自其evolution麥克風系列推出25年以來，森海塞爾（Sennheiser）不經(jīng)意間在數(shù)字無線音頻領(lǐng)域掀起了一場革命。隨著無線多通道音頻系統(tǒng)（WMAS）技術(shù)的曙光初現(xiàn)，全新設(shè)計的Spectera生態(tài)系統(tǒng)閃耀登場。作為全球首個雙向無線寬帶解決方案的開發(fā)商，這一技術(shù)的研發(fā)耗時超過10年，但Spectera的發(fā)展歷程才剛剛開始。
Sennheiser Spectera
2013年，安德烈亞斯·森海塞爾博士（Dr. Andreas Sennheiser）剛與其兄丹尼爾（Daniel）共同擔任首席執(zhí)行官不久，公司的兩位備受尊敬的工程師便提出了開發(fā)WMAS的構(gòu)想。“該項目直接源自我們的研究實驗室，立刻引起了我的注意，”森海塞爾博士坦言，“我的祖父弗里茨（Fritz）一直激勵著我，他希望將用戶從現(xiàn)有技術(shù)的限制中解放出來。德國一家國家電視臺向他和他的研究人員提出挑戰(zhàn)，要求他們創(chuàng)造出一種沒有線纜的麥克風。雖然他們1957年推出的首款無線麥克風發(fā)射器仍使用電子管，且體積與一本小冊子相當，但一年后，即1958年，首款晶體管無線麥克風問世，體積減半。”
森海塞爾博士對技術(shù)與創(chuàng)意之間相輔相成的關(guān)系深感興趣，他堅信技術(shù)能夠激發(fā)創(chuàng)造力：“有時，技術(shù)工程師需要更高的創(chuàng)造力來應(yīng)對挑戰(zhàn)，WMAS就是其中之一。盡管我們已擁有六十年的創(chuàng)新歷史，但迄今為止，我們所有的模擬和數(shù)字無線技術(shù)都是基于單一、窄帶傳輸載波。”
雖然最初沒有進行有條不紊的規(guī)劃，但一段長達11年的研發(fā)之旅就此展開。經(jīng)過兩年對寬帶算法的基礎(chǔ)研究和對寬帶物理特性的行為研究之后，森海塞爾博士組建了一個團隊，致力于使寬帶技術(shù)適應(yīng)專業(yè)無線音頻應(yīng)用的特殊要求。他回憶說：“但是在開發(fā)任何軟件或硬件之前，我們必須與歐洲、亞洲和美洲的頻率監(jiān)管機構(gòu)合作，以實現(xiàn)各國頻率法規(guī)的修改和完善，這耗費了很長時間。”
Andreas Sennheiser博士
在聯(lián)合首席執(zhí)行官的提議下，系統(tǒng)工程師Jan Watermann和Sebastian Georgi博士繼續(xù)深入研究WMAS，二人將調(diào)制和多路復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的探索為德國品牌的軟件和硬件工程開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
“我在森海塞爾工作了20多年，但只參與過兩個項目：Digital 9000和WMAS的開發(fā)，”Jan Watermann評論道，“Digital 9000的研發(fā)工作為我們積累了寶貴經(jīng)驗。Sebastian Georgi博士和我都有信號處理專業(yè)的背景，但在一個只有兩個人的研究項目中，你還需要涉足射頻（RF）、軟件，甚至一些機械工程領(lǐng)域。”
森海塞爾WMAS工程師Jan Watermann和Sebastian Georgi博士
在目前仍在進行的頻譜工作中，具有里程碑意義的事件包括：寬帶麥克風技術(shù)被納入ETSI（歐洲電信標準協(xié)會）EN 300 422標準的2017年版本；CEPT（歐洲郵政和電信管理局會議）于2018年取消了對無線麥克風的帶寬限制；FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）于2024年2月修改了相關(guān)規(guī)定。2018年CEPT的決定加上全球監(jiān)管機構(gòu)的積極反饋為這一時刻開了綠燈；森海塞爾管理團隊隨后挑選了一支由30名專業(yè)人員組成的更全面的團隊，包括但不限于軟件工程師、電子工程師以及機械構(gòu)造、系統(tǒng)測試和生產(chǎn)測試方面的專家。Sennheiser博士解釋說：“當我們意識到這一技術(shù)的潛力時，便毫不猶豫地投入資源，支持團隊進行開發(fā)。”
