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音频光端机的技术进展与在多媒体传输中的应用

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多媒体音频怎样走光纤?专用光端机、网络音频与声画同步

浏览次数: 飞畅科技原创 作者:飞畅科技技术团队

多媒体系统把声音送上光纤,可以采用专用音频光端机,也可以采用支持对应协议的网络音频端点与以太网光链路。两者不能因为都使用光纤就互相替代。与此同时,音频成功到达,不代表视频与声音已经同步;会议回声、通道分配和处理延迟仍需单独设计。

先回答:延长一条音频线,还是建立音频网络

把教学楼某个教室的线路音频送到固定控制室,通常是一个明确的端到端延伸问题。模拟输入型发送端把音频电压转换成数字样本,封装后进行光传输;配套接收端恢复样本,并将模拟音频交给后级设备。多路复用把不同通道的样本安排进传输序列,接收端再按同一安排分离,不能把复用理解为把多路声音混成一条节目。

网络音频则把数字音频组织成网络数据包,在兼容端点间建立业务路由。交换机承担以太网转发,光模块或光纤收发器改变中间传输介质,不负责自动把模拟声音变为Dante音频。必须在音源和接收设备上具备相应协议功能或使用合适的音频网络接口,才能构成完整系统。

专用音频光端机的通道样本复用与解复用,对比兼容Dante端点经以太网交换光链路传输的独立架构
图1:通道复用不是混音,专用光链路也不是通用以太网音频;两条架构按各自协议匹配。

Dante官方介绍说明其通过标准以太网分发数字媒体。这里引用的是架构概念,不意味着普通音频光端机支持Dante,也不意味着它接入任意交换网络就能正常工作。CobraNet、MADI或AES/EBU等名称对应不同技术,不应列成所有产品共有的功能清单。

通道、采样和时钟为什么要配套

采样率是每秒读取多少个音频样本,位宽是每个样本的数值表示长度。作为计算示例,八路、每路四万八千次每秒、每样本二十四位的原始样本量约为每秒九百二十一万六千位,尚未计入封装、线路编码和其它开销。这个例子帮助估算业务量,不是任何飞畅型号的参数。采样率也不是声音频率上限,更不是光口标称速率。

数字接收端需要按合适的节奏消费样本。若产生与播放样本的时钟没有得到正确协调,长时间运行可能出现缓冲异常或声音中断。专用配套设备可以用自身的线路机制协调;网络音频要按对应协议管理时钟、路由和接收缓冲。不能因为两台设备都显示相同采样率,就认为时钟关系已经正确。

飞畅数字音频产品分类列有不同模拟与数字接口产品。已有模拟音源可选择合适模拟接入,已有数字音频则应核对数字接口格式。是否还需视频、数据或网络通道,要看具体型号和订购配置;“多业务”并不代表任意协议自动转换。专业音响的电平与供电要求另见专业音响接入说明。

声音与画面为什么会错开

摄像机输出可能经过编码、传输、解码和显示处理;麦克风信号可能经过采样、音频传输、数模还原和功放。即使两个系统沿同一条线路走,处理环节的时间也可能不同。看到嘴已动、声音后到,或先听见声音才看到动作,就是端到端到达时间没有对齐,不能只用光口是否连接正常来解释。

同一拍板事件分别经过视频和音频路径,比较到达时刻并给较快的音频路径增加可调延迟以对齐声画
图2:示例为视频路径更慢;应测出实际延迟差,再对较快路径调整,不固定假定某一方向更慢。

时钟同步关心样本以什么节奏产生与播放,声画对齐则关心同一事件最终何时到达。二者相关却不能互相代替。验收可使用同时产生可见动作和声音的测试事件,记录显示端与音频端的实际到达时间。如果音频路径更快,可在支持的音频处理环节增加延迟;若视频更快,则要评估视频侧或系统侧的调整能力。重新改变编码模式、分辨率或效果处理后,还应复测。

会议互联还需要回声与路由设计

设两个会议室各有麦克风和扬声器。远端声音在本地扬声器播放后,可能再次进入本地麦克风,并被送回远端,形成回声或声反馈。音频光端机主要解决传输,不默认带有声学回声消除。应由合适的会议处理设备完成混音、回声处理和发送总线安排,避免把远端来声未经处理地重复送回原处。

远程教学、企业会议和监控同样如此:要分别写清采集、监听、返送和录制通道。纯音频设备不处理摄像机的视频接口,也不自动实现互联网会议接入。若需要跨网络,需要兼容的编码、网络业务及管理方案,而不是给专用光端机换上以太网插头。

网络和光链路怎么检查

对于专用光链路,核对线路协议、通道方向、光口、单双纤及光功率窗口;对于网络音频,先确认端点协议与采样设置,再按厂商要求检查网络拓扑、业务带宽、时钟和路由。若使用组播业务,需理解网络对组播的支持,但不要在未了解系统要求时盲目修改所有交换机选项。

光纤可以减少传输段的电磁耦合,不能消除前端噪声或网络配置问题。无压缩也不意味着模拟端绝对无损。对需要保密的会议,光纤本身不提供加密,应另行核对访问控制及加密能力。有关通用应用、光预算和分段定位,可参阅音频光端机应用与接入边界。

验收要覆盖三类结果

首先逐路验证声音:用可识别的测试源确认源端、目的端和左右声道,观察静音、底噪与过载情况。其次验证连续性:按实际业务运行,检查时钟锁定、缓冲和链路故障提示;测试长度由业务要求制定,而不是用短暂试听证明长期稳定。最后同时测试声画及双向发言,检查延迟差、回声和切换时的体验。

记录实际端点型号、接口与协议、采样设置、通道图、网络与光缆路径、测量位置及测试条件。这样,当系统更换显示器、增加效果器或升级编码配置时,才能知道哪些项目需要重新验收。所谓技术进展,真正有价值的是明确适用能力和可验证的边界,而不是堆叠越来越高的速率或越来越远的距离。

资料说明:架构概念参考上述Dante官方说明,产品接入类别参考飞畅官方分类,采样及前端机制参考TI音频ADC资料。本文不宣称飞畅型号具备未经核实的Dante、MADI或回声消除功能。配图为通用原理示意,非现场实测。

现场常见问题

普通模拟音频光端机接上以太网交换机,就能加入Dante系统吗?

不能。专用光链路的配对与封装不同于网络音频,需要具备相应协议能力的端点或接口设备。交换机只转发兼容的网络流量,不自动完成模拟采样到Dante的转换,也不赋予旧设备该协议功能。

音频与视频共用同一条光缆,为什么嘴形和声音仍然对不上?

两条业务还经过各自的采样、编码、缓冲、解码与显示处理,同路传输不代表端到端延迟相同。应使用同一声光事件测量最终差值,再调整较快路径;更改显示或编码配置后需要重新验证。

两会议室之间光纤传声很清楚,为什么双向讲话仍有回声?

远端声音可能由本地扬声器重新进入麦克风,再被送回原处。传输清晰不等于已有回声消除,应检查会议处理、发送总线和返送路由,在真实双向发言条件下验收,不能默认光端机包含声学回声处理。

继续阅读:专业音响怎样接音频光端机?电平、通道与舞台返送验收;音频光端机怎么选:模拟与数字接口、通道方向和验收指标;