试析直播数字调音台的选型及OnAir3000的网络应用

通过对多款数字调音台的基本构成、关键技术及实际应用的分析比较，系统介绍了Studer OnAir300()数字调音台在直播应用中的技术特性，同时探讨了其基于以太网技术的系统结构及其在音频网络中的实际应用。

1、引言

数字技术日新月异，调音台数字化、网络化进程更是突飞猛进，网络数字调音台正逐步取代现有的模拟调音台和单机数字调音台，成为市场的宠儿。但市场上的数字调音台品牌、型号种类繁多，如瑞士的STUDEROnAir3000,德国的DHD RM4200,LAW0 Zirkon，美国的WHEATSTONE，它们有相似的特性，也有各自的优势和缺点，要选出一款性能稳定、功能强大、价格适中的直播用数字调音台，则需要从多方面对产品进行比较和测试。

近期，中央人民广播电台技术中心正在进行技术区的系统升级改造，直播机房调音台需要选取一款性价比高、操作灵活简单、扩展性强、易于组网的设备，以下笔者将结合工作实际同大家进行交流和探讨。

2、直播用数字调音台的选型

2.1 数字调音台的硬件结构和关键传输技术

数字调音台的基本构成通常分为3部分:音频处理机柜、控制单元和表头显示器。外观上有一体式和分体式两种，用户可以按不同的安装需求来选择，其工作原理基本一致。音频处理机柜负责音频的分配和输入输出，控制单元则用于对每个通道信号参数的调节和设置，音频信号不经过控制面板，即使控制界面出现问题，仍然不影响当前音频的正常工作。显示器对于不同品牌的调音台有不同的用途，有些只是简单地用作几条总线的表头参数显示(数量有限，内容可自定义)，其状态并不会影响音频信号和控制信号;有些则不仅作为表头显示，还担负了所有音频、控制的分配和设置，相当于调音台的总控PC，一旦主屏死机，所有信号均无法处理，所以对主屏稳定性的要求极高。

对于网络化数字调音台来说，一般采用3种总线标准，即:TDM(时分复用),MADI(多路数字音频串行接口),CAN(控制器局部网)。

2.2 同类型播出调音台的性能比较

我台现有直播机房采用的调音台是德国DHD公司生产的DHD RM4200(主直播机房)和STUDEROnAir2000M2备直播机房)。

OnAir2000最大的特点是运行稳定，但由于它在母线分配的数量和灵活性上都受到限制，不易进行硬件模块的扩展，只是一款不具备联网功能的单机数字调音台，已不能适应当前播出多元化的需求。

RM4200D数字调音台是德国DHD公司针对数字化、网络化发展研发的第三代产品。DSP音频处理机柜与控制单元通过CAN总线连接，音频的输人输出可以通过普通电缆或者光纤传送。全配置的RM4200D系统可实现较为强大的功能:拥有48路立体声总线通路和辅助输出通路;768个内部路由通道;192个输人/输出通道;6组独立立体声监听路径;12个MADI端口，每个MADI端口可提供56路数字信号。其最大亮点(也是很多技术人员比较喜欢的)是软件可设置调音台所有功能，硬件系统仅仅是为软件系统提供稳定的工作平台，所以软件设置极具灵活性，不同的技术人员可以根据实际需求和自己的经验、理解、习惯完成种类各异的功能。正因为其软件设置过于灵活，并没有标准的框架作为限制，不同的编程途径(或繁或简)都可以实现相同的功能，但对于DSP的处理速度来说就会存在差异，如果DSP的占用率过高往往会导致不明原因的死机、网络中断等对直播危害极大的后果。在近三年的使用中，针对其容易死机的现象为保证其正常运行，我台技术人员每月都会对该品牌调音台定期检测和维护。

LAWO Zirkon调音台也是我台这次选型的一款设备，LAWO前身实际和DHD师出同门，在设计理念上较为相似，虽然价格在几款品牌中最便宜，但各地电台并未广泛使用，对其稳定性并不十分了解。

2.3 STUDER OnAir3000数字播出调音台的技术性能

直播用数字调音台的选择有几个关键因素需要考虑:工作的稳定性、直播的可操控性、功能的实用性、可扩展性及产品的售后服务。从播出安全的角度出发，设备性能的稳定是技术人员考虑的重点。对多家产品进行严格测试和调研后，瑞士STUDER公司的OnAir3000调音台在众多同类设备中脱颖而出。

STUDER OnAir3000是基于OnAir2000以“Touch&Action”为理念建立起来的。其控制桌是模块化的，可以根据不同的应用进行组合。OnAir3000的硬件结构分为主机SCORE、控制台D21m两部分。SCORE的核心机箱是一个标准的6U机架结构，它集成了音频信号处理单元和D21 m音频矩阵。SCORE的DSP板卡放置在上面的3个U内，并可以最多容纳6块DSP卡以及所需的控制板卡、时间和时钟同步接口;下排与标准的D21m输入/输出接口系统完全相同。

