自动化播出系统-数字音频网的建设

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自动化播出系统-数字音频网的建设 作者：中央人民广播电台 朱峰
1 引言
音频技术的数字化作为一种日益成熟的技术，注定是广播电台技术应用的发展方向。而计算机网络技术的飞速发展，把广播节目的采集、录制和播出带进了一个新的时代。与此同时，音频节目的共享、在线调用也变得越来越迫切了。由此而产生的基于计算机网络技术的自动化播出系统，可以使广播电台的节目采集、制作和播出产生一个质的飞跃和革命性进步。
目前这种自动化播出系统已在不少广播电台得到了应用，而更多的广播电台也准备采用这种系统。因此如何建设这一系统，是技术工作者应该了解和掌握的。实际上，每个电台可根据其性质、任务和工作模式，设计符合各自需要和特点的自动化播出系统。不过其中也存在一些共同的设计原则和方法；本文将对此做一些探讨，并对中央人民广播电台的自动化播出系统做一简要介绍，其中不妥之处希望得到大家的指正。
2 设计原则和系统构成
为了实现广播电台全面的数字化和自动化，在系统整体设计时应考虑以下几个方面的要求：
(1）根据业务流程，使自动化播出系统包含采、录、编、播等各个环节，达到一体化，因此，要覆盖全台的各个编播业务部门；
(2)根据不同的使用要求，针对采集、录制、编辑、复制、审听、管理、节目编排及播出等工作环节，考虑音频工作站的功能和性能；
(3)根据播出形式，如：直播、录播、主持人方式、点播方式或是混合方式，来设计自动化播出系统，使之满足工作的需要；
(4)系统要有一定的扩展性，能够扩容，尽可能采用标准组件、接口和配置；
(5)系统要安全可靠，并便于管理和使用，同时要考虑系统的备份和恢复；
(6)音频资料要考虑存档和共享。
根据上述要求，我们认为，自动化播出系统应采用"一次设计、分步实施"的总原则。在一次设计时，应全面考虑各种使用要求，从而系统性地来构架这一系统。可以按照计算机系统应用开发的方式，参照广播业务的特点来设计和建设这一系统。
总体上讲，自动化播出系统可分为集中式和分布式两种，当然，在实际使用中也不排除上述两种模式共同存在的混合式。这两种模式主要区别在音频接口及处理单元的物理位置。集中式结构的音频接口及处理单元，无论是录音单元、播放单元还是信号处理单元都集中放在一起，一般放在一个主机机箱中，而录音和播出用计算机只是通过网络给主机发出各种指令，所有的音频输入、输出、信号处理和储存都是在主机上完成的。所有录音和播出用计算机实际只是一个控制器。因此如果录音或播出用计算机与主机不在同一地点，则主机和控制器之间不仅要敷设计算机网络连线，同时还要敷设音频信号线。分布式结构中的录音单元和播放单元是放置在各自的工作站内的，而录音工作站和播放工作站之间只需用计算机网络连线连接即可，数字音频文件可以通过网络相互传递。上述两种结构方式各有特点，集中式结构一般由音频专业公司开发，除主机外，对系统中其他设备的性能要求不是很高，但其开放性和扩展性略差一些，而且布线上比较麻烦。分布式结构由于采用大众化的计算机网络技术，具有较强的开放性和扩展性，而且放置的位置比较灵活，所以近年来被广泛地采用。因此一般认为分布式结构将会得到进一步的发展，故此本文重点讨论分布式系统。
整个自动化播出系统可分为：网络系统和应用（数字音频处理）系统。网络系统又可分为：布线子系统和网络设备子系统。应用系统也可进一步分为：播出子系统、录制子系统及管理子系统。
音频文件的储存格式也有多种形式，但主要有压缩和非压缩两种。压缩方式一般分为有损压缩和无损压缩，目前为了提高压缩率，降低占用系统资源，大都采用有损压缩。常见的压缩编码算法有：MPEG Ⅰlayer2（MP2）、layer3（MP3）、MPEG Ⅱ、MUSICAM、ADPCM、Dolby－AC2、Dolby－AC3及 APT－X100等，实际上MUSICAM属于 MP2。当前在音频工作站中采用最广的压缩编码是MUSICAM(MP2),而在因特网上则采用MP3编码。对于那些有高质量要求的音频工作站，音频文件则为非压缩的线性格式。

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3 结构化布线技术的应用
为了满足全台范围对自动化系统的使用，布线系统的建设是一项基础设施的建设，应一次实施。由于自动化播出系统实际是一套计算机网络系统，布线系统应采用结构化布线（即综合布线）技术。物理上应采用星型的布线方式，垂直干线采用多芯光缆，考虑到系统的可靠性和安全性，多芯光缆应分两条路由敷设。水平布线可采用五类非屏蔽或超五类屏蔽双绞线，敷设到每个机房的双绞线至少要两条。这样一方面提高了水平线缆的抗干扰能力和可靠性，同时也提供了一个高速、宽带的传输通道（超五类双绞线，100米内超过150Mbps），为将来的发展留有余地。
另外，光缆除了敷设到技术区之外，同时也应敷设到编辑区，可接入编辑区的配线室或微机室，通过编辑区原有的信息用综合布线系统（考虑新建大厦应已有此系统）可以直接接到记者编辑的桌面。这样，记者编辑将来就可在其办公室进行音频资料和节目的编辑和审听了，甚至部分节目的制作也可在记者编辑的办公桌前完成。
因此布线系统的建设是一个非常重要的环节，在系统建设的前期就必须进行全面设计统筹考虑，否则将来还得改造。

4 网络设备的选用
为了能将各个音频工作站和服务器有机地连接起来，网络设备是必不可少的。一个具有一定规模的网络系统，一般可采用两级或三级结构来组成。中心网络设备一般选用企业级或部门级交换机，相应的第二级或第三级网络设备则选用部门级交换机或堆栈式集线器来组成。
目前常用的网络协议有：以太网、FDDI（光纤分布数据接口）、ATM（异步传输模式）。以太网又有共享式和交换式两种，且速率有10Mbps、100Mbps和1000Mbps之分。FDDI技术出现较早，可靠性和效率较高，且已非常稳定和完善，但价格较贵，目前国内应用和配件较少。ATM速度较快，且有服务质量保证（QoS），适用于多媒体系统，但价格很高。比较而言，以太网技术价格便宜，而且对于音频系统，特别是当音频数据经过压缩后，网络系统已能满足速率和带宽的要求。因此，目前性价比最好的应是以太网。不过主干速率不应低于100Mbps，且以交换式为宜，各端口的速率可根据各自的经济实力选用10Mbps或100Mbps。
在网络建设中，另外要考虑的问题是虚网的划分能力和第三层交换。当网络用户较少时，可不必考虑上述问题，但当网络用户较多时，虚网的划分就非常有必要了。虚网划分可以抑制网络的广播风暴，提高传输效率，同时更利于网络管理。此外，对于较大规模的网络，应有必要的网络管理和监控手段，这时，就应配备一套网管系统。
5 应用系统的建立
由播出子系统、录制子系统和管理子系统构成的自动化播出系统实际上主要是由音频工作站组成的。从结构上讲，音频工作站一般是由计算机、专业用音频卡、网卡和相应的软件组成。也有一些音频工作站，主要用于文艺类节目制作的音频工作站配有专门的音频输入、输出和信号处理器件，以及控制键盘。从功能上讲，音频工作站一般可分为播出工作站、录音工作站和文艺制作站。