reforef.ru
добавить свой файл
1
Проект корпоративной сети звукового обеспечения “Интеллектуального здания”


на основе технологии Fast Ethernet
Целевая установка и исходные данные:
В дипломном проекте ставится задача построения локальной корпоративной сети звукового обеспечения на основе аппаратно-программного комплекса Media-Matrix для Центра Детского и Юношеского Творчества. Требуется произвести выбор сетевого, звукового оборудования и центрального оборудования Media-Matrix. При проектировании локальной корпоративной сети звукового обеспечения ЦДЮТ основными задачами являются: анализ проблемы звукового обеспечения ЦДЮТ и способы ее решения, выбор необходимых задач звукового обеспечения “интеллектуального здания”, построение технической модели сети, обоснование экономической эффективности разработанного проекта. Проектируемая транспортная сеть строится по технологии Fast Ethernet.



п/п



Перечень чертежей, подлежащих разработке


Формат, количество

1

Общая структурная схема системы звукового обеспечения

ДП 200900.180.2005.1

А 1 – 1 лист.

2

Скелетная поэтажная схема сети звукового обеспечения

Центра Детского и Юношеского Творчества

ДП 200900.180.2005.2

А 1 – 1 лист.

3

План прокладки кабельных линий и размещения оборудования

1-го этажа

ДП 200900.157.2005.3

А 1 – 1 лист.


Руководитель дипломного проекта Зелинский М.М.________________





п/п

Содержание расчетно – пояснительной записки

(перечень вопросов, подлежащих разработке)

Консультанты





Введение

доц.

Зелинский М.М..

1


Аналитический обзор систем звукового обеспечения (СЗО)

доц.

Зелинский М.М.

2


Проектирование сети звукового обеспечения

доц.

Зелинский М.М.

3

Расчётная часть

доц.

Зелинский М.М.

4

Технико – экономические расчёты по оценке эффективности разработанного проекта

к.э.н. доцент Белик Е.А.

5


Требования безопасности, охраны труда и окружающей среды


Ст. преп.

Баженова Г.И.




Подготовка и представление работы к защите (оформление пояснительной записки, плакатов, презентации)

Асс.

Болдырева Е.А.

Основная рекомендуемая литература



  1. Методические указания к разработке экономического раздела дипломных проектов для специальности 200900 «Сети связи и системы коммутации». Составители: Первицкая Т.В. Астрахань,2004 г., 90 стр.


  2. Журнал “Звукорежиссер” (№ 1, 2003 г., № 10, 2003 г., № 3, 2004 г.), - М., 80 с.

  3. Журнал “Install-Pro” (№ 1, 2004 г., № 2, 2004 г., № 8, 2003 г., № 4, 2003 г.) - М., 90 с.

  4. “Безопасность жизнедеятельности”. Б. Е. Гаврилов. – М., 1995. – 294 с.

  5. "Руководство по проектированию Систем Звукового Обеспечения (CЗО)”. Разработано: Ю.В. Шихов (ЗАО "Дом Звука") - руководитель работы, ЗАО "Дом Звука" (инж. Кременчугский А.В., инж. Карих Д.В., инж. Плотников И.Г.), - М., - 2000.


Руководитель дипломного проекта Зелинский М.М._________________

Задание принял к исполнению «25» января 2005г.

Студент_________________
УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой «Связь»

________________________

«___»__________2005г.
КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК

работы над дипломным проектом




п/п

Разделы, темы и их содержание, графический материал

По плану

Фактически

Отметка руководителя о выполнении







Дата

Объем в %

Дата

Объем в %




1

Аналитический обзор систем звукового обеспечения (СЗО)

17.01.05 – 26.02.05

25

26.02.2005

25





2

Проектирование сети звукового обеспечения

19.03.05 –

30.03.05

30

31.03.2005

30




3


Расчётная часть


01.04.05 –

20.04.05

15

21.04.2005

15




4

Технико – экономические расчёты по оценке эффективности разработанного проекта

21.04.05 –30.04.05

10

04.05.2005

10




5

Требования безопасности, охраны труда и окружающей среды

01.05.05 –

14.05.05

20

16.05.2005

20




6

Подготовка и представление работы к защите (оформление пояснительной записки, плакатов, презентации)

15.05.05 –

28.05.05





01.06.2005







Руководитель дипломного проекта Зелинский М.М. _______________

Студент_________________

Реферат
ВИТАЯ ПАРА, КАБЕЛЬ, ЦДЮТ, КОММУТАТОР, ЛИНИЯ, ПЕРЕДАЧА, FAST ETHERNET, СВЯЗЬ, СИСТЕМА, СКОРОСТЬ.

Дипломный проект содержит пояснительную записку на 96 страницах, 3 листа графического материала, 13 таблиц и 16 рисунков, размещенных по тексту.

Задачей проекта является проектирование локальной корпоративной сети звукового обеспечения на основе аппаратно программного комплекса Media-Matrix для Центра Детского и Юношеского Творчества. В качестве технологии передачи выбрана технология Fast Ethernet.

В проекте рассмотрены вопросы, связанные с выбором оптимального варианта размещения аппаратуры для корпоративной локальной сети звукового обеспечения, проектируемая скорость передачи данных составляет 200 Мбит/с. Произведено технико-экономическое обоснование проекта и затронуты вопросы, касающиеся техники безопасности и охраны труда.

