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BatchDoc Word文档批量处理工具保密类别 编 号 本 科 毕 业 论 文 基于演唱会的数字音频系统设计院(系)别 传媒技术学院专 业 广播电视工程班 级 10广电工姓 名 任俊凯学 号 20100816122指导教师 段永良中国传媒大学南广学院2014年 4 月 3 日BatchDoc Word文档批量处理工具BatchDoc Word文档批量处理工具摘 要随着信息化、智能化、网络化的发展，音频系统已成为当今演唱会要求最高的系统之一，各种各样的系统设备在应用数量上己经大大超过了通用计算机。同时数字音频技术在社会生活中的应用也己经非常广泛，WAV、MPEG、MP3 和WMA等相继出现。结合演唱会系统的数字音频技术研究有着广阔的前景，大型演唱会数字音频设备以其高性价比、高发展速度等优点受到世界各国演艺设备公司的广泛关注。本文结合市场发展需要，提出了一个比较优化的解决方案，并从理论和实践两方面对该方案进行了分析。 本论文主要是在使用SOUNDCRAFT调音台的基础上，使用YAMAHA PM5D系列调音台、线阵列扬声器系统完成现场扩声系统，使用D&B的J系列和Q系列扬声器系统完成舞台监听系统，使用VI6（64CH）调音台和protools工作站完成电视播出混音系统，整合成了一个基于演唱会的数字音频系统的设计，系统包括现场扩声、舞台监听、电视混音播出三个部分。 整个演唱会音频系统是一个可以独立工作的可扩展系统，该系统可以完成音频采集、处理、播放和扩声功能。关键词：数字音频；处理矩阵；传输系统ABSTRACTWith the development of information technology, intelligent, networked, audio system is become to the highest one of the concert system, all kinds of devices in the system, application number has been greatly exceeded the general computer. At the same time, digital audio technology in our social life application has been very extensive, WAV, MPEG, MP3 and WMA appeared in succession. Based on the technology of digital audio concert system has broad prospects, large concert digital audio equipment, entertainment equipment company wide attention all over the world by its high price change rapidly, the development speed etc. In this paper, combined with the development needs of the market, put forward a more optimal solution, and has carried on the analysis and design from two aspects of theory and practice of the scheme.The main work of this thesis is the study of the SOUNDCRAFT mixer, stage monitoring system using YAMAHA PM5D series mixer, line array loudspeaker system and stage ground monitoring system D& B of J series and Q series speaker system designed a concert audio system, including the hardware selection, design, audio coding decoding chip device driver and Application program design of the system. The whole concert audio system is an independent and extensible system, the