摘  要：

结合当前广播电视播出对技术安全的要求，以及综艺节目录制的现场扩声和转播系统架构，分析总结音频系统易发的故障及隐患，提出备份系统设计思路和解决措施。

随着人民生活水平与大众审美的提高，观众对电视节目，尤其是社会影响力较大的大型综艺节目的制作质量也有了更高的要求。在节目直播的过程中，现场制作和转播的安全保障工作成为决定节目成败的重要环节，是音频系统设计和实施的重中之重。

综艺节目的播出涉及视频和音频系统，这两个子系统贯穿现场制作和播出端，又涉及传输、播出等系统。对于音频系统来说，现场制作部分包含了拾音、混音、信号传输和主扩扬声器等环节，而转播制作部分则主要包含混音和与播出相关的信号传输。这两套系统往往共用拾音传声器和播放器等音源设备，存在一定的交叉界面。对于大型节目的制作而言，现场和播出的音频系统都需要考虑备份的问题，并综合考虑节目需求、安全级别和制作成本等因素予以实施。

1 大型综艺节目音频系统常见的问题及隐患

在大型综艺节目的录制和播出过程中，可能会遇到各种各样的问题，影响节目的正常制作和播出安全。因此，需要充分考虑可能出现的突发问题，针对这些问题为音频系统设计备份方案。音频系统常见的故障和隐患分为以下类型。

（1）前级设备故障：无线传声器射频干扰，音频播放器设置不当、死机等。

（2）调音台故障：调音台接口故障、死机，人为操作不当（如静音、设置错误等）。

（3）传输线路故障：线路老化、强磁干扰、断线等。

（4）后级故障：原件老化、单元烧毁等。

2 音频系统备份设计

对于综艺节目的音频系统，现场扩声系统与播出系统的前级十分类似，主要涉及输入信号和调音台的备份，而现场扩声系统在后级设备的备份上较为复杂，通常会将主备调音台系统的输出信号在功率放大器或扬声器处进行切换。
对于输入信号来说，需要将传声器和播放器等前级设备的主备信号接入有源或无源音分，通过音分与扩声主备调音台和播出主备调音台相连。这种“交叉备份”的方式能够很好地确保音源和调音台系统的安全，当主音源信号出现问题时，可直接在主调音台上切换备份音源；如主调音台出现问题，可以切换至备份调音台，同时备份调音台仍能获得主备信号。如图1所示，主扩、返送和播出调音台都采用了双调音台备份的模式，音源信号也对每个系统的主备调音台进行1∶1的备份。

图1 直播音频系统主备链路示意图

2.1 输入信号的备份

输入信号是节目内容的来源，对输入信号的备份能够确保后级设备接收到正常的信号。电视节目的语言信号和音乐播放是非常重要的，对于需要在舞台上移动的演员（如主持人）来说，传声器可采用无线手持传声器与领夹传声器互为主备的方案；如使用演讲台等固定的传声器摆放形式，也可以采用有线与有线传声器结合，或者有线与无线传声器相结合的备份方案。

相比有线传声器，无线传声器的稳定性更容易受到录制现场环境的影响。大型活动现场使用的LED、灯光设备，外加无线摄像机，固定微波电路、手机电路、手持对讲、监听系统、翻译系统、移动微波设备和卫星新闻采集SNG设备等大量的无线设备。这些设备同时占用了无线射频带宽，有可能与无线传声器系统的射频频率产生重叠，进而造成干扰。尤其是近期5G移动网络在700 MHz的重新划分，使原本紧凑的无线频段变得更加紧张。由于无线信号看不见摸不着，一旦出现干扰，很难快速排查故障。

为了解决无线射频干扰问题，音频技术团队应在项目前期与各技术部门做深入细致的技术沟通，对音频系统中使用的无线设备进行频率规划并上报频段，以此避免节目制作团队内部出现的干扰情况。在条件允许的情况下，还应对项目现场做无线频率勘察，确认周边无线射频环境，进而排除来自节目制作团队外部的干扰。在此基础上，使用支持主备频点切换的设备，当无线传声器被干扰时，根据预设的判断机制进行无线频点的即时切换，通过无线传声器本身实现射频的备份。

