專題報道

家庭影院也能“一線牽”？

作者 在
我記得往年的CEDIA展會上，曾經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。這個影院系統表面上看貌似跟普通家庭影院沒什幺太大區別，但詳細一看，原來環繞聲部分采用全數字傳輸。
什幺叫全數字傳輸？通常地，我們常見的家庭影院環繞聲部分，系統的處理過程都是由環繞聲解碼器（或家庭影院放大器）對影片里面的數字環繞聲做解碼，然后D/A轉換變成模擬音頻后再經過放大器，最后通過導線傳送到每個聲道的音箱，這時候環繞聲解碼器（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。

全數碼傳輸就是指環繞聲解碼器與放大器（或音箱）之間采用數字信號方式傳輸。數字信號傳送到放大器（或音箱）之后才會通過內部的D/A轉換器和放大器轉換成模擬音頻信號后驅動揚聲器。其中，音箱部分必須是一個帶數字音頻功能的有源音箱。
網絡音頻如何應用到影院中？
以往，傳輸數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通道數字音頻信號，S/PDIF和AES/EBU也被應用到家庭影院數字環繞聲音頻的傳輸，至于USB、Firewire就不在話下了。

隨著時間推移，數字音頻系統需要傳輸更多通道，更高規格的數字音頻信號，而且還要求足夠遠的傳輸距離，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，能傳輸高規格數字音頻，但傳輸距離分別是5米和13米，S/PDIF和AES/EBU是家用領域和專業領域當中最常見的兩種數字界面。其中，AES/EBU的傳輸距離很遠，能達到100米，但一根線只能傳輸經過壓縮的多通道數字音頻信號，要實現高質量數字音頻傳輸，只能使用多個AES/EBU界面傳輸。例如，DCS數字設備上面使用的DUAL AES/EBU就是使用雙AES/EBU傳輸數字音頻信號。
在專業音頻領域，一個聲卡32通道，64通道，甚至128通道那是很常見的事情，大型的調音臺64通道起步，還有傳輸距離很長，A/D轉換的數字信號需要傳輸幾十米，甚至上百米的距離后才到調音臺。AES/EBU的傳輸距離有優勢，但要傳輸高規格數字音頻信號就需要很多條AES/EBU信號線才能完成。可以想象一下，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，網線在帶寬、傳輸距離方面很有優勢，而且價錢還便宜，所以就有公司盯上網線采用網絡方式傳輸數字音頻信號。比如說，Peak Audio公司在1996年開發出CobraNet以太網音頻技術，它是軟件、硬件和網絡協議組合。初代的CobraNet性能并不出色，傳輸距離很一般，后來經過改良后性能有所提高，采用CAT5線可以傳輸64個通道的數字音頻信號，最高支持24bit/96kHz PCM，傳輸距離達到100米。直到2001年，Cirrus Logic收購了Peak Audio的所有資產。
Gibson和3COM在1998年就開發出MaGIC以太網音頻協議，到2003年推出3.0C版本，它使用一根CAT5網線傳輸，單個鏈路可以傳輸32通道數字音頻信號，最高支持32bit/192kHz PCM。與此同時，傳輸距離100米沒壓力！MaGIC主要應用在Gibson的數字吉他里面。但如果支持多模光纖（或單模光纖）傳輸的網絡音頻標準，其傳輸距離達到公里級別！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70kM！

對于家用音頻領域，目前最常采用的網絡音頻標準是AES67、RAVENNA、Dante，Ethernet AVB這四種。它們都是網絡音頻技術標準。實際上，網絡音頻技術標準不止以上4種，實際上有超過20種。只有以上這4種被應用在家庭影院以及Hi-Fi音響當中。到底這幾種網絡音頻技術標準是怎樣的呢？
AES67是AES協會（音頻工程協會）在2010年開始制定，2013年發布的一種網絡音頻傳輸技術標準。AES67每個鏈路的最大傳輸聲音通道為120個，最大數字音頻規格是24bit/96kHz，延時在125微秒～40毫秒。

RAVENNA是荷蘭ALC NetworX公司在2010年開發的。相比起AES67，RAVENNA能支持規格更高的數字音頻，達到了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年就獲得技術與工程艾美獎。
Dante由澳洲Audinate公司在2006年開發，它是軟件、硬件和網絡協議組合的產品名稱，單個鏈路的最大傳輸音頻通道數是1024通道，最大傳輸數字音頻規格是32bit/192kHz PCM，延遲最小能達到150微秒。
Ethernet AVB全稱為“Audio Video Bridging”，最初由IEEE 802.1標準委員會的電氣和電子工程師協會（IEEE）音頻視頻橋接任務組開發。單個鏈路的最大傳輸音頻通道數是256個通道，最大傳輸數字音頻規格是32bit/192kHz PCM，最大延遲為2毫秒。

網絡音頻與傳統數字音頻傳輸，在家庭影院環繞聲當中的應用
其實要在家庭影院環繞聲部分實現全數字傳輸主要是環繞聲解碼器與音箱（或放大器）這個環節，但目前只有高端定位的環繞聲解碼器才能實現。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）的數字音頻界面輸出。相比起專業音頻，不至于那幺復雜。
假設提供多聲道AES/EBU界面，可以結合自帶AES/EBU界面的數字有源音箱，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。而且環繞聲解碼器也要安裝一堆的AES/EBU接口，占據背面版很多的面積。當然，也可以使用DB25排線來代替，接口變得更小。

