廣播電臺數(shù)字化和機房升級改造設計

桂華強，張 新，盛 國

（1中國電信股份有限公司浙江分公司 浙江 杭州 310000）

（2浙江郵電職業(yè)技術學院 浙江 紹興 312016）

0 引言

面對現(xiàn)行的廣播電臺播放系統(tǒng)和機房應用過程中存在的隔音質量差、機房設備性能低等問題，本文結合現(xiàn)代化信息技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，對如何促進廣播電臺數(shù)字化升級和機房改造展開了研究分析。首先闡述了廣播電臺數(shù)字化和機房升級改造所需要遵循的原則和思路，接著從廣播電臺播控系統(tǒng)、機房與接地設計、音頻工作站改造等方面，實現(xiàn)了廣播電臺的數(shù)字化轉型與機房升級改造，進一步推動了廣播電臺系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化進程的發(fā)展[1]。

1 總體設計原則和思路

1.1 總體設計原則

首先廣播電臺數(shù)字化與機房升級改造，需要嚴格遵循《有線廣播錄音播音式設計規(guī)范和技術用房技術要求》、《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》等相關規(guī)范標準，以此幫助廣播電臺機房升級改造過程中實現(xiàn)防雷接地設計、消防設計、網(wǎng)絡、隔音吸音、空調、安防監(jiān)控等多方面的設計。其次需要增加廣播機房房間，如錄音室、審片室、播控機房以及直播間等機房，從而實現(xiàn)對廣播電臺用房、播控設備的統(tǒng)一配置廳保障，還能夠實現(xiàn)對工作人員的統(tǒng)一管理。

此外，廣播電臺的播控系統(tǒng)設計需要遵循《廣播電臺數(shù)字化網(wǎng)絡化建設白皮書》[2]的相關技術標準，以此實現(xiàn)對廣播電臺的數(shù)字化及設備改造升級。也可以利用5G傳輸技術與云采編技術實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+廣播直播業(yè)務設計，從而滿足廣播電臺數(shù)字化升級的需要。因此針對廣播電臺數(shù)字化與機房升級改造，本文從廣播制播系統(tǒng)、網(wǎng)絡服務以及傳輸播控系統(tǒng)等方面，實現(xiàn)對廣播電臺系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、集約化以及自動化設計改造。

1.2 設計思路

1.2.1 具備安全性與保密性功能

廣播電臺的節(jié)目穩(wěn)定播出，需要播出系統(tǒng)具備可靠性與安全性，只有這樣才能夠為用戶提供高質量節(jié)目。而廣播電臺播出系統(tǒng)的可靠性與安全性主要源自系統(tǒng)的軟件設備和硬件設備等方面。由于廣播電臺處于每天24小時連續(xù)不斷的工作狀態(tài)，高質量的軟件、硬件等設備可有效降低廣播電臺的故障率。為了進一步保障廣播電臺的穩(wěn)定性，需要對其音頻工作站系統(tǒng)進行數(shù)字化升級改造，使其擁有容錯能力、完善的備份機制以及防御突發(fā)事件的能力。一旦發(fā)生問題，能夠及時實現(xiàn)安全保障。

1.2.2 模塊化設計和兼容性

廣播電臺數(shù)字化升級和機房改造，其系統(tǒng)可以利用模塊化結構來實現(xiàn)，構成多個獨立的功能模塊，結合數(shù)據(jù)庫、軟件模塊兩者之間的互聯(lián)，可以使廣播電臺的系統(tǒng)擁有可擴展性。此外，還能實現(xiàn)對節(jié)目的采、編、審以及播放等部分的分離。針對廣播電臺設計，可以利用先進的技術與靈活的配置，使廣播電臺的節(jié)目具備靈活性，從而滿足不同階段的需求。并且還要具備多種數(shù)據(jù)格式的兼容性，更好地實現(xiàn)節(jié)目播出。

2 廣播電臺制播系統(tǒng)的數(shù)字化設計及實現(xiàn)

2.1 廣播電臺總機房數(shù)字化總體設計

廣播電臺機房的數(shù)字化升級改造，涉及音頻工作站系統(tǒng)、播控系統(tǒng)以及監(jiān)聽監(jiān)測系統(tǒng)等多方面，具體廣播電臺機房總控系統(tǒng)設計示意圖見圖1所示。

