简析剧场数字音频系统的组成与发展

频信号存储载体的信号动态范围只有40～50 dB，远低于节目源的最大信号动态范围（120 dB）;

　　c.在信号编辑和变换中（节目编辑、转录和延时效果处理等）随着变换次数的增加，音质会迅速恶化；

　　d.大型音频扩声系统在后期的维护管理工作量大，且效率低。

　　数字化音频信号具有以下优点：

　　a.数字编码信号的振幅变化仅为0和1两个状态，其变化范围最多为20dB，因此非常适宜于各种媒体的存储。音频信号的动态范围仅取决于采样频率和量化的bit数，很容易实现大于90dB的动态范围，目前做得最好的模拟系统，其动态范围不超过75dB。

　　b.数字音频信号的信息量包含在脉冲序列的变化中，而不是编码脉冲的幅度宽，虽然数字音频信号传输时也会有噪声叠加在它上面，但通过对编码脉冲的削波／限幅可完全去除噪声，因此数字音频信号的信/噪比极高，声音纯真清晰。

　　c.数字音频信号可以进行反复录制、编辑和变换，而不会加大音频信号的失真。

　　d.数字信号便于加工处理和控制，因此在周边设备中获得了广泛的应用。

　　e.数字化远程通信，可以非常方便地在控制室实现对远程扬声器、功放等设备的监控。

2、数字化网络传输形式

　　现代音频系统数字化网络传输形式主要包括：基于以太网的传输形式和基于分布式光纤网的传输形式。

　　2.1 基于以太网的传输形式

　　以太网基于TCP/IP传输协议，因为网路设备等多种因素可能造成信号传输存在延时，所以采用以太网技术的数字化音频系统不适用于现场演出、剧场、音乐厅等场所。

　　会议、广播、体育场馆等专业音频网络，为提升传输质量，甚至不采用TCP/IP传输协议，而越来越多地采用CobraNet传输协议，网络传输层采用OX8819协议，以数据包的形式传输。但为了“透明”地通过集线器、网桥、网关和交换机等网络设备，数据包最大不超过1500=bit，限制了网络“同时”传输的数据量，使信号传输存在一定的延时，延时为1/3~5 ms，这还未包括A/D、D/A转换的时间，延时长短随数据包的大小而变化。对于音频信号传输，不确定的延时对信号产生不确定的相位失真，1/3～5 ms的延时对lkHz信号产生的相位滞后为120°~180°。

　　2.2 基于分布式光纤网的传输形式

　　基于FDDI（光纤分布式数据接口）的数字传输网络，使用TDM（时分多路复用）式传输，由于光速（3 x108 m/s）非常快，数据在网络中的传输时间非常快，可忽略不计，信号的传输延时仅为A/D、D/A的转换时间，而这个时间是固定的。对于音频信号，固定的延时使信号产生整齐的相位滞后，对电信号处理和声音还原不会造成新的相位失真。

　　2.3 两种传输形式的比较（见表1）

　　表1 基于以太网和分布式光纤网传输形式的比较

3、FDDI组网形式的选择

　　剧场等场所的音频系统设计应通过技术比较选用网络拓扑结构，目前FDDI组网形式主要有环型（见图2）和星型（见图3），究竟采用哪种组网形式应根据工程情况而定。下面比较二者的优缺点。

　　图2 环型拓扑结构 图3星型拓扑结构

　　图3 拓扑结构符号

　　采用环型拓扑结构比星型结构节约线缆，系统布线费用相对较低。实现节点间的环型结构也较为容易。为保证信号传输线路的可靠性，一般建议采用双路布线，当两个节点之间单条线路故障时，系统及时切换到备份线路，不影响系统的正常运行。

　　当两种拓扑结构中出现一个节点故障或关机时其它节点仍然能正常运行（星型结构中心节点除外）。但同时出现两个节点故障或关机时（如图4和图5所示），环型拓扑结构整个系统将瘫痪，采用星型结构的系统剩余节点仍然能运行。

　　图4环型拓扑结构系统 图5星型拓扑结构系统

　　两个节点故障或关机时 两个节点故障或关机时

　　建议星型网络拓扑结构采用双中心节点设计（如图6和图7所示），这样能保证线路和中心节点的双冗余备份，系统的故障恢复能力会更强。

　　图6 单中心节点 图7 双中心节点

　　中心节点故障时 一个中心节点故障时

　　通过比较可以看出星型拓扑结构具有如下优点：

　　①由于星型拓朴结构所有信息都要经过中心节点来支配，所以布线、维护、管理比较容易。

　　②系统重新配置灵活，移动、增加或拆除某一节点比较方便，仅涉及所连接的设备，不影响整个系统。

　　③故障隔离检测容易。