山东广播电视台短视频直播基地暨体育新闻演播室音频系统设计

张 浩

山东广播电视台 山东省 济南市 250000

山东广播电视台短视频直播基地暨体育新闻演播室位于台大楼28层，使用面积约150平方米左右，主要包括短视频直播区域、体育新闻演播区（虚拟视频直播区）以及导控室、机房等。其中，短视频直播区域集网红现场直播、货源展示、实体销售、技能培训为一体，为实景访谈景区；虚拟视频直播区为坐播区，利用虚拟抠像技术制作视频，获得令人满意的录制效果。视音频系统统一由山东广电信通网络运营有限公司设计并实施。

1 设计原则

1.1 功能完备性原则

该演播室音频部分具备高清电视节目的音频直播及录制能力，能够承揽短视频基地的音频录制及体育新闻或小型节目（如棋牌类节目）的音频直播。

1.2 运行可靠性原则

系统必须稳定可靠，具备完备的应急方案，满足《广播电视安全播出管理规定——电视中心实施细则》对于广播级音频设备、主备调音台的使用及关键设备中双电源的配置等要求。

设计时须充分考虑可能的故障点及应对措施，除调音台采用主备热备份设计外，还需考虑音频系统的关键通路、关键节点、关键设备的备份方式。

1.3 经济性原则

尽可能选用高性价比设备，充分挖掘设备潜力，自行设计图纸并施工实施。

1.4 前瞻性原则

设备选型及系统架构应在满足当前需求的基础上，适当考虑前瞻性需求，以满足未来可能的扩展需求。

2 系统架构

本系统采用雅马哈TF3与TF1两台调音台主备路设计方案，为了确保直播的安全稳定，28层演播室的音频系统将传统的基带网络架构与AoIP网络架构相结合，实现输入信号传输互为主备的双保险。28层演播室音频系统主路采用基带信号，备路采用雅马哈的Dante网络机架Tio1608-D将基带信号转换为Dante网络IP信号，AoIP架构技术方案可以大大减少物理布线，降低调音台的规模需求及系统复杂程度，系统配置更加灵活方便。直播演播室以传统基带为主，AoIP为辅，保障安全的同时增加了系统的灵活性和扩展性。

图1 音频系统架构图

输入话筒信号源按直播应急备份的要求，经无源话筒分配器后分别输入到主备调音台（备路信号经话筒分配器分配后进入Tio1608-D，随后进入备路调音台），主、备调音台分别输出信号经音频分配器及音频二选一切换器后由视频主、备加嵌器进行加嵌，嵌入音频的SDI信号进入录像机或传输至播控中心。通过Tio1608-D的使用，主备调音台均可完成全部输入信号的混音。为了方便管理信号、调用信号路由及排障应急，音频系统所有的输入输出环节的关键音频基带信号均通过跳线路由，调音台输入的所有音频基带信号源都由音频跳线板统一接入。

3 输入输出通路

3.1 演播室及短视频区话筒信号

为提升拾音效果，在虚拟视频区配有2支有线话筒及2支无线纽扣话筒，有线话筒为主持人拾音，无线话筒作为热备份，有线话筒型号为SCHOEPS的MK4g/CMC6Ug，无线领夹麦克风型号为森海塞尔的MKE 2-4 GOLD-C，发射机型号为森海塞尔SK5212；在短视频区配有索尼D21无线领夹式话筒，考虑到个别情况下吊装拾音的需求，在短视频区天花顶上，放置两组吊装拾音器。主要的话筒信号通过无源话分进行信号分配，主路信号送入主调音台，备路信号经由Tio1608-D转换后通过6类网线传输进入备调音台。

3.2 导控室线路信号

导控室内的输入信号有JKAudiInnkeeper2电话耦合器、2路GV T2硬盘录像机、2路松下AJ-2500录 像 机、3路360播 放器、2路固态延时器等模拟信号通道，从卫星传回主控的3路外来信号以及2路TVU信号（经帧同步器解嵌出模拟信号），以上信号通过无源音分或无源线分送入主备音频系统。

3.3 输出信号

PGM播出信号是系统最重要的输出信号。主调音台的两路PGM音频信号和备份调音台的两路PGM音频信号通过双“二选一”切换开关，再经过音频分配器分配给PGM加嵌器、CLEAN加 嵌 器、Wohler及 导 控室监听音箱使用。此外，考虑通话系统的需求，还需设计由主调音台输出至通话系统的PGM返送信号通路。

3.4 扩声

由调音台的辅助母线（AUX）输出信号至功放，功放信号由机房输出至演播室接口箱，演播室接口箱将信号输出至演播室返听音箱，通过调整调音台AUX母线的输出电平确定音箱的音量大小。

3.5 监听系统

主备调音台音频信号通过“二选一”后输出至音分，音分输出一路音频信号至Luckysound音量控制器，由音量控制器调整至监听音箱的音量。同时，音分输出一路信号至跳线盘上方的WHOLER AMP1-S8，WHOLER AMP1-S8可通过跳线监听跳线盘上的所有信号，也可选择监听SDI PGM信号或其他由矩阵切换而来的视频信号。监听耳机可监听所有节点、母线、推前信号以及VTR或WHOLER的音频信号。

3.6 通话信号

主调音台输出PGM音频信号至Clearcom通话系统，在通话系统中为佩戴PRC-2腰包的主持人、嘉宾提供IFB信号。

3.7 多轨录音

为满足短视频制作和音频信号后期精编的要求，音频信号采取分轨录制的方式，现场话筒拾取的节目声、观众的掌声及现场的音乐音效声被设置为由调音台的AUX接口输出，通过音频跳线输出至音频工作站，随后对分轨信号进行记录和效果处理。

