BIAMP TesiraFORTE. Instalacyjny procesor DSP

Produkty tego amerykańskiego producenta można spotkać w instalacjach nagłośnieniowych na lotniskach, dworcach kolejowych, halach i stadionach sportowych, w teatrach, operach, salach konferencyjnych i innych. Z jednym z jej najnowszych produktów zapoznamy się bliżej w tym artykule. Zanim jednak o nim samym, słów kilka o producencie oraz jego ofercie.

BIAMP SYSTEMS

Firma powstała w latach 60. ubiegłego wieku, w Portland w amerykańskim stanie Oregon. Od początku istnienia przedmiotem jej działalności była produkcja urządzeń audio przeznaczonych do zastosowań instalacyjnych. W ofercie firmy znalazły się m in. wzmacniacze 100V, miksery, korektory oraz znane ze swej najwyższej jakości miksery automatyczne, dzięki którym firma uzyskała pozycję lidera na światowym rynku instalacyjnym. Charakterystyczną cechą BIAMP jest podejście do projektowania i wytwarzania produktów. Poczynając od pierwotnego projektu urządzeń, poprzez rozwój oprogramowania, dobór materiałów i sam proces produkcyjny, na dogłębnych testach poprodukcyjnych kończąc (100% sprzętu produkowanego w fabryce przechodzi pełny test funkcjonalny przed wysyłką) – wszystko to odbywa się pod jednym dachem, w siedzibie firmy. Oznacza to, że klienci BIAMP Systems mogą mieć zaufanie do produktów firmy i do ich jakości wykonania, ciesząc się krótkimi czasami realizacji swoich zamówień i szybką reakcją zespołu BIAMP Systems na wszelkie zapytania, wątpliwości i problemy do rozwiązania.

OFERTA

W ostatnich latach firma BIAMP dokonała przełomu w technikach obróbki, przesyłu i zarządzania dźwiękiem w dużych instalacjach, projektując cyfrowe systemy zarządzania dźwiękiem AUDIA oraz NEXIA. Programowanie rozległych sieci audio nigdy wcześniej nie było tak proste, a rozbudowa istniejących już w obiektach systemów tak łatwa. W oparciu o urządzenia NEXIA i AUDIA można tworzyć systemy konferencyjne, rozgłoszeniowe czy rejestrujące. Oba produkty były wielokrotnie nagradzane na różnych wystawach jako najlepsze produkty w dziedzinie instalacji audio. Cyfrowa platforma audio AUDIA łączy w sobie potężny hardware, inteligentny software, wytrzymałą konstrukcję i elegancki design oraz duży potencjał sieciowy. BIAMP jest jednym z pierwszych producentów, który zaimplementował protokół CobraNet do swoich procesorów, stając się pionierem jego zastosowania w czołowych instalacjach. Pojedyncza jednostka AUDIA może dostarczyć możliwości porównywalnej do całego racka procesorów, z kolei kilka jednostek połączonych w jeden system może stawić czoło najbardziej wymagającym projektom.

Cała linia produktów NEXIA została zaprojektowana z myślą o ekonomiczności i intuicyjnych rozwiązaniach, poprzez otwartą strukturę procesorów oraz ich pracę w sieci. Pozwala to na zaoszczędzenie czasu, wysiłku oraz, przede wszystkim, pieniędzy. Wewnętrzny projekt systemu jest całkowicie definiowalny przez użytkownika za pomocą oprogramowania, które pozwala na tworzenie dedykowanych paneli kontrolnych, sterowanie poprzez RS-232 lub inne opcjonalne urządzenia sterujące.

Produkty BIAMP to nie tylko skomplikowane procesory DSP, ale również urządzenia bardziej „powszechne”, jak miksery – w tym również miksery automatyczne – wzmacniacze oraz miksery z wbudowanymi końcówkami mocy. Obecnie produkowane miksery wyewoluowały z dużych konsolet, z których firma BIAMP znana jest od 20 lat. Wzmacniacze BIAMP budowane są z naciskiem na jakość oraz przemyślane rozwiązania konstrukcyjne. Z kolei linia mikserów/ wzmacniaczy pozwala dopasowywać system do zapotrzebowań mocy, bez konieczności zakupu dodatkowych elementów. Dopełnieniem oferty BIAMP jest seria kontrolerów, bez których w zasadzie nie może się obejść żaden system instalacyjny, jeżeli mają na co dzień obsługiwać go osoby niewykwalifikowane i nie związane z pracą z dźwiękiem.

