DHD RM4200D数字调音台的应用——构建网络化播控系统

【摘要】纵观近年来广电技术的发展，可以概括为两次重要的技术革命：第一次是数字技术取代模拟技术；第二次是网络化操控取代单机操作。本文仅以DHD的典型产品 RM4200D数字调音台为代表，充分利用DHD系统的网络化功能，构建起一套完整的广播电台网络化播控系统。

【关键词】数字化，网络化，可编程自定义按键，CAN总线，MADI格式。

一、引言

播控系统的数字化、网络化是广播电台信息化发展的必由之路。以DHD为典型代表的数字调音台，其设计理念完全定位于数字化、网络化，使用DHD数字调音台及其光纤交换矩阵可以方便、快捷地搭建起一套网络化播控系统，从而实现播控系统的数字、网络一体化。

二、DHD RM4200D数字调音台简介

1、DHD的硬件组成

RM4200D数字调音台是德国DHD公司的第三代产品，是针对数字化、网络化的发展要求而研发的产品。其设计原理是：硬件系统仅仅是为软件系统提供一个稳定而强大的工作平台，它将实现软件所特定的全部功能。

图1所示为DHD RM4200D数字调音台（以下简称DHD）的系统组成，可概括为控制单元、DSP音频处理机柜与音频接口（图中未作标示）三个主要部分。控制单元完成对音频信号的控制、监测功能；DSP音频处理机柜完成对所有音频信号的混减、效果处理等功能；音频接口部分则完成DHD与外部设备、信号之间的连接功能。

DSP音频处理机柜与控制单元（包括控制面板、表头和控制盒）之间采用CAN总线连接，由于其间通过的仅是控制信号，没有音频信号，即便控制部分的单元模块发生故障，也不会影响音频信号的输出。CAN（CONTROLLER AREA NETWORK）简称控制器局部网，它采用多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。又因为其数据段长度最多为8个字节，通信速率可达1MBPS，从而保证了通信的实时性。再加之CAN采用CRC 检验并提供相应的错误处理功能，因此具有极强的抗干扰能力及纠错能力，能充分地保证数据通信的可靠性。

DHD的音频输出既能使用模拟/数字电缆，又能通过光纤传送MDAI格式的数字音频信号。如果在DSP音频机柜中配置了MADI模块，通过光纤以MADI格式可传送多路数字音频信号（最多56路）。MADI（Multi-channel Audio Digital interface）全称为多通道音频数字界面接口，是以双通道的AES/EBU接口标准为基础的多通道数字音频设备界的互连标准。使用一条BNC接头同轴电缆或光纤可串行传输24位的56个通道的线性量化音频数据。虽然理论上MADI传送数据率固定为125Mbps，但由于采用了4-5比特编码方案，所以实际的传送率为100Mbps。

DHD具备网络接口，通过监控PC可以方便地对调音台进行操控。

DHD的所有模块都支持热插拔更换。例如推子单元，新更换的推子单元能够记忆更换前推子的位置，这样可以保证在直播时对声音操作的一致性。

DHD整机采用多重冗余设计，系统稳定性高。所有部件采用模块化安装方式，易于扩展。

2、DHD的软件配置

DHD RM4200D调音台控制单元所有推子、按键均是可编程自定义的。通过软件设置，用户可自行定义按键的功能、工作状态的颜色等。根据不同的使用要求用户可将调音台配置为不同的工作模式，并保存为相应的配置文件。使用时，通过加载不同的配置文件，即可方便地切换到所需的工作模式。目前，DHD提供4个软件：

1、 控制单元设置软件：用于设定控制面板任意通道的推子、按键的功能及其相关显示信息。

2、路由设置软件：配置音频信号的输入/输出路由。

3、DSP效果处理软件：可对任意一路音频信号进行效果处理。

4、远程操控软件：在监控PC中运行，采用TCP/IP网络传输协议，通过以太网可对已连接调音台进行远程操控，实现单机操作的全部控制。软件界面如图2所示。

3、DHD的功能

总体而言，一台全配置的HDH RM4200D可实现如下功能：

满度电平：0dBFS＝＋24dBu，满足《数字音频设备满度电平》标准的要求

强大的40bit处理单元，超强的动态范围，DSP处理功能包括：瞬态限幅，均衡，压缩，扩张，噪声门，限幅器，超低频滤波器，嘶音消除器，N－1矩阵

最大768个内部路由通道；最大192个输入/输出通道（数字AES/EBU/SPDIF及模拟（MIC/LINE）输入）；最大支持12个MADI端口，每个端口可传送56路数字音频信号

