音頻播控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方案淺析

劉娜娜，彭永賢

（1.齊齊哈爾大學(xué) 計(jì)算中心，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾廣播電視臺(tái)，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

音頻播控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方案淺析

劉娜娜1，彭永賢2

（1.齊齊哈爾大學(xué) 計(jì)算中心，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾廣播電視臺(tái)，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

介紹了音頻播控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的總體結(jié)構(gòu)，分析了智能化主控系統(tǒng)的性能，并詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的設(shè)備配置及利用總控系統(tǒng)軟件控制各種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作的特點(diǎn)。通過(guò)技術(shù)改造，從系統(tǒng)方案到設(shè)備配置實(shí)現(xiàn)了一個(gè)全數(shù)字信號(hào)路由、智能化的電臺(tái)系統(tǒng)。

音頻系統(tǒng)；監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)；音頻路由；應(yīng)急信號(hào)

市臺(tái)現(xiàn)有音頻網(wǎng)設(shè)備是2004年3月1日建成并正式投入使用的，承擔(dān)著綜合廣播、文藝廣播、鄉(xiāng)村廣播3套廣播節(jié)目的播出任務(wù)，目前已連續(xù)運(yùn)行10年時(shí)間，許多設(shè)備都已老化，亟待進(jìn)行更新改造。按照“立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，兼收并蓄；超前準(zhǔn)備，預(yù)留空間；因地制宜，量力而行；解決問(wèn)題，消除隱患；明確責(zé)任，規(guī)范流程”的總體要求，更新改造總的方案是：原有播出方式不變，更新改造主控系統(tǒng)、直播間及錄音室的全部音頻網(wǎng)設(shè)備，通過(guò)更新改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的主控切換與監(jiān)測(cè)功能，打造一個(gè)“永不停播”的電臺(tái)。

電臺(tái)音頻網(wǎng)絡(luò)包括主控系統(tǒng)、直播室、制作室、錄音室等系統(tǒng)設(shè)備，其中，主控系統(tǒng)是整個(gè)音頻網(wǎng)絡(luò)的中心，調(diào)配所有節(jié)目的進(jìn)出，所以，設(shè)計(jì)主控系統(tǒng)要建立大系統(tǒng)的概念，充分考慮各技術(shù)平臺(tái)相互轉(zhuǎn)換時(shí)可能存在的問(wèn)題，為整個(gè)系統(tǒng)提供匹配的工作電平。矩陣又是主控系統(tǒng)的核心，主要用于節(jié)目的交換任務(wù)，考慮到今后的發(fā)展及電臺(tái)實(shí)際要求，在主控矩陣等主要設(shè)備的選型和使用上都要留有擴(kuò)展空間。

1 智能主控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 主控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此次廣播播控設(shè)備改造系統(tǒng)中的主控系統(tǒng)按照3個(gè)直播室，6個(gè)通道進(jìn)行設(shè)計(jì)，智能主控系統(tǒng)是物理矩陣和網(wǎng)絡(luò)矩陣的雙矩陣備份結(jié)構(gòu)，依托總控軟件，進(jìn)行主控切換和功能監(jiān)測(cè)，從而建立一個(gè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的監(jiān)控系統(tǒng)[1]，如圖1所示。

1.1.1 系統(tǒng)主要功能

具有同步切換功能，在總控軟件的控制下，主矩陣可以進(jìn)行同步切換，作為備用路由的網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣也可以完全同步切換；具有監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能，該系統(tǒng)不僅能對(duì)音頻設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，而且支持對(duì)大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)；具有熱添加功能，即根據(jù)需要可隨時(shí)添加新硬件設(shè)備，而不用停止系統(tǒng)運(yùn)行和修改內(nèi)核，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；兼容性強(qiáng)，在設(shè)備選擇上也不用局限在某個(gè)廠商的產(chǎn)品之上，可以根據(jù)需要選擇不同廠商的產(chǎn)品。

