數(shù)字錄音演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)——以上海遠(yuǎn)程教育集團(tuán)演播室為例

樂(lè)文華

（中國(guó)唱片上海公司技術(shù)部，上海 200233）

隨著音視頻技術(shù)的發(fā)展，各類演播室的技術(shù)裝備設(shè)施越來(lái)越先進(jìn)，功能越來(lái)越齊全，各類節(jié)目的制作手段日新月異，較好地提高了其質(zhì)量和水平。本文以上海遠(yuǎn)程教育集團(tuán)演播室為例，探討數(shù)字錄音演播室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與方案。

1 數(shù)字演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、流媒體傳播技術(shù)以及視聽電視技術(shù)的現(xiàn)代技術(shù)手段，建立一個(gè)集視聽影像、數(shù)字化錄音和燈光于一體的演播室系統(tǒng)，需從兩方面進(jìn)行考慮。首先，數(shù)字演播室系統(tǒng)包括電視虛擬直播系統(tǒng)、線性模擬編輯系統(tǒng)和流媒體在線服務(wù)廣播系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)，同時(shí)滿足實(shí)時(shí)攝、錄、編、播等數(shù)字化傳播的全過(guò)程，見(jiàn)圖1；其次，三個(gè)子系統(tǒng)形成環(huán)路，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源共享，從而有效利用設(shè)備，減少投資。

圖1 全數(shù)字化攝錄編播系統(tǒng)框圖

1.1 設(shè)備選用

演播室的數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型中，根據(jù)上海遠(yuǎn)程教育集團(tuán)教學(xué)節(jié)目制作的特點(diǎn)，針對(duì)新聞制作技術(shù)所要求的系統(tǒng)安全性和可靠性進(jìn)行綜合考慮是至關(guān)重要的。視頻的主、備通路應(yīng)選擇全數(shù)字方式，演播室用攝像機(jī)選用SONY廣播級(jí)系列，選配三同軸接口的CA-D50P適配器和全機(jī)架的CCU-D50P基本結(jié)構(gòu)單元；錄像機(jī)部分則采用SONY專業(yè)錄像機(jī)DSR-1800P（帶編輯型的）。

周邊設(shè)備（如分配器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、幀同步機(jī)）等選用OSEE公司的產(chǎn)品。視頻跳線器、視頻電纜和接頭等采用生產(chǎn)工藝好、接點(diǎn)鍍金處理和使用無(wú)氧銅鋁箔屏蔽的產(chǎn)品，且均采用壓接式連接的專業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

1.2 視頻主切換臺(tái)和應(yīng)急保障

主視頻切換臺(tái)是整個(gè)視頻系統(tǒng)的核心，該演播室系統(tǒng)選用了日本松下MX-70。基于新聞直播注重時(shí)效性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分考慮了直播時(shí)應(yīng)急切換系統(tǒng)的性能及布局，保證系統(tǒng)不因局部設(shè)備的意外故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。主通道為切換臺(tái)PGM輸出，通過(guò)二選一應(yīng)急倒換器和視頻分配器送至總控A路。假如切換臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，數(shù)字視頻矩陣和切換臺(tái)具有基本同步的信號(hào)源，且為雙電源工作。此外，將切換臺(tái)的另一路PGM輸出經(jīng)分配器直接送給總控B路作為通道備份。這樣，當(dāng)切換臺(tái)工作正常但A路有故障時(shí)仍能保障總控B路有正常的PGM信號(hào)。如果切換臺(tái)和矩陣都有故障，則可采用跳線將攝像機(jī)信號(hào)直接送到總控。

1.3 矩陣傳輸系統(tǒng)

從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，必須注重系統(tǒng)的開放性和可擴(kuò)展性，需要設(shè)計(jì)一個(gè)以數(shù)字矩陣為核心，共享節(jié)目和設(shè)備資源的系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)演播室及外來(lái)信號(hào)的調(diào)度。矩陣采用OSEE的SW120（16×8），矩陣的所有外來(lái)信號(hào)、視頻輸入信號(hào)包括切換臺(tái)的全部輸入信號(hào)和來(lái)自播控中心的信號(hào)以及切換臺(tái)的PGM、輔助母線等輸出信號(hào)。對(duì)數(shù)字矩陣輸出母線的分配，要注意以下幾方面：

