IEEE1394在专业音频领域的应用

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欢迎访问e展厅 展厅 2 音响/数码产品展厅 数码相框, 音频播放器, 音响,... IEEE1394作为一个工业标准的高速串行总线，已广泛应用于数字摄像机、数字照相机、电视机顶盒、家庭游戏机、计算机及其外围设备。更新一代的产品如DVD、硬盘录像机等也将使用IEEE1394。 IEEE1394的前身是1986年由苹果计算机(Apple)公司起草的。苹果公司称之为火线(FireWire)并注册为其商标。而Sony公司称之为i.Link。德州仪器公司则称之为Lynx。实际上，上述商标名称都是指同一种技术，即IEEE1394。 FireWire完成于1987年，1995年被IEEE定为IEEE1394-1995技术规范，它允许的最大数据传输率为400Mb/s，相邻设备之间连接电缆最长为4.51m。因为在IEEE1394-1995中还有一些模糊的定义，后来又出了一份补充文件P1394a，用以澄清疑点、更正错误并添加了一些功能。除此之外，还通过P1394b讨论增加新功能的接口标准。作为一个工作组标准，P1394b是一个高传输率与长距离版本的IEEE1394，它的单信道带宽为800Mb/s。在这一方案中，一个重要的特性是，在不同的传输距离与传输速率下可以使用不同的传输媒介。 目前，在实际应用中，当使用IEEE 1394电缆时，其传输距离可以达到30m；而在使用NEC研发的多模光纤适配器时，使用多模光纤的传输距离可达500m。在2000年春季正式通过的IEEE 1394-2000中，最大数据传输速率可达到1.6Gb/s，相邻设备之间连接电缆的最大长度可扩展到100m。 IEEE1394具有如下特点： 实时数据传输，IEEE1394提供同步传输模式，保证发送的时间轴信息(时间标记)以固定的间隔精确复制数据。这一点十分重要，尤其对传输音/视频这些与时间严格相关的信号及数据。这也是IEEE1394用作多媒体计算机的接口，以及用于音/视频设备间信号传输的原因之一。 广泛的互连性，与一些专用接口如AES/EBU、MIDI、SDI或SCSI不同，IEEE1394具有广泛的互连性。使用IEEE1394，数字音频、MIDI、数字视频及不同的控制信号都能够一同传输。IEEE1394是一个能够在不同设备间进行互联的接口标准，它消除了音频和视频设备之间的界限。在录音棚和后期制作间，各种格式的录音机和录像机、调音台、非线性编辑工作站、电子乐器、计算机及外围设备，都可以通过IEEE1394接口实现自由连接，构成一个灵活传输和数据共享的网络系统。 数据传输速率的兼容性，按照当前的标准，铜缆的数据传输率是100、200、400Mb/s，今后提高了的数据传输率可与以前的传输速率兼容。这意味着几种不同的数据通信速率能同时存在。比如，按照IEEE 1394-1995的结构，数据传输率为100、200和400Mb/s的设备可以在同一网络上共存。 电缆自由连接，IEEE1394允许电缆自由连接，并且支持星形和环形布局(在某些情况和设备下)。在一条总线上可以同时连接63台设备。按照1394.1标准，借助一个总线桥，就可以把6.4万台设备连接起来。 低损耗电缆和接插件，使用IEEE1394传输信号和数据，粗重的、昂贵的多芯电缆和相应的接插件将不再需要，取而代之的是纤细柔软、低损耗的电缆(光纤)和连接器。IEEE1394电缆包含三对屏蔽双绞线，两对用于数据和控制信号，一对用于电源。 即插即用，IEEE1394为点对点总线技术，不需要终接，系统工作时任意热插拔都不会影响整个网络。在网络上增减节点，IEEE1394协议都将自动调整网络。它是一个真正的“即插即用”硬件解决方案。 不依赖计算机，IEEE1394与USB不同。USB主要是用于个人计算机(PC)与其外部设备进行数据文件的传输，即使是两台设备之间的连接和传输也必须经过PC。而IEEE1394除了用于计算机数据文件的传输外，还能用来直接传输音/视频信号及MIDI数据，信号可以在两台设备之间直接传输而无需通过PC。 采用IEEE1394的典型专业音频设备——ND20 IEEE1394得到了世界上许多著名厂商的支持，既有IT业和家电业厂商，又有广播电视业厂商。在专业音频领域，日本的雅马哈(Yamaha)和小谷(Otari)当属佼佼者，这两家公司在2000年9月联合推出了针对高端应用的mLAN协议。而将IEEE1394协议和mLAN具体应用于专业音频设备的就是小谷公司的ND-20网络音频分配器。 ND-20装有IEEE1394接口，可通过电缆或光纤进行联网。此外，它还能用作高质量的传声器前置放大器、A/D、D/A和取样频率转换器。 ND-20的主要性能特点： 可工作于多种取样频率下，ND-20支持24b量化，取样频率为32、44.1、48、88.2及96kHz(调整幅度为±12.5%)可选。在AES/EBU组件上装有8个通道的取样频率转换器，以匹配外部设备的取样频率。每一AES/EBU组件都有输入/输出，所以取样频率转换器也可以被指配到输入或输出上。 通过对每台设备背板上LINK开关的设置，在一个系统中最多可以使用16种不同的取样频率。