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摘要：數(shù)字電視節(jié)目具有較高的清晰度和較短的時(shí)間延時(shí)，能夠給觀眾帶來(lái)更大的美感，因此成為了近年來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)。本文中，作者從響度的概念出發(fā)，解釋了數(shù)字電視信號(hào)響度的作用和意義，結(jié)合電視節(jié)目響度測(cè)量方法以及標(biāo)準(zhǔn)，提出了數(shù)字電視節(jié)目制作端的響度影響因素和控制方法，相關(guān)成果具有一定的可借鑒性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；聲音響度；響度影響因素；控制方法；音頻信號(hào)

1.數(shù)字電視節(jié)目響度的概念及作用

1.1音頻信號(hào)響度的概念及影響因素，響度是人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺(jué)，與信號(hào)電平、頻率、聽(tīng)音者個(gè)人的情況以及聽(tīng)音環(huán)境相關(guān)，主要有以下三種影響因素。1.1.1響度與頻率的關(guān)系響度與音頻信號(hào)的頻率相關(guān)。多數(shù)電視音頻工作者都比較熟悉響度與頻率的關(guān)系：人耳對(duì)不同頻率聲音的響度感覺(jué)是不同的，聽(tīng)覺(jué)上具有相同響度級(jí)的純音樂(lè)信號(hào)，如果頻率不同，聲壓級(jí)并不相同。通過(guò)等響曲線圖可以清楚看到，在不同的頻率條件下，響度相同的時(shí)候，需要的聲壓級(jí)是不一樣的，響度與頻率的關(guān)系如圖1所示。1.1.2響度與信號(hào)電平的關(guān)系從聲學(xué)角度來(lái)說(shuō)，響度與聲壓之間成對(duì)數(shù)關(guān)系，對(duì)相同的信號(hào)，隨著聲壓級(jí)增加響度也增加。所以在相同的還音條件下、對(duì)同一個(gè)的音頻信號(hào)，電平增加時(shí)還音的聲壓級(jí)就會(huì)增大；但響度同時(shí)體現(xiàn)人耳的主觀聽(tīng)覺(jué)特性，而電平是一個(gè)客觀物理量，對(duì)于不同頻率的信號(hào)，電平相同時(shí)響度可能不同；所以對(duì)于同樣音頻的信號(hào)，電平與響度是正相關(guān)的，電平增加響度也會(huì)提高。[1]1.1.3響度與時(shí)間的關(guān)系響度與聲音的持續(xù)時(shí)間相關(guān)。聽(tīng)覺(jué)具有記憶功能，測(cè)試結(jié)果證明：在100ms—200ms模式的持續(xù)時(shí)間以內(nèi)，聲音的響度隨持續(xù)時(shí)間的增加而增大。因此節(jié)目聲音的持續(xù)長(zhǎng)度或者密集成度，與這個(gè)節(jié)目音頻信號(hào)的電平值同時(shí)對(duì)該節(jié)目的響度產(chǎn)生影響。從上面的分析可知，響度是一個(gè)和人主觀評(píng)價(jià)相關(guān)的物理量，它受到信號(hào)源電平、信號(hào)源頻率、傳輸設(shè)備、播放設(shè)備等因素的綜合的影響。

