大型演出音頻系統(tǒng)備份方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1 大型綜藝節(jié)目音頻系統(tǒng)常見的問題及隱患

在大型綜藝節(jié)目的錄制和播出過程中，可能會遇到各種各樣的問題，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)問題，針對這些問題為音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)備份方案。音頻系統(tǒng)常見的故障和隱患分為以下類型。

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

（2）調(diào)音臺故障：調(diào)音臺接口故障、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）后級故障：原件老化、單元燒毀等。

2 音頻系統(tǒng)備份設(shè)計(jì)

對于綜藝節(jié)目的音頻系統(tǒng)，現(xiàn)場擴(kuò)聲系統(tǒng)與播出系統(tǒng)的前級十分類似，主要涉及輸入信號和調(diào)音臺的備份，而現(xiàn)場擴(kuò)聲系統(tǒng)在后級設(shè)備的備份上較為復(fù)雜，通常會將主備調(diào)音臺系統(tǒng)的輸出信號在功率放大器或揚(yáng)聲器處進(jìn)行切換。

對于輸入信號來說，需要將傳聲器和播放器等前級設(shè)備的主備信號接入有源或無源音分，通過音分與擴(kuò)聲主備調(diào)音臺和播出主備調(diào)音臺相連。這種“交叉?zhèn)浞?rdquo;的方式能夠很好地確保音源和調(diào)音臺系統(tǒng)的安全，當(dāng)主音源信號出現(xiàn)問題時(shí)，可直接在主調(diào)音臺上切換備份音源；如主調(diào)音臺出現(xiàn)問題，可以切換至備份調(diào)音臺，同時(shí)備份調(diào)音臺仍能獲得主備信號。如圖1所示，主擴(kuò)、返送和播出調(diào)音臺都采用了雙調(diào)音臺備份的模式，音源信號也對每個(gè)系統(tǒng)的主備調(diào)音臺進(jìn)行1∶1的備份。

2.1 輸入信號的備份

輸入信號是節(jié)目內(nèi)容的來源，對輸入信號的備份能夠確保后級設(shè)備接收到正常的信號。電視節(jié)目的語言信號和音樂播放是非常重要的，對于需要在舞臺上移動的演員（如主持人）來說，傳聲器可采用無線手持傳聲器與領(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，或者有線與無線傳聲器相結(jié)合的備份方案。

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

為了解決無線射頻干擾問題，音頻技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)在項(xiàng)目前期與各技術(shù)部門做深入細(xì)致的技術(shù)溝通，對音頻系統(tǒng)中使用的無線設(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)對項(xiàng)目現(xiàn)場做無線頻率勘察，確認(rèn)周邊無線射頻環(huán)境，進(jìn)而排除來自節(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)行無線頻點(diǎn)的即時(shí)切換，通過無線傳聲器本身實(shí)現(xiàn)射頻的備份。

對于音樂播放器來說，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、返送調(diào)音臺和播出調(diào)音臺的主備系統(tǒng)進(jìn)行信號分配。音分的選型要同時(shí)考慮兩方面的問題。

首先是阻抗問題，從等效電路的角度來看，傳聲器（或播放器）為信號源，調(diào)音臺的傳聲器放大器為負(fù)載，通過音分將一個(gè)傳聲器分配到兩張或多張調(diào)音臺，實(shí)際上將各調(diào)音臺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，信號源為了維持初始信號電壓，不得不增加電流輸出。當(dāng)信號源無法提供相應(yīng)電流時(shí)，就會出現(xiàn)信號失真，這就是所謂的“過載”。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)音臺的話放，避免過載的出現(xiàn)。通常，當(dāng)信號分配超過1∶2時(shí)，無源音分就需要引入變壓器的機(jī)制。

引入變壓器之后，幻象供電的問題也需要考量。在一套無源音分構(gòu)成的系統(tǒng)中，規(guī)范的做法應(yīng)該是由一張調(diào)音臺進(jìn)行供電。但考慮到安全因素，應(yīng)由至少2張調(diào)音臺進(jìn)行供電，以避免由于主調(diào)音臺故障而導(dǎo)致的供電丟失。而通過變壓器接收信號的調(diào)音臺則無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)施過程中使用有源音分。

有源音分的優(yōu)勢在于能夠直接向電容傳聲器提供幻象供電，劣勢則是需要供電，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提升其安全可靠性，同時(shí)配合監(jiān)聽功能提高系統(tǒng)監(jiān)測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)音臺的備份

2.3.1 調(diào)音臺輸入

如前文所述，調(diào)音臺的輸入信號來自于音分系統(tǒng)。在大型演出中，調(diào)音臺通常會在舞臺后臺位置設(shè)置接口箱，接口箱與音分相鄰，通過較短的信號線即可完成連接。除接口箱外，觀眾席處還設(shè)有調(diào)音臺的操作界面，接口箱和操作界面之間的信號傳輸通常使用數(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)問題時(shí)，音頻信號和控制信號的傳輸不應(yīng)出現(xiàn)任何中斷。

