響度控制技術(shù)在揚(yáng)州電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、響度控制技術(shù)在揚(yáng)州電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的應(yīng)用響度控制技術(shù)在揚(yáng)州電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的應(yīng)用近年來，各級(jí)電視臺(tái)紛紛實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和高清化播出，在給觀眾帶來完美視聽感受的同時(shí)，也在逐漸重視聲音播出的質(zhì)量。研究并應(yīng)用響度控制技術(shù)，妥善消除同一頻道不同節(jié)目之間聲音響度差異、不同頻道之間節(jié)目聲音響度差異，是各級(jí)電視臺(tái)播控部門必須重點(diǎn)解決的問題。一.聲音響度與音頻電平的關(guān)系響度Ludness和音頻電平AudiLevel是兩個(gè)表示聲音強(qiáng)弱的物理量，音頻電平是可客觀度量的物理量，響度是人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺，它是電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波振動(dòng)時(shí)度量聲音能量的一個(gè)主觀指標(biāo)，響度與音頻電平并不呈現(xiàn)線性關(guān)系，響度與音頻電平及聲音的頻率

2、有關(guān)。音頻電平一樣的聲音，頻率不同，響度也不同，等響曲線表示了人耳的聽覺特性。要使人耳感覺到的響度一樣，對(duì)不同頻率的聲音所需音頻電平就不同，低頻段與高頻段所需的音頻電平較大，中頻段所需的音頻電平較校選用響度控制技術(shù)不能簡(jiǎn)單地做成峰值限幅或平均壓縮，必須針對(duì)人耳特性進(jìn)展響度調(diào)整。二.電視節(jié)目伴音響度差異及其原因1.電視節(jié)目伴音響度差異電視節(jié)目伴音響度差異有：1同一個(gè)節(jié)目的聲音起伏。2不同頻道之間節(jié)目響度差異大。3同一頻道不同節(jié)目之間響度差異大，廣告節(jié)目響度超過普通節(jié)目響度。4在高標(biāo)清同播頻道中，節(jié)目響度也有差異。2.造成響度差異的原因除了節(jié)目本身跌宕起伏的原因，造成伴音響度差異的原因主要有：1設(shè)

3、備系統(tǒng)采用的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一有些設(shè)備如索尼錄像機(jī)采用的默認(rèn)基準(zhǔn)電平為-20dBFS，與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)一致，而另一些設(shè)備如松下錄像機(jī)采用的默認(rèn)基準(zhǔn)電平本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理為-18dBFS，等等。2系統(tǒng)環(huán)節(jié)未做到零增益可以采用1kHz/-20dBFS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字音頻測(cè)試信號(hào)作為輸入信號(hào)，對(duì)相關(guān)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)展測(cè)試，利用音頻監(jiān)測(cè)儀進(jìn)展分析，可以確認(rèn)或調(diào)整各個(gè)環(huán)節(jié)音頻電平增益。3系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)對(duì)響度的影響系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)也可能會(huì)影響伴音響度，比方，高標(biāo)清同播頻道雖然采用同一節(jié)目源，但測(cè)得的伴音響度卻存在一定差異，高清頻道伴音響度值要小于未經(jīng)處理的標(biāo)清頻道伴音響度值。4制作環(huán)節(jié)各類因素制作環(huán)節(jié)人為誤讀制作標(biāo)準(zhǔn)、

4、制作經(jīng)歷缺乏、主觀重視不夠，制作環(huán)節(jié)缺乏有效的音頻監(jiān)測(cè)設(shè)備、制作設(shè)備系統(tǒng)本身存在問題等。三.響度控制整體解決方案1.響度控制問題解決思路杜比實(shí)驗(yàn)室研究說明，人耳對(duì)節(jié)目中對(duì)白人聲比音效更敏感，不同的人對(duì)同一段對(duì)白響度的認(rèn)知度一致性較高，只要有效地控制節(jié)目中對(duì)白的響度，就不會(huì)讓觀眾感到不舒適，假設(shè)能讓所有節(jié)目中對(duì)白和所有頻道節(jié)目中對(duì)白響度一致，觀眾就不會(huì)感覺到節(jié)目間和頻道間響度跳變。不同節(jié)目之間有一致的響度，不同頻道之間有一致的響度，在控制節(jié)目響度的同時(shí)，應(yīng)該聽不出有音頻處理的痕跡，而且盡量使用一臺(tái)可適用于各種不同節(jié)目類型的設(shè)備，這是響度控制要實(shí)現(xiàn)的目的，要想真正實(shí)現(xiàn)音頻響度控制目的，不僅要進(jìn)展客

