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1、响度控制技术在扬州电视台播出系统中的应用 响度控制技术在扬州电视台播出系统中的应用近年来，各级电视台纷纷实现了数字化和高清化播出，在给观众带来完美视听感受的同时，也在逐渐重视声音播出的质量。研究并应用响度控制技术，妥善消除同一频道不同节目之间声音响度差异、不同频道之间节目声音响度差异，是各级电视台播控部门必须重点解决的问题。一.声音响度与音频电平的关系响度（Loudness）和音频电平（Audio Level）是两个表示声音强弱的物理量，音频电平是可客观度量的物理量，响度是人耳对声音强弱的主观感觉，它是电信号转换为声波振动时度量声音能量的一个主观指标，响度与音频电平并不呈现线性关系，响度与音频
2、电平及声音的频率有关。音频电平相同的声音，频率不同，响度也不同，等响曲线表示了人耳的听觉特性。要使人耳感觉到的响度相同，对不同频率的声音所需音频电平就不同，低频段与高频段所需的音频电平较大，中频段所需的音频电平较小。选用响度控制技术不能简单地做成峰值限幅或平均压缩，必须针对人耳特性进行响度调整。二.电视节目伴音响度差异及其原因1.电视节目伴音响度差异电视节目伴音响度差异有：（1）同一个节目的声音起伏。（2）不同频道之间节目响度差异大。（3）同一频道不同节目之间响度差异大，广告节目响度超过普通节目响度。（4）在高标清同播频道中，节目响度也有差异。2.造成响度差异的原因除了节目本身跌宕起伏的原因，
3、造成伴音响度差异的原因主要有：（1）设备系统采用的标准不统一有些设备如索尼录像机采用的默认基准电平为-20dBFS，与国内标准一致，而另一些设备如松下录像机采用的默认基准电平为-18dBFS，等等。（2）系统环节未做到零增益可以采用1kHz/-20dBFS标准数字音频测试信号作为输入信号，对相关系统各个环节进行测试，利用音频监测仪进行分析，可以确认或调整各个环节音频电平增益。（3）系统中某些环节对响度的影响系统中某些环节也可能会影响伴音响度，比如，高标清同播频道虽然采用同一节目源，但测得的伴音响度却存在一定差异，高清频道伴音响度值要小于未经处理的标清频道伴音响度值。（4）制作环节各类因素制作环
4、节人为误读制作标准、制作经验不足、主观重视不够，制作环节缺乏有效的音频监测设备、制作设备系统本身存在问题等。三.响度控制整体解决方案1.响度控制问题解决思路杜比实验室研究表明，人耳对节目中对白（人声）比音效更敏感，不同的人对同一段对白响度的认知度一致性较高，只要有效地控制节目中对白的响度，就不会让观众感到不舒服，如果能让所有节目中对白和所有频道节目中对白响度一致，观众就不会感觉到节目间和频道间响度跳变。不同节目之间有一致的响度，不同频道之间有一致的响度，在控制节目响度的同时，应该听不出有音频处理的痕迹，而且尽量使用一台可适用于各种不同节目类型的设备，这是响度控制要实现的目标，要想真正实现音频响
5、度控制目标，不仅要进行客观参数测试，还必须进行主观听音测试。2.配备音频监测设备（1）节目制作环节：在节目制作环节至少应当配备电平监测设备，并依照国家相关标准或行业标准对节目伴音电平进行监控，最好能够配备符合ITU-R BS.1770响度标准的响度监控设备，以监控、审查节目制作环节节目响度。制作人员应同时关注响度表的快速模式和积分模式的响度数值，快速模式数值用于实时控制响度值，积分模式的响度数值是某时段内平均的响度值。（2）节目播出环节：宜使用能自动生成响度日志文件的监测设备，播出人员应重点关注积分模式的响度数值，以监控整个播出时段内节目的整体响度及其变化情况，为播出环节的自动响度控制设备的参
6、数设置提供依据，也为制作环节提供控制依据。（3）信号传输、分发环节：宜使用能自动生成响度日志文件的监测设备，定期汇总分析各频道响度数据，为上游环节提供反馈。3.做好节目响度测量对当前播出节目响度状况进行准确测量，准确了解各类节目的平均响度。对响度测量数据进行分析与解读，这是电视节目伴音响度控制的基础。（1）节目源响度值：采用较长测量时间的积分模式获得，节目源响度值应符合-232 LKFS，单声道、双声道、立体声、5.1环绕立体声节目源都应按照此目标值进行制作。（2）节目源响度动态范围：是指节目源内部响度变化的范围，采用较短测量时间的快速模式获得。在节目源响度符合目标值的情况下，响度动态范围宜在