圖1 智能主控系統(tǒng)框圖

1.1.2 音頻監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該音頻監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)利用外網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)）進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。在原有的內(nèi)網(wǎng)（總控網(wǎng)）監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)上增加了外網(wǎng)的監(jiān)聽(tīng)功能，該網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)外網(wǎng)也可以對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)。即通過(guò)網(wǎng)閘將總控網(wǎng)內(nèi)的信號(hào)等傳送到外網(wǎng)，外網(wǎng)用戶可以通過(guò)運(yùn)行監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)軟件與內(nèi)網(wǎng)同步進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)，這樣擴(kuò)大了監(jiān)聽(tīng)范圍，進(jìn)一步保障了系統(tǒng)的安全播出。

同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻信號(hào)和設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)的數(shù)據(jù)，既提高了系統(tǒng)的傳輸效率又提高了數(shù)據(jù)的安全性。用戶還可以隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)終端利用外網(wǎng)對(duì)慢錄工作站中的內(nèi)容進(jìn)行查詢與回放，極大地提高了系統(tǒng)的訪問(wèn)效率[2]。

網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決了總控網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆爆嵑投嗳送瑫r(shí)監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)不方便的問(wèn)題，是對(duì)傳統(tǒng)的監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的升級(jí)換代。

1.2 系統(tǒng)信號(hào)流程

主控系統(tǒng)要具備六大功能：音頻路由的切換與傳輸，應(yīng)急信號(hào)切換與代播，音頻信號(hào)的監(jiān)看及監(jiān)聽(tīng)，直播間核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，核心設(shè)備溫度、濕度的監(jiān)控，視頻監(jiān)控及錄像。

1.2.1 音頻路由的切換與傳輸

根據(jù)市臺(tái)的具體情況，臺(tái)內(nèi)設(shè)置3個(gè)直播間，直播間延時(shí)器后數(shù)字輸出先進(jìn)入無(wú)源數(shù)字一分二，分出來(lái)的兩路一路直接進(jìn)入物理矩陣，另一路則送給網(wǎng)絡(luò)矩陣，后端的網(wǎng)絡(luò)智能墊樂(lè)四選一，其輸入接口數(shù)字或模擬可選，直播室送到四選一的輸入端（即3個(gè)AES/EBU數(shù)字輸入），優(yōu)先級(jí)最高的是物理矩陣直接輸出信號(hào)，其次是網(wǎng)絡(luò)矩陣的輸出信號(hào)，最后還有一個(gè)來(lái)自直播間數(shù)字直播調(diào)音臺(tái)的直出信號(hào)（延時(shí)前），只有當(dāng)以上信號(hào)源都出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，四選一才會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)部墊樂(lè)進(jìn)行播出。

主控主信號(hào)的流程具體如下：直播間延時(shí)器后輸出→無(wú)源數(shù)字音分→跳線盤→數(shù)字矩陣→跳線盤→智能四選一及補(bǔ)樂(lè)機(jī)→跳線盤→網(wǎng)絡(luò)音分→跳線盤→主備光端機(jī)及其他需要的地方（例如送往外縣區(qū)調(diào)頻轉(zhuǎn)播站和有線電視網(wǎng)）。

在物理矩陣系統(tǒng)中增加一個(gè)推子，這個(gè)推子可以直接控制物理矩陣的輸出電平。

1.2.2 應(yīng)急信號(hào)的切換與代播

為了保障播出的安全性，每個(gè)直播間的調(diào)音臺(tái)都要利用不同的母線輸出兩個(gè)數(shù)字信號(hào)，這樣是為了保證一條母線出現(xiàn)故障不影響另一條母線的輸出，避免了停播事故的出現(xiàn)。

利用無(wú)源音頻分配器（無(wú)源音分）接收延時(shí)器后的數(shù)字信號(hào)，無(wú)源音分輸出兩路數(shù)字信號(hào)，一路送入物理矩陣進(jìn)行處理，一路送入網(wǎng)絡(luò)矩陣進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)分別送入四選一及補(bǔ)樂(lè)機(jī)的前兩路輸入，進(jìn)一步保障了信號(hào)不間斷輸出，延時(shí)前調(diào)音臺(tái)直接輸出的信號(hào)送入四選一及補(bǔ)樂(lè)機(jī)的第三路輸入。轉(zhuǎn)播信號(hào)也通過(guò)無(wú)源音分分別送入物理和網(wǎng)絡(luò)矩陣進(jìn)行處理，并把物理矩陣輸出數(shù)字信號(hào)返送給各直播間調(diào)音臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)直播間的手動(dòng)轉(zhuǎn)播。

