廣播電視大型直播類節(jié)目音頻制作系統(tǒng)的安全問題及解決方法

成偉民 張效源

[摘要]針對音頻制作系統(tǒng)的信號傳輸，聲源拾取、分配，前級處理合成、后級選擇輸送等環(huán)節(jié)存在的安全問題給出解決辦法，并設計出兩種不同節(jié)目類型的基本的、安全性相對較高、可以快速應對和解決突發(fā)狀況的音頻制作系統(tǒng)方案，提出“治未病”概念，從設備的使用、管理層面防患于未然。

[關鍵詞]音頻制作系統(tǒng);音頻線材;聲源;備份;分配;前級安全;后級安全;2進1出信號切換器

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.07.005

播出安全是廣播電視節(jié)目制作的命脈。廣播電視大型直播類節(jié)目因其時效性強、參與人數(shù)眾多、社會影響重大，因此，具有極高的安全級別;特別是，還有很多節(jié)目是在有限時間內臨時搭建制作系統(tǒng)，現(xiàn)場情況復雜多變，不確定因素相應增加。作為廣播電視大型直播類節(jié)目制作最重要環(huán)節(jié)之一的音頻制作，因可即時、直接地影響到現(xiàn)場直播效果，其安全性成為重中之重;且大型直播類節(jié)目的音頻制作流程環(huán)節(jié)繁多，現(xiàn)場情況較為復雜，制作安全隱患也會相應增加。這就對音頻制作團隊提出了更高的要求，不僅要在準備階段做好安全隱患的預估、檢查和排除，做好突發(fā)狀況的應對預案，更要在現(xiàn)場及時知曉、判斷和解決可能會或已經(jīng)發(fā)生的突發(fā)情況，保證節(jié)目的順利進行和安全播出。

聲音信號“不能斷”是對播出安全的基本要求，其中包括播出信號、擴聲信號、返送信號，它們的重要性優(yōu)先級通常為：播出（OB）>擴聲（FOH）>返送（MON）。

音頻制作系統(tǒng)中，每個環(huán)節(jié)的每臺設備及線材因保質時限、存放條件、保養(yǎng)方式、運輸條件、使用規(guī)則、現(xiàn)場條件等因素，都有可能帶來安全隱患，即使是新采購的設備，也會因為運輸振動等原因發(fā)生問題。下面，筆者從音頻制作系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)可能會存在或發(fā)生的問題，給出通用、合理的處理方法，以期最大程度降低這些問題發(fā)生的概率，設計出安全性相對較高、可以快速應對和解決突發(fā)狀況的音頻制作系統(tǒng)。

1音頻線材

音頻制作系統(tǒng)常用的信號線包括傳聲器信號線，揚聲器線、樂器線（大二芯線）、計算機音頻輸出信號線、光纜、AES/EBU線、網(wǎng)線、無線射頻饋線、MIDI線等，常見問題有以下幾種。

（1）斷裂或毀損

斷裂或毀損可能是由于重物碾壓、野蠻施工造成。定期檢測和使用前的視覺檢查是避免此類問題出現(xiàn)的主要方法。在搭建系統(tǒng)時要注意規(guī)范布線，線纜盡量沿墻角或有堅固支撐物的邊緣鋪設;如必須要經(jīng)過開闊地帶，則必須要給線纜增加過線槽或過橋板等保護;如發(fā)現(xiàn)損壞線纜，應第一時間予以分類和標記，便于后續(xù)維護。

（2）觸點虛焊或線纜絕緣層剝離過長

虛焊會導致焊接部分的物理連接脆弱易斷，同時具有很高的阻抗。此時信號即使可以傳輸，音質也極大受損，存在極大的安全隱患。

在焊點與線纜接頭位置，因絕緣層剝離過長扭曲時可能會出現(xiàn)短路。在線材制作時要注意一般絕緣層剝離長度與接頭焊接樁的長度相等問題，建議在焊完后使用熱縮套管封住每個焊接樁。

