數字錄音演播室系統(tǒng)設計——以上海遠程教育集團演播室為例

樂文華

（中國唱片上海公司技術部，上海 200233）

隨著音視頻技術的發(fā)展，各類演播室的技術裝備設施越來越先進，功能越來越齊全，各類節(jié)目的制作手段日新月異，較好地提高了其質量和水平。本文以上海遠程教育集團演播室為例，探討數字錄音演播室系統(tǒng)的設計思路與方案。

1 數字演播室系統(tǒng)設計

利用計算機互聯網技術、流媒體傳播技術以及視聽電視技術的現代技術手段，建立一個集視聽影像、數字化錄音和燈光于一體的演播室系統(tǒng)，需從兩方面進行考慮。首先，數字演播室系統(tǒng)包括電視虛擬直播系統(tǒng)、線性模擬編輯系統(tǒng)和流媒體在線服務廣播系統(tǒng)三個子系統(tǒng)，同時滿足實時攝、錄、編、播等數字化傳播的全過程，見圖1；其次，三個子系統(tǒng)形成環(huán)路，與現有網絡資源共享，從而有效利用設備，減少投資。

圖1 全數字化攝錄編播系統(tǒng)框圖

1.1 設備選用

演播室的數字化系統(tǒng)設計和設備選型中，根據上海遠程教育集團教學節(jié)目制作的特點，針對新聞制作技術所要求的系統(tǒng)安全性和可靠性進行綜合考慮是至關重要的。視頻的主、備通路應選擇全數字方式，演播室用攝像機選用SONY廣播級系列，選配三同軸接口的CA-D50P適配器和全機架的CCU-D50P基本結構單元；錄像機部分則采用SONY專業(yè)錄像機DSR-1800P（帶編輯型的）。

周邊設備（如分配器、A/D和D/A轉換、幀同步機）等選用OSEE公司的產品。視頻跳線器、視頻電纜和接頭等采用生產工藝好、接點鍍金處理和使用無氧銅鋁箔屏蔽的產品，且均采用壓接式連接的專業(yè)級產品。

1.2 視頻主切換臺和應急保障

主視頻切換臺是整個視頻系統(tǒng)的核心，該演播室系統(tǒng)選用了日本松下MX-70。基于新聞直播注重時效性，在系統(tǒng)設計中充分考慮了直播時應急切換系統(tǒng)的性能及布局，保證系統(tǒng)不因局部設備的意外故障導致系統(tǒng)癱瘓。主通道為切換臺PGM輸出，通過二選一應急倒換器和視頻分配器送至總控A路。假如切換臺發(fā)生故障時，數字視頻矩陣和切換臺具有基本同步的信號源，且為雙電源工作。此外，將切換臺的另一路PGM輸出經分配器直接送給總控B路作為通道備份。這樣，當切換臺工作正常但A路有故障時仍能保障總控B路有正常的PGM信號。如果切換臺和矩陣都有故障，則可采用跳線將攝像機信號直接送到總控。

1.3 矩陣傳輸系統(tǒng)

從長遠利益考慮，必須注重系統(tǒng)的開放性和可擴展性，需要設計一個以數字矩陣為核心，共享節(jié)目和設備資源的系統(tǒng)，從而實現對演播室及外來信號的調度。矩陣采用OSEE的SW120（16×8），矩陣的所有外來信號、視頻輸入信號包括切換臺的全部輸入信號和來自播控中心的信號以及切換臺的PGM、輔助母線等輸出信號。對數字矩陣輸出母線的分配，要注意以下幾方面：

（1）主切換臺故障時提供應急切換；

（2）技術檢測選擇各種視頻信號源；

（3）選擇錄像機的輸入源，實現多機位的同步視頻記錄；

（4）接入多路母線，使輸入源的選擇更為靈活；

（5）接入幀同步器，對外來信號實現鎖相；

（6）可對信號源進行審片選擇；

（7）對相關視頻信號實現信號調度；

（8）為顯示器墻及大屏幕提供所需要的信號畫面，可在監(jiān)視器數量和位置固定情況下靈活調配演播室內各種監(jiān)視信號。

1.4 同步鎖相系統(tǒng)

視頻同步系統(tǒng)由可產生同步時間碼鎖相的BG40同步機結合攝像機、主切換臺等組成，同步機產生的黑場同步信號由視分器分別送給系統(tǒng)內的其他設備，當BG40處于內同步工作狀態(tài)時，整個演播室系統(tǒng)時間碼鎖定在BG40同步機上；當演播室與總控系統(tǒng)聯合工作時，主控的黑場同步信號通過電纜送給演播室的同步機，使同步機處于外鎖相狀態(tài)，這時演播室系統(tǒng)就與主控系統(tǒng)同步了。

