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無線多通道音頻系統(tǒng) – 技術(shù)驗證
頻率協(xié)調(diào)專家進(jìn)行窄帶/寬帶共存測試 對于大型音樂活動、劇院演出和廣播工作室來說，往往需要大規(guī)模部署射頻無線設(shè)備，而無線多通道音頻技術(shù)（Wireless Multi-Channel Audio technology）就值得重點關(guān)注。那么，該技術(shù)能否經(jīng)受住兩位經(jīng)驗豐富的頻率管理員的實際測試呢？它會如何與窄帶系統(tǒng)“共處”？如何應(yīng)對直接干擾？自由職業(yè)頻率協(xié)調(diào)員Marco Völzke和森海塞爾技術(shù)應(yīng)用工程師Jonas Naesby（同時也是一家頻率協(xié)調(diào)公司所有者），與森海塞爾WMAS的發(fā)明者們一起，對原型機進(jìn)行了測試。Naesby表示：“我們的主要目的是對系統(tǒng)進(jìn)行壓力測試，看看它在壓力下的整體表現(xiàn)，并在所有設(shè)定都錯誤的情況下看看到底會發(fā)生什么�！� 測試環(huán)境搭建 團(tuán)隊將一個WMAS系統(tǒng)設(shè)置在一個8-MHz 電視通道上，并在相鄰的低頻段上讓一個模擬耳返監(jiān)聽系統(tǒng)以高發(fā)射功率運行，同時，在相鄰的高頻段上還有一個八通道數(shù)字EW-DX無線麥克風(fēng)系統(tǒng)。通常，耳返監(jiān)聽和麥克風(fēng)之間的頻譜不會被使用，而是僅僅作為一個防護(hù)頻段予以保留。團(tuán)隊特意將WMAS放置在這個“禁區(qū)”通道中，以觀察它是否仍然可以順利運行且不會發(fā)生音頻中斷。
Marco Völzke（左）和 Jonas Naesby 在頻譜分析儀前。分析儀顯示寬帶WMAS信號的左側(cè)有四個高功率耳返監(jiān)聽載波，右側(cè)有八個窄帶EW-DX載波 信息欄：無線電頻譜和頻率協(xié)調(diào)員的職責(zé) 用于無線麥克風(fēng)和無線耳返監(jiān)聽設(shè)備的無線電頻譜通常是一種共享資源，頻譜接入由國家頻率主管部門監(jiān)管。不同的無線電服務(wù)和應(yīng)用（如廣播、射電天文學(xué)和軍事等）與無線麥克風(fēng)和監(jiān)聽系統(tǒng)共享相同的頻譜，因此，專業(yè)無線設(shè)備可用的TV-UHF頻譜在不同的地方差別很大，具體取決于這些服務(wù)的數(shù)量及其運行的地點。 如果要在某個活動或場地使用無線演出設(shè)備，就需要對其工作頻率進(jìn)行協(xié)調(diào)，以確保過程中不會被干擾，這也符合現(xiàn)場所有無線設(shè)備使用者的共同利益。活動組織者或場地所有者會找一名專家，即頻率協(xié)調(diào)員或頻率管理員，并由他擔(dān)當(dāng)活動或場地所有頻率相關(guān)事項的負(fù)責(zé)人。 頻率管理員有溝通、監(jiān)督和管理的職責(zé)：他們會收集所有使用方的頻率請求，規(guī)劃和計算要使用的頻率，為使用方分配頻率資源、監(jiān)控干擾水平、管理所有干擾情況，并在活動前和活動中，對所有頻率相關(guān)事項進(jìn)行故障排除和監(jiān)管。在這方面，露天活動的頻率協(xié)調(diào)工作要比劇院或廣播演播室的頻率協(xié)調(diào)工作難度更高，因為建筑物會阻礙一定的外部射頻信號源。在這兩種場景下，頻率協(xié)調(diào)員都必須處理那些對節(jié)目制作至關(guān)重要，但因其它設(shè)備帶來干擾的設(shè)備，例如視頻信號轉(zhuǎn)換器或視頻/光信號分配（功分器和組合器）。 為了進(jìn)一步給系統(tǒng)施加壓力，Marco 和 Jonas 開始在WMAS使用的電視通道中加入帶內(nèi)干擾器，以模擬現(xiàn)實生活中的“意外”，例如ENG工作人員帶著未經(jīng)協(xié)調(diào)的設(shè)備來到了節(jié)目現(xiàn)場，又或者某個使用者錯誤地在一個舊的、預(yù)先設(shè)定的頻率上打開了窄帶麥克風(fēng)。 訪談 Marco、Jonas，能否請你們先整體介紹一下當(dāng)今的頻率情況？作為專業(yè)的頻率協(xié)調(diào)員，你們觀察到了哪些趨勢？
