1

Экстренное оповещение, зоновое информационное оповещение

Кафе, бары

2 (кафе цокольного этажа; бар 2-го этажа)

Экстренное оповещение, зоновое информационное оповещение, фоновая музыка.

Решение столь разнообразных по характеру задач может быть двояким. Традиционный подход выглядел бы примерно так.

· Для зонового оповещения: адресная система оповещения с размещением большого числа маломощных громкоговорителей во всех зонах. Данные громкоговорители использовались бы также для воспроизведения фоновой музыки от централизованного источника.

· Для экстренного оповещения также бы использовалась отдельная система оповещения с размещением большого числа громкоговорителей во всех зонах.

· Для звукообеспечения различных зон специального назначения, кафе и бара были бы задействованы отдельные звуковые мобильные системы с большим количеством оборудования и линий передачи звуковых сигналов (минимум 5 систем).

· Для программного вещания была бы также использована отдельная система с возможностью принудительного обхода регулятора уровня в номере при подаче сигнала оповещения.

· В конференц-зале и универсальном зале были бы установлены стационарные системы конференц-связи (производство Phillips или Brahler) и звукоусиления, соответственно. Трудно сказать, каким образом был бы решен вопрос относительно трансформируемости конференц-системы. Скорей всего путем привлечения небольших мобильных вариантов тех же систем.

Таким образом, на пяти этажах здания центра можно насчитать как минимум 4 стационарных и 6-7 мобильных систем звукообеспечения. Легко понять, что объединение их в одну общую систему с централизованным оповещением, управлением и мониторингом выглядит непосильной задачей для самого талантливого инженера-проектировщика. Кроме того, не стоит совсем пренебрегать экономическим аспектом вопроса. Стоимость 10-11 систем, хотя и не будет по-прежнему идти ни в какое сравнение со стоимостью, скажем, строительных работ или мебели, но все же будет достаточно велика.

Принцип построения стандартных звуковых систем:

Традиционная схема звуковых систем разбивается на четыре составляющих элемента:

1. Устройства приёма-передачи звукового сигнала: микрофоны, звукосниматели, аудионосители;

2. Устройства обработки и маршрутизации звукового сигнала: микшерные пульты, многочисленные приборы динамической обработка звука, приборы звуковых эффектов, маршрутизаторы и т.д.;

3. Устройства усиления звукового сигнала: разнообразные усилители мощности;

4. Устройства воспроизведения звукового сигнала: акустические системы различного вида

Если посмотреть внимательно, то первая, третья и четвёртая часть в вышеуказанной схеме: 1 - приёмники или источники звука, 3 - усилители мощности,

4 - акустические системы (громкоговорители) совершенствуясь, даже видоизменяясь, в принципе остаются неизменными, то во второй части - обработке звуковых сигналов происходят мощные процессы поиска, находок, различных уникальных открытий, изобретений. Это простая схема традиционной системы звукообеспечения. Естественно, так как громкоговорители являются последней инстанцией передачи звукового сигнала непосредственно к слушателю, то основным видом оборудования в звуковой архитектуре считались акустические системы (громкоговорители). Их правильное (научное) расположение должно было предопределять удачную звукоархитектурную инсталляцию. Но не всегда это было реальностью. И даже наоборот, зачастую, когда в работу включалась вся система звукообеспечения желаемого результата не оказывалось. И тогда надо было что-то менять, что-то докупать и т.д. Более того, зачастую работая со звуковой архитектурой готового уже помещения, инсталлятор звуковой системы вынужден приспосабливаться к условиям (остаточный принцип) диктуемый дизайном помещения. И в большинстве случаев надо было идти на компромисс за счёт качества.

В тоже время поток отдельно изготавливаемых приборов обработки звуковых сигналов с каждым днём нарастает. Ведь кроме приборов обработки звука, необходимы также приборы диагностики, тестирования, измерительные приборы и т.д. А это паутина проводов, различных разъёмов, согласование отдельных приборов и прочее, а если имеется дело с цифровым преобразованием - то это десятки переходов из "аналога" в "цифру", изрядно накапливая при этом так называемый сигнал/шум.