TESIRA

System TESIRA to prawdziwie skalowalna platforma multimedialna, wykorzystująca nowy protokół Audio Video Bridging (AVB), który daje możliwość przesyłania do 420 cyfrowych kanałów audio w obie strony. Z tego powodu, a także dzięki skalowalnym modułom I/O, DSP (możliwość instalacji do ośmiu kart DSP w jednej obudowie) i sieciowym punktom końcowym, TESIRA charakteryzuje się niemalże nieograniczonym potencjałem rozwojowym.

W systemie TESIRA zaimplementowane zostały nowe technologie – Speech-Sense i AmbientSense, zaprojektowane w celu zoptymalizowania procesów przetwarzania sygnału mowy oraz odizolowania go od szumów otoczenia. Pozwala to innym algorytmom firmy BIAMP, np. eliminacji echa akustycznego (AEC), automatycznej kontroli wzmocnienia (AGC) czy kompensacji szumu otoczenia (ANC), na lepszą i wydajniejszą pracę. Nowy system to nie tylko ulepszenia technologiczne, ale również łatwiejsze projektowanie systemu. Nowe oprogramowanie Tesira, zawierające system partycji oraz nowy silnik kompilacji, pozwala na skrócenie i ułatwienie procesu projektowania, w efekcie czego zmniejsza potencjalne koszty związane z doborem urządzeń, testowaniem i usuwaniem błędów kompilacji. Z kolei system partycji pozwala na konfigurowanie systemów partycjami bądź etapami. Projektując system partycjami poszczególne strefy mogą być konfigurowane od podstaw lub przekonfigurowane niezależnie, bez potrzeby rekonfiguracji (a więc i wyłączenia na ten czas z pracy) całego systemu.

System TESIRA składa się z kilku elementów. „Okrętem flagowym” systemu jest TesiraSERVER, który – jak sama nazwa głosi – jest cyfrowym serwerem sieciowym audio. Urządzenie fabrycznie wyposażone jest w jedną kartę DSP-2, oferuje jednak możliwość zainstalowania kolejnych siedmiu. Ponadto możemy w nim zainstalować trzy karty transmisyjne – AVB (420 × 420 kanałów), Dante (64 × 64 kanały) lub CobraNet (32 × 32 kanały), w dowolnej konfiguracji. Aby zapewnić również podłączenie lokalnych źródeł, TesiraSERVER dysponuje jednym slotem do podłączenia standardowej 4-kanałowej karty I/O BIAMP-a.

TesiraSERVER-IO to urządzenie o podobnym wyglądzie, oferujące jednak większą elastyczność podłączeń sygnałów wejściowych i wyjściowych, jednak kosztem mniejszej liczby kart DSP-2, które można w nim zainstalować (maksymalnie 3). Oprócz 3 kart AVB, Dante lub CobraNet (jak w TesiraSERVER) SERVER-IO pozwala na zainstalowanie w nim nie tylko jednej, ale aż 12 standardowych kart I/O, co daje w sumie do 48 kanałów audio – mikrofonowych, liniowych, VoIP lub linii telefonicznych. Trzecim modułem serwerowym jest TesiraFORTE, który pod względem liczby DSP i wejść/wyjść jest urządzeniem zamkniętym, tzn. bez możliwości instalowania kart DSP, sieciowych czy I/O. Dostępne jest osiem różnych modeli TesiraFORTE, oferujących różne opcje obróbki, wszystkie zaś oferują 12 wejść i 8 wyjść audio, 8 konfigurowalnych kanałów USB audio, GPIO i port szeregowy. Więcej o TesiraFORTE nieco dalej, bo jeden z przedstawicieli tej rodziny jest właśnie przedmiotem tego artykułów, teraz jeszcze na moment wróćmy do składników systemu TESIRA. Skoro wspomnieliśmy, że „duże” moduły TESIRA – SERVER i SERVER-IO – można doposażyć w różne karty, słów kilka o nich. Oprócz karty DSP (DSP-2) i kart sieciowych AVB (AVB-1), DAN-1 (Dante) i CobraNet (SCM-1) mamy do dyspozycji sześć kart I/O:

SIC-4 – oferująca 4 wejścia analogowe mikrofonowo-liniowe
SOC-4 – oferująca 4 liniowe wyjścia analogowe
SEC-4 – 4 wejścia analogowe mikrofonowe- liniowe, każde z eliminacją echa akustycznego (AEC)
SAC-4 – 4 wejścia analogowe mikrofonowe- liniowe, każde z eliminacją szumu otoczenia (ANC)
STC-2 – karta interfejsu telefonicznego, z eliminacją echa i redukcją szumów
SVC-2 – karta interfejsu VoIP.

W skład systemu TESIRA wchodzą również ekspandery, czyli urządzenia o szerokości połowy standardowego racka, które umożliwiają podłączenie sygnałów zewnętrznych w miejscach oddalonych od miejsca zainstalowania serwerów i przesłanie ich do tychże serwerów poprzez sieć. System oferuje 4 ekspandery o różnych konfiguracjach wejść/wyjść, zasilane poprzez PoE+, które komunikują się z siecią przez AVB:

EX-IN – dysponuje 4 wejściami mikrofonowo-liniowymi
EX-OUT – oferuje 4 analogowe wyjścia liniowe
EX-IO – to moduł z 2 wejściami mikrofonowo- liniowymi i 2 wyjściami liniowymi
EX-LOGIC – tzw. logic box, który oferuje zarówno wejścia, jak i wyjścia logiczne (w sumie 16 gniazd), które mogą być konfigurowane za pomocą oprogramowania Tesira.

Ponadto użytkownik systemu TESIRA ma możliwość własnego skonfigurowania wejść/wyjść w jednostce zdalnej dzięki urządzeniu EX-MOD, które jest modułowym ekspanderem współpracującym z TesiraSERVER, TesiraSERVER- -IO i TesiraFORTE. EX-MOD, który również komunikuje się z siecią przez AVB, może zostać wyposażony w maksymalnie trzy 4-kanałowe karty (w sumie 12 kanałów). Karty te to EIC-4 (cztery wejścia mic/line), EOC-4 (cztery wyjścia liniowe) oraz EIOC-4 (2 wejścia mic/line i 2 wyjścia liniowe).

Rodzinę TESIRA zamykają dwa sterowniki naścienne – TEC-1s i TEC-1i – zasilane przez PoE.

TESIRAFORTE

Czas na „danie główne”, czyli bliższe przyjrzenie się bohaterowi tego artykułu. Dzięki przedstawicielowi BIAMP w Polsce, firmie Konsbud Audio, otrzymaliśmy do testu najbardziej „wypasiony” z czterech dostępnych modeli – TesiraFORTE AVB VI. W zasadzie to jest ich osiem, bo dostępne są wersje z AVB i bez AVB, a każda z tych mutacji występuje w czterech wersjach:

AI – wersja podstawowa, oferująca 12 wejść i 8 wyjść analogowych, USB, GPIO, Etheet, RS-232 oraz – tylko w wersji z AVB – złącze sieciowe AVB
CI – j.w, przy czym wszystkie 12 wejść analogowych wyposażonych jest w algorytm eliminacji echa akustycznego (AEC)
TI – jak w CI (wejścia z AEC), dodatkowo dysponujący złączem telefonicznym RJ-11
VI – jak w CI, dodatkowo interfejs VoIP na złączu RJ-45.

TESIRAFORTE AVB VI

Podsumujmy, co już wiemy o „naszym” TesiraFORTE. Jest to moduł o szerokości pozwalającej na zamontowanie w raku i wysokości 1U. Dysponuje on 12 wejściami analogowymi, mikrofonowo-liniowymi, wyposażonymi w algorytm eliminacji echa akustycznego, oraz 8 wyjściami liniowymi.

