2008奥运高清频道5.1环绕声音频制播系统的建立与运行

朱军

（中央电视台）

摘要 2008北京奥运会是历史上第一次完全采用高清环绕声电视转播的奥运会，也是中央电视台首次进行的环绕声直播。通过2008奥运高清频道5.1环绕声音频制播系统的建立与运行，使中央电视台在环绕声系统设计、工艺流程和节目制播诸方面积累了完整经验，是中央电视台全程采用环绕声直播的一次成功预演，为此后中国电视环绕声节目直播开创了先例。 本文阐述了依据奥运电视环绕声直播约定进行中央电视台奥运报道中心高清频道环绕声制播系统的设计理念；对于系统安装调试过程的技术实施作了详细介绍；探讨了2008北京奥运会赛事节目制播手段和监听方式；对系统运行中发现的问题和所作的优化进行了细致的分析。

关键词 环绕声 奥运会 高清频道 CCTV

2008年北京奥运会，是奥运电视转播史上第一次完全采用5.1环绕声直播全部赛事的世界体育盛会，设立在中央电视台新台址服务楼的奥运报道CCTV-HD（高清）频道，每天24小时不间断地播出各项比赛。涉及到赛事的内容全部为5.1环绕声格式。

这个高清演播室的音频系统，无论从调音台的选型、信号路径的配置、监听环境还是编解码系统都是第一次全部按照环绕声制播要求进行设计和建设的。由于完全按照环绕声制作的要求设计，在直播中，能够满足各种节目的环绕声直播要求。因此，无论是赛事直播，还是赛事回顾、赛事重放都可以欣赏到5.1环绕声的效果。

1系统建设建立：

1.1任务概况

CCTV奥运高清频道环绕声制播系统总体设计是围绕以下任务进行的:本系统接收来自IBC和本地网络服务器的环绕声音频信号为HD-SDI嵌入传输的8路LPCM信号，解嵌为4对AES/EBU，分别是AES-1:Lo/Ro，AES-2:L/R、AES-3:C/LFE、AES-4:Ls/Rs进入调音台输入通道。赛场环境声放在Lo/Ro 、L/R、Ls/Rs、LFE。 C声道只有赛事解说或评论。

本系统输出5.1声道环绕声音频信号以Dolby E格式传送至CCTV现址播控，用于CCTV-HD频道播出。同时输出双声道立体声信号以LPCM 16/24bit, 48kHz格式传送，作为CCTV-HD频道播出备份。 制作任务是：将外来高清信号、网络服务器的中央（C）声道中传送的解说或服务楼直配间、演播室中的评论按照环绕声播出要求进行比例调整，同时将解说信号按适当比例混入立体声的左右声道。由于后期编辑的需要，网络服务器的收录节目要保留各声道原始信号。 与前方IBC相比较，本控制室的监听条件相对完善，节目制作也较从容。因此，在确定各声道电平比例上可以做到更加细致，有能力对来自不同场馆的信号统一音色。这里也是播出之前的最后一道制作环节，所以最终播出效果在这里得以全面的呈现。

1.2系统设计与组成 奥运高清频道节目制作系统搭建在新址服务楼内，属临时控制室。房间表面尽管贴有硬质玻璃棉成形吸声板，玻璃幕墙部分用纤维板覆盖，但噪声控制及房间混响与频率特性均不甚理想。在有限的条件下，尽可能按照ITU-R BS775-1建议进行监听布置，并事先按照IEC2969曲线进行校正，以尽可能符合监听标准。 为保证24小时安全播出，CCTV-HD奥运高清频道环绕声制播系统设计为主、备信号系统：见图1。 主调音台为32推子的AURATUS，接口箱采用NEXUS和NEXUS STAR组成的混合光纤传输系统（星型+环型混拓扑架构）。备用调音台与CCTV-7共用一台32推子的AURATUS。 所有台面和接口箱全部采用一主一备双电源供电，在系统连接上，我们采用一主一备双光纤，在环型链路上也同时采用一主一备双光纤。再用环型光纤链路备份星型链路，这样我们的系统可以有4道防线防止外在因素引起光纤传输中断。