Поэтому наиболее вероятным исходом представляется отказ от решения ряда задач звукообеспечения с одной стороны, и достижение среднего (в целом по объекту) весьма среднего с точки зрения качества звука.

Все, однако, может спроектировать совсем иным способом. Если мы представим, что сигналы от всех источников заводятся на единое цифровое коммутационное поле, где все они находятся в общем формате и могут быть смикшированы и разведены как угодно, т.е. будет проложена единая локальная сеть звукового обеспечения для обеспечения этих функций, то преимущества аппаратно-программного комплекса, например, такого как MediaMatrix становятся очевидными. Естественно, что в этом случае мы уже не будем жестко связаны с выбором оконечного оборудования для зон озвучивания. Это не замедлит сказаться на качественном уровне звучания всех подсистем здания. И точно также понятно, что любой сигнал, будь то оповещение или фоновая музыка мы сможем направить в любую зону в любой момент. Более того, средства динамической обработки и частотной коррекции позволят нам оптимизировать каждый сигнал для каждой из зон. Передача сигналов от источников к центральному процессору системы и от него в зоны может осуществляться по оптоволоконным линиям или витой паре на достаточно большие расстояния (для оптоволокна, например, в сети CobraNet, 3-5 км, для витой пары - 300 м без дополнительного усиления). Стоимость этих коммутационных линий может оказаться не столь большой, если учесть, что по ним могут транслироваться не только аудио, но также видео и другие информационные потоки. Иначе говоря, даже некоторый проигрыш в цене может быть в значительной мере компенсирован выигрышем в количестве линий.

Современная схема звуковых систем:

· Передач звуковых сигналов (преобразование в “цифру”);

· Процессор обработки, маршрутизации, управления, диагностики звукового тракта, контроль и управления усилителями, усиление;

· Воспроизведение (преобразование в “аналог”).

Вся схема замкнута в кольцо (то есть центральный процессор, является сердцем и мозгом звуковой системы) и в тоже время система абсолютно открыта для многочисленной интеграции с любыми видами слаботочных, да и других инженерных систем.

Комплекс звукообработки в данном случае - это не только сердце, но и голова (мозг) системы. То есть появляется возможность управлять и обрабатывать входные сигналы, тестировать и управлять усилительно-акустическим трактом, а это открывает поистине невероятные перспективы в звукообеспечении, появляется возможность корректировать электроакустические параметры любых объектов, управлять и подстраиваться под самые разноплановые регламенты работы. С внедрением аппаратно-программных комплексов стало возможным синхронизировать данное оборудование с такими системами как технологическое телевидение, оповещение, трансляция, синхронный перевод речи, с системами пожарной и охранной безопасности: то есть кольцо замкнулось.

Также появилась возможность в рамках одной системы использовать (за счёт алгоритмов) громадное количество приборов, создавать собственные, т.е. система становится открытой для модернизации и совершенствования. Система становится универсальной, надёжной, качественной и самое главное экономичной.

Имея всего один комплекс, можно обеспечивать одновременную работу нескольких залов заседаний, как в независимом, так и в объединенном режиме, осуществлять оповещение, "крутить" фоновую музыку, проводить презентации... Если в одном и том же помещении проводятся различные мероприятия, то все, что нужно сделать, это, заготовив заранее необходимые конфигурации и сохранив их в памяти машины, просто вызывать поочередно на экран в нужное время. Можете даже запрограммировать настройки системы во времени, так что соответствующий режим включится в точно назначенную минуту.

Система может работать как в полностью автоматическом режиме, так и с участием оператора. Причем последних может быть несколько, и каждый из них будет иметь доступ только к своей части программы. Практически же, использование такой, например системы как MediaMatrix позволяет обходиться без технического персонала вообще! Многоуровневая система паролей обеспечивает надежную преграду несанкционированному или некомпетентному вмешательству в работу комплекса.