Jonas Naesby，森海塞爾技術(shù)應(yīng)用工程師，同時還是其創(chuàng)辦的頻率協(xié)調(diào)公司所有人 Marco：我完全同意。組織者和觀眾的期望大幅提高，他們想要盛大的娛樂活動，想要感受以前從未見過且令人難忘的體驗——不僅僅是大型音樂會，現(xiàn)在即使是一個普通的大會也會一個盛大的開幕式作為開場。為了給人們留下深刻的印象，并呈現(xiàn)完美的效果，人們付出了很多努力。比如，一些典型的醫(yī)學(xué)大會，規(guī)模頗為盛大，它們還擁有自己的電視通道，并通過它對整場會議進(jìn)行轉(zhuǎn)播，這很常見。
Marco Völzke，自由職業(yè)頻率協(xié)調(diào)員 然后，有許多其他設(shè)備占據(jù)了我們的頻譜。有一些是我們想要的，比如燈光或特效控制設(shè)備；而有一些是我們不想要的干擾，比如視頻切換器之類的，這是因為所有這些設(shè)備都擠得越來越近�，F(xiàn)在有一種360°LED墻，只留一個很小的入口，讓人們可以走進(jìn)其中，享受沉浸式音視頻體驗。人們無法控制所有這些元素加在一起所造成的干擾問題。幾個LED墻可能不是問題，但如果有200個，干擾將會不斷疊加。當(dāng)活動組織者想出一個以前從未實施過的想法時，問題就有可能出現(xiàn)。創(chuàng)造力是無止境的，每當(dāng)我解決了眼前的問題，下一個挑戰(zhàn)可能正在等著我。 Jonas：完全同意，新一代LED屏的問題相較之前少了很多，然而現(xiàn)在的制作活動也在使用一系列全新設(shè)備，如那些照明、視頻、控制等，這些新設(shè)備正在輻射射頻并造成干擾。 Marco：是的，干擾無法避免，無論我們做出怎樣的努力。在一次展會上，我們意識到干擾問題來自我們的射頻紅外設(shè)備。在某些國家，它們允許以超過 30瓦的功率進(jìn)行傳輸！此外，當(dāng)活動會結(jié)合線上和線下兩部分時，需要同時進(jìn)行直播推流，因而活動中對無線的需求正顯著增加。現(xiàn)在的情況既不同于疫情前，也不同于疫情期間，你必須同時滿足這兩類的需求。
進(jìn)行中的行走測試 回到測試：你們嘗試使用了WMAS原型機并檢查了它將如何與窄帶系統(tǒng)一起工作。你們有何發(fā)現(xiàn)？ 在性能和共存測試方面，我們在非�？量痰臈l件下比較了寬帶和窄帶，在極限情況下將兩者的運行情況進(jìn)行了對比。我們的第一個發(fā)現(xiàn)是，數(shù)字化是唯一的發(fā)展方向，因為模擬給我們帶來了太多我們無法控制的問題，而WMAS的靈活性、范圍和可靠性都令人印象深刻。
Marco 和 Jonas 距離最近的 WMAS 天線約 70 米 這個系統(tǒng)的抗干擾的能力也給我留下了相當(dāng)深刻的印象。我們嘗試了只有在測試中才會用到的極限情況。例如，你永遠(yuǎn)不會走上舞臺，到歌手面前，在他們的無線麥克風(fēng)旁邊再放置另一個發(fā)射機。我們用WMAS做了這些測試，結(jié)果非常好，這恰恰說明這個系統(tǒng)有多出色，整體技術(shù)有多成熟，也說明了它具有處理這么多干擾和衰減的能力。 我們還在正常條件下進(jìn)行了測試，目的是為了檢查系統(tǒng)及其單個天線的工作情況，包括頻率如何反應(yīng)、范圍如何、頻譜占用情況等等。所有參數(shù)都比預(yù)期的要好，我認(rèn)為這項技術(shù)將為我們的未來提供新的可能性。重新思考頻率和時域，從現(xiàn)有系統(tǒng)中學(xué)習(xí)并以新的方式思考基本物理特性，這也將提升我們未來的射頻管理方式。 創(chuàng)新點在于雙向傳輸、發(fā)射器和接收器的同時控制，以及只需在藝術(shù)家身上放置一件設(shè)備。這將給他們更多的自由�，F(xiàn)在，當(dāng)我把兩個設(shè)備放在一個人身上時，我必須處理一些物理問題，而未來，系統(tǒng)可以自行處理這個問題。我不必?fù)?dān)心頻率范圍、傳輸功率、占用率、音頻質(zhì)量……我只需要在系統(tǒng)中完成設(shè)置，系統(tǒng)將會安排這些參數(shù)，并處理一些來自外部的干擾。