Произведен расчёт необходимой длины медного кабеля, звукового кабеля, расчет полезной пропускной способности сети, затухания линии, переходного затухания и защищенности и помехоустойчивости линии; приведены технические характеристики оборудования для реализации проекта корпоративной локальной сети звукового обеспечения сети.

Theabstract
TWISTED PAIR, CABLE, CCYC, SWITCH, THE LINE, TRANSFER, FAST ETHERNET, COMMUNICATION, SYSTEM, SPEED.

The degree project contains an explanatory slip of 96 pages, 3 sheets of a graphic material, 13 tables and 16 figures located in the text.

Problem of the project is design of a local corporate network of voice provision on the basis of software-hardware complex Media-Matrix for the Center of Children's and Youthful Creativity. The Fast Ethernet technology was chosen as transport technology.

In the project were overviewed the problems, connected with most efficient equipment for the local area network of voice provision, projected bit rate makes 200 Mbit\s. There was a feasibility report and the problems tangent of the safety precautions in the project and a labor safety was affected.


Calculation of a necessary length of a copper cable, voice cable, calculation of useful transmission network capacity, line channel attenuation, transient attenuation and immunity and noise stability of a link was affected; technical characteristics of the equipment for realization of the project of a corporate local area network of voice provision are resulted.

Содержание


Цифровые интерфейсы CAB-8i / CAB-8o 46

Цифровые интерфейсы CAB-16i / CAB-16o 47

Создание локальной корпоративной сети звукового обеспечения создаст условия для эффективного проведения различного количества разнообразных мероприятий как развлекательного, так и делового характера необходимых в контексте “интеллектуального здания”: деловых встреч, банкетов, дискотек, трансляции информационных сообщений одновременно или поочередно, позволит решить вопросы оповещения в случае возникновения чрезвычайных обстоятельств, связанных с авариями, пожарами и другими происшествиями, представляющими угрозу, появляется возможность создания комфортного климата. Плюс ко всему у проектируемой сети будет большой потенциал для дальнейшего её развития и наращивания. 11

ИТОГО 16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 21

1.Департамент «Media-Matrix центр» http://installsound.ru 21

ВВЕДЕНИЕ
Развитие и широкое применение информационных и коммуникационных технологий является глобальной тенденцией мирового развития последних десятилетий. Применение современных технологий обработки и передачи информации имеет решающее значение как для повышения конкурентоспособности экономики государства и расширения возможностей для интеграции ее в мировую систему хозяйства, так и для повышения эффективности процессов государственного управления на всех уровнях власти, на уровне местного самоуправления, в государственном и негосударственном секторах экономики.

Стремительное развитие информационных и строительных технологий изменило сам подход к архитектурному проектированию. Информационный бум, который переживает весь мир, привел к необходимости объединения мировых информационных ресурсов и упрощению доступа к ним. Зачастую скорость доступа к информации определяет сегодня как экономические, так и политические решения. Именно поэтому современные корпоративные комплексы и правительственные здания немыслимы без гибкой и многофункциональной системы информационного обеспечения. Не менее динамично развивается и культура, появляются новые жанры и направления, открываются новые возможности эмоционального воздействия на искушенного современного зрителя в театрах, музеях и концертных залах.


За последние 10-15 лет круг задач, решаемых системами звукообеспечения, значительно расширился. Данное обстоятельство напрямую связано с бурным развитием цифрового звука. Появление различных цифровых аудио устройств и новых видов носителей наряду с развитием компьютерных технологий управления и контроля резко расширило возможности звуковых систем. Задачи, сама постановка которых всего 15 лет назад выглядела утопией, в настоящее время вполне успешно решаются. Впрочем, это относится, главным образом, к наиболее развитым в экономическом отношении странам. В зарубежных периодических изданиях, типа Live Sound, Sound & Video Contractor, Sound & Communications и пр. регулярно появляются сообщения об уникальных решениях, обеспечивающих пользователям систем звукообеспечения невиданные возможности. С сожалением приходится констатировать, что в нашей стране до сих пор не наблюдается ничего подобного.

Современные звуковые системы все чаще становятся частью общей системы информационного обеспечения. Это относится, в первую очередь, к социально значимым объектам (правительственные и корпоративные комплексы, объекты, предназначенные для проведения массовых зрелищных и иных мероприятий (театры, стадионы, учебные заведения, парки отдыха и развлечений)).

Основные элементы системы звукоусиления можно встретить, практически, повсюду: в офисе, на предприятии, на вокзале, в аэропорту, наконец, в квартире. Очевидно, что конфигураций этих систем - бесчисленное множество. Однако предназначение у всех одно: донести звуковой сигнал от источника до слушателя с достаточной степенью достоверности. В этой формуле ключевыми являются последние слова, ибо если слушатель не в состоянии адекватно воспринимать и интерпретировать исходный сигнал, то проку от такого звукоусиления - ни на грош.

