淺談高清轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)

李佳霄

（吉林電視臺，吉林 長春 130033）

一、高清轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)功能要求概述

轉(zhuǎn)播車的音頻系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)按功能模塊劃分，主要應(yīng)考慮以下幾方面內(nèi)容：

1 轉(zhuǎn)播車音頻播出系統(tǒng)主要部分，包括整體播出音頻系統(tǒng)的設(shè)計，和調(diào)音臺、周邊設(shè)備的選型：高清轉(zhuǎn)播車主要完成立體聲的節(jié)目直播及制作，同時兼顧5.1環(huán)繞聲的節(jié)目直播。

2 轉(zhuǎn)播車音頻的雙通路冗余備份設(shè)計：采用主、備調(diào)音臺進(jìn)行獨立音頻制作，使用二選一切換器進(jìn)行主、備PGM信號的切換與備份。

3 轉(zhuǎn)播車外現(xiàn)場音頻處理，以及音頻回傳方式的設(shè)計：可以采用光纖方式進(jìn)行現(xiàn)場與轉(zhuǎn)播車內(nèi)的音頻互傳，目前主流使用MADI標(biāo)準(zhǔn)格式。

4 以上三部分系統(tǒng)功能中，立體聲節(jié)目的制作、以及播出的雙路備份冗余的能力是主要考慮的功能。同時兼顧音頻系統(tǒng)具備技術(shù)領(lǐng)先性、功能完善性，安全可靠性、操作便捷性，系統(tǒng)具有可維護性。滿足系統(tǒng)需求及自身使用需求外，還要考慮大型活動、體育賽事等節(jié)目的轉(zhuǎn)播中關(guān)于音頻方面制作標(biāo)準(zhǔn)的需求，參照表1。

表格中的是中國北京2008年奧林匹克運動會技術(shù)轉(zhuǎn)播中關(guān)于轉(zhuǎn)播車音頻部分的需求。

二、系統(tǒng)的總體設(shè)計

1 采用高標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻設(shè)備

在資金允許的條件下，選用的國際知名品牌、功能較先進(jìn)的音頻設(shè)備。充分利用了數(shù)字化設(shè)備的優(yōu)勢，與數(shù)字化高清視頻系統(tǒng)具有良好的兼容性，并具備相當(dāng)?shù)臄U展和升級能力。

2 高可靠性的備份方案

根據(jù)電視直播節(jié)目嚴(yán)格的安全性需求，設(shè)計時必須對故障情況的預(yù)測和應(yīng)急措施都有充分細(xì)致的考慮，除核心設(shè)備，如主、備調(diào)音臺等的部件采用了必要的冗余熱備份外，對整個系統(tǒng)的音頻通路備份方式也進(jìn)行了細(xì)致的設(shè)計，對于音頻系統(tǒng)的關(guān)鍵通路設(shè)備，都在硬件連接和控制界面上做好備份通路的準(zhǔn)備設(shè)計方案。

3 完備的細(xì)節(jié)設(shè)計

系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)節(jié)目需要，以人為本。采用的設(shè)備功能保證系統(tǒng)的功能。在轉(zhuǎn)播車預(yù)留接口、車內(nèi)音頻系統(tǒng)的通路連接、便捷的操作、滿足工作人員的操作習(xí)慣等方面需要做詳盡設(shè)計。

4 轉(zhuǎn)播車音頻區(qū)的設(shè)計。轉(zhuǎn)播車的音頻區(qū)設(shè)計包括整體布局設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、監(jiān)聽監(jiān)看設(shè)計等。整車布局、環(huán)境設(shè)計（在車體搭建前期，做好吸聲層的處理，將噪音過大的設(shè)備盡量放置在靜噪機柜中，以減小對聽音環(huán)境的影響等。）不做過多說明，著重監(jiān)聽監(jiān)看設(shè)計：

監(jiān)聽監(jiān)看設(shè)計，是在不影響監(jiān)聽情況下，充分考慮到訊道等信號的監(jiān)看。目前國內(nèi)有2種設(shè)計方法：一是按常規(guī)做固定式擺放，在相應(yīng)位置（±120°）考慮音箱擺放及結(jié)構(gòu)。這種擺放條件是音頻區(qū)足夠大，或者可以犧牲部分空間做內(nèi)嵌式安裝，目前應(yīng)用很少。二是考慮做吊裝處理。即在±120°位置車頂空間預(yù)留懸掛結(jié)構(gòu)和信號、電源接口。這樣考慮主要是目前的絕大多數(shù)的節(jié)目只要求制作立體聲節(jié)目，制作環(huán)繞聲節(jié)目的需求相對要少一些，做環(huán)繞聲節(jié)目的時候?qū)⒆笥噎h(huán)繞聲音箱懸掛即可。缺點是與正常的環(huán)繞聲監(jiān)聽中的左右環(huán)繞聲相比，聲像略微上移。本系統(tǒng)采用后者。