應(yīng)急信號(hào)的切換順序是：延時(shí)后的主物理矩陣輸出信號(hào)→延時(shí)后的備用網(wǎng)絡(luò)矩陣輸出信號(hào)→延時(shí)前的調(diào)音臺(tái)信號(hào)→內(nèi)部補(bǔ)樂(lè)信號(hào)。在以上四步切換中直到第三步都是正常的直播節(jié)目信號(hào)，也就是說(shuō)它仍然是“優(yōu)播”，只有當(dāng)前三步都沒(méi)信號(hào)輸出時(shí)（這樣的情況可以這樣理解，只有當(dāng)調(diào)音臺(tái)徹底崩潰時(shí)，也就是兩條母線同時(shí)沒(méi)有信號(hào)輸出時(shí)才會(huì)發(fā)生，這樣的幾率很低），系統(tǒng)才會(huì)切換到內(nèi)部補(bǔ)樂(lè)輸出上，這時(shí)才是劣播。所以，在非極端情況下（全部斷電，UPS也無(wú)法供電時(shí)），該方案都可以看做是一個(gè)“永不停播”的電臺(tái)。

在這個(gè)方案中可以選擇自動(dòng)操作和手動(dòng)操作兩種狀態(tài)，當(dāng)選擇自動(dòng)操作狀態(tài)時(shí)，四選一及補(bǔ)樂(lè)機(jī)將按照設(shè)定的監(jiān)測(cè)及切換順序自動(dòng)進(jìn)行切換。當(dāng)選擇了手動(dòng)操作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)就提供另一種手動(dòng)應(yīng)急切換方案，如當(dāng)主控系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，但是直播間的調(diào)音臺(tái)還可以正常使用的情況下，可以通過(guò)手動(dòng)方式把信號(hào)直接送入后端傳輸設(shè)備，即通過(guò)手動(dòng)插接直播間音源與傳輸端的兩極跳線盤實(shí)現(xiàn)。即使當(dāng)系統(tǒng)中的某一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，也可以通過(guò)手動(dòng)插接中間的兩極跳線盤的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的跳接，同樣可以保證節(jié)目的正常播出。

由于從直播間出來(lái)的數(shù)字或模擬信號(hào)輸入到的音分為無(wú)源數(shù)字一分二，它本身不受電源的制約，出現(xiàn)故障的可能性更低，可以忽略不計(jì)。另外在這個(gè)系統(tǒng)中還加入開(kāi)路信號(hào)的監(jiān)測(cè)，可以同時(shí)接收FM/AM信號(hào)，并可監(jiān)測(cè)空中信號(hào)的彩條、相位、場(chǎng)強(qiáng)、噪聲、李薩如圖等。同時(shí)可以進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，還可以對(duì)開(kāi)路信號(hào)進(jìn)行慢錄。

1.2.3 音頻信號(hào)的監(jiān)看、監(jiān)聽(tīng)及核心設(shè)備溫度監(jiān)控

要實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的監(jiān)看及監(jiān)聽(tīng)，以及核心設(shè)備的溫度監(jiān)控，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括對(duì)左右聲道電平、左右聲道相位圖、左右聲道相關(guān)性、李薩如圖、開(kāi)路信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并同時(shí)可以進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。監(jiān)聽(tīng)可選擇使用觸摸屏的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，可設(shè)置為手動(dòng)點(diǎn)選監(jiān)聽(tīng)或者是自動(dòng)輪聽(tīng)，輪聽(tīng)間隔時(shí)間可定義。

對(duì)于直播間核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，包括調(diào)音臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)（包括主機(jī)箱工作溫度、電源狀態(tài)、板卡是否故障，甚至推子的狀態(tài)等），延時(shí)器的工作狀態(tài)（包含延時(shí)狀態(tài)等）[3]。

