演播室音頻系統(tǒng)信號(hào)分配的分析與展望

王蘭嵐， 楊 洋

（中央電視臺(tái)，北京 100859）

演播室音頻系統(tǒng)信號(hào)分配的分析與展望

王蘭嵐， 楊 洋

（中央電視臺(tái)，北京 100859）

基于電視臺(tái)演播室音頻系統(tǒng)信號(hào)分配方式，分析了當(dāng)今音頻矩陣的信號(hào)處理、傳輸?shù)哪芰拖到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)未來(lái)基于IP的數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)想。

演播室；音頻系統(tǒng)；信號(hào)分配；無(wú)源分配；音頻矩陣；音頻網(wǎng)絡(luò)

在電視節(jié)目制作播出的龐大技術(shù)體系中，盡管音頻系統(tǒng)略顯微不足道，但對(duì)于電視節(jié)目的安全播出卻同樣發(fā)揮著不可或缺的作用。因此，作為電視節(jié)目的信號(hào)域，演播室音頻系統(tǒng)的安全性、靈活性、合理性及先進(jìn)性就顯得尤為重要。以筆者所服務(wù)的央視新址E01演播室為例，為使其音頻系統(tǒng)達(dá)到高水平的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足臺(tái)內(nèi)各類節(jié)目的制作需求，在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)方案做了全方位的論證，對(duì)目前國(guó)際上主流演播室音頻設(shè)備進(jìn)行了廣泛的考察、對(duì)比，以及深入的研究，并在建設(shè)完成后進(jìn)行了一系列測(cè)試及實(shí)際應(yīng)用。E01演播室目前已平穩(wěn)運(yùn)行超過(guò)三年的時(shí)間，其系統(tǒng)經(jīng)歷了各類節(jié)目的嚴(yán)苛考驗(yàn)，達(dá)到了系統(tǒng)穩(wěn)定、操作靈活、規(guī)模合理、高品質(zhì)聲音的總體性要求。以下集合了目前演播室音頻系統(tǒng)信號(hào)分配的主要解決方案及國(guó)際上演播室中所采用的相應(yīng)的主流核心設(shè)備，并以中國(guó)當(dāng)今演播室音頻需求特征為視角進(jìn)行分析。

1 前端信號(hào)的無(wú)源分配方式

在E01演播室音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，就明確了一個(gè)原則，播出和擴(kuò)聲調(diào)音臺(tái)（主/備調(diào)音臺(tái)）通過(guò)共享接口箱的方式獲取前端信號(hào)。在最后的實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)所購(gòu)調(diào)音臺(tái)的產(chǎn)品特點(diǎn)，前端信號(hào)采用了無(wú)源分配的方式，將信號(hào)分別送至兩張調(diào)音臺(tái)，以保證信號(hào)源頭的安全。E01演播室的無(wú)源分配有以下兩種情況。

1.1 經(jīng)無(wú)源傳聲器分配器的分配

演播室內(nèi)的主要有線傳聲器通路經(jīng)由無(wú)源傳聲器分配器分配后再送至播出調(diào)音臺(tái)和擴(kuò)聲調(diào)音臺(tái)的話放板卡，如圖1所示。節(jié)目制作時(shí)，兩張調(diào)音臺(tái)對(duì)該類信號(hào)實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立控制，并送入各自的系統(tǒng)后級(jí)。

圖1 無(wú)源傳聲器分配示意圖

1.2 經(jīng)無(wú)源光纖分配器的分配

演播室內(nèi)的絕大多數(shù)音頻信號(hào)（包括無(wú)線傳聲器信號(hào)、線路信號(hào)、視頻AES信號(hào)等）全部接入共享接口箱，并通過(guò)接口箱內(nèi)的核心卡將全部信號(hào)轉(zhuǎn)換成MADI信號(hào)后，通過(guò)光纖輸出，并由無(wú)源光纖分配器分配后送至播出調(diào)音臺(tái)和擴(kuò)聲調(diào)音臺(tái)的本地接口箱，如圖2所示，兩張調(diào)音臺(tái)共享此類信號(hào)。

