對廣播電臺發(fā)展5.1 環(huán)繞聲技術(shù)的探討

沈芳旌

（中央廣播電視總臺，北京 100866）

1 引言

隨著人們對廣電行業(yè)審美需求的提高，視頻領(lǐng)域4K 技術(shù)已普及到電視臺及網(wǎng)絡(luò)節(jié)目，8K 技術(shù)也正在推進(jìn)。目前，音頻領(lǐng)域5.1 環(huán)繞聲也已投入使用于一些優(yōu)質(zhì)的電視節(jié)目中。最多使用環(huán)繞聲伴音的電視節(jié)目有體育賽事、音樂現(xiàn)場及綜藝等，但廣播電臺和環(huán)繞聲廣播節(jié)目卻一直沒有實現(xiàn)。5.1環(huán)繞聲對于廣播電臺來講，是一個需要面對與突破的技術(shù)方向。

2 廣播電臺發(fā)展5.1 環(huán)繞聲技術(shù)的必要性

廣播電臺與電視臺深度融合，不管是轉(zhuǎn)播環(huán)繞聲電視節(jié)目伴音還是追趕潮流自制環(huán)繞聲廣播節(jié)目，發(fā)展5.1 環(huán)繞聲技術(shù)是當(dāng)下廣播電臺需要認(rèn)真考慮的事情。利用5.1 環(huán)繞聲制作廣播節(jié)目，能使廣播節(jié)目有更多拓展空間和創(chuàng)新空間，增強廣播電臺在新媒體沖擊下的競爭力，提升與網(wǎng)絡(luò)新媒體融合的包容性。

2.1 簡述5.1 環(huán)繞聲

環(huán)繞聲是立體聲的一種，通常多于雙聲道就可以稱為環(huán)繞聲。5.1 環(huán)繞聲包含L、R、C、LS、RS和SUB 這6 個聲道［1］，如圖1 所示。5.1 環(huán)繞聲相比現(xiàn)今廣泛使用的立體聲，聲音信息更加豐富，包圍感和臨場感更強烈，同時低頻聲道增加了震撼力。相比環(huán)繞聲廣播節(jié)目，5.1 環(huán)繞聲在音頻質(zhì)量上更上一個臺階，更具聽覺享受。

2.2 環(huán)繞聲技術(shù)在廣播領(lǐng)域的可行性

節(jié)目傳播分為制作、傳輸以及接收等步驟，而制作早已不是問題。制作一個5.1 環(huán)繞聲節(jié)目對于廣播電臺的技術(shù)支持并不難，困難在于環(huán)繞聲的傳輸與接收。所謂困難并不是技術(shù)無法達(dá)到，而是目前環(huán)繞聲傳輸和接收設(shè)備并未普及，真正實現(xiàn)環(huán)繞聲傳播還需時間。伴隨5G 時代的來臨，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋憬菪允沟铆h(huán)繞聲傳播的門檻大幅度降低。廣播并非只能依靠AM 和FM 這些模擬傳輸途徑進(jìn)行傳播，數(shù)字傳輸甚至無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式使得環(huán)繞聲廣播成為可能。

現(xiàn)今環(huán)繞聲傳輸技術(shù)有很多，如數(shù)字信號廣播DAB（Digital Audio Broadcasting EUREKA 147 DAB）和目前廣播電臺已投入使用的CDR 技術(shù)、杜比E 技術(shù)、DTS 技術(shù)等。5.1 環(huán)繞聲數(shù)字信號根據(jù)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行壓縮、編碼和傳輸，在接收端進(jìn)行解碼后便可重放5.1 環(huán)繞聲。只要有相應(yīng)的設(shè)備（如環(huán)繞聲收音機、機頂盒等），用戶接收5.1 環(huán)繞聲節(jié)目不是問題。

在傳輸策略上，AoIP 技術(shù)日益成熟，AES67標(biāo)準(zhǔn)的使用越來越廣泛，AES70標(biāo)準(zhǔn)也已制定完畢，許多音頻通道數(shù)繁多、體量較大的直播或轉(zhuǎn)播系統(tǒng)已經(jīng)開始使用AoIP 技術(shù)搭建傳輸系統(tǒng)。目前，網(wǎng)絡(luò)傳輸雖不是廣播電臺的主要傳輸方式，但也投入使用多年。