На современных предприятиях, будь то государственное учреждение, офис частной фирмы, банк, завод и т.д., системы звукоусиления выполняют множество разнообразных функций:


  • конференц-связь;

  • селекторные совещания;

  • деловые переговоры;

  • экстренное оповещение;

  • проведение собраний и презентаций;

  • культурно-развлекательные мероприятия;

  • воспроизведение фоновой музыки - все это было бы невозможно, если бы не имело место усиление звука.

В 90-95 процентах случаев системы звукоусиления на отечественных предприятиях не соответствуют международным стандартам 20-летней давности, как с точки зрения качества, так и надежности.

Понятие “система звукового обеспечения” возникло во второй половине 80-х годов, с появлением компьютерных технологий и возникновением серьёзных проблем в работе систем оповещения в корпоративных зданиях.

Под термином Система Звукового Обеспечения (СЗО) подразумевается интегральная система, обеспечивающая комплекс инженерно-технических мероприятий по звуковому обеспечению находящихся на объекте людей, в зависимости от функционального назначения объекта. При этом обеспечивается интеграция в единый комплекс систем:

  • звукоусиления;

  • звуковоспроизведения;

  • звукозаписи;

  • громкого оповещения;

  • служебной и диспетчерской связи;

  • трансляции звуковых, в том числе радиовещательных и телевизионных программ.

При современных технологиях указанный комплексный подход может быть обеспечен только при компьютерном управлении, когда СЗО интегрируется в общий аудиовизуальный комплекс по обслуживанию объекта.

Только в середине 90-х годов с появлением принципиально новых технологий: аппаратно-программных комплексов, появилась возможность вместить в понятие “Система Звукового Обеспечения” все виды звукового сопровождения в жизнеобеспечении “Интеллектуального здания”. “Интеллектуальное здание” это многофункциональная система жизнеобеспечения корпоративной инженерной сети зданий, комплексов, с возможностью дополнения и расширения своих ресурсов.


В свою очередь коммутация и распределение звукового сигнала в большой студии (в театре, спортивных объектах, вокзалах, в супермаркетах, аэропортах, парках и любых других общественных зданиях) стали серьезной проблемой. С появлением экономически эффективного стандарта Ethernet 100 Мбит/с появилась возможность эффективной передачи звука в режиме реального времени по компьютерным сетям, поскольку они обеспечивают достаточную полосу пропускания: в одном направлении можно передавать до 100 каналов звука по одному кабелю.

Системы звукового обеспечения корпоративных зданий стали не только обеспечивать безопасность (оповещение) при экстремальных ситуациях, но и выполнять иные функции ранее выполнение которых было, практически, не возможно.

В понятие “звукового обеспечения” стали входить системы конференций (телеконференций), интегрирование с системами: синхронного перевода речи, стенографирования, аудиовидеозаписи, трансляции, селекторных совещаний, технологического телевидения, цифровых телефонных станций, оповещения, пожарной и охранной сигнализации. Более того, в систему звукового обеспечения попадает понятие озвучивания (в едином комплексе): залов, холлов, ресторанов, казино, концертно-развлекательных и спортивных комплексов, технических служб (гаражи, склады и т.д.), открытых пространств и других необходимых помещений и залов.

Кроме того, появилось такое понятие как многофункциональные помещения (залы), выполнение регламента которых было невозможно из-за сложных технических проблем.

Таким образом, функциональные возможности ранее так называемых систем звукоусиления или звукофикации абсолютно изменились. Но самое главное, появилась возможность решать сложные акустически проблемы электроакустическими методами.

В свою очередь появилась необходимость в аудиосистеме, которая сможет работать на основе стандартной кабельной инфраструктуры, надежной, недорогой и достаточно гибкой. Такая инфраструктура существует и инсталлируется во многих зданиях. Сегодня для нее используется кабель САТ 5е, завтра будет использоваться САТ 6. И, конечно, мы бы проложили тонкий оптоволоконный кабель для больших расстояний или участков с сильными электромагнитными помехами. Эти системы используют кабели САТ для посыла сигнала на близкие и средние дистанции, волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) а также стандартные интерфейсы для передачи информации на дальние расстояния. Таким образом, существуют подходящие кабели для использования и в сложных условиях, и хотя необходима дальнейшая работа в этом направлении, например туровое оборудование, используемое в концертных турах может стыковаться с кабелями внутри здания.


Итак, из всего сказанного можно сделать вывод, что создание систем звукоусиления на любом предприятии или офисе, культурном объекте требует самого серьезного подхода.

Каковы же на сегодняшний день альтернативы?

Во-первых, можно пойти проторенной дорогой и, сэкономив деньги, приобрести самое дешевое оборудование. Впрочем, когда требования к звукоусилению минимальны, подобный подход может быть оправдан.

Во-вторых, можно обратиться к специализированным системам. В том случае, когда стоит конкретная задача, например, создать систему оповещения, подобное решение вполне оправдано. Однако в большинстве случаев, дело обстоит несколько иначе, и весьма вероятно, что, в конечном итоге придется приобретать оборудование отдельно для конференц-зала, отдельно для комнаты переговоров, отдельно для селекторной связи, отдельно для озвучивания холла и коридоров и прочее, и прочее. Кроме того, вряд ли разумно думать только о сиюминутных проблемах. Очень может быть, что вопрос о проведении телеконференции не стоит на повестке дня. Однако он может возникнуть завтра. Придется провести реорганизацию фирмы, открыть новые службы, переехать в другой офис с совершенно иной планировкой, начать проводить семинары и презентации. Все это с большой долей вероятности потребует полной или частичной замены оборудования, поскольку многие специализированные системы не обладают достаточной степенью гибкости. К тому же наличие разноплановой аппаратуры потребует содержания целого штата высококвалифицированных специалистов.