2 音頻矩陣信號(hào)分配系統(tǒng)分析

隨著央視節(jié)目的深入創(chuàng)新，節(jié)目的制作規(guī)模越來(lái)越大，制作形式也愈發(fā)多樣，這一切對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)要求提升到了新的高度。E01音頻系統(tǒng)的承載能力和節(jié)目制作規(guī)模之間的矛盾日益顯現(xiàn)，系統(tǒng)擴(kuò)容勢(shì)在必行，但是，由于前端信號(hào)分配方式全部為無(wú)源分配，這給擴(kuò)容增加了一定的難度和成本。一般意義上講，就目前的技術(shù)水平，演播室內(nèi)無(wú)源設(shè)備的穩(wěn)定性要高于有源設(shè)備。但隨著技術(shù)的革新，各大調(diào)音臺(tái)廠商陸續(xù)將“無(wú)源”或“雙星拓?fù)洧佟钡脑O(shè)計(jì)理念融入自家產(chǎn)品，以提高音頻系統(tǒng)的安全性。同時(shí)，大量使用經(jīng)驗(yàn)也表明，除采用無(wú)源分配的方式之外，各大知名廠商的音頻矩陣在安全性上同樣值得信任。

層出不窮的大型節(jié)目需要規(guī)模更大的音頻系統(tǒng)去適配，因此，各大調(diào)音臺(tái)廠商紛紛推出更靈活、更高效的信號(hào)分配共享解決方案，以及計(jì)算能力更強(qiáng)的核心處理單元。作為電視音頻工作者，一方面關(guān)注新技術(shù)、新設(shè)備在音頻信號(hào)處理能力上的提升，另一方面也關(guān)注它們?cè)诎踩浴⒎€(wěn)定性方面的改進(jìn)。以下筆者結(jié)合幾款典型產(chǎn)品，分析討論音頻矩陣信號(hào)分配系統(tǒng)在處理能力和系統(tǒng)架構(gòu)方面的提升。

2.1 提升信號(hào)傳輸處理能力

在各大電視臺(tái)的音控室時(shí)常能看到Studer調(diào)音臺(tái)，Studer為了滿足市場(chǎng)不斷變化的需求，2013年特意研發(fā)了Infinity系列處理引擎。Infinity處理引擎擁有強(qiáng)適應(yīng)性和靈活性的DSP技術(shù)，并憑借全新的A-Link傳輸協(xié)議，提供了更大的信號(hào)傳輸處理能力及一流音質(zhì)。與上一代產(chǎn)品使用的HD Link協(xié)議（最大可同時(shí)傳輸192個(gè)通道的24 bit音頻信號(hào)）不同，采用A-Link傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)通過(guò)光纖在IO機(jī)箱和核心處理單元之間進(jìn)行交換，最大可同時(shí)傳輸1 536個(gè)通道的24 bit音頻信號(hào)；還可以直接與Riedel MediorNet分布式路由器連接，使更多的Infinity系統(tǒng)相互連接。如圖3所示，D23m接口箱通過(guò)A-Link主備輸出與兩個(gè)Infinity Core處理核心相連，而兩個(gè)Infinity Core以熱備份的關(guān)系存在，分別連接兩張調(diào)音臺(tái)。

依據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，每臺(tái)Infinity Core可以同時(shí)處理多達(dá)8 448個(gè)輸入通道和8 448個(gè)輸出通道；在信號(hào)和接口資源的共享方面，Infinity也提供了更為簡(jiǎn)便靈活的方式。但是，由于Infinity系統(tǒng)的臺(tái)面、接口箱、板卡與上一代產(chǎn)品完全無(wú)法通用，只是在D23m接口箱中保留了通過(guò)MADI Link協(xié)議將D21機(jī)箱作為衛(wèi)星接口箱接入系統(tǒng)能力，所以對(duì)于老用戶來(lái)說(shuō)，升級(jí)成Infinity系統(tǒng)，就意味要淘汰原系統(tǒng)中的臺(tái)面、機(jī)箱及部分板卡，升級(jí)成本相對(duì)偏高。同時(shí)，D23m接口箱中的IO板卡與A-Link板卡雖在機(jī)箱內(nèi)部是有源的雙星形連接，但一個(gè)接口箱中只能存在一張A-Link卡，嚴(yán)格意義來(lái)講，并沒(méi)有物理的冗余備份，因此，Infinity系統(tǒng)的安全系數(shù)略低。

