IP音頻編解碼器在電臺傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、IP音頻編解碼器在電臺傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用 【摘要】 本文闡述IP音頻編解碼技術(shù)及其格式，從實際應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合多年來廣東臺使用I P音頻編解碼器實時傳輸節(jié)目的經(jīng)驗，介紹I P音頻編解碼器的具體使用效果。I P網(wǎng)絡(luò)傳輸成為目前廣播的傳輸新手段。掌握I P音頻編解碼器，使廣播節(jié)目得以通過公眾網(wǎng)絡(luò)實時地進(jìn)行廣播級質(zhì)量的傳輸。 【關(guān)鍵詞】 編解碼技術(shù) 實時傳輸協(xié)議 IP音頻編碼器 電臺傳輸系統(tǒng) BRIC AAC 無線網(wǎng)絡(luò) 一．引言 互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，各種基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用迅速發(fā)展起來。我們嘗試將日常的公眾網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電臺傳輸系統(tǒng)。基于互聯(lián)網(wǎng)TCP/I P協(xié)議的音頻實時傳輸就是以I P網(wǎng)絡(luò)的音

2、頻編解碼器作為終端設(shè)備，把連續(xù)的聲音信號數(shù)字化處理后，封裝成數(shù)據(jù)包，通過互聯(lián)網(wǎng)介質(zhì)實時傳輸。它是音頻壓縮編碼、數(shù)據(jù)交換及路由分配等多項信息處理技術(shù)的集成。目前，隨著數(shù)字壓縮編碼和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各種I P音頻編解碼器應(yīng)運(yùn)而生，通過有線或無線方式接入互聯(lián)網(wǎng)，能機(jī)動地用于場館、外景地或事件地點等報道現(xiàn)場，將現(xiàn)場信號實時傳送到電臺總控進(jìn)行直播。 二．IP音頻編解碼器基本原理 編解碼器（codec）指的是一個能夠?qū)σ粋€信號或者一個數(shù)據(jù)流進(jìn)行變換的設(shè)備或者程序。這里指的變換既包括將信號或者數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼或者提取得到一個編碼流的操作，然后進(jìn)行傳輸或者存儲。編解碼器經(jīng)常應(yīng)用于流媒體中。I P編解

3、碼器按照某種算法對輸入的音頻信號（模擬或數(shù)字信號）進(jìn)行壓縮編碼（如P C M編碼），形成音頻數(shù)據(jù)流，音頻數(shù)據(jù)流被按照實時傳輸協(xié)議R T P(Real-time Transport Protocol)標(biāo)準(zhǔn)，添加RTP報頭，生成RTP 數(shù)據(jù)包，然后RTP數(shù)據(jù)包被送到用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(UserDatagram Protocol)套接接口（Socket port），再被封裝成UDP數(shù)據(jù)包，并且發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上。在接收端從U D P套接接口處接收R TP數(shù)據(jù)包，進(jìn)行有效的失序重組，并從RTP數(shù)據(jù)包中提出音頻數(shù)據(jù)流，然后根據(jù)R T P數(shù)據(jù)包的報頭域中的相應(yīng)信息正確地解碼和還原音頻信號。簡單如下圖1：

4、 三．IP音頻編碼器應(yīng)用于電臺傳輸系統(tǒng)的要求 I P音頻編碼器能否應(yīng)用在廣播的戶外轉(zhuǎn)播活動中，取決以下幾方面： 1.傳輸穩(wěn)定性 對于廣播電臺，安全播出是我們的第一要素。戶外轉(zhuǎn)播信號是否穩(wěn)定、流暢是評估一種傳輸手段的前提。 2.所占用傳輸帶寬及音質(zhì)效果 總是希望傳輸帶寬越小，而音質(zhì)越高保真。對于廣播語音類節(jié)目，基本標(biāo)準(zhǔn)是音頻帶寬7kHz、單聲道模式；廣播音樂類節(jié)目基本標(biāo)準(zhǔn)是帶寬15kHz、立體聲模式。 3.傳輸產(chǎn)生的時延 當(dāng)然時延越小越好，基本標(biāo)準(zhǔn)在500m s以內(nèi)，能滿足節(jié)目互動需求，適合發(fā)送端與接收端雙向交流。 4.適應(yīng)性強(qiáng),便于攜帶