Наконец, в-третьих, можно постараться найти универсальную систему, которая позволит организовывать в одном и том же зале то конференции, то презентации, то банкеты. Систему, которая сможет обслуживать одновременно несколько помещений. Систему, которая с равным успехом служит для проведения телеконференций и выполняет функции экстренного оповещения. Систему, которая позволит решать эти и другие задачи звукоусиления одновременно и независимо друг от друга.


Аппаратно-программный комплекс звукообработки становится не только сердцем, но и мозгом системы звукообеспечения. Начиная с проектирования на мониторе компьютера, управления всеми процессами звукового тракта от микрофона до акустических систем, диагностики системы, обработки, маршрутизации сигналов, до синхронизации с системами технологического телевидения, оповещения, трансляции, системами конференц-связи, охранной и пожарной безопасности и всё это можно задействовать (в режиме реального времени) одним щелчком мыши. И это уже существующая система XXI века в конце ХХ века. Аппаратно-программный комплекс звукообеспечения внутри себя является интеллектуальной системой, способный интегрироваться с информационной средой, это то, что позволяет сегодня современный компьютер.

В России подобные технологии начали появляться только в середине 90-х годов, и уже за несколько лет получили весьма широкое распространение. Они стали устанавливаться в государственных учреждениях, в театрах и концертных залах, на территориях спорткомплексов и стадионов, в гостиничных комплексах, в медицинских центрах транспортных узлах, учебных учреждениях мн. др. Примером тому являются как проекты, имеющие всероссийское значение и известность, например Государственный Кремлевский Дворец, комплекс представительских залов Правительства Московской области, Президент-Отель (Москва), так и множество различных коммерческих и государственных проектов в числе которых, например громадный по площади Гостиный Двор (Москва), или штаб-квартира компании "Лукойл" (Волгоград). Теперь появилась такая уникальная возможность и в Астрахани и развитие современных звуковых технологий не замедлит сказаться на уровне развития региона в целом и во многих его проявлениях. Доказательством этому представлен данный дипломный проект, который является первым в своем роде в г. Астрахани.

В данном дипломном проекте рассматривается проблема построения локальной корпоративной сети звукового обеспечения интеллектуального здания на основе технологии Fast Ethernet для Областного центра детского и юношеского творчества г. Астрахани.


Целью дипломного проекта является организация локальной корпоративной сети звукового обеспечения для Областного центра детского и юношеского творчества г. Астрахани.

Для решения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:


  • Анализ проблемы звукового обеспечения ЦДЮТ и способы ее решения;

  • Анализ технических условий и требований, предъявляемых к объекту проектирования;

  • Выбор оборудования и программного обеспечения, топологии сети и способов управления системой;

  • Построение технической модели сети;

  • Расчет длины линий сильноточного звукового кабеля, кабеля UTP и его параметров;

  • Обоснование экономической эффективности разработанного проекта;

  • Анализ требований безопасности, охраны труда и окружающей среды.

Разнообразие задач звукообеспечения в “интеллектуальном здании” подразумевает выполнения системой звукового обеспечения ряда специфических функций, характерных для современных систем оповещения, конференц-связи и т.д. Исходя из выбора необходимых или требуемых функций следуют все вытекающие тенденции построения системы: выбор оборудования, программного обеспечения, выбор способов управления сетью и т.д. вплоть до полного завершения проекта.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СИСТЕМ ЗВУКОВОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
1.1 Анализ проблемы звукового обеспечения ЦДЮТ и способы ее решения
На большинстве современных объектов, будь то стадион, выставочный центр или гостиничный комплекс или любое другой объект звук присутствует в виде различных систем, таких как системы оповещения, трансляции и мн. др. Конференции и собрания, спортивные мероприятия и шоу-программы, презентации и банкеты - все эти мероприятия также требуют обязательного участия звуковых систем.

В том случае, если им необходимо спроектировать систему звукообеспечения, например, для конференц-зала и систему оповещения проектировщики обычно поступают таким способом. Вначале они проектируют конференц-систему, а затем - систему оповещения. Около 20 лет назад, когда выбор звукового оборудования, особенно в России, был чрезвычайно скуден, подобный подход был оправдан. В настоящее время во многих случаях он представляется сомнительным. В его оправдание, как правило, приводятся два довода: во-первых, нецелесообразно возлагать на систему звукоусиления (конференц-связи и пр.) функции оповещения и, во-вторых, оборудование оповещения должно быть сертифицировано службами пожарной безопасности. Против второго довода возразить трудно. Беда лишь состоит в том, что сертифицированное для целей оповещения в нашей стране оборудование, наряду с большой надежностью, отличается удивительно низкими техническими характеристиками и морально весьма устарело. Что же касается первого довода, то в большинстве случаев (хотя и не всегда) его следует признать несостоятельным. Подключение источников оповещения к современному звукоусилительному оборудованию не представляет собой сложной инженерно-технической задачи [1].