2.2 提升輸入輸出能力

圖2 無(wú)源光纖分配示意圖

圖3 Studer Infinity系統(tǒng)示意圖

Nova73 HD是LAWO旗下專門為廣電領(lǐng)域而開(kāi)發(fā)的具備強(qiáng)大路由功能的模塊化的音頻矩陣，具有高達(dá)8 192個(gè)通路的處理能力。這個(gè)矩陣本身具有接口箱的功能，如圖4所示，但僅支持AES、MADI、ATM信號(hào)的傳輸，所以，為了有豐富的接口類型，需要配置DALLIS接口箱，提供豐富的不同種類的接口卡，并通過(guò)光纖把它與音頻矩陣相連，提升I/O能力，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的共享。

無(wú)論是Nova73 HD音頻矩陣，或是與之配套使用的DALLIS接口箱，LAWO在其中都采用了獨(dú)特的雙星拓?fù)溥B接方式，即機(jī)箱中的兩個(gè)中心控制模塊與各個(gè)接口插槽之間是通過(guò)機(jī)箱背板的傳輸導(dǎo)線以無(wú)源的方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的。同時(shí)，以主備關(guān)系存在的控制計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)偵測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障點(diǎn)，雙星連接的方式一方面會(huì)把故障點(diǎn)隔離，另一方面，控制計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的主備切換。這樣的模式對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有極大的提高。

即便Nova73 HD作為音頻矩陣的功能十分強(qiáng)大，但要實(shí)現(xiàn)主備兩張調(diào)音臺(tái)信號(hào)及接口資源共享，并互為備份，仍略微有些麻煩。

如圖5，系統(tǒng)配置兩臺(tái)Nova73 HD接口箱加兩張臺(tái)面，構(gòu)成兩套完全一致的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)主備。由于現(xiàn)階段技術(shù)所限，一臺(tái)接口箱無(wú)法同時(shí)連接兩臺(tái)Nova73 HD，所以接口箱及板卡都是雙配置，同時(shí)所有前端的信號(hào)仍要采用無(wú)源分配的方式。如此一來(lái)，從系統(tǒng)穩(wěn)定性上來(lái)講雖然比較可靠，體現(xiàn)了雙星拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)，但系統(tǒng)建設(shè)成本會(huì)翻倍，也沒(méi)有充分發(fā)揮音頻矩陣的靈活性。

如圖6，依然是兩臺(tái)Nova73 HD加兩張調(diào)音臺(tái)臺(tái)面，但相較于圖5，僅使用了1臺(tái)接口箱，通過(guò)光纖分配器將接口箱的輸出一分為二，再連接至兩臺(tái)Nova73 HD。這樣看起來(lái)對(duì)控制成本有一定的幫助，可一旦主調(diào)音臺(tái)出現(xiàn)故障，要實(shí)現(xiàn)備調(diào)音臺(tái)對(duì)整套系統(tǒng)的控制，則需要相對(duì)繁瑣的光纖跳線的操作。如此一來(lái)，Nova73 HD 的主備控制計(jì)算機(jī)便無(wú)法在此時(shí)起作用。

如圖7，所有的接口箱統(tǒng)一連接至一臺(tái)Nova73 HD，并以該Nova73 HD作為整套系統(tǒng)的核心，再分別為播出及擴(kuò)聲配置兩張臺(tái)面和兩臺(tái)Nova73 HD。這樣每個(gè)環(huán)節(jié)都是雙星的，安全性得到了最大保障。但系統(tǒng)規(guī)模過(guò)于龐大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了大多數(shù)電視臺(tái)以個(gè)體為單位的大型演播室音頻系統(tǒng)的實(shí)際需求。