5、不僅適合在有線網(wǎng)傳輸，也適合在3G/4G、W i-F i及其他無線網(wǎng)中進(jìn)行音頻傳輸。可通過有線或無線方式接入互聯(lián)網(wǎng)；簡單的用戶操作界面、輕松進(jìn)行連接設(shè)置及狀態(tài)監(jiān)測，可在任意具備網(wǎng)絡(luò)的兩點之間傳輸音頻信號。 四．IP音頻編碼器在電臺傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn) 目前已有多種品牌的I P編解碼器投入市場，我臺先后嘗試的就有TELOS Z/IP ONE、INFOMEDIA（英芙美迪）AIP200等多種品牌設(shè)備，經(jīng)過反復(fù)比較最后選用了COMREX研發(fā)的IP編解碼器A C C E S S，其穩(wěn)定性好、高音質(zhì)、低延時等優(yōu)點滿足電臺的傳輸要求。也為搭建廣播移動直播室提供較為可靠的選擇。 COMREX公司

6、的ACCE SS音頻編解碼器，采用硬件編解碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，在互聯(lián)網(wǎng)上提供高穩(wěn)定的音頻數(shù)據(jù)傳輸，可實現(xiàn)全雙工傳輸。進(jìn)一步詳細(xì)介紹： 整套設(shè)備包含： (1)便攜式音頻編解碼器(用于現(xiàn)場傳輸)；(2)附屬調(diào)音臺(與便攜編碼器鏈接)；(3)機(jī)架式音頻編解碼器(安裝在直播室或總控室)。ACCESS便攜式音頻編解碼器是一款小巧的掌上型編碼器，使用BRIC(Bro-adcast Reliable Internet Codec：廣播高可靠互聯(lián)網(wǎng)編碼)技術(shù)，通過公共網(wǎng)絡(luò)傳輸廣播質(zhì)量的音頻節(jié)目。 1.ACCESS便攜式音頻編解碼器的技術(shù)特性 (1)具備LCD/觸摸屏，顯示操作菜單及電

7、平表； (2)內(nèi)置充電器，具備可拆卸電池，操作時間7小時(配置調(diào)音臺附件時，操作時間為5小時)； (3)可通過CardBus卡插槽連接多種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：包括Modem連接、3G網(wǎng)絡(luò)連接和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接； ( 4 )A C C E S S P o r t a b l e包含一塊C a r d-B u s類型的802.11bWi-Fi卡和56k POTS Modem卡； (5)可通過USB接口與3G無線上網(wǎng)卡連接3G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)； (6)兼容C o m r e x P O T S編解碼器(包括M a t r i x、V e c t o r或BlueBox)； (7)

8、可支持MPEG 4-AAC編碼算法，傳輸超高質(zhì)量音頻； (8)可支持調(diào)音臺附件，連接ACCESS Portable使用可提供多達(dá)6路單聲道輸入/耳機(jī)輸出以及立體聲輸入。 2.ACCESS機(jī)架式音頻編解碼器常用于直播室或總控主要的技術(shù)特性： (1)使用BRIC技術(shù)通過公共網(wǎng)絡(luò)傳輸廣播質(zhì)量的音頻節(jié)目； (2)可在任意具備網(wǎng)絡(luò)的地點通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對設(shè)備進(jìn)行設(shè)置及管理； (3)兼容C o m r e x P O T S編解碼器(包括：M A T R I X、VECTOR、BLUEBOX)； (4)可支持MPE G-4 AAC(Advanced Audio Co

