探访Stagetec德国柏林总部，带您了解Nexus系统的幕后故事

柏林Stagetec公司一景

Nexus作为第一个通过光纤线缆连接的分布式音频路由设备的亮相，在一开始可能有些低调，它结合了音频网络、路由器和I/O矩阵，其寿命在一定程度上取决于模块化结构。Nexus系统基于行业标准的19英寸机架，由一个或多个基本设备组成，最多可以插入21个插件板卡，有1U、3U、6U、9U、12U和15U的版本可供选择，主机设备适合移动使用和固定安装，其灵活的模块化设计可以容纳模拟和数字音频的I/O模块板卡、音频处理的DSP板卡、数据或交换信号的定制路由模块板卡以及用于基础设备互连的光纤接口模块板卡。

Nexus系统由一个或多个基本设备组成

通过采用专有协议传输音频和控制数据，Nexus结合了高可靠性和低延迟，该网络是通过将几个基本设备与XFOC卡连接而创建的，每个XFOC卡提供四个光纤端口。可用的连接包括点对点、菊花链、星形和网状网络。Nexus还通过光纤传递所有系统的控制信息，每块XCPU板卡都有一个字时钟接口，允许Nexus作为一个主站或与外部资源同步。视频同步可以直接馈入，当在基于IP ST2110的环境中工作时，Nexus可以同步切换到PTP ST 2059系统。

在开发路由设备的同时，Stagetec团队开发了Nexus网络，其所有的输入、输出和复杂的信号路由能力作为多个数字调音台的基础，其中第一个是1994年的Cantus，一年后成为第一个安装在巴伐利亚公共服务广播公司Bayerischer Rundfunk的数字控制台，集成在调音台DSP中的相同TDMA技术已被转移到Nexus路由器中，由于没有在演播室之间建立连接线的负担，工程师们可以不受限制地访问网络中的所有资源。

Nexus Star路由系统

随着对大型音频网络交换节点需求的增长，Stagetec的设计师在2000年推出了Nexus Star，它能够将4,096个输入路由到4,096个输出，并将31个Nexus基础设备联网，最长可达100公里。这个6U、19英寸机架安装单元包括用于连接Nexus基础设备的I/O板卡，以及外部MADI设备、各种同步选项和冗余电源单元。

“对于Nexus Star，概念保持不变。”Stagetec的业务发展总监Jean-Paul Moerman解释道：“随着每一种额外的音频格式被推向市场，对更多资源的需求就会增加，据此，控制台上的所有通道条都需要被路由到网络上。Star并不局限于整个网络，如果你有一个400通道的控制台，那么则会有8的倍数——这就是调音台与外界连接所需的连接数。”

Jean-Paul Moerman和Avatus调音台

高硬件标准——包括开发紧凑、轻便、低功耗的模块，这催生了智能化、灵活化的产品。随后的控制台建立在经过验证的Cantus概念之上，具有独特的I/O矩阵和用户界面。Cinetra控制台于1997年推出，紧随其后的是Aurus、Auratus、Crescendo、On Air 24、Aurus platinum、Crescendo platinum以及最近的Avatus。

持续的创新——包括获得专利的32位TrueMatch转换器，它具有最小的传感器误差、低失真和改进的混叠抑制，同时实现158dB的动态范围，这为Stagetec不断提升的品牌价值做出了贡献。Moerman说：“如果在没有前置放大器的情况下将麦克风信号直接送入32位转换器，你将只能使用8-10位，使其无法发挥作用。32位转换器的额外8位实际上将本底噪声降低了约48dB。增益是在数字域中的模数转换器之后完成的，因此，模拟前置放大器没有削波的风险，也没有增加失真或频谱变化。”

Stagetec TrueMatch

从一开始，包括电路和PCB电路板设计在内的大多数软件和硬件都是由Stagetec的内部开发团队设计的，这使得Nexus逻辑控制（2004年）、响度测量（2011年）、Dante连接（2012年）可集成到Nexus XDIP接口卡，Nexus XRT路由可用于8000多个通道，Nexus XACI可用于复杂控制任务（2015年）。单个Nexus配置可以扩展到655362个可寻址I/O、7200万个交叉点、最多63个基础设备或节点，每条光纤最多支持2048个非压缩PCM音频通道，而每个AoIP端口支持32个视频流和256个音频通道。

生产线上的Stagetec调音台

Nexus在很大程度上已经具备了AVoIP的能力，它是面向未来的。“Nexus一直在适应当前的需求，但它也可以让工程师连接到MADI和传统的音频格式。”Moerman说：“随着越来越多地通过AES67、Dante和ST2110连接在IP上进行操作，Nexus与这些不断发展的网络进行了连接，这延长了产品的寿命。通过用IP流取代光纤，Stagetec创建了Nexus IP Link，它本质上与光纤TDM中使用的基于AES3的32位透明模式的格式相同。传统的光纤在AES3透明模式下是32位的，它包括24位的音频加上四个用户和四个用于通信的数据位。一个ST2110-31音频流是32位格式，也被称为透明格式，有空间可以添加Nexus UDP协议，这允许基础设备在TCP IP第三层广播主干上通过数据中心相互通信。非常可喜的是，它能够向后兼容。Nexus已经发展成为一个混合系统，可以使用TCP/IP第三层或我们传统的TDM光纤或混合TDM和IP来运行，拥有现有系统的客户可以通过用光纤板卡替换几个IP板卡来逐步升级，这些基础设备成为IP工作流程中边缘设备的端点。”