system can complete audio acquisition, processing and playback function.Keywords:Digital audio; Audio-processing matrix; Transmission systemBatchDoc Word文档批量处理工具BatchDoc Word文档批量处理工具BatchDoc Word文档批量处理工具目 录摘 要IABSTRACTII绪 论1一、数字音频系统相关概念及技术描述1（一）发展状况2（二）功能与特点2（三）分类与构成3二、主控系统设计7（一）总体设计7（二）音源服务器设计9（三）主控服务器设计9（四）调音台设计10三、 扩声、监听与电视混音系统设计12（一）现场扩声系统13（二）舞台监听系统16（三）电视播出混音系统16结 语18参考文献19后 记20BatchDoc Word文档批量处理工具绪 论即时传输技术和数字压缩技术的发展对现代社会产生了巨大的冲击，通过调音台、地面监听设备和放大器来传输音频信号早已在人们观看的演唱会中广泛应用。音频系统也正向数字化、即时化发展，数字音频技术代表了未来演唱会音频广播系统的发展方向。随着时代的飞速发展，音频所能传输的信息包罗万象。在国内，目前的演唱会系统中大多数仍以传输模拟信号的音频电缆作为设备之间的连接线，即使是设有综合布线的高楼，其综合布线也只承担电话、灯光、安全等信息的传输及办公的计算机信息的传输，音频信号仍由单独的音频电缆系统完成。传统音频信号的传输一般是一个信号占用一对线，采用平衡方式传输则需3根线，如需要传输多路音频信号，就必须采用多芯电缆或多根电线，系统布线十分复杂、成本较高。无法实现音频信号更加灵活的分发和音频信号的远程监控及音频设备的遥控和远程管理。由于音频信号可以在内部网上采用标准互联网包的形式传递，基于其数字化的基本特征，动态范围、信噪比、失真系数、频率响应等技术指标均大大高于模拟方式，改善了音频信号的传输质量，实现音频信号的多路实时分发和传输，大大简化了系统结构，降低了系统成本。因此，急需对演唱会音频系统进行数字化改造，以适应演唱会发展的要求。随着电子技术的发展，各种各样的微处理器相继出现，而性价比也越来越高，这为音频系统的发展提供了良好的前提条件。另一方面，随着社会的进步和人们生活质量的不断提高，对演唱会听觉质量的要求也越来越高，数字音频系统就是以低价位、高性能而著称的。因此，数字音频系统的空前繁荣是必然的。1 MarescaZB，MighiardiMPEGcodingofhighwaymonitoringvideosegquencesJGenoa，Italy：UniversityofGeno，InternalReportDIST，2006近几年，数字音频系统已由原先单一的非实时控制系统发展成多元的实时控制系统。数字音频系统的性能越来越完善，使得它的应用涉及到很多领域。目前，应用最为广泛的领域诸如: 信息电器、移动计算设备、网络设备、工控、仿真、医疗仪器等。此外，随着Internet用户的不断增多，数字音频系统今后的发展无疑要面向系统化、网络化 。 一、数字音频系统相关概念及技术描述数字音频系统是由数字音频产品组成的音频系统。从用途上分为数字存储系统、数字录音合成与编辑系统、数字录音播出与监审系统、数字扩声系统、数字消防应急和公共广播系统、数字电视音频系统等。本文主要阐述数字音频扩声系统、数字录音合成与编辑系统、数字录音播出与监审系统、数字扩声系统、公共广播系统几个部分。组成音频系统的数字核心技术有DSP处理技术、数字通信传输技术（网络技术）、自动化控制技术和数字放大技术（当前应用最为广泛的是D类放大技术）、高频开关电源技术（涉及微波测量和控制技术）等。在音频电声还原技术中，超声波技术和音频相位控制技术也正在进入音响行业中。（一）发展状况入世之后，中国演艺的发展是迅速的。已经走到专业化程度的今天，在满足人民文化需求的同时，其娱乐化的走向也日益明显。可以说，中国演艺正处于娱乐文化背景下的跨越发展阶段。意识形态的总体要求、艺术成分的重要构成、符合观众观赏要求的东方文化特点以及传播宣传艺术表现功能的共存，都是演艺的基本要求。1 李歆遒，祁才君.数字音频网络处理的系统设计J，电声技术，2006中国演唱会在现代所获得的成就与影响日渐重要，在一定程度上体现了中国社会现代化进程。第一，建立了融合并超越古代戏剧欣赏习惯的现场艺术欣赏规范，在借鉴戏剧娱乐文化因素的基础上，吸收西方影像语言和东方观影的习惯特点，形成了演唱会艺术的表现形式和接受习惯的中国电影形态。第二，创立了适应中国现实的现实主义审美音效观念和艺术创作方法。第三，融合东方传统文化的精髓和具有中国民族风格的诗意传统，形成具有独有的东方抒情方式。