1.2.1电源设计

主、备系统各自采用独立电源。新址综合服务楼提供工艺地线，系统内的所有设备、机柜、调音台、 音箱和监视器墙均实现可靠接地。

由主控提供的BB信号进行分配后，作为系统内各台设备的同步基准。见图２。

1.2.2系统通路设置 按照BOB信号排序交换标准即：AES1：Lo/Ro，AES2：L/R，AES3：C/LFE，AES4：Ls/Rs调试每一对立体声和环绕声共8个声道信号。

1.2.3调音台面板布局 主要的播出通路均要在调音台第一层表达，保证播出的所有信号进入调音台通路，便于直播过程中对节目信号的随意调度和操作方便。

每一组环绕声信号均为8个通道4对AES/EBU的音频信号，也就是每组环绕声信号要占用8个推子。CCTV-HD奥运频道环绕声制作系统总共有8组环绕声信号源，共需要64个推子，另有其他重要的PGM输出和本地演播室话筒占用推子，而直播最好需要将这些放在第一层上，以便于每组信号在直播中随时根据导播要求快速切换。但现有调音台只有32个推子。为了解决这一瓶颈。经过仔细研究，我们利用Auratus调音台面板的分层控制功能，采用两组模块（每组8推子）VCA领携控制的方法，用右侧一组模块的每一路推子分别对8组环绕声信号进行总体控制；而在左边模块的每路推子则分别对应于一组环绕声信号中的8个独立通道（Lo/Ro 、L/R、C/LFE、Ls/Rs），便于单独调整当前一组的环绕声和立体声信号各声道的比例。见图３。

2．系统运行：

2.1节目监听

系统的5.1监听信号源取自具有仿真监听功能的杜比多通道音频创作工具DP570。它不仅能够创建元数据，还可以随时切换到立体声或单声道模式以检查用户终端的收听效果。它的低频管理功能，将所有六个声道中的低频信息都使用低频效果扬声器进行还音，这样在使用小型监听扬声器作为主声道还音时可以有效地展宽低频响应，反映更多的低频细节，便于进行相应的调整。

低频管理原理见图4。

2.2信号检查及处理

前方5.1信号的来源分别为没有TVC的场馆，信号直接由BOB提供，原则上公共信号不会有太大问题；设置有TVC的场馆，BOB的信号首先进入TVC，加入本台自制内容后再回传至新址制作中心。

进行信号检查时，8个声道是否完整，各声道的顺序是否正确；各声道电平是否与BOB直接提供的信号电平相当（需要根据BOB直接提供的信号，观察对比电平表指示值的大小）。如果TVC送过来的信号低于BOB提供的原始信号，在调音台上固然可以将信号增益提高，但同时也会将噪声电平提高，会导致信噪比降低，且节目声音细节也会有损失，因此要迅速与TVC取得联系要求修正。

前方没有TVC的场馆，利用C声道回传经四线传输的评论席解说，解说信号质量不佳，频带较窄且响度不够，必须通过均衡和压限处理提高响度；其他解说也适当加入均衡和压限以提高响度；由于临时演播室毗邻隔声不良的机械设备间，演播室主持人的声音有低频轰鸣声。使用高通滤波器或陷波滤波消除或减弱低频干扰。为丰富高清频道节目内容，我们整合现有资源，将1、2、5各套节目直配间的音频输出信号通过高清直配间调度，作为高清频道解说信号，实现高清频道与其它各频道解说资源共享。

2.3混音的原则及操作

在确保解说评论可懂度的前提下，尽可能地展现赛场的细节和气氛。奥运会是综合性赛事，不同团队制作的声音内容和质量有很大差异，每一类比赛都要调整现场音响与解说的总体比例。不同场次有不同的解说质量，每场比赛根据具体情况对解说进行特别调整。比赛过程中，场馆内会出现各种突发音响，跟随比赛进程随时调整解说与环境声的比例。

