无线通话及TALLY系统设计思路

无线通话及TALLY系统设计思路
杨光;杨慕松;王震
【摘要】通话和TALLY系统在电视转播中起到至关重要的作用,目前无线通话及TALLY系统在价格、传输距离,安装调试方便程度等诸多方面存在的一些问题.因此,结合实际使用的便易程度自主研制了一套超低成本、传输距离远、适用性强、操作和升级简便的无线通话和TALLY一体机,从原理上阐述了这套系统的设计理念和优势.
【期刊名称】《电声技术》
【年(卷),期】2016(040)005
【总页数】5页(P71-75)
【关键词】无线通话;无线TALLY;语音压扩技术;HDB3码
【作者】杨光;杨慕松;王震
【作者单位】大连广播电视台技术制作中心,辽宁大连116022;大连广播电视台技术制作中心,辽宁大连116022;大连广播电视台技术制作中心,辽宁大连116022
【正文语种】中文
【中图分类】TN948
目前电视节目类型日益丰富，各类节目对录制要求越来越高，转播系统复杂程度也日益增加，在录制过程中无论是转播车还是演播室，都会遇到原有的设备系统需接入外来的摄录设备，大连广播电视台录制过的大型节目如《大连国际马拉松》、
《全国公安大比武》、《沙滩文化节》、《服装节》等很多大型活动都遇到过多系统级联和增加部分信道的情况，新增加的系统和信道，如何能够正确地实现导播人员调度工作成为了关键的课题，通话和TALLY 系统就起着至关重要的作用。

一般情况下转播车和演播室在系统设计时都会考虑到外来系统和设备接入，预留通话和TALLY接口，但对于那些没有通话和TALLY的系统或单个设备就需要考虑如何能实现这些功能[1]。

最简便的方式就是利用无线通话及TALLY系统来解决。

目前市场上有成熟的无线通话产品，如大连广播电视台里有Clearcom和Telex的无线通话系统，这些产品一方面价格高，另一方面是在录制部分节目时由于受距离、场地、环境等因素的限制还多情况下无法正常使用。

所以在这种情况下笔者电台就致力开发一款适合自己的产品。

针对现在不同生产厂家出品的不同切换台，其于TALLY输出的接口各不相同，有并口25针、37针的，还有串口的。

共同点是无论串口输出还是不同型号的并口输出，都能够通过简单的接口电路使其变为统一的25针并口输出。

基于此原理的设计框图如图1所示。

对于切换台的TALLY信号而言，通过接口电路和无线TALLY系统连接，经无线发射天线将信号送达四个通道的TALLY接收器，根据TALLY信号的内容，四路通道的TALLY指示灯将选择性表达导播切换摄像机处于的工作状态。

对于无线通话系统而言，系统将导播的指令语音信号通过无线途径发射到每个摄像员的接收器当中。

每个摄像员的接收器也能将语音信号通过无线通话的发射机发送给其他摄像员及导播。

导播和摄像员之间采用半双工工作模式(发送和接收不能同时存在)。

2.1 无线TALLY发射端原理
解决了TALLY信号的提取之后，将Tally信号通过无线传输的方式发送到摄像机终端就成了首要任务。

如图2所示，就是本设计无线TALLTY发射机原理框图。

当连接到切换台输出的25针TALLY信号源以后，首先将对其进行滤波处理，滤除由于接口电路等外部电路对于信号源的脉冲噪声干扰，摒除其可能对信号源引起的误差，造成误码；其次将经过电平门限判定电路。

接口电路输出的25针并口TALLY信号是用不同针的高低电平差异来区分每一路的TALLY信号。

电平门限判定电路就是通过一个定量的门限区间去判定每一针的高低电平，它以扫描的方式每间隔10 ms就判定一次输入的高低电平。

分析出25个高低电平，并以“1”代表高电平“0”代表低电平以数字逻辑电路的方式传输到逻辑分析电路中。

滤波电路和电平门限判定电路可以称其为判决逻辑电路。

逻辑分析电路的工作目的是将分析好的电平逻辑信号转换成纯电路结构的信号，也就是基带信号，便于传输。

然后进行基带信号的信源编码。

根据TALLY信号的常态基带波形分析，这里采取的基带传输编码方式为HDB3码。

HDB3码(3nd Order High Density Bipolar)的全称是三阶高密度双极性码，是AMI码的一种改进，保持了AMI码的优点，使“0”连续不超过3个。

