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[2009-10-18] 《演艺设备与科技》2009年第5期-高端会议系统高质量音频性能的实现

日期:2009-10-19
高端会议系统高质量音频性能的实现
 
侯移门
[摘要] 对会议系统高端用户的应用需求进行分析,介绍了会议系统音频指标发展现状,并介绍了一个高端会议系统——TAIDEN数字红外无线会议系统的技术原理,以及高端会议系统的应用和人性化设计。
[关键词] 高端会议系统;数字红外;会议系统;芯片,传声器;音频指标
 
高端会议系统需要高性能音频指标
   随着数字化技术的发展和音频编解码技术的进步,会议系统也与时俱进向前发展。对于仅要求满足语言清晰度这一基本要求的传统会议系统,拾取语音频带内主要信号基本可以满足,但是对于高端会议系统,不仅要实现听得清晰的目标,还要听得好听,听得悦耳、饱满,甚至要能够根据每个代表的声音特点进行个性化调整,如果会议系统带宽不足,就无法实现。
  目前高端的扩声系统已经做到了20Hz~20000Hz的频响,作为音频传输平台以及扩声系统的前端,会议系统也有必要做到20Hz~20000Hz的频响,以与整个音频系统相适应,这样也可以降低高频信号的相位畸变而造成的高频失真。反之,如果频响范围不足,在后端是不可能把传声器丢掉的信息全部还原回来的,譬如需要加强声音的丰满度或者穿透力的时候,再好的调音师也将束手无策。对于高端的会议系统,除了要满足基本的会议传声需要,还要支持广播电视转播,需要进行现场录音,以及作为多媒体资料和音频信号的播放平台,这些也都需要有高性能的音频技术指标。
  随着技术的进步,在高端技术平台上把频响做到人耳能听到的全部频率范围20Hz~20k Hz,也并不会增加很多成本和浪费资源,因此,在保证高信噪比的前提下,把会议系统的频响做到20Hz~20kHz有利无弊。
  在高端技术应用领域,已经不再是市场有什么,用户就用什么的模式,更多的是用户需求什么厂家就去设计什么。用户需求宽频响、高音质的会议系统,厂家就责无旁贷地设计好该产品,满足市场需求。例如2008年底的联合国总部大楼改造项目,招标文件即明确要求会议系统频响要达到20Hz~20000Hz,做不到则意味着难以入围。

会议系统音频指标发展现状
  据市场调研,全球主流品牌的会议系统和会议用传声器的频响指标目前都做到或接近20Hz~20000Hz。如:德国博世的新一代数字会议网络系统(DCN-WD-D、DCN-DISS-D)频响做到了30Hz~20000Hz;德国贝拉的数字会议系统及虚拟声频网络系统(CDS-VAN)的传声器频响为30Hz~20000Hz,会议单元采样率32kHz(相当于16000Hz频响)、44.1kHz(相当于20000Hz频响)、48kHz可选;德国拜亚动力(beyerdynamic)的有线会议系统MCS 20频响为50Hz~20000Hz;日本铁三角的鹅颈会议话筒(AT915C、ES915C等)频响为30Hz~20000Hz;德国森海塞尔(SENNHEISER)的鹅颈会议话筒(ME 34)频响为40Hz~20000Hz;TAIDEN公司生产的数字红外无线会议系统(HCS-5300系列)频响也已经达到30Hz~20000Hz,参见表1。
  表1:全球主流品牌的会议系统和会议用传声器的频响指标
品牌
国家
产品型号
频率响应
博世(BOSCH)
德国

DCN-WD-D、DCN-DISS-D

会议系统:30Hz-20000Hz
贝拉(BRAHLER)
德国
CDS-VAN
会议单元:
采样率32kHz、44.1kHz、48kHz可选
传声器:30Hz-20000Hz
拜亚动力(beyerdynamic)
德国
MCS 20
会议系统:50Hz-20000Hz
铁三角(audio-technica)
日本
AT915C、ES915C
鹅颈会议话筒:30Hz-20000Hz
森海塞尔(SENNHEISER)
德国
ME 34
鹅颈会议话筒:40Hz-20000Hz
台电(TAIDEN)
中国
HCS-5300
会议单元:20Hz~20000Hz
传声器:30Hz~20000Hz
 
TAIDEN数字红外无线会议系统原理
 
  较早使用的模拟红外无线会议系统频响一般为100Hz~4000Hz,信噪比约为60dB,在音质表现上不尽如人意,只相当于普通电话机的水平,远远不能满足用户对音质的要求。
  TAIDEN HCS-5300系列数字红外无线会议系统,采用TAIDEN公司自主研发的数字红外处理芯片(TDIR03),在实现频响30Hz~20000Hz 的同时,满足信噪比>80dBA、总谐波失真< 0.05%,为整个音频系统完美音质的实现奠定了基础,配合高性能功放和音箱就能够再现完美音质。其中,TDIR03是一款高性能数字音频处理芯片,它集成了A/D转换电路、数字编码/解码电路、数字调制/解调器,以及滤波放大电路,采用44 100 Hz的采样率,频响范围达20 Hz ~ 20 000 Hz,可实现高质量的数字红外音频传输与控制技术。