1.2數(shù)字電視節(jié)目響度，對(duì)節(jié)目和電視受眾的作用電視節(jié)目的聲音信號(hào)最終需要傳輸?shù)焦?jié)目接收端，由電視節(jié)目的受眾對(duì)畫質(zhì)和聲音信號(hào)做出主觀感受和判斷。如果不同來(lái)源或類型的數(shù)字電視節(jié)目的平均響度適度一致，受眾就可以更好地享受節(jié)目，這樣切換觀看不同頻道電視或者觀看不同類型節(jié)目時(shí)，心理上的聲音響度感受是恒定的，不會(huì)因較大的波動(dòng)和起伏而引起心理不適；如果電視節(jié)目的聲音響度不一致，那么觀眾在收看不同節(jié)目或者進(jìn)行電視節(jié)目頻道切換時(shí)，就會(huì)感受到音量的跳躍，從而需要不停地聲量調(diào)節(jié)，影響收視體驗(yàn)。此外在不同媒體的節(jié)目交換過(guò)程中，因?yàn)轫懚群碗娖綐?biāo)準(zhǔn)的差異，在節(jié)目上載過(guò)程中進(jìn)行信號(hào)電平響度等幅度處理，還會(huì)影響聲音的動(dòng)態(tài)和信噪比。因此數(shù)字電視節(jié)目的制作、播出和分發(fā)環(huán)節(jié)的節(jié)目平均響度如能達(dá)到適度一致，將更方便不同用戶的使用，也能確保電視節(jié)目的聲音質(zhì)量和音量的統(tǒng)一，提高受眾滿意度。結(jié)合數(shù)字電視節(jié)目響度標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程，可以清晰的理解響度對(duì)受眾的作用。根據(jù)相關(guān)資料顯示，為制定我國(guó)數(shù)字節(jié)目據(jù)平均響度的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了如下測(cè)試和統(tǒng)計(jì)：先用音頻工作站播放響度為-24dBFS的1KHz單聲道測(cè)試信號(hào)，調(diào)整輸出增益，使重放聲壓級(jí)為60dBSPL。再播放測(cè)試節(jié)目信號(hào)，保持輸出增益不變，用音頻工作站調(diào)整節(jié)目音頻信號(hào)增益，使重放聲壓級(jí)分別為從50dBASPL到80dBASPL，產(chǎn)生7個(gè)測(cè)試序，并以隨機(jī)順序播放給評(píng)價(jià)員進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示最合適的聲壓級(jí)為65dBA。65dBA對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)的響度，根數(shù)字電視節(jié)目響度規(guī)范及制作端響度控制研究朱俊嵐（上海廣播電視臺(tái)東方衛(wèi)視中心制作部，上海200125）據(jù)測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行增益補(bǔ)償，可得最舒適的響度值為-23LKFS，較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)字電視節(jié)目的平均響度目標(biāo)值高1LU。[3]綜合考慮了國(guó)際間節(jié)目交換的標(biāo)準(zhǔn)，最終定為-24dBFS±2LU（dB）。

2.數(shù)字電視節(jié)目響度測(cè)量方法及標(biāo)準(zhǔn)

2.1音頻信號(hào)響度的計(jì)算方法，目前最為廣泛應(yīng)用的響度算法，是國(guó)際電聯(lián)ITU-RBS.1770系列中測(cè)量音頻節(jié)目響度和真峰值音頻電平的算法。這一算法對(duì)音頻信號(hào)用兩個(gè)二階濾波器的級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人響度感覺(jué)的模擬，經(jīng)過(guò)濾波后的頻率響應(yīng)曲線被稱為“K計(jì)權(quán)”，K計(jì)權(quán)曲線與等響度曲線以及以等響度曲線為基礎(chǔ)的A計(jì)權(quán)曲線的趨勢(shì)相反。音頻信號(hào)通過(guò)前置濾波器過(guò)濾并通過(guò)leq（RLB）濾波器加權(quán)，算出的加權(quán)均方電平即為節(jié)目響度，絕對(duì)響度單位為L(zhǎng)KFS。[2]

2.2數(shù)字電視信號(hào)響度測(cè)量，由于數(shù)字電視信號(hào)可能包括單聲道、立體聲和環(huán)繞聲這些格式，因此需要有能夠應(yīng)用于單聲道、立體聲和多聲道音頻信號(hào)響度測(cè)量的算法。在測(cè)量多聲道信號(hào)的響度時(shí)，與單聲道響度算法相同，先對(duì)各聲道進(jìn)行“K”頻率加權(quán)，再計(jì)算出各聲道能量均方值，隨后對(duì)各個(gè)聲道加權(quán)求和，從而提供一個(gè)合成的響度測(cè)量值。根據(jù)人的聽(tīng)覺(jué)特性，從收聽(tīng)者后面到達(dá)的聲音比從前面到達(dá)的聲音在感覺(jué)上響度更高，因此計(jì)算多聲道信號(hào)的響度時(shí)，各聲道的權(quán)重系數(shù)并不相同，環(huán)繞聲道的權(quán)重較高，且不包括LFE聲道。

