AESEBU数字音频格式在现场扩声系统中的运用

AES/EBU数字音频格式在现场扩声系统中的运用陈浩（雅马哈乐器音响中国投资有限公司PA营业科上海200040）【摘要】AES/EBU格式是一种在广播电视与录音制作行业广泛应用的成熟的数字音频标准。本文分析了在现场扩声固定安装系统及流动演出租赁系统中AES/EBU格式音频信号传输应用的现状，对比了AES/EBU格式与网络音频系统各自的特点，指出其在音频信号长距离无损传输方面的优势，并结合工程实例，说明了如何利用AES/EBU格式数字音频技术来解决大型扩声系统中的长距离信号传输问题。【关键词】AES/EBU扩声系统长距离传输【中图分类号】【文件标识码】TheApplicationofAES/EBUStandardinFieldofPASystemChenHaoYAMAHAMusic&Electronics(China)Co.,LtdPAInstrumentDept.【Abstract】AES/EBUisasophisticateddigitalaudiosignaldistributionstandardinfieldofbroadcastingandstudioproduction.ThisarticleoffersyoualucidanalysesontheapplicationofAES/EBUstandardininstallationsandgigs,inwhich,bycomparingcharacteristicsbetweenAES/EBUstandardandnetworkaudiosystem,theauthorexplainstheAES/EBUsolutionforlongdistancedigitalaudiosignaltransmissionandtheadvantageofattenuatingthelossofsignaltomaximumthroughconcreteinstallationprojects.【Keywords】AES/EBUPASystemlongdistancetransmission一、引言AES/EBU是一种通过基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议，其全称是AudioEngineeringSociety/EuropeanBroadcastUnion（音频工程师协会/欧洲广播联盟），其中AES是指AES3-1992标准：《双通道线性表示的数字音频数据串行传输格式》，EBU是指EBU发表的数字音频接口标准EBU3250，两者内容在实质上是相同的，统称为AES/EBU数字音频接口。AES/EBU标准传输数据时低阻抗，信号强度大，波形振幅在3-10V之间，传送速率为6Mbps，抗干扰能力很强，减小了通道间的极性偏移、不平衡、噪音、高频衰减和增益漂移等问题造成的影响，适合较远距离的传输。二、应用现状十多年来，AES/EBU数字音频传输标准已经在录音制作、数字影院和广播电视行业广泛应用，成为最常见的数字音频格式，相关设备、接口、线缆、配件等应有尽有，且价格低廉。比较典型的应用有：1、某直辖市级电台的录、编、审、播、存的工作流程，全部基于AES/EBU格式的数字化传输与记录。从记者工作间、录音棚到演播室、发射台机房以及总编辑办公室和节目档案库房，整栋大楼内全部以AES/EBU格式电缆进行音频信号的长距离数字化传输，最远的单根信号线传输距离超过400米。2、某大型立体声电影院，在放映机房解码出多通道的电影伴音后，直接以AES/EBU格式将多路音频信号传输到银幕背面的带AES/EBU输入接口的专用功放，以最短的扬声器电缆驱动多组大型电影专用扬声器，AES/EBU信号最远的传输距离超过100米。但是，多年以来，在大型扩声系统的设计与施工中，却很少有人关注到AES/EBU的应用，在需要长距离传输音频信号时，设计人员更多地是把目光投向后起之秀：基于五类线和局域网技术的网络音频传输系统，例如CobraNet™系统与EtherSound系统，鲜有AES/EBU用来长距离传输音频信号的案例报导。三、原因分析1、多年来，数字音频系统在现场扩声应用领域运用尚不广泛，从业人员对AES/EBU格式较为陌生，仍习惯于模拟调音台为核心的模拟系统的使用。2、即使是扩声系统中主流的数字化的周边设备，如目前常用的多功能音频处理器，包括EV、dbx、TCElectronic、XTA等品牌的产品，在输入输出接口方面仍是模拟接口，没有配置AES/EBU接口，有些高端型号产品也只是可选配置。3、CobraNet™系统与EtherSound系统技术与设备供应商的大力推广，以及很多成功的案例，使得众多从业人员认识上产生误区，以为长距离信号传输只有网络解决方案这一种方式。4、AES/EBU格式本身的局限，比如一根电缆只能单向传输两路信号（CobraNet™系统是双向32路信号，EtherSound系统则达到64路信号），且不能通过此电缆传输额外的控制信号（如处理器或功放的远程监控），这也限制了其应用。四、AES/EBU与网络系统相比的优势1、传输距离更远。基于局域网的音频传输系统单根网线最长100米，接入路由器后，两点之间最长也就200米的传输距离，超过这个距离就必须使用光纤系统。而AES/EBU格式在没有中继的情况下，根据AES协会在1995年出台并在2001年更新的AES-3id-1995补充文件规定，最长可以传输超过1000米的距离。2、传输延时可以忽略。CobraNet™系统与EtherSound系统在编码、路由和解码的过程中，均有一定程度的不可忽略的延时，CobraNet数据包的固有延时为5.33ms，系统总的延迟会超过15ms，EtherSound链路上的每台设备都有1.22μs的延迟。而AES/EBU格式没有可计的延时，在实际应用中完全可以忽略。