對于主備傳聲器或音樂播放器而言，調(diào)音臺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。面對這種應(yīng)用場景，部分?jǐn)?shù)字調(diào)音臺可以一鍵對某一輸入通道（或同時(shí)針對多個(gè)輸入通道）所對應(yīng)的物理輸入端口進(jìn)行切換，確保調(diào)音臺操作的簡化和一致性。

2.3.2 調(diào)音臺的備份與鏡像

調(diào)音臺作為音頻系統(tǒng)中信號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)音臺操作模式和人員配備。根據(jù)不同的項(xiàng)目級別，調(diào)音臺的備份級別也不相同。較低級別的備份通常配備一名操作人員對主調(diào)音臺進(jìn)行操作，備份調(diào)音臺無人值守。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，這名操作人員再從主臺切換到備臺。高級別的調(diào)音臺備份需要兩名操作人員同時(shí)對主備調(diào)音臺進(jìn)行同樣的操作，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，僅通過后級功率放大器對兩張調(diào)音臺輸出信號的切換即可實(shí)現(xiàn)無縫銜接。

對于第一種情況而言，備份調(diào)音臺在不使用時(shí)應(yīng)保持主輸出靜音，避免對后級設(shè)備的主備切換造成影響。對于第二種情況來說，后級設(shè)備對信號的切換也應(yīng)由人來進(jìn)行，不應(yīng)采用自動切換的模式。

鏡像則是在信號備份的基礎(chǔ)上讓兩張互為主備的調(diào)音臺的操作動作自動同步。這種功能能夠非常好地解決單一操作者從主臺轉(zhuǎn)移至備臺過程中由于調(diào)音臺參數(shù)不一致所導(dǎo)致的聲音中斷問題。但鏡像功能帶來的潛在問題是，出現(xiàn)故障的調(diào)音臺可能會把故障“鏡像”給另一張調(diào)音臺：如備份調(diào)音臺由于推子故障所帶來的抖動可能會反過來影響主調(diào)音臺的推子。

調(diào)音臺的備份與鏡像問題較為復(fù)雜，鑒于應(yīng)用場景的不同，不同的使用者對這兩個(gè)技術(shù)的組合有著不同的認(rèn)識和看法。此外，調(diào)音臺的備份與后級設(shè)備的切換機(jī)制緊密相連，因此，在考慮調(diào)音臺系統(tǒng)備份的時(shí)候一定要考慮后級功率放大器和揚(yáng)聲器系統(tǒng)的備份和信號切換機(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題，系統(tǒng)后級的功率放大器和揚(yáng)聲器通常不會做1∶1的設(shè)備備份，這種方式對于大型演出來說更加不切實(shí)際。當(dāng)然，功率放大器并不像調(diào)音臺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)接收來自主調(diào)音臺和備調(diào)音臺的輸出信號，并通過自動或手動切換的方式來進(jìn)行主備切換。當(dāng)前，多數(shù)大型演出都采用了主調(diào)音臺通過數(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)音臺采用模擬音頻信號與功率放大器連接。

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

自動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)音臺系統(tǒng)出現(xiàn)問題，但無法被完全靜音時(shí)，它所發(fā)出的信號可能會導(dǎo)致功率放大器在主備鏈路之間來回切換，造成聽感的跳躍。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，即完全關(guān)閉主調(diào)音臺的音頻輸出。而手動模式則對操作人員要求較高，需由專人全程負(fù)責(zé)功率放大器的控制軟件，聽從指令做手動的一鍵切換。

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)議改變了信號的傳輸方式和連接模式。從傳輸方式來說，它替代了模擬信號線，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；從連接模式來說，它打破了音頻系統(tǒng)信號“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始逐步普及開來。

主備網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸鏈路的最大優(yōu)勢在于其信號切換完全自動，且切換過程幾乎不被聽覺感知。不僅如此，信號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，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)議而來的，也是更高的學(xué)習(xí)成本和對技術(shù)人員IT知識的更高要求。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)中對網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)議的使用應(yīng)遵循開放的態(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)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。對于一線從業(yè)人員來說，學(xué)習(xí)和預(yù)搭建測試是系統(tǒng)落地不可或缺的重要?jiǎng)幼鳌?/span>

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，也對音頻系統(tǒng)以及音頻制作提出了更高的要求。但無論時(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)用科技的力量對節(jié)目進(jìn)行安全的制作、讓節(jié)目安全播出，無疑是提高制作質(zhì)量的重要一環(huán)。