此外，通過日常維護和測試，排查老化的信號線。

（3）外部干擾

在直播節(jié)目制作過程中，信號線不可避免地會受到外界電磁場的干擾，信號線走線要注意和干擾源保持一定距離。如不得已和燈光電源并行走線，那么，應保證始終平行，以使得平衡線纜的共模抑制發(fā)揮最大功能;此外，采用數(shù)字線纜進行傳輸也是常見的解決方案。

（4）數(shù)字音頻傳輸

對于數(shù)字音頻傳輸可以通過光纜。光纜傳輸距離較遠、干擾能力較強，備份解決方案較為成熟。但光纜較為脆弱，主備光纜分開走線可以降低故障概率。在此基礎上，可以增加模擬線纜為第二重備份的傳輸方式，數(shù)字傳輸和模擬傳輸并行。

（5）數(shù)字線的阻抗匹配問題

AES/EBU數(shù)字線纜可以替換普通音頻線纜使用，反之長距離傳輸應嚴格遵循110Ω的線材阻抗標準。同樣，無線射頻系統(tǒng)的饋線的阻抗必須嚴格使用50Ω，不可用其他類似外觀的同軸線纜代替。

2調音臺與音源的系統(tǒng)備份

模擬調音臺本身的安全性較高，但需要外接大量的周邊處理設備，進而增加安全隱患。數(shù)字調音臺集成化程度較高，不需要太多的周邊設備，但由于其結構復雜，對溫度、濕度等環(huán)境因素要求較高，會影響可靠性。所以，在使用數(shù)字調音臺時，如何對其進行合理的冗余備份成為音頻制作系統(tǒng)安全性的關鍵。

目前，大型直播類節(jié)目都會采用主備兩張數(shù)字調音臺的方式構建基礎音頻系統(tǒng)。在使用模擬信號傳輸時，可以將所有聲源信號通過音分同時分配到兩張甚至多張調音臺中。Y型線、無源音分和有源音分在這一功能的實現(xiàn)上各有利弊。

Y型線作為音分的優(yōu)勢在于，可以保證主備系統(tǒng)同時加載幻象供電，即便一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，需要供電的傳聲器或DI盒也能夠正常工作。但問題在于改變調音臺輸入端作為負載的輸入阻抗狀態(tài)，對于1分2的情況來說，這種影響尚不明顯，但對于廣播電視節(jié)目制作環(huán)境而言，1進多出的Y型線信號分配可能造成嚴重的阻抗問題。

無源音分的優(yōu)勢在于，通過隔離變壓器很好地解決了阻抗問題，但它僅能夠通過系統(tǒng)中的某一張調音臺來施加幻象供電，如果該調音臺出現(xiàn)問題，主備系統(tǒng)的電容傳聲器和DI盒均無法工作;一種較新的音分設備則設有兩組“直通”通道，允許兩張調音臺同時加載幻象供電，其他調音臺輸入通道則通過隔離變壓器進行連接。有源音分則能夠自行提供幻象供電。

通過音分對音源進行備份，最大的問題就是音分作為系統(tǒng)中的單點無法做到備份。因此較為穩(wěn)妥的解決方式是針對重要聲源使用雙（或多個）傳聲器，經(jīng)過2組音分來施加交叉雙重備份。這會在主備調音臺上同時獲得主備輸入信號。無線傳聲器、播放器等輸入音源也可以遵循同樣的架構。但這種架構的缺陷在于，切換操作較為復雜，系統(tǒng)成本很高，需要精密規(guī)劃。

