淺談高清轉播車音頻系統

李佳霄

（吉林電視臺，吉林 長春 130033）

一、高清轉播車音頻系統功能要求概述

轉播車的音頻系統設計應按功能模塊劃分，主要應考慮以下幾方面內容：

1 轉播車音頻播出系統主要部分，包括整體播出音頻系統的設計，和調音臺、周邊設備的選型：高清轉播車主要完成立體聲的節目直播及制作，同時兼顧5.1環繞聲的節目直播。

2 轉播車音頻的雙通路冗余備份設計：采用主、備調音臺進行獨立音頻制作，使用二選一切換器進行主、備PGM信號的切換與備份。

3 轉播車外現場音頻處理，以及音頻回傳方式的設計：可以采用光纖方式進行現場與轉播車內的音頻互傳，目前主流使用MADI標準格式。

4 以上三部分系統功能中，立體聲節目的制作、以及播出的雙路備份冗余的能力是主要考慮的功能。同時兼顧音頻系統具備技術領先性、功能完善性，安全可靠性、操作便捷性，系統具有可維護性。滿足系統需求及自身使用需求外，還要考慮大型活動、體育賽事等節目的轉播中關于音頻方面制作標準的需求，參照表1。

表格中的是中國北京2008年奧林匹克運動會技術轉播中關于轉播車音頻部分的需求。

二、系統的總體設計

1 采用高標準的數字音頻設備

在資金允許的條件下，選用的國際知名品牌、功能較先進的音頻設備。充分利用了數字化設備的優勢，與數字化高清視頻系統具有良好的兼容性，并具備相當的擴展和升級能力。

2 高可靠性的備份方案

根據電視直播節目嚴格的安全性需求，設計時必須對故障情況的預測和應急措施都有充分細致的考慮，除核心設備，如主、備調音臺等的部件采用了必要的冗余熱備份外，對整個系統的音頻通路備份方式也進行了細致的設計，對于音頻系統的關鍵通路設備，都在硬件連接和控制界面上做好備份通路的準備設計方案。

3 完備的細節設計

系統的設計，根據節目需要，以人為本。采用的設備功能保證系統的功能。在轉播車預留接口、車內音頻系統的通路連接、便捷的操作、滿足工作人員的操作習慣等方面需要做詳盡設計。

4 轉播車音頻區的設計。轉播車的音頻區設計包括整體布局設計、環境設計、監聽監看設計等。整車布局、環境設計（在車體搭建前期，做好吸聲層的處理，將噪音過大的設備盡量放置在靜噪機柜中，以減小對聽音環境的影響等。）不做過多說明，著重監聽監看設計：

監聽監看設計，是在不影響監聽情況下，充分考慮到訊道等信號的監看。目前國內有2種設計方法：一是按常規做固定式擺放，在相應位置（±120°）考慮音箱擺放及結構。這種擺放條件是音頻區足夠大，或者可以犧牲部分空間做內嵌式安裝，目前應用很少。二是考慮做吊裝處理。即在±120°位置車頂空間預留懸掛結構和信號、電源接口。這樣考慮主要是目前的絕大多數的節目只要求制作立體聲節目，制作環繞聲節目的需求相對要少一些，做環繞聲節目的時候將左右環繞聲音箱懸掛即可。缺點是與正常的環繞聲監聽中的左右環繞聲相比，聲像略微上移。本系統采用后者。

三、整體設計思想

高清轉播車音頻系統以大型數字調音臺為核心，以小型數字調音臺作為備份通路的結構，并在此基本架構上同時加入了對這兩者通路的音頻共享、通路接管等進行適當備份。

表1

由于帶有多聲道伴音的數字電視播出已成為全球近年來的發展目標，因此音頻系統不僅需要能夠滿足立體聲節目的現場制作及播出，同時也考慮增加了多聲道節目制作的能力。為此，系統中所選擇的大型數字調音臺，最大限度的適應現場直播，除具備基本的環繞聲播出/制作能力外，還具備虛擬環繞聲（VSP）調整、5.1下混立體聲等高級應用功能。

此外，為了實現音頻通路完善的多種備份手段，以及考慮轉播車內的空間，YAMAHA、TAMURA及SOUNDCRAFT公司一些小型現場數字調音臺產品可以作為備份調音臺，作為小型現場數字調音臺，這些產品具備一定的擴展能力，功能全面，可以在緊急狀態下極好的完成應急播出和重要音頻信號處理的任務。