5、觀參數(shù)測(cè)試，還必須進(jìn)展主觀聽音測(cè)試。2.裝備音頻監(jiān)測(cè)設(shè)備1節(jié)目制作環(huán)節(jié)：在節(jié)目制作環(huán)節(jié)至少應(yīng)當(dāng)裝備電平監(jiān)測(cè)設(shè)備，并按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)節(jié)目伴音電平進(jìn)展監(jiān)控，最好可以裝備符合ITU-RBS.1770響度標(biāo)準(zhǔn)的響度監(jiān)控設(shè)備，以監(jiān)控、審查節(jié)目制作環(huán)節(jié)節(jié)目響度。制作人員應(yīng)同時(shí)關(guān)注響度表的快速形式和積分形式的響度數(shù)值，快速形式數(shù)值用于實(shí)時(shí)控制響度值，積分形式的響度數(shù)值是某時(shí)段內(nèi)平均的響度值。2節(jié)目播出環(huán)節(jié)：宜使用能自動(dòng)生成響度日志文件的監(jiān)測(cè)設(shè)備，播出人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注積分形式的響度數(shù)值，以監(jiān)控整個(gè)播出時(shí)段內(nèi)節(jié)目的整體響度及其變化情況，為播出環(huán)節(jié)的自動(dòng)響度控制設(shè)備的參數(shù)設(shè)置提供根據(jù)，也為制作環(huán)節(jié)提供控

6、制根據(jù)。3信號(hào)傳輸、分發(fā)環(huán)節(jié)：宜使用能自動(dòng)生成響度日志文件的監(jiān)測(cè)設(shè)備，定期匯總分析各頻道響度數(shù)據(jù)，為上游環(huán)節(jié)提供反潰3.做好節(jié)目響度測(cè)量對(duì)當(dāng)前播出節(jié)目響度狀況進(jìn)展準(zhǔn)確測(cè)量，準(zhǔn)確理解各類節(jié)目的平均響度。對(duì)響度測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)展分析與解讀，這是電視節(jié)目伴音響度控制的基矗1節(jié)目源響度值：采用較長測(cè)量時(shí)間的積分形式獲得，節(jié)目源響度值應(yīng)符合-232LKFS，單聲道、雙聲道、立體聲、5.1環(huán)繞立體聲節(jié)目源都應(yīng)按照此目的值進(jìn)展制作。2節(jié)目源響度動(dòng)態(tài)范圍：是指節(jié)目源內(nèi)部響度變化的范圍，采用較短測(cè)量時(shí)間的快速形式獲得。在節(jié)目源響度符合目的值的情況下，響度動(dòng)態(tài)范圍宜在舒適區(qū)范圍內(nèi)，極限不應(yīng)超出容忍區(qū)上限。3播出響度值：

7、是指一個(gè)頻道長期播出的響度值，采用積分形式獲得，應(yīng)符合-232LKFS。4播出響度動(dòng)態(tài)范圍：是指一個(gè)頻道全天播出節(jié)目的響度動(dòng)態(tài)范圍，采用快速形式獲得，它應(yīng)該與節(jié)目源響度動(dòng)態(tài)范圍一致，在響度舒適區(qū)范圍內(nèi)活動(dòng)，極限不應(yīng)超出容忍區(qū)上限。我臺(tái)自辦頻道電視節(jié)目伴音響度情況是：所測(cè)平均響度值偏小，小于歐廣聯(lián)-23LKFS標(biāo)準(zhǔn)。電視劇的響度范圍較大，但節(jié)目響度較校宣傳片和廣告節(jié)目的響度范圍較小，但節(jié)目響度較大。4.制定并嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)目制作標(biāo)準(zhǔn)和流程節(jié)目制作響度是影響節(jié)目響度的主要因素，借助音頻監(jiān)測(cè)設(shè)備或響度監(jiān)控設(shè)備，在節(jié)目制作環(huán)節(jié)控制好節(jié)目尤其是人物對(duì)白的標(biāo)準(zhǔn)化平均響度。參照節(jié)目錄制技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，制定并嚴(yán)格執(zhí)