其编码规则为：“1”交替地变换为+1与1的半占空归零码，但连“0”数小于或者等于3。

当连“0”数等于4时，用取代节“000V”或者“B00V”代替，“V”的极性与前一个非零符号的极性相同(这破坏了极性交替的规则，所以V又称为破坏脉冲)；并要求相邻的“V”也满足极性必须交替。

V 的取值为+1或-1.B的取值可以是0，+1，-1。

2.2 无线TALLY接收端原理
在摄像机端，采用如图3所示的方式对接收到的无线信号进行处理。

在经过电平门限判定、逻辑分析以及基带信号信源解码以后，将根据选定的基带信号信息编程控制摄像机端的“红黄绿”三色LED指示这个通道应有的状态。

如图4 TALLY接收设备的LED显示。

2.3 半双工无线通话发射/接收原理
现今无线通话设备比比皆是而质量参差不齐，优劣取决于通话质量及抗干扰性能。

问题的关键在于二者在传输性能方面是互为条件的[2-3]。

为了保证通话质量在传
输过程中就得占用比较大的带宽，而增大带宽的风险就是增大了其被干扰的可能性。

所以在设计过程中就考虑采用摩托罗拉的语音压扩技术对语音信号进行压缩，这样既保证了语音传输质量，又在传输过程中大大降低了传输带宽。

具体原理如图5
所示。

在无线传输过程中，为了避免其他通话设备对其进行同频干扰，采用了三发三收的无线传输方式。

在接收端，同时对不同频率的三组语音信号进行解调。

然后对三组信号进行幅度频率以及相关性分析，选出最优质量的一组信号输出，以此保证在大型节目中有大量相关通话设备存在时依然可以正常工作。

图6为无线通话及TALLY系统的发射端。

目前市场上存在的无线通话缺点是价格高，最主要的是通话距离太短，易受干扰，部分设备架设天线比较繁琐。

无线TALLY产品更少，缺点是大多无线TALLY只是针对某一个型号的切换台，换一个不同型号切换台就不能用了。

笔者开发的无线通话和无线TALLY具有以下优势：
在安全可靠的基础上要价格便宜、传输距离远、抗干扰能力强、通话质量好、TALLY信号显示多样化、安装及操作简便、适用性强、易于升级扩展、发射频点
可调。

下面，就详细阐述一下实现过程。

3.1 抗干扰能力突出
3.1.1 无线TALLY
采用数字基带调制发射，数字基带信号调制采用2.16 GHz和2.32 GHz双本振信号同时调制发射，可以避过大部分的高频信号干扰。

在摄像机的接收端由于发射端采用双频率发射，接收端也采用了双频率接收及择优解调的方式进行接收。

滤波过程完成之后，除了滤除通常的噪声干扰之后，对于其他设备造成的同频率干
扰采取了双发双收并择优解调的方式滤除。

在基带信号解调之后对收到的两组基带信号进行分析。

由于在发射端逻辑电路中加入了四帧判定信号，如果发生同频干扰，这四帧判定信号从信号误码到信号幅度都会发生改变，就会将这一路的信号忽略并考虑另一路信号。

如果两组信号都没受到干扰，则默认输出2.16 GHz本振调制的这一路信号。

3.1.2 无线通话
除了采用摩托罗拉语音压扩技术减少基带信号带宽之外，同样采用了多频率发射接收的方法降低同频率干扰。

在发射端，同时发射多路不同频率的语音信号；在接收端，利用不同接收频率的信号之间的相关性(通过多路信号之间相关性的比较，比
如未受干扰的两路信号其相关系数趋近于“1”；如果至少一路受到干扰，两路信号之间相关系数介于“0”和“1”之间)，以及幅度频率等重要参数计算出最佳接收，大大降低了同频干扰带来的麻烦。

摩托罗拉语音压扩技术除了可以减少基带带宽以外，同样有降低噪的功能。

通过这项技术，可以滤掉大部分的环境噪声，凸显导播语音传输质量，这也是本设计通话系统的一大亮点。

图7为无线通话接收设备。

3.2 通用性强
笔者设计的无线TALLY/通话系统是基于不同生产厂家的不同切换台，利用切换台的TALLY并口输出以及少数切换台的GPO并口输出设计不同的接口电路，使其
统一变为需要的25针并口输入，输入口定义如图8所示。