2.4电平控制与监听

在多声道节目制作中采用多声道电平表具有8声道节目VU和PPM高精度显示，可同时显示关联声道的相位关系以及建议电平范围，相比于调音台表桥更直观、方便地观测各声道比例，把握各声道的电平及动态范围。例如AM08A Audio Program Level Meter或Dorrough loudness monitor。有长期工作经验的多声道节目制作者通过判读电平表，再加上人耳的综合判断，在一定程度上能做到既将节目电平控制在许可范围，又有足够响度。但我们没有制作多声道节目的长期训练，经验缺乏。而且要迅速建立固定的响度概念，需要专业的仪表辅助。例如Dolby LM100，是具有“对白智能”测量技术的响度表，用于掌握解说响度。实践证明，这些专业仪表对我们运行团队顺利地完成任务起到了很重要的作用。

大部分观众不具备5.1收听环境，而是以立体声方式收看高清频道节目；立体声音频信号是由机顶盒在解码的时候自动Downmix产生。我们在DP570中进行Downmix比例元数据设定：对中声道的混音比例进行提升、环绕声道进行衰减，此设定会直接传输给用户终端。在更换转播的比赛项目和比赛进行到高潮，现场气氛极度热烈时需要检查Downmix的收听效果。使用DP570的仿真监听功能，在遥控器上按Stereo 键，此时听到的是编码前的5.1信号模拟终端用户收听到的立体声Downmix 效果。

节目质量从以下三个方面控制：控制室监听常态为 5.1环绕声监听。但随时监听双声道Downmix和双声道立体声输出效果。还可以直接用耳机监听机顶盒的模拟立体声输出（此时听到的是实际用户收听到的立体声Downmix 的效果，随时检查节目制作状态。

在CCTV现址３６０m?录音棚设立审听，并由杜比实验室协助对该5.1审听系统进行校准，可同时与标清信号进行对比审听。利用杜比实验室的环绕声标准监听室通过高清机顶盒接收有线播出信号作为用户端监听。

3.存在的问题及解决方法：

3.1信号源线序

环绕声节目每一组音频信号源有四对AES/EBU：AES-1 AES-2 AES-3 AES-4，按照BOB交换标准，信号顺序为：AES-1:Lo/Ro，AES-2:L/R、AES-3:C/LFE、AES-4:Ls/Rs。在配线安装时一定要注意组合顺序。由于工人施工时没有这方面的意识，在系统调试时，耗费了我们大量的时间和精力用于排查各通道的顺序。

本系统原始设计受调音台通道数量所限，系统没有设计5.1环绕声节目的自检信号源。在系统调试中，发现有诸多不便。比如：完全依赖于网络服务器提供5.1信号源。而网络服务器本身尚在调试，且不能提供标准的测试信号。因此，我们对系统作了临时性的调整，借用原有设计的节目通道插入多声道自检节目信号，在系统进入演练阶段时，须将节目通道让出。因此，将外接节目源剥离系统。在将来的系统设计中，一定要配置有自己的信号源，一方面便于系统的调试与自检，另一方面独立于其他系统，便于排查故障点。

Dolby DP571/DP570顺序调整

优化前：

优化后：

环绕声编码器DP571与环绕声制作工具DP570的前后顺序在系统优化中作了调整。这样可以避免因DP570意外而导致DP571无法输出杜比E文件流。

3.2监听系统再设计

优化前：

优化后：

3.4 BOB的声道分配给节目运行带来的问题

BOB环绕声信号顺序为：AES-1（Lo/Ro）、AES-2（L/R）、AES-3（C/LFE）、AES-4（Ls/Rs）

新址服务楼奥运报道中心播出的普通立体声节目（宣传片，广告，赛事集锦等），只使用AES1:1/2声道，对于5.1播出的3/4、5/6、7/8声道，没有声音，因此在播出非5.1节目时，调音台的5.1母线输出是静音的。 为解决这个问题，我们要求编播部门对凡涉及到高清频道所用的各种类型的立体声节目，必须在AES2：3/4声道上录制双声道信号（立体声或双单声道）。另外我们也在调音台上作了应急设置，万一上述节目源未能按照事先商定方式提供，也能够保证在最短的时间内将信号送至环绕声左右声道。