2 錄音演播室的聲學設計

2.1 設計要求

演播室的裝修設計上，應符合“先隔聲、后隔振，再進行區(qū)域性吸聲”的設計原則。首先需要了解演播室周圍的外部環(huán)境結構，充分考慮原本建筑的隔聲結構設計。在對室內吸聲與反射聲場作結構設計時，可以結合裝修材料的特性，根據施工現場的情況隨時進行局部調整。演播室結構圖見圖2。

2.2 演播室吸聲材料的應用

按照聲學頻譜的分布情況，語言類聲音頻率分布較為集中在中頻段的300 Hz～1000 Hz的范圍內，所以在裝修設計中應盡量結合對擴散板的利用，將混響值大約控制在T60≤0.38 s～0.61 s的可調范圍。吸聲材料的應用見表1。

2.2.1 頂棚

充分利用頂棚的吸聲面積，可以節(jié)約室內的音效面積，對整個演播廳的整體吸聲起著關鍵作用。經計算分析，決定同時使用兩種頂棚聲學處理方式。

（1）阻燃吸聲吊頂結合進口聚酯纖維吸音板。

（2）頂棚下方吊裝空間擴散體和低頻吸聲結構（注意保持與燈具的安全距離）。

2.2.2 墻面

用阻燃棉包（空間吸聲體及進口聚酯纖維吸音板），各轉角處采用弧形倒角處理，并內襯加厚吸聲體，其吸聲結構的選用，主要基于以下因素：

（1）根據設計要求，要求低頻吸聲系數高且可全頻吸聲的制作成品，可確保工程需要的墻面吸聲要求，吸聲性能穩(wěn)定。

（2）各種技術參數專業(yè)化生產的吸聲結構成品，不僅可以控制避免產生二次污染，還可避免現場制作選材、加工誤差及其自身的粉塵污染。

圖2 演播室結構圖（設計參考圖）

表1 吸聲材料的應用

（3）專業(yè)化成品吸聲結構的生產制作，可確保施工質量，大大減少安裝誤差。

（4）專業(yè)化成品吸聲結構施工周期短，安裝簡單，有利于現場安裝降低成本。

（5）成品吸聲材料有豐富外觀效果，有更好的材料裝飾性。

2.2.3 演播室門窗

所有與外部環(huán)境相通的演播室門，均采用雙向聲閘結構并內襯鋼板層。觀察窗采用密閉三重真空玻璃加隔振，并經過紫外線消毒殺菌與干燥處理。

2.2.4 大廳地面

為了防止建筑的固體傳聲，演播室大廳采用隔音地板，墻面四周用橡膠條與地板隔離。地面用橡膠塊浮筑地板，以增大隔聲量、防止地面震動等，從而保證了正常的背景噪聲值。

2.2.5 噪聲

分析演播室所處的環(huán)境，對噪聲的主要來源作相應處理，如影視器材的散熱均選用靜音風扇；對空調機房、空調通風系統(tǒng)以及水暖管道等，用泡沫填充材料作吸聲、隔聲、減振等處理。另外，為了防止環(huán)境的固有噪聲，采用計算機軟件進行多次噪聲采樣，以便對錄音節(jié)目進行音質修正。

3 高清非線性編輯系統(tǒng)

高清非線性編輯系統(tǒng)應用了美國EDIUS技術，具有友好的全實時操作界面，使用方便。在軟硬件研制及技術開發(fā)上，提供經壓縮視頻格式的二、三維特技效果。這套系統(tǒng)能同時處理五層（包含兩層視頻文件、過濾效果、一層圖文及活動字幕）實時編輯，可獨立進行顏色矯正。對兩層視頻，可實現實時快慢動作和實時倒放等。把已采集的視頻文件和實況播送的視頻文件進行切換，能添加12 位的三維特技效果，包括編輯透視、翻頁、淡入淡出、畫中畫等，并可快速輸出常用的格式，如AVI、RealMedia、MPEG-2、WindowsMedia、MPEG-4及Quick Time。當然，直接從時間線上輸出廣播線視頻訊號更加方便。