8、行節(jié)目制作標(biāo)準(zhǔn)和流程，并對(duì)錄播節(jié)目進(jìn)展技術(shù)審查。對(duì)于外來節(jié)目，從節(jié)目源頭把好技術(shù)質(zhì)量關(guān)，做好技術(shù)審查。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題如廣告響度過大等問題采取措施，在制作環(huán)節(jié)假設(shè)沒有響度監(jiān)控設(shè)備，可以將電平設(shè)置得稍低一些進(jìn)展控制。節(jié)目制作過程中通過控制節(jié)目的數(shù)字音頻峰值電平，可以保證節(jié)目的數(shù)字音頻峰值電平不會(huì)超過廣電總局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最高電平，廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T223-2022中規(guī)定通常節(jié)目電平在-9dBFS，音樂電平峰值不超過-6dBFS，語言電平峰值不超過-12dBFS，而GY/T192-2022中規(guī)定數(shù)字音頻-20dBFS校準(zhǔn)電平主要用于設(shè)備校準(zhǔn)。5.在播出環(huán)節(jié)增加自動(dòng)響度控制設(shè)備為了實(shí)時(shí)控制在播節(jié)目的

9、伴音響度，可以在播出系統(tǒng)中增加數(shù)字音頻信號(hào)自動(dòng)響度控制設(shè)備，控制播出節(jié)目的整體平均響度，重點(diǎn)解決節(jié)目與節(jié)目之間、頻道與頻道之間響度差異問題。通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)使得所有頻道節(jié)目具有統(tǒng)一的響度，使每個(gè)頻道中不同類型節(jié)目的響度可以做出平衡。對(duì)于同節(jié)目源經(jīng)過不同的系統(tǒng)環(huán)節(jié)導(dǎo)致節(jié)目響度不一致的問題，可以通過分級(jí)測(cè)量測(cè)試，尋找響度差異存在的原因，有針對(duì)性地、盡可能地通過調(diào)整系統(tǒng)來消除響度差異。四.響度控制器的選擇1.Neural響度控制器Harris的Neural響度控制器可以準(zhǔn)確測(cè)量并控制響度的差異，參照ITU-RBS.1770響度標(biāo)準(zhǔn)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，模擬人對(duì)聲音的感知，對(duì)響度進(jìn)展控制的同時(shí)并不損害音

10、質(zhì)，Neural響度控制器可以應(yīng)用于數(shù)字演播室到發(fā)射機(jī)鏈路通道前端。2.DB-X響度控制器T.Eletrnis公司的響度控制器DB-4和DB-8支持AES/EBU和SDI嵌入音頻，提供實(shí)時(shí)響度控制和動(dòng)態(tài)范圍處理，用戶可以調(diào)用設(shè)備在響度和動(dòng)態(tài)范圍處理方面的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)自己節(jié)目的特點(diǎn)修改這些參數(shù)，獲得適宜的播出效果。DB-8適用于播送電視中心，如播出線上，DB-4適用于轉(zhuǎn)播車。3.Levelagi響度控制器Junger公司的Levelagi響度控制器支持AES/EBU、SDI嵌入音頻等音頻接口，支持?jǐn)嚯娕酝?，適宜播出線上使用。Levelagi認(rèn)為盡管響度和電平并不呈現(xiàn)線性關(guān)系，但是二者具有關(guān)聯(lián)性

11、，通過高速檢測(cè)信號(hào)的平均值電平，根據(jù)壓縮擴(kuò)展規(guī)那么進(jìn)展高速處理，可以控制音頻響度。4.IntellGain響度控制器Evertz公司的IntellGain響度控制器采用ITU-RBS.1770標(biāo)準(zhǔn)，集成了壓縮器、限幅器、擴(kuò)幅器和動(dòng)態(tài)范圍處理器，IntellGain對(duì)節(jié)目間和節(jié)目內(nèi)采用不同的處理方法。對(duì)節(jié)目間盡量減少響度差異，對(duì)節(jié)目內(nèi)通過增益控制，盡量保持一個(gè)節(jié)目原有的動(dòng)態(tài)范圍，IntellGain響度控制器可滿足電視播出、有線電視前端等多種應(yīng)用。5.EAP-3901響度控制器iranda公司的EAP-3901響度控制器的核心模塊AL自動(dòng)響度控制Filter濾波器支持采用JungerLevela

