【摘要】本文闡述IP音頻編解碼技術及其格式，從實際應用出發，結合多年來廣東臺使用IP音頻編解碼器實時傳輸節目的經驗，介紹IP音頻編解碼器的具體使用效果。IP網絡傳輸成為目前廣播的傳輸新手段。掌握IP音頻編解碼器，使廣播節目得以通過公眾網絡實時地進行廣播級質量的傳輸。

一．引言

　　互聯網時代的到來，各種基于網絡的應用迅速發展起來。我們嘗試將日常的公眾網絡應用于電臺傳輸系統。基于互聯網TCP/IP協議的音頻實時傳輸就是以IP網絡的音頻編解碼器作為終端設備，把連續的聲音信號數字化處理后，封裝成數據包，通過互聯網介質實時傳輸。它是音頻壓縮編碼、數據交換及路由分配等多項信息處理技術的集成。目前，隨著數字壓縮編碼和網絡技術的發展，各種IP音頻編解碼器應運而生，通過有線或無線方式接入互聯網，能機動地用于場館、外景地或事件地點等報道現場，將現場信號實時傳送到電臺總控進行直播。

二．IP音頻編解碼器基本原理

　　編解碼器（codec）指的是一個能夠對一個信號或者一個數據流進行變換的設備或者程序。這里指的變換既包括將信號或者數據流進行編碼或者提取得到一個編碼流的操作，然后進行傳輸或者存儲。編解碼器經常應用于流媒體中。IP編解碼器按照某種算法對輸入的音頻信號（模擬或數字信號）進行壓縮編碼（如PCM編碼），形成音頻數據流，音頻數據流被按照實時傳輸協議RTP(Real-timeTransportProtocol)標準，添加RTP報頭，生成RTP數據包，然后RTP數據包被送到用戶數據報協議UDP(UserDatagramProtocol)套接接口（Socketport），再被封裝成UDP數據包，并且發送到互聯網上。在接收端從UDP套接接口處接收RTP數據包，進行有效的失序重組，并從RTP數據包中提出音頻數據流，然后根據RTP數據包的報頭域中的相應信息正確地解碼和還原音頻信號。簡單如下圖1：

圖1基于互聯網的IP音頻編解碼實時傳輸流程

三．IP音頻編碼器應用于電臺傳輸系統的要求

　　IP音頻編碼器能否應用在廣播的戶外轉播活動中，取決以下幾方面：

　　1.傳輸穩定性

　　對于廣播電臺，安全播出是我們的第一要素。戶外轉播信號是否穩定、流暢是評估一種傳輸手段的前提。

　　2.所占用傳輸帶寬及音質效果

　　總是希望傳輸帶寬越小，而音質越高保真。對于廣播語音類節目，基本標準是音頻帶寬7kHz、單聲道模式；廣播音樂類節目基本標準是帶寬15kHz、立體聲模式。

　　3.傳輸產生的時延

　　當然時延越小越好，基本標準在500ms以內，能滿足節目互動需求，適合發送端與接收端雙向交流。

　　4.適應性強,便于攜帶

　　不僅適合在有線網傳輸，也適合在3G/4G、Wi-Fi及其他無線網中進行音頻傳輸。可通過有線或無線方式接入互聯網；簡單的用戶操作界面、輕松進行連接設置及狀態監測，可在任意具備網絡的兩點之間傳輸音頻信號。

四．IP音頻編碼器在電臺傳輸系統的實現

　　目前已有多種品牌的IP編解碼器投入市場，我臺先后嘗試的就有TELOSZ/IPONE、INFOMEDIA（英芙美迪）AIP200等多種品牌設備，經過反復比較最后選用了COMREX研發的IP編解碼器---ACCESS，其穩定性好、高音質、低延時等優點滿足電臺的傳輸要求。也為搭建廣播移動直播室提供較為可靠的選擇。

　　COMREX公司的ACCESS音頻編解碼器，采用硬件編解碼技術和網絡傳輸協議，在互聯網上提供高穩定的音頻數據傳輸，可實現全雙工傳輸。進一步詳細介紹：

　　整套設備包含：

　　(1)便攜式音頻編解碼器(用于現場傳輸)；(2)附屬調音臺(與便攜編碼器鏈接)；(3)機架式音頻編解碼器(安裝在直播室或總控室)。

　　ACCESS便攜式音頻編解碼器是一款小巧的掌上型編碼器，使用BRIC(Bro-adcastReliableInternetCodec：廣播高可靠互聯網編碼)技術，通過公共網絡傳輸廣播質量的音頻節目。

