Distribuição e sincronização de áudio digital em redes sem fios

Abstract

Como em todas as áreas tecnológicas, também os utilizadores de sistemas áudio procuram soluções o mais práticas, convenientes e eficazes possível. As tecnologias sem fios têm vindo, gradualmente, a substituir as soluções com fios (ou cabladas) nos sistemas de distribuição de áudio, tanto, digital como analógico. O mercado está repleto de soluções que cumprem este propósito em variados graus de usabilidade e capacidades técnicas, sendo que o maior desafio é colocado pelo problema da sincronização na distribuição individual e independente de canais áudio no formato digital. As soluções atuais são quase exclusivamente versões comerciais, utilizando algoritmos e tecnologias proprietárias relativamente complexas e, como tal, não gratuitas. Este aspeto tende a atrasar o desenvolvimento de novos sistemas. Esta dissertação documenta o projeto que teve como principal objetivo provar que é possível construir um sistema de distribuição independente e simultânea de canais áudio digitais, alcançando níveis ótimos de sincronização usando algoritmos e mecanismos alternativos sobre tecnologias bem conhecidas de rede local sem fios. Assim, este relatório apresenta a investigação elaborada sobre tecnologias universais e gratuitas, que facilitem o desenvolvimento de um novo mecanismo de livre acesso para a distribuição digital de áudio sobre redes locais IEEE 802.11. Esse mecanismo e os algoritmos associados são discutidos em detalhe, sendo depois apresentados os passos da implementação e teste desse mecanismo num sistema protótipo. O protótipo desenvolvido oferece um nível excelente de sincronização dos canais áudio em todos os dispositivos reprodutores do sistema, mesmo quando sujeito a condições de stress numa rede sobrecarregada. A eficácia do sistema foi medida analiticamente e não foi detetada nenhuma deterioração significativa na sincronização dos canais áudio nos sistemas reprodutores finais. Também nos testes empíricos de audição os utilizadores não conseguiram detetar qualquer nível de dessincronização. Espera-se que a tecnologia desenvolvida, implementada e testada, permita o aparecimento futuro de novas soluções gratuitas, ou comercialmente mais competitivas, mas que poderão rivalizar com as soluções atuais em termos das capacidades técnicas de distribuição de áudio digital, sobre redes locais de utilização genérica e comum.

Nowadays, more and more, consumers look for practical and comfortable solutions for their everyday lives problems. Wireless technologies are, gradually, surpassing and replacing wired ones as they become faster, more efficient and reliable. The market, however, is full of solutions that, despite fulfilling most of users’ needs, are proprietary versions and, therefore, need licensing, which holds back the evolution and development of these kind of systems. Another problem is that the majority of these solutions only address distribution of non-synchronized audio channels. This document reports the investigation done on open-source, universal technologies that can ease the development of an alternative approach to audio distribution and synchronization. It discusses the application mechanisms developed for distribution and synchronization of digital audio channels on top of common wireless local area networks. It also presents the results of the tests made with the implemented prototype system. Thus, the project’s main goal was to prove that it is possible to achieve an optimal synchronization of independent distribution of individual audio channels over widely used IEEE 802.11 wireless local area networks. The developed prototype achieved very good audio channel synchronization across all the system’s speaker devices, even under stress tests on overloaded networks. This results in no perceptible deterioration (to human ear) of the audible experience for the end user as compared with a full cabled, digital or traditionally analog, audio system. This means the project’s goal have been achieved and the algorithms could allow the development of new simpler and cheaper commercial solutions, with equal or improved quality when compared with the majority of paid solutions present on today’s market.