数字录音演播室系统设计——以上海远程教育集团演播室为例

乐文华

（中国唱片上海公司技术部，上海 200233）

随着音视频技术的发展，各类演播室的技术装备设施越来越先进，功能越来越齐全，各类节目的制作手段日新月异，较好地提高了其质量和水平。本文以上海远程教育集团演播室为例，探讨数字录音演播室系统的设计思路与方案。

1 数字演播室系统设计

利用计算机互联网技术、流媒体传播技术以及视听电视技术的现代技术手段，建立一个集视听影像、数字化录音和灯光于一体的演播室系统，需从两方面进行考虑。首先，数字演播室系统包括电视虚拟直播系统、线性模拟编辑系统和流媒体在线服务广播系统三个子系统，同时满足实时摄、录、编、播等数字化传播的全过程，见图1；其次，三个子系统形成环路，与现有网络资源共享，从而有效利用设备，减少投资。

图1 全数字化摄录编播系统框图

1.1 设备选用

演播室的数字化系统设计和设备选型中，根据上海远程教育集团教学节目制作的特点，针对新闻制作技术所要求的系统安全性和可靠性进行综合考虑是至关重要的。视频的主、备通路应选择全数字方式，演播室用摄像机选用SONY广播级系列，选配三同轴接口的CA-D50P适配器和全机架的CCU-D50P基本结构单元；录像机部分则采用SONY专业录像机DSR-1800P（带编辑型的）。

周边设备（如分配器、A/D和D/A转换、帧同步机）等选用OSEE公司的产品。视频跳线器、视频电缆和接头等采用生产工艺好、接点镀金处理和使用无氧铜铝箔屏蔽的产品，且均采用压接式连接的专业级产品。

1.2 视频主切换台和应急保障

主视频切换台是整个视频系统的核心，该演播室系统选用了日本松下MX-70。基于新闻直播注重时效性，在系统设计中充分考虑了直播时应急切换系统的性能及布局，保证系统不因局部设备的意外故障导致系统瘫痪。主通道为切换台PGM输出，通过二选一应急倒换器和视频分配器送至总控A路。假如切换台发生故障时，数字视频矩阵和切换台具有基本同步的信号源，且为双电源工作。此外，将切换台的另一路PGM输出经分配器直接送给总控B路作为通道备份。这样，当切换台工作正常但A路有故障时仍能保障总控B路有正常的PGM信号。如果切换台和矩阵都有故障，则可采用跳线将摄像机信号直接送到总控。

1.3 矩阵传输系统

从长远利益考虑，必须注重系统的开放性和可扩展性，需要设计一个以数字矩阵为核心，共享节目和设备资源的系统，从而实现对演播室及外来信号的调度。矩阵采用OSEE的SW120（16×8），矩阵的所有外来信号、视频输入信号包括切换台的全部输入信号和来自播控中心的信号以及切换台的PGM、辅助母线等输出信号。对数字矩阵输出母线的分配，要注意以下几方面：

（1）主切换台故障时提供应急切换；

（2）技术检测选择各种视频信号源；

（3）选择录像机的输入源，实现多机位的同步视频记录；

（4）接入多路母线，使输入源的选择更为灵活；

（5）接入帧同步器，对外来信号实现锁相；

（6）可对信号源进行审片选择；

（7）对相关视频信号实现信号调度；

（8）为显示器墙及大屏幕提供所需要的信号画面，可在监视器数量和位置固定情况下灵活调配演播室内各种监视信号。

1.4 同步锁相系统

视频同步系统由可产生同步时间码锁相的BG40同步机结合摄像机、主切换台等组成，同步机产生的黑场同步信号由视分器分别送给系统内的其他设备，当BG40处于内同步工作状态时，整个演播室系统时间码锁定在BG40同步机上；当演播室与总控系统联合工作时，主控的黑场同步信号通过电缆送给演播室的同步机，使同步机处于外锁相状态，这时演播室系统就与主控系统同步了。

2 录音演播室的声学设计

2.1 设计要求

演播室的装修设计上，应符合“先隔声、后隔振，再进行区域性吸声”的设计原则。首先需要了解演播室周围的外部环境结构，充分考虑原本建筑的隔声结构设计。在对室内吸声与反射声场作结构设计时，可以结合装修材料的特性，根据施工现场的情况随时进行局部调整。演播室结构图见图2。

2.2 演播室吸声材料的应用

按照声学频谱的分布情况，语言类声音频率分布较为集中在中频段的300 Hz～1000 Hz的范围内，所以在装修设计中应尽量结合对扩散板的利用，将混响值大约控制在T60≤0.38 s～0.61 s的可调范围。吸声材料的应用见表1。