（1）主切換臺(tái)故障時(shí)提供應(yīng)急切換；

（2）技術(shù)檢測(cè)選擇各種視頻信號(hào)源；

（3）選擇錄像機(jī)的輸入源，實(shí)現(xiàn)多機(jī)位的同步視頻記錄；

（4）接入多路母線，使輸入源的選擇更為靈活；

（5）接入幀同步器，對(duì)外來(lái)信號(hào)實(shí)現(xiàn)鎖相；

（6）可對(duì)信號(hào)源進(jìn)行審片選擇；

（7）對(duì)相關(guān)視頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)度；

（8）為顯示器墻及大屏幕提供所需要的信號(hào)畫面，可在監(jiān)視器數(shù)量和位置固定情況下靈活調(diào)配演播室內(nèi)各種監(jiān)視信號(hào)。

1.4 同步鎖相系統(tǒng)

視頻同步系統(tǒng)由可產(chǎn)生同步時(shí)間碼鎖相的BG40同步機(jī)結(jié)合攝像機(jī)、主切換臺(tái)等組成，同步機(jī)產(chǎn)生的黑場(chǎng)同步信號(hào)由視分器分別送給系統(tǒng)內(nèi)的其他設(shè)備，當(dāng)BG40處于內(nèi)同步工作狀態(tài)時(shí)，整個(gè)演播室系統(tǒng)時(shí)間碼鎖定在BG40同步機(jī)上；當(dāng)演播室與總控系統(tǒng)聯(lián)合工作時(shí)，主控的黑場(chǎng)同步信號(hào)通過(guò)電纜送給演播室的同步機(jī)，使同步機(jī)處于外鎖相狀態(tài)，這時(shí)演播室系統(tǒng)就與主控系統(tǒng)同步了。

2 錄音演播室的聲學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

演播室的裝修設(shè)計(jì)上，應(yīng)符合“先隔聲、后隔振，再進(jìn)行區(qū)域性吸聲”的設(shè)計(jì)原則。首先需要了解演播室周圍的外部環(huán)境結(jié)構(gòu)，充分考慮原本建筑的隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)室內(nèi)吸聲與反射聲場(chǎng)作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以結(jié)合裝修材料的特性，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況隨時(shí)進(jìn)行局部調(diào)整。演播室結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。

2.2 演播室吸聲材料的應(yīng)用

按照聲學(xué)頻譜的分布情況，語(yǔ)言類聲音頻率分布較為集中在中頻段的300 Hz～1000 Hz的范圍內(nèi)，所以在裝修設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量結(jié)合對(duì)擴(kuò)散板的利用，將混響值大約控制在T60≤0.38 s～0.61 s的可調(diào)范圍。吸聲材料的應(yīng)用見(jiàn)表1。

2.2.1 頂棚

充分利用頂棚的吸聲面積，可以節(jié)約室內(nèi)的音效面積，對(duì)整個(gè)演播廳的整體吸聲起著關(guān)鍵作用。經(jīng)計(jì)算分析，決定同時(shí)使用兩種頂棚聲學(xué)處理方式。

（1）阻燃吸聲吊頂結(jié)合進(jìn)口聚酯纖維吸音板。

（2）頂棚下方吊裝空間擴(kuò)散體和低頻吸聲結(jié)構(gòu)（注意保持與燈具的安全距離）。

2.2.2 墻面

用阻燃棉包（空間吸聲體及進(jìn)口聚酯纖維吸音板），各轉(zhuǎn)角處采用弧形倒角處理，并內(nèi)襯加厚吸聲體，其吸聲結(jié)構(gòu)的選用，主要基于以下因素：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求低頻吸聲系數(shù)高且可全頻吸聲的制作成品，可確保工程需要的墻面吸聲要求，吸聲性能穩(wěn)定。

（2）各種技術(shù)參數(shù)專業(yè)化生產(chǎn)的吸聲結(jié)構(gòu)成品，不僅可以控制避免產(chǎn)生二次污染，還可避免現(xiàn)場(chǎng)制作選材、加工誤差及其自身的粉塵污染。

圖2 演播室結(jié)構(gòu)圖（設(shè)計(jì)參考圖）

表1 吸聲材料的應(yīng)用

（3）專業(yè)化成品吸聲結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制作，可確保施工質(zhì)量，大大減少安裝誤差。

