摘  要：

結(jié)合當(dāng)前廣播電視播出對(duì)技術(shù)安全的要求，以及綜藝節(jié)目錄制的現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲和轉(zhuǎn)播系統(tǒng)架構(gòu)，分析總結(jié)音頻系統(tǒng)易發(fā)的故障及隱患，提出備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和解決措施。

隨著人民生活水平與大眾審美的提高，觀眾對(duì)電視節(jié)目，尤其是社會(huì)影響力較大的大型綜藝節(jié)目的制作質(zhì)量也有了更高的要求。在節(jié)目直播的過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)制作和轉(zhuǎn)播的安全保障工作成為決定節(jié)目成敗的重要環(huán)節(jié)，是音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的重中之重。

綜藝節(jié)目的播出涉及視頻和音頻系統(tǒng)，這兩個(gè)子系統(tǒng)貫穿現(xiàn)場(chǎng)制作和播出端，又涉及傳輸、播出等系統(tǒng)。對(duì)于音頻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)制作部分包含了拾音、混音、信號(hào)傳輸和主擴(kuò)揚(yáng)聲器等環(huán)節(jié)，而轉(zhuǎn)播制作部分則主要包含混音和與播出相關(guān)的信號(hào)傳輸。這兩套系統(tǒng)往往共用拾音傳聲器和播放器等音源設(shè)備，存在一定的交叉界面。對(duì)于大型節(jié)目的制作而言，現(xiàn)場(chǎng)和播出的音頻系統(tǒng)都需要考慮備份的問(wèn)題，并綜合考慮節(jié)目需求、安全級(jí)別和制作成本等因素予以實(shí)施。

1 大型綜藝節(jié)目音頻系統(tǒng)常見(jiàn)的問(wèn)題及隱患

在大型綜藝節(jié)目的錄制和播出過(guò)程中，可能會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，影響節(jié)目的正常制作和播出安全。因此，需要充分考慮可能出現(xiàn)的突發(fā)問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題為音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)備份方案。音頻系統(tǒng)常見(jiàn)的故障和隱患分為以下類型。

（1）前級(jí)設(shè)備故障：無(wú)線傳聲器射頻干擾，音頻播放器設(shè)置不當(dāng)、死機(jī)等。

（2）調(diào)音臺(tái)故障：調(diào)音臺(tái)接口故障、死機(jī)，人為操作不當(dāng)（如靜音、設(shè)置錯(cuò)誤等）。

（3）傳輸線路故障：線路老化、強(qiáng)磁干擾、斷線等。

（4）后級(jí)故障：原件老化、單元燒毀等。

2 音頻系統(tǒng)備份設(shè)計(jì)

對(duì)于綜藝節(jié)目的音頻系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲系統(tǒng)與播出系統(tǒng)的前級(jí)十分類似，主要涉及輸入信號(hào)和調(diào)音臺(tái)的備份，而現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲系統(tǒng)在后級(jí)設(shè)備的備份上較為復(fù)雜，通常會(huì)將主備調(diào)音臺(tái)系統(tǒng)的輸出信號(hào)在功率放大器或揚(yáng)聲器處進(jìn)行切換。
對(duì)于輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)，需要將傳聲器和播放器等前級(jí)設(shè)備的主備信號(hào)接入有源或無(wú)源音分，通過(guò)音分與擴(kuò)聲主備調(diào)音臺(tái)和播出主備調(diào)音臺(tái)相連。這種“交叉?zhèn)浞荨钡姆绞侥軌蚝芎玫卮_保音源和調(diào)音臺(tái)系統(tǒng)的安全，當(dāng)主音源信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可直接在主調(diào)音臺(tái)上切換備份音源；如主調(diào)音臺(tái)出現(xiàn)問(wèn)題，可以切換至備份調(diào)音臺(tái)，同時(shí)備份調(diào)音臺(tái)仍能獲得主備信號(hào)。如圖1所示，主擴(kuò)、返送和播出調(diào)音臺(tái)都采用了雙調(diào)音臺(tái)備份的模式，音源信號(hào)也對(duì)每個(gè)系統(tǒng)的主備調(diào)音臺(tái)進(jìn)行1∶1的備份。

