前言
随着电视节目制作技术的发展和家庭电视接收环境的改善,我国电视行业已经进入了视频由标清向高清发展、音频由立体声到环绕声制作的阶段。在这一大趋势下,电视转播车中音频技术的进步和环绕声制作需要更大、更良好的听音环境和制作设备,所以大、中独立音频系统的设计和技术考虑也就随之进入了普及阶段。根据国外几年的实践经验和实用经历,结合国内电视台的实际情况,以下其设计方案中主要需要注意的几点作一下介绍。
在高清转播车的音频系统中,我们需要考虑到的问题主要有:
·如何选择一款适合与视频相配合进行环绕声制作的调音台,其中最关键的功能有:
a.输入/输出的接口数量和类型
b.音频跟随视频功能
c.内置环绕声处理功能
·关于音频系统的备份应急手段;
·环绕声编码及处理流程;
·主输出信号的播出及与视频配合的制作功能(矩阵的应用);
·视频延时造成的音频延时处理(音画同步);
·车体接口类型及如何与视频协作、如何与演播室协作。
一. 音频系统的核心设备:调音台的选择
随着数字化进程的不断加快,越来越多的用户在大型转播车中选择使用数字调音台,但是数字调音台各有不同,我们又该如何选择呢?如上所述,以下几点应该成为我们选择的基础。
(1)现场调音完全不同于后期制作,操作人员会面临许多无法预料的实际问题,并要求在很短时间内很好的加以解决,而调音台是否具备人性化的设计便显得尤为重要,因为良好的人机控制界面,便捷的操作方法,必将为调音师迅速解决问题提供了极大的方便。
(2)必须选用具有多声道制作能力的调音台,许多廉价的数字调音台都声称具备环绕声制作能力,但通常不提供独立的多声道监听母线、不具备全景声相控制器这两大要素,完成环绕声制作相当困难。
(3)系统必须具备便捷的可扩展性,以便日后发展之需。
(4)转播车的工作环境与演播室存在着很大的差异,尤其是在北方地区,一年四季温差很大,因此这要求系统对温度有很强的适应能力。此外还要充分考虑震动对设备造成的影响,转播车内音频系统的核心是调音台,如果调音台出现故障,势必导致整个系统的瘫痪,因此调音台是否能够满足对温度、振动等高标准的要求,将关系到我们是否能够确保转播任务安全、顺利的完成的一个重要因素。
二. 关于音频跟随视频
众所周知,多声道制作过程中势必会涉及到声音需要配合画面进行切换和控制的问题,只有处理好这样的声、画协调的问题,方可使电视观众获得舒适的视觉及听觉感受,而若想获得这样的效果,绝非人手可以操控的,因此调音台是否具备音频跟随视频的能力就显得至关重要了。
由于视频设备已大量采用了数字技术,音频的数字化使得两者的结合更加的密切与方便。比如同步和延迟的处理、以及电平监测等等。过去由于两者之间的格式不同,往往需要加装数字/模拟的转换设备,多次的D/A,A/D转换对信号质量的影响是显而易见的。而在高档数字调音台功能设计中,使其受外部命令控制进行动作已经不再是很困难的事情了,它们通常都采用了GPI技术,使得该调音台具备音频跟随视频的控制能力。通过编程,可以从外部控制调音台上的所有推子,及特定场景的调用。举例来说,当启用这项功能后,操作者可以自行决定“推子启动/关闭”的值,以及推子淡入淡出的速度。不同的触发将激活不同的淡入淡出方式。操作者可以灵活地在通道条窗口中调整所有必要的设置。举一个最简单的例子,对应一个近距离画面的切入,在调音台上可以反映为提升该摄像机随机话筒的音量,也就使声音和画面的配合变得更加的紧密。
当然,这一功能并不仅仅是一个简单的GPIO控制接口与推子位置相对应进行遥控,它还包括视频矩阵或切换台通过控制接口对调音台中存储的场景、快照进行调用、对调音台的内部矩阵进行控制(重新分配调音台上输入/输出接口以及与物理推子的对应关系),还要有相应方便的控制按钮,可以让音频操作人员随时将任何一部分跟随视频的功能独立出来由音频人员手动控制。总之,音频跟随视频功能的关键在于,可以在与视频相配合的设置完成之后,由视频系统对一些必须由视频动作为主导、音频配合的操作进行控制和自动化的处理,以减轻5.1环绕声制作中录音师的工作负担,使他可以将更多精力投入到真正需要精细处理的音频制作环节中去。
三. 如何解决音视频同步问题
在高/标清同时存在的电视转播车系统中,不可避免会有标清视频信号上变换和高清信号下变换的情况。另外,同时兼容高/标清视频信号的切换台,以及视频矩阵等设备也会引入相应的不同帧数的视频延时(这里“帧”的单位指视频帧)。这些延时的数量是由视频所选用设备决定的。
我们知道,人对声音和画面的自然同步感是存在着忍受阈值的,如果音频超前或落后视频信号太多,人就会产生不自然的感觉。在ITU-R BT.1359-1 (1998)标准中,就给出了音画同步的相关标准:对于任何一个视频处理单元,不应造成音频超前15ms或落后45ms以上的同步差(记为+15/-45),如果设备单元超出此标准,则要求保证整体系统输出不可超过+30/-90ms的同步差。因此,对音频系统来说,必须有相应的手段保证在与视频进行SDI打包嵌入之前与之保持相应的帧同步状态。
但是,由于视频信号所经过的处理通路并不是固定的,例如录像机信号有可能经过视频矩阵切换,即送到高清SDI嵌入接口;而在不同应用场合下,又有可能通过矩阵后、再经过切换台切换后送至SDI嵌入接口。这造成了视频信号的输出延时并不是一个固定值,而是在一个区间内变化。根据这种视频信号流程和处理方式,在音频系统流程中不同部分就应该加入相应的延时处理设备或手段。
四. 关于DOLBY设备的使用
在实际应用中,DOLBY E是目前实用性最强和应用范围最广的传输编码技术。杜比E技术是为适应制播系统所要求多次编解码操作而设计的一种新型的多声道音频数据率压缩系统。杜比E的特性如下:
1.采用AES协议携载多达八声道的音频信号和元数据:
它可对多至八个音频声道加上必要的元数据进行编码并将该信息插入一个AES数字音频对的"载荷空间"
2.支持现在的电视广播系统设备:
由于杜比E编码的音频数据采用AES协议作为其传输方式,因此可以方便地记录在数字录像机、视音频服务器中,也可以和PCM信号一样通过切换矩阵等设备;
除了可以通过AES数字音频接口传输,杜比E嵌入至SDI、HDSDI或者编码为MPEG传输码流进行传输
3.可以在编码状态下对杜比E和画面信号同步进行编辑
杜比E的帧幅结构和视频帧率完全匹配,且支持目前的所有视频格式,因此可以直接在同一盘录像带上直接对画面和杜比E码流进行编辑;
4.可支持多代编解码循环
杜比E的算法可以支持它进行十代以上的编解码循环
5.支持元数据
元数据和音频信号一起包含在杜比E的码流中并可以随杜比E一起传递。
由于以上的特性,使Dolby E成为音视频合成传输中音频的一个理想解决手段
五. 关于音频矩阵的使用
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