高清轉(zhuǎn)播車中IP化音頻系統(tǒng)的設(shè)計及應用

現(xiàn)如今越來越多的電視臺都在做高清轉(zhuǎn)播車，因其具有靈活、機動等特點，只需在現(xiàn)場就可進行實況轉(zhuǎn)播、錄制及編輯等工作，像是一個移動的小演播中心，而且可活動的范圍也很大，不僅可在演播廳進行轉(zhuǎn)播及錄制也可外出做現(xiàn)場轉(zhuǎn)播及錄制。對于地方臺的使用來講性價比是很高的。故我臺于2017年制作了一輛12米長的13訊道高清轉(zhuǎn)播車，該車主要用于外出，對各種大中型的體育及綜藝節(jié)目進行直播和錄制。另外還擔負著臺內(nèi)演播廳的節(jié)目錄制和直播工作。該車在滿足安全優(yōu)質(zhì)制作、安全播出的基礎(chǔ)上，還具有一定的新技術(shù)的設(shè)計和應用。其中包括新的AES67協(xié)議下的IP化音頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

在該轉(zhuǎn)播車的設(shè)計階段，經(jīng)過我們調(diào)研，發(fā)現(xiàn)新協(xié)議下的IP化音頻技術(shù)剛剛興起，而對于新的轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)構(gòu)架是否采用這種新的技術(shù)對于我們使用者來說成了一個難題。

首先對于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)來講主要包括：音頻信號輸入部分（信號輸入所需的傳輸設(shè)備和信號分配設(shè)備）、音頻信號控制和調(diào)節(jié)部分（調(diào)音臺和音頻周邊設(shè)備），音頻信號輸出部分（監(jiān)聽、外部接口板、錄像機、加嵌器），音頻系統(tǒng)的同步由系統(tǒng)本身的同步設(shè)備和與視頻相關(guān)的同步設(shè)備組成。在模擬時代，大多數(shù)轉(zhuǎn)播車的車內(nèi)音頻系統(tǒng)相對簡單。通常情況下，現(xiàn)場擴聲調(diào)音臺的合成信號發(fā)送到轉(zhuǎn)播車，然后通過車載調(diào)音臺與觀眾效果話筒混合，然后輸出到傳輸和錄制設(shè)備，以完成錄制及直播工作。但事實上，使用這種方法，轉(zhuǎn)播車只能控制信號的存在、不存在和大小，但無法控制信號的平衡，因為現(xiàn)場調(diào)音臺會調(diào)整現(xiàn)場擴聲系統(tǒng)?，F(xiàn)場信號的良好效果并不意味著轉(zhuǎn)播車上音頻信號的效果必然良好。因為錄制過程中的平衡調(diào)整與擴聲過程中的平衡調(diào)整有所不同。在考慮現(xiàn)場效果的情況下，無法通過現(xiàn)場調(diào)音臺提供適合的多路音頻信號。數(shù)字時代的來臨完美的解決了多路信號傳輸?shù)膯栴}。一直延用至今的MADI傳輸協(xié)議可通過光纖傳輸128路的數(shù)字音頻信號，也改變了現(xiàn)場擴聲系統(tǒng)與轉(zhuǎn)播車調(diào)音臺的傳輸方式。信號從遠程接口箱輸出的主、備MADI信號通過主、備光纜將數(shù)字音頻信號從遠距離送至轉(zhuǎn)播車載接口箱，車載接口箱將信號分配給主調(diào)音臺和備調(diào)音臺。主、備調(diào)音臺的輸出信號也可通過車載接口箱利用光纜送至遠程接口箱。除光纖傳輸通道以外，還須有一條多芯模擬音頻電纜，既可以將遠端信號直接送入車載接口箱，供主、備調(diào)音臺調(diào)用。MADI的信號傳輸方式一直很穩(wěn)定也很成熟是一種很好的選擇。但是隨著新的IP協(xié)議傳輸技術(shù)的出現(xiàn)，已有完全取代MADI協(xié)議的趨勢。IP化的數(shù)據(jù)流傳輸方式將省去轉(zhuǎn)播車內(nèi)的很多音頻分配設(shè)備和模擬及數(shù)字線纜，使系統(tǒng)看上去很簡潔，信號調(diào)度也非常方便。而且隨著4K電視技術(shù)的到來，視音頻的IP化是實現(xiàn)4K的基本條件。