Dodatkowo mamy złącze USB, port szeregowy RS-232, złącze GPIO i trzy sieciowe RJ-45 – jedno etheetowe (do konfigurowania i zdalnego sterowania urządzeniem przez sieć), drugie do podłączenia VoIP (również dysponuje algorytmem AEC), zaś trzecie to gniazdo sieciowe AVB. Wszystkie wymieniowe złącza umieszczone są na panelu tylnym (gdzie również znajduje się gniazdo zasilania), przy czym wejścia i wyjścia analogowe są symetryczne, wykonane w formie 3-pinowych gniazd instalacyjnych Phoenix.

Konfigurowalny port USB audio obsługuje do 8 kanałów. Pozwala to na bezpośrednie połączenie serwera Tesira- FORTE do hostów USB audio, np. do komputera, z którego można bezpośrednio emitować muzykę czy inne pliki dźwiękowe lub dokonywać rejestracji.

Jeśli zaś spojrzymy na TesiraFORTE od przodu, to zobaczymy, że połowę panelu przedniego zajmuje metalowa siatka, stanowiąca wlot powietrza chłodzącego układy elektroniczne, zaś na drugiej połowie znajdziemy dwuwierszowy wyświetlacz OLED, 5 LED-owych kontrolek oraz trzy „przyciski”. Świadomie napisałem słowo „przyciski” w cudzysłowiu, bowiem tak naprawdę są to sensory dotykowe, tak więc poruszanie się po wyświetlanym na OLED menu następuje poprzez dotyk jednego z owych „przycisków”. Rozwiązanie, można rzec, nowatorskie i w sumie dość wygodne.

Owo menu, które obsługujemy z panelu przedniego, nie jest zbyt rozbudowane, bowiem nie ma służyć konfiguracji czy sterowaniu parametrami urządzenia – od tego jest oprogramowanie Tesira – a jedynie uzyskaniu kilku podstawowych informacji, jak np. na temat wersji firmware’u, nadanej nazwy, adresu IP i maski sieci, numeru seryjnego czy zidentyfikowanych błędów. Pełne wykorzystanie możliwości TesiraFORTE wymaga podłączenia go do komputera z zainstalowanym oprogramowanie Tesira.

Natomiast 5 wielokolorowych diod LED (Power, Status, Activity, Alarm i AIS) informuje o statusie samego urządzenia oraz sieci Tesira, w której ono pracuje.

Wszystkie modele TesiraFORTE są urządzeniami typu serwer, nie wymagają więc stosowania TesiraSERVER lub SERVER-IO. Ponadto urządzenia mają fabrycznie wbudowany serwer DHCP, tj. dynamicznego przydzielania adresów IP, toteż zbudowanie sieci opartej na urządzeniach z rodziny Tesira jest banalnie proste – jednostka centralna sieci (w naszym przypadku TesiraFORTE AVB VI) sama konfiguruje odpowiednio inne urządzenia w sieci, jeśli tylko w ustawieniach sieciowych mają ona wybraną opcję automatycznego przydzielania adresów IP. Tak więc zaznaczenie tej opcji w ustawieniach sieciowych naszego komputera pozwoli automatycznie „zobaczyć” procesor i teraz wystarczy zainstalować i uruchomić oprogramowanie Tesira (wymagany jest co najmniej Windows 7, może być 32- lub 64-bitowy), aby móc korzystać z „dobrodziejstw”, jakie oferuje TesiraFORTE. A jest tego naprawdę sporo.

MOŻLIWOŚCI

TesiraFORTE AVB VI cechuje się rozbudowanym przetwarzaniem cyfrowym audio, które oferuje m.in: eliminację echa akustycznego Sona AEC, możliwość routingu i miksowania sygnałów, korekcji barwowej, filtrowania i obróbki dynamicznej sygnału, opóźniania sygnałów, możliwości pełnej kontroli, monitorowania i obecności narzędzi diagnostycznych. Wszystko to jest oczywiście konfigurowalne za pomocą oprogramowania Tesira.

