盘为主要载体的非线性数字音频系统，由计算机中央处理器、数字音频处理器、软件功能模块、音源外设、存储器等部分所构成的一个工作系统。
它对音频信号加工处理成数字码方式，来实现对信号的获取、记录、储存、重放。
它包含录放音、多轨合成、调音、均衡、不变调时间压扩、混响、延时、降噪，简单到复杂的声音剪辑等所有系统功能，使众多操作繁琐的音频制作过程集成在多媒体电脑上完成。
与传统的数字音频制作相比，省去了大量周边辅助数字音频设备，省去了大量设备的连接、安装与调试。
且性能价格比高，操作也较简单。
数字音频工作站的基本构成与工作数字音频工作站(DAW)是一种硬件与软件的组合系统，具有较好的扩展特性，它是将复杂的声音信号编辑变成十分方便的编辑文件，同时还可以对声音信号进行新的处理。
DAW是在计算机的基础上发展起来的，因此保留了计算机的操作程序，它是靠调用程序来工作的。
由于加大了模仿录音机和调音台部分功能的控制键盘，这个控制键盘是把数字音频工作所需的程序按照顺序排列好，存储在一个专用存储器内，并给于控制键盘的某个执行键来执行这个程序，这样对数字音频工作站的实际操作就和象操作传统的录音机、调音台一样方便简捷。
数字音频工作站的主机已由过去的专用机发展到目前普遍使用的通用微机。
采用通用微机的DAW，主机通常是MAC和IBM系列PC机，系统软件建立在视窗系统Windows或Macintosh上，也可在DOS下运作。
数字音频技术基础
20~20000 20~20000
脉冲编码调制（PCM）
PCM的特点
概念最简单、理论最完善的编码系统； 最早研制、使用最广泛的编码系统； 数据量最大的编码系统。
原理
模拟声音 信号输入 防失真 滤波器 波形编码器 (采样器) PCM样本
÷
量化器
量化
分为均匀量化和非均匀量化。 采用的量化方法不同，量化后的数据量不同，可以说量化是一种压 缩数据的方法
数字音频技术基础
Part Part 1 1 数字音频技术基础
数字音频技术基础 声音 声音信号数字化
采样与量化
音频质量与数据量 音频文件的存储格式 语音合成与语音识别技术
声音
声波是由机械振动产生的波。当声波进入人耳 ，鼓膜振动导致内耳里的微细感骨的振动，将 神经冲动传向大脑，听者感觉到的这些冲动就 A 是声音。 周期
声道数：一次采样的声音波形个数。 采样频率 指计算机每秒钟采集多少个声音样本。
采样
音频是连续的时间函数X(t),对连续信号采样， 即按一定的时间间隔(T)取值，得到X(nT)(n为 整数)，T称为采样周期、1/T称为采样频率。
X(0)、X(T)、X(2T)称为采样值。
采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据 奈奎斯特（Nyquist）理论，只有采样频率高 于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信 号表示的声音还原成为原来的声音。
频域——声音的频率范围
声音的方向
以振动波的形式从声源向四周传播。
1.
从声源直接到达人类听觉器官的声音称为“ 直达声”，直达声的方向辨别最容易。
2.
现实生活中，森林、建筑、各种地貌和景物 存在于人们的周围，声音从声源发出后，一 般须经过多次反射才能被人们听到，这就是 “反射声”。
IP公共广播的概念
IP公共广播的介绍
广州天玛IP网络公共广播系统采用当今世界广泛使用的IP网络技术, 将音频信号以标准IP形式在局域网和广域网上进行传送，是一套纯数字传输的双向音频扩声系统。
彻底解决了传统公共广播系统存在的音质不佳，维护管理复杂，缺乏互动性等问题。
天玛广播在2006年推出IP公共广播系统，领先于公共广播行业，经过这几年的不断发展和完善，我们现在的IP系统设备已经做到使用简单，安装扩展方便，只需将音频终端接入计算机网络即可构成功能强大的数字化广播系统，每个接入点无需单独布线，真正实现计算机网络、数字视频监控、监控与预警一体化、公共广播多网合一的效果。
进入网络的新时代，IP网络广播系统是完全不同于传统广播系统、数字寻址广播系统等的产品。
因建立在通用网络平台上，并融入天玛广播自有知识产权的数字音频技术，多方面体现了显著的优越性：
功能：可独立控制每个终端播放不同的内容不仅能够完全实现传统广播系统的功能(如：定时打铃、分区播放、消防报警等)，而且还具备终端自由点播、终端间双向对讲，可进行128个分区，扩展一千多个分区等作用；
传输：音频传输距离无限延伸，支持大范围的重要型应用，从公司总部到各个地区分部的同声广播，实现快速、可靠的信息沟通，音频功率上打破了传统的在传输过程中出现的功率消耗，而且在布线上也非常方便，安全性极高；