2.2.1 顶棚

充分利用顶棚的吸声面积，可以节约室内的音效面积，对整个演播厅的整体吸声起着关键作用。经计算分析，决定同时使用两种顶棚声学处理方式。

（1）阻燃吸声吊顶结合进口聚酯纤维吸音板。

（2）顶棚下方吊装空间扩散体和低频吸声结构（注意保持与灯具的安全距离）。

2.2.2 墙面

用阻燃棉包（空间吸声体及进口聚酯纤维吸音板），各转角处采用弧形倒角处理，并内衬加厚吸声体，其吸声结构的选用，主要基于以下因素：

（1）根据设计要求，要求低频吸声系数高且可全频吸声的制作成品，可确保工程需要的墙面吸声要求，吸声性能稳定。

（2）各种技术参数专业化生产的吸声结构成品，不仅可以控制避免产生二次污染，还可避免现场制作选材、加工误差及其自身的粉尘污染。

图2 演播室结构图（设计参考图）

表1 吸声材料的应用

（3）专业化成品吸声结构的生产制作，可确保施工质量，大大减少安装误差。

（4）专业化成品吸声结构施工周期短，安装简单，有利于现场安装降低成本。

（5）成品吸声材料有丰富外观效果，有更好的材料装饰性。

2.2.3 演播室门窗

所有与外部环境相通的演播室门，均采用双向声闸结构并内衬钢板层。观察窗采用密闭三重真空玻璃加隔振，并经过紫外线消毒杀菌与干燥处理。

2.2.4 大厅地面

为了防止建筑的固体传声，演播室大厅采用隔音地板，墙面四周用橡胶条与地板隔离。地面用橡胶块浮筑地板，以增大隔声量、防止地面震动等，从而保证了正常的背景噪声值。

2.2.5 噪声

分析演播室所处的环境，对噪声的主要来源作相应处理，如影视器材的散热均选用静音风扇；对空调机房、空调通风系统以及水暖管道等，用泡沫填充材料作吸声、隔声、减振等处理。另外，为了防止环境的固有噪声，采用计算机软件进行多次噪声采样，以便对录音节目进行音质修正。

3 高清非线性编辑系统

高清非线性编辑系统应用了美国EDIUS技术，具有友好的全实时操作界面，使用方便。在软硬件研制及技术开发上，提供经压缩视频格式的二、三维特技效果。这套系统能同时处理五层（包含两层视频文件、过滤效果、一层图文及活动字幕）实时编辑，可独立进行颜色矫正。对两层视频，可实现实时快慢动作和实时倒放等。把已采集的视频文件和实况播送的视频文件进行切换，能添加12 位的三维特技效果，包括编辑透视、翻页、淡入淡出、画中画等，并可快速输出常用的格式，如AVI、RealMedia、MPEG-2、WindowsMedia、MPEG-4及Quick Time。当然，直接从时间线上输出广播线视频讯号更加方便。

高清非线性编辑系统拥有完善的基于文件工作流程，提供了实时、多轨道、多格式混编、合成、色键、字幕和时间线输出功能。除了标准的系列格式，还支持 Infinity™JPEG 2000、DVCPRO、P2、VariCam、Ikegami GigaFlash、MXF 、XDCAM和XDCAM。系统配置见表2。

为了使节目质量得到保证，必须采取现代化技术监测手段。系统设计时，另外还配备了一套DDV公司的ITC-100多通道内部无线通讯监测系统，该系统每个分路的接收通道可接收来自控制室导演或主编的主控指令，并且还可以与其他机位的制作人员横向联系，大大减轻了各方面的工作压力，同时有效地减少了协调性失误。

4 音频工作站录制系统

音频工作站设备主要采用了美国Avid DIGIDESIGN公司的全套ProTools HD音频工作站系统。该系统以Apple或PC为主控服务器，结合其他压缩、混响等周边设备，并配以1394高速火线运行卡，外置工业级高速硬盘作编辑、合成的素材数据库。全套系统的A/D（模拟/数字）信号通过Control 24数字调音台经前期信号处理或返送监听，信号流由192 I/O接口送达音频工作站进行实时数据处理或编辑合成。

整个音频工作站皆为界面化操作系统，各功能键及周边处理器都可通过界面操作平台或挂件界面平台进行实时的鼠标/键盘控制，也可以使用Control 24（或ProControl）的机械控制键进行仿模拟调音台对等操作控制。

4.1 周边设备

192 I/O的音频接口备有三种外围设备接口：

（1）SYNC I/O：为ProTools HD设计，能够支持所有的行业标准的in clock sources（时钟源）和time-code（时间码）。

表2 非线性编辑系统配置

表3 ProTools HD音频录制编辑系统配置

表4 灯光系统的具体配置

图3 演播区域照明灯位分布图

（2）PRE：可以远程控制的8声道传声器放大器，可以供HD（高清）音频接口和任何其他录音/混音媒介使用。

（3）MIDI I/O：是以串行总线架构为能量的一种新颖接口，是为ProTools HD设计的多轨道MIDI接口。能提供给用户10个MIDI端口，并为Digidesign的Time-stamping（时间戳）提供精确度支持。

4.2 录音编辑系统配置和音频工作站系统

录音编辑系统的设备配置见表3。

5 演播室的灯光系统

电视演播室的灯光设计必须满足摄像机CCD对拍摄物体景像感光的最佳物理特性，必须保证在色温、照度、立体光调节等方面的域值恒定度。

SONY广播级系列摄像机标准的最佳用光值（室内照明）分别是，拍摄物体81%反射率、200 K以上的预置色温、照度2000 lx、光圈F8-F11。经测试，OSRAM系列的冷光源以36 W×6分组计算，每组在保持4 m的距离范围，能提供3200 K色温、1800 lx、F5.6-8光圈的物理环境。根据教学视频演播室的面积，灯光系统的具体配置见表4。

演播区域照明灯位分布设计见图3。进行供电设计时，必须安排一相单独为灯光系统供电，且灯光控制调节系统要有良好的接地，安装在导控室内。为了充分利用空间环境，特别设计了3个景区的布光延展余地。灯位可以整体在高架“工”字轨道里移动，万向滑车可以作（x，y方向）平面的移动，使用恒力铰链吊杆作垂直空间（z方向）的移动。考虑到演播室的日常维护和性价比，不采用电动式升降系统，而采用更方便的自配重平衡式铰链。

6 结束语

数字录音演播室系统的建声设计和摄像、录音、编辑的综合设计涉及到计算机、光学、电声和建声等多个学科领域，获得良好摄录演播效果需要多方面综合考虑。但是，具备良好的图像和语言清晰度、可懂度，以及要求图像和声音自然、逼真是其最终目的。该数字录音演播室经过长时间使用后，图像、音质效果良好，得到用户的一致好评。

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