可以通过添加更多的IP接口来扩展IP连接。“转换可以一次性完成，也可以获得一个完整的基于IP的Nexus系统，因此向IP的最经济实惠的转换完全符合Stagetec所说的跨代兼容。无论格式如何，在路由器页面上，信号源和目的地都以统一、不乱的方式呈现在用户面前，整个系统可以通过IP进行连接，Avatus等控制台也可以通过IP连接到交换机或数据中心，最后连接到核心系统上。“控制台通过分配IP地址连接到核心系统，就像笔记本电脑连接到本地网络一样简单。”

机架式安装的硬件在远程制作和录音室、带有本地音源的工作站以及带有安装麦克风的广播摄像机中的普及率有限，因此，厂商最近设计了紧凑型compact TrueMatch，以满足对紧凑型、基于IP的独立系统的需求，以连接摄像机上的八通道沉浸式麦克风阵列。作为现有Nexus网络的拓展，该便携式设备提供了低通道数的基本音频处理，支持既定的协议，包括EmBER+、NMOS IS-04/05和SMPTE 2110/AES67/Ravenna AoIP格式，并可配备Dante接口。

2022年推出的Nexus Compac系统

尽管TrueMatch可以追溯到20世纪90年代，但由于它所提供了宽广的动态范围，用户仍然青睐该技术。“由于动态余量没有削波，因此，这个好处十分明显。”Moerman说：“Nexus compact TrueMatch是Nexus系列的进一步发展，它被缩小为82 x 82的矩阵。系统为不可配置，它固定有8个麦克风输入、8个模拟输出、4个AES3输入和输出以及GPIO（通用输入输出接口），64通道AoIP接口实现了Nexus compact并连接到外部音频世界。由于它是通过IP连接到其他Nexus基础设备上的，所以可以从一个控制台面访问网络内的所有资源。如果话筒通过模拟、数字或IP连接，这在操作上没有区别。幻象电源和其他功能被传输到接口，内部的http GUI工具可以在任何浏览器中使用，Nexus compact可以通过平板电脑轻松访问，甚至是远程访问。”

在2021 Tonmeistertagung推出Nexus compact TrueMatch后，Stagetec正在熟悉新的终端用户。“一些工程师认为PoE供电功能是一个明显的优势。”Moerman说：“此外，外部麦克风输入和本地GPIO接口被认为是电视演播室的理想功能。通过GPIO配置的源选择，制作人可以在排练期间或排练后安装这个紧凑型节点向客人播放内容。此外，通过访问网络，compact TrueMatch可以被编程为解说框，使用内部DSP混合访谈、提供IFB（中断返回）并排除了延迟问题。Nexus compact还可以作为额外工具，为现有网络添加一些资源，或在现场录制一些麦克风。”

新加坡滨海艺术中心安装了Nexus Star路由系统

除了广电市场，Nexus还在全球的剧院、歌剧院和公共建筑中拥有庞大的客户群。Moerman补充说：“广电和现场扩声的市场份额因国家而异，在全球范围内，大约是50/50，其中大量的应用是通过第三方控制系统将音频从A点传输到B点。我们在巴塞罗那ISE展会上接触到的系统集成商和顾问与那些参加阿姆斯特丹IBC展会的广电爱好者完全不同。尽管Stagetec展示了控制台技术以吸引眼球，但人们对不太显眼的网络设备的兴趣越来越大。在展馆、议会、会议中心、赛车场、游乐场、军事建筑甚至太空机构中安装的10套左右的Nexus系统中大约有一张安装了Nexus配置的控制台。”

然而，Nexus在发布时并没有预先制定开发路线图。“客户的反馈在其发展过程中发挥了重要作用，compact TrueMatch就是一个很好的例子，”Moerman说：“原则上，15-20年前的早期Nexus仍然适用——它只是从使用与IT行业相同的SFP的TCP IP第一层发展到使用TCP/IP第三层格式，我们称之为Nexus IP-link，完全通过网络以兼容的SMPTE 2110-31格式（32位透明模式）第三层传输24位音频加控制，所以任何人都可以访问它。当然，在ST2110环境中，Nexus节点被用作所谓的边缘设备端点，但其概念和目的仍然没变。”

案例：新加坡星宇表演艺术中心(Star Performing Arts Centre)

在许多应用中，Nexus已经稳定可靠地工作了长达30年，但Moerman承认，一些工程师仍然不知道它的存在。“我偶尔会向这些操作人员展示它到底是什么。推广Nexus的成就仍然是一个挑战，因为它一直隐藏幕后，像一个无名英雄一样在后台完美地运行。”

可靠性、连接性、灵活性、便携性以及耐用性使得Nexus在名人堂里不太引人注意的地方始终点有重要的一席之地。