浅析2022年北京冬奥会开闭幕式8K公共信号的音频系统-数艺网

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浅析2022年北京冬奥会开闭幕式8K公共信号的音频系统: 原创 2022-04-14

编者按：

2022年2月4日至20日，第24届冬季奥林匹克运动会（2022年北京冬季奥运会）的成功举办，中央广播电视总台依托5G+4K/8K+AI等先进科技成果，以国际水准,通过全媒体融合传播展现精彩冬奥，让世界再次聚焦中国，聚焦北京。本刊特辟“冬奥会专题”栏目，解析本届冬奥会广播、电视、网络转播中新技术的应用，新设备的更迭，管窥当下全媒体融合制播的新格局。

摘要：

阐述2022年北京冬奥会开闭幕式8K公共信号的音频系统架构、信号传输，以及基于三维声格式声音制作中的关键环节。

2022年北京冬季奥林匹克运动会（以下简称“北京冬奥会”）开闭幕式在国家体育场（鸟巢）举行，受到全世界的瞩目。中央广播电视总台（以下简称“总台”）8K转播团队，应用8K超高清转播技术搭建系统，进行北京冬奥会开闭幕式公共信号的制作与直播。此次制作播出对画面和声音的制作、传输都有更高要求，采用当今世界最高电视播出技术标准，以带给观众更真实、更震撼、沉浸式的视听体验。笔者作为8K公共信号制作团队的一员，参与了开闭幕式8K公共信号的音频制作，下面阐述基于A6超高清转播车和A1三维声录音车组成的音频系统架构，以及基于三维声格式声音制作中的关键环节。

1 音频系统架构及信号传输

1.1 音频系统架构及信号路由

北京冬奥会开闭幕式直播音频系统架构的核心由A6转播车和A1音频车（见图1）共同组成。其信号路由如图2所示，A6转播车的音频系统接入OBS（Olympic Broadcasting Services，奥林匹克广播服务公司）获得分轨音频信号，并将该信号通过光纤传输ADI信号给A1音频车。同时，将场内架设的ORTF 3D环境效果传声器信号通过鸟巢内8K制作系统的接口箱回传A6转播车后，同样通过光纤传输MADI信号再共享给A1音频车。A1音频车作为声音精细制作的主用系统，从A6转播车获取分轨信号，精细制作形成完整的5.1.4格式的三维声信号，将制作好的三维声音频信号返回A6转播车，再以SMPTE ST 2110-30标准的AoIP信号传送给总台的主控系统。

图1 A6转播车和A1音频车

图2 北京冬奥会开闭幕式直播音频信号路由

由于输入信号数量较多，现场环境也较为复杂，为了保证A1音频车与A6转播车之间信号双向安全高品备质传输，除通过光缆和接口机箱传MADI音频信号外，还配置了主备路由。主备MADI信号为从OBS发送的同源信号，独立传输。

A1音频车是总台2021年刚刚建成的第一辆支持双区制作的大型直播混音车，其中主区支持三维声制作，副区支持环绕声制作。开闭幕式直播的三维声混音主要由主制作区的AVATUS调音台完成，包括DSP处理机箱NEXUS STAR BD1和2台信号接口机箱NEXUS BD3和BD4组成。AVATUS台面与处理机箱STAR BD1通过主备光缆连接，形成控制信号的冗余连接。为避免系统内存在信号传输单一节点，信号接口机箱BD3、BD4分别接收主备两组同源MADI信号。A1音频车内部为IP、基带双系统架构设计，在IP连接部分，所有机箱IP板卡最高可收发256通道SMPTE ST 2110-30音频信号，使用支持SMPTE ST 2022-7无缝冗余连接的RJ45接口连接主备交换机，组成完备的冗余音频网络。STAR BD1与BD3、BD4通过交换机连接的同时，也通过NEXUS系统原生TDM方式连接，每张板卡上配备两组光纤接口，为双向冗余光纤连接，单向光纤传输上限可以达到256通道。AVATUS台面在物理层面上有60个推子，逻辑上分16层，可自定义三维声、立体声、单声道逻辑输入通道及输出SUM、AUX、GROUP等母线的数量；支持VCA、AUTOMIX等功能，可以极大程度上减少调音台使用的操作复杂程度，简洁有序地将信号源和输出母线按需呈现在台面上。节目制作时，PGM信号经STAR BD1的处理，从BD3、BD4机箱发送给A6转播车进行统一编组输出，如图3所示。