7、舒适区范围内，极限不应超出容忍区上限。（3）播出响度值：是指一个频道长期播出的响度值，采用积分模式获得，应符合-232 LKFS。（4）播出响度动态范围：是指一个频道全天播出节目的响度动态范围，采用快速模式获得，它应该与节目源响度动态范围一致，在响度舒适区范围内活动，极限不应超出容忍区上限。我台自办频道电视节目伴音响度情况是：所测平均响度值偏小，小于欧广联-23LKFS标准。电视剧的响度范围较大，但节目响度较小。宣传片和广告节目的响度范围较小，但节目响度较大。4.制定并严格执行节目制作规范和流程节目制作响度是影响节目响度的主要因素，借助音频监测设备或响度监控设备，在节目制作环节控制好节目尤其是
8、人物对白的标准化平均响度。参照节目录制技术质量标准，制定并严格执行节目制作规范和流程，并对录播节目进行技术审查。对于外来节目，从节目源头把好技术质量关，做好技术审查。对发现的问题如广告响度过大等问题采取措施，在制作环节如果没有响度监控设备，可以将电平设置得稍低一些进行控制。节目制作过程中通过控制节目的数字音频峰值电平，可以保证节目的数字音频峰值电平不会超过广电总局行业标准所规定的最高电平，广电行业标准GY/T223-2007中规定“通常节目电平在-9dBFS，音乐电平峰值不超过-6dBFS，语言电平峰值不超过-12dBFS”，而GY/T192-2003中规定“数字音频-20dBFS校准电平主要
9、用于设备校准”。5.在播出环节增加自动响度控制设备为了实时控制在播节目的伴音响度，可以在播出系统中增加数字音频信号自动响度控制设备，控制播出节目的整体平均响度，重点解决节目与节目之间、频道与频道之间响度差异问题。通过调整设备参数使得所有频道节目具有统一的响度，使每个频道中不同类型节目的响度能够做出均衡。对于同节目源经过不同的系统环节导致节目响度不一致的问题，可以通过分级测量测试，寻找响度差异存在的原因，有针对性地、尽可能地通过调整系统来消除响度差异。四.响度控制器的选择1.Neural响度控制器Harris的Neural响度控制器可以精确测量并控制响度的差异，参照ITU-R BS.1770响度
10、标准，采用神经网络算法，模仿人对声音的感知，对响度进行控制的同时并不损害音质，Neural响度控制器可以应用于数字演播室到发射机链路通道前端。2.DB-X响度控制器T.C.Electronics公司的响度控制器DB-4和DB-8支持AES/EBU和SDI嵌入音频，提供实时响度控制和动态范围处理，用户可以调用设备在响度和动态范围处理方面的参考数据，根据自己节目的特点修改这些参数，获得合适的播出效果。DB-8适用于广播电视中心，如播出线上，DB-4适用于转播车。3.Level Magic响度控制器Junger公司的Level Magic响度控制器支持AES/EBU、SDI嵌入音频等音频接口，支持断
11、电旁通，适合播出线上使用。Level magic认为尽管响度和电平并不呈现线性关系，但是二者具有关联性，通过高速检测信号的平均值电平，根据压缩扩展规则进行高速处理，可以控制音频响度。4.IntellGain响度控制器Evertz公司的IntellGain响度控制器采用ITU-R BS.1770标准，集成了压缩器、限幅器、扩幅器和动态范围处理器，IntellGain对节目间和节目内采用不同的处理方法。对节目间尽量减少响度差异，对节目内通过增益控制，尽量保持一个节目原有的动态范围，IntellGain响度控制器可满足电视播出、有线电视前端等多种应用。5.EAP-3901响度控制器Miranda公司
12、的EAP-3901响度控制器的核心模块ALC（自动响度控制）Filter（滤波器）支持采用Junger Level Magic滤波器模式，也可以采用ITU-R BS.1770滤波器模式，EAP-3901响度控制器可以满足电视播出等应用。图1所示为EAP-3901响度控制器功能方框图。五.响度控制器的配置与调试1.响度控制器配置广电总局在2012年8月颁布了响度算法行业标准GY/T 262-2012节目响度和真峰值音频电平测量算法和设备行业标准GY/T263-2012响度和真峰值指示仪表技术要求，在电视播出系统中选用数字音频信号自动响度控制器，应能符合广电总局行业标准，应能支持ITU-R BS.