可靠性：服务器(Windows操作系统)与IP-8000R网络主控机(嵌入式操作系统)提供双重保险，如一方故障，另一方可接管所有终端，确保系统基本功能正常运行。
IP网络公共广播系统越来越多的应用在酒店、办公大楼、校园广播、旅游景点监控预警、县乡村广播等领域，因为它强大的功能才能满足人们生活水平不断提高时追求智能化生活的需求。
AES
AES/EBU是一种通过基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议，其全称是Audio Engineering Society/European Broadcast Union（音频工程师协会/欧洲广播联盟），其《双通道线性表示的数字音频数据串行传输格式》，EBU是指EBU 中AES是指AES3-1992标准：发表的数字音频接口标准EBU3250，两者内容在实质上是相同的，统称为AES/EBU数字音频接口。
AES/EBU标准传输数据时低阻抗，信号强度大，波形振幅在3-10V之间，传送速率为6Mbps，抗干扰能力很强，减小了通道间的极性偏移、不平衡、噪音、高频衰减和增益漂移等问题造成的影响，适合较远距离的传输。
整栋大楼内全部以AES/EBU格式电缆进行音频信号的长距离数字化传输，最远的单根信号线传输距离超过400米AES/EBU与网络系统相比的优势1、传输距离更远。
基于局域网的音频传输系统单根网线最长100米，接入路由器后，两点之间最长也就200米的传输距离，超过这个距离就必须使用光纤系统。
而AES/EBU格式在没有中继的情况下，根据AES协会在1995年出台并在2001年更新的AES-3id -1995补充文件规定，最长可以传输超过1000米的距离。
2、传输延时可以忽略。
而AES/EBU格式没有可计的延时，在实际应用中完全可以忽略。
3、系统构成简单可靠4、系统总体造价更低，更为经济选用的LS9/16是06年底新面市的一款专门针对现场扩声应用而设计的数字调音台，在其机背的扩展槽内插入一块MY8-AE的扩展卡，即具备8路AES/EBU信号输出。
而SP2060是一款自带2路AES/EBU信号输入接口，6路模拟输出的多功能音频处理器，可以完成全部的通道分配、均衡、分频和延时等处理功能，并完成数字信号到模拟信号的转换。
该系统中，LS9调音台每两路AES/EBU格式信号输出通过长距离电缆送至功放机柜内的SP2060，实现了数百米的完全无损的高可靠性的数字音频传输。
制作数字音频和视频的基础知识
制作数字音频和视频的基础知识数字化技术已经深刻影响了我们的生活，其中数字音频和视频是我们生活中不可或缺的元素。
今天，我们将会介绍数字音频和视频的基础知识，让您更好地了解这方面的技术和方法。
一、数字音频数字音频是指将音频信号转换成数字信号后的音频数据。
它是数字化音乐的基础，也是现代音频技术的基石。
数字音频通常使用脉冲编码调制（PCM）技术将模拟信号转换成数字信号。
PCM码流包括采样率、量化精度和通道数等信息，其中采样率和量化精度是影响音频质量的两个重要因素。
采样率是指每秒钟采样的次数，它的单位是赫兹。
在数字音频中，越高的采样率能捕捉到更多的音频细节和动态范围，但也需要更大的存储空间和处理能力。
CD音质的采样率为44.1kHz，而高保真音乐采样率通常为96kHz或更高。
量化精度是指每个采样点的精确度，它的单位是比特。
通常的采样率为16位和24位，前者能提供128倍的动态范围，而后者则更适合高保真音乐制作。
量化精度越高，越接近原始音频信号，音质也会更好，但它也需要更大的存储空间。
通道数是指音频信号的处理通道数，比如单声道、立体声和环绕声等。
不同的通道数会给人们带来不同的听觉体验。
立体声的通道数为2，而环绕声则至少需要6个通道。
在数字音频的制作过程中，通过音频编辑软件可以对音频进行编辑和处理，比如提高音量、降噪、均衡和混响等。
此外，也可以使用各种音频特效和音频插件来实现更加丰富的声音效果。
二、数字视频数字视频是指以数字方式录制和编辑的视频信号。
当我们观看电影、电视或网络视频时，看到的影像就是数字视频。
数字视频的基本结构是一系列图像帧，这些图像帧以特定的帧率播放来形成连续的视频信号。
数字视频的品质除了受到视频拍摄设备和视频编辑软件的影响之外，还有一个重要因素就是像素。
像素是组成数字图片和视频的最小单位，它表示图像中的一个点，像素其实就是设备在观察物体时所取得的光感信息。
像素越多，能显示的细节和清晰度就越高。
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网络数字化音频系统
再到具有RHAON功能的Renkus-Heinz数字处理扬声器系统，加上QITUO具备CobraNet
功能的数字调音台，解决了从传声器、调音台、处理器、功放和音箱全面的数字化、网络化扩声系统。