圖1 直播音頻系統(tǒng)主備鏈路示意圖

2.1 輸入信號(hào)的備份

輸入信號(hào)是節(jié)目?jī)?nèi)容的來(lái)源，對(duì)輸入信號(hào)的備份能夠確保后級(jí)設(shè)備接收到正常的信號(hào)。電視節(jié)目的語(yǔ)言信號(hào)和音樂(lè)播放是非常重要的，對(duì)于需要在舞臺(tái)上移動(dòng)的演員（如主持人）來(lái)說(shuō)，傳聲器可采用無(wú)線手持傳聲器與領(lǐng)夾傳聲器互為主備的方案；如使用演講臺(tái)等固定的傳聲器擺放形式，也可以采用有線與有線傳聲器結(jié)合，或者有線與無(wú)線傳聲器相結(jié)合的備份方案。

相比有線傳聲器，無(wú)線傳聲器的穩(wěn)定性更容易受到錄制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響。大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)使用的LED、燈光設(shè)備，外加無(wú)線攝像機(jī)，固定微波電路、手機(jī)電路、手持對(duì)講、監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)、翻譯系統(tǒng)、移動(dòng)微波設(shè)備和衛(wèi)星新聞采集SNG設(shè)備等大量的無(wú)線設(shè)備。這些設(shè)備同時(shí)占用了無(wú)線射頻帶寬，有可能與無(wú)線傳聲器系統(tǒng)的射頻頻率產(chǎn)生重疊，進(jìn)而造成干擾。尤其是近期5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在700 MHz的重新劃分，使原本緊湊的無(wú)線頻段變得更加緊張。由于無(wú)線信號(hào)看不見(jiàn)摸不著，一旦出現(xiàn)干擾，很難快速排查故障。

為了解決無(wú)線射頻干擾問(wèn)題，音頻技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)在項(xiàng)目前期與各技術(shù)部門(mén)做深入細(xì)致的技術(shù)溝通，對(duì)音頻系統(tǒng)中使用的無(wú)線設(shè)備進(jìn)行頻率規(guī)劃并上報(bào)頻段，以此避免節(jié)目制作團(tuán)隊(duì)內(nèi)部出現(xiàn)的干擾情況。在條件允許的情況下，還應(yīng)對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)做無(wú)線頻率勘察，確認(rèn)周邊無(wú)線射頻環(huán)境，進(jìn)而排除來(lái)自節(jié)目制作團(tuán)隊(duì)外部的干擾。在此基礎(chǔ)上，使用支持主備頻點(diǎn)切換的設(shè)備，當(dāng)無(wú)線傳聲器被干擾時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷機(jī)制進(jìn)行無(wú)線頻點(diǎn)的即時(shí)切換，通過(guò)無(wú)線傳聲器本身實(shí)現(xiàn)射頻的備份。

對(duì)于音樂(lè)播放器來(lái)說(shuō)，使用1∶1的主備播放器設(shè)備是廣電類節(jié)目制作最為基本的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和工程師應(yīng)注意根據(jù)播放器選擇相應(yīng)的同步設(shè)備，確保主備系統(tǒng)播放內(nèi)容、時(shí)間的一致性。

2.2 音分的選擇

在輸入信號(hào)設(shè)備遵循主備設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，需要為整個(gè)音頻系統(tǒng)輸入端選擇音分，同時(shí)為主擴(kuò)調(diào)音臺(tái)、返送調(diào)音臺(tái)和播出調(diào)音臺(tái)的主備系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)分配。音分的選型要同時(shí)考慮兩方面的問(wèn)題。

