SOUNDGRID数字音频系统概述

杨昊瑞

摘要：本文介绍了基于网络数字音频传输协议的SoundGrid数字音频系统的基本技术特点，同时介绍了该系统所需的硬件与软件系统及其基本设计原理与使用方法，并对其在多种场景下的应用做出了初步的探讨，同时对其优势与不足做出了说明，

关键词：SoundGrid；网络数字音频传输协议；数字音频系统

一.概述

SoundGrid数字音频系统是由Waves公司研发的、基于网络数字音频传输协议的一种数字网络音频传输协议。类似于Dante网络音频传输协议，其只能在Waves研发的相关产品中使用，是一种封闭的音频信号传输协议。同时，由于其采用了OSI网络结构体系中的第三层传输协议，其拥有十分强大的信号传输与路由能力。同时SoundGrid协议也可以同时传输信号处理信息以及控制信息，因此其能够胜任多通路信号计算与传输。

二.技术特点

1、传输能力

SoundGrid数字音频传输协议在单数据通路下可以实现最高128通路的192KHz的线性PCM音频传输，不同于以往的传统的数字信号传输，SoundGrid协议在传输如此庞大的信号通路时仅需要一条超五类或六类网线。

同时，通过网络交换机，用户可以构建一个以SoundGrid传输协议为和核心传输通路的大型音频信号传输处理系统，任何接入该传输网络中的设备，均可以通过网线获得该网络通路中的所有声音信号。

2、同步时钟

在SoundGrid系统中，用户可以自行选择每一个接入系统中的设备作为主时钟，其他设备均会自动以该设备为主时钟完成信号同步。

3、信号处理传输

SoundGrid协议的最大特点是，其系统服务器能够对用户电脑中的声音信号处理实现单独的高性能运算，并通过协议网络，将处理后的信号以极低的延时传输回用户电脑中，实现了声音信号与控制信号同步传输。

对于电脑处理器性能不足的用户来说，SoundGrid服务器能够极大的提升用户的音频处理能力，这对于大型音频工程而言意味着能够挂载更多的处理插件，根据官方数据，在SoundGrid服务器的帮助下，用户最大插件挂载数量是单独使用计算机的8倍；于此同时，该协议能够实现超低延迟的声音信号处理，相对于使用用户电脑处理器进行计算，SoundGrid协议能够将WAVES公司60%的插件实现零延迟计算（小于等于1个sample）；同时低延时运算能够增强插件运算效果，进一步提升音质。根据频谱图来对比，如果插件采用SoundGrid运算，其声音信号的低频能量密度相比使用Local CPU运算的声音信号更强，低频区的动态效果也更优秀。

这一巨大的优势能够为录音混音工作提供更强劲的创作动力，对于并联压缩和侧链压缩等高级混音手段而言，使用SoundGrid系统能够为这两种对延迟要求极高的操作带来更加优秀的声音表现力；而对于现场演出而言，SoundGrid系统的低延时处理特性能够提升整个扩声系统的运行效率，对高級演出的效果实现提供了坚实的硬件基础，同时使用成本也相对较低。

4、信号路由

由于SoundGrid系统基于网络信号传输，其信号路由与扩展能力得到了极大的提升，相比传统的数字音频传输系统，SoundGrid系统能够实现更多的输入输出接入，同时能够允许用户灵活的调整信号的分配路径，而链接方式则是更加轻便的网线。只要接入SoundGrid系统中的设备，用户均可以自由调取，即使不同操作系统（例如Window和Mac OS）的电脑在接入系统后也能够无障碍的获取对方主机内的声音信号流。

三.硬件系统

SoundGrid音频系统需要由专属设备构建完成，并分为三大部分：SoundGrid Sever专属服务器、SoundGrid I/O音频接口以及装有SoundGrid Driver以及SoundGrid软件的电脑。

SoundGrid Sever是SoundGrid系统中的核心，其负责系统中所有信号的路由分配以及低延时的Waves插件运算处理。它由Intel处理器作为基本计算单元，并能够通过更换高频率多核心处理器来提升其整体的计算能力。相对于使用定制DSP芯片的外接音频信号处理系统，SoundGrid Sever的维护更加简单，并且具备长久的可升级性。

而SoundGrid I/O音频接口主要包括英国Digico公司生产的DigiGrid系列音频接口；美国Waves公司生产的SoundStudio STG音频接口箱和WSG Consoles I/O Card以及美国Apogee公司生产的Apogee Symphony I/O MK II SoundGrid音频接口。

DigiGrid系列的产品线最为丰富，旗下的多款接口涵盖了音频工程系统中最常用的传输接口：DigiGrid IOS不仅自带SoundGrid Sever，同时能够提供8路模拟I/O以及一路立体声AESI/O，是一款全能型的接口；DigiGrid IOX提供了多达12路的Mic模拟输入接口，比较适合现场演出扩声及录音的用户；而DigiGrid IOC则提供了16路AES I/O，比较适用于需要较多数字信号通路的音频系统；而DigiGrid MGO/MGB则分别采用了光纤MADI接口和BNC同轴MADI接口，能够实现最大128通道的声音信号传输，更适合需要多通路声音信号传输的大型音频处理系统。