В то же время в пользу объединения систем можно привести следующие доводы. Во-первых, правильно спроектированная система звукообеспечения в конференц-зале, на стадионе и пр. должна обеспечивать оптимальные электроакустические параметры для данного объекта, к которым относятся и разборчивость речи, и уровень звукового давления, и равномерность озвучивания. В некоторых случаях эти показатели даже превышают те, которые можно считать приемлемыми для целей оповещения на том или ином объекте. Таким образом, система оповещения должна в значительной мере дублировать основную систему звукоусиления (для достижения аналогичных показателей), что, конечно же, никогда не делается по соображениям, прежде всего, финансового характера. Поэтому очень часто система оповещения выполняется на несравненно более низком качественном уровне и, по сути, является непригодной для выполнения возложенных на нее функций. Во-вторых, наличие на объекте двух несвязанных между собой систем может привести к ситуации, когда они обе окажутся включенными, что приведет исключительно к звуковой каше и полной неразборчивости сообщений. Наконец во многих случаях основные системы звукоусиления выполняют, в том числе функции оповещения, если рассматривать его в широком смысле, а не только как экстренное (как, например, объявления для зрителей в театральном зале). Однако все же основным доводом является экономическая эффективность использования одной, а не двух систем. При этом, следует оговориться, общая система должна иметь необходимые функции, характерные для систем оповещения: приоритетность источников оповещения, резервирование критических элементов звукоусилительного тракта, построение по зонному принципу и т.д.

В здании ЦДЮТ на 5 этажах располагаются большое количество помещений, требующих использования системы звукоусиления для целей различных целей звукообеспечения таких как: зонное оповещение, трансляция, конференц-связь, экстренное оповещение, проведение различных мероприятий (концерт, дискотека и др.). Требования к системе звукообеспечения сведем в табл. 1.1

Таблица. 1.1 - Требования к системе звукообеспечения

Название зоны

Кол-во независимых зон данного вида

Задачи звукообеспечения в зонах

Административные помещения

5 (учебные классы, кабинеты каждого из 5 этажей

Экстренное оповещение, зоновое информационное оповещение, фоновая музыка, программная трансляция местных и центральных радиопрограмм,

Помещения общего пользования

5 (фойе, коридоры, лестницы, каждого из 5 этажей

Экстренное оповещение, зоновое информационное оповещение, фоновая музыка, программная трансляция местных и центральных радиопрограмм.

Залы специального назначения

3 (универсальный актовый зал;

конференц-зал, шоу-клуб)

Экстренное оповещение, зоновое информационное оповещение, фоновая музыка, программная трансляция местных и центральных радиопрограмм, конференц-связь, проведение различных мероприятий (концерт, дискотека).

Технические помещения

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.


Рисунок 1.1 Величина задержки сигнала в сети EtherSound.
1.3.2
Cobranet

Сетевая технология CobraNet разработана американской исследовательской компанией Peak Audio. Эта технология получила довольно широкое распространение в сфере профессионального аудио оборудования и постепенно стала стандартом де-факто в области транспортировки профессиональных потоковых аудио/видео данных по компьютерным сетям. Компания Peak Audio тесно сотрудничает с одной из крупнейших в мире корпораций по производству полупроводниковых чипов высокой степени интеграции Cirrus Logic , Inc.

Это сотрудничество позволило ускорить продвижение технологии CobraNet путём разработки и производства чипа, исполняющего роль интерфейса-контролера сети CobraNet. Появление данного чипа существенно облегчило внедрение этой передовой технологии во всё большее количество производителей профессионального звукового оборудования [4].

В настоящий момент в основном используется CobraNet второй версии. Вторая версия CobraNet значительно превосходит первую версию по техническим параметрам транспортирования звукового сигнала, а по коэффициенту утилизации Ethernet сетей в десятки раз. Необходимо отметить, что система CobraNet версии 2 обратно совместима с первой версией.

В Peak Audio решили создать систему CobraNet, работающую со стандартными компьютерными сетями. Технология CobraNet позволяет передавать цифровой аудио сигнал повышенного качества, используя стандартное обеспечение Ethernet . Взаимодействуя с оборудованием MediaMatrix, CobraNet распределяет цифровой сигнал со студийным качеством между 64-мя каналами по сетевому протоколу Fast Ethernet 100 Base - TX/FX , используя недорогой кабель CAT5 или оптическое волокно. CobraNet сокращает объём и сложность кабельной инфраструктуры на объекте.

Здесь уже используется не принцип разделения каналов по времени, а адрес конечного пункта, передаваемый вместе с другой информацией, в каждом канале или группе каналов, как в Internet.

В отличие от пакетной передачи компьютерных данных, которые иногда имеют потери, аудиосигнал передается продолжительно без каких-либо выпадений. Теоретически и те, и другие данные могут быть смешаны вместе, но на практике это приведет к слышимым щелчкам, поэтому рекомендуется изолировать сеть CobraNet от общей компьютерной сети.

