演播室音頻系統信號分配的分析與展望

王蘭嵐， 楊 洋

（中央電視臺，北京 100859）

演播室音頻系統信號分配的分析與展望

王蘭嵐， 楊 洋

（中央電視臺，北京 100859）

基于電視臺演播室音頻系統信號分配方式，分析了當今音頻矩陣的信號處理、傳輸的能力和系統結構，并對未來基于IP的數字音頻網絡系統進行構想。

演播室；音頻系統；信號分配；無源分配；音頻矩陣；音頻網絡

在電視節目制作播出的龐大技術體系中，盡管音頻系統略顯微不足道，但對于電視節目的安全播出卻同樣發揮著不可或缺的作用。因此，作為電視節目的信號域，演播室音頻系統的安全性、靈活性、合理性及先進性就顯得尤為重要。以筆者所服務的央視新址E01演播室為例，為使其音頻系統達到高水平的技術標準，滿足臺內各類節目的制作需求，在系統建設過程中，對設計方案做了全方位的論證，對目前國際上主流演播室音頻設備進行了廣泛的考察、對比，以及深入的研究，并在建設完成后進行了一系列測試及實際應用。E01演播室目前已平穩運行超過三年的時間，其系統經歷了各類節目的嚴苛考驗，達到了系統穩定、操作靈活、規模合理、高品質聲音的總體性要求。以下集合了目前演播室音頻系統信號分配的主要解決方案及國際上演播室中所采用的相應的主流核心設備，并以中國當今演播室音頻需求特征為視角進行分析。

1 前端信號的無源分配方式

在E01演播室音頻系統設計之初，就明確了一個原則，播出和擴聲調音臺（主/備調音臺）通過共享接口箱的方式獲取前端信號。在最后的實施過程中，根據所購調音臺的產品特點，前端信號采用了無源分配的方式，將信號分別送至兩張調音臺，以保證信號源頭的安全。E01演播室的無源分配有以下兩種情況。

1.1 經無源傳聲器分配器的分配

演播室內的主要有線傳聲器通路經由無源傳聲器分配器分配后再送至播出調音臺和擴聲調音臺的話放板卡，如圖1所示。節目制作時，兩張調音臺對該類信號實現完全獨立控制，并送入各自的系統后級。

圖1 無源傳聲器分配示意圖

1.2 經無源光纖分配器的分配

演播室內的絕大多數音頻信號（包括無線傳聲器信號、線路信號、視頻AES信號等）全部接入共享接口箱，并通過接口箱內的核心卡將全部信號轉換成MADI信號后，通過光纖輸出，并由無源光纖分配器分配后送至播出調音臺和擴聲調音臺的本地接口箱，如圖2所示，兩張調音臺共享此類信號。

2 音頻矩陣信號分配系統分析

隨著央視節目的深入創新，節目的制作規模越來越大，制作形式也愈發多樣，這一切對系統的技術要求提升到了新的高度。E01音頻系統的承載能力和節目制作規模之間的矛盾日益顯現，系統擴容勢在必行，但是，由于前端信號分配方式全部為無源分配，這給擴容增加了一定的難度和成本。一般意義上講，就目前的技術水平，演播室內無源設備的穩定性要高于有源設備。但隨著技術的革新，各大調音臺廠商陸續將“無源”或“雙星拓撲①”的設計理念融入自家產品，以提高音頻系統的安全性。同時，大量使用經驗也表明，除采用無源分配的方式之外，各大知名廠商的音頻矩陣在安全性上同樣值得信任。

層出不窮的大型節目需要規模更大的音頻系統去適配，因此，各大調音臺廠商紛紛推出更靈活、更高效的信號分配共享解決方案，以及計算能力更強的核心處理單元。作為電視音頻工作者，一方面關注新技術、新設備在音頻信號處理能力上的提升，另一方面也關注它們在安全性、穩定性方面的改進。以下筆者結合幾款典型產品，分析討論音頻矩陣信號分配系統在處理能力和系統架構方面的提升。