2.3數(shù)字電視節(jié)目響度的標(biāo)準(zhǔn)，2014年底，廣電總局了《數(shù)字電視節(jié)目平均響度和真峰值音頻電平技術(shù)要求》（GY/T282-2014），并規(guī)定從2015年開(kāi)始相關(guān)電視節(jié)目制作過(guò)程執(zhí)行這一新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)字電視節(jié)目制作、信號(hào)傳輸、分發(fā)等各個(gè)環(huán)節(jié)中，節(jié)目平均響度和真峰值音頻電平的定量大小。與此同時(shí)，各種電視節(jié)目評(píng)比賽事也開(kāi)始按照新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)對(duì)數(shù)字電視節(jié)目的聲音品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，推動(dòng)了該標(biāo)準(zhǔn)在制作傳輸?shù)冗^(guò)程中的落地和廣泛應(yīng)用。根據(jù)《數(shù)字電視節(jié)目平均響度和真峰值音頻電平技術(shù)要求》（GY/T282-2014），該標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍是數(shù)字電視節(jié)目的制作、播出和分發(fā)環(huán)節(jié)。數(shù)字電視節(jié)目應(yīng)符合的技術(shù)要求包括：（1）應(yīng)根據(jù)GY/T262對(duì)節(jié)目響度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量包括所有的音頻聲道（多至5聲道，不包含低頻效果聲道）。（2）數(shù)字電視節(jié)目應(yīng)測(cè)量完整節(jié)目時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的平均響度。（3）數(shù)字電視節(jié)目的平均響度目標(biāo)值應(yīng)為–24LKFS。（4）數(shù)字電視節(jié)目平均響度目標(biāo)值容差范圍為±2LU，某機(jī)構(gòu)（頻道）提供的數(shù)字電視節(jié)目平均響度值不能長(zhǎng)期處于該響度容差范圍的上下兩個(gè)邊緣。（5）如果數(shù)字電視節(jié)目使用元數(shù)據(jù)來(lái)標(biāo)示節(jié)目平均響度，元數(shù)據(jù)的值應(yīng)該與整個(gè)節(jié)目時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的平均響度相對(duì)應(yīng)。（6）整個(gè)節(jié)目的最大真峰值音頻電平應(yīng)不超過(guò)-2dBTP。[3]

3.數(shù)字電視節(jié)目制作端響度影響因素及控制方法分析

進(jìn)行數(shù)字電視節(jié)目響度控制時(shí)，首先需要對(duì)制作環(huán)節(jié)的響度進(jìn)行合理調(diào)控，因?yàn)橹谱鳝h(huán)節(jié)屬于節(jié)目源頭，控制好源頭信號(hào)的響度，才能確保接收端的聲音質(zhì)量。進(jìn)行制作環(huán)節(jié)響度控制，需要對(duì)響度影響因素進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出有針對(duì)性的控制方法。