使用基于DANTE等網(wǎng)絡音頻傳輸協(xié)議的設備對于信號的分配和傳輸更為便捷，特別對于比較龐大的系統(tǒng)來說，可以省去大量的音分連接，只需要通過網(wǎng)線和交換機就可以搭建非常龐大的音頻系統(tǒng)。使用網(wǎng)絡音頻傳輸協(xié)議進行備份的問題在于，無法對模擬輸入信號進行雙備份，仍然需要音分的介入。網(wǎng)絡音頻傳輸?shù)膬?yōu)勢十分明顯，主備交換機之間可形成交叉?zhèn)浞?，且協(xié)議自身配置了完備的主備切換機制，在主網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，可以無縫切換至備份網(wǎng)絡，并進行主網(wǎng)絡故障的提示。同其他數(shù)字傳輸協(xié)議一樣，使用網(wǎng)絡音頻傳輸也需要注意時鐘同步問題，在同一網(wǎng)絡中只能存在一個主時鐘源。在系統(tǒng)設計時，也可以選擇網(wǎng)絡音頻傳輸為主、模擬傳輸關鍵信號作為冗余備份的方式，做到既有較高的安全性，又簡化系統(tǒng)。

目前，大部分主流數(shù)字調音臺都具備鏡像備份功能，如主備數(shù)字調音臺共用舞臺接口箱（StageBox），調音臺操作界面采用鏡像方式備份等。但共用舞臺接口箱在安全性上弱于獨立備份的方式。值得注意的是，鏡像模式備份方式存在一定隱患，當主調音臺某物理性狀（如電機推桿）出現(xiàn)問題時，問題可能會鏡像同步到備調音臺，這就失去了備份的意義。所以，鏡像功能在調試排練階段可以為主備系統(tǒng)的調試一致性帶來方便，在正式演出時就要斷開鏡像，分開同步由不同的人員分別操作。

對于傳聲器信號而言，打開主傳聲器的同時，備份傳聲器可以打開適當音量，防止主傳聲器出現(xiàn)故障導致聲音完全中斷。但主備傳聲器不能打開同等大小，因為主備信號之間會由于能量相近，且存在時間差導致梳狀濾波。

對于播放設備來說，如果對主備同步要求較為精準，也可以MIDI方式同步。在使用計算機播放音源時，可以在主備計算機中使用QLab等軟件，通過Q-Widget或其他MIDI信號控制器控制主備計算機同步播放。但需要注意的是，同步系統(tǒng)仍然是單點，它的引入也會增加系統(tǒng)復雜程度。所以，對其使用也應結合實際節(jié)目特點和情況進行。

3后級系統(tǒng)的備份

音頻信號處理分配器、功率放大器和揚聲器構成了音頻制作系統(tǒng)的后級部分。實際使用中這幾部分可能是集成在同一設備中，如帶處理器功能的功放，或有源音箱等，這里統(tǒng)稱為音頻系統(tǒng)的后級部分。

目前，大型節(jié)目的擴聲大多采用線陣列揚聲器，每組都由多個揚聲器箱組成，由多個功放分別驅動。如果在電源、信號正常的情況下，很少會出現(xiàn)功放或揚聲器全部同時無法工作的情況，從安全播出的角度看不會有實際的影響。同時，由于美觀、承重、消防安全、運作成本、施工周期等各種原因，后級系統(tǒng)通常只針對重要位置的覆蓋做備份?，F(xiàn)在很多后級系統(tǒng)可以利用控制網(wǎng)絡進行監(jiān)看和遙控，實時了解每組甚至每一只功放或揚聲器的工作狀況，并可以遙控操作某只揚聲器的開關，這對現(xiàn)場狀況的迅速判斷及處理有很大幫助。

部分功放和揚聲器的信號傳輸可以通過數(shù)字（AES/EBU）和模擬兩種方式，這可以作為主備路同時接入后級系統(tǒng)，但是這兩種輸入方式在選擇上大多是自動根據(jù)音頻輸入信號大小判斷，有時候靜場的情況會給判別系統(tǒng)帶來困擾，會在兩種輸入方式之間不停切換，使調音師感覺后級系統(tǒng)一直處于不可控狀態(tài);有的功放甚至可以提供主備AEs/EBU和主備DANTE數(shù)字輸入和模擬輸入的同時輸入，可設定優(yōu)先級自動取用優(yōu)先級輸入，信號斷可無縫切入下級輸入選擇，看上去增加了安全性，但是有的數(shù)字傳輸協(xié)議的多級數(shù)字化鏈接可能存在時鐘同步問題，在切換備份系統(tǒng)時需要徹底斷開主系統(tǒng)的連接，因此，對于這種后級系統(tǒng)的備份模式要謹慎使用。