随着技术的发展，在大型现场中音频系统设备也由原来的模拟设备发展到数字设备，特别是数字调音台、数字音频处理矩阵、数字音频传输系统等都以经有了较为全面的应用。这些设备的应用，完全摒弃了传统模拟设备的弊端，并且具备明显的技术优势系统的输入输出通道可以根据需要进行调整、扩充，系统的信噪比达到了很高的水平，场景的预置调用方便迅速，可以精准的调整各通道的延时特性、压限特性、均衡特性等，调试、操控极为方便。数字系统与传统模拟系统相比更具特色的是系统搭接简单，可靠性高，并且可以进行远程控制及远程故障诊断。（二）功能与特点这次系统设计主要是了解要使用的数字化的音视频设备，分析这些设备的发展概况和这个行业的发展情况，最终构建大型现场演唱会中的音频系统。由于是演唱会，节目采用表演者真唱加现场电声乐队伴奏的演出模式，对音响提出了很高的要求。首先，舞台返听的设计要保证表演者及乐队在舞台上能听好，才能拥有最佳的演出状态和出色的发挥；其次，为了实现台上歌手与观众的完全互动，观众情绪“High”起来的爆棚状态，现场扩声不仅音质需达到高保真，声压级、声场均匀度等指标也要非常高；最后，一场音质优美、现场气氛异常火爆的电视晚会以直播形式播出，电视观众在家收看会被节目内容吸引和现场情绪感染。 作为广播电视工程专业的毕业生，要了解在演唱会中所要使用的音视频系统的需求，在了解了需求和可行性之后，怎样去设计、实施、完成音视频系统。并且在保证能够完成每个节目之后，还要能够在一些突发情况下解决一些意外问题，通过紧急预案保证演唱会的正常运行。（三）分类与构成数字音频系统主要由四个系统构成，分别是：数字录音与编辑系统、数字录音播出与监审系统、数字扩音系统和公共广播系统。这几个系统分工合作，构成了完整了数字音频系统。1.数字录音合成与编辑系统数字录音合成分为FM合成和波表合成。FM合成是通过振荡器产生正弦波，然后再叠加成各种乐器的波形。由于振荡器成本较高，即使是OPL3这类高档的FM合成器也只提供了4个振荡器，仅能产生20种复音。因此MIDI音乐听起来生硬呆板带有明显的人工合成色彩，即所谓的电子声。波表合成是采用真实的声音样本进行回放。声音样本记录了各种真实乐器的波形采样并保存在声卡上的ROM或RAM中。通过波表合成的声音比FM合成的声音更为丰富和真实但由于需要额外的存储器贮存音色库，因此成本也较高。而且音色库越大所需的存储器就越多，相应地成本也就越高。多媒体个人计算机MPC(Multimedia PC)规范就要求PC声卡上必须有这样的声音模块，称为合成器(synthesizer)。数字录音编辑系统,具有数字化录音,语音图形化编辑等特征。不管何种语言,只要通过话筒将话音转变成模拟电信号,输入到插在计算机扩展槽中的声卡,由声卡的A/D转换器转换成计算机能处理的数字信号,并以音频波形文件(后缀为.WAV),储存于计算机硬盘内。灌录后(.WAV)文件便可即时重放,或调出该文件进行加工编辑。值得一提的是，该音频信号虽经多次剪辑,信号毫无衰减和失真之迹象,这是其它模拟设备无法做到的,所制的录音带声音清澈、失真度小,是多媒体计算机开发应用的一个典范。整个设备投资少,性价比高且易实现。1 陈浩 AES/EBU数字音频格式在现场扩声系统中的应用 期刊论文 电声技术2007(10) 2. 数字录音播出与监审系统数字录音播出与监审系统利用目前PC机强大的CPU处理能力，用专门设计的自有产权的软压缩、软解压控件，替代专用硬件DSP；自行设计的波形显示AEW文件，带有显示波形所必须的幅度信息以及其他的定位等相关信息，大小只有实际压缩数据的数百分之一；可以无限次撤销（或恢复）编辑动作而不影响音质的编辑结构，编辑程序记录每一个编辑动作，并由此产生编辑文件（OPL文件）；每部分音频文件都只需要最少次数（一次或不进行）的解压缩压缩过程，保证了音质，并且提高了效率。解决了单音轨简单编辑时（剪切，移动等电台中使用频率最高的操作）的反应速度和音质降低等问题；针对的编辑对象是AEW文件，而不是直接针对音频文件，所以只需要将AEW文件读入内存进行波形显示和编辑操作。对于大数据量音频文件编辑时，由于不需要将全部音频文件读入内存，只在需要播放和合成时才读入需要的部分，因此内存占用少，反应速度快。在系统中，采用了播出工作站数据库多指向技术。在播出工作站本地硬盘建立本地节目库，通过节目预载技术，使其和服务器节目库中若干天的节目内容以及预选类型的音频节目保持同步，同时利用网络状态智能判断技术，实时监视和判断当前网络状态，当发现播出网络出现故障时，自动改变音频文件和数据库指向，将其指向到播出站本地节目库，从而保证了工作站的正常播出，最大限度地保证了播出的安全性。