Два индивидуальных устройства CobraNet могут напрямую коммутироваться между собой. Для соединения большего числа приборов требуется хаб, к которому и подсоединяются все приборы. Каждый входящий сигнал он посылает на все выходы.

Версия CobraNet 2 использует переключаемые хабы, которые читают адреса поступающих данных и посылают их только на нужный выход. Переключаемые хабы также способны отделить CobraNet от других компьютерных устройств. Если какая-то часть системы приходит в негодность, то можно послать сигнал в обход поврежденного участка с минимальной задержкой.

В CobraNet контрольная информация обычно передается вместе с аудиоданными. Она содержит команды, способные автоматически выставить уровень, чувствительность и другие параметры на любом процессоре системы.

В зависимости от используемых хабов и кабелей система может функционировать в радиусе 100 км и нести информацию по ста каналам. Простейшая конфигурация имеет 64 канала и радиус 200 м. Peak Audio конструктивно ограничивает длину кабелей и количество интерфейсов и хабов в цепи. Также компания предлагает список рекомендованных к использованию хабов, конвертеров и переключателей. На рис. 1.2 показан объём занимаемый CobraNet в Ethernet трафике.

Рисунок. 1.2 - Объём занимаемый CobraNet в Ethernet трафике

Перечислим некоторые особости технологии CobraNet:


  • Точная, скоординированная по времени передача данных;

  • Асинхронный принцип действия;

  • Оборудование CobraNet использует отказоустойчивый, аппаратный подуровень адресации MAC;

  • Совместимость с протоколом CSMA/CD;

  • Асинхронная/синхронная конвертация звукового сигнала;

  • Регулируемая асинхронная передача данных.

  • Поскольку сигнал передается в цифровой форме, нет больше проблем с наводками и шумами, а также потерей качества при больших пробегах кабелей. Кроме того, использование оптоволоконного кабеля обеспечивает гальваническую развязку удаленного оборудования.

  • Оборудование для передачи сигналов по сети CobraNet чрезвычайно компактно - все интерфейсы имеют высоту 1U. Общая экономия места в аппаратной стойке достигает 50%.

  • Для построения сети CobraNet используется недорогое и широко распространенное оборудование стандартной компьютерной сети Fast Ethernet 100Base-T. На большинстве современных объектов такая сеть уже присутствует, поэтому стоимость и сложность монтажных работ сокращается в десятки раз. Кроме того, стоимость витой пары в несколько раз меньше, чем стоимость профессионального микрофонного кабеля.

Протокол CobraNet не использует IP для передачи звуковых каналов и поэтому может работать только в локальных сетях. С его помощью можно строить матричные структуры, которые обеспечивают высокую гибкость и значительно упрощают работу с системами, в которых передается большое количество звуковых каналов.

CobraNet дает возможность передавать 64 звуковых канала (24 бит/48 кГц), используя в качестве транспортного контейнера стандартный кадр Ethernet совместно с информацией об этих каналах. Протокол представляет набор средств, которые позволяют трафик реального времени передавать в сети совместно с трафиками других приложений.

Приборы CobraNet, объединенные в систему, автоматически регулируют время посыла данных между собой; один прибор действует как управляющий и передает синхросигнал по сети, синхронизируя деятельность всех остальных приборов в сети [5].


В сети CobraNet используется три вида пакетов:


  • Beat Packet - широковещательный пакет, содержащий параметры для работы сети, синхронизацию и параметры передачи. Beat Packet передается от одного CobraNet-устройства и информирует приемники о начале цикла синхронизации. Так как эти пакеты распространяют информацию о синхронизации, они чувствительны к колебаниям задержки. При проектировании сети необходимо учитывать эту особенность работы протокола. Beat Packet имеют размер 100 байт;

  • Isochronous Data Packet - пакеты, использующиеся для передачи звуковой информации. Они имеют размер 1000 байт;

  • Reservation Packet - пакеты, необходимые для работы системы резервирования;

  • Протокол CobraNet разрабатывался для работы в Ethernet-сетях и поэтому поддерживает все архитектуры, применяемые в Ethernet, и может работать совместно с другими сетевыми приложениями. Звуковые маршрутизаторы могут использоваться в сетях IEEE 802.3u Fast Ethernet и IEEE 802.3z G.Ethernet.

Архитектура сети CobraNet

В случае применения протокола CobraNet необходимо учитывать те ограничения, которые накладывают на сеть IEEE 802.3u особенности его работы. Протокол обеспечивает доставку данных в реальном времени и поэтому нуждается в инфраструктуре, которая создает режим реального времени. Диаметр сети максимально составляет 2560 бит-периодов. Максимальная длина кабеля Category 5 UTP между двумя сетевыми приборами не должна превышать 100 м, включая соединительные кабели. Для больших расстояний рекомендуется использовать оптоволоконный кабель либо кабель UTP длиной 100 м, соединяющий приборы Fast Ethernet по цепочке.

Сетевая инфраструктура должна обеспечивать следующие характеристики:

  • изменение задержки во время передачи пакетов укладываться в 0 - 250 мкс;

  • задержки при передаче пакетов не могут превышать 400 мкс.

Для управления сетями CobraNet используется стандартный способ на основе протокола SNMP. Такой подход позволяет организовать централизованное управление CobraNet-сетью из единого центра. Станций управления может быть несколько, и они могут располагаться в любом месте сети.