12、gi濾波器形式，也可以采用ITU-RBS.1770濾波器形式，EAP-3901響度控制器可以滿足電視播出等應(yīng)用。圖1所示為EAP-3901響度控制器功能方框圖。五.響度控制器的配置與調(diào)試1.響度控制器配置廣電總局在2022年8月公布了響度算法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T262-2022?節(jié)目響度和真峰值音頻電平測(cè)量算法?和設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T263-2022?響度和真峰值指示儀表技術(shù)要求?，在電視播出系統(tǒng)中選用數(shù)字音頻信號(hào)自動(dòng)響度控制器，應(yīng)能符合廣電總局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)能支持ITU-RBS.1770響度標(biāo)準(zhǔn)或EBU-R128響度標(biāo)準(zhǔn)，并支持eb閱讀器方式進(jìn)展參數(shù)設(shè)置和操作控制。我臺(tái)標(biāo)清頻道播出系統(tǒng)的SDSDI

13、數(shù)字視頻嵌入音頻信號(hào)播出鏈路中在4個(gè)主路162切換臺(tái)之后、4只最后一級(jí)數(shù)字視頻分配器之前配置了4只Evertz的3G/HD/SDIntellGain響度控制器，用于4個(gè)標(biāo)清頻道主路在線播出節(jié)目的自動(dòng)響度控制。在高清頻道正式開播后，與高清頻道對(duì)應(yīng)的標(biāo)清同播頻道不再重復(fù)進(jìn)展在線播出節(jié)目的自動(dòng)響度控制，其對(duì)應(yīng)的那一只3G/HD/SDIntellGain響度控制器就作為高清頻道備路在線播出節(jié)目的自動(dòng)響度控制器。我臺(tái)高清頻道播出系統(tǒng)的HDSDI數(shù)字視頻嵌入音頻信號(hào)播出鏈路中在主備2個(gè)162切換器之后、2只鍵混器之前分別配置了1只iranda的3G/HD/SDEAP-3901響度控制器和1只Evertz的

14、3G/HD/SDIntellGain響度控制器，用于1個(gè)高清頻道主備在線播出節(jié)目的自動(dòng)響度控制。圖2所示威為配置有響度控制器的HDSDI信號(hào)播出鏈路方框圖。響度控制器在HD/SDSDI信號(hào)播出鏈路中需要對(duì)嵌入音頻信號(hào)完成解嵌、AL、加嵌等處理，目的是對(duì)在播節(jié)目SDI信號(hào)解嵌出AES數(shù)字音頻信號(hào)并進(jìn)展響度處理，響度處理時(shí)根據(jù)檢波器檢出音頻響度大小再反響調(diào)整增益，使響度控制在目的范圍，最后再把AES數(shù)字音頻信號(hào)加嵌到SDI信號(hào)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)響度的控制處理。為了保持在播節(jié)目聲畫同步，響度控制器還要對(duì)數(shù)字視頻信號(hào)完成幀存、延時(shí)等處理。在節(jié)目播出過程中，采用響度控制技術(shù)可以使在播節(jié)目音量始終保持在適當(dāng)?shù)哪康?/p>

15、響度值附近。但是響度控制器在播出系統(tǒng)中也增加了信號(hào)播出鏈路環(huán)節(jié)。考慮到平安播出優(yōu)先，假設(shè)響度控制器發(fā)生故障，可以將其斷電，那么其輸入SDI信號(hào)就會(huì)直通輸出；也可以通過跳線將響度控制器隔離出信號(hào)播出鏈路，等到響度控制器檢修完畢恢復(fù)正常之后，再拔除跳線，將其重新參加信號(hào)播出鏈路中工作。響度控制器作為HD/SDSDI信號(hào)播出鏈路中的關(guān)鍵設(shè)備，其技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣會(huì)直接影響信號(hào)播出鏈路的技術(shù)指標(biāo)，所以在安裝、配置、調(diào)試與維護(hù)響度控制器時(shí)有必要對(duì)其進(jìn)展接口指標(biāo)和通道指標(biāo)的測(cè)試，如回波損耗、眼圖、抖動(dòng)、數(shù)字視頻格式等指標(biāo)的測(cè)試等。2.響度控制器調(diào)試與參數(shù)設(shè)置受篇幅所限，以下僅以iranda的3G/HD/SDE