首先是阻抗問(wèn)題，從等效電路的角度來(lái)看，傳聲器（或播放器）為信號(hào)源，調(diào)音臺(tái)的傳聲器放大器為負(fù)載，通過(guò)音分將一個(gè)傳聲器分配到兩張或多張調(diào)音臺(tái)，實(shí)際上將各調(diào)音臺(tái)的傳聲器放大器在電路上做了并聯(lián)，進(jìn)而降低了負(fù)載阻抗。當(dāng)負(fù)載阻抗降低到一定程度，信號(hào)源為了維持初始信號(hào)電壓，不得不增加電流輸出。當(dāng)信號(hào)源無(wú)法提供相應(yīng)電流時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)失真，這就是所謂的“過(guò)載”。為了避免這種情況的出現(xiàn)，需要在音分中加入變壓器，使得傳聲器在電路中“看到”的負(fù)載是變壓器而非多個(gè)調(diào)音臺(tái)的話放，避免過(guò)載的出現(xiàn)。通常，當(dāng)信號(hào)分配超過(guò)1∶2時(shí)，無(wú)源音分就需要引入變壓器的機(jī)制。

引入變壓器之后，幻象供電的問(wèn)題也需要考量。在一套無(wú)源音分構(gòu)成的系統(tǒng)中，規(guī)范的做法應(yīng)該是由一張調(diào)音臺(tái)進(jìn)行供電。但考慮到安全因素，應(yīng)由至少2張調(diào)音臺(tái)進(jìn)行供電，以避免由于主調(diào)音臺(tái)故障而導(dǎo)致的供電丟失。而通過(guò)變壓器接收信號(hào)的調(diào)音臺(tái)則無(wú)法向傳聲器施加有效的供電，這一因素也促使一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和工程師在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中使用有源音分。

有源音分的優(yōu)勢(shì)在于能夠直接向電容傳聲器提供幻象供電，劣勢(shì)則是需要供電，并且成為了新的、不可備份的系統(tǒng)單一節(jié)點(diǎn)。一些音分產(chǎn)品采用雙電源模式來(lái)提升其安全可靠性，同時(shí)配合監(jiān)聽(tīng)功能提高系統(tǒng)監(jiān)測(cè)能力和故障排查的效率。

總之，音分系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)節(jié)目規(guī)格、形式、通道數(shù)、調(diào)音臺(tái)數(shù)量以及預(yù)算情況等因素綜合考慮進(jìn)行選擇。

2.3 調(diào)音臺(tái)的備份

2.3.1 調(diào)音臺(tái)輸入

如前文所述，調(diào)音臺(tái)的輸入信號(hào)來(lái)自于音分系統(tǒng)。在大型演出中，調(diào)音臺(tái)通常會(huì)在舞臺(tái)后臺(tái)位置設(shè)置接口箱，接口箱與音分相鄰，通過(guò)較短的信號(hào)線即可完成連接。除接口箱外，觀眾席處還設(shè)有調(diào)音臺(tái)的操作界面，接口箱和操作界面之間的信號(hào)傳輸通常使用數(shù)字音頻傳輸協(xié)議（MADI）或網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議（二層協(xié)議如gigaACE，三層協(xié)議如Dante等）。從接口箱到控臺(tái)操作界面之間的傳輸應(yīng)采用雙備份的架構(gòu)，在一條數(shù)字線纜或網(wǎng)線出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，音頻信號(hào)和控制信號(hào)的傳輸不應(yīng)出現(xiàn)任何中斷。

對(duì)于主備傳聲器或音樂(lè)播放器而言，調(diào)音臺(tái)需要占用雙倍的輸入接口，但控制界面的推子應(yīng)只有一組，以此實(shí)現(xiàn)操作設(shè)置參數(shù)的一致性。面對(duì)這種應(yīng)用場(chǎng)景，部分?jǐn)?shù)字調(diào)音臺(tái)可以一鍵對(duì)某一輸入通道（或同時(shí)針對(duì)多個(gè)輸入通道）所對(duì)應(yīng)的物理輸入端口進(jìn)行切換，確保調(diào)音臺(tái)操作的簡(jiǎn)化和一致性。