當時在該轉(zhuǎn)播車的設(shè)計階段，經(jīng)過我們調(diào)研，發(fā)現(xiàn)新協(xié)議下的IP化音頻技術(shù)也是剛剛興起，而對于新的轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)構(gòu)架是否采用這種新的技術(shù)對于我們使用者來說成了一個難題。

經(jīng)過我們了解，當時國內(nèi)還沒有應用此項新技術(shù)的轉(zhuǎn)播車，也沒有什么可以參考的成功案例。在系統(tǒng)設(shè)計初與各廠商的技術(shù)交流過程中，就有兩種聲音，一種認為，新的IP協(xié)議已出，IP化的音頻是以后發(fā)展的趨勢，如果不采用IP化系統(tǒng)，新的轉(zhuǎn)播車過幾年會因無法適應市場而被淘汰。另一種認為，IP化的東西還不成熟沒有成功案例，系統(tǒng)不穩(wěn)定，出現(xiàn)故障不好排查，系統(tǒng)設(shè)置麻煩。這給我們使用者出了一個難題，到底該怎么選呢？經(jīng)過我們的討論和對自身臺內(nèi)的技術(shù)力量的評估，首先確定轉(zhuǎn)播車的系統(tǒng)構(gòu)架應該以安全性和可靠性為第一要素，其次考慮先進性和可發(fā)展性，如果完全采用新技術(shù)對于操作人員的要求會整個拔高，而且實際應用中一旦出現(xiàn)問題，解決起來會有風險，不容樂觀，工作壓力相對也會提高。

綜合考慮，在這么一個傳統(tǒng)技術(shù)向新技術(shù)轉(zhuǎn)變的過度時期，為了能夠較安全和平穩(wěn)的過度。我們最終決定采用以傳統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架為主，以IP系統(tǒng)為輔的轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)，既滿足了安全性而且具有一定的擴展性，在未來IP技術(shù)成熟時能將系統(tǒng)升級為全IP系統(tǒng)。采用這種系統(tǒng)構(gòu)架有以下幾個優(yōu)點：

1. 傳統(tǒng)模式下的音頻技術(shù)已經(jīng)非常成熟在各種大型節(jié)目直播和錄制活動中都有廣泛的應用和成功的案例。具有很高的安全性和可靠性。

2. 采用傳統(tǒng)模式可以方便地與臺里原有系統(tǒng)及轉(zhuǎn)播車進行級聯(lián)完成各種信號交換，配合完成大型轉(zhuǎn)播任務。具有良好的兼容性。

3. 在傳統(tǒng)模式的基礎(chǔ)上引入IP化架構(gòu)可提前適應及感受以后音頻技術(shù)發(fā)展的需求。具有一定的先進性。

4. 提前學習和了解一下IP網(wǎng)絡(luò)化音頻的特點，為迎接未來全面IP化系統(tǒng)的應用做好準備。

在確定了這個大方向后，對于系統(tǒng)中的設(shè)備選型就可以有目地的進行了。為了契合我們的想法，并將我們的理論變?yōu)楝F(xiàn)實，接下來就需要有能滿足要求的硬件來支持。

作為整個音頻系統(tǒng)的核心設(shè)備，調(diào)音臺無疑是我們的重點考察對象。經(jīng)過我們對國內(nèi)乃至世界主流調(diào)音臺產(chǎn)品的應用情況、穩(wěn)定性、操控等方面的考察后，選定了LAWO的mc?56調(diào)音臺作為主調(diào)音臺。用YAMAHA的QL1作為備調(diào)音臺。原因如下：

