音頻播控系統(tǒng)改造設計方案淺析

劉娜娜，彭永賢

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

音頻播控系統(tǒng)改造設計方案淺析

劉娜娜1，彭永賢2

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

介紹了音頻播控系統(tǒng)設計方案的總體結構，分析了智能化主控系統(tǒng)的性能，并詳細闡述了系統(tǒng)的設備配置及利用總控系統(tǒng)軟件控制各種硬件設備，實現(xiàn)協(xié)同工作的特點。通過技術改造，從系統(tǒng)方案到設備配置實現(xiàn)了一個全數(shù)字信號路由、智能化的電臺系統(tǒng)。

音頻系統(tǒng)；監(jiān)聽系統(tǒng)；音頻路由；應急信號

市臺現(xiàn)有音頻網(wǎng)設備是2004年3月1日建成并正式投入使用的，承擔著綜合廣播、文藝廣播、鄉(xiāng)村廣播3套廣播節(jié)目的播出任務，目前已連續(xù)運行10年時間，許多設備都已老化，亟待進行更新改造。按照“立足長遠，兼收并蓄；超前準備，預留空間；因地制宜，量力而行；解決問題，消除隱患；明確責任，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)設備，通過更新改造，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的主控切換與監(jiān)測功能，打造一個“永不停播”的電臺。

電臺音頻網(wǎng)絡包括主控系統(tǒng)、直播室、制作室、錄音室等系統(tǒng)設備，其中，主控系統(tǒng)是整個音頻網(wǎng)絡的中心，調(diào)配所有節(jié)目的進出，所以，設計主控系統(tǒng)要建立大系統(tǒng)的概念，充分考慮各技術平臺相互轉(zhuǎn)換時可能存在的問題，為整個系統(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，考慮到今后的發(fā)展及電臺實際要求，在主控矩陣等主要設備的選型和使用上都要留有擴展空間。

1 智能主控系統(tǒng)設計

1.1 主控系統(tǒng)設計

此次廣播播控設備改造系統(tǒng)中的主控系統(tǒng)按照3個直播室，6個通道進行設計，智能主控系統(tǒng)是物理矩陣和網(wǎng)絡矩陣的雙矩陣備份結構，依托總控軟件，進行主控切換和功能監(jiān)測，從而建立一個數(shù)字化、網(wǎng)絡化、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，主矩陣可以進行同步切換，作為備用路由的網(wǎng)絡音頻矩陣也可以完全同步切換；具有監(jiān)測網(wǎng)絡設備的功能，該系統(tǒng)不僅能對音頻設備進行控制和監(jiān)測，而且支持對大量的網(wǎng)絡設備進行監(jiān)測；具有熱添加功能，即根據(jù)需要可隨時添加新硬件設備，而不用停止系統(tǒng)運行和修改內(nèi)核，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；兼容性強，在設備選擇上也不用局限在某個廠商的產(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)聽監(jiān)測系統(tǒng)設計

該音頻監(jiān)聽監(jiān)測系統(tǒng)是一個利用外網(wǎng)絡（互聯(lián)網(wǎng)）進行監(jiān)聽監(jiān)測的系統(tǒng)。在原有的內(nèi)網(wǎng)（總控網(wǎng)）監(jiān)聽系統(tǒng)上增加了外網(wǎng)的監(jiān)聽功能，該網(wǎng)絡化監(jiān)聽系統(tǒng)的主要優(yōu)點是通過外網(wǎng)也可以對各種信號進行監(jiān)聽監(jiān)測。即通過網(wǎng)閘將總控網(wǎng)內(nèi)的信號等傳送到外網(wǎng)，外網(wǎng)用戶可以通過運行監(jiān)聽監(jiān)測軟件與內(nèi)網(wǎng)同步進行監(jiān)聽監(jiān)測，這樣擴大了監(jiān)聽范圍，進一步保障了系統(tǒng)的安全播出。

同時，通過網(wǎng)絡傳輸音頻信號和設備內(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。用戶還可以隨時通過網(wǎng)絡終端利用外網(wǎng)對慢錄工作站中的內(nèi)容進行查詢與回放，極大地提高了系統(tǒng)的訪問效率[2]。

網(wǎng)絡化的監(jiān)聽系統(tǒng)設計解決了總控網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆爆嵑投嗳送瑫r監(jiān)聽監(jiān)測不方便的問題，是對傳統(tǒng)的監(jiān)聽監(jiān)測系統(tǒng)的升級換代。

