音视频系统网络化及其给系统控制带来的变革

张弩

（北京真视通科技股份有限公司）

1 引言

随着编解码技术、数字化技术、IP网络技术的发展，音视频系统（Audio & Video系统，简称AV系统）在信号处理、传输、控制等方面都逐步向IP化、网络化演变。本文首先阐述业界的主要网络化标准和技术，然后就其中的系统控制层面谈一些初步设想。

2 主要标准与技术简介

近些年来，AV系统网络化的标准与技术不断发展出新，以下作简要介绍。

2.1 AVB

AVB（Audio Video Bridging）最初是由IEEE的Audio Video Bridging工作组制定，该工作组已于2012年11月更名为Time-Sensitive Networking工作组。

AVB产品的测试与认证则由位于美国的Avnu联盟完成，其成员厂商包括barco、biamp、bosch、crestron、clearone、yamaha等音视频业界巨头。Biamp的Tesira系列产品就是基于AVB的音频解决方案。

AVB是一种基于以太网传输音视频流的技术，音视频流对于带宽保障、延迟、抖动、同步的要求很高，因此需要采用支持AVB协议的交换机。典型的AVB应用拓扑包括支持AVB协议的交换机和终端AV设备，系统中只有标准的网络接口。

2.2 CobraNet

CobraNet由美国PeakAudio公司（Cirrus Logic的分公司）开发，是一种在以太网上传输数字音频信号（非压缩、多路、低延时）的技术。

对于100Mbps的以太网，一根网线上最多传输64路音频信号。CobraNet在音频采样速率上支持48kHz和96kHz，分辨率支持16bit、20bit和24bit 3种，默认是48kHz，20bit。

Peavey、QSC、Hamman、Biamp等设备厂商向PeakAudio购买技术专利和CobraNetCODEC（CobraNetCODEC是一组芯片，也称CobraNetCore，内置CobraNetCore的音频设备即可支持基于CobraNet的音频传输）来研制相关产品。

为了将设备接入CobraNet网络，Cirrus Logic公司提供了两种CobraNet网络卡：

1）CM-1——标准的CobraNet卡，提供32路入音频信号，32路出音频信号；

2）CM-2——紧凑的、低功耗的、低成本的设计，提供8路或16路入、出音频信号。

2.3 EtherSound

EtherSound由Digigram开发和认证，也是一种基于以太网（100Mbps和1000Mbps）的音频传输技术，传输延时非常小（可以低至125μs）。一根网线最多传输512路音频信号，采样率最高可达96kHz，分辨率最高可达24bit。Peavey、Yamaha等厂商都有相应的产品。

2.4 HDBaseT

HDBaseT是HDBaseT Alliance （ HDBaseT联盟，由LG、Samsung、 Sony和Valens发起创建）制定的标准，其技术基础称之为5Play™，即在一根网线上传输非压缩高清数字视频、音频、100BaseT以太网数据、供电以及各种控制信号。

2013年8月，HDBaseT联盟发布了HDBaseT 2.0。很多AV业界的知名厂商都是HDBaseT联盟的成员，比如crestron、extron、amx、christie、creator、TV One、projectiondesign等。Crestron的digitalmedia技术也是基于HDBaseT标准开发的。

2.5 RockNet

RockNet由RIEDEL开发，是一种基于IP网络传输音频的技术，分为RockNet 300和RockNet 100两种相互兼容的解决方案，可在一根Cat.5电缆上传输160路（RockNet 300）或80路（RockNet 100）音频信号，采样率/分辨率分别为96 kHz / 48bit和48kHz /24bit。

一些厂商会提供接口卡使其设备可接入RockNet网络，比如雅马哈的接口卡RN.341.MY可让独立的雅马哈产品变成了整个RockNet网络的一部分，并使RN.301.MI麦克风前置放大器可被远程控制。

2.6 Sonnex

Sonnex由Crestron公司开发，是一种分布式多区域音频解决方案，包括大功率功放，前置功放，先进的DSP以及24×8的矩阵切换器；在Cat.5e网线或光缆上传输多路音频信号（48路非压缩音频信号），通过扩展单元可以覆盖更多的房间。苹果的AirPlay和AirPort Express，可以通过iphone和ipad控制Sonnex系统。

需要说明的是，由于CobraNet、EtherSound及RockNet等通讯协议都是厂家独立建立的协议标准，尽管其中有一些遵循以太网协议标准，但并不是真正的国际标准，所以对日后的通用性和兼容性设定存在一定的障碍（例如CobraNet设备和EtherSound设备之间无法通信）。而AVB的出台弥补了这一应用领域的漏洞，并以ISO的标准规格发布出来，提供给各厂家免费使用。

此外，还有一些标准与技术，包括AES47、AES50、aviom Pro64、dante、hypermac、Livewire、mLAN、Nexus、Optocore、UMAN、OMNEO等，限于篇幅，本文不再赘述。

随着音视频系统网络化渐成趋势，不少设备厂商也在积极推出相应的产品和解决方案，以下列举一些典型实例。

1） Matrox的Maevex是一种基于IP（10Mbps/100Mbps/1000Mbps标准以太网）的全高清音视频解决方案。

2） Clearone的Streaming & Signage解决方案，是Clearone收购NetStreams之后，将其StreamNet技术演变为Streaming & Signage的解决方案，包括编、解码器，放大器，经过优化的专用以太网交换机以及相关软件。

3） Jupiter的PixelNet是一种基于编、解码设备的网络化视频解决方案，由输入节点、输出节点、PixelNet交换机和控制端组成，所有设备通过标准的Cat.5e/6类线连接。