Marco 和 Jonas 在佩戴和攜帶四個直接干擾的窄帶設(shè)備時通過WMAS連接溝通 Jonas：我完全同意，今天的測試很成功，并且令人印象非常非常深刻。搭建任何無線系統(tǒng)時，我們經(jīng)常會遇到諸如“系統(tǒng)的范圍多大？”之類的問題，而我總是回答：“橡皮圈有多長？”因為它總是取決于你在搭建連接上付出了多少努力。這與傳輸功率、腰包的位置、天線系統(tǒng)、背景噪聲有關(guān)，所有這些參數(shù)都會影響系統(tǒng)的工作方式。一般來說，我們總是針對特定區(qū)域設(shè)計一套系統(tǒng)，這涉及到有關(guān)組件選擇、頻率選擇、位置等方面的各種不同技術(shù)。有很多種不同的最佳實踐方式，就像Marco剛才提到的；頻率間隔、或者當(dāng)你為同一位藝術(shù)家佩戴兩個腰包時的物理間隔。這個系統(tǒng)或多或少地自主實現(xiàn)了所有這些目標(biāo)。 在今天的測試中，我們對原型機施加的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了任何正常情形可能出現(xiàn)的情況；我們沒有遵循任何最佳實踐方式。通常，你可能會做錯很多事，但仍然可以在標(biāo)準(zhǔn)舞臺上呈現(xiàn)一場表演。而今天，在某種程度上，我們做錯了所有事情，而這個系統(tǒng)還一直在運行。例如我們在它的通道上設(shè)置了直接干擾，在旁邊也有干擾，設(shè)定的物理間隔是任何系統(tǒng)都應(yīng)避免的，無論是從窄帶到窄帶，還是窄帶到寬帶。 Marco：即使觸摸天線也是如此 Jonas：所有我們告訴你不應(yīng)該做的事情，我們都做了，而且我們得到的結(jié)果比預(yù)期的要好很多。此外，如果需要的話，這項技術(shù)還可以輕松添加范圍擴(kuò)展。如果你想走得更遠(yuǎn)，或者如果有更多干擾出現(xiàn)，我們也可以解決這一問題，因為我們在這次測試中只使用了標(biāo)準(zhǔn)配置。
系統(tǒng)設(shè)計師Sebastian Georgi（左）和Jan Watermann（右）與Marco和Jonas Marco：使用標(biāo)準(zhǔn)組件就能完成輕松擴(kuò)展。不用去想我們需要哪種天線合路器或分路器，或者我必須使用哪種特殊電纜，又或者如何控制發(fā)射和接收端兩側(cè)的射頻功率。 Jonas：雖然擴(kuò)展一個窄帶麥克風(fēng)系統(tǒng)的范圍很容易，但擴(kuò)展一個耳返監(jiān)聽系統(tǒng)的范圍就要復(fù)雜得多。因為所需的放大器不是現(xiàn)成的，它們價格高昂、需要濾波器，而且很容易過載。但現(xiàn)在有了WMAS技術(shù)，擴(kuò)展是“內(nèi)置”的，因為可以使用多根天線進(jìn)行范圍擴(kuò)展。 關(guān)于頻率協(xié)調(diào)，你們最初對WMAS的看法是怎樣的？ Jonas：這也是我們今天測試的內(nèi)容之一。我們放置了一些窄帶系統(tǒng)、麥克風(fēng)和耳返監(jiān)聽（IEM），數(shù)字和模擬的都有，我們還特意把WMAS原型機放在我們通常不會在演出中使用的一些頻譜段上——因為它就在一個耳返監(jiān)聽頻道旁邊。最起碼，這將是我們最后會使用的頻率，可能會是給節(jié)日慶典現(xiàn)場另一邊的ENG工作人員，或類似情況。 Marco：通常這是耳返監(jiān)聽系統(tǒng)和麥克風(fēng)之間典型的頻率安全防護(hù)頻帶。我們在WMAS頻率的兩側(cè)甚至直接在其頻率上放置了多個干擾發(fā)射機，而原型機的表現(xiàn)比我們設(shè)想的要好得多。 Jonas：可以想見，如果我們把它放到絕對干凈的空間，它的表現(xiàn)甚至?xí)谩?/P>