图3 北京冬奥会开闭幕式音频系统架构

1.2 同步系统

A1音频车配备了2台SPG8000A同步器，提供系统所需PTP、BB以及WC等同步信号。由于单独使用BB同步信号作为外同步源演算出的PTP缺少时间信息不能满足系统需求，所以A1音频车与A6转播车相连接时采用BB+VITC信号，保证视音频之间的同步锁定，且SPG8000A生成的PTP信号可以满足系统同步精度和时间码的需求。

同步系统的物理连接如图4所示，转播车接收的GPS信号经过同步机后，以BB+VITC的格式接入到音频车车尾板“BB IN”接口，该信号进入音频SPG8000A主同步机，主同步机为备同步机提供了同步基准信号，主备同步机光纤PTP接口输出给华为CE6865主交换机提供PTP同步信号。部分BB接口和W.C.接口送往车尾板做预留同步接口。备同步机接收到主同步机送过来的同步信号后，为车内周边设备，如视频矩阵和UPMAX三维声上混器等提供同步信号。同步机为调音台系统提供了PTP、BB及WC，通过调音台设置优先级，进行调音台系统同步选源。

图4 同步机的连接

系统同时设计了以调音台为同步核心的同步链路，用于同步机出现故障时的备份，通过调音台接口机箱的WC输出，为系统内WAVES效果器、192轨收录工作站、PRIDIGY.MP信号转换器等设备提供同步信号。

需要注意的是，同步机失锁处理方式设置为STAY CURRENT FREQUNENCY，以确保在外同步意外中断的情况下，不会对后级系统同步造成影响。使用同步机时，需注意最末级的REF LOOP接口需要连接终接电阻，以保证BB信号正常使用。

1.3 线性时间码系统

线性时间码（Linear Time Code，LTC）在该音频系统制作中主要承担校对正倒计时时钟，以及为音频多轨收录系统提供统一时间码。

线性时间码系统的物理连接如图5所示，转播车从TOC（Technical Operations Center，技术运营中心）中控机房获取LTC信号，通过时间码分配器后，再接入音频车车尾板“LTC IN”XLR接口，该信号进入AC-QU10高稳母钟，高稳母钟具备掉电守时功能，亦可手动调整时间。随后由高稳母钟输出LTC信号进入AC-EBUD12时间码分配器，该分配器拥有12路LTC输出通道，其中两路送往两套Avid Protools音频多轨收录系统的SYNC HD输入接口，另外一路送往AC-TDCE倒计时控制器，该倒计时分配器拥有4路RS 485输出接口，分别送往主制作区正倒计时时钟、副制作区正倒计时时钟、融合媒体区正倒计时时钟、技术区正倒计时时钟。

图5 LTC系统的连接

1.4 通话系统

A1音频车通话系统的设计采用了RTS (Request To Send) IP通话系统，可通过网线或光纤与转播车及其他系统进行IP级联，同时还兼顾了传统的连接方式。

此次与A6转播车间的通话需求较简单，仅需主制作区工位与转播车相应人员进行通话，所以直接在主制作区工位右侧预留位置放置了TELEX KP-5032通话面板，该通话面板使用从车尾预留的通话网线连接，转播车网线接口直接接到A1音频车后接口板。

A6转播车系统内部使用通话矩阵RTS ADAM（Advanced Digital AudioMatrix），通过IP接口连接到交换机，IP接口使用OMNEO IP技术进行传输，将有OMNEO IP信号的交换机连接至外接口板，再从外接口板与A1音频车外接口板对接，便可实现A1音频车的通话面板与A6转播车通话基站的级联。

与A1音频车RTS IP通话系统采用同样的传输技术，方便进行更大规模的系统互联。OMNEO IP协议内部的音频传输协议为DANTE，用于解决通话相关音频信号的传输问题，控制协议为OCA，用于解决通话相关的控制信号传输。

2 声音制作

2.1 音频信号分类

此次 OBS 发送的音频信号包括一组制作好的 PGM 信号（ 4K Full Mix），一组不含观效传声器的5.1.4信号（4K Clean 5.1.4），一组5.1.4环境声信号（4K Amb 5.1.4），法英中三种语言的现场播报信号，领导人传声器信号，领导人备份传声器信号，嘉宾传声器信号。