目前，重大節(jié)目制作的輸入后級部分大多采用模擬連接方式。在使用模擬信號時需要解決主備調音臺輸出到同一套后級系統(tǒng)的問題。可以全部通過多通道手動2進1出的模擬信號切換器（見圖1）進行切換，切換器需要具有雙電源，如果電源全部斷開能夠回到A路直通狀態(tài)。多個切換器之間可以通過網(wǎng)線級聯(lián)，可同步一鍵切換，在主備系統(tǒng)都一致完好的情況下，主備系統(tǒng)的切換應該是基本沒有變化的。

4音頻制作系統(tǒng)冗余備份設計思路

相對安全的音頻制作系統(tǒng)一定不是復雜的，簡單的系統(tǒng)在安全性上往往是最佳選擇。之所以說是“相對安全”，是因為在音頻制作系統(tǒng)設計上，很難做到在整個系統(tǒng)中完全沒有信號單點的存在。比如上文提到的模擬信號切換器，當然也包括冗余備份中可能使用到的音分等設備;入耳式監(jiān)聽設備由于其為無線接收設備，也往往無法進行備份處理;同步雙計算機播放音源的控制器也是單點，作為觸發(fā)控制信號的設備，出現(xiàn)故障也可能會對節(jié)目產(chǎn)生一定影響。所以，在冗余備份的設計上，要充分理解設備原理，進而明確可能出現(xiàn)故障的原因以及出現(xiàn)故障的后果，對重要的、可能出現(xiàn)問題的部分進行針對性的備份。比如入耳式返聽的重要性相對較低，即使出現(xiàn)故障也可以通過返送音箱彌補;又如前文提及的模擬信號切換器，即使電源斷開，也可以恢復至A路直通狀態(tài)。這些“單點”由于其重要性較低或穩(wěn)定性較高，基本不會對音頻制作的安全性產(chǎn)生影響。對于部分關鍵性“單點”無法進行冗余備份的，即使信號只能是“獨一份”的，也要盡量保證電源的冗余備份。

除系統(tǒng)設計上的簡單直觀外，處理突發(fā)問題的應急預案步驟也需要簡潔明了，當然最好可以做到設備正確地識別問題并無縫切換。在需要手動操作時，也要盡可能做到一鍵切換。

5不同層級的音頻制作系統(tǒng)冗余備份設計方案

根據(jù)前文對音頻制作系統(tǒng)各個方面的安全備份方法，針對不同應用需求可以構建安全性較佳的音頻制作系統(tǒng)框架。為了便于說明，在音頻制作系統(tǒng)框架中，除樂隊外的其他有線、無線傳聲器統(tǒng)稱傳聲器，樂隊部分獨立稱呼，除傳聲器和樂隊通道外的其他聲源統(tǒng)稱音源，話筒（音頻）分配器根據(jù)應用需求簡稱話分或音分，手動2進1出信號切換器統(tǒng)稱2inl信號切換器。

5.1一級調音的音頻系統(tǒng)設計

一級調音的安全音頻制作系統(tǒng)是最基礎的，設計框架見圖2。該系統(tǒng)需要滿足以下的要求：

（1）主備系統(tǒng)采用同一品牌型號的數(shù)字調音臺，需要具備鏡像操作功能;

（2）多路傳聲器、播放音源經(jīng)無源話分，分別輸入至主備數(shù)字調音臺的舞臺接口箱;

（3）主備調音臺的舞臺接口箱各自輸出主音箱L、R，備音箱L、R，N路輔助音箱，N路返送進多通道2inl信號切換器切換后到各自后級;

（4）主調音臺的舞臺接口箱單獨輸出播出主信號L、R兩路，音樂L、R兩路，所有人聲編組一路到轉播車;