 

  TAIDEN数字红外无线会议系统由红外会议系统主机、红外收发器和红外会议单元组成。其中红外会议单元中内置有A/D及D/A转换电路、数字编码/解码电路、数字调制/解调器(QPSK或DQPSK)。红外会议系统主机中内置有数字解调/调制器(QPSK或DQPSK)、数字解码/编码电路、D/A转换电路,一混音电路接于数字解码电路与D/A转换电路之间。红外会议系统主机可以星型或手拉手方式连接多个红外收发器。(如图2、图3)
图2数字红外会议系统的方框图
 
图3数字红外会议系统的原理框图
 
  在数字红外会议系统的“上行”通路中(即从红外会议单元向红外会议系统主机传输信号的通路),数字红外会议系统将红外会议单元传声器获取的模拟音频信号进行放大,经A/D(模拟/数字)转换成数字音频信号,并与红外会议单元的控制信号一起进行数字编码、QPSK或DQPSK调制、滤波后,通过红外发射管以红外光形式发射出去。红外会议系统主机通过红外收发器接收到来自红外会议单元的数字信号,经放大、选频放大后,将之进行QPSK或DQPSK解调、数字解码,分离出数字音频信号和控制信号,并将同时接收到的来自多路红外会议单元的数字音频信号(最多4路)进行混音,再通过D/A(数字/模拟)转换成模拟音频信号,送会场扩声系统,同时,将接收到的控制信号送红外会议系统主机的控制程序进行处理。数字红外会议系统的“上行”通路主要实现的是会议讨论功能。
  具有会议讨论功能的红外会议单元通常包括传声器、传声器开关按键,及扬声器、电池等部件。红外会议讨论单元接收来自红外会议系统主机以红外光形式广播的音频信号和控制信号,并以红外光形式向红外会议系统主机发送控制信号,传声器打开时,红外会议讨论单元同时以红外光形式向红外会议系统主机发送数字音频信号。整个系统可以使用任意数量的红外会议讨论单元,但是在同一时刻最多只有4支红外会议讨论单元的传声器能打开。
  数字红外会议系统的“下行”通路,即从红外会议系统向主机红外会议单元传输信号的通路,它通过红外光以广播式通信(点对多通信)方式传输音频信号和控制信号。 “下行”通路用于传输会议讨论功能的控制信号以及实现会议同声传译功能,与数字红外会议系统的“上行”通路配合,还可实现会议表决功能。
  目前,TAIDEN数字红外无线会议系统(图4)已申请了发明专利(专利申请号200710076589.3),并已申请了PCT国际专利(国际申请号:PCT/CN2008/072086)和德国专利(专利号:202009009313.1)。
图4 HCS-5300系列数字红外无线会议系统
 
高端会议系统的应用和人性化设计
   高科技技术的进步使得传输频带不再受限制,音频质量得以提升,并且能够进行更多人性化的设计,满足用户不同的需求。
         TAIDEN数字红外无线会议系统,可以通过会议系统主机或通过会议管理软件,实现对会议单元传声器灵敏度及EQ的独立调节,可以根据每个代表的声音特点进行个性化设置,改变了所有会议单元千篇一律的音响效果,使得在听感上更人性化。
  TAIDEN数字红外无线会议系统配合数字红外语言分配系统成为国际会议的完美解决方案,在会议休息期间还可以播放高音质立体声音乐。
  TAIDEN数字红外无线会议系统的完美音质满足广播电视转播的技术要求。此外, TAIDEN TDIR03数字红外处理芯片采用与广播电视系统常用的数字调音台一致的频率范围和采样频率,使得TAIDEN数字红外无线会议系统的完美音质不需要再经过后期处理可以直接输出给广播电视系统进行录播,达到了与广播电视系统音频处理设备的良好兼容。

结束语
  高质量的音频性能是会议系统高端用户的实际需求,也是会议系统产品进入高端会议系统应用的必备条件。TAIDEN的数字红外无线会议单元和数字红外接收机的频响达到了20Hz~20000Hz,同时还提供满足高端会议系统应用需求的多种人性化设计,并已成功应用于国家会议中心、钓鱼台国宾馆、吉尔吉斯总统府等高端会议厅堂,表明了TAIDEN在会议系统领域领先的技术优势,已与国际高端会议系统产品齐头并进。
 

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