淺析2022年北京冬奧會開閉幕式8K公共信號的音頻系統

方棲澤

（中央廣播電視總臺，北京 100859）

2022年北京冬季奧林匹克運動會（以下簡稱“北京冬奧會”）開閉幕式在國家體育場（鳥巢）舉行，受到全世界的矚目。中央廣播電視總臺（以下簡稱“總臺”）8K轉播團隊，應用8K超高清轉播技術搭建系統，進行北京冬奧會開閉幕式公共信號的制作與直播。此次制作播出對畫面和聲音的制作、傳輸都有更高要求，采用當今世界最高電視播出技術標準，以帶給觀眾更真實、更震撼、沉浸式的視聽體驗。筆者作為8K公共信號制作團隊的一員，參與了開閉幕式8K公共信號的音頻制作，下面闡述基于A6超高清轉播車和A1三維聲錄音車組成的音頻系統架構，以及基于三維聲格式聲音制作中的關鍵環節。

1 音頻系統架構及信號傳輸

1.1 音頻系統架構及信號路由

北京冬奧會開閉幕式直播音頻系統架構的核心由A6轉播車和A1音頻車（見圖1）共同組成。其信號路由如圖2所示，A6轉播車的音頻系統接入OBS（Olympic Broadcasting Services，奧林匹克廣播服務公司）獲得分軌音頻信號，并將該信號通過光纖傳輸ADI信號給A1音頻車。同時，將場內架設的ORTF 3D環境效果傳聲器信號通過鳥巢內8K制作系統的接口箱回傳A6轉播車后，同樣通過光纖傳輸MADI信號再共享給A1音頻車。A1音頻車作為聲音精細制作的主用系統，從A6轉播車獲取分軌信號，精細制作形成完整的5.1.4格式的三維聲信號，將制作好的三維聲音頻信號返回A6轉播車，再以SMPTE ST 2110-30標準的AoIP信號傳送給總臺的主控系統。

圖1 A6轉播車和A1音頻車

圖2 北京冬奧會開閉幕式直播音頻信號路由

由于輸入信號數量較多，現場環境也較為復雜，為了保證A1音頻車與A6轉播車之間信號雙向安全高品質傳輸，除通過光纜和接口機箱傳輸MADI音頻信號外，還配置了主備路由。主備MADI信號為從OBS發送的同源信號，獨立傳輸。

A1音頻車是總臺2021年剛剛建成的第一輛支持雙區制作的大型直播混音車，其中主區支持三維聲制作，副區支持環繞聲制作。開閉幕式直播的三維聲混音主要由主制作區的AVATUS調音臺完成，包括DSP處理機箱NEXUS STAR BD1和2臺信號接口機箱NEXUS BD3和BD4組成。AVATUS臺面與處理機箱STAR BD1通過主備光纜連接，形成控制信號的冗余連接。為避免系統內存在信號傳輸單一節點，信號接口機箱BD3、BD4分別接收主備兩組同源MADI信號。A1音頻車內部為IP、基帶雙系統架構設計，在IP連接部分，所有機箱IP板卡最高可收發256通道SMPTE ST 2110-30音頻信號，使用支持SMPTE ST 2022-7無縫冗余連接的RJ45接口連接主備交換機，組成完備的冗余音頻網絡。STAR BD1與BD3、BD4通過交換機連接的同時，也通過NEXUS系統原生TDM方式連接，每張板卡上配備兩組光纖接口，為雙向冗余光纖連接，單向光纖傳輸上限可以達到256通道。AVATUS臺面在物理層面上有60個推子，邏輯上分16層，可自定義三維聲、立體聲、單聲道邏輯輸入通道及輸出SUM、AUX、GROUP等母線的數量；支持VCA、AUTOMIX等功能，可以極大程度上減少調音臺使用的操作復雜程度，簡潔有序地將信號源和輸出母線按需呈現在臺面上。節目制作時，PGM信號經STAR BD1的處理，從BD3、BD4機箱發送給A6轉播車進行統一編組輸出，如圖3所示。

圖3 北京冬奧會開閉幕式音頻系統架構

1.2 同步系統

A1音頻車配備了2臺SPG8000A同步器，提供系統所需PTP、BB以及WC等同步信號。由于單獨使用BB同步信號作為外同步源演算出的PTP缺少時間信息不能滿足系統需求，所以A1音頻車與A6轉播車相連接時采用BB+VITC信號，保證視音頻之間的同步鎖定，且SPG8000A生成的PTP信號可以滿足系統同步精度和時間碼的需求。

