广播电台IP AUDIO数字音频直播室原理与系统组建

文丨李吉祥 周 宁

广播电台IP AUDIO数字音频直播室原理与系统组建

文丨李吉祥 周 宁

笔者介绍了基于Livewire技术的IP AUDIO音频处理系统，包括Livewire技术的特点及其应用优势，Livewire的系统构成，重点介绍了广播电台通用IP AUDIO数字音频直播室的系统构成和设备构成。

广播电视技术； 广播电台直播网络； 数字网络播音室

IP AUDIO是一种全新的音频传输、处理方式，为音频技术的各个领域带来了一场革命，基于Livewire技术的Livewire IP AUDIO音频处理系统有效的利用以太网及其传输协议进行高速、低延时、高品质的音频传输和处理，Livewire带来了全新的音频制作观念，在此基础上，基于IP AUDIO的调音台、话放等设备应运而生。目前，在全世界Livewire技术正在改变着传统播音室的面貌。

1 Livewire音频多播系统简介

1.1 音频路由

基于Livewire多播系统，可以在以太网内将音频信号从任意设备移动到任意目的地，这意味着广播电台播音室将告别繁杂的音频线缆及矩阵切换设备，不需改线即可实现，任意音频信号源从任意端口进入系统，就可以被任意数量的接受端调用。在Livewire音频多播系统中，每个音源设备都有一个文本名称和唯一的标识ID，每个接收端都可得到可用的音源列表，只需选择相应的名称和ID，就可以连接到硬件节点。PC节点是一台安装有网络控制软件的计算机，用户可通过PC节点了解整个Livewire音频多播网络状况和所有设备信息，调整设置参数。

1.2 系统设备控制

Livewire音频多播系统通过GPIO完成硬件设备的控制，如音源设备的播放/停止的控制、传声器的开/关控制以及热线电话的接听、转接等都可以通过以太网传输GPIO控制信号完成。不仅如此，通过以太网，Livewire还可以提供更精密的演播室设备遥控功能，比如，指定好调音台各路输入通道对应的音源后，就可以通过音量推子控制有效的信号传输，保证正在使用的音源占据最大带宽。

1.3 Pc-based音频

Livewire系统的另一个优点是，Pcbased音频可以不经过声卡直接连接到网络。这意味着广播电台传输系统可以直接使用以太网发送和接受音频，避免了使用声卡带来的失真和噪声，数字音频信号在网络上传输不会受到串扰和失真等影响。对于广播电台，不仅是节省了声卡，更重要的是高质量的音频流可以被任意路由，被接收到的音频可能来源于另一台Pc或其他硬件节点，发出的音频可能被其它Pc或硬件节点接收，同一个连接中，不仅可以传输双向音频，还能同时传输控制信号和其它信息。

1.4 声音质量

尽管Livewire系统使用Internet网络传输标准，但是该系统仅在局域网中运行，不受公众网络的限制，同时整个系统是严格受控的，因此保证了广播级音频质量。Livewire系统中声音信号是不压缩的，使用广播级48KHz/24-bit PCM编码，Axia音频接口节点具有超过100dB动态范围，<0.005%THD和+24dBU动态余量。在局域网上采用多种手段防止网络拥塞、优化传输路由为多通道、高质量无压缩音频信号传输提供了足够的带宽和安全可控的环境，避免了因为网络问题造成的风险。同时由于直接与Pc连接、使用64bit混音引擎和完备的音频节点的使用，保证了Livewire音频多播系统优异的音频质量。

1.5 延迟

在Livewire网络中同步系统覆盖了系统中每个节点，同时在每个节点上都安装有PLL系统，用来恢复和校准同步器，在系统中有一个主同步节点发出时钟信号，当遇到网络阻塞或网络中断时，其余节点会自动准确的接替。为适应网络中不同的延迟要求Livewire网络采用两种数据流：实时数据流使用小而快的数据包，满足对低网络延迟的传输需要，必须使用专用硬件设备；标准数据流采用Internet标准数据流，使用较大较慢的数据包，满足对网络延时要求不高的传输要求。

2 Axia Livewire数字音频直播室解决方案

Livewire系统包括一系列专业硬件节点和装有专用软件的Pc节点，还包括以太网交换机。下图是一个通用Livewire播音室系统解决方案。

2.1 Comrex LiveShotTM（无线传输编解码系统）

Comrex LiveShotTM 是一套借助多种IP网络传输专业现场视频的设备。专业电视台可以用LiveShot在任何地点利用互联网传输高质量，低延时的视频信号。LiveShot基于Comrex Access音频IP编解码器的成功技术，并对此技术进行了拓展，使其顺畅传输广播质量的现场视频数据流。LiveShot可以应用在任何IP网络环境，包括：3G,4G和卫星技术基础的网络连接。Comrex LiveShotTM具有如下特点。

2.2 Element Studio Mix Engine混音引擎

Studio Mix Engine(直播室混音引擎)与网络连接，基于Pentium IV主板，运行实时Linux系统，他可以提供极为可靠的调音台信号处理。所有Studio Engine的输入输出连接都是通过单一个1000M以太网口。每个引擎都带多个输入、输出、减混音反馈、监听信号等。另外，他还可以为多路通道提供均衡并且还有容量支持扩展功能。自动感应电源，90VAC到240VAC，50 Hz到60 Hz. 100瓦。机架式安装，2RU大小。需要预留一个千兆以太网口连接到Axia网络。每个控制界面需要一个Studio Engine。