溫濕度監(jiān)測(cè)一般是在直播間的直播調(diào)音臺(tái)、主控的矩陣、工作站系統(tǒng)中的服務(wù)器以及磁盤陣列柜等核心設(shè)備的位置安裝溫濕度傳感器，監(jiān)測(cè)其溫度變化。當(dāng)設(shè)備的外側(cè)溫度高于設(shè)定的門限值的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)開(kāi)始報(bào)警，并提示這個(gè)設(shè)備可能會(huì)因溫度過(guò)高而出現(xiàn)故障。這樣會(huì)使故障設(shè)備被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以便防患于未然。溫濕度監(jiān)測(cè)對(duì)于當(dāng)無(wú)人值守的機(jī)房空調(diào)出現(xiàn)故障時(shí)所帶來(lái)的設(shè)備過(guò)熱造成的死機(jī)、崩潰等故障具有非常大的預(yù)警作用。

1.2.4 視頻監(jiān)控及錄像

總控系統(tǒng)要具有視頻監(jiān)控的功能，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)，這些網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)本身要帶有IP接口，將它們通過(guò)網(wǎng)線連接到專用的交換機(jī)上，相關(guān)設(shè)備就可以拾取視頻流。它既可以將這些視頻畫面和其他部分顯示在一起，也可以專門將它顯示在一個(gè)或多個(gè)顯示器和液晶電視上。它的界面是可以隨時(shí)進(jìn)行拖拽操作的。并且這些視頻可以直接錄制在計(jì)算機(jī)上，方便歷史資料的查詢和調(diào)取。

2 直播間系統(tǒng)設(shè)計(jì)

直播間負(fù)擔(dān)著電臺(tái)絕大部分播出任務(wù)，包括直播節(jié)目、錄播節(jié)目、轉(zhuǎn)播節(jié)目（手動(dòng)方式）及熱線聽(tīng)眾互動(dòng)等。目前的系統(tǒng)應(yīng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能可監(jiān)測(cè)化為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行建設(shè)。

直播間系統(tǒng)是電臺(tái)節(jié)目播出的源機(jī)房，是電臺(tái)播出系統(tǒng)中唯一由主持人直接操作并直接播出的機(jī)房系統(tǒng)。由于主持人并不是專業(yè)的技術(shù)人員，所以就要求直播間系統(tǒng)中的設(shè)備性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)。

直播間系統(tǒng)是一個(gè)以數(shù)字直播調(diào)音臺(tái)為核心設(shè)備的播出硬件系統(tǒng)（如圖2所示），系統(tǒng)中包含所有與播出工作有關(guān)的周邊設(shè)備，如主持人用傳聲器、嘉賓用傳聲器、專業(yè)CD機(jī)、DVD機(jī)、專業(yè)廣播延時(shí)器、電話?cǎi)詈掀?、耳機(jī)、耳分、監(jiān)聽(tīng)音箱等。

調(diào)音臺(tái)是直播系統(tǒng)的核心設(shè)備，采用CRYSTAL數(shù)字網(wǎng)絡(luò)調(diào)音臺(tái)，CRYSTAL是由調(diào)音臺(tái)主機(jī)箱和調(diào)音臺(tái)推子模塊以及外置機(jī)架式熱冗余雙電源這三大部分組成。配置4路傳聲器輸入，12通道模擬線路輸入，4AES/EBU輸入，16通道模擬線路輸出，4AES/EBU輸出，8GPI/O，用于顯示表頭的軟件以及1個(gè)擴(kuò)展槽，可選4個(gè)MADI接口。擴(kuò)展槽可增加的擴(kuò)展卡包括8通道模擬線路輸入/輸出卡，4AES/EBU輸入/輸出卡，4路傳聲器輸入和4通道模擬線路輸入卡。