多種選擇的環(huán)繞聲傳輸編碼技術(shù)和成熟的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，使得環(huán)繞聲在廣播領(lǐng)域的發(fā)展具有可行性。

3 5.1 環(huán)繞聲音頻節(jié)目制作

3.1 針對廣播的環(huán)繞聲節(jié)目

并非所有廣播節(jié)目都可以很好地利用5.1 環(huán)繞聲，或者說利用5.1 環(huán)繞聲有可能畫蛇添足，如新聞、訪談等節(jié)目類型，并不需要6個聲道來豐富內(nèi)容。而音樂、廣播劇、體育賽事、大型活動轉(zhuǎn)播現(xiàn)場等節(jié)目，更適合5.1 環(huán)繞聲［2］。另外，廣播電臺還可以轉(zhuǎn)播電視臺的環(huán)繞聲節(jié)目。

相對于現(xiàn)在的以主持人為核心的廣播節(jié)目來說，5.1 環(huán)繞聲廣播節(jié)目就是以導(dǎo)播間的導(dǎo)播為核心來制作節(jié)目，導(dǎo)播間承擔(dān)起了制作和應(yīng)急的職責(zé)，制作方式更像電視節(jié)目，如圖2 所示。相比傳統(tǒng)直播節(jié)目主持人既是聲源來源又是制作人員，環(huán)繞聲節(jié)目因為音源數(shù)量多，有必要將拾音與制作分開。以較簡單的音樂直播節(jié)目來說，如果在直播間直播一個簡單的小型樂隊演出，主持人和演出人員在直播間，編輯和制作人在導(dǎo)播間，兩邊信號通過直播間與導(dǎo)播間之間的音頻接口相連，兩個房間各司其職。

3.2 廣播電臺直播節(jié)目的環(huán)繞聲音頻制作方案

5.1 環(huán)繞聲直播節(jié)目需要使用環(huán)繞聲調(diào)音臺支持多通道的音源制作節(jié)目。不管輸入信號為多少路，最終輸出信號均為5.1 環(huán)繞聲信號。音源設(shè)置靈活，話筒、樂器或其他設(shè)備（如機頂盒、CD 等）都可作為輸入源。考慮到聲源較多的情況，信號通過音頻接口集合起來送至網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點既能將信號給到環(huán)繞聲調(diào)音臺后進(jìn)行環(huán)繞聲制作，又可以將制作后的5.1 信號傳輸出去。網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點與5.1 環(huán)繞聲調(diào)音臺可以直接通過網(wǎng)線連接，避免音頻線路過多引起系統(tǒng)繁雜、音頻信號同步等問題。直播頻率5.1 環(huán)繞聲節(jié)目信號路由，如圖3 所示。

4 5.1 環(huán)繞聲音頻節(jié)目傳輸

4.1 基于以太網(wǎng)的音頻傳輸

AoIP 是Audio over IP 的簡稱，它的系統(tǒng)搭建與傳統(tǒng)系統(tǒng)有著顛覆性區(qū)別。在AoIP 系統(tǒng)中，系統(tǒng)的核心是交換機或路由器。信號通過這個核心節(jié)點向任何一個擁有自己IP 地址的設(shè)備進(jìn)行發(fā)送和分配。同時，系統(tǒng)還存在控制信號，時刻監(jiān)測著信號傳輸、設(shè)備節(jié)點有無問題等。

前文提到AoIP 技術(shù)可給環(huán)繞聲廣播提供支持，是因為雖然目前AES/EBU 傳輸方式的安全性和可靠性更佳，但面對5.1 環(huán)繞聲6 通道的傳輸量，線路鋪設(shè)、系統(tǒng)搭建的壓力略大，所以基于AoIP 的音頻傳輸系統(tǒng)更適合5.1 環(huán)繞聲廣播。

目前，許多AoIP 協(xié)議如AES67、Livewire +、Dante 等都以PTP 協(xié)議進(jìn)行時鐘同步，滿足5.1 環(huán)繞聲信號的傳輸。