3.8 音频同步

主备调音台使用TEK同步机输出的Wordclock信号作为同步信号。

4 主要设备选型原则

4.1 调音台

根据演播室的总体规划对音频系统技术及操作的要求，我们选用雅马哈TF3及TF1调音台作为主备调音台。

图2 TF2调音台外观

（1）主备调音台均采用相同品牌同系列数字调音台。主备调音台类型一致，有助于主备调音台互为备份并对比排除故障。

（2）作为中低价位调音台，TF系列调音台界面中加入了触屏控制，仅需通过触控面板能完成大部分操作，而触屏附近的物理控制键则进一步提高了操作的可观性和精确度。

（3）配置场景记忆功能，可以在需要时直接调出已储存的场景设置，可根据节目需求存储多个快照，并可以使用U盘备份设置，从而提高了直播的安全系数。此外，在TF系列中配备了一系列知名品牌麦克风的预设通道，预设通道包括了话筒增益、EQ、动态处理等参数以及通道名称和颜色等，可以大大减少在基本设置上所花费的时间。

（4）操作性和便捷性良好，推子、旋钮、按钮与显示技术结合，通道名称和颜色也能一目了然地展现在显示屏上，触控屏本身也与视觉反馈和快速响应进行了良好的结合。

（5）在网络连接方面，与TF系列调音台兼容的舞台接口箱Tio1608-D采用了Dante网络协议，能够实现精确同步、低延迟、低抖动和高采样精度等，同时也解决了TF1调音台信号物理输入路数不够（NY64-D卡可以使调音台接口数增加到40输入24输出）以及传统卡农线连接复杂等问题，大大增加了备份系统的信号输入能力。

4.2 多格式转换器

多格式转换器SV2000具有以下功能：独立的双通道变换；自适应标清/高清/3G格式交叉变换、加嵌、解嵌和帧同步；灵活的视频和音频I/O配置；每个视频通道的16通道嵌入式音频处理；四个平衡AES输入和输出；八个模拟音频输入；八个模拟音频输出；十六个嵌入音频输入和输出功能。

图3 SV2000音频处理流程图

图4 TIO1608机架系统连接示意图

因此，SV2000可以灵活地应用在调音台输入前或输出后，实现A/D、D/A、加嵌、解嵌及声道变换功能。

5 设计及施工要点

5.1 DANTE协议及其在施工中的应用

Dante技术 为工 作 在OSI开放式系统互联通信参考模型第三层的协议，该协议支持最大1024个 通道、最高 采样 率192KHz的高质量音频信号的发送和接收（在单一链路的千兆以太网线上）；支持IEEE1588精密时钟协议，支持即插即用和自配置特性，同时也可以控制、监听网络设备工作状态，具备网络故障自愈恢复等功能。

NY64-D是一个TF系列机型的DANTE扩展卡，具有16个模拟输入通道以及8个模拟输出通道。只需将NY64-D卡安装到TF系列调音台，然后使用QuickConfig创建最多使用三个Tio1608-D机架的系统，就可以使接口数增加到40输入24输出。在Tio1608-D机架上执行QUICKCONFIG模式后，在确认TF调音台和Tio机架的QUICKCONFIG模 式 已 打 开 后，为Tio1608-D机架设置简单的UNITID（单元ID），即可为调音台与机架建立连接。

5.2 声画同步及延时补偿技术

在演播室系统中，视频和音频信号是分开处理的。视频信号经过的是解嵌器、帧同步器、视分、切换台、矩阵、键控器及二选一切换器等；音频信号经过音分（话分）、调音台、二选一切换器等设备；高带宽的数字视频信号需要的处理时间较长，而带宽低得多的音频信号只需很少的处理时间，视音频信号因此会产生延时差。我国广播电视行业标准GY/T243-2010《标准清晰度电视数字视频通道技术要求和测量方法》中规定音频相对于视频的延时在+20至-60ms以内（以视频为基准，音频超前为正，滞后为负），这就要求我们在系统验收阶段需要进行音视频相对延时测试，然后进行相应的调整。

具体测试步骤如下：如图5所示连接系统，进入TG700设置菜单，选择信号发生模块（HDVG7），设 置“AVTiming”选项为“On”，随后将“AUDIO”项中的“GROUP1”设置为“ENABLE”。然后在带AVD选件的WFM7120示波器的菜单“Meas”项 下 的 设 置 改 为“AVDelay”，得出视音频延时结果。

图5 音频解嵌加嵌处理流程

如音频相对视频延时较大，可采用如下方法调整：一是利用TF系列调音台自带的通道延时功能对输入输出通道进行延时处理，延时量可在操作台菜单中进行设定；二是通过调整视频加嵌器的延时量进行延时；三是利用音频延时器对音频信号进行延时。为了提高系统的安全性和灵活性，同时提高设备的使用效率，我们在视频加嵌器菜单中对嵌入音频信号的延时量进行了调整，保证了最终节目信号的声音与画面信号的统一。

该演播室自2021年启用以来承担了台内多个短视频节目、体育节目的录制及体育新闻的直播工作，如《天天耍大牌》《体育新闻》《巅峰赛事》《侃球时间》等节目的制作播出，音频系统性能稳定，音频制作指标符合播出标准，受到了节目部门的一致好评。