对于音乐播放器来说，使用1∶1的主备播放器设备是广电类节目制作最为基本的要求，系统设计师和工程师应注意根据播放器选择相应的同步设备，确保主备系统播放内容、时间的一致性。

2.2 音分的选择

在输入信号设备遵循主备设计原则的基础上，需要为整个音频系统输入端选择音分，同时为主扩调音台、返送调音台和播出调音台的主备系统进行信号分配。音分的选型要同时考虑两方面的问题。

首先是阻抗问题，从等效电路的角度来看，传声器（或播放器）为信号源，调音台的传声器放大器为负载，通过音分将一个传声器分配到两张或多张调音台，实际上将各调音台的传声器放大器在电路上做了并联，进而降低了负载阻抗。当负载阻抗降低到一定程度，信号源为了维持初始信号电压，不得不增加电流输出。当信号源无法提供相应电流时，就会出现信号失真，这就是所谓的“过载”。为了避免这种情况的出现，需要在音分中加入变压器，使得传声器在电路中“看到”的负载是变压器而非多个调音台的话放，避免过载的出现。通常，当信号分配超过1∶2时，无源音分就需要引入变压器的机制。

引入变压器之后，幻象供电的问题也需要考量。在一套无源音分构成的系统中，规范的做法应该是由一张调音台进行供电。但考虑到安全因素，应由至少2张调音台进行供电，以避免由于主调音台故障而导致的供电丢失。而通过变压器接收信号的调音台则无法向传声器施加有效的供电，这一因素也促使一些系统设计师和工程师在系统实施过程中使用有源音分。

有源音分的优势在于能够直接向电容传声器提供幻象供电，劣势则是需要供电，并且成为了新的、不可备份的系统单一节点。一些音分产品采用双电源模式来提升其安全可靠性，同时配合监听功能提高系统监测能力和故障排查的效率。

总之，音分系统应根据节目规格、形式、通道数、调音台数量以及预算情况等因素综合考虑进行选择。

2.3 调音台的备份

2.3.1 调音台输入

如前文所述，调音台的输入信号来自于音分系统。在大型演出中，调音台通常会在舞台后台位置设置接口箱，接口箱与音分相邻，通过较短的信号线即可完成连接。除接口箱外，观众席处还设有调音台的操作界面，接口箱和操作界面之间的信号传输通常使用数字音频传输协议（MADI）或网络音频传输协议（二层协议如gigaACE，三层协议如Dante等）。从接口箱到控台操作界面之间的传输应采用双备份的架构，在一条数字线缆或网线出现问题时，音频信号和控制信号的传输不应出现任何中断。

对于主备传声器或音乐播放器而言，调音台需要占用双倍的输入接口，但控制界面的推子应只有一组，以此实现操作设置参数的一致性。面对这种应用场景，部分数字调音台可以一键对某一输入通道（或同时针对多个输入通道）所对应的物理输入端口进行切换，确保调音台操作的简化和一致性。

2.3.2 调音台的备份与镜像

调音台作为音频系统中信号处理及分配的控制核心设备，它的备份也是系统设计和实施的重中之重，这里既牵扯设备自身的功能，也牵扯调音台操作模式和人员配备。根据不同的项目级别，调音台的备份级别也不相同。较低级别的备份通常配备一名操作人员对主调音台进行操作，备份调音台无人值守。当出现紧急情况时，这名操作人员再从主台切换到备台。高级别的调音台备份需要两名操作人员同时对主备调音台进行同样的操作，当出现紧急情况时，仅通过后级功率放大器对两张调音台输出信号的切换即可实现无缝衔接。

对于第一种情况而言，备份调音台在不使用时应保持主输出静音，避免对后级设备的主备切换造成影响。对于第二种情况来说，后级设备对信号的切换也应由人来进行，不应采用自动切换的模式。