9、ding：高級音頻編碼)編碼算法，傳輸超高質(zhì)量音頻； (5)立體聲模擬線路電平輸入/輸出，AES3數(shù)字音頻輸入輸出。 3.ACCESS音頻編解碼器可進(jìn)行雙向傳輸數(shù)字音頻信號主要傳輸方式： (1)Cable(電纜)、DSL(數(shù)字用戶電路)和POTS(模擬電話線路)；(2)無線網(wǎng)絡(luò)802.11b(Wi-Fi)； (3)3G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)EVDO、UMTS/HS DPA； (4)衛(wèi)星終端(國際海事通訊衛(wèi)星BG AN、Fleet、VSAT)； (5)Internet公共互聯(lián)網(wǎng)使用BRIC技術(shù)，克服了公眾網(wǎng)的不可靠性。 4.安裝及設(shè)置 A C C E S S機(jī)架

10、式音頻編解碼器安裝于直播室(總控室)。該設(shè)備具有AES3數(shù)字音頻輸入輸出，平衡XLR接口。主要通過3種方式與便攜式編碼器進(jìn)行鏈接。 (1)通過E T H E R N E T 10/100M以太網(wǎng)接口連接公共網(wǎng)。利用VoIP技術(shù)與與便攜式編碼器進(jìn)行鏈接。 (2)通過R J11電話線插座連接電話線，用撥號方式與便攜式編碼器進(jìn)行鏈接。 (3)U S B接口可外接3G上網(wǎng)卡，通過3G無線網(wǎng)絡(luò)與便攜式編碼器進(jìn)行鏈接。 ACCESS機(jī)架式音頻編解碼器安裝后可直接在本機(jī)上外接鼠標(biāo)鍵盤和顯示器，開機(jī)即可對本機(jī)進(jìn)行設(shè)置。個人建議：為方便外出直播人員鏈接操作簡單，機(jī)架式音頻編解碼器最好選擇

11、固定的公網(wǎng)IP。如果條件允許，網(wǎng)絡(luò)帶寬能在4M Kb/S以上最好。同時設(shè)定好登錄密碼，確保系統(tǒng)設(shè)定不被亂改。 5.通過案例進(jìn)行分析 2016年廣東音樂先鋒榜在廣州體育館舉行，我臺進(jìn)行現(xiàn)場直播。確定傳輸方式如下：I S D N業(yè)務(wù)不受理；微波天線不允許架設(shè)；電話線音質(zhì)太差。最終選用了I P網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。為此我臺在場館報裝的4M（上下行帶寬對等）的網(wǎng)絡(luò)專線。并以3G無線網(wǎng)卡備用。傳輸鏈路圖如圖2所示： 現(xiàn)場直播信號送入便攜式編碼器進(jìn)行編碼，4M專線為主傳輸,3G無線網(wǎng)卡為備傳輸，選定編解碼格式：A A C 立體聲128K b/S；然后進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)測試： (1)信號穩(wěn)

12、定，聲音清晰、立體感強(qiáng)。 (2)延時150m s左右，沒有丟包情況。 (3)傳輸速率128Kb/S(4)主、備網(wǎng)絡(luò)同時在線情況下，互為切換所需時間在1秒內(nèi)，表現(xiàn)良好。 經(jīng)過反復(fù)測試和總結(jié)，感覺該系統(tǒng)適應(yīng)性很強(qiáng)，具有網(wǎng)絡(luò)中斷的自動連接功能，能快速恢復(fù)信號連接，傳輸安全有保障。同時便攜式編解碼器還帶有機(jī)身電池，再配上3G上網(wǎng)卡，外出直播活動基本不受場地限制。設(shè)備操作界面和系統(tǒng)運(yùn)行圖如圖3、圖4。 五.傳輸系統(tǒng)的測試結(jié)論 由于每次的戶外網(wǎng)絡(luò)狀況各不相同，經(jīng)過長時間的測試后得出結(jié)論，以下幾種編碼方式，比較滿足廣播電臺的傳輸要求：BRIC-HQ1 常用于有線IP網(wǎng)絡(luò)，具有高