为了完善拾音方案，场内拾取的音频信号还有，4路顶棚拾取烟火声音的传声器（AT4050）信号，如图6所示；以及为了拾取观众席中层和上层环境效果吊装的4组立体声传声器（AT4050ST）信号，共计8路；接入4台FOP（Field of Play，比赛场地）内摄像机位的立体声机头传声器信号，共计8路；还有1路蜘蛛摄像机（Spider）上的传声器信号；在场内主席台下方，架设了1支ORTF 3D三维声传声器，共8路。

除此之外，还接入转播车EVS音频信，共24路。

图6 顶棚拾取场内环境效果声的传声器

2.2 三维声C声道的制作原则

混音师依据OBS的制作标准，结合自身的制作理念，对现有的音频信号进行混音制作后，分配到对应声道。其中，C声道原则上是为各持权转播商送评论席解说声，不能将其他关键信息的混音加入这个通道，但是由于评论员在关闭评论传声器时，C声道会完全静音，观众也许会感觉到声音的突变，所以需将一个有效的可持续的环境观效声送往C声道，用于铺垫评论员在关闭评论传声器时的声音场景，这个信号的电平按照OBS的要求控制在-25 dBFS。这样评论员在解说时，即使暂时关闭评论传声器，听众听感上也不会有明显变化。

2.3 延时问题

本次节目制作中延时问题有以下几个方面需要注意。

（1）经TOC机房回传的由OBS制作的4K PGM MIX信号，与场内主席台、主持人、嘉宾传声器信号存在延时，将这两类音频信号输入多轨工作站后，经过多次波形比对，发现PGM信号比人声传声器信号慢63 ms，于是将此延时量加在这些人声传声器推子上，保证在使用人声传声器通道音频信号时，不会听到两个“人声”。

（2）制作好的三维声信号，与A6转播车8K PGM视频信号存在延时，经过反复比对，最终决定在音频母线出口加上190 ms的延时，致使声画同步。

（3）在场内架设的ORTF 3D传声器，声音信号是通过光纤直接进入A1音频系统，它与OBS的4K PGM MIX信号也存在一定的延时，输入多轨工作站后，经过多次波形比对，发现PGM信号比ORTF 3D传声器信号慢60 ms，因此，在ORTF 3D传声器信号的通道上设定延时60 ms。

2.4 多轨混录

A1 音频车配置了 2 套多轨工作站，分别负责主区和副区的音频多轨信号的混录。主区工作站最多支持192轨音频信号，副区工作站最多支持64轨音频信号。主副区多轨工作站由主机APPLE MAC PRO、多轨音频制作软件AVID Protools、信号路由矩阵AVID MTRX及专业音视频时钟同步器AVID SYNC HD组成。SYNC HD作为混录系统的同步源，从音频车同步系统获取同步分号分发给多轨工作站及MTRX，保证系统同步。MTRX主要承担多轨混录系统与调音台系统的连接及信号路由，调音台输出信号经由MTRX信号转换路由输出到工作站。多轨工作站及Protools软件用于混音及存储多轨工程文件。

为了更精细地制作三维声信号，将所有采集、共享的音频信号都通过MTRX输入多轨工作站中，在工作空余时间，通过回放功能将信号返回调音台，逐一对每一路信号进行更细致的调试，从而混合出更理想的沉浸式环绕声听感。

图7 A1音频车多轨混录系统的连接

3 结语

北京冬奥会开闭幕式8K公共信号的音频信号完全采用三维声制作方式，并成功播出，验证了本次音频系统的设计搭建是可靠稳定的。基于这次2022北京冬奥开闭幕式的宝贵经验，相信对今后开闭幕式类活动的三维声音混音方式和三维声系统的设计、搭建和运行，可以起到他山之石的作用。

在如今高速发展的融媒体时代，随着未来三维声制作的全面普及，音频系统的结构也许会增加更多元素，人们可以通过多种终端设备去感受沉浸式三维声带来的极致听觉享受。

限于时间、条件等因素，对于系统架构、方案实施阐述难免有不到之处，还请读者指正。

选自《演艺科技》2022年第1期方栖泽《浅析2022年北京冬奥会开闭幕式8K公共信号的音频系统》。转载请标注：演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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