三、整體設(shè)計思想

高清轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)以大型數(shù)字調(diào)音臺為核心，以小型數(shù)字調(diào)音臺作為備份通路的結(jié)構(gòu)，并在此基本架構(gòu)上同時加入了對這兩者通路的音頻共享、通路接管等進(jìn)行適當(dāng)備份。

表1

由于帶有多聲道伴音的數(shù)字電視播出已成為全球近年來的發(fā)展目標(biāo)，因此音頻系統(tǒng)不僅需要能夠滿足立體聲節(jié)目的現(xiàn)場制作及播出，同時也考慮增加了多聲道節(jié)目制作的能力。為此，系統(tǒng)中所選擇的大型數(shù)字調(diào)音臺，最大限度的適應(yīng)現(xiàn)場直播，除具備基本的環(huán)繞聲播出/制作能力外，還具備虛擬環(huán)繞聲（VSP）調(diào)整、5.1下混立體聲等高級應(yīng)用功能。

此外，為了實現(xiàn)音頻通路完善的多種備份手段，以及考慮轉(zhuǎn)播車內(nèi)的空間，YAMAHA、TAMURA及SOUNDCRAFT公司一些小型現(xiàn)場數(shù)字調(diào)音臺產(chǎn)品可以作為備份調(diào)音臺，作為小型現(xiàn)場數(shù)字調(diào)音臺，這些產(chǎn)品具備一定的擴展能力，功能全面，可以在緊急狀態(tài)下極好的完成應(yīng)急播出和重要音頻信號處理的任務(wù)。

四、系統(tǒng)圖及簡要說明

設(shè)計參考系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1中，左方為轉(zhuǎn)播車外及音頻系統(tǒng)外輸入音頻系統(tǒng)的主要信號來源，如攝像機CCU信號、車體接口板音頻接口等；最右方為車體的最主要的音頻輸出接口，如車體接口板、送視頻區(qū)信號等。由圖中可以看出，車外接口機箱、現(xiàn)場調(diào)音臺通過光纖將信號送回車內(nèi)，所有數(shù)字音頻信號，包括來自車體外板、視頻區(qū)VTR、CCU、以及音頻系統(tǒng)的音源設(shè)備，全部送入主調(diào)音臺的數(shù)字輸入接口。而部分主要設(shè)備的模擬音頻輸出，例如360硬盤機、VTR等，則送往備份調(diào)音臺作為雙路備份通路使用。其中，專業(yè)音頻設(shè)備，如CD機、數(shù)字效果器、數(shù)字延時器等設(shè)備，其音頻輸出為110Ω平衡接口，相應(yīng)接入主調(diào)音臺的平衡輸入；而高清VTR、標(biāo)清VTR、CCU等視頻設(shè)備，音頻輸出為75Ω非平衡接口，則在阻抗轉(zhuǎn)換后再接入調(diào)音臺數(shù)字輸入板卡。所有數(shù)字音頻信號經(jīng)過調(diào)音臺的處理混音后，作為PGM信號送往后端二選一及音分等，以便選擇分配后供視頻系統(tǒng)使用。

其它車體輸入模擬信號，以及車內(nèi)設(shè)備的模擬信號，直接送往數(shù)字主調(diào)音臺，而部分車體輸入模擬信號則由無源分配器一分為二，之后再分別送往主、備調(diào)音臺。這樣，在整體正常工作時，由主調(diào)音臺進(jìn)行音頻處理；當(dāng)主調(diào)音臺出現(xiàn)問題時，其輸出信號無法使用時，可由備份調(diào)音臺使用其得到的模擬音源信號進(jìn)行混音制作，之后通過操作人員的手動二選一操作，將其選切輸出到音分及之后的視頻應(yīng)用。

在音頻系統(tǒng)的輸出方面（圖1中右方的接口），同樣可以看到，主調(diào)音臺、備份調(diào)音臺、音分等都同時具備相對獨立的音頻輸出接口，這樣可以在非常情況下，保證輸出信號的可用。

五、高清轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)要點詳細(xì)說明

1 基本信號通路

由圖1可以看出，在這一音頻系統(tǒng)設(shè)計中，核心設(shè)備的大部分音頻信號路由都不是唯一的，任何信號都可以在跳過數(shù)字主調(diào)音臺或者備份調(diào)音臺的情況下，依然達(dá)成信號處理和播出。