四、系統圖及簡要說明

設計參考系統圖如圖1所示。

圖1中，左方為轉播車外及音頻系統外輸入音頻系統的主要信號來源，如攝像機CCU信號、車體接口板音頻接口等；最右方為車體的最主要的音頻輸出接口，如車體接口板、送視頻區信號等。由圖中可以看出，車外接口機箱、現場調音臺通過光纖將信號送回車內，所有數字音頻信號，包括來自車體外板、視頻區VTR、CCU、以及音頻系統的音源設備，全部送入主調音臺的數字輸入接口。而部分主要設備的模擬音頻輸出，例如360硬盤機、VTR等，則送往備份調音臺作為雙路備份通路使用。其中，專業音頻設備，如CD機、數字效果器、數字延時器等設備，其音頻輸出為110Ω平衡接口，相應接入主調音臺的平衡輸入；而高清VTR、標清VTR、CCU等視頻設備，音頻輸出為75Ω非平衡接口，則在阻抗轉換后再接入調音臺數字輸入板卡。所有數字音頻信號經過調音臺的處理混音后，作為PGM信號送往后端二選一及音分等，以便選擇分配后供視頻系統使用。

其它車體輸入模擬信號，以及車內設備的模擬信號，直接送往數字主調音臺，而部分車體輸入模擬信號則由無源分配器一分為二，之后再分別送往主、備調音臺。這樣，在整體正常工作時，由主調音臺進行音頻處理；當主調音臺出現問題時，其輸出信號無法使用時，可由備份調音臺使用其得到的模擬音源信號進行混音制作，之后通過操作人員的手動二選一操作，將其選切輸出到音分及之后的視頻應用。

在音頻系統的輸出方面（圖1中右方的接口），同樣可以看到，主調音臺、備份調音臺、音分等都同時具備相對獨立的音頻輸出接口，這樣可以在非常情況下，保證輸出信號的可用。

五、高清轉播車音頻系統要點詳細說明

1 基本信號通路

由圖1可以看出，在這一音頻系統設計中，核心設備的大部分音頻信號路由都不是唯一的，任何信號都可以在跳過數字主調音臺或者備份調音臺的情況下，依然達成信號處理和播出。

另一方面，對車外信號全面采用了MADI信號分配切換的方式送往兩個調音臺，因此在主調音臺正常時，可保證最大化的音頻通路使用和方便的音頻制作；而在主調音臺出問題時，備份調音臺具備足夠的靈活性，可以在遠程接口機箱、車外現場調音臺等MADI回傳信號中選擇最重要的通路選切使用，同樣最大化的保證了備份音頻制作的優質。

2 細節簡述

系統設計時，可參照BOB、CCTV等對高清轉播車音頻部分所提出的標準要求，并根據實際對高清轉播車的功能需要，在以上音頻基本路由設計基礎上，還主要考慮以下系統設計細節：

嵌入信號的主備考慮——當信號最終制作完成，從轉播車音頻系統輸出之后，音頻將被嵌入HD-SDI饋線中。在上述系統中，共有4臺AES音分負責PGM音頻信號的送出，在正常工作時，音分#1作為L/R立體聲節目信號的輸出分配，其輸入信號來自數字二選一設備，由主、備調音臺送出的PGM選切后實現。#2、#3、#4號音分則負責擴展為5.1環繞聲制作時，L/R/C/LEF/Ls/Rs共6路音頻信號的分配送出。而#1音分仍然負責立體聲節目的輸出。這一格式滿足杜比、CCTV等公開標準，同時也保證了無論哪種直播現場，最基本的立體聲節目制作都可以得到完全的安全保證。

環繞聲處理，環繞聲的6路音頻輸出如何與現有視頻系統結合？目前國際上、及國內行業內的通用解決辦法，基本上使用杜比E音頻編碼系統。在轉播車的音頻系統內，考慮了今后對DolbyE編碼設備（Dolby DP570，DP571）的擴展（系統中考慮相關預留接口），并具備環繞聲效果器以支持環繞聲制作功能。

監聽系統，為了數字調音臺在能夠監聽/制作/處理5.1通道環繞聲音頻的能力的同時，在緊急情況下，備份調音臺也可以使用監聽音箱進行監聽，在所有監聽音箱的輸入端，和備份調音臺的監聽輸出端加入了模擬音頻跳線，在需要時可隨時由備份調音臺掌握監聽輸出。

多軌錄音功能，在具備環繞聲播出、制作能力的同時，越來越多的電視臺要求環繞聲音頻系統具備拾取、記錄原始音頻信號，以備今后環繞聲精品制作使用。因此，在轉播車音頻系統中，采用了多軌的固態錄音機，其中的通路的IO數量足夠記錄目前轉播車外來、或現場調音臺處理調整過的初級音頻信號。