Marco和Jonas檢查頻譜占用和干擾 在協(xié)調(diào)窄帶麥克風(fēng)和耳返監(jiān)聽以及寬帶WMAS系統(tǒng)的混合設(shè)置時，有什么需要特別注意的地方嗎？ Jonas：沒有，它實際上開辟了我們今天所不具備的可能性。我們可以更有效地利用更多的頻譜。我個人有時還是會做一些頻塊協(xié)調(diào)，所以在一個電視通道中會有一定的窄帶頻率協(xié)調(diào)。我做的是頻塊的聯(lián)調(diào)計算，這些頻塊也可以單獨聯(lián)調(diào)計算，所以我可以很容易地移動系統(tǒng)的位置。有了WMAS，我甚至不需要在我的整體頻塊聯(lián)調(diào)計算中包含這一點，只需將系統(tǒng)放在我通常不會在舞臺上使用的頻塊中即可。我也許會在另一個舞臺上使用這些頻塊，但我永遠(yuǎn)不會在同一個舞臺上使用它們，而今天恰恰證明了：這是可以做到的。 Marco：這帶給我們新的自由。它讓我們有可能更頻繁地、以更好的方式重新使用我們的頻譜。就像在必須分開的物品之間使用這些安全防護(hù)頻帶，這樣我們就能更好地利用我們所有的全部空間。 這些保護(hù)頻帶是否始終與電視通道的帶寬相同？ Marco：這取決于我在一個電視通道中使用窄帶信號的強度，以及我在使用哪些系統(tǒng)。例如，如果我用的是一個非常老式的系統(tǒng)，可能有六個無線麥克風(fēng)，還有相同數(shù)量的耳返監(jiān)聽系統(tǒng)，那么一個電視通道是不夠的。有時高達(dá)16 MHz，因為前端濾波器可能非常寬，因此系統(tǒng)有時無法隔絕這個范圍內(nèi)的干擾。所以我盡量讓它們在頻率上分開。通常會是16 MHz，有時甚至是三個電視通道。而有了WMAS，就有可能把系統(tǒng)直接相鄰放置。但如果我選擇一個小于8 MHz 的保護(hù)頻段，就會非常困難，因為你總是會有一些模擬傳輸，直到現(xiàn)在也是如此，市場上幾乎沒有數(shù)字耳返系統(tǒng)。你不能以等距的方式放置模擬耳返監(jiān)聽，而且你必須計算聯(lián)調(diào)，畢竟混合設(shè)置總是會產(chǎn)生一些問題。 有了WMAS，一切都會變得更簡單，因為一切都是數(shù)字化的，耳返監(jiān)聽系統(tǒng)也是如此：如果我真的需要空間，我可以把所有的單元放在一起。這就是我想做這次測試的原因。
團(tuán)隊正在檢查射頻環(huán)境 你們是否總能為WMAS找到一個6或8 MHz的可用空間呢？是否遇到過沒有可用 電視通道的情況？ Jonas：在這個地球上，確實有幾個地方幾乎沒有空閑的電視通道，但在大多數(shù)地方這還算不上是問題。如果你要去一個頻譜非常有限的地方，你總會需要采取特別措施，確保你的窄帶系統(tǒng)正常工作。例如，如果只有一個空閑的電視通道，那么未來最好的系統(tǒng)將是WMAS，因為我們可以在同一個頻帶中使用耳返和麥克風(fēng)系統(tǒng)，從而更好地填充這個頻道。因此可以說，對于那些頻率空間極為稀缺的地區(qū)，WMAS就是那個解決方案。 Marco：而且如果TV-UHF已被占滿，我會直接使用1.4 GHz的WMAS系統(tǒng)，這對我來說會簡單得多。
Marco 和 Jonas 在討論中 關(guān)于耳返監(jiān)聽/麥克風(fēng)腰包是否還有其他想法？ Jonas：單獨一個腰包的形式將開辟許多新機會。大多數(shù)情況下，你只能攜帶數(shù)量有限的設(shè)備，無論是腰包式接收機還是發(fā)射機，基本上你都可以開展工作。但借助新技術(shù)，我們就有可能隨時為一個耳返監(jiān)聽增加一個麥克風(fēng)輸入，反之亦然。租賃場館將享有完全的靈活性，只需要準(zhǔn)備一個腰包即可，而不是一個腰包發(fā)射機加一個腰包接收機再加上那些在不同UHF頻率范圍的設(shè)備�，F(xiàn)在，基本上可以歸結(jié)為兩類處于不同頻率范圍的設(shè)備，TV-UHF和1.4 GHz。 