我記得往年的CEDIA展會上,曾經(jīng)有四個參展商共同展示了一套11.6.6聲道的家庭影院系統(tǒng)。這個影院系統(tǒng)表面上看貌似跟普通家庭影院沒什幺太大區(qū)別,但詳細(xì)一看,原來環(huán)繞聲部分採用全數(shù)字傳輸。
什幺叫全數(shù)字傳輸?通常地,我們常見的家庭影院環(huán)繞聲部分,系統(tǒng)的處理過程都是由環(huán)繞聲解碼器(或家庭影院放大器)對影片裏面的數(shù)字環(huán)繞聲做解碼,然後D/A轉(zhuǎn)換變成模擬音頻後再經(jīng)過放大器,最後通過導(dǎo)線傳送到每個聲道的音箱,這時候環(huán)繞聲解碼器(或家庭影院放大器)與揚聲器之間的傳輸方式是模擬傳輸方式。

全數(shù)碼傳輸就是指環(huán)繞聲解碼器與放大器(或音箱)之間採用數(shù)字信號方式傳輸。數(shù)字信號傳送到放大器(或音箱)之後才會通過內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器和放大器轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號後驅(qū)動揚聲器。其中,音箱部分必須是一個帶數(shù)字音頻功能的有源音箱。
網(wǎng)絡(luò)音頻如何應(yīng)用到影院中?
以往,傳輸數(shù)字音頻常見的傳輸界面是S/PDIF、AES/EBU、ADAT、USB、Firewire等接口,而且它們也能傳輸多通道的數(shù)字音頻信號。例如,ADAT使用光纖線,一根線能同時傳輸8通道數(shù)字音頻信號,S/PDIF和AES/EBU也被應(yīng)用到家庭影院數(shù)字環(huán)繞聲音頻的傳輸,至於USB、Firewire就不在話下了。

隨著時間推移,數(shù)字音頻系統(tǒng)需要傳輸更多通道,更高規(guī)格的數(shù)字音頻信號,而且還要求足夠遠(yuǎn)的傳輸距離,以上這些界面都感到乏力。首先是傳輸距離上的問題,ADAT雖然是光纖線,但它使用的是TOSLINK光纖,最大傳輸距離是5米,USB 2.0和USB 3.0的帶寬都不錯,能傳輸高規(guī)格數(shù)字音頻,但傳輸距離分別是5米和13米,S/PDIF和AES/EBU是家用領(lǐng)域和專業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中最常見的兩種數(shù)字界面。其中,AES/EBU的傳輸距離很遠(yuǎn),能達(dá)到100米,但一根線只能傳輸經(jīng)過壓縮的多通道數(shù)字音頻信號,要實現(xiàn)高質(zhì)量數(shù)字音頻傳輸,只能使用多個AES/EBU界面?zhèn)鬏敗@纾珼CS數(shù)字設(shè)備上面使用的DUAL AES/EBU就是使用雙AES/EBU傳輸數(shù)字音頻信號。
在專業(yè)音頻領(lǐng)域,一個聲卡32通道,64通道,甚至128通道那是很常見的事情,大型的調(diào)音臺64通道起步,還有傳輸距離很長,A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號需要傳輸幾十米,甚至上百米的距離後才到調(diào)音臺。AES/EBU的傳輸距離有優(yōu)勢,但要傳輸高規(guī)格數(shù)字音頻信號就需要很多條AES/EBU信號線才能完成。可以想像一下,那幺多的AES/EBU線扎堆在一起,不僅線材成本高,布線變得非常臃腫,布線師傅的人工成本也高。

相比之下,網(wǎng)線在帶寬、傳輸距離方面很有優(yōu)勢,而且價錢還便宜,所以就有公司盯上網(wǎng)線採用網(wǎng)絡(luò)方式傳輸數(shù)字音頻信號。比如說,Peak Audio公司在1996年開發(fā)出CobraNet以太網(wǎng)音頻技術(shù),它是軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組合。初代的CobraNet性能並不出色,傳輸距離很一般,後來經(jīng)過改良後性能有所提高,採用CAT5線可以傳輸64個通道的數(shù)字音頻信號,最高支持24bit/96kHz PCM,傳輸距離達(dá)到100米。直到2001年,Cirrus Logic收購了Peak Audio的所有資產(chǎn)。
Gibson和3COM在1998年就開發(fā)出MaGIC以太網(wǎng)音頻協(xié)議,到2003年推出3.0C版本,它使用一根CAT5網(wǎng)線傳輸,單個鏈路可以傳輸32通道數(shù)字音頻信號,最高支持32bit/192kHz PCM。與此同時,傳輸距離100米沒壓力!MaGIC主要應(yīng)用在Gibson的數(shù)字吉他裏面。但如果支持多模光纖(或單模光纖)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)音頻標(biāo)準(zhǔn),其傳輸距離達(dá)到公里級別!例如,Ethernet AVB使用多模光纖可以傳輸2kM的距離,單模光纖的話可達(dá)70kM!