（5）備調音臺的舞臺接口箱單獨輸出播出備信號L、R兩路。

可以看出，該音頻制作系統(tǒng)方案可做到音源、主擴調音臺的冗余備份，且主擴主備調音臺和轉播車主備調音臺的對應關系也可以滿足轉播車的備份需求;信號傳輸上存在音分、話分、切換器等單點，使用和選擇設備時，需要保證這些節(jié)點極高的穩(wěn)定性。

5.2多級調音的音頻制作系統(tǒng)

多級調音的安全音頻制作系統(tǒng)框圖見圖3。

5.2.1系統(tǒng)要求

（1）傳聲器和樂隊信號經(jīng)第一級無源話分分配進入第二級OB無源音分、第二級擴聲無源音分和返送調音臺的舞臺接口箱。

（2）主備音源經(jīng)第一級無源音分分配進入主備擴聲調音臺的主機接口箱，所有音源經(jīng)主備擴聲調音臺混合輸出給返送調音臺和第二級OB無源音分，再輸出給主備播出調音臺。

（3）由第二級擴聲無源音分分別輸出傳聲器和樂隊信號到主備擴聲調音臺。

（4）由第二級OB無源音分分別輸出多路樂隊到樂隊調音臺和播出主（立體聲）調音臺。播出主備調音臺和樂隊調音臺同時提供所需傳聲器和適配器幻象供電，擴聲和返送調音臺不提供幻象供電。

（5）由第二級OB無源音分分別輸出傳聲器和混合音源到播出主（立體聲）調音臺和備（多聲道）調音臺。樂隊調音臺分別輸出L、R立體聲信號到主備播出調音臺。

（6）主備擴聲調音臺的舞臺接口箱各自輸出主揚聲器L、R，備揚聲器L、R，N路輔助揚聲器和N路返送備信號和耳返備信號進擴聲多通道2inl信號切換器切換后到各自后級。擴聲多通道2inl信號切換器切換后出N路返送備信號和耳返備信號，與返送調音臺輸出N路返送音箱和耳返主信號，進入返送多通道2inl信號切換器切換后送到各自后級。

（7）播出主（立體聲）調音臺輸出播出主信號L、R，音樂L、R，人聲1路到傳播車。播出備（多聲道）調音臺輸出播出備信號L、R或者多聲道信號到傳播車。

（8）擴聲主備調音臺可以獨立送兩路播出備信號經(jīng)多通道手動2inl信號切換器輸出到轉播車。播出主（立體聲）調音臺、播出備（多聲道）調音臺和擴聲調音臺播出備信號都各自輸出，互為備份，足以保證播出安全。

5.2.2多級調音的安全操作基本方法和步驟

（1）擴聲調音臺主要由一位擴聲調音師完成，一位助理調音師輔助操作;返送由一位返送調音師完成，樂隊由一位音樂混音師完成，立體聲主播出由一位播出混音師完成，OB備（或多聲道播出）由一位（多聲道）播出混音師完成。

（2）主備數(shù)字調音臺可用鏡像模式連接主備系統(tǒng)一起鏡像聯(lián)動調試，可節(jié)約調試時間，能夠在主備路切換后保持現(xiàn)場聲音沒有太大的變化。調試完成后，要斷開主備之間聯(lián)系，主備系統(tǒng)各自同步操作，備系統(tǒng)需要一位助理調音師配合同步操作，這在排練時也可以作為助理調音師的培訓方法。演出過程中如果擴聲主調音臺出現(xiàn)問題，可以通過一鍵切換擴聲2inl信號切換器方式先啟用備調音臺接管系統(tǒng)，主調音師到備臺工作，助理調音師轉移到原主調音臺配和系統(tǒng)工程師檢查和處理好主調音臺問題后，原主調音臺作為原備調音臺的備臺待命，助理調音師繼續(xù)跟隨主調音師同步操作。