13、1770响度标准或EBU-R128响度标准，并支持Web浏览器方式进行参数设置和操作控制。我台标清频道播出系统的SD SDI数字视频（嵌入音频）信号播出链路中在4个主路162切换台之后、4只最后一级数字视频分配器之前配置了4只Evertz的3G/HD/SD IntellGain响度控制器，用于4个标清频道主路在线播出节目的自动响度控制。在高清频道正式开播后，与高清频道对应的标清同播频道不再重复进行在线播出节目的自动响度控制，其对应的那一只3G/HD/SD IntellGain响度控制器就作为高清频道备路在线播出节目的自动响度控制器。我台高清频道播出系统的HD SDI数字视频（嵌入音频）信号播出
14、链路中在主备2个162切换器之后、2只键混器之前分别配置了1只Miranda的3G/HD/SD EAP-3901响度控制器和1只Evertz的3G/HD/SD IntellGain响度控制器，用于1个高清频道主备在线播出节目的自动响度控制。图2所示威为配置有响度控制器的HD SDI信号播出链路方框图。响度控制器在HD/SD SDI信号播出链路中需要对嵌入音频信号完成“解嵌、ALC、加嵌等”处理，目的是对在播节目SDI信号解嵌出AES数字音频信号并进行响度处理，响度处理时根据检波器检出音频响度大小再反馈调整增益，使响度控制在目标范围，最后再把AES数字音频信号加嵌到SDI信号中，实现对响度的控制
15、处理。为了保持在播节目声画同步，响度控制器还要对数字视频信号完成“帧存、延时等”处理。在节目播出过程中，采用响度控制技术能够使在播节目音量始终保持在适当的目标响度值附近。但是响度控制器在播出系统中也增加了信号播出链路环节。考虑到安全播出优先，如果响度控制器发生故障，可以将其断电，则其输入SDI信号就会直通输出；也可以通过跳线将响度控制器隔离出信号播出链路，等到响度控制器检修完毕恢复正常之后，再拔除跳线，将其重新加入信号播出链路中工作。响度控制器作为HD/SD SDI信号播出链路中的关键设备，其技术指标的优劣会直接影响信号播出链路的技术指标，所以在安装、配置、调试与维护响度控制器时有必要对其进行接口指标和通道指标的测试，如回波损耗、眼图、抖动、数字视频格式等指标的测试等。2.响度控制器调试与参数设置受篇幅所限，以下仅以Miranda的3G/HD/SD EAP-3901响度控制器为例进行说明，并请参见图3、图4、图5。（1）确定音频信号电平参照广电行业标准GY/T223-2007和GY/T192-2003，确定数字音频信号参考电平为-20dBFS，-20dBFS也用作数字音频设备的校准电平。在确定系统可允许通过的最高峰值电平时，将最末级限制器的门限确定为-6dBFS，这样保证播出信号最高峰值电平
