------專業音訊系統旁路備份安全性設計

專業音影片系統整合的關鍵在於售前系統規劃設計，好的規劃設計並不一定是要靠單一好的、貴的裝置來簡單堆積，沒有靈魂的方案設計不能算一個優秀的方案設計。

我在多年的AV系統規劃設計過程中自己探索出一些經驗，總結歸納出來供大家分享。

一套專業的音訊擴聲系統是一個從前到後都需要用心設計的系統，前端話筒拾音、中間處理、後級擴聲是一個串聯處理的過程。為什麼叫“專業擴聲”？關鍵就在於是“現場拾音+現場擴音”，本地話筒拾音要在本地擴聲，必然要注意的問題是如何做到混響控制（建聲）、本地話筒的嘯叫抑制（電聲）、提高傳聲增益（電聲）等，環境因素決定的建聲問題我們先不討論，如何處理好電聲問題是音訊系統設計的關鍵。拾音話筒的選擇、DSP數字音訊處理器核心和功放喇叭輸出環節是三個關鍵節點。

在話筒、處理器、功放喇叭型別和數量選擇定稿之後，如何才能將這種串聯的結構進行最佳化設計避免中間任何一個環節出現問題造成的系統故障，特別是核心處理器環節出現的問題比如宕機、燒介面甚至人為緊張誤操作等這樣的Security安全問題。有句話說得比較好:”電子裝置就沒有不壞的”，客觀事例也比比皆是，平時使用好好的一到關鍵時候”掉鏈子”，這種時候就需要看我們有沒有應急處理保障措施了，音訊系統旁路系統設計在關鍵時刻能起大作用，這就是本節我們還是主要討論的音訊系統的旁路備份設計這個安全性話題。

剛剛提到了一個音訊系統的序列處理問題，三點一線如果中間的處理器出現問題那就是大問題，前端話筒和音源部分往往是多點分散式佈局，單一裝置故障往往不會影響到全域性，擴聲功放和喇叭問題也是同樣道理，多臺功放和多隻喇叭很少會有全部通道壞掉的情況，所以分散式的佈局設計有比較好的”冗餘“特性，樹狀連線結構相當於並行優於鏈式連線結構的序列，那麼關鍵問題就是：中心的核心音訊處理器該如何配置使用呢？

別無它法，首先應該考慮熱備份一臺相同配置的數字音訊處理器（或自動調音臺），當然也可以1臺處理器+1臺自動調音臺的配置，但是要注意一點輸入輸出介面數量問題，調音臺一般是4~8編組，很難達到數字音訊媒體矩陣的幾乎無限制數量（64編組及以上），在中、大型專案設計中這個問題首先要注意。然後要考慮的是音源數量（話筒訊號和線路訊號數量）如何無源分配的問題，如果按照全鏈路備份設計就需要數一數話筒接入多少路、線路接入多少路，這兩種訊號在接入處理器或調音臺的介面對應電平引數是不一樣的，這兩種訊號都需要無源的且最好1:1無損的訊號分配，因為要同時給到兩臺主機嘛。專業系統必須支援平衡線路連線，話筒介面必須提供幻象電源供電，為什麼我這裡說是”必須”呢?因為專業的音訊訊號介面為了達成傳輸抗干擾和高動態範圍，採用的是差分電路的三線處理方式，各種指標效能優於兩線的非平衡傳輸方式，和專業音訊處理器或調音臺的輸入介面阻抗匹配更好，能最大效率傳遞音訊弱電訊號能量，普遍使用的電容式會議話筒需要48V幻象電源供電，不建議採用後端主/備處理器或調音臺供電，因為這樣很難做到話筒和處理器的物理隔離，容易帶入噪音，也保護不了核心處理器裝置，還必須考慮主用誰的供電問題，所以建議無源分配器自己獨立解決話筒幻象供電問題，當然要求供電模組要工作穩定可靠、乾淨無雜波、冗餘雙電源等。當然我們前面提到的”無源”並不包含”有源”的電源供電問題，但電路設計其實可以將音訊無源隔離分配和有源幻象供電兩者完美結合起來互不干擾影響，因為音訊隔離變壓器是電>磁>電感應交換無源器件，電容器有很好的隔直流通交流特性（音訊訊號其實是一種交流特性）。還好幻象電源雖然電壓較高，+、- 端相對與G接地端是48V直流電壓，但是驅動電容麥克工作電流比較小，8只話筒集中供電總耗電也不過10W左右，這個問題還比較容易解決，這是第一個環節：訊號無源分配；原始訊號經過無源分配1分2進入核心處理器或調音臺做一系列複雜的音訊訊號處理然後多通道輸出，馬上就需要解決第二個問題：訊號無源混音（加法器）。音訊訊號的2混1不同於影片訊號的切換或影象合成功能，不能簡單的併線連線或者繼電器機械倒換，同樣最好的方式也是音訊隔離變壓器的電>磁>電轉換過程，優於加法器的有源晶片放大電路二合一聲音dB值變化問題，同樣可以做到1:1的輸入輸出特性，不管是單路還是雙路同時接入都完美的20Hz~20KHz全頻混音輸出。

專業音訊系統旁路備份的簡化原理圖如下：

推薦無源音訊介面卡的結構原理圖如下：

由以上圖可以看出，其實無源分配器和無源混音器都是同一個產品，只不過是一個正向用一個反向用，這樣可以大大方便裝置的選配，原則上只需要清點好輸入輸出的介面數量。

但系統應用需要特別注意的事項：無源混音應用要求主路訊號和備份旁路訊號高度同步一致性，這一點往往容易備設計師忽略，為什麼呢？因為兩臺音訊處理器輸出訊號需要高度保持一致性，那麼硬體處理和軟體處理都需要保持同步，部分高階裝置也許具備這一能力，但是理論是理論實際歸實際，兩路輸出的訊號在音量大小、混音內容、相位延遲等往往有些許差別，所以建議高階的使用方案是兩臺裝置之間透過網路或串列埠通訊，全自動保持一個”主”和”備”的關係，比如”心跳”、”握手”等方式。當然可以加入人為干預的方案，平時啟用主系統，透過中控或手動快速啟動旁路備用系統，在核心處理器或調音臺的輸出端考慮加上”軟”或”硬”開關，在調音臺使用上將備用調音臺輸出全部拉低，兩臺裝置雖同時開機熱備，但只一臺裝置或單一某路通道旁路輸出應急處理，畢竟人的判斷還是最”智慧”的！

推薦音訊介面卡產品除了基本的無源分配、無源混音、幻象供電以外還有共模噪聲隔離、視覺化音訊監聽監看、話筒前級放大功能，產品採用模組插卡式設計，支援熱插拔操作，機箱具有較好的電磁遮蔽特性。需要特別指出的是無源分配、無源混音、共模噪聲隔離功能是工作在無源狀態，保證系統的穩定可靠性，不需要外部電源照常運作，這是該型別產品的核心競爭力！