圖1 廣播電臺總控系統(tǒng)設計示意圖

2.2 播控系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)作為廣播電臺音頻傳輸與交換系統(tǒng)的核心部分，擁有傳輸、分配、調度、監(jiān)聽監(jiān)測和應急播出與同步慢錄廣播電臺節(jié)目的作用，以此為電臺節(jié)目的播出提供了安全保障。廣播電臺直播室通過AES/EBU輸出信號延時后，傳輸?shù)教€盤，再經過音頻分配器待音頻智能切換器（四選一）上[3]。一般智能音頻區(qū)切換器處于自動切換備份信號的狀態(tài)，直播室輸出信號在經過播控系統(tǒng)的作用下會被直接傳送到光發(fā)機至調頻發(fā)射臺。如果廣播電臺節(jié)目直播室發(fā)生事故時，可以借助音頻智能切換器根據(jù)系統(tǒng)設置，實現(xiàn)對通道狀態(tài)的檢測，并結合通道的情況自動切換至下一個備份的信號通道上。當原信號通道的信號恢復正常狀態(tài)之后，切換器會自動將信號切換到原來的信道上。如果主直播室和備直播室兩者，在進行廣播節(jié)目時發(fā)送故障，切換器會采用緊急備份補樂信號，以此保障廣播電臺零秒停播。針對應急措施，最能直觀地體現(xiàn)在跳線盤設計，緊急情況下通過人工跳線方式，實現(xiàn)對信號的切換，從而保障廣播電臺播控系統(tǒng)安全。

2.3 播控機房與接地設計

廣播電臺播控機房作為電臺信號的集結地，其接地系統(tǒng)設計直接對廣播電臺播控系統(tǒng)的技術性能有著直接的影響。如播出設備的機架、控制臺以及播出設備等均需要實現(xiàn)接地。為能夠有效避免噪聲干擾等問題出現(xiàn)，需要從播控機房的機架、控制臺以及其他相關邊界設施的接地設計方面實現(xiàn)升級改造，直接與主設備接地點進行鋪設200 mm×0.5 mm的銅片，通過利用這些銅片實現(xiàn)與機架底部的接地。這樣將系統(tǒng)網(wǎng)絡設計從單點接地，構成輻射狀以此形成星形系統(tǒng)，從而保障每個機房設備都能實現(xiàn)接地。

2.4 應急信號切換墊播設計

廣播總控機房數(shù)字化系統(tǒng)的信號輸入端有模擬、AFS/FBU數(shù)字輸入兩種平衡模式。信號輸出端有模擬量轉化成相應的數(shù)字輸出、錄音存數(shù)后數(shù)字輸出、輸入以及直接輸出等模式。針對機房的升級改造過程當中，需要利用AFS/FBU數(shù)字輸入模式[4]，實現(xiàn)對輸出端的輸出信號改造，并安排合理的數(shù)字音頻分配器進行安裝，通過計算機實現(xiàn)對音頻播放工作的控制。本文設計了一套安全可靠的播出信號智能化切換和墊播系統(tǒng)，在數(shù)字技術和模擬量音頻輸入接口等技術的作用下才能實現(xiàn)音頻信號錄入及回放功能等。為提高應急信號切換墊播系統(tǒng)的工作效率，在機房升級改造時，還可以配備相對應的平衡輸出接口與顯示裝置。

（1）音頻工作站改造

廣播電臺機房的音頻工作站主要由存儲系統(tǒng)、服務器以及網(wǎng)絡等部門組成，具體結構見圖2所示。

圖2 音頻工作站系統(tǒng)設計示意圖

（2）服務器改造升級

服務器是廣播電臺節(jié)目音頻局域網(wǎng)設計的核心。通過在服務器中安裝相關操作系統(tǒng)和應用軟件，可以實現(xiàn)對音頻工作站的管理。但如果服務器硬件發(fā)生事故，就會導致整體網(wǎng)絡處于癱瘓狀態(tài)，由此可見廣播電臺機房中的服務器對節(jié)目的播出有著至關重要的作用。因此，可以通過機房中的單服務器升級為雙服務器，借助服務器群集技術、磁盤陣列技術和SCSI總線將服務器進行連接在一塊。然后，選擇借助總線和網(wǎng)絡監(jiān)視器等設備，實現(xiàn)對主服務器的運行情況進行監(jiān)測，當主機發(fā)生故障問題時，可以直接將主服務器替換到處于等待狀態(tài)的備份服務器上，以此實現(xiàn)維持廣播電臺節(jié)目的網(wǎng)絡通信和數(shù)據(jù)操作等方面的工作，從而保障電臺節(jié)目播出的連續(xù)性[5]。