1.2 系統(tǒng)信號流程

主控系統(tǒng)要具備六大功能：音頻路由的切換與傳輸，應急信號切換與代播，音頻信號的監(jiān)看及監(jiān)聽，直播間核心設備運行狀態(tài)的監(jiān)測，核心設備溫度、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)市臺的具體情況，臺內(nèi)設置3個直播間，直播間延時器后數(shù)字輸出先進入無源數(shù)字一分二，分出來的兩路一路直接進入物理矩陣，另一路則送給網(wǎng)絡矩陣，后端的網(wǎng)絡智能墊樂四選一，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AES/EBU數(shù)字輸入），優(yōu)先級最高的是物理矩陣直接輸出信號，其次是網(wǎng)絡矩陣的輸出信號，最后還有一個來自直播間數(shù)字直播調(diào)音臺的直出信號（延時前），只有當以上信號源都出現(xiàn)問題時，四選一才會自動啟動內(nèi)部墊樂進行播出。

主控主信號的流程具體如下：直播間延時器后輸出→無源數(shù)字音分→跳線盤→數(shù)字矩陣→跳線盤→智能四選一及補樂機→跳線盤→網(wǎng)絡音分→跳線盤→主備光端機及其他需要的地方（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)中增加一個推子，這個推子可以直接控制物理矩陣的輸出電平。

1.2.2 應急信號的切換與代播

為了保障播出的安全性，每個直播間的調(diào)音臺都要利用不同的母線輸出兩個數(shù)字信號，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)。

利用無源音頻分配器（無源音分）接收延時器后的數(shù)字信號，無源音分輸出兩路數(shù)字信號，一路送入物理矩陣進行處理，一路送入網(wǎng)絡矩陣進行處理，處理后的信號分別送入四選一及補樂機的前兩路輸入，進一步保障了信號不間斷輸出，延時前調(diào)音臺直接輸出的信號送入四選一及補樂機的第三路輸入。轉(zhuǎn)播信號也通過無源音分分別送入物理和網(wǎng)絡矩陣進行處理，并把物理矩陣輸出數(shù)字信號返送給各直播間調(diào)音臺，即可實現(xiàn)直播間的手動轉(zhuǎn)播。

應急信號的切換順序是：延時后的主物理矩陣輸出信號→延時后的備用網(wǎng)絡矩陣輸出信號→延時前的調(diào)音臺信號→內(nèi)部補樂信號。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，也就是說它仍然是“優(yōu)播”，只有當前三步都沒信號輸出時（這樣的情況可以這樣理解，只有當調(diào)音臺徹底崩潰時，也就是兩條母線同時沒有信號輸出時才會發(fā)生，這樣的幾率很低），系統(tǒng)才會切換到內(nèi)部補樂輸出上，這時才是劣播。所以，在非極端情況下（全部斷電，UPS也無法供電時），該方案都可以看做是一個“永不停播”的電臺。

在這個方案中可以選擇自動操作和手動操作兩種狀態(tài)，當選擇自動操作狀態(tài)時，四選一及補樂機將按照設定的監(jiān)測及切換順序自動進行切換。當選擇了手動操作狀態(tài)時，系統(tǒng)就提供另一種手動應急切換方案，如當主控系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，但是直播間的調(diào)音臺還可以正常使用的情況下，可以通過手動方式把信號直接送入后端傳輸設備，即通過手動插接直播間音源與傳輸端的兩極跳線盤實現(xiàn)。即使當系統(tǒng)中的某一個設備出現(xiàn)故障時，也可以通過手動插接中間的兩極跳線盤的方法實現(xiàn)信號的跳接，同樣可以保證節(jié)目的正常播出。

由于從直播間出來的數(shù)字或模擬信號輸入到的音分為無源數(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。另外在這個系統(tǒng)中還加入開路信號的監(jiān)測，可以同時接收FM/AM信號，并可監(jiān)測空中信號的彩條、相位、場強、噪聲、李薩如圖等。同時可以進行監(jiān)聽，還可以對開路信號進行慢錄。

1.2.3 音頻信號的監(jiān)看、監(jiān)聽及核心設備溫度監(jiān)控

要實現(xiàn)音頻信號的監(jiān)看及監(jiān)聽，以及核心設備的溫度監(jiān)控，監(jiān)測內(nèi)容包括對左右聲道電平、左右聲道相位圖、左右聲道相關性、李薩如圖、開路信號的場強等指標進行監(jiān)測，并同時可以進行監(jiān)聽。監(jiān)聽可選擇使用觸摸屏的方式來實現(xiàn)，可設置為手動點選監(jiān)聽或者是自動輪聽，輪聽間隔時間可定義。

對于直播間核心設備運行狀態(tài)的監(jiān)測，包括調(diào)音臺的運行狀態(tài)（包括主機箱工作溫度、電源狀態(tài)、板卡是否故障，甚至推子的狀態(tài)等），延時器的工作狀態(tài)（包含延時狀態(tài)等）[3]。