2.3 提升網(wǎng)絡(luò)化水平

Stagetec產(chǎn)品以音頻網(wǎng)絡(luò)化見(jiàn)長(zhǎng)，Nexus Star音頻矩陣是其得意之作。這個(gè)音頻矩陣最大可以處理4 096個(gè)聲道的輸入和4 096個(gè)聲道的輸出，并可以通過(guò)提供多種接口形式的Nexus接口箱來(lái)擴(kuò)展I/O接口，也可以通過(guò)把Nexus Star核心音頻路由器級(jí)聯(lián)來(lái)擴(kuò)展處理能力。

Nexus系列幾乎具備了當(dāng)今最高規(guī)格音頻系統(tǒng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：合理的冗余配置、物理上的雙星形網(wǎng)絡(luò)、靈活的擴(kuò)展性、簡(jiǎn)便的應(yīng)急和維護(hù)等等。Nexus Star還可以同時(shí)連接控制兩張調(diào)音臺(tái)控制臺(tái)面，作為電視臺(tái)的音頻系統(tǒng)，通過(guò)一臺(tái)Nexus Star核心音頻路由器外加相應(yīng)數(shù)量的Nexus接口箱，通過(guò)簡(jiǎn)單的光纖連接，便可實(shí)現(xiàn)在播出及擴(kuò)聲兩張調(diào)音臺(tái)之間的信號(hào)和接口的共享，如圖8所示。但美中不足的是，調(diào)音臺(tái)控制臺(tái)面和Nexus Star核心之間為單點(diǎn)連接。

圖4 Nova73 HD基本連接示意圖

圖5 雙接口箱的系統(tǒng)連接

圖6 單接口箱的系統(tǒng)連接

圖7 以Nova73 HD音頻矩陣為核心的系統(tǒng)連接

3 對(duì)于未來(lái)技術(shù)發(fā)展的構(gòu)想

以上筆者就常見(jiàn)的三家調(diào)音臺(tái)廠商的典型音頻矩陣產(chǎn)品做了簡(jiǎn)要的介紹和分析。它們?cè)谙到y(tǒng)的處理能力、穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)化方面各有所側(cè)重，但最終目的都是為了使音頻系統(tǒng)更可靠、更靈活、更強(qiáng)大。

以一臺(tái)音頻矩陣作為核心，將所需要的前端信號(hào)合理地引入，一套音頻系統(tǒng)就可以獨(dú)立工作了。但在某些實(shí)際應(yīng)用中，需要多套位于不同地理位置的音頻系統(tǒng)之間互相協(xié)調(diào)工作。例如大型綜合體育賽事的轉(zhuǎn)播中，賽事信號(hào)往往需要從分散在各城市各地區(qū)的賽場(chǎng)傳送到國(guó)際廣播中心，再做進(jìn)一步的信號(hào)處理和分發(fā)。這就需要在各音頻系統(tǒng)之間建立一張延時(shí)低、帶寬高、同步精準(zhǔn)的數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸音頻數(shù)據(jù)。

眾所周知，全球廣播電視市場(chǎng)傾向于基于IP的基礎(chǔ)架構(gòu)改革，這將使廣播電視信號(hào)的傳輸、共享、分發(fā)變得更加靈活，更省成本。正因?yàn)檫@一技術(shù)的市場(chǎng)前景廣闊，在過(guò)去幾年內(nèi)吸引多家廠商在這個(gè)領(lǐng)域展開(kāi)爭(zhēng)奪。數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，因此，隨著技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)會(huì)迅猛發(fā)展。