音频节目库是播出安全的基础，通常它存储在磁盘阵列上，一旦磁盘阵列出现问题，或者是主服务器出现问题，会造成节目库的瘫痪，进而造成整个电台的播出数据丢失，造成不可恢复的灾难。为了彻底避免这种损失，保证音频资料的安全，设计了音频节目库自动备份和灾难恢复功能，通过自动备份恢复模块，根据设定的条件，将资料实时的备份并且恢复到备份服务器上。在正常状态下，播出系统指向主服务器播出，在服务器出现问题的状况下，可以立即将整个播出系统切换到备服务器上正常播出。由于本系统运行在以太网平台上，为了防止网络风暴、网络堵塞等各种异态环境下，声音播放的断续打嗝，专门采用了音频数据流多级缓存设计，最大缓冲时间可达10秒，有效地保证了音频信号播出的流畅性。在一些特殊情况下，如：播出站死机或紧急更改系统设置等，需要工作人员退出播出工作站进行操作，操作结束后，需要重新登录，并尽快恢复正常播出。而此时往往需要人为手动拖放进度条，去校准播出时间，效率低，且准确性差。为此，设计了播出节目时间自动校准的功能，一旦登录进入播出站，工作站会自动比对当前系统母钟时间，迅速、准确地找到当前播放位置，并自动播放，从而最大限度地缩短了播出故障时间，提高了系统的自动恢复能力。1 钱军. 数字音频技术在广播电视领域中的应用J. 中国有线电视, 2009 (1): 66-70.3. 数字扩音系统组成音频扩音系统的数字核心技术有DSP处理技术、数字通信传输技术（网络技术）、自动化控制技术和数字放大技术（当前应用最为广泛的是D类放大技术）、高频开关电源技术（涉及微波测量和控制技术）等。在音频电声还原技术中，超声波技术和音频相位控制技术也正在进入音响行业中。数字扩音音频系统由输入A/D. DSP处理、存储和传输、输出D/A构成，如图1所示。图1 数字扩声系统图示从传输距离看，模拟系统的传输有限性被数字传输的无限性取代，在概念表达上可以称为“云”，指可以传输的内容。1 ShienSGudietoMPEG-IaudiostandandJIEEETransactionsonBmadeasting，1994，40(4)：35-39在数字系统解决方案中的表述方式为平台， 即由传输网络和平台软件共同组成了数字音频系统的基础，如图2所示。图2 扩声系统组成图示输入节点或模块的选择是多样的。数字混音技术和芯片技术已经完全在部件和芯片级上解决了数字听感和采样速率，根据专业扩声需要和标准，全数字调音台解决方案可以涵盖最大输入要求并能联机扩展，并根据人们的使用习惯任意选配。需要指出的是，绝大部分从业人员的使用习惯目前仍然是模拟调音台，因此，满足用户体验的设计在未来变得相当重要。输出节点和模块的选择也是多样的。在未来发展中，环境噪声的控制逐渐成为城市管理的强制要求，声源设计中将常用到分散扩声，这也使数字音频扩声系统的流行成为必然。基于数字音频扩声系统的传输特点，输出节点将主要采用有源节点。一直以来，有源音箱基本上都是使用内置的模拟功放，其与生俱来的低效率、高耗能、高热量、可靠性差和体积笨重等缺点，与社会发展和节能、环保、低碳的理念极不适应。随着D类放大技术和网络音频技术的飞速发展，内置D类功放模块和网络传输、处理模块的有源音箱将成为市场主流，彻底改变模拟功放有源音箱的工作方式，突出体现智能、轻便、节能、高保真和高可靠性等特点。以C-MARK K系列网络有源音箱为例，这类音箱同时带有模拟音频输入接口和数字音频传输接口，采用网络传输协议与外部连接，真正做到了只用一根网线解决所有问题。可直接与网络音频系统连接，不但可以输出音频，同时还具备DSP处理功能，可以实时监测温度、音量、电压等，在中英文控制软件界面里随时显示上述信息。这类音箱的另一个功能就是可实现无线网络控制，方便使用者对整个音响系统的搭建与控制，增强了系统的灵活性。网络数字功放与传统音箱的完美结合，使网络数字有源音箱成为音响发展的必然趋势。数字音频扩声系统的特性由传输特点、输入的用户体验方式、输出环境要求及强制限定要求所决定。具体如下：(1)开放交互性：数字传输网络的网内开放性和互联性，使得点对点与点对多点的传输简单明了，软件的使用习惯与系统的架构表示易于理解。设计的要点和功能的预留在结构完成后，主要取决于设备的选用和设计师对数字结构的理解。极大地发挥了人的主观能动性，使得系统开放交互性突出。(2)抗扰安全性：数字扩声设备的设计具有实时信号转切功能，这是可靠性的保障，其传输的是数据流，这使抗扰性极大提高，组网节点设计的可控性以及平台软件的定制性，使数字系统具有模拟系统无可比拟的安全性。(3)主动体验性：数字系统功能设计完成前的创意沟通，可以提高用户和客户的体验，功能模拟可以在任意计算机上进行，功能设计可以存储于DSP处理器，使用时只需一键调用，同时，在需要创意场合可以随时提前改变设置并重新定义系统结构。