2.5 磁盤陣列與網(wǎng)絡通信設計

在雙服務器中設計磁盤陣列，可以有效保障系統(tǒng)的連續(xù)運行不中斷。這樣一來，當其中一臺服務器發(fā)生故障時，通過磁盤陣列直接接管存在故障問題的服務器工作，從而為系統(tǒng)不間斷運行提供有效保障。此外，從網(wǎng)絡結構方面，需要根據(jù)廣播系統(tǒng)當中不同工作站的數(shù)據(jù)流量消耗情況，選擇千兆、萬兆以太網(wǎng)，借助交換機，為廣播電臺節(jié)目播出提供高帶寬、靈活性、可擴展性的網(wǎng)絡傳輸效果，從而有效避免節(jié)目播出網(wǎng)絡阻塞的情況發(fā)生。

2.6 聲卡設計

廣播電臺播控時，數(shù)字音頻工作站離不開專業(yè)音頻聲卡，而聲卡的質量對節(jié)目播出聲音的質量有著直接的影響。因此，在直播間、播出工作站以及錄制室的升級改造時，需要選擇先進、質量良好的聲卡，如法國PCX924聲卡。該聲卡不僅擁有硬件解壓縮功能，還具備降低計算機CPU運算時間占用和提速的作用。所以，該聲卡的選擇能夠有效滿足廣播電臺對音頻技術指標的需求。

為避免對廣播電臺節(jié)目播出造成影響，需要借助計算機才能夠實現(xiàn)時間同步控制。通過利用外接時鐘信號與電臺校時機的CM/S時鐘進行同步設計，以此可以實現(xiàn)利用網(wǎng)絡中其他計算機，通過時鐘同步軟件查詢上述計算機網(wǎng)內IP位置的時鐘信號，以此實現(xiàn)同步整個網(wǎng)絡時鐘的目的[6]。

2.7 監(jiān)聽與監(jiān)測功能設計

廣播電臺的監(jiān)聽監(jiān)測系統(tǒng)設計，能夠實現(xiàn)對機房的運行狀況以及故障等方面進行實時的監(jiān)測和分析，從而為廣播電臺的播出系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行提供有效保障。因此，針對此方面的升級改造，本文利用FORTUVFAM多通道音頻幅度監(jiān)測儀，實現(xiàn)對音頻的監(jiān)測以及音頻幅度的顯示、采集與分析和提示等功能作用。還能夠實現(xiàn)對主、備直播間的節(jié)目數(shù)字信號進行輸送的作用。借助視頻圖形陣列分配器，還能夠將監(jiān)測儀輸出的視頻信號直接傳輸?shù)街辈ナ?、總控室以及監(jiān)視主機上，并利用設備將其顯示出來，從而促進廣播電臺節(jié)目的播出質量有效提高。該系統(tǒng)設計時還需要融入故障預警功能，以此實現(xiàn)對廣播電臺總控系統(tǒng)的運行實時監(jiān)測，為值班人員的監(jiān)測管理工作提供便利[7]。

3 機房改造升級

3.1 直播間改造升級

在廣播電臺中直播間作為節(jié)目播出的重要核心部分，先對其隔音吸音和降噪方面進行改造，需要利用先進技術與材料，對其進行改造升級，以此滿足播音室聲學的需要。針對直播間升級改造時，還需要從直播間的裝修和燈光處理等方面為切入點進行設計，希望能夠滿足未來廣播電臺視頻直播的需求。直播間的改造升級要根據(jù)廣播電臺直播間的實際面積為基礎，選擇專用消防裝修材料、國家標準EO級甲醇效率以及輕鋼龍骨與防火涂料等，對直播間進行改造升級。