1. LAWO以傳統(tǒng)的雙星型結(jié)構(gòu)搭建系統(tǒng)。以核心設(shè)備NOVA73為主，具有主、備雙電壓源，雙DSP處理卡，兩塊核心路由卡。在故障時可自動切換實現(xiàn)無縫銜接。所有DALLIS接口箱為雙主卡，可實現(xiàn)無縫切換。安全性可靠性高。

2. 操作界面友好，具有觸摸屏，上手容易，路由功能強大。

3. LAWO機箱內(nèi)所有接口卡和接線在前面板，可進行熱插拔，便于維護和檢修。

4. LAWO通過Ravenna接口可進行128個通道的信號傳輸，并支持新的IP協(xié)議（AES67）。具有開放的拓展接口。

5. YAMAHA的QL1調(diào)音臺性價比高，并具有主、備兩個DANTE接口，可同時進行32路入和32路出的信號交換，支持新的IP協(xié)議（AES67）。

通過選型我們先確定了傳統(tǒng)模式下的系統(tǒng)構(gòu)架。如下圖：

遠端接口箱以MADI的方式用主備光纜與NOVA73連接互通信號，車內(nèi)接口箱以Ravenna協(xié)議（兼容AES67協(xié)議）用主備網(wǎng)線與NOVA73連接互通信號。備調(diào)音臺QL1以AES數(shù)字音頻線與NOVA73連接互通信號。信號通過遠端接口箱，或車內(nèi)接口箱，送入NOVA73音頻矩陣，音頻矩陣可將未經(jīng)處理的信號直接分配給備調(diào)音臺，備調(diào)音臺處理信號后輸出備信號，防止主調(diào)音臺操作界面或車內(nèi)接口箱故障丟失主輸出信號。

這是一個傳統(tǒng)的雙星型連接方式，對于星型中的核心設(shè)備 NOVA73采用兩塊核心路由卡實時無縫主備切換，具備雙電源冗余備份。而兩個DALLIS機箱內(nèi)雙主卡具有MADI接口和Ravenna接口，且具有無縫切換功能。簡單來說信號由遠端或車內(nèi)接口箱接入NOVA73后，可以分別將信號分配給主調(diào)音臺和備調(diào)音臺，經(jīng)過調(diào)音臺信號處理，主信號由NOVA73送出至主加嵌器，備信號由QL1備調(diào)音臺送出至備加嵌器實現(xiàn)相互備份。

在該系統(tǒng)具有一個完整并獨立的傳統(tǒng)構(gòu)架后，可以保障在任何突發(fā)情況下音頻系統(tǒng)都可正常工作，提升了安全性和可靠性。

隨后我們在此架構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個小型的IP化構(gòu)架，使系統(tǒng)能兼容IP協(xié)議的信號和MADI信號的交換。形成了我們現(xiàn)在所用的系統(tǒng)構(gòu)架。如下圖：

在傳統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)上增加一個以主、備交換機為核心的星型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，在這個小星型局域網(wǎng)內(nèi)，任何設(shè)備將音頻信號以IP數(shù)據(jù)流的方式發(fā)送至主、備交換機組建的局域網(wǎng)內(nèi)，那么在網(wǎng)內(nèi)的任何設(shè)備都可以取得該信號。備調(diào)音臺可以通過DANTE接口（兼容AES67協(xié)議）得到網(wǎng)內(nèi)任意的32路信號和送出32路信號到網(wǎng)內(nèi)。AMADI4能將MADI信號轉(zhuǎn)成AES67協(xié)議信號，然后通過主備交換機共享給所有在網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備，主調(diào)音臺和備調(diào)音臺都可以取得該信號。并且任何其他系統(tǒng)的MADI信號都可以通過此方式接入轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)。

