淺談數(shù)字化、網(wǎng)絡化技術(shù)在擴聲系統(tǒng)中的應用
隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)被廣泛應用于多個領(lǐng)域，而擴聲系統(tǒng)也逐漸進入到數(shù)字時代，主要體現(xiàn)在音頻的應用模式上，其正從模擬信號逐漸向數(shù)字信號過渡。接下來，專注音視頻領(lǐng)域十九載的一禾科技將與大家分享數(shù)字化、網(wǎng)絡化技術(shù)在擴聲系統(tǒng)中的應用。
一、什么是擴聲系統(tǒng)及優(yōu)秀擴聲系統(tǒng)的三要素
什么是擴聲系統(tǒng)？擴聲系統(tǒng)通常是把講話者的聲音對聽者進行實時放大的系統(tǒng)，講話者和聽者通常在同一個聲學環(huán)境中。成功的擴聲系統(tǒng)必須要具有足夠響度（足夠的聲增益）和足夠的清晰度，并且能使聲音均勻地覆蓋聽眾，擴聲系統(tǒng)包括擴聲設(shè)備和聲場環(huán)境組成，具體來講就是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕脑捦病⑿盘柣旌戏峙湓O(shè)備、信號處理調(diào)節(jié)設(shè)備、信號放大設(shè)備、傳輸線，把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘柕囊粝浜吐牨妳^(qū)的聲學環(huán)境。
優(yōu)秀擴聲系統(tǒng)的三要素：聲場環(huán)境、擴聲設(shè)備、專業(yè)的設(shè)計安裝調(diào)試。
二、模擬擴聲設(shè)備的組成和不足之處
? 傳統(tǒng)的模擬信號擴聲系統(tǒng)由哪些部分組成？
一般在使用模擬音頻擴聲設(shè)備時主要由以下5大部分組成。
1、音源部分（DVD、話筒、電腦、CD等）
2、混音處理部分（模擬調(diào)音臺、前置放大器、混音器等）
3、傳輸處理部分（分頻器、均衡器、壓限器等）
4、功率放大部分（各型號功率放大器）
5、電聲能轉(zhuǎn)換部分（各型號揚聲器）
? 傳統(tǒng)的模擬信號擴聲系統(tǒng)拓撲圖
傳統(tǒng)的模擬信號擴聲系統(tǒng)拓撲圖
? 傳統(tǒng)的模擬信號擴聲系統(tǒng)有哪些不足？
1、信號衰減大、傳輸距離短。
2、容易受到易受環(huán)境其他電磁干擾。
3、信噪比不高。
4、傳輸線路多，布線成本高。
5、連接調(diào)試繁瑣。
6、系統(tǒng)狀態(tài)難監(jiān)控，不具備遠程控制。
? 總結(jié)：
簡單地說擴聲系統(tǒng)的功能就是將聲壓級不夠的聲源在一定空間中準確的還原和傳遞聲音信息。首先想要把聲音擴出去就要對聲音進行拾取，通過話筒拾音完后再將信號送至調(diào)音臺進行混音、分配、初步放大，再通過各種音頻處理設(shè)備到功率放大器、到音箱。這樣的工藝流程形成了模擬時代的擴聲技術(shù)。在前面我們講到模擬時代的擴聲技術(shù)有六個方面的不足，特別是在大型擴聲場合更加明顯，所以模擬向數(shù)字化過度是必然趨勢。
三、基于以太網(wǎng)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)
? 什么是基于以太網(wǎng)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)？
基于以太網(wǎng)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)是專業(yè)音頻行業(yè)的一個技術(shù)焦點，以其不依賴于控制系統(tǒng)而獨立存在的特性，廣泛的應用到很多項目中。不僅解決了多線路問題，還解決了遠距離傳輸、數(shù)據(jù)備份、自動冗余等一系列在模擬傳輸時代無法面對的問題。
? 比較常見的基于以太網(wǎng)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)有哪些？
目前比較成熟的以太網(wǎng)音頻傳輸技術(shù)主要有CobraNet 和 EtherSound 、 Dante 這三種數(shù)字音頻傳輸技術(shù)。 市場上有超過60%的產(chǎn)品運用Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)，有15%的產(chǎn)品運用CobraNet數(shù)字音頻傳輸技術(shù)，運用EtherSound數(shù)字音頻傳輸技術(shù)不到8%。我們將著重介紹Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)。
至于下一代網(wǎng)絡音視頻實時傳輸技術(shù)，新 IEEE 標準——音視頻橋，簡稱AVB，以即插即用和自主開發(fā)的姿態(tài)面世，則是全世界現(xiàn)場演出行業(yè)所夢寐以求的系統(tǒng)解決方案。
四、Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)介紹及特點
? Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)介紹
Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)是澳大利亞Audinate公司于2003年提出，2006年研發(fā)成功并發(fā)布。首先與Audinate合作的是杜比實驗室，其杜比Lake處理器成為第一個使用該技術(shù)的音頻設(shè)備，并在2008年華盛頓芭芭拉史翠珊秀上首次使用，這也推動了Dante技術(shù)的迅速商業(yè)化。經(jīng)過十多年的發(fā)展，憑借其直觀、簡單配置和易用、超低網(wǎng)絡延遲等特點，現(xiàn)已被雅馬哈(Yamaha)、博世通訊系統(tǒng)(Bosch)、哈曼(Harman)、舒爾(Shure)、百威(Peavey)、思美(Symetrix)、愛思創(chuàng)(Extron)、瑞典立高(Lab.Gruppen)、Allen& Heath、森海塞爾(Sennheiser)和Powersoft等許多知名音響設(shè)備生產(chǎn)廠商作為音頻設(shè)備支持的標準音頻傳輸協(xié)議。
? Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)特點
1、更小的延時。在 100M 網(wǎng)絡帶寬，總傳輸音頻通道延時僅為 34μs。
2、采用了IEEE1588 精密時鐘協(xié)議進行時鐘同步。
3、采用了zeroconf（Zero Configuration Networking）協(xié)議，利用自動配置服務器自動檢查接口設(shè)備、標識標簽以及區(qū)分IP 地址等工作，無需啟動高層級別的 DNS 或者DHCP 服務，同時節(jié)省了復雜的手工網(wǎng)絡配置。
4、網(wǎng)絡的高兼容特性。Dante技術(shù)可以允許音頻信號和控制數(shù)據(jù)以及其他不相干的數(shù)據(jù)流共享在同一個網(wǎng)絡中而不受干擾，用戶可以最大限度的利用現(xiàn)有網(wǎng)絡而無需為音頻系統(tǒng)建立專網(wǎng)。
5、自愈系統(tǒng)。為了避免意外導致的音頻傳輸中斷，Dante系統(tǒng)可以設(shè)定多重自我修復機制，例如時鐘丟失、網(wǎng)絡故障等。
6、音頻通道的傳輸模式可以是單播或是多播。
? Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)特點
Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)依靠其自身強有力的優(yōu)勢廣泛應用于專業(yè)音響行業(yè)、廣播系統(tǒng)、電話會議系統(tǒng)、樓宇智能音頻系統(tǒng)、大型運動會等行業(yè)。Dante網(wǎng)絡音頻技術(shù)代表了當下音頻傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。
五、大型廣場擴聲漢山廣場室外擴聲系統(tǒng)
? 項目簡介與分析
漢山廣場是觀賞漢山夜景燈光秀的主要場所，其音樂和山頂燈光秀結(jié)合。整個廣場面積約64萬平方米，其中擴聲區(qū)域南北長約400米，東西寬142米至240米。用戶要求整個廣場聲壓足夠大，站在每個地方聲音大小都差不多。
大型廣場擴聲漢山廣場室外擴聲系統(tǒng)
? 項目的平面效果圖
漢山廣場室外擴聲系統(tǒng)平面效果圖
? 設(shè)計思路—音箱選擇：
根據(jù)國家室外擴聲一級設(shè)計標準，最大聲壓級≥105DB，聲場不均勻度≤8DB。一禾科技項目設(shè)計團隊經(jīng)過實地考察及計算機模擬設(shè)計測試確定該室外擴聲系統(tǒng)設(shè)計方案，擴聲系統(tǒng)采用了8組雙12寸外置三分頻室外防水線陣列作為擴聲音箱，主舞臺兩組線陣及4只流動返聽，觀眾區(qū)部分六組線陣列音箱，每組線陣音箱均采用4只全頻加2只超低頻音箱。每只音箱的靈敏度106DB/W/M,額定功率2000W，每只音箱的最大聲壓級可達到139DB,在傳輸80米后仍能達到118DB的聲壓級，聲場不均勻度可以控制在8DB以內(nèi)。保證項目安裝調(diào)試完成后能達到國家音樂擴聲一級標準。
? 控制方式設(shè)計：
現(xiàn)場設(shè)置一個中心機房控制室，中心機房到最近的線陣音箱接近50米，最遠的線陣音箱接近250米，所以功率放大器不可能放置在中心機房。因此一禾科技建議在舞臺兩側(cè)和整個廣場設(shè)置8個設(shè)備放置區(qū)域，8個設(shè)備放置區(qū)域作為信號處理室和功放室，靠近8組線陣音箱，以保證從功放到音箱的距離盡可能的短，避免線路上的損耗。8組線陣音箱，每組由4只全頻和2只超低音箱組成，因此每組線陣有14路信號需要單獨處理，總共有112路音頻處理信號和112路功率放大信號需要傳輸、處理。
? 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：
如果還采用模擬擴聲系統(tǒng)架構(gòu)，將有112條音頻信號需要被傳輸、處理、調(diào)節(jié)，平均每條線路長度超過100米，最長的將近200多米。信號衰減、干擾、高施工成本、備份復雜、無法監(jiān)控每條線路的信號傳輸狀況。所以整個系統(tǒng)采用1臺32路帶DANTE的數(shù)字調(diào)音臺作為信號混合、分配、初步放大。9臺數(shù)字音頻處理器作為信號處理的主架構(gòu)，中心控制機房1臺，8個設(shè)備放置區(qū)域各一臺，對每組線陣進行分別、單獨處理。全部采用DANTE數(shù)字信號光纖傳輸，避免在信號傳輸上信號丟失和信號衰減。從中心機房到8個設(shè)備放置區(qū)域，每個區(qū)域只需要放置兩條光纖線即可實現(xiàn)信號的傳輸與備份，從而保證的信號傳輸質(zhì)量、簡化施工難度、節(jié)約施工成本。
室外擴聲系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
大型廣場擴聲漢山廣場室外擴聲系統(tǒng)
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