數(shù)字廣播系統(tǒng)在奧林匹克森林公園三場(chǎng)館中的應(yīng)用

    近年來，隨著大型公建項(xiàng)目的不斷涌現(xiàn)，數(shù)字廣播系統(tǒng)以其在管理、靈活性、遠(yuǎn)距傳輸性、可拓展性等諸多方面的優(yōu)勢(shì)，逐漸被人們所接受，尤其是奧運(yùn)會(huì)在北京的召開，大量新型體育場(chǎng)館的建設(shè)，使數(shù)字廣播系統(tǒng)再一次的被廣泛的得以應(yīng)用。其中，奧林匹克森林公園三場(chǎng)館區(qū)是數(shù)字廣播系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)非常典型的案例。

    奧林匹克森林公園三場(chǎng)館，位于奧林匹克公園西區(qū)，北鄰?qiáng)W運(yùn)村，占地面積巨大，是由奧林匹克公園網(wǎng)球中心、射箭場(chǎng)和曲棍球場(chǎng)組成，在奧運(yùn)期間承擔(dān)著相關(guān)賽事的舉辦。雖然三片場(chǎng)館區(qū)在賽事期間所承擔(dān)的比賽項(xiàng)目各不相同，但是由于其地理位置的相鄰性，致使其在運(yùn)營時(shí)仍然作為一個(gè)統(tǒng)一的區(qū)域進(jìn)行管理。

    就單個(gè)場(chǎng)館而言，每個(gè)場(chǎng)館仍然占據(jù)了很大的面積，單以網(wǎng)球中心為例，其擁有三個(gè)大型比賽場(chǎng)地，8片預(yù)選賽場(chǎng)地和6片練習(xí)場(chǎng)地，整個(gè)網(wǎng)球中心從東邊的練習(xí)場(chǎng)到西邊的安檢口，直線距離達(dá)500米以上。在這個(gè)距離等級(jí)上，傳統(tǒng)的集中式廣播系統(tǒng)面臨了很大的設(shè)計(jì)瓶頸。而如果采用分散式的廣播系統(tǒng)，如何解決各個(gè)區(qū)域系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)管理工作，也是設(shè)計(jì)中所面臨的難題。數(shù)字廣播系統(tǒng)很好的解決了這一矛盾。

    和傳統(tǒng)的模擬廣播系統(tǒng)相比，數(shù)字廣播系統(tǒng)的基本架構(gòu)并沒有發(fā)生本質(zhì)的改變，其主要構(gòu)成部分仍是由聲源部分、前置放大部分、音頻處理（切換）主機(jī)、功率放大器、末端音箱等基本元件組成，但其數(shù)字特性卻使這種架構(gòu)內(nèi)部發(fā)生了質(zhì)的變化，除了將原有功能單一的音頻處理（切換）主機(jī)替換成了強(qiáng)大的數(shù)字音頻矩陣外，還將除功放至兩級(jí)末端（這里指的是音源到前置放大器間和功率放大器到末端音箱間的位置）以外其他階段的模擬音頻信號(hào)完全轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字通信及音頻信號(hào)，并通過專有的數(shù)字協(xié)議，使得數(shù)字信號(hào)可以在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行通訊。在局域網(wǎng)已經(jīng)相當(dāng)成熟的今天，這種架構(gòu)不但大大的提高了單一廣播系統(tǒng)的傳輸距離、覆蓋范圍，也使本來架構(gòu)單一的系統(tǒng)變得更加豐富起來，原本只能集中或是分散管理的大型廣播系統(tǒng)已經(jīng)完全變革為既可以分散管理又可以統(tǒng)一協(xié)同的集散式廣播系統(tǒng)了。