Marco：想想這背后的組織工作。只需要為一種類型的腰包準(zhǔn)備一個電池和空間，而不需要為了麥克風(fēng)腰包及耳返監(jiān)聽系統(tǒng)分別準(zhǔn)備一個大桌子。只有一種設(shè)備、一個空間、一個名字、一個標(biāo)簽。這會讓生活更輕松，不僅是對頻率協(xié)調(diào)員，對所有人都是如此。 Jonas：此外，室內(nèi)和卡車空間也是許多人關(guān)注的問題，這一點也許不適用于非常大型的巡演，但對許多小型演出和飛行巡演而言確實如此。 Marco：完全可能把一個64通道的系統(tǒng)裝在工具箱里帶上飛機。1U單元放于底部，腰包放在頂端，再加上一根天線，或許還有第二根，你就可以出發(fā)了。這在今天是不可能的。 Jonas：相較于傳統(tǒng)無線電收發(fā)設(shè)備和機架背面的布線量，以及因為糟糕的同軸電纜使得某個接收器有可能失去一側(cè)的射頻信號——這一切問題都將不復(fù)存在！所有的三重檢查，所有的補丁是否正確，每個同步的接收器是否通過整個分配網(wǎng)絡(luò)接收正確，所有這些檢查都將不再必要。
Marco和Jonas在射頻設(shè)備旁。窄帶耳返監(jiān)聽發(fā)射機和麥克風(fēng)接收機位于中間和右邊；1U、19英寸WMAS原型機位于左邊 還有什么結(jié)論性意見嗎？ Jonas：我們想測試技術(shù)的極限，最糟糕的情況是，一個帶內(nèi)干擾載波，或者像我們今天這樣有兩個或四個這樣的載波，是否會毀掉你的全部64個通道。這可能是所有采用這項技術(shù)的人最擔(dān)心的問題；有種孤注一擲的感覺。而我們清楚地看到：情況并非如此。我們用四個干擾發(fā)射機制造了一個絕對糟糕的情況，雖然離這些干擾設(shè)備最近的 WMAS腰包出了故障，但系統(tǒng)的其余部分仍然可以完美運行。 Marco：只有腰包承受了很大的壓力。大約80米外，我開始出現(xiàn)掉線現(xiàn)象，因為腰包距離干擾發(fā)射器只有幾厘米，但我仍能進(jìn)行通信。而當(dāng)干擾設(shè)備被置于25cm的距離時，可用范圍便增加到100米以上。 Jonas：WMAS具有的一個優(yōu)勢是，我們能夠掃描我們所使用的實際載波的背景噪聲。這在以前是不可能的。 Marco：是的，我們的各種頻譜分析儀基本上只能測量我們不使用的頻率。因為如果有人占用了我們使用的頻率，我們是無法看到的。這是事實。 Jonas：但有了WMAS，我們就能檢測到這類情況。因此，它不僅能更好地應(yīng)對惡劣的干擾并對其有更好的適應(yīng)力，而且能更好地檢測干擾，幫助我們定位干擾源。 結(jié)論 WMAS以優(yōu)異的表現(xiàn)通過了共存檢查。當(dāng)它夾在窄帶模擬耳返監(jiān)聽系統(tǒng)和窄帶數(shù)字無線麥克風(fēng)系統(tǒng)之間時，完全可以正常工作，并且也不會影響這些系統(tǒng)。其較低的頻譜密度和單個窄帶麥克風(fēng)的功率，是實現(xiàn)這種良好共存的關(guān)鍵。此外，WMAS所用的通常是安全頻段或保護(hù)頻段，這表明它可以提高頻譜效率，有助于在多舞臺節(jié)慶和現(xiàn)場搭建中進(jìn)行更密集的部署。 在面對多個帶內(nèi)干擾、模擬第三方、未經(jīng)批準(zhǔn)的頻率使用時，該系統(tǒng)仍然表現(xiàn)得非常好，而如果是窄帶系統(tǒng)，當(dāng)其頻率上發(fā)生干擾時則會出現(xiàn)問題。WMAS原型機可靠地顯示了這些窄帶干擾的存在并抑制了它們。 只有當(dāng)?shù)谒膫�干擾器直接添加到WMAS通道上，并且所有四個帶內(nèi)干擾器的位置都非常接近時，才出現(xiàn)了單個WMAS腰包發(fā)生故障的情況，但系統(tǒng)的其余部分都很穩(wěn)定。在這種情況下，WMAS檢測帶內(nèi)干擾的能力有助于頻率協(xié)調(diào)員快速定位并消除干擾源。 文章素材來源：SENNHEISER 編輯：溫情
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