通過龍骨吊頂，結合吸音板和隔音玻璃，并在中間放置吸音棉，實現(xiàn)直播間墻體的處理，這樣能夠起到一定的隔音吸音作用。直播間的門窗需要對其進行密封隔音處理，針對大門材料選擇需要具備吸音巖棉、吸音板等材料組合而成的扇門，以此有效降低隔音系數(shù)與實現(xiàn)直播間的采光效果，選擇可變色溫的LED數(shù)字聚光燈來實現(xiàn)。最后需要在直播間中設立服務器、調音臺、電腦、燈光等并對其進行隔音、降噪處理，針對座椅的設計需要可以滿足2名以上的廣播電臺直播主持人席位和4名以上的嘉賓位置，并在室內配置上對應的煙霧報警器和滅火器、應急照明燈等多種設備，這樣不僅實現(xiàn)了對廣播電臺的數(shù)字化機房升級改造，而且能夠保障其制作節(jié)目質量。

3.2 錄音室改造

針對錄音室的改造，從吊頂、地面、墻壁以及玻璃和門等方面的改造升級選材方面與直播間相同。為了進一步保障錄音的效果，需要將錄音室劃分成兩個大小房間來使用。假設錄音室面積為18.82 m2，可以將其分成14.82 m2的大錄音室和4 m2的小錄音室。其中大房間主要用來制作和備用直播間來使用，小房間用于獨立錄音間（僅擁有話筒）。升級改造結束后，其混響系數(shù)和背景噪聲需要分別滿足0.3～0.55和NR-15等方面的要求，以此為電臺節(jié)目制播提供良好的工作環(huán)境。

3.3 傳輸發(fā)射同步系統(tǒng)的改造

在廣播電臺中，傳輸發(fā)射同步系統(tǒng)由兩個方面構成：傳輸和發(fā)射等系統(tǒng)。其中，雙光纖同步傳輸系統(tǒng)是在廣播電臺傳輸過程中常用的一種方式。同時還存在異步傳輸?shù)哪Ｊ?，該模式通過在傳輸通道中插入大于30分貝的線損，不僅促進數(shù)字音頻信號輸出接口的穩(wěn)定性得到了進一步提高，還為發(fā)射臺的多級設備連接實現(xiàn)，打下了堅實基礎。還需要進一步增加音頻傳輸通道，比如增加12路音頻傳輸通道，作用于信號任務的收發(fā)接口模塊，其信號指示燈需要具備相應的靈敏度，當嵌入的音頻電平達到給定的范圍（-40 dfs～0 dfs）時，及時做出反應。從反射系統(tǒng)上來看，為保障廣播電臺節(jié)目的正常、安全播出，應當加強對無線發(fā)射機的運行效率。但受其氣候因素、電壓以及工作環(huán)境等方面的影響，發(fā)射機很難長時間保持正常狀態(tài)的工作，甚至會導致廣播電臺節(jié)目停播。而廣播電臺總控室進行反射系統(tǒng)應用時，其信號不僅涉及數(shù)字光纖、調頻等，還涉及模擬光纖，因此在實現(xiàn)對數(shù)字音頻信號處理時，可以選擇利用應急切換設備，結合數(shù)字音頻處理器實現(xiàn)對音頻信號發(fā)射效果的提升。所以，在針對廣播電臺機房數(shù)字化升級改造時，可以選擇先進的數(shù)字化發(fā)射系統(tǒng)設備，以此為發(fā)射信號的穩(wěn)定性提供保障，此外也可以借助模塊化結構，實現(xiàn)對發(fā)射機的功放、整機等進行協(xié)調調整，從而有效避免廣播電臺的局部故障對整個系統(tǒng)的正常運行造成影響。

4 結語

綜上所述，廣播電臺數(shù)字化升級是廣播技術發(fā)展的必然趨勢，本文通過廣播電臺數(shù)字化和機房升級改造的總體設計原則為切入點，引入先進的技術和新型設備，實現(xiàn)了對廣播電臺的數(shù)字音頻系統(tǒng)、調音臺、切換器、工作站、播控機房及接地等多個方面的數(shù)字化升級、改造。這樣能夠有效保障電臺節(jié)目播出的質量，還能滿足全媒體的播出需求，對促進廣播電臺數(shù)字化機房的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。