真实的输入/输出路由矩阵切换功能

模拟及数字信号拥有48个总线通路及辅助输出通路

6组独立的立体声监听路径及预监听

所有的系统设置软件均为绿色软件，无需安装，运行于Windows系统下。设定好的参数储存于调音台的Flash-EPROM中，通过加载不同的配置文件可实现多种操作模式，快速启动（开机后一秒即可正常使用）

三级同步机制：外部AES/EBU同步信号、WordClock信号，内部时钟同步信号，优先级可自行设定数字输入口带取样频率转换器全面的监控功能（音频卡单元，电源单元，及组件分配电压）

三、DHD数字系统的应用

1、系统设计

以往，由于调音台不具备网络功能，因而在使用中大都以单机操作为主。近几年，随着网络化调音台的不断推出，在实际应用中，我们就不能再沿袭传统的使用模式，应拓宽思维，充分利用调音台的网络功能，进行网络化的操控，以达到科学、高效管理的目的。

鉴于DHD系统具备网络功能的这个特点，我们可以构建这样一个网络化播控系统：该系统整体定位于数字化、网络化，如图3的播控系统拓扑图所示。系统构架以主控中心为核心（放置一台DHD光纤交换矩阵），同一楼层采用n套直播机房＋1套备播机房的工作模式，所有直播机房均使用DHD RM4200D调音台，且机房内配备相同的音频工作站、CD、MD等外设。直播时，主持人在直播机房内对DHD RM4200D调音台进行单机操作；录播时如采用巡检方式，主控中心的值班人员可对所有播出机房的DHD RM4200D调音台进行网络操控。

2、系统分析

如图3所示，该播控系统包括所有需要传送的音频信号以及各调音台的控制信号。也就是说，系统中主要存在两个网络：音频光纤传输网络和调音台的控制网络。

首先说音频光纤传输网络（图3中绿色实线表示部分），该网络主要用于音频信号的传输。既然采用数字化，那就彻底采用光纤传输音频信号，与传统的电缆相比较光纤传输的优点这里不再赘述。将所有直播机房内的DHD RM4200D数字调音台（通过其MADI光纤模块）与主控中心的光纤交换矩阵使用光纤连接组成音频传输网络，传输的音频信号MADI格式。通过音频光纤传输网络传输的音频信号包括：直播机房内调音台的主、备输出信号，主控返送给机房的时钟同步信号、机房返送信号、六响、报时信号以及各种转播信号等等。另外，主控中心与各直播机房之间的内部通信信号也可作为一路音频信号通过光纤网络传输，这相当于整合了一套内通系统。

再说调音台的控制网络（图3中黑色实线），该网络主要实现对所有直播间内数字调音台的操控功能。虽然每个DHD RM4200D数字调音台都具备一个网络控制端口，但需要说明的是：首次使用前，必须要通过RS232口将DHD初始化，为其分配一个固定的IP地址，之后才能使用其网络控制功能。通过双绞线将所有调音台的网络控制端口连接至一台交换机，就组成了控制网络，通过TCP/IP协议就可以对每个调音台进行访问和控制。通过控制网络，使用监控PC可以根据需要更改调音台的实际配置，实时监视调音台的各通道推子、按键的工作状态，并能同步控制调音台的任意操作。出于安全考虑，实际应用中应将DHD系统分配在一个物理上独立的LAN或逻辑上独立的VLAN内；为了便于管理，应将所有调音台和控制PC的IP地址划分在同一网段内。