在节目运行期间存在有个别立体声节目，将立体声信号复制到8个声轨，在5.1播出时反而造成麻烦，特别是Downmix 的时候由于都是相同的信号叠加，有很明显的梳状滤波效应。

BOB的声道分配方式 (Lo,Ro,L,R,C,LFE,Ls,Rs)，将普通立体声放在5.1声道之前的方式，值得商榷。按照通行惯例进行声道设置 (L,R,C,LFE,Ls,Rs,Lo,Ro)，有利于避免不必要的麻烦。

3.5外围设备安装问题

在系统调试期间，频繁出现不明原因的调音台控制面死机而不中断音频信号，必须重新插拔光纤才能使调音台恢复。当时我们考虑可能是设备电磁兼容性导致的问题。相当于模拟时代的交流声对音频信号的干扰；在数字时代，就会影响数字电路造成调音台电脑死机。经排查发现相位表和调音台之间有85V电压差，而新址综合服务楼提供工艺地线，且系统内的所有设备、机柜、调音台、监听和监视器均做到可靠接地。唯有某型相位表只是简单地固定在调音台背后，而且采用一个外置的交流变换器作为电源，由于安装过程中的疏忽，并没有对其外壳特别接地，而该相位表是通过一根9针串口线与调音台内部通讯SIN卡相连接，当9针连接器制造精度不够时，会造成相位表与SIN卡地线接触不良，在两者间出现了85V的悬浮电压，这足以使SIN卡工作异常，出现台面与主机通信中断，控制器死机。经过数次试验，把相位表剥离系统之后，系统运行正常。今后类似设备应考虑接在系统的外围，这样对核心设备更安全可靠。在安装施工中，应采用制造精度高的接插件，避免因小失大。

3.6调音台Routing和Sum顺序问题

Auratus调音台在处理环绕声信号路由Routing的顺序是L，C，R，Ls，Rs，LFE，Lo，Ro和目前国际通行的8声道信号传输顺序不一致，也与BOB交换标准顺序不同。经过与设备生产厂家反映这一问题，希望通过系统升级解决这一问题。由于时间很紧，在奥运高清频道开播前未能完成。这个问题可能会在直播中造成误操作，成为影响安全播出的隐患。这一点让我们深刻地体会到在音频系统设计上技术不是问题 理念更重要。

3.7音视频联调问题

在系统演练阶段，网络播出服务器多次出现自身音频解码显示正常、但输出码流无法解嵌。在网络服务器更换输出板卡后问题解决。初步判断为播出服务器自身所带声卡通常是民用级别，有较强的容错能力，而专业的解嵌设备要求更高的信号精度，特别是要求有很精确的时钟同步，容错能力相对较弱。

4.总结

2008年北京奥运会成功落幕，CCTV奥运电视转播精彩收官。本次奥运会CCTV-HD环绕声制作和播出连续17天，每天24小时，累计播出近400小时，制作量之大，持续时间之长创中央台历史之最。此次2008奥运高清频道5.1环绕声音频制播系统的建立与运行使我们验证了设计、跑通了工艺、发现了问题、积累了经验。为CCTV-HD全程完整采用环绕声制播流程的设计理念进行了一次成功的实践。

从中我们得到了3个经验：（1）预案很重要（环绕声制播系统包括环绕声制作和安全播出两个方面。的确是一个繁琐复杂的综合工程，每一个环节每一个细节都要考量清楚，考虑周密。（2）流程很重要：清楚节目信号流程、节目制作流程，对于突发事件，能在第一时间做到积极应对。（3）标准很重要：电平标准、设备设置标准、设备安装标准等都非常重要。系统的建立支持节目的运行，节目的运行验证系统。

从世界杯的前方制作回传，到欧洲杯的本地参与制作，再到北京奥运会的全流程制播，中央电视台完成了高清电视环绕声制播理念和方式的转变。 （全文完）