3、系统构成简单可靠。对于一个由数字调音台和数字音频处理器通过AES/EBU传输格式构成的数字扩声系统，由于没有多次的模拟/数字和数字/模拟的转换，没有多次的编码/解码过程，也没有可靠性不高的路由器和水晶头网线接口，系统的构成非常简单。而对于专业扩声系统来说，越简单的拓扑结构其可靠性就越高，少插入一个设备就少一个可能的故障点。4、系统总体造价更低，更为经济。由于CobraNet™系统与EtherSound系统都是专利技术，采用其技术的相关设备都价格不菲，系统造价动辄上百万。而AES/EBU传输技术是通用技术，相关设备价格低廉，如果合理选用数字调音台和数字周边，甚至于在系统总体造价中几乎可以忽略AES/EBU传输系统的成本。五、工程项目实例云南省昆明市新建禄劝体育场项目，其固定安装扩声系统初始方案，是以高档模拟调音台为核心，在看台雨棚檐口分布16只高档号角扬声器来覆盖全场看台与比赛场地，而功率放大器机柜就设置在看台雨棚檐口下方的桥架上，以尽量缩短扬声器功率传输电缆的长度。由于音控室到对面看台功放机柜处布线长度超过300米，因此设计采用CobraNet™系统，并使用光纤系统，再加上音频矩阵系统和用于扬声器处理的处理器，整个造价超过了120万元。其中调音台、传输系统和处理系统，占了预算的60%。面对如此高昂的预算，业主方无法接受。经过对工程现场的详细考察，并认真分析了业主的应用需求，保留了原来的扬声器与功放的设计，但是从调音台到处理器部分作了修改，将整个传输系统从CobraNet网络平台转移到了AES/EBU平台上来。系统如图所示：SP2060数字音频处理器话筒与其它音源内置AES/EBU格式接口卡的LS9/16数字调音台SP2060数字音频处理器功率放大器机柜功率放大器机柜扬声器组AES/EBU格式音频信号传输100米AES/EBU格式音频信号传输400米近处看台雨棚檐口桥架远处看台雨棚檐口桥架这个系统采用数字调音台与数字音频处理器通过AES/EBU格式数字传输的方式。选用的LS9/16是06年底新面市的一款专门针对现场扩声应用而设计的数字调音台，在其机背的扩展槽内插入一块MY8-AE的扩展卡，即具备8路AES/EBU信号输出。而SP2060是一款自带2路AES/EBU信号输入接口，6路模拟输出的多功能音频处理器，可以完成全部的通道分配、均衡、分频和延时等处理功能，并完成数字信号到模拟信号的转换。该系统中，LS9调音台每两路AES/EBU格式信号输出通过长距离电缆送至功放机柜内的SP2060，实现了数百米的完全无损的高可靠性的数字音频传输。整个系统大为简化，而造价只是原来方案的1/3。系统前端CD播放机使用同轴数字格式信号直接输入调音台，直至SP2060才进行数/模的转换，整个系统中只有一次数/模转换，音质得到了保证。由于系统构成简单，施工和维护的工作强度大为降低，可靠性却大大提高。只用了短短一周的时间就完成了系统安装调试，在土建工程进度滞后的不利情况下，保证了在今年8月6日火把节庆祝活动当日投入使用，受到当地干部群众的一致好评。六，如何实现AES/EBU格式信号的长距离传输这一点的关键在于传输媒介，即是采用什么样的电缆和接头的问题。这里首先要指出的是：数字音频的传输，本质上与使用何种线缆何种接口没有关系，只要传输的相变和延时以及因为阻抗不匹配而造成的信号反射等，不要超过系统崩溃的临界点，就没有问题。换句话说，要么没声音，只要有了声音，就完全和用什么线用什么接头没关系。按照AES3-1992（r1997）文件的要求，在100米以内的传输，应该使用阻抗为110Ω±10%的平衡式三芯电缆，这种电缆有很多厂家都在生产并提供，标称为“AES/EBU数字音频专用电缆”，价格也不贵，接口为普通XLR卡侬头。有很多人就使用普通平衡式话筒线，在不很长的距离内使用也没有故障报告。而且对于数字音频信号而言，并没有双绞线抑制共模噪声的意义，也不需要屏蔽层来隔绝电磁干扰。按照AES-3id-2001文件的规定，在超过100米直至超过1000米的情况下传输AES/EBU信号，要使用阻抗为75Ω±10%的非平衡式同轴电缆，接口为BNC同轴头。这就是视频设备上常用的视频线，家家户户的有线电视网络也是这种线缆，实在是太普通了。只是在使用这种方式传输时，应该在线路的两头使用一种110Ω/75Ω的阻抗适配器，对此在AES-3id格式上也有相关叙述，给出了由阻抗网络和变压器构成的适配器电路图，如图：这种阻抗转换器即一头是卡侬XLR接头（公/母），另一头为BNC插座，在市场上很容易找得到，价格也很便宜，如图：不过也有直接提供BNC接口界面的AES/EBU设备，如YAMAHA提供的MY8-AEB扩展卡。此外，由于AES音频的带宽和比特率均在5类非屏蔽双绞线的指标范围内，采用网线传输AES数字音频信号是可行的。对此，有人做过实验和详细的测试，证明了这一点。在AES-3id-2001文件规定中，用75Ω同轴电缆传输AES/EBU信号，而该信号是电平为1V带宽为6M的信号，与模拟视频系统的标准是完全匹配的。有人将模拟视频分配放大器和矩阵开关等设备用于AES/EBU数字音频传输系统中，经实践检验，也是完全可行的。七、总结随着数字调音台越来越多地应用在固定安装现场扩声和流动演出租赁系统中，以及数字多功能音频处理器的广泛使用，可以极其方便地运用AES/EBU数字音频传输系统，其优势正在越来越明显地表现出来。在某些需要更长距离的传输的场合，以及不需要单根电缆同时传输更多的信号通道的情况下，使用AES/EBU数字音频传输系统要比使用CobraNet™与EtherSound等网络传输系统更为简单方便和经济。参考资料：《AES数字音频工程实践》作者：邱炜上海文广集团技术中心传送播出部，《世界广播电视》2003年12月《通信设备接口协议与技术标准应用手册》作者：本书编委会中国知识出版社2006/10