圖2 直播間系統(tǒng)框圖

首先，調(diào)音臺(tái)要實(shí)現(xiàn)100%的模塊化以及分體式結(jié)構(gòu)，調(diào)音臺(tái)的主機(jī)箱和調(diào)音臺(tái)推子模塊采用分體結(jié)構(gòu)，調(diào)音臺(tái)主機(jī)箱采用雙電源供電機(jī)架插卡式結(jié)構(gòu)，調(diào)音臺(tái)推子模塊也是雙電源供電的模塊化結(jié)構(gòu)，以4推子為一個(gè)單元，這種結(jié)構(gòu)是最合理的結(jié)構(gòu)，在調(diào)音臺(tái)的維護(hù)、系統(tǒng)擴(kuò)展方面具有優(yōu)勢(shì)。

第二，就是調(diào)音臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，今后網(wǎng)絡(luò)化智能化節(jié)目播出控制傳輸發(fā)射接收系統(tǒng)是廣播技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，如果調(diào)音臺(tái)現(xiàn)在就具有滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化接口，無(wú)疑為今后整個(gè)播控系統(tǒng)的發(fā)展提供了條件，是具有戰(zhàn)略性前瞻的舉措。

調(diào)音臺(tái)要提供多種網(wǎng)絡(luò)化接口：MADI光纖網(wǎng)絡(luò)接口是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支持多通道數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)接口，單根多模光纖可同時(shí)傳輸64個(gè)通道的音頻信號(hào)，這是電臺(tái)解決原有單通道音頻電纜傳輸效率低的最佳手段；GPIO接口可通過(guò)從接口實(shí)現(xiàn)調(diào)音臺(tái)的對(duì)外控制或者被外部設(shè)備控制，例如對(duì)門燈的控制以及FADER START功能等；ETHERNET網(wǎng)絡(luò)接口是最有用的網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)這個(gè)接口可以設(shè)置調(diào)音臺(tái)的參數(shù)、監(jiān)視調(diào)音臺(tái)音頻的狀態(tài)和參數(shù)、監(jiān)控調(diào)音臺(tái)的工作狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

此系統(tǒng)核心是總控系統(tǒng)，總控的核心是總控專家軟件，系統(tǒng)不但是一個(gè)高度集成和智能化，代播手段非常齊備的主控系統(tǒng)，而且安全性高、兼容性強(qiáng)、穩(wěn)定可靠。此次技術(shù)改造，從系統(tǒng)方案到設(shè)備配置實(shí)現(xiàn)了一個(gè)全數(shù)字信號(hào)路由、智能化的電臺(tái)系統(tǒng)，改變了目前電臺(tái)信號(hào)監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)手段相對(duì)單一的狀況，是一個(gè)名副其實(shí)的“永不停播”的電臺(tái)。

[1]李娜.廣東電視臺(tái)國(guó)際頻道高清播出系統(tǒng)概述[J].電視技術(shù)，2013（20）：52-54.

[2] 姜寧.異構(gòu)播出系統(tǒng)中業(yè)務(wù)流程統(tǒng)一監(jiān)控的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].廣播與電視技術(shù)，2011（5）：126-130.

[3] 忻震.“可編程”改變傳統(tǒng)調(diào)音臺(tái)模式[J].電聲技術(shù)，2011，35（6）：70-72.

彭永賢(1970—)，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主研廣播電視設(shè)備的應(yīng)用。

Audio Broadcast on Transformation of Control System Design

LIU Nana,PENG Yongxian
（1.Computing Center of Qiqihar University,Heilongjiang Qigihar 161006,China; 2.Radio and Television of Qigihar,Heilongjiang Qigihar 161005,China）

Audio broadcast control system is introduced in this paper.The overall structure of the design scheme,the performance of the intelligent control system are analyzed,and the system equipment configuration and the use of total control system software to control a variety of hardware equipment is elaborated in detail,the characteristics of the cooperative work is realized.A intelligent radio station is realized from system solutions to system configuration.

audio system;monitoring system;audio routing;emergency signals

TN93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.020

【本文獻(xiàn)信息】劉娜娜，彭永賢.音頻播控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方案淺析[J].電視技術(shù)，2015，39（6）.

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（12541868）

劉娜娜(1969—)，女，副教授，主研計(jì)算機(jī)教育及網(wǎng)絡(luò)通信；

閆雯雯

2014-07-10