如果使用網絡音頻，那幺環繞聲處理器只需要1個網線接口就可以輸出32個聲道的數字信號。但這時候還不能直接與數字有源一體化音箱連接。你還需要一個網絡交換機，將環繞聲處理器輸出的數字音頻信號通過交換機分發到每一只音箱。至于環繞聲解碼器的數字輸出接口只留下一個網絡接口，背面版就會變得非常簡潔。
這好比如網購，環繞聲處理器就是供貨商，音箱是終端用戶。如果采用AES/EBU傳輸，那幺就相當于供貨商把每件貨物打包，然后找16臺（32臺）車把貨物運送到終端用戶手上，如果使用網絡音頻傳輸，網絡交換機相當于物流公司，供貨商把貨物打包后統一交給物流公司，然后物流公司分發每一個用戶手上。

CEDIA展會上的這個多聲道案例，環繞聲解碼器部分就采用StormAudio。StormAudio很前衛，幾乎什幺新東西都要往自家的產品上使用。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的產品上測試。至于網絡音頻傳輸方面，StormAudio也曾給自家的環繞聲解碼器上使用Ethernet AVB。例如，ISP Elite 32 MKII就可以選配Ethernet AVB模塊，一共有4個網絡接口，一個接口傳輸8個聲道的數字信號。我還記得有一年的香港高級視聽展上面，StormAudio聯合Ascendo AIA系列有源音箱在展廳內組建了一個全數字傳輸的三維沉浸式家庭影院環繞聲系統。
目前，StormAudio的環繞聲解碼器是第三代。它的ISP Elite MKIII系列環繞聲解碼器就能提供數字輸出模塊可選（包括AES/EBU和網絡音頻模塊）。其中，網絡音頻模塊支持AES67、RAVENNA，還可以選配兼容Dante，就這幺一個網絡音頻接口就能傳輸32個通道的數字音頻。
而且StormAudio本身需要在連網的狀態下才能設定參數以及運行Dirac Live，所以在控制和音頻傳輸方面都可以整合到網絡中。

對于終端用戶來說，其實并不在乎你采用AES/EBU，或者網絡音頻，甚至是純模擬傳輸。但對于定制安裝從業人員來說，網絡音頻可以遠程執行調試和系統優化，從而節省從業人員的差旅費用和時間，可以起到節省成本的作用。
除了StormAudio，另一個法國高端影音品牌Trinnov Audio的產品也能配置網絡音頻功能，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留了Audio Over IP的擴展槽，將來可以與Altitude 16（或Altitude 32）環繞聲解碼器傳輸數字信號。
網絡音頻標準所在的“層”
如果看過一些支持網絡音頻標準的環繞聲解碼器，你會發現AES67、RAVENNA和Dante三種網絡音頻標準會同時出現，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絡協議。要知道通用網絡協議一共有7層，分別是“物理層”（第1層）、“數據鏈路層”（第2層）、“網絡層”（第3層）、“傳輸層”（第4層）、“會話層”（第5層）、“表示層”（第6層）和“應用層”（第7層）。

其中，在剛才說到的AES67、RAVENNA、Dante，Ethernet AVB當中，AES67和RAVENNA都屬于第三層協議（RAVENNA屬于第三層或以上協議），又稱為“Audio Over IP”，或者“IP音頻”，它們倆都屬于開放式標準，兩者可以相互兼容。Dante同樣屬于第三層協議，但它是非開放式標準，不過，目前RAVENNA、Dante都可以與AES67兼容。Ethernet AVB屬于第二層協議，不能與RAVENNA、Dante、AES67兼容。另外，上述還提到的Gibson MaGIC，它屬于第一層協議，CobraNet屬于第二層協議。
到底有沒有一種標準能兼容多種傳輸協議呢？在2015年，AES協會基于OCA 1.3范例構建了AES70。其中，OCA全稱為“Open Control Architecture”，直接翻譯過來就是“開放控制架構”，是一種用于數字網絡上媒體設備連接管理和控制的架構。AES70是一種開放的，免許可的標準，而且它只是一個控制協議標準，并不定義設備和控制器的編程設計或用戶界面，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這集中傳輸協議兼容。

對于我們一直關注的家庭影院，在數字環繞聲音頻節目制作方面，一方面是音頻質量的要求是不斷提高的過程，另一方面，環繞聲的發展方向是越來越多的音箱數量，來實現更強的包圍感，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繞聲音效以及音樂。
在這不斷提升的過程當中，對數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字音頻，但聲音信息的數據量在這過程當中就會不斷增加。這對于傳統的數字音頻傳輸技術來說，它們慢慢地無法滿足使用需求，要幺會把布線變得腫，又或者不能滿足無壓縮的，多通道的數字音頻傳輸，又或者無法長距離傳輸數字音頻信號。因此，音頻工程師們必須找出更好的解決辦法，網絡音頻技術就是因為這樣的前提下而誕生的，它的出現能讓一根網線就能傳輸多通道的，高規格的數字音頻信號，而且傳輸距離輕輕松松地達到100米，甚至更長的傳輸距離，一下子解決了很多問題。