“易”分享 | 重度选择恐惧症患者还在纠结模拟接口？数字接口？（二）

　　数字I/O——数据网络

　　模拟音频信号一旦数字化，就成了数据。科技发展为电脑间传输数据提供了许多途径，应用最广的一种就是以太网网络。通过以太网传输音频(AoE)，开创了低成本、普遍化数据网络传输音频数据的新时代。AESx及其类似的标准或协议由音频行业所制定，但是AoE是利用信息技术(IT)行业的技术来传输音频的。

　　图6 ：AoE要求所有单元都连接到同一个网络开关中。通过配置程序(比如Dante Controller™ 或Cobranet Disco™)实现I/O连接。

　　先进行模拟波形采样，然后对其进行“分包”。每个包包含几个音频样本和一些额外的“元”数据，用于数据网络传输。AoE协议(如Cobranet，Dante，Q-Sys，Ravenn等等)保证网络数据的“开”、“关”，从而在接收端形成连续的波形。高速网络(如1000BaseT或“千兆位”的网络)可承载上百个通道。它和AESx格式的“单行道”不同，单根电缆可以传输双向信号。

　　不是音频，是数据！

　　这种I/O是一个数据网络，IT行业为它制定了严格的规则。这些规则使用户免除了网络内部复杂的工作，所以相对大型系统而言，小型系统可以说是即插即用的了。

　　音频从业人员具备了IT技能才能部署大型的AoE网络。理想情况下，只需要一个专用的网络交换机就能建立音频专用数据网络。不过，现在越来越多的场地需要永久安装AoE，与其它数据通信(如电子邮件、网页浏览、零售终端)一起，组成所谓的融合网络。在融合网络中的音频数据包必须优先于其它数据通信，此之谓服务质量(QoS)。可通过虚拟局域网(VLAN)保留大型网络的音频数据包。不过，VLAN需要的是比简单的专用网络复杂、成熟得多的“管理”交换机。

　　由于AoE的接线简单、通道数量多且网络硬件成本低，它已经被广泛应用在数字音频传输中。AoE和AESx(及类似标准)的主要区别在于，AESx和模拟一样，是点对点的，需要直接连接输出和输入。AoE是一种网络，所以信号可在任意网络设备间自由进行路由，不受它们的网络接入位置的限制。这就为更大型的场地、校园、音频工作室等提供了极大的信号路由自由度。

　　音频从业人员必须掌握所使用的AoE“种类”的规格。包括，通过个人电脑的控制应用为QoS分配音频信号，分配网络交换机。

　　什么AoE“种类”？

　　AoE格式各不相同，互相竞争。笔者撰文的当下，Audinate公司的Dante™运用得最为广泛。可能随着时间变更，这种情况会改变，也会出现其它的诸如Audio Video Bridging (AVB)(现在是Time Sensitive Networking (TSN))等竞争产品。AES67的出现，首次实现了各种不同AoE格式之间的互相操作。所以，也有可能出现集结AoE不同格式的混合格式。

　　但要注意，AoE只是一种传输。决定数字音频质量的，是采样率和位深。因此，所有的AoE格式都应该殊途同归。

　　优点：

　　• 24/48数字音频。

　　•  一根CATx电缆承载上百个通道。

　　• 线缆和接头类型普遍常见。

　　•  硬件架构成本低。

　　不足：

　　• 数据网络可能较为复杂。

　　•  问题的排查难度大。

　　• 融合网络需要IT部门之间的相互合作。

　　•  与模拟音频之间的关系不够直观明确。

　　• QoS带来的问题。

　　•  存在多种AoE协议，但是没有制造商能支持所有的协议。

　　• 涉及许多IT技能，要求专业的培训。

　　频谱含量和“准确”要求

　　有种方法能大致区分不同格式，那就是不同格式对接口变量“准确”度的要求不同。反过来，这也基于信号频谱在整个电磁谱中的位置。与音频大部分的现象一样，这是个不断变化的过程，并没有清晰的“正确”、“错误”的答案。由于音频在电磁谱中属于低频，模拟音频接口对接口细节并没有特别的限定，人们可以轻而易举地获得音频。很多线缆和接头类型都“有效果”，但要“有好效果”，还需要双绞线，最好是屏蔽双绞线。电缆测试基本是简单的断路测试。可使用下图中的工具(butt set)来“桥接”信号对，检测信号(图7).

　　图7 ：模拟问题排查只需要“butt set”就足够了

　　数字I/O的频谱在电磁谱中的位置更加往上。其接口细节变得更加黑白分明。比如，模拟音频只要求低阻抗输出连接高阻抗输入。而所有数字I/O格式都要求阻抗匹配，不过AESx的要求比AoE宽松。这也是AESx信号不需要“特殊的”XLR接头的原因所在，也能解释为何能够使用Euroblock和DB25接头;短距离连接甚至能使用模拟电缆;电缆通常由音频设备本身检测;以及为什么AESx输入可以“锁定”AESx输出。可以使用特殊的测试器来检测锁定信号，并对音频进行解码和监听(图8)。

　　图8 ：AESx接口专业测试器

　　在最高频率(千兆网络的AoE)，接口具有非常细致严苛的细节。其接口、电缆和接头都有明确的规格，终端用户没有自由配置的空间。虽然断路测试仪可以进行最基本的测试操作，但是测试能够(也应该)更加精细。除了电缆测试，还需要检测系统带宽、单元处理、以太网供电(PoE)要求，等等。故障排查设备包括基于个人电脑的设备，也可以是独立运作的设备(图9).

　　图9 ：用于网络故障排查的独立测试仪。

　　图10 ：对接口精度的要求取决于信号的频谱含量。数据传输速率越大，对接口的细节规定就越重要。

　　下面为非专业人士描述一下各种不同的连接方法。

　　模拟连接就好比驾驶吉普车穿越尘土飞扬的单行道。尽管道路颠簸，吉普车还是能开完全程，完好无损地到达目的地。AESx是椭圆赛道上飞驰的一级方程式赛车。速度越高，要求就必须越光滑，还需要一些边界。AoE好比高速列车。它有着精确的行驶路径，误差容限极其小。在这种速度下，任何微小的断点都可能带来灾难性的后果。

　　这也就很好地解释了为何还有那么多低性能模拟系统被使用了。存在缺陷的模拟接口依然可以传输音频，并且一般没人能发现它们的缺陷，除非拿更完美的接口直接做对比。所以说，从模拟到数字AESx、到AoE，随着频谱位置上移，接口细节也变得越来越精密，规则的变通空间越来越小。不过，越来越高的复杂度换来的是更多的通道和功能——这些对许多系统而言都很有价值。

　　所以说，数字并未取代模拟，AoE也未取代AESx及其类似的标准或协议。各占一席之地。模拟仍然是判断数字系统保真度的标准。有时候，最简单的方法最好用，有时则不然。

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