3 關于系統中數字同步與音畫同步、延時的問題

在數字音頻系統中，數字同步問題是一個尤為重要的問題，整個系統采用什么樣的同步方式以及外來同步信號源的確定在選購設備時就應該了解清楚，這點很關鍵。特別要注意的是高清電視轉播車音頻系統與視頻系統間的音畫同步延時問題。

（a）系統同步

在高清轉播車的音頻系統中采用數字連接方式，通過黑場電平同步信號（BB）和字時鐘信號（WC）實現音視頻同步，提供給主調音臺和備份調音臺，同時通過同步分配器將BB信號轉換為AES、WC等音頻同步信號送給其它數字音頻設備供同步使用。

（b）音畫同步延時問題

高清電視轉播車同時具備標清和高清節目的錄像及直播功能。而在高清和標清的上，下變換過程中，由于經過了重新數字編解碼轉換的過程，因而節目產生了圖像滯后的現象。為了配合視頻系統中的上下變換，音頻系統中需加入相應的延時（具體延時量需要整車集成完畢后，通過專業設備對視頻延時進行測量）。結合目前高清視頻設備的功能，PGM通道的音頻延時一般是在視頻周邊加嵌器中進行設置，這樣可以保證輸出的高標清節目信號聲音與畫面相統一。這也考慮到了成本因素。但音頻系統中需要考慮到配置監聽通道的延時器，使得轉播車內現場制作過程中，聲音與畫面相統一。

目前的高、標清系統在經過切換臺、視頻矩陣的幀同步器、高標清上下變換、DOLBY E編解碼過程勢必存在一定的延時，而延時量會根據不同的制作方式發生變化，如果采用外接延時器的方法來解決不夠靈活，同時增加很多費用，因此本系統通過調音臺自身的延時功能來解決延時的問題。Vista5調音臺對所有輸入通路加入240ms的延時處理，并可以對輸出信號加入長達1s的延時，延時量可隨時在操作臺面上進行更改設定，功能完善，操作方便。

4 Studer Vista5數字播出調音臺

操作界面設計采用了VISTONIC專利技術，利用液晶顯示屏和鑲嵌在其上的旋鈕和按鍵來實現整體的控制。每個通道的均衡器、動態處理器、聲像定位等控制參數均可以圖形、參數兩種方式顯示出來，使用者的視線只需要停留在所需控制的部位；而且每種功能均用專門的不同顏色來顯示，均衡器和濾波器用紅色表示，動態功能用綠色表示，而聲像定位功能則用黃色來表示，操作界面人性化，功能一目了然，操作便捷。

不但具有直播部分的功能，而且對環繞聲作了相應的優化。

完善的安全保護措施：

（a）Vista5的所有輸入、輸出及DSP處理部分均采用模塊化設計，同時設計有多層安全保護功能。首先Vista5采用的是浮點式DSP處理方式，也就是說每一塊DSP處理模塊并非固定用于處理某些功能，它的處理功能完全是依據系統在不同時刻的功能需求而自動進行動態分配的。而采用浮點DSP的處理結構，則可實現當某一塊DSP板卡有問題時，系統會自動檢測到問題的所在，并自動將處理的功能交由其它備份的DSP板卡來完成，在此過程中系統依然保持正常的工作狀態，同時系統也會在顯示窗上提示用戶哪塊板有問題及有何問題，以便用戶可以清楚地知道故障點，故障的處理方法。

（b）而對于負擔輸入、輸出接口工作的D21m機箱和接口卡來說，采用了全硬件控制及轉換電路設計，其中沒有任何所謂“高級”軟件控制及處理，這保證了它在實際應用中的高可靠性。即使其中任何一塊板卡出現了故障，也絕不會影響其它板卡的工作，在實際使用中，這些特性將“災難性”故障的概率降到最低。

（c）所有的DSP及輸入、輸出模塊均可實現熱插拔。既可以在不斷電的條件下任意更換模塊，而不致影響使用，這樣大大方便了系統維護，也避免了可能造成停播的尷尬。

（d）Vista5采用的是分散式供電系統，既系統中的所有DSP、監聽、輸入/輸出機箱以及操作控制界面均采用獨立的主備電源，減少由于電源故障造成系統的全面癱瘓機會，從而加大系統的安全可靠系數。

高清轉播車投入使用以來，相繼完成了《中超聯賽》、《CBA》、《第十二屆全運會》、《花開桃李梅》等大型節目的轉播和制作。音頻系統性能穩定，故障點易排查，和外接設備搭配使用靈活，音頻制作指標符合播出標準。

[1]BOB（北京奧林匹克轉播有限公司）高清設備準備會音頻要求[Z].