国庆70周年电视直播音频播出制作系统解析
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作者:宫晖
[摘要]介绍中华人民共和国成立70周年庆祝活动电视直播音频播出制作系统的基本架构、备份方案、AoIP远程传输路由，分析环绕声制作的难点。
[关键词]电视直播;音频播出制作系统;备份;AolP;环绕声声场设计;状态监控系统
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.11.002
中华人民共和国成立70周年一系列重大庆祝活动举世瞩目，令国人振奋。中央电视台对在天安门广场上举行的庆祝大会、阅兵、群众游行、群众联欢等庆祝活动进行了电视直播。作为此次电视转播工作的参与者，与大家分享声音制作方案及经验体会。
1概述
中央广播电视总台复兴路办公区第八演播室（以下简称“第八演播室”）是这次國庆活动电视直播的总演播室，是播出的总制作中心，信号制作的总出口。直播分为两大部分：上午的庆祝大会、阅兵和群众游行;晚上天安门广场群众联欢活动。为了达到“世界一流，历史最佳”的电视制作要求，中央广播电视总台领导提出全部电视直播信号采用4K+5G+VR的制作标准。这是国内电视行业第一次全方位采用如此高的电视制作标准来完成重要、重大的国事活动，同时也展示了中国电视制作领域的最高实力和水平。
第八演播室作为本次国庆阅兵、群众游行和广场晚会的4K电视直播信号制作的主系统，提供公共信号，以及给央视多个上星频道的信号，值得一提的是，这次还同步提供了4K院线播出信号，是十分重要的转播环节。
本次电视直播的现场——天安门广场，按区域划分，分别设立了A、B、c、D、E、F六个相对独立制作的分系统。除了E系统（拍空中装备和晚上高空焰火）的所有机位声音信号直回第八演播室，其他系统的声音都是基于主系统结合播出切换画面所需的声音要素，按编组+分路+部分混合方式通过与前方各系统的视频信号加嵌送回到第八演播室。
2音频播出制作系统
4K电视制作的声音标准是环绕声加立体声。第八演播室（总演播室）共接收了32路外来视、音频加嵌信号，音频系统接入121路AES声音信号。其音频系统配备了56推子的LAWO MC296主调音台和32推子的LAWOMC256备调音台;另外还有一张LAWO MC236调音台作为电视解说声独立制作使用。
2.1基本架构
本着发挥新技术的优势，并充分保证播出安全性，设计了一套AoIP与MADI双架构4K超高清制作播出的音频系统。
第八演播室音频系统为了适配4K超高清制播需求，在系统连接方面除了基带的MADI架构之外，还引入了最新的AoIP架构方式，组合形成了AolP与MADl互为主备的双架构音频系统。系统以AolP架构为主架构，通过使用2台交换机来构建出主、备核心网络，如图1所示。
AoIP架构符合SMPTE ST 2022-7协议标准，AoIP设备同时向2台交换机发送音频数据，收端设备也会同时接收主备2个交换机的音频流数据包，接收使用先送达的数据包，丢弃晚送达的数据包，当其中一台核心交换机因发生故障信号断开时，调音台会继续接收另一台交换机的音频流数据包，完全不会影响系统的正常使用。可以实现数据包级别无缝自动切换，无需手工操作。
2.2备份方案
系统以基带的MADI架构作为备架构。播出、扩声调音台会在接收IP音频流信号的同时，接收MADI信号作为备份。当主、备核心交换机同时故障时，通过音控室的控制计算机，可手动触发将系统中收发信号的传输链路由IP架构切换至MADI架构，继续进行节目制作，极大限度地缩短了系统故障时的恢复时间，有效保证了节目的连续制作播出。应急切换器采用BDI 8/16-16D，双电源并带有断电旁通功能的应急切换器，将主、备调音台送出的PGM信号送至视频加嵌卡。
2.3监听环境
音控室环绕声主监听采用Genelec 8351三分频同轴音箱，见图2。音频设备机房监听采用Wohler JAM-Audio-2机架式IP音频流监听单元，见图3。
2.4AoIP远程传输音频流
天安门广场的西侧观礼台后面放置了一辆录音车，与广场扩声保障组进行全信号共享互备使用，是所有系统的音频信号总备份。音频车通过公里级光缆将可能用到的其他重要信号用Ravenna音频流，将音频多路信号以IP方式直传回7km外的第八演播室音控室。这种音频专项光缆AoIP远程传输音频信号到台内演播室，是央视首次在重大直播中使用。
利用音频车内原本用于连接舞台接口箱的两个Ravenna端口改为Ravenna Tieline，并修改IP地址以与第八演播室的AolP系统融合。使用AolP方式进行传输，还可并行传输控制数据，在此通道中可通过双方的通话面板同时进行语音通话;第八演播室内的控制计算机可实时监测音频车内Ravenna设备的工作状态。