2.3.2 調(diào)音臺(tái)的備份與鏡像

調(diào)音臺(tái)作為音頻系統(tǒng)中信號(hào)處理及分配的控制核心設(shè)備，它的備份也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的重中之重，這里既牽扯設(shè)備自身的功能，也牽扯調(diào)音臺(tái)操作模式和人員配備。根據(jù)不同的項(xiàng)目級(jí)別，調(diào)音臺(tái)的備份級(jí)別也不相同。較低級(jí)別的備份通常配備一名操作人員對(duì)主調(diào)音臺(tái)進(jìn)行操作，備份調(diào)音臺(tái)無(wú)人值守。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，這名操作人員再?gòu)闹髋_(tái)切換到備臺(tái)。高級(jí)別的調(diào)音臺(tái)備份需要兩名操作人員同時(shí)對(duì)主備調(diào)音臺(tái)進(jìn)行同樣的操作，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，僅通過(guò)后級(jí)功率放大器對(duì)兩張調(diào)音臺(tái)輸出信號(hào)的切換即可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接。

對(duì)于第一種情況而言，備份調(diào)音臺(tái)在不使用時(shí)應(yīng)保持主輸出靜音，避免對(duì)后級(jí)設(shè)備的主備切換造成影響。對(duì)于第二種情況來(lái)說(shuō)，后級(jí)設(shè)備對(duì)信號(hào)的切換也應(yīng)由人來(lái)進(jìn)行，不應(yīng)采用自動(dòng)切換的模式。

鏡像則是在信號(hào)備份的基礎(chǔ)上讓兩張互為主備的調(diào)音臺(tái)的操作動(dòng)作自動(dòng)同步。這種功能能夠非常好地解決單一操作者從主臺(tái)轉(zhuǎn)移至備臺(tái)過(guò)程中由于調(diào)音臺(tái)參數(shù)不一致所導(dǎo)致的聲音中斷問(wèn)題。但鏡像功能帶來(lái)的潛在問(wèn)題是，出現(xiàn)故障的調(diào)音臺(tái)可能會(huì)把故障“鏡像”給另一張調(diào)音臺(tái)：如備份調(diào)音臺(tái)由于推子故障所帶來(lái)的抖動(dòng)可能會(huì)反過(guò)來(lái)影響主調(diào)音臺(tái)的推子。

調(diào)音臺(tái)的備份與鏡像問(wèn)題較為復(fù)雜，鑒于應(yīng)用場(chǎng)景的不同，不同的使用者對(duì)這兩個(gè)技術(shù)的組合有著不同的認(rèn)識(shí)和看法。此外，調(diào)音臺(tái)的備份與后級(jí)設(shè)備的切換機(jī)制緊密相連，因此，在考慮調(diào)音臺(tái)系統(tǒng)備份的時(shí)候一定要考慮后級(jí)功率放大器和揚(yáng)聲器系統(tǒng)的備份和信號(hào)切換機(jī)制。

2.4 功率放大器和揚(yáng)聲器系統(tǒng)備份

考慮到舞美裝置和制作成本的問(wèn)題，系統(tǒng)后級(jí)的功率放大器和揚(yáng)聲器通常不會(huì)做1∶1的設(shè)備備份，這種方式對(duì)于大型演出來(lái)說(shuō)更加不切實(shí)際。當(dāng)然，功率放大器并不像調(diào)音臺(tái)那樣存在頻繁地被操作的情況，因此作為系統(tǒng)鏈路的單一節(jié)點(diǎn)，功率放大器同時(shí)接收來(lái)自主調(diào)音臺(tái)和備調(diào)音臺(tái)的輸出信號(hào)，并通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)切換的方式來(lái)進(jìn)行主備切換。當(dāng)前，多數(shù)大型演出都采用了主調(diào)音臺(tái)通過(guò)數(shù)字或網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議的方式與功率放大器進(jìn)行連接，同時(shí)備份調(diào)音臺(tái)采用模擬音頻信號(hào)與功率放大器連接。