主机箱SCORE具有音频处理单元，包括DSP卡、CPU主卡和音频时钟卡及时间同步卡。SCORE内的每一块DSP卡，通过6块专用的sharc DSP芯片共同工作，固定在一块纵线传输速度为6 Gb/s(或可处理4000路音频通路)的线路板上，音频信号通过40 bit浮点运算处理，由TDM时分复用总线传输，确保声音质量。

SCORE使用STUDER的高密度D21m UO系统，这些板卡同样也用于大型数字调音台，如VISTA和D950。所有板卡统一规格，插人3U机箱中，可以单独设置，也可根据系统的需要增减调整。如果需要更多的输人或输出，包括模拟传声器/线路、AES/EBU ,ADAT光纤、MADI光纤、TDIF , GPIO ,DOLBY解码等接口，都可简单增加外部D21m机箱即可。D21m系统自动侦测新的插入卡，并且传送合适的信息到主控。

OnAir3000控制桌面包括推子分配模块、通道显示模块、旋钮模块、监听对讲模块、主显示屏和推子显示屏等模块，根据需要所有模块可以自由组合配置，安装在定制的机架中。通过RS422协议进行模块之间的互联，监听/对讲模块的音频连接可以通过光纤ADAT接口，SCORE之间则通过以太网连接。SCORE与控制台主屏由一台交换机相连，网络协议为TCP/IP，主屏内部的MPU处理并转发各模块的操作指令，实现音频的输人输出。对于系统操作模式来说除了这种单机操作之外，也允许PC操作模式，PC机直接连在交换机上即可。在PC机上同时运行调音台应用软件和配置工具，所有混音操作可以通过PC机进行远程控制，但一般情况下只是作为总控的监测并不进行操作，只有当控制台死机或I/0出现问题，不能为各模块提供电源时，可通过总控PC对调音台操作界面进行远程控制，OnAir3000连接图如图1所示。

可靠性是播控环节中最重要的因素之一，STUDEF为SCORE设计了严谨的工作模式来应对潜在的突发事件:

　　(1)所有模块都支持热插拔。如果一个接口模块在工作期间无法用CATS电缆连接，可以直接使用替换模块继续以同样的设置进行工作。

　　(2) DSP卡支持热冗余及任务交换备份。

　　(3)控制卡支持热交换。单一的控制信号错误并不会干扰音频信号。

　　(4)错误信息可以在图形用户界面上显示，同时记录在日志文件中，该日志可以在网络的任何地方被调用查看和分析。

　　(5)错误信息可以产生一个外部的警报信号，同时可向移动电话发送SMS信息来报警。

3、OnAir3000在音频网络中的应用

3.1 网络设计原则

为了尽可能发挥OnAir3000在音频网络中的作用，在组网时必须选择合适的网络拓扑结构。为保证充裕的带宽和较低的响应时间，MADI技术应用于音频信号的输人输出，而直播机房和总控机房之间的互连则通过五类线连接。

OnAir3000系统支持和使用网络层上的IP协议。IP地址使用DHCP分配。通过常规的IT服务器(软件)或可管理的交换机和路由器来完成n。一个网络域中只能有一个DHCP服务器被激活。系统可以识别备份的DHCP服务器。如果同时使用超过一个DHCP服务器，必须确保OnAir3000部件总能在OnAir3000网络域的范围中取得一个有效的IP地址。

3.2 解决方案

图2是标准的网络解决方案，适用于中等规模的独立 OnAir3000网络，支持10台调音台左右的规模。因为所有调音台都连接到核心交换机，因此这种方案提供I/0共享功能。标准配置中使用了具有管理功能的AT-8524T12M交换机，内置DHCP服务器功能。

图2显示了独立的OnAir3000网络，此网络拥有4个SCORE和5个控制桌，1个管理控制桌和1个LogScreen日志屏幕。有些控制桌直接连接到AT-8524交换机，而在直播间的控制桌则通过另外一台本地交换机(Netgear FS516)连接到OnAir3000网络。因为AT-8524交换机配置了风扇，所以可以把它放在总控机房中。

3.3 组网特点

该网络连接的优点在于:

(1)网络运用十分灵活，使用了DHCP，无需配置IP地址。

　　(2)拥有备份电源(RPS AT-RPS-3000:89.2011.52)

　　(3)交换机提供充足的24个端口。

　　(4)整体布局，便捷管理。主持人和维护人员的工作都变得条理明晰，简单快捷。

　　(5)高效实现节目资源共享，同时直播机房之间在总控的统一调配下也可以实现互为备份，节省了宝贵的机房资源。

4、总结

OnAir3000作为网络直播调音台，具有操作简单快捷、音频处理功能强大、性能稳定、网络扩展灵活等特点，是一款性价比较高的直播调音台，完全符合我台现有的技术需求。在几个月的设备测试和对其他省台调研结果来看，OnAir3000基本没有发生数字调音台常见的死机、自动重启等现象，该款调音台将会为我台的安全播音提供更可靠、更有效的技术保障。