3.1實(shí)時(shí)播出自動(dòng)響度，控制方法對(duì)直播類節(jié)目，在直播過(guò)程中因?yàn)楦黝愋盘?hào)來(lái)源不統(tǒng)一，演播現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化等各種因素引起節(jié)目聲音響度波動(dòng)，如果在播出的同時(shí)不能及時(shí)調(diào)整，就會(huì)產(chǎn)生播出響度不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致節(jié)目音量越變。傳統(tǒng)上，直播過(guò)程中會(huì)有錄音師進(jìn)行人工音量控制，以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)聽(tīng)來(lái)校準(zhǔn)，使響度保持在合理范圍，但這種工作方式對(duì)突發(fā)的音量改變，人工難以及時(shí)反應(yīng)。在電視臺(tái)節(jié)目自動(dòng)播出環(huán)節(jié)，均會(huì)采用壓縮或者限幅器對(duì)播出信號(hào)峰值電平加以限制，這樣保證節(jié)目電平不會(huì)過(guò)載失真；但根據(jù)前面的分析，僅僅控制電平并不一定能改變響度，所以需要在播出時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)響度控制，才能使頻道的整體播出聲音信號(hào)達(dá)到GY/T282-2014這一標(biāo)準(zhǔn)。因此在實(shí)際操作中，需要在播出系統(tǒng)鏈路中加入響度控制設(shè)備，在播出時(shí)根據(jù)已設(shè)置好的參數(shù)和策略實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)控，對(duì)節(jié)目進(jìn)行信號(hào)級(jí)的自動(dòng)響度校正，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)記錄響度指標(biāo)。采用這種方式可以瞬時(shí)調(diào)整節(jié)目播出的響度，但也存在一定問(wèn)題。首先增加了響度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整設(shè)備會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，通常會(huì)使聲音滯后幾十毫秒，既不符合總局的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也會(huì)使收視觀眾看到聲音和畫面不統(tǒng)一的現(xiàn)象，所以需要另外增加使聲畫同步的延時(shí)器調(diào)整時(shí)差。其次，響度實(shí)時(shí)控制只能簡(jiǎn)單的降低某個(gè)超標(biāo)時(shí)間段的響度，而不能根據(jù)節(jié)目具體內(nèi)容改變節(jié)目其他時(shí)間段的響度，會(huì)造成節(jié)目整體動(dòng)態(tài)的損失，使播出聲音質(zhì)量下降。因此對(duì)于實(shí)時(shí)響度控制，多用于直播環(huán)節(jié)，錄播節(jié)目盡量不宜采用這種控制方式。

3.2利用響度表和非編軟件對(duì)后期節(jié)目制作，響度進(jìn)行控制目前在進(jìn)行數(shù)字電視節(jié)目制作過(guò)程中，適合采用響度表對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控。目前東方衛(wèi)視頻道在環(huán)繞聲節(jié)目制作過(guò)程中，使用的硬件是RTW響度表，混音時(shí)將響度中心讀數(shù)控制在-24LKFS，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)目的整體響度控制。由于硬件RTW響度表的費(fèi)用較高，根據(jù)實(shí)際工作情況聲音后期多采用Pro-tools非線性軟件進(jìn)行制作，因此多選擇軟件插件的響度表。目前較多采用的是TC和Waves的響度表，前者功能豐富，后者經(jīng)濟(jì)實(shí)用。兩者都可以在混音制作過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)響度監(jiān)督，同時(shí)記錄。以Waves響度表為例，它符合ITU1770-3、EBU和ATSC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可以對(duì)Momentary（瞬時(shí)響度）、ShortTerm（短時(shí)響度）、LongTerm（長(zhǎng)期響度）以及TruePeak（實(shí)際峰值）進(jìn)行監(jiān)測(cè)讀數(shù)，還包括告警和日志系統(tǒng)，可以跟蹤檢測(cè)電平數(shù)據(jù)，當(dāng)其超出范圍或低于下限時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)提醒。在必要時(shí)，增益和微調(diào)控制可對(duì)響度實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和校正處理。該響度表同時(shí)支持支持單聲道、立體聲、5.0聲道、5.1聲道，不僅對(duì)響度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，真峰值表頭還可以監(jiān)測(cè)瞬間峰值電平。在長(zhǎng)期響度值的應(yīng)用方面，根據(jù)ITU1770-3標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)30分鐘的播放時(shí)間內(nèi)，測(cè)試平均響度在-24dBLKFS左右，這個(gè)參數(shù)很方便對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行整體響度控制，能夠滿足日常制作需要。在后期節(jié)目制作過(guò)程中選擇適當(dāng)?shù)捻懚缺肀O(jiān)測(cè)軟件，對(duì)節(jié)目音頻信號(hào)的響度進(jìn)行控制，可以保留節(jié)目動(dòng)態(tài)效果，獲得較好的信噪比，是優(yōu)先選擇的制作工藝流程。