1.4 Обзор аппаратно-программных комплексов СЗО (систем звукового обеспечения)
Аппаратно-программный комплекс СЗО (системы звукового обеспечения) это совокупность аппаратных и программных средств, объединенных общим технологическим решением, предназначенная для реализации в полном объеме задач звукового обеспечения в рамках единой интегрированной системы. Аппаратно-программные комплексы являются наиболее прогрессивной и эффективной формой цифровой системы звукоусиления, поскольку они позволяют выполнять все функции по обработке, коммутации, управлению и мониторингу звука в рамках одного устройства или локальной сети устройств; оптимизировать, упростить и в значительной мере автоматизировать интерфейс управления и мониторинга системой звукоусиления.

1.4.1
Media-Matrix

Система MediaMatrix была разработана американской корпорацией Peavey Electronics Corporation в 1993 году совместно с фирмами Motorola, IBM и Peak Audio. На сегодняшний день она является одним из универсальных инструментов в области создания и управления звуковыми комплексами и системами электросвязи любого масштаба.

"МедиаМатрикс" основана на современных технологиях в области цифрового звука и обеспечивает возможность комплексного решения задач, связанных с системами звукообеспечения на любых объектах. Система представляет собой сочетание аппаратного и программного обеспечения. Ее применение позволяет сократить время и финансовые затраты, необходимые для решения аналогичных задач с помощью стандартного оборудования.

Система "МедиаМатрикс" интегрируется с оборудованием систем:


  • видеопоказа;
  • синхронного перевода речи, голосования;


  • охранного и пожарного оповещения;

  • комплексов интегрированного управления и т.д.

Состав системы:

  • Центральное ядро составляет системный блок на базе IBM совместимого компьютера. Формат IBM выбран в силу его повсеместной распространенности. Системный блок обеспечивает интерфейс управления, программирования и контроля для плат управления звуком - DSP (от английского Digital Sound Processor - Процессор Цифровой Обработки Звука);

  • Платы являются универсальными и обеспечивают различные режимы звукоусиления в поочередном (допустим, для одного помещения) или одновременном варианте.

Для подключения источников и оконечных устройств используются специальные интерфейсы, позволяющие принимать сигналы по аналоговым, цифровым и волоконно-оптическим линиям, а также в любой комбинации из выше перечисленных. Оптимизация уровня и качества аудио сигналов осуществляется на звуковых платах DSP [5].

Cистема MediaMatrix призвана осуществлять следующие функции:

  • динамическая обработка всех входных и выходных сигналов (функции гейтов, компрессоров, лимитеров, экспандеров, даккеров и т.д.);

  • частотная коррекция входных и выходных сигналов (функции эквалайзеров);

  • распределение сигналов между акустическими системами внутри помещения (функции матричного микшерного пульта);

  • разделение сигнала на частотные полосы (функции кроссовера) в центральных залах и других помещениях;

  • управление работой акустических систем во всех залах (функции процессоров акустических систем);

  • согласование во времени работы акустических систем (функция линий задержки);

  • сохранение различных вариантов настройки системы;
  • управление стереофонической/амбифонической панорамой звука в центральных залах, а также ряд других, в случае пожеланий заказчика (например, программирование «событий», дистанционное управление подсистемами залов, управление внешними устройствами и т.п.);


  • интеграция системы MediaMatrix с системами охранной и пожарной безопасности, трансляционной системой, системой оповещения, системой технологического телевидения и т.д.;

  • работа в компьютерных сетях;

  • передачи всей звуковой информации в волоконно-оптическую сеть или по витой паре.

32-х битное многозадачное программное обеспечение включает в себе четыре прикладные функции: язык программирования DSP высшего уровня, программа проектирования аудиосистем, программа управления и работы в сети, программа диагностики DSP. Всё это делает MWare мощным программным продуктом в области цифрового звука на сегодняшний день. Библиотека MWare содержит сотни приборов готовых к использованию. Если же в ней нет того, что Вам нужно, то у Вас всегда есть возможность создать собственный прибор, на базе элементарных алгоритмов MediaMatrix.

IBM совместимый компьютер

Топология комплекса MediaMatrix всегда строиться по принципу центральный процессор - периферийные устройства, т.е. имеет ярко выраженный центр.

Центральный процессор MediaMatrix MainFrame, по сути, является промышленным специализированным процессором со 100-процентным горячим резервом основных, жизненно важных блоков и систем. Вставляемые в него специальные платы расширения, являются основой всей системы MediaMatrix. Именно в этих платах осуществляются все вычисления и операции с цифровым звуком. Блочно-модульная конструкция центрального процессора предоставляет широчайшие возможности по конфигурированию звуковой системы, делает удобным его обслуживание и позволяет проводить модернизацию системы с минимальными затратами времени и средств.

Серия системных блоков MediaMatrix имеет несколько уровней сложности которые различаются количеством плат цифровой обработки. Основные модели: Miniframe-108nt, Miniframe-208nt, процессоры Mainframe серии 700nt, Mainframe серии 900nt. Все системы MediaMatrix комплектуются высокомощной платой контроллера, жестким диском, дисководом под флоппи-диски и платой цифровой обработки сигнала, оснащенной четырьмя процессорами цифровой обработки сигнала Motorola 56002, подсоединенных к пассивному разъему для большей надежности. Системные блоки управляются эксклюзивной операционной системой цифрового звука MWare, разработанной компанией Peavey, которая работает во всем знакомой среде Windows.