2.3 Element Broadcast Console

作为整个系统的核心设备，Element Broadcast Console与传统调音台不同，虽然只用一条网线连到系统中，却不仅能实现传统模拟或数字调音台的所用功能，还可以遥控系统中的其它硬件设备，调用Pc上的软件程序。液晶屏不仅可以显示更多实用状态信息，还可调用适用于直播的辅助工具，如Element桌面触摸屏时钟面板，这个可单独工作的桌面式时钟面板附件，让嘉宾、监制、主持人可以使用目前只有操作人员才能使用的功能。触摸屏界面的功能包括：具备数字及模拟时钟功能，显示当天时间；另外可以计算已经过去的时间，并带冻洁及暂停功能；可以作为演出倒数时钟，带调节功能。它可以伺服于调音台时钟，也可以作为主时钟，或独立工作。Element Broadcast Console需要配合Element Studio Mix Engine混音引擎工作。

2.4 Element Power Station主电源模块

PowerStation是全集成一体化的直播室解决方案。它集合了音频I/O、调音台电源、混音引擎和网络交换机于一个机箱中，使用方便。每个PowerStation主机箱提供：4路模拟输入和6路模拟输出；2路AES/EBU输入和2路AES/EBU输出；2路话筒输入，带可选幻相电源；4个GPIO机器控制逻辑接口，每个有5路输入和5路输出；一个集成化网络交换机，有10个100Base-T以太网口，4个带PoE(以太网供电)的100Base-T端口，以及2个的1000Base-T(千兆网)端口以（带SFP接口格式）；强大的电源供应；工业级CPU，专为严酷的环境而设计，保证设备稳定性。

2.5 Microphone Node话放节点

话筒信号音频节点（Microphone Node）有8路录音棚级的话筒前置放大器，每路都有幻相电源开关和软件调节增益。同时提供8路平衡立体声模拟线路输出，方便给主持人回传耳机和音箱需要的监听信号。输入使用XLR接头；输出使用容易安装的RJ-45头。Axia话筒信号音频节点也可作为多输入的话放及A/D转换器使用，它还可用作数字音频的舞台接口。

2.6 AES Node数字节点

数字线路音频节点（AES/EBU Node）提供8路立体声AES3输入和8路AES3输出。它也可作1x8，2x4，2x8等使用。AES分配放大器使用任意的AES输入馈送给8路AES输出。

2.7 Analog Node模拟线路节点

模拟线路音频节点（Analog Line Node）有8路平衡立体声输入和8路平衡立体声输出，全部使用RJ-45 连接头。每路输入都可以调节电平，可以适应民用级-10dBv或专业级+4dBu的设备。

2.8 GPIO NodeGPIO节点

通用控制节点（GPIO Node）提供8个用于设备控制的逻辑端口，每个端口有5个光电隔离的输入和5个光电隔离的输出，可以与音源或目的地相关联，提供机器开始/停止脉冲、灯泡驱动及远程通道控制。每个逻辑端口都可与一台设备相关联，而它会自动与该设备一起连动。

2.9 Router Selector路由选择节点

路由选择节点（Router Selector Node）可以让你选择Axia网络里任意的共享音源。另外，它的音频输入很方便就可以将正在播放的音源加入到Axia网络。滚动查看可用的音源，或使用8个可编程的“圆钮”，可以快速访问常用的音源。可以快速访问常用的音源。它有立体声音频输入和输出，同时具有AES/EBU和模拟接口非常适合在制作室或新闻演播室这类需要同时接收和发送音频信号的场合使用。

2.10 PathfinderPC路由控制软件

专为中小型场所的自动路由控制而设计。PathfinderPC可以作为控制的中心点，通过IP地址，可以控制最多达25台Axia设备。它的功能包括：根据预定的事件、GPIO闭合点（GPIO closure）或静音检测触发（Silence Detection trigger）事件，改变路由或场景(scene)。它有一个服务器许可证，支持10个PathfinderPC Client或PathfinderPC mini的连接。硬件要求P2-400 MHz (或更高) PC，带10/100or100/1000以太网NIC，运行Windows XP或Windows 2003 server。

2.11 IC. 20站点对讲面板

IC.20是一个20工位对讲控制面板，可预设20个对讲工位，便于快速连接经常呼叫的工位。非常适合主控中心（Master Control）或中心技术区（TOC）使用。IC.20包括一个键盘和对应的显示屏，可方便快速接入系统中的对讲站，支持多方通话和自动应答功能。键盘还可以拔打外线（使用一个可选的电话桥接器）。整个设备只有2RU高度，功能特性包括：配备有高能见度的10字母OLED（有机发光二极管）显示屏，内置喇叭，前面和后面的话筒输入接口，带锁定的4针对讲耳麦接口，模拟I/O接口具有XLR和兼容StudioHub标准的RJ-45接口两种方式，控制喇叭mute/dim的GPIO接口和外部线路状态指示器，和以太网口用于单线网络连接。需要1个空闲的100Base-T以太网端口用于连接Axia网络。自动感应电源，90VAC到240VAC，50Hz到60Hz，30瓦，机架式安装。

2.12 Softcom站点对讲控制软件

可以将任何一台联网的PC变成IP内通系统的一部分。简单的用户界面与IC-20机架单元完全一样，对20个经常使用的工位作了预设。具备自动应答和免提功能。便捷的下拉工位寻找功能让用户马上可以访问没有预编程的工位，可以将Softcom工具条安装在本地任意一台或每一台PC上。软件的使用需要与以太网连接，还有声卡及话筒/头戴耳机，运行Windows XP或更高版本的软件，有20MB硬盘空间。

[1]周明辉． 基于IP 的广播音频网络Axia LiveWire分析与应用． 电声技术，2010（8）:71-77.

（兰州职业技术学院，兰州730030）