对广播电台发展5.1 环绕声技术的探讨

沈芳旌

（中央广播电视总台，北京 100866）

1 引言

随着人们对广电行业审美需求的提高，视频领域4K 技术已普及到电视台及网络节目，8K 技术也正在推进。目前，音频领域5.1 环绕声也已投入使用于一些优质的电视节目中。最多使用环绕声伴音的电视节目有体育赛事、音乐现场及综艺等，但广播电台和环绕声广播节目却一直没有实现。5.1环绕声对于广播电台来讲，是一个需要面对与突破的技术方向。

2 广播电台发展5.1 环绕声技术的必要性

广播电台与电视台深度融合，不管是转播环绕声电视节目伴音还是追赶潮流自制环绕声广播节目，发展5.1 环绕声技术是当下广播电台需要认真考虑的事情。利用5.1 环绕声制作广播节目，能使广播节目有更多拓展空间和创新空间，增强广播电台在新媒体冲击下的竞争力，提升与网络新媒体融合的包容性。

2.1 简述5.1 环绕声

环绕声是立体声的一种，通常多于双声道就可以称为环绕声。5.1 环绕声包含L、R、C、LS、RS和SUB 这6 个声道［1］，如图1 所示。5.1 环绕声相比现今广泛使用的立体声，声音信息更加丰富，包围感和临场感更强烈，同时低频声道增加了震撼力。相比环绕声广播节目，5.1 环绕声在音频质量上更上一个台阶，更具听觉享受。

2.2 环绕声技术在广播领域的可行性

节目传播分为制作、传输以及接收等步骤，而制作早已不是问题。制作一个5.1 环绕声节目对于广播电台的技术支持并不难，困难在于环绕声的传输与接收。所谓困难并不是技术无法达到，而是目前环绕声传输和接收设备并未普及，真正实现环绕声传播还需时间。伴随5G 时代的来临，网络传输的便捷性使得环绕声传播的门槛大幅度降低。广播并非只能依靠AM 和FM 这些模拟传输途径进行传播，数字传输甚至无线网络传输方式使得环绕声广播成为可能。

现今环绕声传输技术有很多，如数字信号广播DAB（Digital Audio Broadcasting EUREKA 147 DAB）和目前广播电台已投入使用的CDR 技术、杜比E 技术、DTS 技术等。5.1 环绕声数字信号根据相应技术进行压缩、编码和传输，在接收端进行解码后便可重放5.1 环绕声。只要有相应的设备（如环绕声收音机、机顶盒等），用户接收5.1 环绕声节目不是问题。

在传输策略上，AoIP 技术日益成熟，AES67标准的使用越来越广泛，AES70标准也已制定完毕，许多音频通道数繁多、体量较大的直播或转播系统已经开始使用AoIP 技术搭建传输系统。目前，网络传输虽不是广播电台的主要传输方式，但也投入使用多年。

多种选择的环绕声传输编码技术和成熟的网络传输技术，使得环绕声在广播领域的发展具有可行性。

3 5.1 环绕声音频节目制作

3.1 针对广播的环绕声节目

并非所有广播节目都可以很好地利用5.1 环绕声，或者说利用5.1 环绕声有可能画蛇添足，如新闻、访谈等节目类型，并不需要6个声道来丰富内容。而音乐、广播剧、体育赛事、大型活动转播现场等节目，更适合5.1 环绕声［2］。另外，广播电台还可以转播电视台的环绕声节目。

相对于现在的以主持人为核心的广播节目来说，5.1 环绕声广播节目就是以导播间的导播为核心来制作节目，导播间承担起了制作和应急的职责，制作方式更像电视节目，如图2 所示。相比传统直播节目主持人既是声源来源又是制作人员，环绕声节目因为音源数量多，有必要将拾音与制作分开。以较简单的音乐直播节目来说，如果在直播间直播一个简单的小型乐队演出，主持人和演出人员在直播间，编辑和制作人在导播间，两边信号通过直播间与导播间之间的音频接口相连，两个房间各司其职。