AoIP远程传输最重要的是PTP时钟的稳定。本次直接使用光纤传输来自第八演播室的PTP时钟;经实测，时钟抖动稳定在1us以内。在全天近24小时的直播传输过程中，整个系统稳定可靠，为未来大规模使用AolP远程制作提供了一次成功的实践经验。
另外，由于前方各个系统回传到总系统演播室的路由分别是：主路光缆回传、备路微波回传，路径不同会产生延时现象。为了找出具体声音延时量，每次全要素彩排时使用音频工作站，将各系统的主、备声音信号收录通过主备路声音波形的差异来测算出各系统链路间的相对延时量，如：前方广场A系统主、备信号在22号演练时，主路声音信号比备路快5ms;A系统主路声音比c系统主路快106ms等。根据这些参数在4K加嵌器端调整一定量的帧级参数，如果还有细微的延时现象，在各系统接入到对应的调音台通道上做毫秒级的延时调整。这样在总系统做好系统级间延时，保证全部外来信号声话同步，保证直播播出安全。 3环绕声声场设计
声场的构建是本次环绕声制作的最大难点。一方面，天安门广场整个转播区域空间很大，南北长880m，东西宽500m，面积达44万平方米;另一方面，首长乘移动车检阅的全程路线长约3000m，宽约120m，面积约为36万平方米，加上天上空中编队的活动范围，整个声场的构建范围就更大了。如此大的空间，一个技术系统难以独立完成制作任务，节目播出总系统设计了A、B、c、D、E、F六大分系统，并汇合于第八演播室完成最后的节目制作，共同完成制作任务。
根据电视播出总系统声音环绕声总体设想，要求各个分系统独立架设不同的区域效果传声器，包括：在广场南侧架设的1支三维声制式传声器、1支环绕声传声器;在天安门两侧的东、西观礼台前架设的立体声传声器;广场周围的高点建筑上的立体声效果传声器;以及跟随首长检阅车的移动车上的5.1环绕声制式传声器等，构成了电视史上最大范围的环绕声拾音声场，为此次环绕声直播提供了坚实的基础。
设计的核心目标是，环绕声声场层次和细节，要充分体现出两场活动空间变化、场面的宏大、细节的震撼，用声音体现出活动的亮点。播出调音师在转播制作中，根据活动进程的环节，结合切换画面的内容，将各分系统提供的具体声音细节元素，如70响礼炮声、三军仪仗队队列行进声、标兵脚部声、分列式脚步声、装备编队效果声、飞机空中编队声、群游欢呼声、军乐团整场合奏乐曲声;晚会的多点燃放的礼花效果声等，做恰当地处理，融合到整个环绕声声场里，真实还原整个活动当中空间声音位置关系。将观礼台的观众效果声编入到左、右声道或左、右环绕声道。在不同的场景下及特殊环节对环绕声声场进行适当的宽度、深度调整，对各环节的声音细节结合画面做精准的声像定位，突出声音带来的震撼感、临场感。
4状态监控系统
为了方便对整个系统中各个设备状态的实时掌握，第八演播室音频系统设计了一套状态监控系统。监控系统通过使用一台交换机，与系统中各个设备的控制网口进行连接，获取这些设备的实时状态信息，并进行汇聚构建出整个音频系统的状态监控网络。进行汇聚后的信息接入到一台服务器中，由系统监控软件对各个设备的控制信息进行解析，汇总所有设备的状态信息。通过图形化界面，系统管理员便可从音控室的监控计算机上，访问机房中的服务器查看到设备的实时状态，如图4所示。监控软件基于Web浏览器GUI界面和微服务架构的监控管理系统，能够远程实时监测网内硬件设备健康状态，并提供音频流路由可视化服务，完成音频流的批量切换。
5多轨工作站的应用
总系统对现场声音信号进行多轨收录。在第八演播室将交换机中的音频流转换为MADI信号送至演播室内的主、备音频工作站，主、备系统共收录多达256通道的推前声音信号留作转播声音素材。多轨收录工作素材用于每次演练之后的回看，为查找问题提供了很大的帮助。
6展望
通过这次庆祝活动盛况的直播，反映出电视技术制作手段在不断提升，特别是音频系统IP化，可以有效地与其他制作手段紧密结合，为广大的受众群体实时、多方位地传递出制作优良的声音，是未来电视制作领域的一个方向。新技术、新设备的大量使用，开阔创作思路，丰富了节目呈现形式和效果，为此次活动增光添彩，也充分展现了国家各方面强大的实力。
作者简介：
宫晖，中央电视台音频部录音师，参加了建国五十周年、“六十周年”、“七十周年”阅兵和群众游行及庆祝晚会的电视转播录音工作;分别担任建国“六十周年”、“七十周年”國庆电视转播总播出音频系统负责人。
（编辑：杜青）
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