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音频光端机适用于哪些专业音频领域?

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音频光端机能用在哪?数字传输原理、应用与接入边界

浏览次数: 飞畅科技原创 作者:飞畅科技技术团队

音频光端机适合把一个地方的声音信号送到另一个地方,例如跨楼广播、远端录音、监控中心监听和舞台音频互联。它主要替换中间的长距离传输段,并不替代麦克风前置放大器、调音台或功率放大器。先把业务接口和传输方向说清楚,比先问“最远能传多少公里”更容易选对设备。

声音到光纤,中间改变了什么

麦克风把空气振动变成随时间变化的电信号;调音台的线路输出则提供经过处理的音频电信号。以常见的数字式模拟音频光端机为例,发送端先调整输入幅度、滤除不需要的高频成分,再由模数转换器,也就是ADC,在连续的时间点读取电压,并把幅度表示成数字。这个过程叫采样和量化。数字不是另一种声音,而是对声音电信号的数值描述。

设备把不同音频通道的数字样本组织成可传输的码流,驱动光发射器。接收端的光电探测器把收到的光变化转为电信号,接收电路恢复数据与时序,再按通道拆开。对于模拟输出型设备,数模转换器DAC和重建滤波器把样本恢复成连续的音频电压,送入后级调音设备或功放。两端编码、通道安排和光接口要配套,不能只看插头能不能插上。

模拟线路音频经过采样量化、数字复用和光发射,在远端解复用及数模还原的路径
图1:数字式模拟音频传输的通用机制;仅画一个业务方向,不代表具体型号内部结构。

数字音频输入型产品则可能接收已经数字化的音频,不一定再经过一次ADC。模拟XLR、数字AES/EBU以及以太网音频虽然都能传声音,电气要求和协议却不同。连接器形状相同,不等于端口可以互换;光纤接口相同,也不保证两套设备的线路编码兼容。

哪些应用真正用得上

广播站到远端设备房、园区主控室到不同建筑,是比较直观的应用。调音台输出接发送端,远端接收端输出接当地功放,再由功放驱动扬声器。光端机一般提供信号,不提供扬声器所需的驱动功率。若多个分场需要同一节目,还要确认产品是点对点、汇聚还是广播分配型,不能给普通光链路随意加一个光分路器就认为能广播。

远程录音、广播电视现场采集和专业音响要求区分节目主通道、监听与返送通道。这里的“远程”首先是现场到控制室或两个固定站点之间的音频延伸,不自动意味着设备可以接入公网开视频会议。舞台应用的电平、双向路径及返送延迟更具体,可参阅专业音响接入与验收。

监控应用中,可把现场拾音器的合适输出送往监控中心;是否同时支持视频,应查多业务型号。会议室、教学场所和交通广播也可用光纤延伸音频,但双向发言、回声处理、紧急广播优先级以及声画同步,仍属于系统设计问题。普通音频端口不承担电话馈电、振铃和摘挂机信令,不能直接替代电话光端机的FXS或FXO接口。

光纤的优势,不等于整机没有限制

玻璃光纤传输段不依赖铜线电流,可以减少长距离铜缆带来的电磁耦合和跨站导电连接问题。但是发送端之前、接收端之后的模拟电缆仍可能引入噪声,两端电源和机壳仍需按要求安装。温度、防潮、浪涌及防护等级都是具体设备指标,不由“走光纤”三个字保证。含金属加强件的光缆也不能简单当成完全绝缘线缆。

光信号同样存在衰减。长度、熔接点、连接器和弯曲都会影响接收光功率;收到太弱可能断续,太强也可能超出接收器允许范围。应核对发射功率、接收灵敏度、过载点与实际损耗,保留合理余量。距离标签是特定条件下的能力,不是任何现场都能达到的承诺。

跨楼广播的音频光端机两端供电、远端功放与接收光功率测量,以及输入削波会保留到输出的示意
图2:光纤替换传输段,不能修复输入端已有失真;接收光功率必须处在型号允许窗口。

所谓保真,需要看整个信号链。输入已过载的声音,数字化后仍是失真的;采样率、有效动态范围、频响、噪声和后级负载也影响结果。无压缩数字传输不等于模拟端到端绝对无损,更不等于没有延迟。光纤也不是加密机制,保密业务应另行评估访问控制、机房和线路防护以及端到端加密。

把需求写成可以核对的接入表

先记录每路源设备的接口、模拟或数字类型、电平和目的地;立体声通常是左、右两路,要避免把一对立体声误算为单路。再分别填写上行和下行通道数,确认是否需要麦克风增益、幻象供电或其它业务。最后核对光纤类型、单双纤、波长配对、接头、电源和环境条件。一根光纤可承载多少通道,由设备的复用能力决定,不是光纤自身自动分配。

飞畅数字音频产品分类列有RCA、XLR和AES/EBU等不同接入类型。选型应从实际信号制式出发,再确认对应型号的通道方向及订购配置;不能把某款平衡接口或供电能力泛化为所有产品。多个音视频系统协同时,可参阅多媒体音频与声画同步。

怎样验收,不只看光口灯亮

先在安全的短链路上,用设备允许电平的已知音源逐路测试,接收端先低音量监听,检查通道编号、左右声道、底噪和明显失真。随后接入正式光缆,记录两端供电、光功率及实际声音表现。不要直视光口,也不要为找故障拆除保护接地。光口亮只说明部分链路状态,不能证明模拟音频接线和业务方向正确。

无声时按音源输出、发送输入、光链路、接收输出、后级静音顺序分段检查;有声但破音,优先查输入增益和后级负载;时断时续则记录光功率变化、电源与接头状况。交付资料应包括实际型号、通道映射、线路走向、测量结果与维护边界,而不是一句“音质清晰”。

资料说明:本文整理通用数字音频传输机制,产品接入类型以飞畅官方分类和对应说明书为准。采样与前端原理参考TI音频ADC资料,不表示飞畅采用该芯片。配图为通用原理示意,非实物拆机或实测记录。

现场常见问题

麦克风、调音台输出和扬声器线,都能直接接音频光端机吗?

不能。它们的电平、驱动能力和供电要求不同,普通线路输入不能直接承受功放功率输出;话筒可能还需前置增益或规定供电。先确认模拟或数字制式、接口和允许范围,再按手册接线,不能仅凭XLR或RCA插头形状判断兼容。

音频用光纤传输,能自动消除输入噪声和破音吗?

不会。输入已经削波或带有噪声时,转换后仍可能保留这些问题;后级增益和负载也会影响声音。先用允许电平的已知音源建立基线,再分段检查输入、光路与输出。数字传输不等于模拟端到端绝对无损,也不自动具备降噪或回声消除。

两路双向音频与两路立体声,是同一种配置吗?

不一定。两路可能按单声道数量计,也可能描述不同传输方向;立体声通常需要左、右两个通道。应分别记录每一方向的源、目的地及实际通道数。音频链路还不能替代电话馈电和振铃接口,采购与验收应使用明确的端口对应表。

继续阅读:音频光端机采样与音质怎样看:采样率、位深、噪声与失真;电话光端机怎样复用多路电话?采样、时分复用与波分边界;