(4)节能节约性：数字系统的输出设备选用D类放大器或由D类放大器组成的有源音箱，可提高使用的能效，因其传输特性的线材选用5类或6类网线，远距离传输选用光缆，耗材大幅下降，节能节约性显著。数字音频系统的特性决定了系统集成的简便性，它改变了以往总线控制设计的方法，使得设计中的功能与系统布线的关联减小。也就是说，可以将数字音频系统当作设计平台，简化了集成的工作，摆脱了总线设计的自动化专业知识要求。以太网的发展使得交换机的选取简单化，综合布线的设计能力决定了数字音频系统的传输能力，只需要适当选择数字音频传输器和DSP处理器，就可以组建数字音频系统。简言之，简单就是最大的优势。4. 公共广播系统公共广播系统(Public Address System，简称PA系统)，是在一定的区域范围内传播实时信息的重要手段，主要用于飞机场、火车站、汽车站、体育场、商场和超市等大、中、小型场所，其主要任务是为公共场所提供清晰的富有效率的声响环境。在平时向广播服务区播送背景音乐、语音信息和发布定时信号（如上下班铃声、火车定点报站）；在紧急情况下（例如发生灾害事故时），强行发布灾害性警报。公共广播系统是一项系统工程，它需要电子技术、电声技术、建声技术和声学艺术等多门学科的密切配合，公共广播系统的音响效果不仅与电声系统的综合性能有关，还与声音的传播环境、建筑声学和现场调音使用密切相关。所以公共广播系统的最终效果需要正确合理的电声系统设计和调试、良好的声音传播条件和正确的现场调音技术，三者相辅相成，缺一不可。在系统设计中必须综合考虑上述问题，在选择性能良好的电声设备基础上，通过周密的系统设计，仔细的系统调试和良好的建声条件，达到悦耳、自然的音响效果。公共广播系统包括背景音乐和紧急广播功能，通常结合在一起，它的对象为公共场所，在走廊、电梯门口、电梯轿厢、大厅、商场、餐厅、酒吧、宴会厅、小区花园等处装设组合式声柱或分散式扬声器箱，平时播放背景音乐，当发生紧急事件时，强切为紧急广播，用它来指挥疏散人群。背景音乐(Back ground Music，简称BGM)，它的主要作用是掩盖噪声并创造一种轻松和谐的气氛，听者若不专心，就不能辨别其声源位置，音量较小，是一种创造轻松愉快环境气氛的音乐。因此，背景音乐的效果有两个，一是心理上掩盖环境噪声，二是创造与室内环境相适应的气氛。公共广播系统的控制功能较多，如分区广播与全呼广播功能、强制切换功能和优先广播功能等。声乐要求不高，音质以中音和中高音为主。由于这种系统中广播用的话筒与向公众广播的扬声器一般不处于同一房间内，故没有声反馈的问题。二、主控系统设计演唱会的音频系统系统设计思路总体如下：本次演唱会音频系统由信号分配器、现场扩声系统、舞台监听系统、电视播出混音系统及高清转播车组成。（一）总体设计主要信号流程如下：传声器拾取的信号和乐队信号经信号分配器发送到舞台监听系统调音位和现场扩声系统调音位，现场扩声系统调音位给电视播出混音系统调音位提供部分分轨乐队信号、传声器信号。电视播出混音系统调音位发送节目信号到高清转播车，作为电视播出立体声信号。舞台监听系统调音位同时为高清转播车提供一组节目信号作为备份。如图3所示。图3 2013年江苏卫视跨年演唱会音频系统图（二）音源服务器设计音源服务器的作用为读取音频文件或者实时采集声音，按照特定的速率发送流。如果是实时采集，则不需要加入时间信息，如果从文件读取，则需要根据合适的时间信息发送个稳定的流。中央音源服务器，其应用于远程音频存取和播放系统，包括电源模块、中央处理模块、存储模块、高速电力载波模块、交互模块；中央处理模块利用中央处理芯片外围接口去读取存储模块获取音频数据，所述存储模块、所述高速电力载波模块和所述交互模块都是所述中央处理模块的附属模块，所述存储模块是用于存放音源文件的存储设备，所述高速电力载波模块解析电力线上的数据或把数据耦合到电力线上，所述交互模块用于接受用户控制信息；所述音源服务器响应所述系统中的播放终端的请求，发送音频数据给播放终端。本次采用的是RH-8100全数字网络音源服务器。该设备具有如下特征：标准的TCP/IP协议，真正嵌入式操作系统，嵌入式硬件架构系统，系统更加稳定可靠，GUI图形操作界面，7英寸LCD液晶显示屏配合电阻触摸屏;WEB后台管理，密码登入,界面操作简单,实现无人值守、远程控制；自带嵌入式操作系统，安全稳定，无需另安装操作系统（另安装软件的主机非纯硬件设备，有可能造成系统不稳定）。图形化操作系统，界面操作与服务器软件保持一致性，简化用户学习曲线。双核CPU，配合大容量内存，保证系统运行流畅快捷。标准配置4G Flash，用户可选配更大容量。提供基本4路数字音源播放，可堆叠扩展至128路以上（与带宽有关），提供第一路、第二路模拟音频输出（莲花插座）；1路模拟音频输入，提供多种接口插座，XLR3插座（卡侬母座）、TRS接口（6.3mm母座）、RCA插座（莲花母座）便于接入多种模拟音源设备；此路模拟音频与设备第四路数字音频混音.SD卡插槽，管理员数据备份方便、安全。