2.1 提升信號傳輸處理能力

在各大電視臺的音控室時常能看到Studer調音臺，Studer為了滿足市場不斷變化的需求，2013年特意研發了Infinity系列處理引擎。Infinity處理引擎擁有強適應性和靈活性的DSP技術，并憑借全新的A-Link傳輸協議，提供了更大的信號傳輸處理能力及一流音質。與上一代產品使用的HD Link協議（最大可同時傳輸192個通道的24 bit音頻信號）不同，采用A-Link傳輸協議，數據通過光纖在IO機箱和核心處理單元之間進行交換，最大可同時傳輸1 536個通道的24 bit音頻信號；還可以直接與Riedel MediorNet分布式路由器連接，使更多的Infinity系統相互連接。如圖3所示，D23m接口箱通過A-Link主備輸出與兩個Infinity Core處理核心相連，而兩個Infinity Core以熱備份的關系存在，分別連接兩張調音臺。

依據生產廠家提供的數據，每臺Infinity Core可以同時處理多達8 448個輸入通道和8 448個輸出通道；在信號和接口資源的共享方面，Infinity也提供了更為簡便靈活的方式。但是，由于Infinity系統的臺面、接口箱、板卡與上一代產品完全無法通用，只是在D23m接口箱中保留了通過MADI Link協議將D21機箱作為衛星接口箱接入系統能力，所以對于老用戶來說，升級成Infinity系統，就意味要淘汰原系統中的臺面、機箱及部分板卡，升級成本相對偏高。同時，D23m接口箱中的IO板卡與A-Link板卡雖在機箱內部是有源的雙星形連接，但一個接口箱中只能存在一張A-Link卡，嚴格意義來講，并沒有物理的冗余備份，因此，Infinity系統的安全系數略低。

2.2 提升輸入輸出能力

圖2 無源光纖分配示意圖

圖3 Studer Infinity系統示意圖

Nova73 HD是LAWO旗下專門為廣電領域而開發的具備強大路由功能的模塊化的音頻矩陣，具有高達8 192個通路的處理能力。這個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，并通過光纖把它與音頻矩陣相連，提升I/O能力，實現信號的共享。

無論是Nova73 HD音頻矩陣，或是與之配套使用的DALLIS接口箱，LAWO在其中都采用了獨特的雙星拓撲連接方式，即機箱中的兩個中心控制模塊與各個接口插槽之間是通過機箱背板的傳輸導線以無源的方式點對點連接的。同時，以主備關系存在的控制計算機會實時偵測系統狀態，一旦出現故障點，雙星連接的方式一方面會把故障點隔離，另一方面，控制計算機會實現無縫的主備切換。這樣的模式對系統的穩定性有極大的提高。

即便Nova73 HD作為音頻矩陣的功能十分強大，但要實現主備兩張調音臺信號及接口資源共享，并互為備份，仍略微有些麻煩。

如圖5，系統配置兩臺Nova73 HD接口箱加兩張臺面，構成兩套完全一致的系統來實現主備。由于現階段技術所限，一臺接口箱無法同時連接兩臺Nova73 HD，所以接口箱及板卡都是雙配置，同時所有前端的信號仍要采用無源分配的方式。如此一來，從系統穩定性上來講雖然比較可靠，體現了雙星拓撲的優勢，但系統建設成本會翻倍，也沒有充分發揮音頻矩陣的靈活性。

如圖6，依然是兩臺Nova73 HD加兩張調音臺臺面，但相較于圖5，僅使用了1臺接口箱，通過光纖分配器將接口箱的輸出一分為二，再連接至兩臺Nova73 HD。這樣看起來對控制成本有一定的幫助，可一旦主調音臺出現故障，要實現備調音臺對整套系統的控制，則需要相對繁瑣的光纖跳線的操作。如此一來，Nova73 HD 的主備控制計算機便無法在此時起作用。

如圖7，所有的接口箱統一連接至一臺Nova73 HD，并以該Nova73 HD作為整套系統的核心，再分別為播出及擴聲配置兩張臺面和兩臺Nova73 HD。這樣每個環節都是雙星的，安全性得到了最大保障。但系統規模過于龐大，遠遠超出了大多數電視臺以個體為單位的大型演播室音頻系統的實際需求。

2.3 提升網絡化水平

Stagetec產品以音頻網絡化見長，Nexus Star音頻矩陣是其得意之作。這個音頻矩陣最大可以處理4 096個聲道的輸入和4 096個聲道的輸出，并可以通過提供多種接口形式的Nexus接口箱來擴展I/O接口，也可以通過把Nexus Star核心音頻路由器級聯來擴展處理能力。