其它需要实时播出信号的部门，诸如录制机房、网络播出机房、有线播出机房、审听间等，可以通过DHD路由控制单元使用网线直接连至主控中心的光纤交换矩阵（见图3中DHD路由控制单元的连接），来获取所需的播出信号。

3、网络化播控系统技术特点：

1）整体布局、统一管理。由于各套直播机房均采用同一配置，这样不仅便于主持人的操作，同时也便于维修人员的维护工作。

2）布线少。对于音频信号，以往直播机房与主控的信号送传输多采用模拟、数字电缆，电缆数量庞大且扩容不便。该系统的光纤音频传输网络传送MADI格式的数字音频信号，一路光纤最多可以传送56路数字音频信号，即便直播机房与主控之间传送节目采用主、备 双冗余，也仅需一根多模光纤（至少8芯），即便日后扩容也十分方便。对于控制信号，主控与各直播间调音台的控制信号也只是采用一根五类双绞线即可。

3）采用光纤传送信号损耗小、质量高。如果主控中心与各直播机房在同一所大楼内，这种短距离的光线传输对于音频信号来说几乎没有任何损耗。极端举例来说，对于小型电台（当需要单独传送发射时），甚至可以把DHD调音台的DSP音频处理机柜直接放置在发射台的发射机前端，进行远距离传送，这在省却了大量中间环节的同时，很大程度上提高了信号传输的可靠性；在保证节目传送质量的同时，还便于台内管理，同时也节约了大量开支。

4）充分实现共享节目资源。对于各套频率的播出信号，通过DHD光纤交换矩阵，各直播间的播出信号可相互交换，便于互转操作；通过DHD路由控制单元，其它部门，如录制间也可实时录制播出信号，网络播出机房也可实现网络广播，等等，非可以说是非常方便，只是添加一个DHD路由控制单元和一根连接到光线矩阵的网线而已。

5）系统简洁，集成了主控与直播间的内部通讯功能。以往主控中心与各直播机房的对讲需采用单独的一套内通系统，将不同厂商的内通系统与播出系统完全整合起来虽然可能，但对于整体系统来说却也十分复杂。而该播控系统则可将主控中心与各直播机房的对讲信号作为一路音频信号，通过光纤传输网络，便实现内部通讯功能。

6）网络化操控，高效快捷。对于该系统，可以说网络化操控是其最大的特点。区别于以往，原来的播出系统只能在直播机房内对调音台进行单机操作；而该系统中除了在直播机房内可按传统的工作模式对DHD调音台进行单机操作，同时在主控中心，值班人员还可通过监控PC对各直播间调音台的工作状态进行监视和实时操控。当直播机房发生紧急情况时值班人员能够在最短时间内进行处理。譬如及时切换至备份播出机房应急播出操作：当某套直播机房内的调音台发生故障且在短时间内不能恢复而需要切换至备份播机房应急播出时，由于主控中心的监控PC中存有各套直播机房DHD调音台的配置文件，此时只需将该故障机房DHD调音台的配置文件加载到备份播出机房的DHD调音台，就可以马上将备份播出机房的调音台配置成刚刚发生故障的直播机房调音台的工作模式。期间再启动备播机房内相应频率单位的音频工作站，经过主控中心矩阵的切换，这样在很短的时间内就可以完成切换至备份播出机房应急播出操作，进行正常播出。对于主持人而言，只是换了个房间，其它则没有任何变化。

总的来说，网络化操控使得直播机房的管理变得十分简便：对于主持人的直播操作，主控中心的值班人员可以及时发现处理一些主持人的误操作；对于巡检这种工作模式，可以节省大量值班人员、简化劳动强度、大大提高工作效率。

四、小结

本文简要介绍了DHDRM4200D数字调音台，并充分利用DHD调音台的网络特性给出了DHD系统的应用方案，从而实现了网络化的播控系统。随着网络化调音台的广泛使用，各电台（电视台或其他使用单位）可针对自身特点、实际工作需要，一定会建立起一个真正适合自己的播控系统。文中不足之处，恳请大家指正。

【参考文献】

DHD RM 4200D Manual

李清斌《计算机与音响设备的接口及标准》