WEB后台管理。自动监测设备状态变化。19英寸4U铝面板机箱，高档美观；支持主、备服务器，自动切换小于20毫秒，保障系统稳定运行。触摸界面紧急停、插播设置，操作方便可以关闭、开启各个节点上的功放；定时执行前，提前1分钟打开设备电源。（三）主控服务器设计主控服务器系统的作用为接收音源服务器的数据并存储音频数据，以及通过Socket传送到指定客户端网络音频装置；接收客户端的请求之后将音频数据发到客户端。客户端的作用是向Server端发起连接请求或者处在监听接收状态，接收主控服务器系统发过来的音频数据并播放之。音源、主控服务器，这两个模块的功能也可以由一个Server来统一完成；而客户端则要具备网络接收接口能够实时接收音频流并播放。结构框图如图4所示。图4 主控服务器1. 接受编码模块点播与广播工作都是通过服务器存数据库内寻找合适的音频资源并加以编辑通过网络输送给客户端完成的，其中点播是客户端向服务器端主动发送请求信息的过程，而广播是客户端被动接收服务器端发送音频的过程。而这时的客户端有一个端口处在监听状态随时接收来自服务器端送来的数据。对于接收来的标准Mp3码流，按照码流当中的关键字提供的信息调用响应的解码器进行解码，然后将解码出来的PCM数据放入播放模块的缓存当中。2. 广播功能实现网络音频广播系统的广播功能就是定时播放预先安排的节目内容，包括定时播放背景音乐、自动转播电台节目和播放节目；自动定向广播区域。其处理流程图如图3.6所示。系统通过对读取系统节口列表，及时有序地播放每日的广播节目。当有消防紧急广播时，自动动广播系统将暂时关闭，直到消防紧急广播播放完。每日节目播放完毕后，系统将自动关闭广播，实现广播的无人化管理。广播功能通过如下方式实现：(1)用户在客户端使用client访问server，并发出检索命令，要求播放特定的MP3文件。(2)服务器收到命令后，向后台数据库发出播放请求。(3)数据库收到请求后，从MP3文件库中检索出指定的MP3，启动并初始化客户端的播放模块，把MP3流文件传送至客户端。(4)客户端播放模块开始播放MP3流。1 宪柱, 声音学. 数字音频技术及应用M. 中国广播电视出版社, 2003.（四）调音台设计调音台（也叫混音器、混音台等），是一种在专业音频领域中使用的用来对音频信号进行混合（即混音），路由，调节音量、音色、动态范围等的电子设备。依型号不同，调音台可用于模拟信号、数字信号。最后调整好的信号（电平或数字采样）合到一起成为合成的输出信号。在这次演唱会中，主要选用的是雅马哈PM5D数字调音台。它提供了一种系统解决方案，通过无缝整合包括雅马哈DME数字混音引擎和AD8HR 8通道A/D转换器及可遥控功放在内的数字系统，加强了从输入到输出的整个声音制造流程。PM5D控制台加上DSP5D数字混音系统，能提供相当于从独立控制界面进行控制的2台PM5D控制台的I/O和处理能力，以及必要时的长距离数字布线能力。从前置放大器来看，PM5D增加了前置放大器调出功能，可以让前置放大器的增益设置随着其它控制台场景数据一起被调出。PM5D带有灵活的I/O 跳线能力的强大结构，浓缩在一个相对小的框架中，重量仅为100 公斤， PM5D提供48个单通道4 个立体声输入口， 24 个混音总线和 2 个立体声输出以及8个矩阵输出口(可扩展)。 混音总线可以切换为“可变”模式，即可使用辅助总线。也可以切换为“固定”模式进行声像前或声像后编组总线的操作。数量充足的物理I/O接口进一步提供了跳线能力和良好的系统兼容性。 内部数字 I/O 跳线功能带来极方便的信号引导控制能力，PM5D还有无需跳线的专门直接接口，可以像传统的模拟控制台一样进行连接。 但无论何时需要修改插入点、直接输出、电平表指示点、动态处理器插入点，都可以用强大的数字跳线功能插入进行播放，操作简单的海量跳线功能是模拟设备无法比拟的。PM5D控制台带有扩展插槽，可以插入多种Yamaha MY 扩展卡和大量其它品牌的扩展卡。 PM5D的4个扩展槽不仅可以进行多种模拟和数字音频格式的I/O 扩展，还可以通过CobraNet和EtherSound协议实现数字网络的扩展。 由于有了格式上的选择能力，就可以将立体声或多通道音频发送到DAW软件，因此这种类型的扩展进一步加强了现场录音用途的实用性。针对业界的反馈所诞生的功能中，Virtual Soundcheck1就是完美的典范。 排练和演出的现场录音可以临时跳线到当前调出的场景中，但不会永久性地影响该场景中存储跳线配置。所以在音乐家或乐手们未到场情况下，可以使用预先录制的素材进行现场调试详细调整。只需一个点击，就可以从话筒声源切换到回放音轨，或者干脆将两者结合到一起。