Model wyposażony w AVB może być wykorzystany jako pojedyncze urządzenie lub z innymi urządzeniami platformy Tesira – innymi serwerami TesiraFORTE, „dużymi” serwerami TesiraSERVER i TesiraSERVER-IO oraz z ekspanderami i kontrolerami. Skoro już po raz kolejny padł skrót AVB, słów kilka, co to jest i jakie korzyści uzyskują użytkownicy serwerów TESIRA, którzy zdecydują się na zakup wersji urządzenia obsługującego ten protokół.

AVB

czyli Audio Video Bridging został wynaleziony przez niezależną instytucję (IEEE 802.1) i jest wspierany obecnie przez liderów z takich branż jak elektronika powszechnego użytku, automatyka IT, audio-video. Audio Video Bridging jest zestawem standardowych protokołów IEEE, odpowiedzialnych za określenie metod dla uzyskania niskich opóźnienień, synchronizacji, przesyłu audio i wideo za pomocą sieci Etheet. Oferuje do 420 kanałów w każdą stronę, do czego wymaga sieci 1 gigabit, kabli Cat5e oraz switchów obsługujących AVB (zwykłe 1-gigabitowe switche etheetowe niestety nie wystarczą). Nie ma jednak potrzeby wydzielania VLAN’ów w celu umożliwienia przesyłu AV, bowiem switche te można wykorzystywać nie tylko do przysyłania w sposób ciągły sygnałów audio- -wideo, ale również do przesyłu maili, sygnałów sterujących, VoIP oraz innych danych. Niezaprzeczalnymi atutami AVB jest dopracowana synchronizacja – protokół synchronizuje sygnały audio i wideo, nawet dla różnych tras sygnału i częstotliwości próbkowania – oraz redukcja opóźnienia buforowania – uzyskanie latencji poniżej 1 ms nie jest tutaj wielkim problemem. Więcej informacji o AVB można znaleźć w Inteecie, my wróćmy do naszego audio serwera AVB VI.

TESIRA SOFTWARE

Oprogramowanie do konfiguracji serwerów TESIRA może pracować w trzech trybach:

– tryb „TYLKO Tesira FORTE” – zapewnia przy kompilacji tylko rozwiązania z użyciem modeli Tesira FORTE i ekspanderów. Ignoruje SERVER i SERVER-IO
– tryb pełny – bierze pod uwagę wszystkie modele przy konfiguracji
– tryb tradycyjny – tylko modele do wersji 1.0 (bez TesiraFORTE)

Program pozwala na budowanie systemu jak z kloców LEGO – wybieramy po kolei potrzebne nam bloki i budujemy z nich tory audio. Lista tych bloków jest naprawdę długa i trudno tutaj wymieniać i opisywać wszystkie. Ogólnie są one zaaranżowane w 15 podgrupach, tj. bloki elementów graficznych, bloki I/O, czyli wejścia i wyjścia sygnału (w tym wejścia/ wyjścia analogowe, CobraNetowe, Dante i USB), wejścia z AEC (eliminacją echa) i ANC (kompensacją szumu otoczenia), interfejs telefoniczny i bramka VoIP, bloki mikserów, korektorów (parametryczny i graficzny oraz eliminator sprzężeń), filtrów (pasmowe, wszechprzepustowe, półkowe, FIR i Uber FIlter), crossoverów, obróbki dynamicznej (leveler, kompresor/ limiter, ducker, bramka i AGC), bloki routerów, opóźnień (delay), bloki sterowania (m.in. „przyciski” mute, invert, presetów czy dialer), bloki wskaźników poziomu sygnału, generatorów (sinusoida i szum), bloki elementów logicznych, diagnostyczne i specjalne. Poszczególne bloki można odpowiednio konfigurować – np. korektor parametryczny może składać się z jednego lub maksymalnie 16 filtrów – oraz sterować ich parametrami. Samo oprogramowanie to temat na osobny artykuł, toteż z konieczności teraz ograniczyliśmy się tylko do zasygnalizowania pewnych jego cech. W niedalekiej przyszłości poświęcimy i temu zagadnieniu trochę więcej miejsca w obszeiejszym artykule.