對於家用音頻領(lǐng)域,目前最常採用的網(wǎng)絡(luò)音頻標(biāo)準(zhǔn)是AES67、RAVENNA、Dante,Ethernet AVB這四種。它們都是網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。實際上,網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不止以上4種,實際上有超過20種。只有以上這4種被應(yīng)用在家庭影院以及Hi-Fi音響當(dāng)中。到底這幾種網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是怎樣的呢?
AES67是AES協(xié)會(音頻工程協(xié)會)在2010年開始制定,2013年發(fā)佈的一種網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。AES67每個鏈路的最大傳輸聲音通道為120個,最大數(shù)字音頻規(guī)格是24bit/96kHz,延時在125微秒~40毫秒。

RAVENNA是荷蘭ALC NetworX公司在2010年開發(fā)的。相比起AES67,RAVENNA能支持規(guī)格更高的數(shù)字音頻,達(dá)到了24bit/384kHz PCM以及DSD,而且也能滿足廣播公司要求的低延遲,所以在2020年就獲得技術(shù)與工程艾美獎。
Dante由澳洲Audinate公司在2006年開發(fā),它是軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組合的產(chǎn)品名稱,單個鏈路的最大傳輸音頻通道數(shù)是1024通道,最大傳輸數(shù)字音頻規(guī)格是32bit/192kHz PCM,延遲最小能達(dá)到150微秒。
Ethernet AVB全稱為「Audio Video Bridging」,最初由IEEE 802.1標(biāo)準(zhǔn)委員會的電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)音頻視頻橋接任務(wù)組開發(fā)。單個鏈路的最大傳輸音頻通道數(shù)是256個通道,最大傳輸數(shù)字音頻規(guī)格是32bit/192kHz PCM,最大延遲為2毫秒。

網(wǎng)絡(luò)音頻與傳統(tǒng)數(shù)字音頻傳輸,在家庭影院環(huán)繞聲當(dāng)中的應(yīng)用
其實要在家庭影院環(huán)繞聲部分實現(xiàn)全數(shù)字傳輸主要是環(huán)繞聲解碼器與音箱(或放大器)這個環(huán)節(jié),但目前只有高端定位的環(huán)繞聲解碼器才能實現(xiàn)。例如,Trinnov Audio、StormAudio、DataSat等,因為這些器材能提供多聲道(16通道,甚至32通道)的數(shù)字音頻界面輸出。相比起專業(yè)音頻,不至於那幺複雜。
假設(shè)提供多聲道AES/EBU界面,可以結(jié)合自帶AES/EBU界面的數(shù)字有源音箱,兩者之間使用AES/EBU信號線連接就可以了。這時候你需要16條(或32條)AES/EBU信號線來連接。而且環(huán)繞聲解碼器也要安裝一堆的AES/EBU接口,佔據(jù)背面版很多的面積。當(dāng)然,也可以使用DB25排線來代替,接口變得更小。

如果使用網(wǎng)絡(luò)音頻,那幺環(huán)繞聲處理器只需要1個網(wǎng)線接口就可以輸出32個聲道的數(shù)字信號。但這時候還不能直接與數(shù)字有源一體化音箱連接。你還需要一個網(wǎng)絡(luò)交換機,將環(huán)繞聲處理器輸出的數(shù)字音頻信號通過交換機分發(fā)到每一隻音箱。至於環(huán)繞聲解碼器的數(shù)字輸出接口只留下一個網(wǎng)絡(luò)接口,背面版就會變得非常簡潔。
這好比如網(wǎng)購,環(huán)繞聲處理器就是供貨商,音箱是終端用戶。如果採用AES/EBU傳輸,那幺就相當(dāng)於供貨商把每件貨物打包,然後找16臺(32臺)車把貨物運送到終端用戶手上,如果使用網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸,網(wǎng)絡(luò)交換機相當(dāng)於物流公司,供貨商把貨物打包後統(tǒng)一交給物流公司,然後物流公司分發(fā)每一個用戶手上。

CEDIA展會上的這個多聲道案例,環(huán)繞聲解碼器部分就採用StormAudio。StormAudio很前衛(wèi),幾乎什幺新東西都要往自家的產(chǎn)品上使用。例如,Dirac Live Bass Control,Dirac Live Active Room Treatment(ART,主動式房間處理)這兩個功能都是率先在StormAudio的產(chǎn)品上測試。至於網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸方面,StormAudio也曾給自家的環(huán)繞聲解碼器上使用Ethernet AVB。例如,ISP Elite 32 MKII就可以選配Ethernet AVB模塊,一共有4個網(wǎng)絡(luò)接口,一個接口傳輸8個聲道的數(shù)字信號。我還記得有一年的香港高級視聽展上面,StormAudio聯(lián)合Ascendo AIA系列有源音箱在展廳內(nèi)組建了一個全數(shù)字傳輸?shù)娜S沉浸式家庭影院環(huán)繞聲系統(tǒng)。
目前,StormAudio的環(huán)繞聲解碼器是第三代。它的ISP Elite MKIII系列環(huán)繞聲解碼器就能提供數(shù)字輸出模塊可選(包括AES/EBU和網(wǎng)絡(luò)音頻模塊)。其中,網(wǎng)絡(luò)音頻模塊支持AES67、RAVENNA,還可以選配兼容Dante,就這幺一個網(wǎng)絡(luò)音頻接口就能傳輸32個通道的數(shù)字音頻。
而且StormAudio本身需要在連網(wǎng)的狀態(tài)下才能設(shè)定參數(shù)以及運行Dirac Live,所以在控制和音頻傳輸方面都可以整合到網(wǎng)絡(luò)中。