4） Extron的IP Link控制处理器以及IP流媒体产品，其中SME 100是一款基于H.264的流媒体编码器，与SMD 101 H.264解码器配合使用，提供了完整的端对端IP流媒体系统。

5）东微的MIDIS系统（多媒体信息分布式交互系统），是一种基于AVB标准的解决方案。

6） Projectiondesign（已被Barco收购）的F82系列是一种支持HDBaseT标准的投影机。

3 AV系统网络化给系统控制带来的变革

典型的音视频系统一般要完成5项核心工作，即视频、音频、传输、处理和控制。AV系统网络化在上述5个领域都已涉及，有些已渐成主流，本文针对网络化对控制层面的影响阐述个人观点。

3.1 中控模式向网控模式的转变

传统的音视频系统（以会议室为例）的控制是基于中控系统的，即会议室管理员以中控触摸屏为操作终端，通过中控主机去控制会议室的各类AV（音视频）设备，可以称之为中控模式，早期的AV设备多数是非网控的，一般都是通过串口、红外、继电器等接口进行控制，因此具备上述多种接口的中控主机自然成为最佳选择。

然而，随着支持网控的AV设备越来越普及，控制软件越过中控主机直接控制（基于TCP/IP协议）AV设备在技术上已经实现。因此，基于IP网络，控制软件直接网控各类AV设备的网控模式正悄然登上音视频世界的控制舞台（也可以理解为AV系统的控制正趋向扁平化）。

在网控模式下，控制软件已不再仅仅局限于控制功能，而是要成为一个管控平台。该平台不但可以通过网控协议控制所有支持网控协议的设备（无论该设备身处何地，产自哪个厂商），而且可以通过与中控主机的通信，将传统的中控系统也纳入进来（充分保护了客户的前期投资）；与此同时，该平台还可以通过接口开发，与客户的第三方业务系统（如OA）进行整合；凭借软件天然的灵活性和扩展性，还可以开发出个性化的增值功能，总之，这将是一种智能的基于应用的网控模式。

当然，由中控模式转向网控模式，绝非一朝一夕之事，主要有以下几个原因。

1）中控厂商的领导者，如AMX、crestron等，也大多是音视频设备领域的巨头，他们把中控系统作为一个入口，来推广甚至绑定自己的解决方案，而网控模式使得任何第三方都可以研发兼容多品牌设备的网控软件，而这对巨头是不利的，因此，他们不会轻易在自己熟悉的技术领域主动做出颠覆性的变革。这些巨头一方面早已看到这种趋势，并已进行相关的技术预研和储备，甚至研制出了一些比较超前的产品，但同时他们也不得不考虑现有产品的销售、既有的商业利益、技术风险等一系列现实问题，因此，他们不会高调地进行大张旗鼓的变革。

2）AV设备的网控虽然是一个趋势，但目前并非所有的AV设备都已支持网控（实际上，有些种类的设备仅有部分厂商的少数型号支持），因此，网控模式当前在产品上尚未达到全覆盖，尽管有些设备可以通过接口转换等手段来间接支持网控，但这在理论上也增加了故障节点。

3）根据国内的项目经验，很多客户现场的网络环境有待优化，串口控制相对于网控，稳定性更高，尽管网控失效的概率很低，但毕竟有这方面的风险存在。

笔者把基于中控主机的AV设备控制称为“硬中控”，而把基于软件（忽略中控主机，利用网控协议直接控制）的AV设备控制称为“软中控”。 所以，中控模式向网控模式的转变，也可以称之为硬中控向软中控的转变。

3.2 单纯控制向智能管控的转变

传统的中控系统只需实现对音视频设备的控制即可，随着信息化管理水平的提高，单纯的控制已经不能满足客户的需求，而这些个性化的需求只能通过基于网络化的软中控来实现。以下简要介绍此类需求。

1）需要对音视频设备的可用性进行监测，并提前做出预警。一个典型的例子就是：投影机的灯泡都有一定的寿命，如果可以监测其使用时间，并在其达到使用寿命前的预定时刻发出预警，就能有效避免在重大会议中发生投影机不可用的情况。此类监测对于软中控来说比较容易实现。

2）软中控可以基于海量的原始数据，做出客户需要的各类统计报表，比如会议室的月使用次数、设备的故障次数等，并用直观的图表予以展现，这是一类非常普遍的运维管理需求。

3）软中控的灵魂是软件，软件在接口开发、系统整合方面具有天然的优势，可以将音视频设备的管控与客户的其他业务系统进行整合，比如OA系统、会议预约系统、资产管理系统等，便于客户在更高的层面进行统一的IT管理。

以上需求以及未来必将涌现出的更多应用层面的需求，借助软中控实现起来水到渠成，而硬中控的控制架构较为固定，难以拓展，也就无法实现上述需求。因此，笔者认为，随着支持网控的设备越来越普及（AV系统网络化的重要表现之一），关注应用的、与设备品牌无关的软中控理念及其影响将日益凸显，甚至会超越传统的硬中控模式。

4 结束语

当然，上述的“硬”和“软”只是一个相对的概念，软中控也离不开底层硬件设备的支持。笔者认为，基于网络化的网控软件将成为系统的核心和灵魂，并将逐步上升到业务层面，与客户的业务系统紧密融合，在网控软件的调度和监控之下，各类音视频系统/设备各司其职、有效协作，最终目标是为客户提供简洁、快速、安全和智能的使用体验。

此外，随着云计算技术的普及和发展，音视频系统的云化也将是一个重要的发展趋势，而云化的基础之一就是本文所述及的网络化。音视频系统网络化的深远意义由此可见一斑。