（4）專業(yè)化成品吸聲結(jié)構(gòu)施工周期短，安裝簡(jiǎn)單，有利于現(xiàn)場(chǎng)安裝降低成本。

（5）成品吸聲材料有豐富外觀效果，有更好的材料裝飾性。

2.2.3 演播室門窗

所有與外部環(huán)境相通的演播室門，均采用雙向聲閘結(jié)構(gòu)并內(nèi)襯鋼板層。觀察窗采用密閉三重真空玻璃加隔振，并經(jīng)過(guò)紫外線消毒殺菌與干燥處理。

2.2.4 大廳地面

為了防止建筑的固體傳聲，演播室大廳采用隔音地板，墻面四周用橡膠條與地板隔離。地面用橡膠塊浮筑地板，以增大隔聲量、防止地面震動(dòng)等，從而保證了正常的背景噪聲值。

2.2.5 噪聲

分析演播室所處的環(huán)境，對(duì)噪聲的主要來(lái)源作相應(yīng)處理，如影視器材的散熱均選用靜音風(fēng)扇；對(duì)空調(diào)機(jī)房、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)以及水暖管道等，用泡沫填充材料作吸聲、隔聲、減振等處理。另外，為了防止環(huán)境的固有噪聲，采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行多次噪聲采樣，以便對(duì)錄音節(jié)目進(jìn)行音質(zhì)修正。

3 高清非線性編輯系統(tǒng)

高清非線性編輯系統(tǒng)應(yīng)用了美國(guó)EDIUS技術(shù)，具有友好的全實(shí)時(shí)操作界面，使用方便。在軟硬件研制及技術(shù)開發(fā)上，提供經(jīng)壓縮視頻格式的二、三維特技效果。這套系統(tǒng)能同時(shí)處理五層（包含兩層視頻文件、過(guò)濾效果、一層圖文及活動(dòng)字幕）實(shí)時(shí)編輯，可獨(dú)立進(jìn)行顏色矯正。對(duì)兩層視頻，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快慢動(dòng)作和實(shí)時(shí)倒放等。把已采集的視頻文件和實(shí)況播送的視頻文件進(jìn)行切換，能添加12 位的三維特技效果，包括編輯透視、翻頁(yè)、淡入淡出、畫中畫等，并可快速輸出常用的格式，如AVI、RealMedia、MPEG-2、WindowsMedia、MPEG-4及Quick Time。當(dāng)然，直接從時(shí)間線上輸出廣播線視頻訊號(hào)更加方便。

高清非線性編輯系統(tǒng)擁有完善的基于文件工作流程，提供了實(shí)時(shí)、多軌道、多格式混編、合成、色鍵、字幕和時(shí)間線輸出功能。除了標(biāo)準(zhǔn)的系列格式，還支持 Infinity?JPEG 2000、DVCPRO、P2、VariCam、Ikegami GigaFlash、MXF 、XDCAM和XDCAM。系統(tǒng)配置見(jiàn)表2。

為了使節(jié)目質(zhì)量得到保證，必須采取現(xiàn)代化技術(shù)監(jiān)測(cè)手段。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，另外還配備了一套DDV公司的ITC-100多通道內(nèi)部無(wú)線通訊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)每個(gè)分路的接收通道可接收來(lái)自控制室導(dǎo)演或主編的主控指令，并且還可以與其他機(jī)位的制作人員橫向聯(lián)系，大大減輕了各方面的工作壓力，同時(shí)有效地減少了協(xié)調(diào)性失誤。

4 音頻工作站錄制系統(tǒng)

音頻工作站設(shè)備主要采用了美國(guó)Avid DIGIDESIGN公司的全套ProTools HD音頻工作站系統(tǒng)。該系統(tǒng)以Apple或PC為主控服務(wù)器，結(jié)合其他壓縮、混響等周邊設(shè)備，并配以1394高速火線運(yùn)行卡，外置工業(yè)級(jí)高速硬盤作編輯、合成的素材數(shù)據(jù)庫(kù)。全套系統(tǒng)的A/D（模擬/數(shù)字）信號(hào)通過(guò)Control 24數(shù)字調(diào)音臺(tái)經(jīng)前期信號(hào)處理或返送監(jiān)聽，信號(hào)流由192 I/O接口送達(dá)音頻工作站進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理或編輯合成。