由于Virtual Soundcheck隔离于场景控制，因此可以在Virtual Soundcheck模式下调出、编辑和再保存场景而无需担心已保存的实际跳线配置会改变。 不像其它控制台上的类似功能，PM5D可以按照需要将单独的通道分配到Virtual Soundcheck 功能，这样就可以在保持音效或背景音乐通道继续播放的情况下，完成声音检查操作。PM5D 使用可定义的“DSP7”LSI进行超高速的96-kHz/32-bit处理 (数模/模数转换24-bit，EQ阶段累加58-bit)。 双倍速的处理能力使得 AD/DA的延迟减半，为转换结果提供了超过20 kHz的最大程度余量和空间，同时保持出色的瞬态响应。 连广受赞誉的DM2000和02R96 数字制作控制台完全运行在96-kHz速度上时都无法达PM5D这种高超的性能。输入通道提供了大量顶级现场控制台标准的功能 ： 26-dB衰减、PM5D的44-dB增益切除或PM5D-RH的72-dB 增益切除、幻象供电、相位调整、HPF和4段参数EQ。 还有很多在任何模拟台上无法找到的功能，如两种EQ类型的选择、每通道独立的门限和动态压缩、数字衰减/增益、延迟和MS编码功能等。 除了增益切除、动态门限和分配功能等输出总线无需具备的功能外，混音总线、立体声总线和矩阵总线同样提供上述功能。 混音和立体声总线包括8段参数EQ ，大大超过输入通道的上的4段参数EQ，另外还带有输出EQ 控制功能。 另外，还可以水平或垂直将通道进行配对，然后在指定通道之间关联EQ和压缩参数。除了通道功能所提供的扩展的处理能力，PM5D还配置了8个高性能的综合效果处理器以及12 个内建图形均衡器。数字 I/O跳线系统可以用来在信号路径的任意点上插入这些设备，或用于标准发送/返回类型的循环。 但并非每种用途都需要全面使用8个强大的效果处理器，因此这些资源必要时可以转而提供可插入式的图形和参数EQ。 PM5D同样配备有业界领先的VCM 和REV-X系列内建组件，用户可以快速访问REV-X 混响程序、取自AE-011 通道条程序包的Compressor276、Compressor260、EQ601、取自AE-021母带程序包的Open Deck程序。 效果还可以通过控制台显示屏中画面和控制器进行编辑，也可以在计算机上运行的PM5D Editor 软件中进行编辑。 图形均衡器可以分配到DCA推子，直接提升/消减独立频段。PM5D的这些内建功能已针对现场扩声重新定义和优化，强调快速、便捷的访问能力。 某些功能只有从雅马哈旗舰型号的控制台PM1D 数字现场控制台上才能找到，比如25个可分配用户自定义键、用于场景调出的8个直接调出键。 推子模式功能，可以将指定的操作分配到DCA推子，实现快速、集中的访问和控制。直接访问编码器模式键，可以迅速将大量重要的功能分配到通道编码器上。 如果喜欢传统方式的通道鉴定方法，还可以使用通道编码器和用户自定义键下面的scribble stri 空间。 设备还提供了全屏保存和调出功能，使得调出操作更加安全，不会发生意外的参数改变。在软件方面，PM5D也很适合演唱会数字音频系统。例如，场景功能，包括允许每个通道单独详细设置的调出安全、可选调出，以及能够指定所调出场景的排列顺序的事件列表等。 您还可以将参数保存到数据资料库中，然后在保证场景调出安全性的前提下指定能够用场景进行关联的资料库。 另外还有控制台安全锁，可以防止重要演出中的“意外”操作。而操作安全锁功能可以在访问其它功能的同时锁定特定的功能。3、 扩声、监听与电视混音系统设计因为艺人数量众多，艺人要求和表演形式比较复杂，采取扩声与艺人监听分开的做法，通过音频信号分配器分出两路全信号分别输出到两张调音台，由一张调音台负责观众席扩声，由另外一张调音台负责满足乐队的乐手和演唱者的监听需求，两张调音台信号互为备份并同时输出到转播车供播出使用。扩声调音台送出3 对立体声信号到高清转播车，分别是节目信号、纯音乐信号、纯语言信号，作为演唱会电视转播的主信号。监听调音台送出立体声节目信号，作为电视转播的备份信号。现场主扩音使用了两组LAV-DOSC( 包括全频音箱阵列和两组LA的超低音箱阵列) 覆盖正面观众区域，此外还将根据现场环境使用两组LA DV-DOSC作为侧方补声，使用两组LA DV-DOSC作为远端观众补声。如图5所示。图5 音频系统的实现（一）现场扩声系统本场演唱会的舞台不是传统的三面看台，而是形似一艘航空母舰，体育馆整个部分，都可能是演员的表演区域，如图6所示。 图6 体育馆俯视图如果现场扩声系统的架设方式采取常见的“门框”式，在舞台两侧吊挂线阵列扬声器系统，大部分的表演区域会在辐射区内，但当演员在体育馆中心舞台表演时，约100 ms 的延时将使演员无法正常发声。