通過對寬帶的研究，Georgi和Watermann最初希望解決窄帶信號出現(xiàn)的衰減問題。“即使使用兩根天線，也不能完全排除在10米距離內(nèi)由于頻率選擇失效而出現(xiàn)的信號丟失。Watermann解釋說：“寬帶信號可以解決這個問題，因此我們開始仔細研究射頻信道的行為，為避免插入單個音頻通道而消耗大部分頻率資源，我們考慮將其劃分為一個多通道系統(tǒng)。”
作為森海塞爾WMAS特殊方法的發(fā)明者，Georgi和Watermann一直在開發(fā)OFDM（正交頻分復(fù)用）和TDMA（時分多址）技術(shù)的專有變體，這些技術(shù)專為可靠的多通道、雙向、低延遲通信而設(shè)計，Georgi將這種寬帶方法與標準窄帶技術(shù)進行了比較：“我們使用單個寬帶射頻信道進行音頻傳輸，這是音頻和控制的雙向傳輸，而不是單個200kHz窄帶射頻載波頻率。根據(jù)當?shù)氐囊?guī)定，我們的寬帶射頻信道可以選擇6或8MHz的電視頻道，WMAS系統(tǒng)在該頻道內(nèi)組織其音頻鏈路。”
Spectera SEK 1G4腰包式發(fā)射機
每個音頻鏈路都被分配了特定的時隙用于傳輸音頻信息，因此設(shè)備需要知道何時可以傳輸或接收。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)出了全遙控功能以及無線字時鐘同步功能，以確保雙向傳輸?shù)臅r間分區(qū)。這標志著 IEM 和話筒首次可以在同一電視頻道中傳輸，而無需通過保護頻帶分隔的兩個頻道。
“當輪到每個音頻鏈路時，它們都會使用射頻信道的全部帶寬，這大大降低了射頻衰落的影響，”Georgi繼續(xù)說：“在頻率選擇方案中，這相當于8MHz射頻信道的40倍分集和6MHz電視頻道的30倍分集，這在美國更為典型。此外，低頻譜密度使頻率更容易重復(fù)使用，例如在一個較大的音樂場地、相鄰劇院之間或廣播綜合設(shè)施內(nèi)。”
11種音頻鏈路模式為整個制作過程中的每個音頻鏈路提供了可選的音頻質(zhì)量、延遲、信道數(shù)和工作范圍控制。操作員可以最大限度地利用射頻信道，要么減少音頻鏈路數(shù)量，提高音頻質(zhì)量，要么增加鏈路數(shù)量，降低音頻質(zhì)量。無論選擇哪種音頻鏈路模式，Spectera都能以低至0.7ms的超低延遲提供清晰的音頻。此外，雙單聲道傳輸確保了入耳式聲道的清晰分離。
LinkDesk軟件
在開發(fā)階段采用了敏捷流程，30名指定工程師在兩年的時間里被設(shè)定了具體的任務(wù)。“每隔三周，我們就會進行一次沖刺和革命，每個部門都會匯報自己的進展情況。”Watermann解釋說：“這使我們能夠在達成共識之前重新評估和調(diào)整。例如，生產(chǎn)測試可能需要為硬軟件設(shè)計和測試一個軟件功能。在構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)系統(tǒng)的過程中，敏捷流程還允許團隊優(yōu)先考慮客戶需要的功能。”
第一代產(chǎn)品包括SEK腰包式發(fā)射器、基站、數(shù)字DAD天線和Li nkDesk軟件。“由于我們希望為工作流程增加新功能，因此創(chuàng)建了一個生態(tài)系統(tǒng)，”森海塞爾博士解釋道。“綜合起來，這代表了我們真正改變行業(yè)規(guī)則的決心，而這需要資源和承諾。我們?yōu)榭蛻舸_定了三個重要的優(yōu)先事項：硬件必須易于配置和使用，必須超級可靠，系統(tǒng)應(yīng)與我們現(xiàn)有的窄帶無線技術(shù)共存。因此，隨著我們的不斷發(fā)展，客戶可以期待更多的硬件組件和更多的軟件功能。”
1U 32通道Spectera基站
Spectera生態(tài)系統(tǒng)以一臺1U基站為核心，取代了傳統(tǒng)的無線麥克風接收器和入耳式監(jiān)聽發(fā)射器機架。基站可管理多達64個音頻鏈路，包括32個輸入和32個輸出，可容納兩個射頻寬帶通道。當基站激活本地許可證后，會自動加載授權(quán)的頻率范圍。冗余功能包括兩個電源單元（PSU）、主備Dante連接、兩個可選冗余多通道音頻數(shù)字接口（MADI）連接插槽和四個天線端口，這些端口還可以擴展同步天線區(qū)域覆蓋或提高系統(tǒng)容量。