16、AP-3901響度控制器為例進(jìn)展說明，并請(qǐng)參見圖3、圖4、圖5。1確定音頻信號(hào)電平參照廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T223-2022和GY/T192-2022，確定數(shù)字音頻信號(hào)參考電平為-20dBFS，-20dBFS也用作數(shù)字音頻設(shè)備的校準(zhǔn)電平。在確定系統(tǒng)可允許通過的最頂峰值電平時(shí)，將最末級(jí)限制器的門限確定為-6dBFS，這樣保證播出信號(hào)最頂峰值電平不會(huì)超過-6dBFS。2設(shè)定目的響度值響度控制器的通常做法是將響度值通過一定算法計(jì)算出積分平均值，再利用響度標(biāo)準(zhǔn)控制節(jié)目整體響度。在EAP-3901響度控制器的AL自動(dòng)響度控制Filter濾波器采用ITU-RBS.1770濾波器形式情況下，參照歐廣聯(lián)EBU響

17、度算法和標(biāo)準(zhǔn)，我們將節(jié)目目的響度值設(shè)定為-23LKFS，動(dòng)態(tài)節(jié)目信號(hào)經(jīng)過EAP-3901后實(shí)時(shí)平均響度值將盡量向-232LKFS逼近。3設(shè)定工作電平在EAP-3901響度控制器的ALFilter采用JungerLevelagi濾波器形式情況下，參照廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T262-2022?節(jié)目響度和真峰值音頻電平測(cè)量算法?，通過各類節(jié)目實(shí)時(shí)播出比對(duì)，我們將節(jié)目工作電平設(shè)定為-16dBFS，動(dòng)態(tài)節(jié)目信號(hào)經(jīng)過EAP-3901后實(shí)時(shí)平均響度值也能盡量向-232LKFS逼近。4設(shè)定響度門限當(dāng)響度值處于響度上限-21LKFS和響度下限-25LKFS這兩個(gè)參數(shù)之間時(shí)，節(jié)目信號(hào)被視為平安，EAP-3901響度控

18、制器就不對(duì)節(jié)目信號(hào)進(jìn)展響度控制。5設(shè)定響度最大增益值和最大衰減值當(dāng)需要進(jìn)展響度控制時(shí)，axGain和inGain這兩個(gè)參數(shù)就決定了響度增益的最大數(shù)值和響度衰減的最大數(shù)值，這兩個(gè)參數(shù)均設(shè)定為10dB。6設(shè)定音頻信號(hào)電平凍結(jié)值和靜默值數(shù)字音頻信號(hào)電平凍結(jié)值設(shè)定為-50dBFS，數(shù)字音頻信號(hào)電平靜默值設(shè)定為-70dBFS，這樣當(dāng)在線播出節(jié)目正常短時(shí)間低音量時(shí)或者正常短時(shí)間靜音時(shí)，可以防止出現(xiàn)不期望的響度控制或者將背景噪聲電平提升放大。7設(shè)定響度控制瞬間處理響應(yīng)速度這個(gè)參數(shù)決定了響度控制的瞬間處理響應(yīng)速度，分為Sft、id、Hard三檔，我們選擇了id檔。EAP-3901響度控制器AL其余參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參見圖4。以以下圖6那么是EAP-3901響度控制器的AL響度監(jiān)控界面圖。六.響度控制技術(shù)小結(jié)與展望1.響度歸一化技術(shù)通過設(shè)備、人工等手段，把節(jié)目響度控制在目的值附近。1人工控制：通過人耳的主觀監(jiān)聽和響度監(jiān)測(cè)設(shè)備指示，在節(jié)目制作環(huán)節(jié)對(duì)節(jié)目響度進(jìn)展控制。在無響度監(jiān)測(cè)設(shè)備情況下，需要在校準(zhǔn)的監(jiān)聽環(huán)境中，通過主觀聽覺和對(duì)電平表的觀察，借助經(jīng)歷值對(duì)節(jié)目進(jìn)展響度調(diào)整。在有響度監(jiān)測(cè)設(shè)備情況下，通過對(duì)響度表讀數(shù)的觀察，對(duì)節(jié)目電平、頻率、動(dòng)態(tài)、聲道進(jìn)展調(diào)整，到