對於終端用戶來說,其實並不在乎你採用AES/EBU,或者網(wǎng)絡(luò)音頻,甚至是純模擬傳輸。但對於定製安裝從業(yè)人員來說,網(wǎng)絡(luò)音頻可以遠(yuǎn)程執(zhí)行調(diào)試和系統(tǒng)優(yōu)化,從而節(jié)省從業(yè)人員的差旅費用和時間,可以起到節(jié)省成本的作用。
除了StormAudio,另一個法國高端影音品牌Trinnov Audio的產(chǎn)品也能配置網(wǎng)絡(luò)音頻功能,也能支持AES67、RAVENNA和Dante。例如,在Amplitude 8、8M和16這三款多聲道功率放大器上面就預(yù)留了Audio Over IP的擴展槽,將來可以與Altitude 16(或Altitude 32)環(huán)繞聲解碼器傳輸數(shù)字信號。
網(wǎng)絡(luò)音頻標(biāo)準(zhǔn)所在的「層」
如果看過一些支持網(wǎng)絡(luò)音頻標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)繞聲解碼器,你會發(fā)現(xiàn)AES67、RAVENNA和Dante三種網(wǎng)絡(luò)音頻標(biāo)準(zhǔn)會同時出現(xiàn),可以彼此兼容,這是為什幺呢?要知道為什幺就要先了解一下通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。要知道通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一共有7層,分別是「物理層」(第1層)、「數(shù)據(jù)鏈路層」(第2層)、「網(wǎng)絡(luò)層」(第3層)、「傳輸層」(第4層)、「會話層」(第5層)、「表示層」(第6層)和「應(yīng)用層」(第7層)。

其中,在剛才說到的AES67、RAVENNA、Dante,Ethernet AVB當(dāng)中,AES67和RAVENNA都屬於第三層協(xié)議(RAVENNA屬於第三層或以上協(xié)議),又稱為「Audio Over IP」,或者「IP音頻」,它們倆都屬於開放式標(biāo)準(zhǔn),兩者可以相互兼容。Dante同樣屬於第三層協(xié)議,但它是非開放式標(biāo)準(zhǔn),不過,目前RAVENNA、Dante都可以與AES67兼容。Ethernet AVB屬於第二層協(xié)議,不能與RAVENNA、Dante、AES67兼容。另外,上述還提到的Gibson MaGIC,它屬於第一層協(xié)議,CobraNet屬於第二層協(xié)議。
到底有沒有一種標(biāo)準(zhǔn)能兼容多種傳輸協(xié)議呢?在2015年,AES協(xié)會基於OCA 1.3範(fàn)例構(gòu)建了AES70。其中,OCA全稱為「Open Control Architecture」,直接翻譯過來就是「開放控制架構(gòu)」,是一種用於數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上媒體設(shè)備連接管理和控制的架構(gòu)。AES70是一種開放的,免許可的標(biāo)準(zhǔn),而且它只是一個控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),並不定義設(shè)備和控制器的編程設(shè)計或用戶界面,也不提供音頻傳輸。但它有更強的包容性,可以與AES67或任何其他包括RAVENNA、Dante、Ethernet AVB這集中傳輸協(xié)議兼容。

對於我們一直關(guān)注的家庭影院,在數(shù)字環(huán)繞聲音頻節(jié)目製作方面,一方面是音頻質(zhì)量的要求是不斷提高的過程,另一方面,環(huán)繞聲的發(fā)展方向是越來越多的音箱數(shù)量,來實現(xiàn)更強的包圍感,更精確的定位,更連貫的聲像移動效果,這樣才能讓用戶感受到逼真的環(huán)繞聲音效以及音樂。
在這不斷提升的過程當(dāng)中,對數(shù)字音頻的壓縮處理必須是越少越好,甚至是提供無壓縮的數(shù)字音頻,但聲音信息的數(shù)據(jù)量在這過程當(dāng)中就會不斷增加。這對於傳統(tǒng)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)來說,它們慢慢地?zé)o法滿足使用需求,要幺會把布線變得腫,又或者不能滿足無壓縮的,多通道的數(shù)字音頻傳輸,又或者無法長距離傳輸數(shù)字音頻信號。因此,音頻工程師們必須找出更好的解決辦法,網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)就是因為這樣的前提下而誕生的,它的出現(xiàn)能讓一根網(wǎng)線就能傳輸多通道的,高規(guī)格的數(shù)字音頻信號,而且傳輸距離輕輕鬆鬆地達(dá)到100米,甚至更長的傳輸距離,一下子解決了很多問題。