ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ АППАРАТНО-СТУДИЙНЫХ КОМПЛЕКСОВ

РАДИОВЕЩАНИЯ

Доклад на IV международном конгрессе НАТ "Прогресс технологий телерадиовещания"

в рамках ежегодной международной выставки "Tele-Radio Broadcast Expo2000”

17-20 октября 2000г., Москва, Гостиный Двор

Б.В.Некрасов, "АБВ - Вещательные Системы"

Введение

� Широкое использование современных компьютерных технологий при создании цифровых комплексов подготовки и формирования радиовещательных программ потребовало изменения традиционных методов проектирования таких объектов. В докладе рассматриваются некоторые основополагающие вопросы проектирования современных аппаратно-студийных комплексов радиовещания.

� Автор - Некрасов Борис Викторович, инженер радиосвязи и радиовещания, в АО «АБВ - Вещательные Системы», занимается задачами создания и эксплуатации аппаратно-студийных комплексов радиовещания.

Вопросы� Какое количество цифровых

звуковых станций необходимо для оснащения АСК?

� Чем отличаются цифровые звуковые станции друг от друга?

� Можно ли сделать АСК на одной ЦЗС?

� Какое количество звуковых файлов и их общий объем может хранится в современной фонотеке?

� Как построить сеть?

Основные задачи АСК радиовещания

� Подготовка передач� Формирование программ� Выпуск программ (вещание)

Технологические требования

� Высокое качество звука� Оперативность подготовки и

формирования радиопрограмм� Подготовка и передача в составе

радиопрограмм дополнительной информации

� Мультимедийное вещание� Мультипрограммное вещание

Современный АСК радиовещания

� Цифровая форма представления звукового сигнала

� Фиксация, хранение и передача звукового сигнала в виде файла или потока звукоданных

� Сети цифровых звуковых станций

Цифровые звуковые сигналы

� Линейное цифровое кодирование ITU-R BS.646-1 (1992)

� Цифровое кодирование с сокращением избыточности звукового сигнала ITU-R BS.1115 (1994) и BS.1196 (1995)

Линейное цифровое кодирование ITU-R BS.646-1 (1992)

� Область применения� цифровое кодирование звуковых сигналов в студиях

телерадиовещания� Способ кодирования

� линейная импульсно-кодовая модуляция� Частота дискретизации

� 48 кГц� Точность квантования

� не менее 16 битов на отсчет� более 16 битов на отсчет (EBU R84-1996)

Цифровое кодирование с сокращением избыточности звукового сигнала ITU-R BS.1115 (1994) и BS.1196 (1995)

� Область применения� в трактах формирования и распределения программ

� Способ кодирования� сокращение избыточности звукового сигнала, основанное на

эффекте маскирования� Частота дискретизации

� 48 кГц или 32 кГц

� Алгоритм кодирования и формат звукоданных� в трактах формирования и первичного распределения

� ISO/IEC 11172-3 - “MPEG 1-audio”, уровень II

� в трактах вторичного распределения� ISO/IEC 11172-3 - “MPEG 1-audio”� ISO/IEC 13818-3 - “MPEG 2-audio”� ATSC A/52 - “AC-3”

� Скорость потока звукоданных� в трактах формирования и первичного распределения

� не менее 180 кбит/с для моно сигнала или для каждого сигнала стереопары

� в трактах вторичного распределения� 128 кбит/с для моно сигнала� 256 кбит/с (2 х 128 кбит/с) для стерео сигнала

Современные форматы кодирования звуковых сигналов

� ITU BS.646-1

� ISO/IEC 11172-3 (1993) - “MPEG 1-audio”

� ISO/IEC 13818-3 (1994) - “MPEG 2-audio”

� ATSC A/52 (1995) - “AC-3”

� ISO/IEC 13818-7 (1997) - “MPEG 2 AAC”

Преимущества файлов звукоданных в технологии радиовещания

� копирование без ухудшения качества звукового сигнала

� независимость от физического носителя

� быстрый доступ к исходной информации и конечной продукции

� передача в нереальном времени

Файлы звукоданных� EBU Standard N22-1997

Формат файлов звукоданных в телерадиовещании

� EBU Recommendation R85-1997 Использование формата BWF для обмена файлами звукоданных

� ITU-R BR1352(1998)Формат файла для обмена звуковыми материалами в информационных технологиях

� Частота дискретизации: 48 кГц� Точность квантования: не менее 16 битов на отсчет

при линейной ИКМ� Номинальный уровень: -18дБ от полной шкалы

квантования (EBU R-68)� Кол-во звуковых каналов:

� моно� двухканальное стерео� многоканальное стерео (MPEG-2)

� Способ кодирования:� линейная ИКМ� сокращение избыточности по MPEG 1 и 2 (ISO/IEC 11172-3,

ISO/IEC 13818-3)

Представление звуковых сигналов в файлах звукоданных формата BWF

Структура файла звукоданных

звукоданные

информация о звукоданных(метаданные)

Содержательная часть

Описательная часть

Звуковой файл

Звукоданные<wave-data>

Спецификация файла BWF<broadcast-audio-extension>

Формат данных<fmt-ck>

Дополнительные расширения[<..........................>]

Качество данных<qlty-ck>

Структура файла BWF

Параметры расширения BAE

� Описание звукоданных: 256 знаков ASCII

� Имя автора: 32 знака ASCII

� Регистрационный номер (EBU R99): 32 знака ASCII

� Дата создания: 10 знаков ASCII

� Время создания: 8 знаков ASCII

� Синхронизация АВК: 64 бита

� Версия формата: 32 бита

� UMID (SMPTE 330M) 64 Байта

� Зарезервировано: 192 Байта

� История кодирования (EBU R98): н.п.з. ASCII

Уникальный идентификатор источника «USID» (EBU R99)