4.2 傳輸系統(tǒng)方案

5.1 環(huán)繞聲音頻傳輸系統(tǒng)以Nexus 系統(tǒng)為主。Nexus Star 是音頻路由系統(tǒng)，作為Nexus 系統(tǒng)的核心，鏈接各個Nexus 節(jié)點。Nexus Star 與其他節(jié)點相連時，保證至少有兩條鏈路。任何一條鏈路出故障，數(shù)據(jù)報文可經(jīng)其他鏈路通過，因此網(wǎng)絡(luò)可靠性較高。Nexus Star 作為中心節(jié)點采用雙路由輸入輸出矩陣，中央路由器1 和中央路由器2 互為備份，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上構(gòu)成一個獨立的雙星型音頻網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。中央路由的時鐘頻率高且系統(tǒng)延遲時間極小，極大地保證了傳輸質(zhì)量。

Nexus 系統(tǒng)主要以光纖與MADI 線纜進(jìn)行連接。Nexus 中分布在各處的節(jié)點與核心路由通過光纖連接。實際搭建時，核心路由與調(diào)音臺、播出工作站類數(shù)字音頻系統(tǒng)連接，也可選擇MADI 線纜作為備份連接。

每一個直播頻率都有Nexus 節(jié)點，而錄播頻率通過錄播工作站播出。錄播工作站集中在一起，所以可以共用Nexus 節(jié)點。控制系統(tǒng)、監(jiān)聽監(jiān)測系統(tǒng)、錄制系統(tǒng)等也與核心交換機相連，通過IP 方式進(jìn)行分配、控制、監(jiān)測和切換。最后，通過環(huán)繞聲編碼設(shè)備將信號壓縮編碼，輸出至中央塔節(jié)傳中心、網(wǎng)絡(luò)播出平臺等。

廣播電臺網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，如圖4 所示?；谝蕴W(wǎng)的音頻傳輸系統(tǒng)有杰出的音頻處理和路由功能，能極大簡化布線造成的困擾，也能延伸系統(tǒng)能夠到達(dá)的范圍，系統(tǒng)冗余度和靈活性非常高，可以處理大量信號的轉(zhuǎn)換和傳輸，合理分配輸入到輸出路由［3］。相比傳統(tǒng)的AES 矩陣傳輸系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸更容易信號分配、信號監(jiān)測和節(jié)目備份。

4.3 環(huán)繞聲與雙聲道立體聲兼容問題

許多大型活動電視轉(zhuǎn)播的音頻系統(tǒng)搭建會同時搭建環(huán)繞聲制作系統(tǒng)和雙聲道立體聲制作系統(tǒng)，在節(jié)目制作源頭分別制作環(huán)繞聲信號和雙聲道立體聲信號再分別進(jìn)行傳輸，這是由于電視伴音信號受4K、高清、標(biāo)清制式的影響，不得不把音頻信號分開制作。廣播沒有這個問題，5.1 環(huán)繞聲兼容雙聲道立體聲在最終播出端進(jìn)行下變換獲得雙聲道信號即可。環(huán)繞聲信號提供給電視、網(wǎng)絡(luò)、環(huán)繞聲收音機等這些可接收與解碼環(huán)繞聲信號的設(shè)備；立體聲信號則繼續(xù)支撐傳統(tǒng)廣播。環(huán)繞聲與立體聲兼容問題與高清電視和標(biāo)清電視的問題很像，節(jié)目源和相應(yīng)的硬件設(shè)備都跟上才能獲得技術(shù)的更迭，否則兼容問題將長時間存在。

5 結(jié)語

人們在聽覺上的審美水平逐漸提高，5.1 環(huán)繞聲逐漸被大家喜愛和肯定。5.1 環(huán)繞聲技術(shù)若在廣播中投入使用，將是廣播行業(yè)甚至媒體行業(yè)的一項技術(shù)變革，為廣播提供了廣闊的發(fā)展空間。5G 技術(shù)的出現(xiàn)，環(huán)繞聲編碼的多樣化，網(wǎng)絡(luò)傳輸AoIP 技術(shù)的逐漸成熟，給環(huán)繞聲廣播傳輸提供了更多選擇。雖然廣播電臺發(fā)展5.1 環(huán)繞聲技術(shù)目前還停留在探討階段，對傳輸系統(tǒng)的設(shè)想還較為初步，但技術(shù)更新會造就更多新的藝術(shù)形式，廣播電臺對5.1 環(huán)繞聲技術(shù)的發(fā)展是趨勢也是挑戰(zhàn)。