SoundStudio STG音频接口箱则可以提供16/24路Mic模拟输入，其主要针对扩声演出用用户，实现更加紧凑小巧的系统构成；而Waves公司推出的WSG Consoles I/O Card则是数字调音台的I/O扩展卡。通过这张协议扩展卡，用户的数字调音台可以接入SoundGrid系统之中，在串联系统中I/O的同时，也能够使用SoundGrid系统的服务器进行额外的Waves插件运算，进而弥补调音台本身声音处理能力的不足。同时，一些数字调音台品牌已经自带了SoundGrid协议接口，能够直接接入SoundGrid系统。而这一扩展功能目前已涵盖市面上主流的数字调音台品牌，包括：STUDER、LAWO、Solid State Logic、DiGiCo、YAMAHA、Roland、ALLEN&HEATH、VENUE、PreSonus、Behringer、MACKIE、Soundcraft等众多品牌。

Apogee Symphony I/O MK II SoundGrid音频接口则更加侧重录音棚用户，作为高端AD/DA的生产商，Apogee将SoundGrid接口引入了自家的旗舰接口中，为追求更好音质的用户带来了更加灵活的信号路由与处理能力。

四.软件系统

1、SoundGrid及LV1数字调音台

每一个购买SoundGrid系列音频接口的用户都可以获得一个SoundGrid软件，用来完成基本的硬件驱动更新以及信号分配。不同于一般的音频接口驱动软件，SoundGrid软件中包含多达8个的立体声通道（Channel）以及8个立体声AUX轨道，并且能够实现Channel和AUX轨道之间的灵活信号分配，同时每一个Channel和AUX上均可以挂在Waves插件，这些插件均由SoundGrid Sever完成运算，因此不会占用更多的电脑CPU性能；而在Set Up界面中，用户可以一目了然的看到接入当前SoundGrid系统中的所有硬件接口以、电脑以及SoundGrid Sever数量，并能够在此設定管理系统主时钟，采样率以及Buffer Size。这些强大的功能更能够让用户轻松建立舞台扩声与返送系统，或者实现录音棚中录音信号，监听信号以及返送信号的独立分配，并同时能够为每一个信号单独施加插件效果。

对于大型演出及录音系统有需求的用户，则可以选择购买Waves LV1数字调音台，以获取更多的Channel和AUX数量以及更加专业的信号分配界面与插件运算处理界面。LV1系统最大支持64个立体声Channel的运算，应对大型演出游刃有余。

2、Studio Rack

Studio Rack是一个多格式（VST2/VST3/AU/AAX）的DAW插件，用户可以在其中挂载多达8个Waves及第三方支持插件，同时可以通过Studio Rack选择将这些插件送至SoundGrid Sever进行计算，以获取更高精度更低延迟的运算效果；同时在没有SoundGrid Sever的情况下，Studio Rack完全支持用Local CPU完成计算。而在录音时，Studio Rack也可以直接获取SoundGrid系统中的信号源，进而实现更低的录音系统延迟。

五.应用优势与不足

SoundGrid系统的应用领域相当广泛，涵盖了各类现场演出的舞台扩声工作及同期录音工作，同时也可以作为录音棚内的核心音频系统。相比其他产品，SoundGrid系统在解决声音信号传输与分配的同时，还能够实现对声音信号的运算与处理，这是较为少见的；

而SoundGrid系统的不足也相对明显，首先其系统内部能支持的声音信号采样率最高为96kHz，相比同级别的其他产品普遍能支持到192kHz采样率，SoundGrid系统显然不能满足有高采样率工作需求的用户。尽管现场扩声工作很少用到高达192KHz的采样率，但是对于高端同期录音以及顶级商业录音作品而言，这一不足可以说相当致命。

其次，SoundGrid系统的封闭性也导致了其系统扩展的灵活性，因为其该系统只能够接入带有SoundGrid协议模块的设备，而目前SoundGrid协议并没有开放给所有厂商，因此能够接入系统的只有指定设备。相对于授权范围更广泛的Dante协议和开放式的AES67协议而言，SoundGrid的后续扩展能力还需要长足的提升。

六、结语

在数字录音高速发展的当下，由于具备出色的信号路由灵活性以及更充足的信号带宽，基于网络音频传输协议的数字音频系统正在被更多用户所接受。SoundGrid系统的出现，也正顺应了这一潮流。相比传统的几大基于网络音频传输协议的音频系统，SoundGrid系统将网络音频从大型演播室带入了小型化的工作场景，乃至个人工作室，为中段用户群体提供了更多的选择。尽管它有些许不足，但其仍就是一套功能强大的综合性音频解决方案。

（作者单位：中国传媒大学）