（3）如果返送調音臺出現(xiàn)問題，可以通過一鍵切換返送2inl信號切換器方式由擴聲調音臺接管返送系統(tǒng)。

（4）在演出時如果某一個音箱出現(xiàn)問題，通過監(jiān)控了解出現(xiàn)問題的音箱位置，如果問題音箱沒有聲音，那就不做處理;如果問題音箱發(fā)出雜聲，則立即關閉相應通道功放或者電源。同時，系統(tǒng)工程師要記住問題音箱位置，演出結束后找到并標記回庫維修。

6從設備使用、管理角度“治未病”

“上醫(yī)治未病”最早源自于《黃帝內經(jīng)》，“治”，為治理、管理的意思。其在中醫(yī)中的主要思想是：未病先防和既病防變。對于音頻制作系統(tǒng)來說也是相同的道理，所有設備和線材要未壞先防和既壞防變。

（1）做好設備固定資產(chǎn)管理登記、設備出入庫管理登記、設備維修保養(yǎng)記錄、問題設備報備維修機制、設備性狀判定與定時相結合的管理報廢機制。通過這些管理機制，能夠知道設備的購買時間、設備的使用頻率和次數(shù)、設備是否發(fā)生過問題、發(fā)生問題的時間、發(fā)生問題的原因及嚴重性、發(fā)生問題后是否經(jīng)過維修、維修的難度與維修結果、是否有更換零部件、維修或更換零部件所需時間和周期、維修部門常用零部件的儲備情況、問題發(fā)生的原因是否相同、不同問題各自發(fā)生的頻率等。通過對某一設備的性狀做出有效判斷，其是否能夠安全使用，可能存在的風險有多大，可以有效防止風險概率高的設備出庫使用，提升出庫設備的安全性，為音頻制作系統(tǒng)提供設備本身的安全保障。

（2）對于頭戴傳聲器、胸針傳聲器、線材、電池等消耗品或易損品，平時要做好采購管理登記，保證足夠庫存，以利于及時更換、補充，保證節(jié)目制作正常使用;已損壞設備回庫時做好入庫維修報備;要養(yǎng)成線材出入庫檢查習慣，問題線材回庫報備檢查維修機制，避免已知問題線材再次出庫使用;制定線材定期檢查更新制度，做好新舊線材批次識別管理，盡量避免超期服役線材在直播類節(jié)目中使用。

（3）對現(xiàn)場可能出現(xiàn)的各種對音頻制作系統(tǒng)產(chǎn)生影響的問題進行提前預估，做好防護基礎工作，比如線材的過道走線防護，設備長途運輸振動后的安全檢查，演出節(jié)目形式和演員動作可能造成的身體傷害和設備損壞，設備搬運可能出現(xiàn)的線材纏繞和器材移位跌落，移動舞臺機械可能對線材設備造成的破壞等。想在前，做在前，防患于未然。

（4）對已經(jīng)檢查出或顯現(xiàn)出的問題要及時反應解決，問題線材要立即更換，更換后還要重新檢查確認完好，已經(jīng)損壞的設備和線材要及時做好記號避免再次誤用，防止問題現(xiàn)象的升級和進一步惡化，或引起其他相關連鎖反應。

7結語

總之，要把一切問題隱患盡可能遏制在萌芽中，盡量避免使用應急預案和備用系統(tǒng)。當然，一旦在演出過程中遇到問題也不要害怕，按照應急預案操作流程準確判斷，找準時機，果斷及時準確操作，讓節(jié)目順利進行下去。

每個音響制作團隊對音頻制作系統(tǒng)安全的理解是各有差異的，但是每個音響制作團隊對各自使用的設備、線材、系統(tǒng)的性能、功能和狀態(tài)都有各自的掌控和判斷，只要能夠將音頻制作系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)可能存在或可能會發(fā)生的問題考慮周全，并制定出應對辦法、解決預案和操作流程，對音頻制作系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)都做到能夠把控，對可能發(fā)生的問題能夠及時應變、準確處理，保證播出信號的暢通，保證現(xiàn)場節(jié)目的順利進行。

（編輯：杜青）