    與其他智能化系統(tǒng)一樣，數(shù)字廣播系統(tǒng)也是由一臺(tái)功能強(qiáng)大的中央處理器構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的核心的�，F(xiàn)在一般的流行叫法喜歡稱之為數(shù)字音頻矩陣或數(shù)字音頻處理器，雖然在傳統(tǒng)的廣播系統(tǒng)中，我們?nèi)钥梢钥吹筋愃频脑O(shè)備，但事實(shí)上，除了在架構(gòu)中他們所處的位置還有設(shè)備的外形看上去有些類似以外，他們從本質(zhì)上將基本上是完全不同的兩種設(shè)備。最本質(zhì)的區(qū)別便是，數(shù)字音頻矩陣所處理的音頻資源（無論是輸入還是輸出）均是以數(shù)字形式出現(xiàn)的，而非傳統(tǒng)模擬音頻信號(hào)，這就使得很多以往只能通過壓限或增益設(shè)備才能完成的功能，完全可以在數(shù)字音頻矩陣中通過軟件來完成，從而使系統(tǒng)的結(jié)果變得更加簡(jiǎn)潔和易于維護(hù)。當(dāng)連接入局域網(wǎng)以后，數(shù)字化的特性也可以使數(shù)字媒體矩陣更像是一個(gè)位于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)而非一個(gè)與眾不同的切換器，這就使操作他的工作站可以位于網(wǎng)絡(luò)的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，為靈活的集散式控制管理提供了前提條件。

    如前文所說，即使在數(shù)字廣播系統(tǒng)中，音源到前置放大器間和功率放大器到末端音箱間的階段信號(hào)仍為模擬音頻信號(hào)，這往往是由于前端音源和末端音箱設(shè)備自身限制所造成了，所以，一般而言，數(shù)字廣播系統(tǒng)的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換部分均設(shè)置在放大器一側(cè)，這是由一個(gè)稱之為接口機(jī)的數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備來完成的，這種接口機(jī)通�？梢蕴峁┒嗦返囊纛l數(shù)據(jù)的輸入或輸出，而且接口機(jī)與數(shù)字音頻矩陣間，則通過局域網(wǎng)，采用數(shù)字音頻進(jìn)行傳輸，在網(wǎng)球中心的廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，數(shù)字接口機(jī)被分散放置在遠(yuǎn)離中央控制室的弱電間內(nèi)，使終端音箱設(shè)備與功率放大器間的距離大幅縮短，從而降低了因功率信號(hào)傳輸距離過長而造成的損耗，大大的提高了廣播系統(tǒng)的覆蓋范圍。

    型如計(jì)算機(jī)的數(shù)字音頻矩陣的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的平等性，使其在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，允許擁有多套的數(shù)字音頻矩陣設(shè)備，這使得這樣的系統(tǒng)在有特殊的使用需求下，能夠組成更加靈活的系統(tǒng)組成，整個(gè)音頻網(wǎng)絡(luò)既可以形成一個(gè)大系統(tǒng)，也可以分散成幾個(gè)完全獨(dú)立的子廣播系統(tǒng)。

    在網(wǎng)球中心的廣播設(shè)計(jì)中，中心球場(chǎng)和1號(hào)球場(chǎng)位于一個(gè)被稱作1號(hào)平臺(tái)的獨(dú)立建筑體系中，它與由預(yù)算賽場(chǎng)構(gòu)成的2號(hào)平臺(tái)和2號(hào)場(chǎng)構(gòu)成的3號(hào)平臺(tái)遙相呼應(yīng)，在場(chǎng)館的使用上，位于3號(hào)平臺(tái)的2號(hào)球場(chǎng)有單獨(dú)使用的需求，但整個(gè)網(wǎng)球中心仍要構(gòu)成整體的廣播系統(tǒng)。

    根據(jù)此需求，在網(wǎng)球中心的廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，就采用了2套數(shù)字音頻矩陣，位于2號(hào)場(chǎng)（3號(hào)平臺(tái)）的數(shù)字音頻矩陣除了可以處理3號(hào)平臺(tái)上的廣播分區(qū)外，還以就近原則，帶動(dòng)了位于3號(hào)平臺(tái)西側(cè)園區(qū)廣播個(gè)各個(gè)廣播分區(qū)。這使得整個(gè)網(wǎng)球中心在廣播設(shè)計(jì)上即離散又統(tǒng)一，管理和維護(hù)上相當(dāng)?shù)撵`活。