Интегрированная система звукообеспечения определяется следующими основными признаками:

· Наличие интерфейса обмена данными с другими технологическими системами (внутреннее телевидение, системы охранной и пожарной безопасности, системы освещения, системы связи и т. д.);

· Многозадачность, то есть способность одновременной реализации различных режимов работы локальных подсистем звукового обеспечения при сохранении централизованного управления;

· Адаптация локальных электроакустических решений к архитектурному дизайну объекта.

Функция же оперативного вмешательства в работу отдельных подсистем непосредственно в зонах озвучивания (эта функция необходима, например, для выбора варианта настройки помещения под определенный вид мероприятия, контроля громкости и т.д.) будет поддерживаться при помощи интегрированных системам управления которые могут применяться совместно с аппаратно-программными комплексонами. Встроенные в стены и запирающиеся панели могут быть установлены практически в любой точке объекта, где в этом возникает необходимость. Такие же (или более сложные) панели управления могут находиться в местах расположения источников оповещения.

1.2 Виды сетевых технологий используемых для передачи звукового сигнала

1.2.1 Сеть точечного доступа

До недавнего времени распределение звука предполагало наличие большого числа источников симметричного звукового сигнала, подключенных к центральной системе обработки и коммутации сигнала. Количество кабельных соединений при этом могло быть просто огромным. Для уменьшения наведенных помех и шума необходимо прокладывать звуковые кабели в стороне от кабелей, несущих другие сигналы. Кабель, используемый для передачи звукового сигнала, обычно представляет собой дорогой вариант витой пары, защищенной экраном (shielded twisted pair - STP). С появлением стандарта передачи цифрового звука AES3 появилась возможность передавать звуковой сигнал в цифровой форме. Этот вариант имеет ряд преимуществ по сравнению с аналоговым.

Во-первых, линии передачи аналогового сигнала не защищены от помех. Эти помехи, независимо от их уровня, складываются с полезным сигналом и имеют свойство нарастать по всей длине кабеля. Если же передача сигнала осуществляется в цифровой форме, то влияние помех проявляется только в том случае, когда они превышают определенный порог. Более того, цифровой звуковой сигнал можно передавать по волоконно-оптической линии, где обеспечивается полная электрическая изоляция и защита от помех. Защита от помех при цифровой передаче звука является несомненным преимуществом, позволяя снизить стоимость системы при сохранении и даже повышении качества звука. В большинстве случаев передачу звукового сигнала в цифровой форме можно осуществить при помощи недорогой неэкранированной витой пары (unshielded twisted pair - UTP).

Во-вторых, цифровые данные могут быть мультиплексированы гораздо более эффективно (увеличение экономического эффекта), чем данные в аналоговой форме. Можно использовать для мультиплексирования несколько каналов цифрового звука, передаваемых по одному кабелю. В этом случае экономия на кабелях, обслуживании, технической поддержке и т.д. может быть поистине огромной [2].

В-третьих, системы цифровой передачи данных работают в режиме замкнутой петли. В цифровой системе, благодаря применению алгоритмов выявления и коррекции ошибок, можно гарантировать или верифицировать целостность принятых данных перед их использованием. Аналоговые замкнутые системы передачи имеют ограниченные функциональность и сферу применения. Если в аналоговой системе возникают помехи или нарушается соединение, то возникающие в результате этих неисправностей шум или тишина все равно воспринимаются оборудованием принимающей стороны как нормальный сигнал.

В-четвертых, в сфере звуковых систем идет неизбежная цифровая эволюция. По мере роста числа цифровых систем и устройств передача звукового сигнала в цифровой форме становится все более и более привлекательной и эффективной. Дополнительные преобразования между аналоговыми и цифровыми участками тракта лишь увеличивают стоимость всей системы, ухудшают качество звука и вызывают нервный стресс у разработчика звуковой системы.

Стандарт передачи цифрового звука AES3 позволяет реализовать на практике все описанные выше преимущества. Два канала звука с высокой достоверностью, а также большое количество иного трафика (данные, сигналы управления и т.д.) можно передавать на расстояние 100 м и более, и при этом не наблюдается никакого ухудшения качества сигнала.