　　1.ACCESS便攜式音頻編解碼器的技術特性

　　(1)具備LCD/觸摸屏，顯示操作菜單及電平表；

　　(2)內置充電器，具備可拆卸電池，操作時間7小時(配置調音臺附件時，操作時間為5小時)；

　　(3)可通過CardBus卡插槽連接多種數據網絡：包括Modem連接、3G網絡連接和Wi-Fi網絡連接；

　　(4)ACCESSPortable包含一塊Card-Bus類型的802.11bWi-Fi卡和56kPOTSModem卡；

　　(5)可通過USB接口與3G無線上網卡連接3G數據網絡；

　　(6)兼容ComrexPOTS編解碼器(包括Matrix、Vector或BlueBox)；

　　(7)可支持MPEG4-AAC編碼算法，傳輸超高質量音頻；

　　(8)可支持調音臺附件，連接ACCESSPortable使用可提供多達6路單聲道輸入/耳機輸出以及立體聲輸入。

　　2.ACCESS機架式音頻編解碼器常用于直播室或總控

　　主要的技術特性：

　　(1)使用BRIC技術通過公共網絡傳輸廣播質量的音頻節目；

　　(2)可在任意具備網絡的地點通過標準的網絡瀏覽器對設備進行設置及管理；

　　(3)兼容ComrexPOTS編解碼器(包括：MATRIX、VECTOR、BLUEBOX)；

　　(4)可支持MPEG-4AAC(AdvancedAudioCoding：高級音頻編碼)編碼算法，傳輸超高質量音頻；

　　(5)立體聲模擬線路電平輸入/輸出，AES3數字音頻輸入輸出。

　　3.ACCESS音頻編解碼器可進行雙向傳輸數字音頻信號

　　主要傳輸方式：

　　(1)Cable(電纜)、DSL(數字用戶電路)和POTS(模擬電話線路)；

　　(2)無線網絡——802.11b(Wi-Fi)；

　　(3)3G數據網絡——EVDO、UMTS/HSDPA；

　　(4)衛星終端(國際海事通訊衛星BGAN、Fleet、VSAT)；

　　(5)Internet公共互聯網——使用BRIC技術，克服了公眾網的不可靠性。

　　4.安裝及設置

　　ACCESS機架式音頻編解碼器安裝于直播室(總控室)。該設備具有AES3數字音頻輸入輸出，平衡XLR接口。主要通過3種方式與便攜式編碼器進行鏈接。

　　(1)通過ETHERNET10/100M以太網接口連接公共網。利用VoIP技術與與便攜式編碼器進行鏈接。

　　(2)通過RJ11電話線插座連接電話線，用撥號方式與便攜式編碼器進行鏈接。

　　(3)USB接口可外接3G上網卡，通過3G無線網絡與便攜式編碼器進行鏈接。

　　ACCESS機架式音頻編解碼器安裝后可直接在本機上外接鼠標鍵盤和顯示器，開機即可對本機進行設置。個人建議：為方便外出直播人員鏈接操作簡單，機架式音頻編解碼器最好選擇固定的公網IP。如果條件允許，網絡帶寬能在4MKb/S以上最好。同時設定好登錄密碼，確保系統設定不被亂改。

　　5.通過案例進行分析

　　2016年廣東音樂先鋒榜在廣州體育館舉行，我臺進行現場直播。確定傳輸方式如下：ISDN業務不受理；微波天線不允許架設；電話線音質太差。最終選用了IP網絡傳輸模式。為此我臺在場館報裝的4M（上下行帶寬對等）的網絡專線。并以3G無線網卡備用。傳輸鏈路圖如圖2所示：