    在奧林匹克公園三場(chǎng)館設(shè)計(jì)中，所遇到的另外一個(gè)問題就是場(chǎng)館的使用壽命上不盡相同的問題。除了奧林匹克公園網(wǎng)球中心將作為永久場(chǎng)館在賽后保留下來以外，射箭場(chǎng)和曲棍球場(chǎng)均為臨時(shí)性場(chǎng)館，奧運(yùn)賽后將進(jìn)行拆除。所以，在廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上網(wǎng)球中心和其他兩個(gè)場(chǎng)館仍需進(jìn)行不同對(duì)待。

    數(shù)字廣播系統(tǒng)很好的解決了這個(gè)問題。在三場(chǎng)館的設(shè)計(jì)中，數(shù)字廣播系統(tǒng)的“可拓展性”被演繹為“可拆除性”。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，射箭場(chǎng)和曲棍球場(chǎng)分別采用獨(dú)立的數(shù)字音頻矩陣進(jìn)行控制，由于距離上的限制，這兩套音頻矩陣系統(tǒng)通過室外光纜與網(wǎng)球中央監(jiān)控室相連，但音頻矩陣間的通信仍是在局域網(wǎng)內(nèi)完成的。賽后，隨著射箭場(chǎng)和曲棍球場(chǎng)的拆除，其中的廣播系統(tǒng)可以整體的從三場(chǎng)館廣播系統(tǒng)中拆離出去，除了軟件上進(jìn)行簡(jiǎn)單的重新組態(tài)外對(duì)網(wǎng)球場(chǎng)的廣播系統(tǒng)架構(gòu)不造成任何影響，同時(shí)，原先服務(wù)于射箭場(chǎng)和曲棍球場(chǎng)的各種設(shè)備還可以移作它用，從經(jīng)濟(jì)上起到節(jié)儉的作用，充分使節(jié)儉辦奧運(yùn)的宗旨得到了體現(xiàn)。

    除了體育場(chǎng)館，數(shù)字廣播系統(tǒng)的另一個(gè)廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)場(chǎng)，兩者同樣面臨建筑面積廣，使用與管理復(fù)雜多樣的情況，尤其是多點(diǎn)的遠(yuǎn)程呼叫站設(shè)置，兩者更有很多相似之處。但不同的是，相對(duì)于機(jī)場(chǎng)，體育設(shè)施對(duì)遠(yuǎn)程呼叫站的要求并不很高。針對(duì)機(jī)場(chǎng)多點(diǎn)呼叫的需求，很多數(shù)字廣播廠家開發(fā)了自己獨(dú)特的呼叫系統(tǒng)，功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便的同時(shí)，也帶來了另外一個(gè)問題，那就是造價(jià)昂貴。單以一個(gè)帶分區(qū)選擇功能的遠(yuǎn)程呼叫話筒為例，其設(shè)備造價(jià)（不考慮額外的線纜造價(jià)）就以數(shù)萬元為計(jì)。所以，在以經(jīng)濟(jì)性為重要前提的奧運(yùn)場(chǎng)館設(shè)計(jì)中，這種設(shè)備往往被設(shè)計(jì)者們敬而遠(yuǎn)之，但是，簡(jiǎn)單的呼叫話筒+前置放大器所構(gòu)成的遠(yuǎn)端呼叫站卻無法具備廣播分區(qū)切換的操作，從功能上講，滿足不了實(shí)際使用的需求。在網(wǎng)球中心的廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們找到了一種經(jīng)濟(jì)可行的解決辦法。