Nexus系列幾乎具備了當今最高規格音頻系統的全部優點：合理的冗余配置、物理上的雙星形網絡、靈活的擴展性、簡便的應急和維護等等。Nexus Star還可以同時連接控制兩張調音臺控制臺面，作為電視臺的音頻系統，通過一臺Nexus Star核心音頻路由器外加相應數量的Nexus接口箱，通過簡單的光纖連接，便可實現在播出及擴聲兩張調音臺之間的信號和接口的共享，如圖8所示。但美中不足的是，調音臺控制臺面和Nexus Star核心之間為單點連接。

圖4 Nova73 HD基本連接示意圖

圖5 雙接口箱的系統連接

圖6 單接口箱的系統連接

圖7 以Nova73 HD音頻矩陣為核心的系統連接

3 對于未來技術發展的構想

以上筆者就常見的三家調音臺廠商的典型音頻矩陣產品做了簡要的介紹和分析。它們在系統的處理能力、穩定性和網絡化方面各有所側重，但最終目的都是為了使音頻系統更可靠、更靈活、更強大。

以一臺音頻矩陣作為核心，將所需要的前端信號合理地引入，一套音頻系統就可以獨立工作了。但在某些實際應用中，需要多套位于不同地理位置的音頻系統之間互相協調工作。例如大型綜合體育賽事的轉播中，賽事信號往往需要從分散在各城市各地區的賽場傳送到國際廣播中心，再做進一步的信號處理和分發。這就需要在各音頻系統之間建立一張延時低、帶寬高、同步精準的數字音頻網絡來傳輸音頻數據。

眾所周知，全球廣播電視市場傾向于基于IP的基礎架構改革，這將使廣播電視信號的傳輸、共享、分發變得更加靈活，更省成本。正因為這一技術的市場前景廣闊，在過去幾年內吸引多家廠商在這個領域展開爭奪。數字音頻網絡已經被越來越廣泛地應用，因此，隨著技術的進步，數字音頻網絡會迅猛發展。

新技術必然帶來超越以往的感受，它或是能提高工作效率，或是能讓系統架構更靈活，或是能提供更強大的處理能力。身為電視音頻技術人員，為節目制作搭建更廣闊的平臺，提供更多更先進的制作手段，是義不容辭的責任。新的節目制作需求催生了新的制作技術，新的技術又會為節目制作助力加碼。近年來火爆熒屏的各類真人秀節目就是一個例子。這些節目的成功無不有賴于先進技術的支持，甚至是當前業內最尖端技術的支持。那么，對于系統的設計實施人員而言，是否就一定要緊跟技術前進的步伐，因為技術的革新而肆意加速演播室音頻系統的升級呢？或許應該以相對穩健的態度看待新技術，更適時地根據節目的需求而更新，進一步去思考“技術應該為藝術做點什么？”這個永恒的話題。

圖8 Nexus Star基本連接示意圖

首先，中國的電視臺多以新聞為主頻道，而電視新聞節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，同時輔以外場連線的形式，這樣的節目形式對音頻系統需求相對簡單。

其次，中國的電視臺是黨的宣傳機構，安全播出是生命線。誠然，新技術有其無可取代的優勢，但新技術的穩定性需要時間的考驗，電視技術人員也需要時間去理解、掌握新技術。所以，從安全播出的角度去考慮，過于倉促的追求技術革新，是不理智的。

第三，演播室的系統規模、技術應用，與演播室的定位息息相關，盲目追求新技術，不考慮實施效率，是不切實際的。

作為電視人，筆者樂見技術的革新，要積極學習和掌握，跟進其發展步伐；同時，更要理性地看待，不過度追捧，在對新技術、新設備充分認識理解的基礎上，從它的優勢特性出發，兼顧演播室的實際需求情況，對系統做合理的配置或升級，保證播出安全。

注釋：

①雙星拓撲：雙星拓撲結構有兩個網絡中心，每個網絡節點有兩條線路分別連接兩個中心。

王蘭嵐，中央電視臺音頻部錄音師（二級錄音師），中央電視臺新址演播室音頻系統建設項目技術負責，多次參與中央電視臺大型體育賽事前方報道中心音頻系統的建設和技術保障工作，現主要負責中央電視臺新址E01演播室群音頻工作。

楊洋，中央電視臺音頻部錄音師（助理工程師），參與E01演播室群的各項音頻制作任務，主要負責E01演播室群音頻系統的技術保障和系統維護工作。

（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