功率放大器會(huì)對(duì)這兩組輸入信號(hào)進(jìn)行比較。在自動(dòng)模式下，功率放大器會(huì)將輸入信號(hào)與用戶設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)主鏈路信號(hào)小于閾值且備鏈路信號(hào)高于閾值時(shí)，功放會(huì)在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)將輸出從主信號(hào)切換到備信號(hào)。在手動(dòng)模式下，主備信號(hào)的切換完全由人來(lái)進(jìn)行判斷和操作。

自動(dòng)切換模式往往伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是當(dāng)主擴(kuò)調(diào)音臺(tái)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，但無(wú)法被完全靜音時(shí)，它所發(fā)出的信號(hào)可能會(huì)導(dǎo)致功率放大器在主備鏈路之間來(lái)回切換，造成聽(tīng)感的跳躍。在這種模式下進(jìn)行工作，需確保系統(tǒng)從主鏈路切換到備份鏈路后不再跳轉(zhuǎn)回來(lái)，即完全關(guān)閉主調(diào)音臺(tái)的音頻輸出。而手動(dòng)模式則對(duì)操作人員要求較高，需由專人全程負(fù)責(zé)功率放大器的控制軟件，聽(tīng)從指令做手動(dòng)的一鍵切換。

3 AoIP

網(wǎng)絡(luò)化在音頻系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)不再是新鮮的話題。從系統(tǒng)架構(gòu)而言，網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議改變了信號(hào)的傳輸方式和連接模式。從傳輸方式來(lái)說(shuō)，它替代了模擬信號(hào)線，以更低的成本和更高的通信數(shù)據(jù)量，讓大規(guī)模系統(tǒng)的實(shí)施變得更為輕松；從連接模式來(lái)說(shuō)，它打破了音頻系統(tǒng)信號(hào)“從輸入到輸出”的串行模式，變?yōu)橐跃W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為核心的“星型模式”。這種演變使得網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)成為了系統(tǒng)的單節(jié)點(diǎn)，重要程度高于系統(tǒng)其他任何環(huán)節(jié)。因此，通過(guò)主備交換機(jī)與所有音頻設(shè)備主備網(wǎng)口進(jìn)行連接的全新模式開(kāi)始逐步普及開(kāi)來(lái)。

主備網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸鏈路的最大優(yōu)勢(shì)在于其信號(hào)切換完全自動(dòng)，且切換過(guò)程幾乎不被聽(tīng)覺(jué)感知。不僅如此，信號(hào)的分配也變得更加靈活。只要將設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中，就能夠從系統(tǒng)的任意環(huán)節(jié)提取信號(hào)，這極大地提升了系統(tǒng)組合的靈活性。

當(dāng)然，伴隨網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議而來(lái)的，也是更高的學(xué)習(xí)成本和對(duì)技術(shù)人員IT知識(shí)的更高要求。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的世界中，有很多新的規(guī)則需要學(xué)習(xí)。因此，在大型音頻系統(tǒng)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議的使用應(yīng)遵循開(kāi)放的態(tài)度和謹(jǐn)慎的原則，在期待其便利性的同時(shí)也要充分考慮新技術(shù)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于一線從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)和預(yù)搭建測(cè)試是系統(tǒng)落地不可或缺的重要?jiǎng)幼鳌?/P>

4 總結(jié)

隨著科技的進(jìn)步，音頻技術(shù)的發(fā)展也是日新月異。各種更先進(jìn)、更實(shí)用的設(shè)備也隨之出現(xiàn)，如何讓科技服務(wù)于工作，這需要結(jié)合實(shí)際不斷探索和思考。大眾審美的提高，也對(duì)音頻系統(tǒng)以及音頻制作提出了更高的要求。但無(wú)論時(shí)代如何發(fā)展，安全依然是所有工作的重中之重。能夠運(yùn)用科技的力量對(duì)節(jié)目進(jìn)行安全的制作、讓節(jié)目安全播出，無(wú)疑是提高制作質(zhì)量的重要一環(huán)。