镜像则是在信号备份的基础上让两张互为主备的调音台的操作动作自动同步。这种功能能够非常好地解决单一操作者从主台转移至备台过程中由于调音台参数不一致所导致的声音中断问题。但镜像功能带来的潜在问题是，出现故障的调音台可能会把故障“镜像”给另一张调音台：如备份调音台由于推子故障所带来的抖动可能会反过来影响主调音台的推子。

调音台的备份与镜像问题较为复杂，鉴于应用场景的不同，不同的使用者对这两个技术的组合有着不同的认识和看法。此外，调音台的备份与后级设备的切换机制紧密相连，因此，在考虑调音台系统备份的时候一定要考虑后级功率放大器和扬声器系统的备份和信号切换机制。

2.4 功率放大器和扬声器系统备份

考虑到舞美装置和制作成本的问题，系统后级的功率放大器和扬声器通常不会做1∶1的设备备份，这种方式对于大型演出来说更加不切实际。当然，功率放大器并不像调音台那样存在频繁地被操作的情况，因此作为系统链路的单一节点，功率放大器同时接收来自主调音台和备调音台的输出信号，并通过自动或手动切换的方式来进行主备切换。当前，多数大型演出都采用了主调音台通过数字或网络音频传输协议的方式与功率放大器进行连接，同时备份调音台采用模拟音频信号与功率放大器连接。

功率放大器会对这两组输入信号进行比较。在自动模式下，功率放大器会将输入信号与用户设定的阈值进行比较，当主链路信号小于阈值且备链路信号高于阈值时，功放会在一个设定的时间范围内将输出从主信号切换到备信号。在手动模式下，主备信号的切换完全由人来进行判断和操作。

自动切换模式往往伴随着一定的风险，尤其是当主扩调音台系统出现问题，但无法被完全静音时，它所发出的信号可能会导致功率放大器在主备链路之间来回切换，造成听感的跳跃。在这种模式下进行工作，需确保系统从主链路切换到备份链路后不再跳转回来，即完全关闭主调音台的音频输出。而手动模式则对操作人员要求较高，需由专人全程负责功率放大器的控制软件，听从指令做手动的一键切换。

3 AoIP

网络化在音频系统中的应用已经不再是新鲜的话题。从系统架构而言，网络音频传输协议改变了信号的传输方式和连接模式。从传输方式来说，它替代了模拟信号线，以更低的成本和更高的通信数据量，让大规模系统的实施变得更为轻松；从连接模式来说，它打破了音频系统信号“从输入到输出”的串行模式，变为以网络交换机为核心的“星型模式”。这种演变使得网络交换机成为了系统的单节点，重要程度高于系统其他任何环节。因此，通过主备交换机与所有音频设备主备网口进行连接的全新模式开始逐步普及开来。

主备网络音频传输链路的最大优势在于其信号切换完全自动，且切换过程几乎不被听觉感知。不仅如此，信号的分配也变得更加灵活。只要将设备接入网络交换机中，就能够从系统的任意环节提取信号，这极大地提升了系统组合的灵活性。

当然，伴随网络音频传输协议而来的，也是更高的学习成本和对技术人员IT知识的更高要求。在网络协议的世界中，有很多新的规则需要学习。因此，在大型音频系统中对网络音频传输协议的使用应遵循开放的态度和谨慎的原则，在期待其便利性的同时也要充分考虑新技术带来的风险。对于一线从业人员来说，学习和预搭建测试是系统落地不可或缺的重要动作。

4 总结

随着科技的进步，音频技术的发展也是日新月异。各种更先进、更实用的设备也随之出现，如何让科技服务于工作，这需要结合实际不断探索和思考。大众审美的提高，也对音频系统以及音频制作提出了更高的要求。但无论时代如何发展，安全依然是所有工作的重中之重。能够运用科技的力量对节目进行安全的制作、让节目安全播出，无疑是提高制作质量的重要一环。