整個(gè)音頻工作站皆為界面化操作系統(tǒng)，各功能鍵及周邊處理器都可通過(guò)界面操作平臺(tái)或掛件界面平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的鼠標(biāo)/鍵盤控制，也可以使用Control 24（或ProControl）的機(jī)械控制鍵進(jìn)行仿模擬調(diào)音臺(tái)對(duì)等操作控制。

4.1 周邊設(shè)備

192 I/O的音頻接口備有三種外圍設(shè)備接口：

（1）SYNC I/O：為ProTools HD設(shè)計(jì)，能夠支持所有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的in clock sources（時(shí)鐘源）和time-code（時(shí)間碼）。

表2 非線性編輯系統(tǒng)配置

表3 ProTools HD音頻錄制編輯系統(tǒng)配置

表4 燈光系統(tǒng)的具體配置

圖3 演播區(qū)域照明燈位分布圖

（2）PRE：可以遠(yuǎn)程控制的8聲道傳聲器放大器，可以供HD（高清）音頻接口和任何其他錄音/混音媒介使用。

（3）MIDI I/O：是以串行總線架構(gòu)為能量的一種新穎接口，是為ProTools HD設(shè)計(jì)的多軌道MIDI接口。能提供給用戶10個(gè)MIDI端口，并為Digidesign的Time-stamping（時(shí)間戳）提供精確度支持。

4.2 錄音編輯系統(tǒng)配置和音頻工作站系統(tǒng)

錄音編輯系統(tǒng)的設(shè)備配置見(jiàn)表3。

5 演播室的燈光系統(tǒng)

電視演播室的燈光設(shè)計(jì)必須滿足攝像機(jī)CCD對(duì)拍攝物體景像感光的最佳物理特性，必須保證在色溫、照度、立體光調(diào)節(jié)等方面的域值恒定度。

SONY廣播級(jí)系列攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的最佳用光值（室內(nèi)照明）分別是，拍攝物體81%反射率、200 K以上的預(yù)置色溫、照度2000 lx、光圈F8-F11。經(jīng)測(cè)試，OSRAM系列的冷光源以36 W×6分組計(jì)算，每組在保持4 m的距離范圍，能提供3200 K色溫、1800 lx、F5.6-8光圈的物理環(huán)境。根據(jù)教學(xué)視頻演播室的面積，燈光系統(tǒng)的具體配置見(jiàn)表4。

演播區(qū)域照明燈位分布設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。進(jìn)行供電設(shè)計(jì)時(shí)，必須安排一相單獨(dú)為燈光系統(tǒng)供電，且燈光控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)要有良好的接地，安裝在導(dǎo)控室內(nèi)。為了充分利用空間環(huán)境，特別設(shè)計(jì)了3個(gè)景區(qū)的布光延展余地。燈位可以整體在高架“工”字軌道里移動(dòng)，萬(wàn)向滑車可以作（x，y方向）平面的移動(dòng)，使用恒力鉸鏈吊桿作垂直空間（z方向）的移動(dòng)。考慮到演播室的日常維護(hù)和性價(jià)比，不采用電動(dòng)式升降系統(tǒng)，而采用更方便的自配重平衡式鉸鏈。

6 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字錄音演播室系統(tǒng)的建聲設(shè)計(jì)和攝像、錄音、編輯的綜合設(shè)計(jì)涉及到計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電聲和建聲等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，獲得良好攝錄演播效果需要多方面綜合考慮。但是，具備良好的圖像和語(yǔ)言清晰度、可懂度，以及要求圖像和聲音自然、逼真是其最終目的。該數(shù)字錄音演播室經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，圖像、音質(zhì)效果良好，得到用戶的一致好評(píng)。

[1] GB50371-2006廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 中華人民共和國(guó)國(guó)家廣播電影電視總局. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

[2] 王以真. 實(shí)用擴(kuò)聲技術(shù)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

[3] 鐘玉琢，向哲，沈洪. 流媒體和視頻服務(wù)器[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[4] 朱偉. 錄音技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)廣播電視出版社，2003.

[5] 曾向陽(yáng). 聲場(chǎng)視聽一體化原理及應(yīng)用[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007.