    根據(jù)網(wǎng)球中心的使用需求，遠(yuǎn)端呼叫站一般發(fā)生在貴賓大廳、運(yùn)動(dòng)員大廳、檢錄處等位置，賽事期間，這些位置均會(huì)設(shè)置服務(wù)臺(tái)等設(shè)施，除了廣播功能，這些設(shè)施一般都是同時(shí)兼顧問詢服務(wù)，連接局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)終端往往是這些服務(wù)臺(tái)的必備設(shè)備之一。在呼叫站的設(shè)計(jì)上，網(wǎng)球中心仍采用呼叫話筒+前置放大器的方式，所不同的是，在服務(wù)臺(tái)的計(jì)算機(jī)上預(yù)裝了數(shù)字廣播系統(tǒng)的客戶端軟件，這些電腦可以通過局域網(wǎng)與數(shù)字音頻矩陣相連，通過對(duì)軟件的權(quán)限設(shè)置，可以使每個(gè)呼叫站進(jìn)行有限的廣播分區(qū)切換，從而達(dá)到了與帶切換功能遠(yuǎn)端呼叫站專有設(shè)備同樣的功能。而服務(wù)臺(tái)的計(jì)算機(jī)由于采用了其他系統(tǒng)中的原有設(shè)備，故可以不納入到廣播系統(tǒng)的預(yù)算中來，而且不需要對(duì)其進(jìn)行獨(dú)特的布線，從而達(dá)到了資源有效利用和設(shè)備節(jié)省的目的。

    通過以上這些巧妙的設(shè)計(jì)，可以使廣播系統(tǒng)更加優(yōu)化、靈活，但在設(shè)計(jì)當(dāng)中，很多重要的細(xì)節(jié)仍是設(shè)計(jì)工作中所必須遵從的。

    雖然無論是控制通訊還是數(shù)字音頻通訊都是采用局域網(wǎng)的傳輸方式，但就其本質(zhì)來說，傳輸?shù)膮s完全是兩種東西，數(shù)字音頻擁有自己獨(dú)特的傳輸協(xié)議，是完全有別于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腡CP/IP協(xié)議的，現(xiàn)在國際上較為流行的一種音頻傳輸協(xié)議為CobraNet協(xié)議。其主要特點(diǎn)如下：

    無數(shù)碼失真和音頻噪音? 量化20 bit, 48kHz采樣頻率 

    動(dòng)態(tài)范圍（信噪比） 122.16 dB 

    失真≤0.000078%  (最大功率時(shí)) 

    頻率響應(yīng)：+0dB/-0.5dB, 20Hz～20 kHz 

    用以太網(wǎng)信息包透過網(wǎng)絡(luò)時(shí)，緩沖音頻延時(shí)不大于5?毫秒 

    一條100Mbit 連接線可以在每個(gè)方向傳輸64路音頻信號(hào)，等于一條六類線可以傳輸128路音頻信號(hào)，1000 MBase連接可以再增加更多路傳輸提供一個(gè)共通傳輸給控制協(xié)議，因?yàn)镃obraNet是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，所以不同的協(xié)議可以在這個(gè)環(huán)境一起使用，而互不干擾。

    盡管CobraNet協(xié)議可以與其他協(xié)議在同一環(huán)境下使用，但由于其對(duì)數(shù)字音頻的無損傳輸，使其占據(jù)了大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，其在使用中的重要性（尤其是廣播系統(tǒng)兼具消防廣播功能時(shí)）也決定了其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成與其他系統(tǒng)共用的不現(xiàn)實(shí)性。在一般設(shè)計(jì)中，音頻數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)往往應(yīng)單獨(dú)組網(wǎng)，這樣不但有效的保證了音頻帶寬，也保證了其穩(wěn)定可靠性和安全性。但對(duì)于廣播系統(tǒng)的控制通訊信號(hào)，則可與既有局域網(wǎng)共用。

    綜上所述，數(shù)字廣播系統(tǒng)雖然較之傳統(tǒng)的模擬廣播系統(tǒng)有很大的可擴(kuò)展性、靈活性，其功能優(yōu)勢(shì)在大型公共建筑中的體現(xiàn)更為突出，但是在設(shè)計(jì)中，仍應(yīng)根據(jù)建筑的實(shí)際使用需求對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，才能保證其在使用性和經(jīng)濟(jì)性之間得到最佳的平衡關(guān)系。