另一方面，對車外信號全面采用了MADI信號分配切換的方式送往兩個調(diào)音臺，因此在主調(diào)音臺正常時，可保證最大化的音頻通路使用和方便的音頻制作；而在主調(diào)音臺出問題時，備份調(diào)音臺具備足夠的靈活性，可以在遠(yuǎn)程接口機箱、車外現(xiàn)場調(diào)音臺等MADI回傳信號中選擇最重要的通路選切使用，同樣最大化的保證了備份音頻制作的優(yōu)質(zhì)。

2 細(xì)節(jié)簡述

系統(tǒng)設(shè)計時，可參照BOB、CCTV等對高清轉(zhuǎn)播車音頻部分所提出的標(biāo)準(zhǔn)要求，并根據(jù)實際對高清轉(zhuǎn)播車的功能需要，在以上音頻基本路由設(shè)計基礎(chǔ)上，還主要考慮以下系統(tǒng)設(shè)計細(xì)節(jié)：

嵌入信號的主備考慮——當(dāng)信號最終制作完成，從轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)輸出之后，音頻將被嵌入HD-SDI饋線中。在上述系統(tǒng)中，共有4臺AES音分負(fù)責(zé)PGM音頻信號的送出，在正常工作時，音分#1作為L/R立體聲節(jié)目信號的輸出分配，其輸入信號來自數(shù)字二選一設(shè)備，由主、備調(diào)音臺送出的PGM選切后實現(xiàn)。#2、#3、#4號音分則負(fù)責(zé)擴展為5.1環(huán)繞聲制作時，L/R/C/LEF/Ls/Rs共6路音頻信號的分配送出。而#1音分仍然負(fù)責(zé)立體聲節(jié)目的輸出。這一格式滿足杜比、CCTV等公開標(biāo)準(zhǔn)，同時也保證了無論哪種直播現(xiàn)場，最基本的立體聲節(jié)目制作都可以得到完全的安全保證。

環(huán)繞聲處理，環(huán)繞聲的6路音頻輸出如何與現(xiàn)有視頻系統(tǒng)結(jié)合？目前國際上、及國內(nèi)行業(yè)內(nèi)的通用解決辦法，基本上使用杜比E音頻編碼系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)播車的音頻系統(tǒng)內(nèi)，考慮了今后對DolbyE編碼設(shè)備（Dolby DP570，DP571）的擴展（系統(tǒng)中考慮相關(guān)預(yù)留接口），并具備環(huán)繞聲效果器以支持環(huán)繞聲制作功能。

監(jiān)聽系統(tǒng)，為了數(shù)字調(diào)音臺在能夠監(jiān)聽/制作/處理5.1通道環(huán)繞聲音頻的能力的同時，在緊急情況下，備份調(diào)音臺也可以使用監(jiān)聽音箱進(jìn)行監(jiān)聽，在所有監(jiān)聽音箱的輸入端，和備份調(diào)音臺的監(jiān)聽輸出端加入了模擬音頻跳線，在需要時可隨時由備份調(diào)音臺掌握監(jiān)聽輸出。

多軌錄音功能，在具備環(huán)繞聲播出、制作能力的同時，越來越多的電視臺要求環(huán)繞聲音頻系統(tǒng)具備拾取、記錄原始音頻信號，以備今后環(huán)繞聲精品制作使用。因此，在轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)中，采用了多軌的固態(tài)錄音機，其中的通路的IO數(shù)量足夠記錄目前轉(zhuǎn)播車外來、或現(xiàn)場調(diào)音臺處理調(diào)整過的初級音頻信號。

3 關(guān)于系統(tǒng)中數(shù)字同步與音畫同步、延時的問題

在數(shù)字音頻系統(tǒng)中，數(shù)字同步問題是一個尤為重要的問題，整個系統(tǒng)采用什么樣的同步方式以及外來同步信號源的確定在選購設(shè)備時就應(yīng)該了解清楚，這點很關(guān)鍵。特別要注意的是高清電視轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)與視頻系統(tǒng)間的音畫同步延時問題。

（a）系統(tǒng)同步

在高清轉(zhuǎn)播車的音頻系統(tǒng)中采用數(shù)字連接方式，通過黑場電平同步信號（BB）和字時鐘信號（WC）實現(xiàn)音視頻同步，提供給主調(diào)音臺和備份調(diào)音臺，同時通過同步分配器將BB信號轉(zhuǎn)換為AES、WC等音頻同步信號送給其它數(shù)字音頻設(shè)備供同步使用。

