IP音频：如何在基于IP的环境中克服其复杂性

奥利弗·胥阿尔

近年来，在向IP广播制作转换的过程中，由于视频传输需要大量带宽，所以广播公司主要关注视频传输。然而，音频也存在挑战。与视频相比，音频不仅包含更大量的码流，而且在制作中使用了多种标准。

基于以太网的专业音频在世纪之交之前就已经出现了，广播电台是标准网络技术的早期采用者。多年来，出现了几种相互竞争的IP音频专有方式和标准，包括DANTE、REVENA MADI（AES10）和AES67。然而，在音频传输和处理中，各种方式甚至特定格式的实现之间的兼容性一直是一个长期存在的问题。随着越来越多的广播公司转向IP设施，确保音频兼容性的问题变得至关重要。

广播公司在向IP转换的过程中，要克服音频带来的复杂性，必须考虑以下几个关键问题：

流传输面

流传输面是指音频在网络上的基本传输。在这方面，AES67已成为关键。AES67标准于2013年首次颁布，已被大多数制造商采用和集成，包括基于专有方法的产品供应商。至关重要的是，AES67也是最近的 SMPTE ST 2110-30标准的基础，这意味着在流传输面上大多数流行解决方案之间的兼容性基本上得到了保证。

即便如此，在SMPTE ST 2110-30标准中，定义了三个级别的一致性——其中只有一些目前得到了厂商的支持。强制性的A级提供了对有1到8个音频通道、包时间为1ms的48 kHz流的支持。B级增加对125μs包时间的。C级将每个流允许的最大音频通道数量增加到64个。后者意味着MADI（依然很受欢迎）可能照样通过音频网络传输。

广播公司在考虑其IP转换时经常没有注意的是许多IP音频系统目前只能处理基本的A级。在支持的音频网络码流总数以及可供使用的通道数和码流数组合方面，他们还可能有限制。因此，虽然制造商可以宣称真正支持SMPTE ST 2110-30，但在选择音频设备时，应该仔细考虑其合规的有限范围，因为它们可能会限制整个工作流程的灵活性。

定时

作为实现AES67兼容性的一部分，精确时间协议（PTP）版本2或IEEE 1588-2008，现在可以由不同的制造商用于网络定时。这也适合强制要求使用PTP v2的SMPTE ST 2110-10标准。SMPTE还发颁布了ST-2059标准，该标准将AES67的媒体时钟概念扩大到任何类型的周期性媒体时钟，包括视频和时间码。

控制面

常见的制作环境具有比视频多得多的音频源和更多的目的地。例如，一个大型体育节目制作可能会有数千个音频通道通过网络传输。因此，虽然音频对IP网络带宽的要求可能不一定比视频高，但它肯定会在控制和调度方面带来挑战。

音频工程师希望能够“即插即用”设备，不用担心协议和标准就能连接源和目的地。另一方面，在广播设施中，为了信号的完整性，也为了安全和访问控制，必须集中控制演播室间的路由。

一些专有方式的明显优点是它们包括一个全面的控制面，而像AES67或SMPTE ST-2110这样的标准并没有定义应该如何控制码流。

专有方式

虽然专有控制面本身是有效的，但它们彼此并不兼容。更重要的是，它们是为本地演播室环境（局域网）设计的，因此不适合无缝的分布式制作环境，例如大的园区或园区之间或远程制作（广域网上）。

此外，这些控制面依赖于默认情况下可用于网络中任何设备的音频，这意味着不要求明确的码流路由。这可能是一个安全问题，特别是在分布式、多部门或多机构环境中。

另外，当网络的规模和复杂性增加时，这种方式背后的基本假设（即不需要有控制的带宽管理）可能存在缺陷。

MADI转接线

克服控制面互操作性问题，解决安全和稳定性问题的一种方法是使用MADI基带转接线，连接不同的IP音频“岛”。但是，这增加了园区内音频路由管理的复杂性，降低了灵活性和敏捷性。本质上，这种方法在很大程度上违背了最初使用融合媒体网的目的和约定。

NMOS

由高级媒体工作流程协会（AMWA）制定的网络媒体开放规范（NMOS）提供了一种解决音频端点控制的方法，这种方法可以提供分布式制作的真正前途。虽然该标准在音频设备制造商中的采用程度落后于视频设备厂商，但它正在行业中获得越来越多的动力。

SDN

于此同時，在IP网络中控制音频流最有前途的方法是使用软件定义网络（SDN）。这不仅为连接不同的源和目的地提供了一种简单的方法，而且通过管理带宽和只允许授权的目的地访问特定的音频网络流，还增加了一层可预测性、性能保证和安全性。

保护

随着制作从局域网环境过渡到广域网，IP音频网络与视频网络融合，音频信号保护成为一个问题。SMPTE ST 2022-7双路保护标准现在已经扩展到视频以外，覆盖任何RTP媒体流，并提供了一种很好的方式来确保音频信号的可靠性。在各方需要交换声音信号（例如在不同的组织之间，或就在在转播车和现场声音系统之间）的场合，仍然可能存在兼容性和网络寻址问题。广播公司可以通过IP媒体边缘设备和/或SDN控制哪些流可以跨界，以及如何跨界解决这些问题，这是一种比使用MADI转接线来建立桥梁更好的方法。

音频的下一步

向IP音频转换将使广播公司更容易跟上最新的发展。例如，沉浸式音频制作通常需要多达127个专用音频对象通道，外加一个包含多达22+2个音频通道的基本环绕信号。传统上，MADI被用于制作阶段接口这么多的通道，但IP网络音频具有更高的容量，可以在一根线缆中容纳所有这些通道。IP音频在路由方面也更灵活，当需要比点对点链路更复杂的拓扑时，不需要昂贵的专用MADI路由器。使用IP音频意味着对专用或定制硬件的需求更少，从而支持虚拟化和灵活的工作流程。随着采用沉浸式音频等新趋势的能力不断增强，广播公司将能够为观众提供增强的观看体验。B&P