13、質(zhì)量的音質(zhì)和低延時BRIC-HQ2 常用于無線網(wǎng)絡(luò)，具備較好的錯誤修正和高質(zhì)量的音質(zhì) B R I C-U L B 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境差的最佳選擇，提供"G.722";（7kHZ）語音傳輸 HE-AAC 傳輸近AAC編碼音質(zhì)的音頻的最好選擇，同時可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬 HE-AAC V2無受限網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇 AAC-LD 具備最好的質(zhì)量和低延時 各種編碼算法所要求的網(wǎng)速帶寬、編碼方式、延時量、音頻頻響特性實際使用測試結(jié)果如表1所示。 在實際使用中，ACCESS音頻編解碼器只能直接支持中國聯(lián)通的3G網(wǎng)卡，這明顯滯后目前網(wǎng)絡(luò)時代。因此個人建議：可配置外置4G（全網(wǎng)通）無線路由器，加

14、裝高增益天線，來解決3G網(wǎng)絡(luò)的升級問題，并且大大提升了無線網(wǎng)絡(luò)的信號穩(wěn)定性。當(dāng)寬帶網(wǎng)絡(luò)速率能恒定達(dá)到4Mb/s以上，選用Linear PCM、AAC、AAC-LD這幾種編碼格式，傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量會更好?？捎X察的聽覺判斷能達(dá)到CD音質(zhì)。 六.系統(tǒng)的安全性考慮 由于I P網(wǎng)絡(luò)具有聯(lián)結(jié)形式多樣性、網(wǎng)絡(luò)的開放性、互聯(lián)性等特征，致使易受黑客、惡意軟件和其它不軌行為的攻擊，"網(wǎng)絡(luò)安全";直接關(guān)系到廣播電臺安全播出，任何一種傳輸手段，都必須嚴(yán)格遵守安全播出章程，安全性方面主要考慮如下幾方面： 1.加強(qiáng)對傳輸設(shè)備的管理和維護(hù)工作，必須專用化，對接入到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備應(yīng)安裝必要的防火墻，定時檢查系統(tǒng)

15、漏洞和殺毒軟件升級。 2.現(xiàn)場傳輸應(yīng)具備備份傳輸鏈路。例如模擬電話線。3.在發(fā)送端、接收端兩端應(yīng)設(shè)置登陸密碼和連接密碼，并經(jīng)過發(fā)送端授權(quán)方可連接，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即斷開連接，啟用備傳輸信號。 4.嚴(yán)格執(zhí)行安全播出制度，在電臺總控安裝音頻延時器，延時時間設(shè)置至少8秒以上。 七.總結(jié)和拓展 通過上述總結(jié)出：用I P網(wǎng)絡(luò)對電臺節(jié)目做實時傳輸，該手段比較方便，靈活性強(qiáng)，比較適合現(xiàn)在廣播電臺的直播需求，至于音質(zhì)效果方面，推薦CO M R E X的I P音頻編解碼器，在同等帶寬的條件下，其更加具有高音質(zhì)、低延時，信號的穩(wěn)定性也較好。另外，該設(shè)備的便攜性也很強(qiáng)，操作界面簡單易學(xué)，深受

16、工程人員喜歡。 拓展方面，建議用4G（未來5G）無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)傳輸，考慮配置工業(yè)級的無線路由器，提高無線天線的收發(fā)能力，拓展一些移動中的直播節(jié)目，必將使我們的轉(zhuǎn)播技術(shù)方案更加立體化，IP網(wǎng)絡(luò)的廣泛性和獨特的編解碼技術(shù)，使IP音頻編解碼器越來越受廣播人的喜愛，值得向各位廣播同行推薦。B&P參考文獻(xiàn) 【1】GD J 022-2008.移動多媒體廣播音視頻編碼器技術(shù)要求和測量方法. 【2】COMREX公司《ACCESS Portable Manual》、《ACCESS RackManual》、《ACCESS Mixer Manual》. 【3】以太網(wǎng)環(huán)境下實時音頻傳輸?shù)难芯浚褐袊峦ㄐ?007年第17期