溫濕度監(jiān)測一般是在直播間的直播調(diào)音臺、主控的矩陣、工作站系統(tǒng)中的服務器以及磁盤陣列柜等核心設備的位置安裝溫濕度傳感器，監(jiān)測其溫度變化。當設備的外側(cè)溫度高于設定的門限值的時候，系統(tǒng)會開始報警，并提示這個設備可能會因溫度過高而出現(xiàn)故障。這樣會使故障設備被及時發(fā)現(xiàn)，以便防患于未然。溫濕度監(jiān)測對于當無人值守的機房空調(diào)出現(xiàn)故障時所帶來的設備過熱造成的死機、崩潰等故障具有非常大的預警作用。

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，通過網(wǎng)絡攝像機實現(xiàn)，這些網(wǎng)絡攝像機本身要帶有IP接口，將它們通過網(wǎng)線連接到專用的交換機上，相關設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或多個顯示器和液晶電視上。它的界面是可以隨時進行拖拽操作的。并且這些視頻可以直接錄制在計算機上，方便歷史資料的查詢和調(diào)取。

2 直播間系統(tǒng)設計

直播間負擔著電臺絕大部分播出任務，包括直播節(jié)目、錄播節(jié)目、轉(zhuǎn)播節(jié)目（手動方式）及熱線聽眾互動等。目前的系統(tǒng)應以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能可監(jiān)測化為設計標準來進行建設。

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

直播間系統(tǒng)是一個以數(shù)字直播調(diào)音臺為核心設備的播出硬件系統(tǒng)（如圖2所示），系統(tǒng)中包含所有與播出工作有關的周邊設備，如主持人用傳聲器、嘉賓用傳聲器、專業(yè)CD機、DVD機、專業(yè)廣播延時器、電話耦合器、耳機、耳分、監(jiān)聽音箱等。

調(diào)音臺是直播系統(tǒng)的核心設備，采用CRYSTAL數(shù)字網(wǎng)絡調(diào)音臺，CRYSTAL是由調(diào)音臺主機箱和調(diào)音臺推子模塊以及外置機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個擴展槽，可選4個MADI接口。擴展槽可增加的擴展卡包括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)音臺要實現(xiàn)100%的模塊化以及分體式結構，調(diào)音臺的主機箱和調(diào)音臺推子模塊采用分體結構，調(diào)音臺主機箱采用雙電源供電機架插卡式結構，調(diào)音臺推子模塊也是雙電源供電的模塊化結構，以4推子為一個單元，這種結構是最合理的結構，在調(diào)音臺的維護、系統(tǒng)擴展方面具有優(yōu)勢。

第二，就是調(diào)音臺的網(wǎng)絡化結構，今后網(wǎng)絡化智能化節(jié)目播出控制傳輸發(fā)射接收系統(tǒng)是廣播技術發(fā)展的必然趨勢，如果調(diào)音臺現(xiàn)在就具有滿足國家標準的網(wǎng)絡化接口，無疑為今后整個播控系統(tǒng)的發(fā)展提供了條件，是具有戰(zhàn)略性前瞻的舉措。

調(diào)音臺要提供多種網(wǎng)絡化接口：MADI光纖網(wǎng)絡接口是國家標準支持多通道數(shù)字音頻網(wǎng)絡接口，單根多模光纖可同時傳輸64個通道的音頻信號，這是電臺解決原有單通道音頻電纜傳輸效率低的最佳手段；GPIO接口可通過從接口實現(xiàn)調(diào)音臺的對外控制或者被外部設備控制，例如對門燈的控制以及FADER START功能等；ETHERNET網(wǎng)絡接口是最有用的網(wǎng)絡接口，通過這個接口可以設置調(diào)音臺的參數(shù)、監(jiān)視調(diào)音臺音頻的狀態(tài)和參數(shù)、監(jiān)控調(diào)音臺的工作狀態(tài)。

3 結束語

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、穩(wěn)定可靠。此次技術改造，從系統(tǒng)方案到設備配置實現(xiàn)了一個全數(shù)字信號路由、智能化的電臺系統(tǒng)，改變了目前電臺信號監(jiān)聽監(jiān)測手段相對單一的狀況，是一個名副其實的“永不停播”的電臺。

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

[2] 姜寧.異構播出系統(tǒng)中業(yè)務流程統(tǒng)一監(jiān)控的設計和實現(xiàn)[J].廣播與電視技術，2011（5）：126-130.

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

彭永賢(1970—)，研究員級高級工程師，主研廣播電視設備的應用。

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 文獻標志碼：B DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.020

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

黑龍江省教育廳科學技術研究項目（12541868）

劉娜娜(1969—)，女，副教授，主研計算機教育及網(wǎng)絡通信；

閆雯雯

2014-07-10