新技術(shù)必然帶來(lái)超越以往的感受，它或是能提高工作效率，或是能讓系統(tǒng)架構(gòu)更靈活，或是能提供更強(qiáng)大的處理能力。身為電視音頻技術(shù)人員，為節(jié)目制作搭建更廣闊的平臺(tái)，提供更多更先進(jìn)的制作手段，是義不容辭的責(zé)任。新的節(jié)目制作需求催生了新的制作技術(shù)，新的技術(shù)又會(huì)為節(jié)目制作助力加碼。近年來(lái)火爆熒屏的各類真人秀節(jié)目就是一個(gè)例子。這些節(jié)目的成功無(wú)不有賴于先進(jìn)技術(shù)的支持，甚至是當(dāng)前業(yè)內(nèi)最尖端技術(shù)的支持。那么，對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施人員而言，是否就一定要緊跟技術(shù)前進(jìn)的步伐，因?yàn)榧夹g(shù)的革新而肆意加速演播室音頻系統(tǒng)的升級(jí)呢？或許應(yīng)該以相對(duì)穩(wěn)健的態(tài)度看待新技術(shù)，更適時(shí)地根據(jù)節(jié)目的需求而更新，進(jìn)一步去思考“技術(shù)應(yīng)該為藝術(shù)做點(diǎn)什么？”這個(gè)永恒的話題。

圖8 Nexus Star基本連接示意圖

首先，中國(guó)的電視臺(tái)多以新聞為主頻道，而電視新聞節(jié)目的制作形式幾乎都是以演播室播音員口播加播放新聞小片的形式為主，同時(shí)輔以外場(chǎng)連線的形式，這樣的節(jié)目形式對(duì)音頻系統(tǒng)需求相對(duì)簡(jiǎn)單。

其次，中國(guó)的電視臺(tái)是黨的宣傳機(jī)構(gòu)，安全播出是生命線。誠(chéng)然，新技術(shù)有其無(wú)可取代的優(yōu)勢(shì)，但新技術(shù)的穩(wěn)定性需要時(shí)間的考驗(yàn)，電視技術(shù)人員也需要時(shí)間去理解、掌握新技術(shù)。所以，從安全播出的角度去考慮，過(guò)于倉(cāng)促的追求技術(shù)革新，是不理智的。

第三，演播室的系統(tǒng)規(guī)模、技術(shù)應(yīng)用，與演播室的定位息息相關(guān)，盲目追求新技術(shù)，不考慮實(shí)施效率，是不切實(shí)際的。

作為電視人，筆者樂(lè)見(jiàn)技術(shù)的革新，要積極學(xué)習(xí)和掌握，跟進(jìn)其發(fā)展步伐；同時(shí)，更要理性地看待，不過(guò)度追捧，在對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備充分認(rèn)識(shí)理解的基礎(chǔ)上，從它的優(yōu)勢(shì)特性出發(fā)，兼顧演播室的實(shí)際需求情況，對(duì)系統(tǒng)做合理的配置或升級(jí)，保證播出安全。

注釋：

①雙星拓?fù)洌弘p星拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中心，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有兩條線路分別連接兩個(gè)中心。

王蘭嵐，中央電視臺(tái)音頻部錄音師（二級(jí)錄音師），中央電視臺(tái)新址演播室音頻系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)，多次參與中央電視臺(tái)大型體育賽事前方報(bào)道中心音頻系統(tǒng)的建設(shè)和技術(shù)保障工作，現(xiàn)主要負(fù)責(zé)中央電視臺(tái)新址E01演播室群音頻工作。

楊洋，中央電視臺(tái)音頻部錄音師（助理工程師），參與E01演播室群的各項(xiàng)音頻制作任務(wù)，主要負(fù)責(zé)E01演播室群音頻系統(tǒng)的技術(shù)保障和系統(tǒng)維護(hù)工作。

（編輯 杜 青）

Analysis and Prospect about the Signal Distribution of Audio System in the Studio

WANG Lan-lan，YANG Yang
（CCTV，Beijing 100859，China）

Based on the signal distribution of audio system in the TV studio, the author analysed the signal processing, transmission capacity and system architecture of the audio matrix at present, and formulated the IP-based digital audio network system in the future.

studio; audio system; signal distribution; passive distribution; audio matrix; audio network

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.08.004