圖2IP音頻編解碼器現場傳輸鏈路圖

　　現場直播信號送入便攜式編碼器進行編碼，4M專線為主傳輸,3G無線網卡為備傳輸，選定編解碼格式：AAC立體聲128Kb/S；然后進行音頻數據傳輸，經測試：

　　(1)信號穩定，聲音清晰、立體感強。

　　(2)延時150ms左右，沒有丟包情況。

　　(3)傳輸速率128Kb/S

　　(4)主、備網絡同時在線情況下，互為切換所需時間在1秒內，表現良好。

圖3設備操作界面

　　經過反復測試和總結，感覺該系統適應性很強，具有網絡中斷的自動連接功能，能快速恢復信號連接，傳輸安全有保障。同時便攜式編解碼器還帶有機身電池，再配上3G上網卡，外出直播活動基本不受場地限制。設備操作界面和系統運行圖如圖3、圖4。

圖4系統運行圖

五.傳輸系統的測試結論

　　由于每次的戶外網絡狀況各不相同，經過長時間的測試后得出結論，以下幾種編碼方式，比較滿足廣播電臺的傳輸要求：

　　BRIC-HQ1常用于有線IP網絡，具有高質量的音質和低延時

　　BRIC-HQ2常用于無線網絡，具備較好的錯誤修正和高質量的音質

　　BRIC-ULB網絡環境差的最佳選擇，提供“G.722”（7kHZ）語音傳輸

　　HE-AAC傳輸近AAC編碼音質的音頻的最好選擇，同時可節省網絡帶寬

　　HE-AACV2無受限網絡的最佳選擇

　　AAC-LD具備最好的質量和低延時

　　各種編碼算法所要求的網速帶寬、編碼方式、延時量、音頻頻響特性實際使用測試結果如表1所示。

　　在實際使用中，ACCESS音頻編解碼器只能直接支持中國聯通的3G網卡，這明顯滯后目前網絡時代。因此個人建議：可配置外置4G（全網通）無線路由器，加裝高增益天線，來解決3G網絡的升級問題，并且大大提升了無線網絡的信號穩定性。當寬帶網絡速率能恒定達到4Mb/s以上，選用LinearPCM、AAC、AAC-LD這幾種編碼格式，傳輸的信號質量會更好。可覺察的聽覺判斷能達到CD音質。

表1以上測試數據以傳輸帶寬條件允許情況下所得

六.系統的安全性考慮

　　由于IP網絡具有聯結形式多樣性、網絡的開放性、互聯性等特征，致使易受黑客、惡意軟件和其它不軌行為的攻擊，“網絡安全”直接關系到廣播電臺安全播出，任何一種傳輸手段，都必須嚴格遵守安全播出章程，安全性方面主要考慮如下幾方面：

　　1.加強對傳輸設備的管理和維護工作，必須專用化，對接入到互聯網的設備應安裝必要的防火墻，定時檢查系統漏洞和殺毒軟件升級。

　　2.現場傳輸應具備備份傳輸鏈路。例如模擬電話線。

　　3.在發送端、接收端兩端應設置登陸密碼和連接密碼，并經過發送端授權方可連接，一旦發現異常，立即斷開連接，啟用備傳輸信號。

　　4.嚴格執行安全播出制度，在電臺總控安裝音頻延時器，延時時間設置至少8秒以上。

七.總結和拓展

　　通過上述總結出：用IP網絡對電臺節目做實時傳輸，該手段比較方便，靈活性強，比較適合現在廣播電臺的直播需求，至于音質效果方面，推薦COMREX的IP音頻編解碼器，在同等帶寬的條件下，其更加具有高音質、低延時，信號的穩定性也較好。另外，該設備的便攜性也很強，操作界面簡單易學，深受工程人員喜歡。

　　拓展方面，建議用4G（未來5G）無線網絡進行音頻數據傳輸，考慮配置工業級的無線路由器，提高無線天線的收發能力，拓展一些移動中的直播節目，必將使我們的轉播技術方案更加立體化，IP網絡的廣泛性和獨特的編解碼技術，使IP音頻編解碼器越來越受廣播人的喜愛，值得向各位廣播同行推薦。 

參考文獻

　　[1]GDJ022-2008.移動多媒體廣播音視頻編碼器技術要求和測量方法[S].

　　[2]COMREX公司《ACCESSPortableManual》、《ACCESSRackManual》、《ACCESSMixerManual》.

　　[3]以太網環境下實時音頻傳輸的研究：中國新通信2007年第17期