3.2 广播电台直播节目的环绕声音频制作方案

5.1 环绕声直播节目需要使用环绕声调音台支持多通道的音源制作节目。不管输入信号为多少路，最终输出信号均为5.1 环绕声信号。音源设置灵活，话筒、乐器或其他设备（如机顶盒、CD 等）都可作为输入源。考虑到声源较多的情况，信号通过音频接口集合起来送至网络传输节点。网络节点既能将信号给到环绕声调音台后进行环绕声制作，又可以将制作后的5.1 信号传输出去。网络传输节点与5.1 环绕声调音台可以直接通过网线连接，避免音频线路过多引起系统繁杂、音频信号同步等问题。直播频率5.1 环绕声节目信号路由，如图3 所示。

4 5.1 环绕声音频节目传输

4.1 基于以太网的音频传输

AoIP 是Audio over IP 的简称，它的系统搭建与传统系统有着颠覆性区别。在AoIP 系统中，系统的核心是交换机或路由器。信号通过这个核心节点向任何一个拥有自己IP 地址的设备进行发送和分配。同时，系统还存在控制信号，时刻监测着信号传输、设备节点有无问题等。

前文提到AoIP 技术可给环绕声广播提供支持，是因为虽然目前AES/EBU 传输方式的安全性和可靠性更佳，但面对5.1 环绕声6 通道的传输量，线路铺设、系统搭建的压力略大，所以基于AoIP 的音频传输系统更适合5.1 环绕声广播。

目前，许多AoIP 协议如AES67、Livewire +、Dante 等都以PTP 协议进行时钟同步，满足5.1 环绕声信号的传输。

4.2 传输系统方案

5.1 环绕声音频传输系统以Nexus 系统为主。Nexus Star 是音频路由系统，作为Nexus 系统的核心，链接各个Nexus 节点。Nexus Star 与其他节点相连时，保证至少有两条链路。任何一条链路出故障，数据报文可经其他链路通过，因此网络可靠性较高。Nexus Star 作为中心节点采用双路由输入输出矩阵，中央路由器1 和中央路由器2 互为备份，在拓扑结构上构成一个独立的双星型音频网络传输系统。中央路由的时钟频率高且系统延迟时间极小，极大地保证了传输质量。

Nexus 系统主要以光纤与MADI 线缆进行连接。Nexus 中分布在各处的节点与核心路由通过光纤连接。实际搭建时，核心路由与调音台、播出工作站类数字音频系统连接，也可选择MADI 线缆作为备份连接。

每一个直播频率都有Nexus 节点，而录播频率通过录播工作站播出。录播工作站集中在一起，所以可以共用Nexus 节点。控制系统、监听监测系统、录制系统等也与核心交换机相连，通过IP 方式进行分配、控制、监测和切换。最后，通过环绕声编码设备将信号压缩编码，输出至中央塔节传中心、网络播出平台等。

广播电台网络传输系统，如图4 所示。基于以太网的音频传输系统有杰出的音频处理和路由功能，能极大简化布线造成的困扰，也能延伸系统能够到达的范围，系统冗余度和灵活性非常高，可以处理大量信号的转换和传输，合理分配输入到输出路由［3］。相比传统的AES 矩阵传输系统，网络传输更容易信号分配、信号监测和节目备份。

4.3 环绕声与双声道立体声兼容问题

许多大型活动电视转播的音频系统搭建会同时搭建环绕声制作系统和双声道立体声制作系统，在节目制作源头分别制作环绕声信号和双声道立体声信号再分别进行传输，这是由于电视伴音信号受4K、高清、标清制式的影响，不得不把音频信号分开制作。广播没有这个问题，5.1 环绕声兼容双声道立体声在最终播出端进行下变换获得双声道信号即可。环绕声信号提供给电视、网络、环绕声收音机等这些可接收与解码环绕声信号的设备；立体声信号则继续支撑传统广播。环绕声与立体声兼容问题与高清电视和标清电视的问题很像，节目源和相应的硬件设备都跟上才能获得技术的更迭，否则兼容问题将长时间存在。

5 结语

人们在听觉上的审美水平逐渐提高，5.1 环绕声逐渐被大家喜爱和肯定。5.1 环绕声技术若在广播中投入使用，将是广播行业甚至媒体行业的一项技术变革，为广播提供了广阔的发展空间。5G 技术的出现，环绕声编码的多样化，网络传输AoIP 技术的逐渐成熟，给环绕声广播传输提供了更多选择。虽然广播电台发展5.1 环绕声技术目前还停留在探讨阶段，对传输系统的设想还较为初步，但技术更新会造就更多新的艺术形式，广播电台对5.1 环绕声技术的发展是趋势也是挑战。