На каждой системе MediaMatrix устанавливается операционная система цифрового звука MWare (версия 3,0 или выше). Эта мощнейшая операционная система позволяет дизайнеру спроектировать систему на экране, используя понятный графический интерфейс. Как только дизайн готов, та же самая операционная система позволяет пользователю регулировать параметры системы с помощью легкого в использовании рабочего экрана. Внешний вид процессорного блока MediaMatrix показан на рис. 1.3


Рисунок 1.3 – Процессорный блок системы MediaMatrix
Платы цифровой обработки

Платы цифровой обработки серии MM-DSP являются сердцем аппаратно-программного комплекса MediaMatrixT. На каждой плате установлено по 4 процессора MotorolaR 56002, суммарное быстродействие которых превышает 100 миллионов операций в секунду. В платах MM-DSP реализована эксклюзивная технология кодирования V-Stac, позволяющая удваивать эффективность использования математических ресурсов процессоров. Каждая плата обеспечивает по 32 аудио входа и выхода и осуществляет 24-битную обработку звукового сигнала. С целью повышения точности передачи сигнала расчет параметров фильтров (центральная частота, форма и крутизна характеристики) осуществляется с удвоенной точностью. Внешний вид процессорного платы DSP показан на рис. 1.4



Рисунок 1.4 – Плата Цифровой Обработки (DSP)

Серия MM-DSP состоит из двух моделей. Первая, MM-DSP-AES используется для обработки сигналов, поступающих на плату в стандартном цифровом аудио формате AES-EBU (до 16 AES3 стерео каналов на плату). Сигналы вводятся на MM-DSP-AES через развязывающий трансформаторный интерфейс 16XT AES/EBU. Вторая модель, MM-DSP-CN разработана для сигналов транслируемых через локальную сеть Ethernet. Ввод/вывод сигнала на MM-DSP-CN осуществляется с помощью цифровых модулей серии CAB. Эти устройства обеспечивают интерфейс между аналоговым звуком и стандартной 10/100T сетью Ethernet с помощью протокола обмена данных CobraNet.


Для плат MM-DSP частота сэмплирования устанавливается программным способом. При этом она должна соответствовать частоте сэмплирования используемой модели цифрового интерфейса. Существует три опции: 32, 44.1, 48 кГц. Для плат MM-DSP-AES также обеспечивается возможность пользовательского выбора частоты сэмплирования. В этом случае она определяется частотой сэмплирования источника цифрового сигнала AES-EBU. Платы MM-DSP-CN используют только наивысшую частоту - 48 кГц.

Спецификация


  • Количество цифровых аудио каналов

  • до 32 входов и 32 выходов (все модели)

  • Тип и количество процессоров DSP

  • Motorola 56002 по 4 шт. на плату

  • Разрешение обработки

  • 24 бита

Частота сэмплирования

  • MM-DSP-AES: 32, 44.1, 48 кГц (программно)

  • MM-DSP-CN: 48 кГц

Быстродействие

  • MM-DSP-AES: 136 MIPS

  • MM-DSP-CN: 168 MIPS

Пропускающая способность цифровой шины

  • 256 каналов между платами

  • 256 каналов между процессорами (чипами)

Технология кодирования

  • V-Stoc

Коммутационные разъемы

  • MM-DSP-AES: 1 штука DB-37 ("мама") на плате + 1 штука на дополнительной плате (входит в комплект)

  • MM-DSP-CN: 1 штука. RJ-45

Вес

  • 450 г (все модели)

Потребляемая мощность

  • 25 Вт

Теплоотдача

  • 24 Вт

Устройства (интерфейсы) преобразования аналоговых, цифровых сигналов в специальный формат для передачи по волоконно-оптическим линиям и витой паре и обратного преобразования

В оборудовании MediaMatrix существует два типа оборудования CobraNet , это:
  • встраиваемые в центральный процессор платы расширения DSP - CN , в которых помимо всех вычислительных операций осуществляется конвертация цифрового звукового сигнала в специальный формат для передачи по сети CobraNet;


  • Интерфейсы-конверторы CAB 16i , CAB 16o , CAB 8i , CAB 8o, CAB 16d и X - Bridge, выполняющие обратную конвертацию из формата CobraNet в аналоговый или цифровой (AES / EBU ) формат, в зависимости от модели.

Всё выше причисленное оборудование построено по одинаковому технологическому принципу, это принцип наглядно проиллюстрирован на рис. 1.5

.



Рисунок 1.5 – Функциональная блок-схема процессорного ядра CobraNet
Интерфейсы-конверторы оборудования MediaMatrix T , делаться на четыре категории:

  • аналого-цифровой - CAB 16i , CAB 8i;

  • цифро-аналоговый - CAB 16o , CAB 8o;

  • цифро-цифровой - CAB 16d;

  • аналогово-цифро-аналоговый мост-интерпретатор X – Bridge (16XT AES/EBU).