高清非線性編輯系統(tǒng)擁有完善的基于文件工作流程，提供了實時、多軌道、多格式混編、合成、色鍵、字幕和時間線輸出功能。除了標準的系列格式，還支持 Infinity?JPEG 2000、DVCPRO、P2、VariCam、Ikegami GigaFlash、MXF 、XDCAM和XDCAM。系統(tǒng)配置見表2。

為了使節(jié)目質量得到保證，必須采取現代化技術監(jiān)測手段。系統(tǒng)設計時，另外還配備了一套DDV公司的ITC-100多通道內部無線通訊監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)每個分路的接收通道可接收來自控制室導演或主編的主控指令，并且還可以與其他機位的制作人員橫向聯系，大大減輕了各方面的工作壓力，同時有效地減少了協調性失誤。

4 音頻工作站錄制系統(tǒng)

音頻工作站設備主要采用了美國Avid DIGIDESIGN公司的全套ProTools HD音頻工作站系統(tǒng)。該系統(tǒng)以Apple或PC為主控服務器，結合其他壓縮、混響等周邊設備，并配以1394高速火線運行卡，外置工業(yè)級高速硬盤作編輯、合成的素材數據庫。全套系統(tǒng)的A/D（模擬/數字）信號通過Control 24數字調音臺經前期信號處理或返送監(jiān)聽，信號流由192 I/O接口送達音頻工作站進行實時數據處理或編輯合成。

整個音頻工作站皆為界面化操作系統(tǒng)，各功能鍵及周邊處理器都可通過界面操作平臺或掛件界面平臺進行實時的鼠標/鍵盤控制，也可以使用Control 24（或ProControl）的機械控制鍵進行仿模擬調音臺對等操作控制。

4.1 周邊設備

192 I/O的音頻接口備有三種外圍設備接口：

（1）SYNC I/O：為ProTools HD設計，能夠支持所有的行業(yè)標準的in clock sources（時鐘源）和time-code（時間碼）。

表2 非線性編輯系統(tǒng)配置

表3 ProTools HD音頻錄制編輯系統(tǒng)配置

表4 燈光系統(tǒng)的具體配置

圖3 演播區(qū)域照明燈位分布圖

（2）PRE：可以遠程控制的8聲道傳聲器放大器，可以供HD（高清）音頻接口和任何其他錄音/混音媒介使用。

（3）MIDI I/O：是以串行總線架構為能量的一種新穎接口，是為ProTools HD設計的多軌道MIDI接口。能提供給用戶10個MIDI端口，并為Digidesign的Time-stamping（時間戳）提供精確度支持。

4.2 錄音編輯系統(tǒng)配置和音頻工作站系統(tǒng)

錄音編輯系統(tǒng)的設備配置見表3。

5 演播室的燈光系統(tǒng)

電視演播室的燈光設計必須滿足攝像機CCD對拍攝物體景像感光的最佳物理特性，必須保證在色溫、照度、立體光調節(jié)等方面的域值恒定度。

SONY廣播級系列攝像機標準的最佳用光值（室內照明）分別是，拍攝物體81%反射率、200 K以上的預置色溫、照度2000 lx、光圈F8-F11。經測試，OSRAM系列的冷光源以36 W×6分組計算，每組在保持4 m的距離范圍，能提供3200 K色溫、1800 lx、F5.6-8光圈的物理環(huán)境。根據教學視頻演播室的面積，燈光系統(tǒng)的具體配置見表4。

演播區(qū)域照明燈位分布設計見圖3。進行供電設計時，必須安排一相單獨為燈光系統(tǒng)供電，且燈光控制調節(jié)系統(tǒng)要有良好的接地，安裝在導控室內。為了充分利用空間環(huán)境，特別設計了3個景區(qū)的布光延展余地。燈位可以整體在高架“工”字軌道里移動，萬向滑車可以作（x，y方向）平面的移動，使用恒力鉸鏈吊桿作垂直空間（z方向）的移動?？紤]到演播室的日常維護和性價比，不采用電動式升降系統(tǒng)，而采用更方便的自配重平衡式鉸鏈。

6 結束語

數字錄音演播室系統(tǒng)的建聲設計和攝像、錄音、編輯的綜合設計涉及到計算機、光學、電聲和建聲等多個學科領域，獲得良好攝錄演播效果需要多方面綜合考慮。但是，具備良好的圖像和語言清晰度、可懂度，以及要求圖像和聲音自然、逼真是其最終目的。該數字錄音演播室經過長時間使用后，圖像、音質效果良好，得到用戶的一致好評。

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