Już tylko z tego bardzo ogólnikowego opisu widać, że potencjał TesiraFORTE jest ogromny i można za jego pomocą stworzyć nawet mocno rozbudowaną i skomplikowaną instalację, w skład której wchodzić będzie wiele różnych, często mało spotykanych elementów. Dzięki tak bogatemu wyposażeniu serwer sprawdza się znakomicie w wymagających instalacjach. Przykładem takiej są dworce kolejowe, a konkretnie perony, gdzie poziom tła w ciągu kilku sekund może zmieniać się w szerokich granicach, w zakresie kilkudziesięciu decybeli. Niełatwo jest zapewnić odpowiednią czytelność i zrozumiałość nadawanych przez system nagłośnieniowy komunikatów w takiej sytuacji, np. w momencie gdy na peron wjeżdża pociąg, z drugiej strony nie emitując komunikatów o zbyt dużym natężeniu, gdy jest relatywnie cicho. Z pomocą przychodzi tutaj system ANC, czyli automatycznej kompensacji szumu otoczenia, który pozwala na odpowiednie podniesienie głośności nadawanego komunikatu, jeśli na peron wjeżdża pociąg. Odpowiednio zainstalowane mikrofony kontrolne monitorują poziom tła i wysyłają sygnał sterujący do modułu ANC, który reaguje na zmiany „wyłapane” przez te mikrofony. Może to nas jednak wpędzić w inną pułapkę – podgłośnienie nadawanego komunikatu zostanie odebrane przez te mikrofony jako podniesienie poziomu szumu otoczenia, co spowoduje jeszcze większe podgłośnienie komunikatu i tak dalej, aż do „zapętlenia” systemu. Aby tego uniknąć, możemy wykorzystać inny „ficzer” oferowany przez serwery Tesira- FORTE – AEC, czyli system eliminacji echa akustycznego, określając sygnał nadawany przez głośniki jako sygnał referencyjny, a więc taki, którego system ANC nie będzie brał pod uwagę, jako szum tła. Jak widać, system AEC, stosowany głównie w połączeniach telefonicznych i telekonferencjach, może znaleźć także zastosowanie w zupełnie innych aplikacjach, niż tylko związanych z przesyłaniem sygnału przez łącza telefoniczne.

Przykładów zastosowania TesiraFORTE można mnożyć w nieskończoność, ale nie takie jest zadanie tego artykułu. Każdy potencjalny użytkownik, a w zasadzie raczej projektant systemów, w których te urządzenia mają być stosowane, i tak musi przejść odpowiednie szkolenie, które producent oferuje również w postaci certyfikowanych szkoleń on-line. Celem tego artykułu było tylko ogólne przestawienie możliwości oferowanych przez rodzinę TESIRA, a szczególnie przez TesiraFORTE, aby zachęcić integratorów do sięgnięcia po te bardzo nowatorskie, o ogromnym potencjale i – co nie mniej ważne – atrakcyjne cenowo narzędzia.

PODSUMOWUJĄC

Generalnie może powiedzieć, że gama produktów TESIRA jest skierowana do tej samej grupy odbiorców, co Nexia. Duże, rozbudowane i skomplikowane instalacje będą zapewne wymagały użycia „dużych” jednostek – TesiraSERVER i Tesira- SERVER-IO, ale i na TesiraFORTE można zaprojektować całkiem sporą instalację, zwłaszcza gdy oprze się ją nie tylko na pojedynczym serwerze, ale skorzysta również z ekspanderów (w przypadku TesiraFORTE z AVB).

I jeszcze jedna istotna informacja – w związku z pojawieniem się rodziny TESIRA ceny procesorów Nexia zostały zredukowane, i to dość znacząco. Natomiast ceny serwerów TesiraFORTE będą zbliżone do cen procesorów Nexia przed ich redukcją. Wszelkie informacje, zarówno na temat cen, jak i samych urządzeń, można oczywiście uzyskać u przedstawiciela firmy BIAMP w Polsce, firmy Konsbud Audio.

Piotr Sadłoń

Więcej informacji o prezentowanym urządzeniu, innych członkach rodziny TESIRA oraz pozostałych produktach firmy BIAMP na stronie inteetowej producenta: www.biamp.com oraz polskiego dystrybutora: www.konsbud-audio.pl.