1.3 网络化的系统集中控制
由于所有产品都采用以太网TC P/IP控制技术，由一台电脑对全系统设备集中控制、远程控制就成为可能。
通过集中管理和控制，最大化地降低了现场操控的要求，让音频扩声系统的真正无人值守成为了现实。
2 网络数字化音频系统解决方案
下面结合四川电力疗养院会议中心多功能会议厅分布式多媒体会议系统的实例，说明网络数字化音频系统解决方案的实际运用。
2.1 功能定位
四川电力疗养院位于四川省都江堰市翠月湖风景区内。
其会议中心可承接国内外大型会议、学术交流和商务活动，拥有同声传译系统、多媒体演示系统等现代化设施。
位于一层的多功能会议厅作为独立大厅使用日寸，主要承载着大型的会议服务功能，可以
容纳700多人，主要以会议服务为主，同时兼顾中小型文艺演出、学术报告、演讲等。
根据实际使用的需要，可将大厅划分成3个会议室，为不同的会议需求服务而互不干涉。
整个多功能会议厅由三大系统构成：会议发言管理系统、会场现场扩声系统、数字多轨录音备份还原系统。
二层的智能会议室，可容纳30人召开电视电话会议、高清视频会议，配备高清视频会议系统，可实现自动视频跟踪摄像功能。
2.2 技术指标
一层多功能厅扩声技术要求达到
GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》中
多用途类扩声系统声学特性指标一级。
2.3 系统设计
鉴于上述功能要求，为该多功能会议厅设计了全数字网络音频传输管理系统，采用数字化网络化传输，会议系统全部实现数字信号、网络无损传输的方式，实现远程控制检测扩声系统的运行状态。
与传统的纯模拟系统和数模混合系统相比，该系统具备较大的优势。
(1)系统设计具有很大的前瞻性，完全具备升级的空间；
(2)音源进入控制设备即转换为数字信号，所有中间处理环节全部实现网络数字化，调音控制、媒体矩阵包含了所有的音频处理设备；
(3)网络化的音频传输；
(4)网络化的音频远程控制；
(5)智能化的会议管理系统；
(6)操作简单，可设置多种操作模式，所有程序可提前预置。
系统完全规避了传统的纯模拟系统和数模混合系统中常出现的扩展性、兼容性、操控性和适用性等问题，使整体会议服务管理的层面迈向了一个新阶梯。
在使用时，可根据需要提前设置成独立的运行模式，也可通过中控或电脑方便、准确地将信号切换到需要的位置；所有的音频设备、音箱都可以独立控制，增强了现场使用的灵活性。
信号传输采用数字网络化传输，避免了模拟信号传输过程中的衰减、干扰、传输距离等限制，极大地增强了音频的还原保真度。
传声器信号直接传输到媒体矩阵，通过中控或电脑编程控制到音箱，避免了复杂的操作。
在多功能会议室的舞台、大厅预留足够多的信号接口盒，以保证多种扩声方式的信号采集。
系统原理图如图l所
示，系统设计图如图2所示。
图2 系统设计图
2.4 设备选用
根据可分割多模式的多功能的音频系统的特点进行了设备选用。
主要以小型演出和会议为主，根据需要可分隔成三个独立的会议系统。
音源部分选用20路鹅颈传声器、8套有线手持传声
器、6路手持无线传声器、1台DVD机、1台MD机、1台CD机；处理部分选用具有网络传输功能的数字音频媒体矩阵Biamp Audiaflex CM. RANE MONGOOSE数字音频传输系统
和QITUO的专业大型现场数字调音台；扩声部分选用RH具有RHAON功能有源数字网络化控制音箱；控制系统采用电脑、无线中控、专用的控制面板等作集中控制。
2.5 音箱使用模式解析
2.5.1 独立大厅模式
独立大厅作会议、演出模式使用时，音箱布置采用左右立体声主扩声+后场分散补声方式。
根据会议、演出需要，配置超重低音和舞台监听扩声系统。
所有音箱均可以通过网络在控制室单独控制、管理，完全做到智能化、自动化管理。
也就是说，所有的音箱都可以单独分区控制管理。
如图3所示。
图3 独立大厅模式
2.5.2 A+B+C厅模式
该模式下大厅（A厅）采用原来的近场主扩声音箱做扩声即可满足，配备超重低音可满足小型活动、演出、报告。
B厅、C厅可采用原演出流动舞台监听的音箱，各使用2只流动支架安装作为主扩声，由于天花的每只音箱都是独立，所以，天花的辅助扩声也可独立或者与主扩声相结
合同时对其扩声。
如图4所示。
图4 A+B+C厅模式
2.5.3 A+B\C厅模式
大厅（A厅）同A+B+C模式。
B\C厅可采用原演出流动舞台监听的音箱使用4只流动支架安装作为主扩声，其他同同A+B+C模式。
如图5所示。
图5 A+B\C厅模式
3 结语
“一线通”是基于时代发展需求，整合业内优势产品及前瞻技术而产生的一套网络数字化音频系统解决方案。
在高端功能性场所，如政务中心、会议中心、多功能会议厅、酒店等，“一线通”的优势更加明显，为系统的升级、扩展提供了很大的空间。