同步系統的物理連接如圖4所示，轉播車接收的GPS信號經過同步機后，以BB+VITC的格式接入到音頻車車尾板“BB IN”接口，該信號進入音頻SPG8000A主同步機，主同步機為備同步機提供了同步基準信號，主備同步機光纖PTP接口輸出給華為CE6865主交換機提供PTP同步信號。部分BB接口和W.C.接口送往車尾板做預留同步接口。備同步機接收到主同步機送過來的同步信號后，為車內周邊設備，如視頻矩陣和UPMAX三維聲上混器等提供同步信號。同步機為調音臺系統提供了PTP、BB及WC，通過調音臺設置優先級，進行調音臺系統同步選源。

圖4 同步機的連接

系統同時設計了以調音臺為同步核心的同步鏈路，用于同步機出現故障時的備份，通過調音臺接口機箱的WC輸出，為系統內WAVES效果器、192軌收錄工作站、PRIDIGY.MP信號轉換器等設備提供同步信號。

需要注意的是，同步機失鎖處理方式設置為STAY CURRENT FREQUNENCY，以確保在外同步意外中斷的情況下，不會對后級系統同步造成影響。使用同步機時，需注意最末級的REF LOOP接口需要連接終接電阻，以保證BB信號正常使用。

1.3 線性時間碼系統

線性時間碼（Linear Time Code，LTC）在該音頻系統制作中主要承擔校對正倒計時時鐘，以及為音頻多軌收錄系統提供統一時間碼。

線性時間碼系統的物理連接如圖5所示，轉播車從TOC（Technical Operations Center，技術運營中心）中控機房獲取LTC信號，通過時間碼分配器后，再接入音頻車車尾板“LTC IN”XLR接口，該信號進入AC-QU10高穩母鐘，高穩母鐘具備掉電守時功能，亦可手動調整時間。隨后由高穩母鐘輸出LTC信號進入AC-EBUD12時間碼分配器，該分配器擁有12路LTC輸出通道，其中兩路送往兩套Avid Protools音頻多軌收錄系統的SYNC HD輸入接口，另外一路送往AC-TDCE倒計時控制器，該倒計時分配器擁有4路RS 485輸出接口，分別送往主制作區正倒計時時鐘、副制作區正倒計時時鐘、融合媒體區正倒計時時鐘、技術區正倒計時時鐘。

圖5 LTC系統的連接

1.4 通話系統

A1音頻車通話系統的設計采用了RTS (Request To Send) IP通話系統，可通過網線或光纖與轉播車及其他系統進行IP級聯，同時還兼顧了傳統的連接方式。

此次與A6轉播車間的通話需求較簡單，僅需主制作區工位與轉播車相應人員進行通話，所以直接在主制作區工位右側預留位置放置了TELEX KP-5032通話面板，該通話面板使用從車尾預留的通話網線連接，轉播車網線接口直接接到A1音頻車后接口板。

A6轉播車系統內部使用通話矩陣RTS ADAM（Advanced Digital Audio Matrix），通過IP接口連接到交換機，IP接口使用OMNEO IP技術進行傳輸，將有OMNEO IP信號的交換機連接至外接口板，再從外接口板與A1音頻車外接口板對接，便可實現A1音頻車的通話面板與A6轉播車通話基站的級聯。

與A1音頻車RTS IP通話系統采用同樣的傳輸技術，方便進行更大規模的系統互聯。OMNEO IP協議內部的音頻傳輸協議為DANTE，用于解決通話相關音頻信號的傳輸問題，控制協議為OCA，用于解決通話相關的控制信號傳輸。

2 聲音制作

2.1 音頻信號分類

此次OBS發送的音頻信號包括一組制作好的PGM信號（4K Full Mix），一組不含觀效傳聲器的5.1.4信號（4K Clean 5.1.4），一組5.1.4環境聲信號（4K Amb 5.1.4），法英中三種語言的現場播報信號，領導人傳聲器信號，領導人備份傳聲器信號，嘉賓傳聲器信號。