1.2.2 Сеть широкого доступа

Стандарт передачи AES3, являясь однонаправленным, обеспечивает только индивидуальный доступ, не позволяя организовать сетевую топологию широкого доступа, в рамках которой несколько источников могут использовать одну и ту же транспортную среду. В контексте коммутации и распределения звукового сигнала сеть широкого доступа обеспечивает несколько серьезных преимуществ по сравнению с сетью точечного доступа. Прежде всего, она имеет возможность внутренней маршрутизации. Подключенный к сети канал можно вещать по всей сети.

Отдельные потребители могут динамически выбирать канал (каналы), которые им необходимы в каждый конкретный момент времени. Следовательно, коммутация в этом случае имеет распределенный характер и доступна всем потребителям сети. В тех приложениях, где необходимы функции централизованного управления и коммутации, отдельные пользователи могут быть сконфигурированы дистанционно по сети при помощи центральной станции, что создает иллюзию централизованной коммутации. Преимущество заключается в том, что вследствие исключения центрального коммутатора исчезает потенциальная вероятность "падения" всей звуковой системы вследствие отказа этого коммутатора.

Далее, звуковая сеть широкого доступа позволяет снизить общую длину кабельных линий, а значит, снизить стоимость системы распределения звука. Распределенная коммутация избавляет от линий подключения источников сигнала к центральному коммутационному устройству. Более того, поскольку сеть является двунаправленной системой, то в случаях, когда источник и потребитель расположены рядом друг с другом, они могут обслуживаться одним и тем же кабелем.

Помимо этого, поскольку структура сети обеспечивает существенную полосу пропускания, систему распределения можно конфигурировать и переконфигурировать без необходимости физического переключения кабелей. В любой точке коммутации сети звуковой сигнал может быть введен в сеть или извлечен из нее для передачи или приема в другой точке сети в рамках всей системы. Для того чтобы в будущем обеспечить наращиваемость и расширение сети, в ней можно предусмотреть свободные коммутационные узлы, распределенные по всей системе, причем стоимость такого подхода минимальна. Этот подход является распространенным при построении компьютерных сетей, а также позволяет существенно снизить количество утомительной работы, необходимой для проектирования стандартной звуковой распределительной системы. Разработчику больше не нужно точно определять каналы передачи и приема в каждой точке подключения. Гибкость сетевого подхода позволяет, к тому же, быстро реагировать на ожидаемые или непредвиденные изменения требований к системе распределения сигнала. Это делает сетевой подход наиболее выгодным для динамических инсталляций, которые выполняются, например, в больших центрах, студийных и концертных комплексах широкого назначения, аэропортах и т.д.

Следует отметить, что поскольку сеть обеспечивает двунаправленные каналы связи с каждой станцией, все устройства в сети могут отслеживаться и управляться из одной центральной точки. В сетях с точечным доступом такое невозможно. Там доступно лишь управление, например, приемником (приемниками) от передатчика, и поскольку система точечного доступа является однонаправленной, то отсутствует возможность мониторинга приемников. Фактически, невозможно определить состояние соединения с каждым конкретным подключенным к передатчику приемным устройством, даже если соединение нарушено. Поэтому системы точечного доступа часто снабжаются отдельной сетью управления, используемой для контроля и мониторинга состояния каждой конечной станции системы распределения. В случае же системы широкого доступа все эти возможности реализованы непосредственно в ней.

И, наконец, поскольку все станции физически имеют доступ ко всем данным в сети широкого доступа, некоторые приложения, например, служебная связь или передача информационных сообщений, также могут идти по этой же сети, что еще больше повышает ее экономическую эффективность. В таких приложениях источники должны лишь передать сигнал при нажатии клавиши "микрофон" или появлении на входе звукового сигнала, превышающего определенный пороговый уровень. Требования к скорости потока каждого из источников сигнала ограничиваются лишь числом одновременно передаваемых по сети потоков.