但是，每台设备只能选择一种取样频率，以使同一台设备的组件工作在相同的取样频率下。 信号路径分配，通过背板上的ROUTING开关可以进行信号路径的分配。把输入和输出组件设置为相同的链接号码，就可将它们连接在一起。多个输出组件可以被连接到一个输入组件上。信号路径分配功能可以单独使用或联网使用。通过mLAN软件可使整个系统的输入与输出通道构成一个名副其实的矩阵。 单独使用或联网工作，ND-20可以单机使用，也可以多机联网使用。单机使用时，ND-20可以作为A/D、D/A、或取样频率转换器。当两台或多台ND-20联网使用时，可以对音频信号进行两点之间单向或双向，或多点之间任意方向的分配和传输。 使用IEEE 1394进行网络连接，ND-20使用IEEE1394接口进行网络系统中的信号传输。在一个网络系统中，信号通道数最多在48kHz取样时为192个，在96kHz取样时为96个。每台ND-20备有3个IEEE1394接口。可以根据系统连接的需要选用3个电缆接口，或两个电缆及一对光纤接口。使用电缆进行设备连接时距离最长为30m，整个系统累计的连接距离最长为500m。 遥控器控制功能，ND-20有一专配的遥控器CB-178，它通过IEEE1394获得电源并与ND-20接口。CB-178支持带电插拔，可以任意插入系统中任何一台ND-20来实现对系统的遥控。具体功能包括： (1)可实时控制传声器前置放大器组件，如：通道固定衰减器的接入、48V幻像供电的开关、限制器的接入、增益的调整、通道的编组、LED电平指示及可调音量的耳机监听。 (2)系统设置，包括对ND-20的工作方式、通道指派、确认信号路由/链接组/模拟输入与输出组件的基准电平、存储/恢复、初始化与恢复等的设置。 (3)监视与显示，包括监控指定通道、削波监控、错误信息显示。 (4)使用两台或多台遥控器，可以对系统进行多点控制。 (5)备份电源 　　ND-20除采用交流供电外，还有一个直流电源输入端，可由选购的备份电源的直流输出供电。 ND-20的系统连接： ND-20有3个IEEE1394接口，用于多台ND-20的连接，以建立音频信号网络。当需要连接多台ND-20作为一个音频网络时，应先进行网络拓扑的设计。一般来说，IEEE1394可以“单链”或“多链”两种方式进行连接。 单链连接时，网络中最多可以连接17台设备，如图1示。 多链连接时，网络中最多可以连接63台设备，如图2示。 联网工作时，受到这样一些限制：(1)系统不支持环接，如果出现环路连接，整个系统会停止工作：(2)CB-178遥控器也被作为一台设备计算；(3)远距离设备之间的电缆数量应限于16条；(4)如果采用商用IEEE1394集线器，要使用星形连接方式；(5)依据连接端口的数量，连接设备的数量会减少。 ND-20的升级与应用拓展： ND-20是基于IEEE1394协议的，随着IEEE1394协议的升级，ND-20的升级将表现在如下几个方面： (1)带宽方面。当前，ND-20支持的带宽为400Mb/s，系统最多通道数为192个。而最终通道数量将取决于系统的连接和取样频率。随着IEEE1394协议的升级，将会提供更宽的带宽，现有ND-20只需改变一个电路板即可提供更高的传输速率，也即更多的音频通道。 (2)传输距离。随着IEEE1394协议升级，ND-20传输距离将进一步延长。 (3)母线桥接。利用母线桥接功能，可将一个网络连接到其它网络。此功能正在开发，一旦完成，最多可以有6.4万台ND-20连接到一个由若干个局域网络构成的大网中；此外，ND-20还可进行环接，从而可对信号传输进行备份。 与此同时，ND-20的应用领域将不断拓展。 ND-20在专业音频领域的应用前景 作为典型的应用，ND-20可以用于剧场和电视演播室中舞台、扩声、返送监听、播控等之间的信号传输和分配。尤其是在剧场和电视演播室中，使用ND-20可以彻底消除可控硅调光设备对音频传输的干扰。 若使用带金属护套的光纤，ND-20还可用于转播车与现场之间或流动演出系统的信号传输。 在广播电台或电视台中，ND-20可以用于各个录音棚、演播室及制作机房之间的音频信号传输和节目资源共享。 在上述应用中，除传输节目音频信号外，对讲通话、SMPTE时间码甚至脉冲时钟信号等辅助信号也可在同一网络中传输。传输系统通道容量的扩展也将是轻而易举的，只需增加ND-20的机箱和选择相应的输入/输出板，无需进行信号传输电缆增容和铺装。 小谷已开发出一款使用ND-20作输入/输出接口和信号传输设备的电台直播调音台DB-30，并在广东开平电台落户。由DB-30和ND-20构成的系统，可使直播调音台的输入/输出接口延伸至远端其它机房或总控中心，使广播电台所有机房构成一个“群”，实现直播室、录音棚、后期制作间、总控机房之间节目信号任意调度和资源共享。 随着DB-30的成功面世，同种工作方式的录音及后期制作调音台和现场制作调音台不久也将出现。此外，配合ND-20做为自动化播出的时序自动切换软件及应急手动切换控制面板的开发工作也已展开。这将使ND-20成为一个集信号传输、分配、A/D、D/A转换器、取样频率转换器于一身的播出矩阵。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/3/2004)