� Код страны: 2 знака ASCII RU

� Код организации: 3 знака ASCII RTR

� Серийный номер: 12 знаков ASCII DA88396FG347

� Время создания: 6 знаков ASCII 12:53:24

� Случайное число: 9 знаков ASCII 098748726

Пример: RURTRDA88396FG347125324098748726

Параметры кодирования (EBU R98)

� Алгоритм кодирования (A): -

� Частота дискретизации (F): Гц

� Скорость передачи данных (B): Кб/с

� Длинна отсчета (W): бит

� Режим (M): -

� Текст (T): -

Пример:

A=ANALOGUE,M=stereo,T=StuderA816; SN1007; 38; Agfa_PER528,<CR/LF>

A=PCM,F=48000,W=18,M=stereo,T=Nvision; NV1000; A/D, <CR/LF>

A=PCM,F=48000,W=16,M=stereo,T=PCX9; DIO, <CR/LF>

173 58

1460

Stand alone Peer-to-Peer Client-Server

Использование ЦЗС в радиовещании

© EBU PMC266. Report to PMC from Project Group P/DAW - The use of Digital Audio Workstations by EBU Members for radio and television production. June 2000

558-8502-8

50-1 40-1 19-13-1

DALET DaVid Management DataJutel RadioMan Digiton ENCO DAD

Распределение ЦЗС по типам

© EBU PMC266. Report to PMC from Project Group P/DAW - The use of Digital Audio Workstations by EBU Members for radio and television production. June 2000

Основные характеристики АСК

� Общий объем вещания� Объем собственного вещания� Объем оперативных передач� Объем фонотеки� Структура программ

Фонотека - основа современного АСК

� Объем - от 1000 часов (стерео) до ???� Скорость передачи данных: 1.5 - 10 Мб/с � Время доступа - десятки миллисекунд� Надежность (RAID и дополнительное

архивирование)� Стоимость

Структура фонотеки

� Архивные материалы� Оперативные материалы� Реклама� Вспомогательные

элементы� Заставки� Отбивки� Подложки

Объем фонотеки

� 16 б/отсчет х 48000 отсчетов/с = 768 Кб/сек� 1 час звучания (моно) = 346 МБ информации� 1000 часов (стерео) = 692 ГБ информации

Информационная емкость (ГБ)Тип носителя 2000 2005

LTO Cartridges - 100-800Hard Disk Drives 10-77 50-250Adv. Intelligence Tape 25-50 100-400DLT 10-40 100-650D-VHS 44 44Data Cartridges 10-20 10-25DAT/DDS 5-20 5-40DVD-RW 2.6-4.7 8-20M-O (86mm & 130mm) 1.2-5.2 6-50DVD-R 3 3-15CD-R .65 .65IRMA World-wide Optical Media and VHS & 8mm Videotape Market Intelligence Services

Сети цифровых звуковых станций

� Сети передачи данных (LAN)

� Сети хранения данных (SAN)

ЖД

SCSI

ЖД

SCSI

ЖД

SCSI

ЖД

SCSI

ETHERNET

Сеть передачи данных

МЖД

SCSI

СЕРВЕР

SCSI

SCSI

SCSI

SCSI

Fibre Channel

Сеть хранения данных

(сетевое хранилище)

МЖД-2

SCSI

МЖД-1

SCSI

МЖД-3SCSI

Стандарты передачи данных в компьютерных сетях

� Fibre Channel (ANSI X3.230-1994)� Gigabit Ethernet (IEEE 802.3)� ATM

FIBRE CHANNEL GIGABIT ETHERNET ATM

Область примененияStorage, network,

audio/video, clustersNetwork Network, audio/video

Топологиякольцо,

коммутируемаяКольцо,

коммутируемаякоммутируемая

Скорость передачи 1.06 Гб/с 1.25 Гб/с 622 Мб/с

Макс. Скорость передачи 2.12 Гб/с, 4.24 Гб/с Не определено 1.24 Гб/с

Гарантированнаядоставка

да нет нет

Потеря данных приперегрузке сети

нет да да

Размер блока переменный, 0-2KБ переменный, 0-1.5KБ постоянный, 53Б

Управление потоками Credit Based По скорости По скорости

Физическая среда Медь и оптоволокно Медь и оптоволокно Медь и оптоволокно

Поддерживаемыепротоколы

Network, SCSI,Audio/Video

Network Network, audio/video

Сравнение сетевых стандартов

Современный аппаратно-студийный комплекс

Сервер новостей

Администрация и дирекцияпрограмм

Сервер фонотеки

Центральнаяаппаратная

Массивжестких дисков

Резервныйнакопитель

Сетевойкоммутатор

Сетевоехранилище

данных

Аппаратно-студийный блок

Редакция новостей Аппаратно-программный блок

Ethern

et

Заключение

� Принципиальное значение для эффективной работы современного АСК имеет тщательная разработка технологии формирования, обработки и хранения содержательной и описательной частей файлов звукоданных

� При проектировании современных радиовещательных комплексов особое внимание необходимо уделять параметрам автоматизированной фонотеки и структуре компьютерных сетей, определяющих работу централизованного сетевого хранилища данных

� Современные компьютерные технологии позволяют успешно создавать надежные и производительные аппаратно-студийные комплексы радиовещания, отличающиеся большими функциональными возможностями и высоким качеством звуковых программ

Спасибо за внимание!

АОЗТ «АБВ - Вещательные Системы»113326, Москва, ул. Пятницкая, 25тел: +7 (095) 222 0068; +7 (095) 222 0742Эл. почта: abvbms@dol.ru