1.3. Обзор специализированных сетевых технологий передачи и распределения цифровых и аналоговых аудио сигналов

1.3.1 EtherSound

EtherSound - одна из сетевых технологий для распределения звукового сигнала в реальном масштабе времени по стандартному протоколу Ethernet (64 канала двунаправленного 24 битного цифрового звука в формате кодово-импульсной модуляции (ИКМ) с очень низким временем задержки, плюс сигналы управления, используя стандартные кабельные сети и компоненты Ethernet).

Основные характеристики:

· 64 канала некомпрессированного звука передаваемого по кабелю в обоих направлениях. Суммарное системное количество каналов может быть больше;

· Аудио формат: 24 бита при 44.1/48/88.2/96/192 кГц;

· Очень низкое время сетевой задержки;

· Дистанционное управление: внутренняя контрольная информация, передаваемая по тому же самому кабелю с набором команд, не зависящих от производителя;

· Сетевая гибкость: шина, звезда, или комбинация обеих топологий;

· Полностью совместима со стандартом Ethernet IEEE802.3x . Поддерживает второй (физический) сетевой уровень внешних устройств;

· Рентабельная и гибкая интеграция технологии благодаря стандартным промышленным интерфейсам;

· Гибкий протокол, открытый для дальнейших усовершенствований;

· Привлекательные программы лицензирования;

· Широкий диапазон различного оборудования: микшерные пульты, усилители, акустические системы, процессоры, и т.д.

Краткий обзор технологии

Запатентованный протокол EtherSound обеспечивает двунаправленную, детерминированную, передачу звука с очень низким временем задержки по синхронизированным аудио каналам и передачу контрольной информации посредством стандартного Ethernet. 64 канала звука в формате 24 бит/48 кГц, плюс интегрированное управление и контроль данных, транспортируемых (передаваемых) по одному общему кабелю. В зависимости от частоты дискретизации возможны различные варианты конфигурации количества каналов, то есть, например 32 канала при частоте 96 кГц. Благодаря встроенному генератору тактовых импульсов, крайне низкий джиттер обеспечивает отличное качество аудио сигнала.

Были предприняты специальные разработки, для того чтобы гарантировать полную совместимость со стандартом Ethernet IEEE802.3x. Сети EtherSound поддерживают второй (физический) уровень внешних устройств и используют стандартные кабели CAT5 или CAT6, волоконную оптику, коммутаторы, медиаконвертеры, и другие стандартные компоненты Ethernet. Для систем EtherSound необходима полоса пропускания в 100 Мбит/с, также системы могут работать в пределах виртуальной локальной сети как часть существующей корпоративной сети связи [3].

Сети EtherSound заменяют традиционные точечные соединения архитектурами, которые проще проектировать, устанавливать, и обслуживать: топологии шина, звезда, или комбинация обеих технологий.

При использовании топологии "шина", все каналы доступны всем подключенным устройствам. В топологии "звезда", все каналы доступны всем устройствам по направлению "нисходящего информационного потока" в направлении устройства ввода. Все каналы независимы друг от друга.

EtherSound - один из самых амбициозных проектов в области цифрового аудио (продвигаемый в основном французскими компаниями). Общеизвестно, как довольно быстро сдались цифровым технологиям звукозапись, воспроизведение и вещание (во всех видах - от радио до Public Address), но оставался один нерушимый бастион - концертное звукоусиление. До сих пор аналоговые консоли востребованы гораздо больше, чем цифровые, единого стандарта на передачу многоканального аудиосигнала нет, да и цены пока еще близки к заоблачным. Ну, и конечно, главный аргумент специалистов в области «живых» постановок - неприемлемая величина задержки сигнала в общепринятых системах цифровой передачи.
Основное достоинство протокола EtherSound - при соединении «точка-точка» аналоговый сигнал передается с задержкой, не превышающей 125 мкс, которая не зависит от количества передаваемых каналов (см. рис. 1.1). С помощью стандартного сетевого оборудования пользователь может собрать систему, состоящую из 60 тыс. компонентов, и емкостью до 64 каналов в формате 24 бит/48 кГц.