经多次讨论，最终决定以整个舞台为中心点来构建声场。以中心舞台为辐射核心，沿观众席布置6 组吊挂线阵列扬声器系统，同时兼顾避让飞猫摄像机的运行轨道。吊挂布局如图7所示。图7 看台扬声器系统吊挂设置每组线阵列扬声器系统由全频线阵列和超低频线阵列组成。全频线阵列包括10只80水平角度的D&B J8和2 只120 水平角度的D&B J12，J8 负责远场声场覆盖，J12 负责近场的扩声；超低频线阵列均由4 只D&B J-SUB组成。为了不影响现场和播出画面效果，全频线阵列和超低频线阵列采用前后吊装的方式，同时给全频扬声器系统增加延时，以保证和超低频扬声器系统的声音保持一致。本场演唱会特别设计了4 个摇滚区，舞台和观众纵横交错。1 谢元禄, 张春, 王志华. 基于 SMPTE272M 标准的音频加解嵌系统设计J. 电视技术, 2008, 32(7): 20-23.对摇滚区扩声系统布置的难点，需要设法减小这个区域的扩声对舞台监听的影响。在每个摇滚区布置2 只D&B Q1和2 只D&B J-SUB。如图8所示。图8 演唱会摇滚区扬声器系统通过调整扬声器系统的架设角度来满足声场的辐射角度，如舞台走道的角度是90，而Q1的扩声角度是75，小角度的扩声较好地避开了走道，减小了扩声系统对舞台监听系统的影响。现场扩声系统调音台由VI6 （96CH）和VI6 （64CH）级联组成，完成4 支电声乐队及全部演员的混音；辅助调音台VI1完成5 位主持人及所有还音信号的混音，并把主持人的声音信号和还音信号分别馈送给现场扩声调音台及舞台监听主调音台。如图9所示。图9 现场扩声系统（二）舞台监听系统舞台监听系统全部依赖地面监听扬声器系统D&B MAX。主舞台正前方放置12只，演员经过的通道、中心舞台和舞台最前端也全部配置，合计达到40只MAX。1 OuallineSPracticalCProgrAmming3r-EditionMUSA：OreillyExpress，2007如图10。图10 舞台监听系统本场演唱会有4 支乐队为6 位演员现场伴奏，包括周杰伦、周华健、林俊杰、王力宏、林宥嘉、黄小琥，共出现6 次乐队迁换台。演出中，4 支乐队通过4 个车台被推送至前台，部分乐器的演奏者需要在升降舞台上演奏，所以必须等升降舞台到位才能连接乐器。因为演唱会需要实况直播，预留给乐队迁换的时间有限，最短一次迁换需要在13分钟内完成。每次迁换到位后都需要仔细检查信号通道，确保每个通道正常工作。乐队迁换需各部门协调工作才能实现迅速完成，反复确认细节才能保证万无一失。4 支乐队分别对应1 张YAMAHA PM5D调音台，该调音台完成乐队及演员的混音，并混缩成一路单声道信号发送到主调音台PM5D 。主调音台对信号进行切换，同时完成使用合成伴奏的演员的混音。（三）电视播出混音系统综合往年跨年演唱会的经验，使用现场扩声系统节目信号作为电视播出信号存在几个比较明显的问题。第一，演唱声音混响不够。体育馆的声学环境使现场扩声系统调音师只需要加少量混响就可以满足现场观众的听音要求，混响时间如过长则会使现场声音浑浊。而电视观用普通电视机的扬声器监听，则感觉声音偏干涩，听感不适。第二，现场扩声和电视播出在乐队自身平衡、乐队与人声的平衡方面均不同需求，完全使用现场扩声系统的均衡无法使电视观众获得满意的听音效果。第三，电视播出的观众效果声不够，往往画面显示观众互动热烈的时候，没有与之对应的声音，现场气氛还原不好。1 彭妙颜. 光纤数字音频传输技术在大型体育场的应用J. 音响技术, 2006 (5): 29-30.考虑到这些因素，本场演唱会特别设置了一间电视播出混音控制室，调音师有独立的空间，可以制作出符合电视观众视听要求的演唱会声音。电视播出混音系统包括1 张VI6 （64CH）调音台和1 台protools工作站，轨记录素材，并后期进行5.1环绕声混音，同时使用TC Reverb 4000混响器以及外接现场观众效果声传声器。电视播出混音系统从现场扩声系统处获取乐队分轨信号，现场扩声系统的2 张调音台把4 个乐队的信号分两组发送至转播车，每组信号包括键盘立体声、鼓立体声、电子大鼓（kick ）、军鼓（Snare）、贝司（Bass ）、吉他（Guitar）及其他乐器的混音，另外还有1 轨主持人信号和2 轨演员传声器信号。如图11所示。图11 电视播出混音系统为了在直播中获得较好的现场效果，围着舞台的U 形看台沿线放置4 组小型AB制式立体声传声器，用来拾取现场观众席的声音。同时，每个摇滚区放置2 支短枪式传声器，用来拾取现场观众的特写声。结 语本文应用公共广播系统和数字音频系统基本原理和方法，基于数字编码技术和数字音频技术，设计了一个演唱会音频系统方案来实现音频广播系统的数字化和网络化。本文主要完成的工作有：