3.3對(duì)上載節(jié)目進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，在播出環(huán)節(jié)因?yàn)樯陷d到播出系統(tǒng)的節(jié)目來(lái)源多樣，節(jié)目伴音信號(hào)的響度需要統(tǒng)一。如重播較早期的節(jié)目時(shí)因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒(méi)有采取響度標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)目聽(tīng)感差異較大；和網(wǎng)絡(luò)媒體交流節(jié)目時(shí)，因?yàn)轫懚葮?biāo)準(zhǔn)不同，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于廣播電視播出的響度標(biāo)準(zhǔn)。因此對(duì)各類節(jié)目進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，是保證播出信號(hào)響度統(tǒng)一的前提。這需要在播出前技術(shù)審片環(huán)節(jié)增加響度表審核，以達(dá)到國(guó)家要求的播出標(biāo)準(zhǔn)。在節(jié)目上載環(huán)節(jié)，適合采取對(duì)整體文件進(jìn)行響度控制處理。首先對(duì)文件進(jìn)行響度分析，獲得源文件的響度，根據(jù)目標(biāo)值平移節(jié)目電平使其達(dá)標(biāo)。在這一平移過(guò)程中，目標(biāo)值的設(shè)定和限幅電平的設(shè)定非常關(guān)鍵，整體平移電平會(huì)產(chǎn)生信號(hào)過(guò)載，需要設(shè)置合理的保護(hù)值。對(duì)于加載了元數(shù)據(jù)的節(jié)目，可以方便進(jìn)行目標(biāo)響度調(diào)整。因?yàn)橐纛l元數(shù)據(jù)攜帶音頻制作信息、混音電平、動(dòng)態(tài)范圍控制、聲道模式、下混控制以及對(duì)白電平等參數(shù)，使用元數(shù)據(jù)技術(shù)，可以根據(jù)電平參數(shù)，動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行響度調(diào)控，這一技術(shù)目前還未廣泛使用，需要進(jìn)一步普及。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)字電視節(jié)目以其高清晰、低失真、干擾少、信號(hào)幅度寬等優(yōu)點(diǎn)，逐漸取代了傳統(tǒng)的模擬信號(hào)電視節(jié)目，獲得了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字電視節(jié)目制作過(guò)程中，既需要保障良好的畫質(zhì)特點(diǎn)，也要注意對(duì)音質(zhì)的控制，良好的音質(zhì)特征配合高清的畫面顯示，接收環(huán)節(jié)觀眾才能獲得理想的視聽(tīng)體驗(yàn)。本文中，筆者結(jié)合數(shù)字電視節(jié)目的響度概念，圍繞響度的定義、電視觀眾者對(duì)于節(jié)目響度的反應(yīng)以及我國(guó)數(shù)字電視節(jié)目制作響度的規(guī)范，分析了數(shù)字電視節(jié)目響度測(cè)量方法，主要包括ITU相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、響度和電平值之間的關(guān)系、數(shù)字電視信號(hào)聲音響度的計(jì)算方法，從這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出發(fā)，提出了數(shù)字電視節(jié)目制作端響度影響因素和控制方法，包括進(jìn)行實(shí)時(shí)播出自動(dòng)響度控制、利用非編軟件響度表插件對(duì)后期節(jié)目制作響度進(jìn)行控制和節(jié)目上載過(guò)程的響度控制，等等。通過(guò)這些分析和控制方法能夠獲得良好的節(jié)目動(dòng)態(tài)和音質(zhì)，從而給電視節(jié)目接收端的觀眾帶來(lái)良好的視聽(tīng)體驗(yàn)。本文所提出的相關(guān)方法經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐證明了其有效性，可以為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員借鑒并提供理論指導(dǎo)。

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作者：朱俊嵐 單位：上海廣播電視臺(tái)東方衛(wèi)視中心制作部