25针TALLY信号中包括信号线和地线，当某一路触发TALLY信号后，这一路的
信号线便由高电平变为低电平。

具体表现为其与地线短接从而触发无线发射端发射TALLY信号。

根据定义好的管脚与接口电路连接，如果发现切换台每路TALLY信号线和地线成对出现，而只有一路GND输入。

那么在接口电路的连接过程中对于每一路切换台输出的地线信号都要加一路反向二极管，然后在同一连接线到无线发
射机的GND信号上，这样就能实现统一的一路信号共地。

3.3 实用性强、安装调试简单
3.3.1 在无线TALLY及通话输出端的操作
只需要接好接口电路、电源、通话和TALLY天线即可。

后面板接口，如图9所示。

3.3.2 在无线TALLY接收端的操作
实现了一个按键就可以完成接收端所有的操作。

图10为无线TALLY接收端。

1) 开机
短按一下按键设备就可以开机。

如果发射主机没开机或者接收端没收到发射来的信号接收机会快速闪烁绿灯提示没有接收到信号。

2) 关机
按住同一个按键不松手直到红灯长亮然后熄灭。

此时松开按键，TALLY接收机就
会关机。

如果不手动关机而直接关闭发射端，或者接收端一直收不到信号，这种情况持续200 s以后，TALLY接收机会自动关机。

3) TALLY接收机改变地址码
每个TALLY接收端通道都可以通过自己改变地址码的方式把自己设定为任何一个
接收通道。

这样有利于设备安装操作。

在接收端开机正常状态下按住以上所述同一个按键2 s以上这时红灯亮，不要等到红灯熄灭这时松开按键。

这时红灯会间隔闪烁，闪烁几次就代表这个接收端是第几通道。

这时候如果再短按这个按键，地址码会自动向上加一位。

比如原来闪烁红灯两次，短按后会闪烁三次，代表现在这个接收端变更为第三通道了。

如果这时要保存当前地址码长按按键直到绿灯亮起，松开手地址码储存完毕。

3.3.3 在无线通话的接收端操作
无线通话接收端就是一个对讲机，但操作比对讲机更为简单。

开机后，无线通话只有两个通道，通道1是普通音质传输，通道2是采用语音压扩技术传输的，声音
质量高，但传输距离比1通道要稍近一些。

3.4 超长的传输距离
通过大量的节目现场测试(如大连国际马拉松、沙滩文化节等)，TALLY信号可以视距传输800～1 000 m左右，无线通话信号可以高质量视距传输超过2 000 m，这要比目前大连广播电视台所使用的各类型的通话系统传输距离远很多。

3.5 人性化设计
除了在技术上充分地考虑设计理念的优势外，也在无线设备小巧、便携、安装、易用性做了充分的考虑。

TALLY显示除了多色显示外，还设计了信号丢失报警、充电电池电量报警、摄像机电池为TALLY接收设备充电等功能，另外TALLY显示对使用大小寻像器的摄像人员和主持人都有提示功能。

图11为无线TALLY充电功能及提示灯。

这套系统从构思、设计、制作、调试都经过了反复探讨与研究，在使用中各功能也得到充分的验证，同时也得到导播及摄像人员广泛认可，在同行业产品中，其不同于其他同类产品的重要一项还在于它是TALLY及通话的一体机。

对于单机摄像员而言，TALLY和通话的重要程度是同等重要的，而单机在拍摄过程中往往是处于“游击的”状态。

所以无线设备的作用便尤为凸显。

无线TALLY及通话的一体机对于系统搭建的由繁变简也起到了至关重要的作用。

这套系统虽然在设计时考虑到对今后升级和与其他设备互联的问题，但还要进一步加大研发力度，对信号更长距离传输和摄像机反向控制技术进行深入研究。

【相关文献】
[1] 王万全，董伟.无线TALLY的设计与应用[J].影视制作,2006(6):76-78.
[2] 邝永辉.预加重及去加重在无线音频设备中的应用[J].电声技术, 2012, 36(12):33-37.
[3] 程晨.基于Motorola GM950I的转播车通话系统拓展[J].电声技术,2015, 39(10):75-78.。