Spectera SEK腰包可同時用作入耳式監(jiān)聽接收器和麥克風或樂器無線發(fā)射器。它提供連續(xù)的雙向通信，性能可由音響工程師在演出期間靈活調(diào)整。Spectera SEK腰包具備3針LEMO麥克風輸入連接器和3.5毫米耳機插孔，帶有顯示屏，即使在設(shè)備關(guān)機后，顯示信息仍會保留。該腰包式設(shè)備由Evolution Wireless Digital BA 70可充電電池驅(qū)動，可持續(xù)工作長達七小時，并提供超高頻（UHF）和1G4頻率變體。
Spectera系統(tǒng)節(jié)省空間的優(yōu)勢將吸引現(xiàn)場音響工程師的目光
IP54防護等級的DAD天線是一種收發(fā)天線，可同時處理麥克風/線路信號、入耳式監(jiān)聽信號和控制數(shù)據(jù)。該天線承載系統(tǒng)的射頻組件，無需使用增強器、分配器和合路器。由于射頻信號已數(shù)字化，PoE供電的DAD天線通過RJ45連接器和Cat5e電纜連接到基站。
LinkDesk軟件對于操作至關(guān)重要，它是一款桌面應(yīng)用程序，可將Mac或PC轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂坪捅O(jiān)控中心。操作員可以查看所有音頻設(shè)置和射頻狀態(tài)的直觀快照，并在11種音頻鏈路模式下靈活配置音頻質(zhì)量、延遲、可能的音頻鏈路和范圍。將輔助功能引入LinkDesk后，系統(tǒng)管理得到了顯著增強，操作員可以保存和存儲制作配置，從而快速調(diào)用系統(tǒng)配置。
LinkDesk軟件還負責通過基于單個節(jié)點的許可證激活基站。通過輸入特定的本地許可證代碼，軟件確保系統(tǒng)符合當?shù)貙︻l率、射頻通道帶寬和發(fā)射功率的法規(guī)要求，確保操作員在合規(guī)方面萬無一失。
森海塞爾專業(yè)音響營銷經(jīng)理TheresaVondran介紹 Spectera的LinkDesk軟件
多年的WMAS研究、技術(shù)開發(fā)和頻譜政策工作已轉(zhuǎn)化為一個數(shù)字無線多通道生態(tài)系統(tǒng)。Spectera適用于大型制作，其未來前景將一片光明。“Spectera將隨著時間的推移，通過持續(xù)的硬件、軟件、功能和服務(wù)增強而不斷發(fā)展，”森海塞爾博士斷言。“我們將增加SKM手持式發(fā)射機，并實施SMPTE ST 2110系列標準。由于Spectera為所有射頻音頻提供了同步字時鐘，因此它將成為首款能夠捕獲相位相干無線音頻以進行沉浸式錄制和重放的解決方案。”
自2013年涉足WMAS領(lǐng)域以來，Sennheiser博士稱這對公司來說是一次激動人心的旅程。Georgi對這位聯(lián)合首席執(zhí)行官的堅韌和決心表示欽佩，正是這些品質(zhì)讓團隊在飽受新冠疫情影響的2020年和2021年堅持完成了項目。“森海塞爾是一家家族企業(yè)，在現(xiàn)場音頻業(yè)務(wù)低迷的敏感時期，我們對專門的WMAS開發(fā)團隊進行了投資，”他說道。
Sennheiser博士像他祖父一樣，不愿接受市場標準的限制，他們都有一種突破常規(guī)、追求更高標準的創(chuàng)新精神。“大多數(shù)創(chuàng)新都是由天才創(chuàng)造的，他們很少意識到未來會面臨眾多問題。”他沉思道：“我祖父在該公司成立10年后曾說，如果他知道創(chuàng)辦一家公司有多難，他就不會創(chuàng)業(yè)了。這句話對WMAS來說很貼切，因為我們一開始也不知道完成這個項目有多難。但即使面對未知的挑戰(zhàn)，我們?nèi)匀挥袥Q心和勇氣去推進項目。”
Sennheiser博士相信，F(xiàn)ritz Sennheiser一定會為 Spectera生態(tài)系統(tǒng)的問世而感到驕傲。為釋放未來用戶的創(chuàng)造力而設(shè)計的Spectera，讓人感覺到它有著廣闊前景和無限可能。
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