總體來說，該音頻系統(tǒng)采用傳統(tǒng)雙星型和先進的IP化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具備完整和獨立的主備系統(tǒng)，保證了錄制和直播的安全性，并具備多通道音頻錄制能力及5.1監(jiān)聽能力。在確保安全的基礎(chǔ)上，兼容模擬、數(shù)字及MADI信號和AES67格式音頻信號的接入、傳輸、調(diào)度;可以與其它轉(zhuǎn)播系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)以IP的方式或MADI的方式進行級聯(lián)。系統(tǒng)在先進性、安全性和兼容性方面都有很好的體現(xiàn)。也比較契合我臺現(xiàn)階段的轉(zhuǎn)播車使用情況。

在未來IP化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟的情況下，該車的音頻系統(tǒng)可以升級為全IP化的音頻系統(tǒng)。而主備調(diào)音臺無需做任何硬件改動。如下圖：

未來的成熟IP構(gòu)架，采用雙交換機互為備份，所有設(shè)備通過交換機共享信號，來自視頻放機和外來的信號也是AES67協(xié)議的信號。

對于IP構(gòu)架下的音頻系統(tǒng)其特點就是可以實現(xiàn)信號的共享。并能通過一根網(wǎng)線傳輸音頻、控制及同步信號，能夠雙向傳輸多通道音頻。在基于IP的音頻系統(tǒng)的信號傳輸中線纜不再需要一一對應的關(guān)系，信號也沒有絕對的來去路由概念，每個設(shè)備通過網(wǎng)口均可以發(fā)送數(shù)據(jù)流到交換機，發(fā)送到交換機的數(shù)據(jù)流可被每個設(shè)備所調(diào)用。

在新的轉(zhuǎn)播車投入使用的這幾年我們也確實感受到了新的IP化的音頻系統(tǒng)給我們帶來的優(yōu)點，如在環(huán)湖賽和大型演出的直播中，多路話筒的備份就可以通過AES67送至備份調(diào)音臺進行備份，無需通過信號分配設(shè)備來分配進行備份。但在新車系統(tǒng)的使用過程中也出現(xiàn)了幾次故障，大概一年會有那么一次，雖然故障率不高，但還是如設(shè)計初我們所擔心的，故障發(fā)生后解決起來很難。因為故障都發(fā)生在交換機上，有時在給車內(nèi)系統(tǒng)加完電發(fā)現(xiàn)IP協(xié)議的信號送不到主備調(diào)音臺了，詢問廠家是因為交換機的數(shù)據(jù)流丟失，要重新設(shè)交換機的數(shù)據(jù)流。這對于音頻工作者就有點棘手。通過這幾年對新轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)的使用印證了我們當時的考慮是正確的。如果我們做了純IP的系統(tǒng)，發(fā)生這種故障后我們并不能在第一時間及時的排除故障，有可能會影響到節(jié)目的正常錄制。所以在系統(tǒng)的安全性上我們的選擇是對的。并不是說IP的系統(tǒng)不好，畢竟是發(fā)展階段，在選擇上要留有余地。IP系統(tǒng)有自身的優(yōu)勢，但在選擇上還需要理智，使用者自身也應對技術(shù)力量有個準確的判斷。

隨著近幾年IP化技術(shù)的發(fā)展以及視音頻兼容的2110協(xié)議的出現(xiàn)，真正全IP化的時代已經(jīng)到來，我也相信未來的IP技術(shù)會越來越成熟穩(wěn)定，也一定會取代傳統(tǒng)的技術(shù)模式。通過此次在轉(zhuǎn)播車中對IP化音頻系統(tǒng)架構(gòu)的應用，使我們看到了未來網(wǎng)絡(luò)化的可能性及其所帶來的便捷性、靈活性、高效性。相信在以后的應用中這些特點會越發(fā)明顯。音頻系統(tǒng)的IP化已成為發(fā)展趨勢，為了順應潮流我們需努力提升相關(guān)網(wǎng)絡(luò)知識，做好充分的準備來迎接未來新技術(shù)的應用。

作者簡介：劉正文，籍貫：青海西寧，職稱：舞臺技師。研究方向：廣播電視音頻