為了完善拾音方案，場內拾取的音頻信號還有，4路頂棚拾取煙火聲音的傳聲器（AT4050）信號，如圖6所示；以及為了拾取觀眾席中層和上層環境效果吊裝的4組立體聲傳聲器（AT4050ST）信號，共計8路；接入4臺FOP（Field of Play，比賽場地）內攝像機位的立體聲機頭傳聲器信號，共計8路；還有1路蜘蛛攝像機（Spider）上的傳聲器信號；在場內主席臺下方，架設了1支ORTF 3D三維聲傳聲器，共8路。

圖6 頂棚拾取場內環境效果聲的傳聲器

除此之外，還接入轉播車EVS音頻信，共24路。

2.2 三維聲C聲道的制作原則

混音師依據OBS的制作標準，結合自身的制作理念，對現有的音頻信號進行混音制作后，分配到對應聲道。其中，C聲道原則上是為各持權轉播商送評論席解說聲，不能將其他關鍵信息的混音加入這個通道，但是由于評論員在關閉評論傳聲器時，C聲道會完全靜音，觀眾也許會感覺到聲音的突變，所以需將一個有效的可持續的環境觀效聲送往C聲道，用于鋪墊評論員在關閉評論傳聲器時的聲音場景，這個信號的電平按照OBS的要求控制在-25 dBFS。這樣評論員在解說時，即使暫時關閉評論傳聲器，聽眾聽感上也不會有明顯變化。

2.3 延時問題

本次節目制作中延時問題有以下幾個方面需要注意。

（1）經TOC機房回傳的由OBS制作的4K PGM MIX信號，與場內主席臺、主持人、嘉賓傳聲器信號存在延時，將這兩類音頻信號輸入多軌工作站后，經過多次波形比對，發現PGM信號比人聲傳聲器信號慢63 ms，于是將此延時量加在這些人聲傳聲器推子上，保證在使用人聲傳聲器通道音頻信號時，不會聽到兩個“人聲”。

（2）制作好的三維聲信號，與A6轉播車8K PGM視頻信號存在延時，經過反復比對，最終決定在音頻母線出口加上190 ms的延時，致使聲畫同步。

（3）在場內架設的ORTF 3D傳聲器，聲音信號是通過光纖直接進入A1音頻系統，它與OBS的4K PGM MIX信號也存在一定的延時，輸入多軌工作站后，經過多次波形比對，發現PGM信號比ORTF 3D傳聲器信號慢60 ms，因此，在ORTF 3D傳聲器信號的通道上設定延時60 ms。

2.4 多軌混錄

A1音頻車配置了2套多軌工作站，分別負責主區和副區的音頻多軌信號的混錄。主區工作站最多支持192軌音頻信號，副區工作站最多支持64軌音頻信號。主副區多軌工作站由主機APPLE MAC PRO、多軌音頻制作軟件AVID Protools、信號路由矩陣AVID MTRX及專業音視頻時鐘同步器AVID SYNC HD組成。SYNC HD作為混錄系統的同步源，從音頻車同步系統獲取同步分號分發給多軌工作站及MTRX，保證系統同步。MTRX主要承擔多軌混錄系統與調音臺系統的連接及信號路由，調音臺輸出信號經由MTRX信號轉換路由輸出到工作站。多軌工作站及Protools軟件用于混音及存儲多軌工程文件。

為了更精細地制作三維聲信號，將所有采集、共享的音頻信號都通過MTRX輸入多軌工作站中，在工作空余時間，通過回放功能將信號返回調音臺，逐一對每一路信號進行更細致的調試，從而混合出更理想的沉浸式環繞聲聽感。

圖7 A1音頻車多軌混錄系統的連接

3 結語

北京冬奧會開閉幕式8K公共信號的音頻信號完全采用三維聲制作方式，并成功播出，驗證了本次音頻系統的設計搭建是可靠穩定的。基于這次2022北京冬奧開閉幕式的寶貴經驗，相信對今后開閉幕式類活動的三維聲音混音方式和三維聲系統的設計、搭建和運行，可以起到他山之石的作用。

在如今高速發展的融媒體時代，隨著未來三維聲制作的全面普及，音頻系統的結構也許會增加更多元素，人們可以通過多種終端設備去感受沉浸式三維聲帶來的極致聽覺享受。

限于時間、條件等因素，對于系統架構、方案實施闡述難免有不到之處，還請讀者指正。