（b）音畫同步延時問題

高清電視轉(zhuǎn)播車同時具備標(biāo)清和高清節(jié)目的錄像及直播功能。而在高清和標(biāo)清的上，下變換過程中，由于經(jīng)過了重新數(shù)字編解碼轉(zhuǎn)換的過程，因而節(jié)目產(chǎn)生了圖像滯后的現(xiàn)象。為了配合視頻系統(tǒng)中的上下變換，音頻系統(tǒng)中需加入相應(yīng)的延時（具體延時量需要整車集成完畢后，通過專業(yè)設(shè)備對視頻延時進(jìn)行測量）。結(jié)合目前高清視頻設(shè)備的功能，PGM通道的音頻延時一般是在視頻周邊加嵌器中進(jìn)行設(shè)置，這樣可以保證輸出的高標(biāo)清節(jié)目信號聲音與畫面相統(tǒng)一。這也考慮到了成本因素。但音頻系統(tǒng)中需要考慮到配置監(jiān)聽通道的延時器，使得轉(zhuǎn)播車內(nèi)現(xiàn)場制作過程中，聲音與畫面相統(tǒng)一。

目前的高、標(biāo)清系統(tǒng)在經(jīng)過切換臺、視頻矩陣的幀同步器、高標(biāo)清上下變換、DOLBY E編解碼過程勢必存在一定的延時，而延時量會根據(jù)不同的制作方式發(fā)生變化，如果采用外接延時器的方法來解決不夠靈活，同時增加很多費用，因此本系統(tǒng)通過調(diào)音臺自身的延時功能來解決延時的問題。Vista5調(diào)音臺對所有輸入通路加入240ms的延時處理，并可以對輸出信號加入長達(dá)1s的延時，延時量可隨時在操作臺面上進(jìn)行更改設(shè)定，功能完善，操作方便。

4 Studer Vista5數(shù)字播出調(diào)音臺

操作界面設(shè)計采用了VISTONIC專利技術(shù)，利用液晶顯示屏和鑲嵌在其上的旋鈕和按鍵來實現(xiàn)整體的控制。每個通道的均衡器、動態(tài)處理器、聲像定位等控制參數(shù)均可以圖形、參數(shù)兩種方式顯示出來，使用者的視線只需要停留在所需控制的部位；而且每種功能均用專門的不同顏色來顯示，均衡器和濾波器用紅色表示，動態(tài)功能用綠色表示，而聲像定位功能則用黃色來表示，操作界面人性化，功能一目了然，操作便捷。

不但具有直播部分的功能，而且對環(huán)繞聲作了相應(yīng)的優(yōu)化。

完善的安全保護措施：

（a）Vista5的所有輸入、輸出及DSP處理部分均采用模塊化設(shè)計，同時設(shè)計有多層安全保護功能。首先Vista5采用的是浮點式DSP處理方式，也就是說每一塊DSP處理模塊并非固定用于處理某些功能，它的處理功能完全是依據(jù)系統(tǒng)在不同時刻的功能需求而自動進(jìn)行動態(tài)分配的。而采用浮點DSP的處理結(jié)構(gòu)，則可實現(xiàn)當(dāng)某一塊DSP板卡有問題時，系統(tǒng)會自動檢測到問題的所在，并自動將處理的功能交由其它備份的DSP板卡來完成，在此過程中系統(tǒng)依然保持正常的工作狀態(tài)，同時系統(tǒng)也會在顯示窗上提示用戶哪塊板有問題及有何問題，以便用戶可以清楚地知道故障點，故障的處理方法。

（b）而對于負(fù)擔(dān)輸入、輸出接口工作的D21m機箱和接口卡來說，采用了全硬件控制及轉(zhuǎn)換電路設(shè)計，其中沒有任何所謂“高級”軟件控制及處理，這保證了它在實際應(yīng)用中的高可靠性。即使其中任何一塊板卡出現(xiàn)了故障，也絕不會影響其它板卡的工作，在實際使用中，這些特性將“災(zāi)難性”故障的概率降到最低。

（c）所有的DSP及輸入、輸出模塊均可實現(xiàn)熱插拔。既可以在不斷電的條件下任意更換模塊，而不致影響使用，這樣大大方便了系統(tǒng)維護，也避免了可能造成停播的尷尬。

（d）Vista5采用的是分散式供電系統(tǒng)，既系統(tǒng)中的所有DSP、監(jiān)聽、輸入/輸出機箱以及操作控制界面均采用獨立的主備電源，減少由于電源故障造成系統(tǒng)的全面癱瘓機會，從而加大系統(tǒng)的安全可靠系數(shù)。

高清轉(zhuǎn)播車投入使用以來，相繼完成了《中超聯(lián)賽》、《CBA》、《第十二屆全運會》、《花開桃李梅》等大型節(jié)目的轉(zhuǎn)播和制作。音頻系統(tǒng)性能穩(wěn)定，故障點易排查，和外接設(shè)備搭配使用靈活，音頻制作指標(biāo)符合播出標(biāo)準(zhǔn)。

[1]BOB（北京奧林匹克轉(zhuǎn)播有限公司）高清設(shè)備準(zhǔn)備會音頻要求[Z].