崔俊生　覃毅力　寧金輝　鄧向冬　張建東

【摘要】本文在對我國響度差異問題進行充分調(diào)研、測試的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國廣播電視技術(shù)體系和運行體系，建立了響度差異原因分析的數(shù)學(xué)模型。通過該模型把導(dǎo)致響度差異的各個因素進行分解并量化，分析出導(dǎo)致響度差異的主要因素，同時分析各個因素所對應(yīng)的技術(shù)環(huán)節(jié)和運行環(huán)節(jié)，為響度差異控制提供理論指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】響度控制 響度差異分析 響度差異分析建模

一. 引言

目前，電視節(jié)目響度差異問題造成的影響已經(jīng)越來越大，國際、國內(nèi)主要廣播電視運行機構(gòu)和相關(guān)工程技術(shù)人員正在努力解決響度差異問題。電視節(jié)目響度差異問題到底有多嚴(yán)重？是什么原因?qū)е马懚炔町?，及其不同原因?qū)懚炔町惖挠绊懭绾危繉?dǎo)致響度差異的因素主要涉及哪些技術(shù)環(huán)節(jié)和運行環(huán)節(jié)？

本文在我國主要上星節(jié)目的響度實測數(shù)據(jù)與實驗室響度舒適區(qū)試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，首先模擬用戶換臺對測試數(shù)據(jù)進行響度差異的統(tǒng)計分析，其次結(jié)合我國廣播電視技術(shù)體系與運行體系的分析，建立了電視節(jié)目響度差異分析的數(shù)學(xué)模型。通過用數(shù)學(xué)模型對實際測量數(shù)據(jù)的分析計算，定量的分析出導(dǎo)致響度差異的各個因素、及其各個因素所導(dǎo)致響度差異的比重。同時對各個因素對應(yīng)的技術(shù)環(huán)節(jié)和運行環(huán)節(jié)進行了分析。根據(jù)這些，可以使我們方便的找出導(dǎo)致響度差異比較大的技術(shù)環(huán)節(jié)，并對應(yīng)到相關(guān)運行實體，從而使以較小的代價換取最大程度的改善響度差異成為可能。

二. 廣播電視的基本技術(shù)體系和運行體系

目前，我國廣播電視的響度差異問題影響較大的是各個上星的綜合頻道，為了便于理解數(shù)學(xué)模型，本文首先對上星綜合頻道的技術(shù)體系和運行體系進行簡要的說明。

1. 我國廣播電視運行體系

我國廣播電視運行機構(gòu)有電視臺、衛(wèi)星地球站、有線電視網(wǎng)絡(luò)公司、直播衛(wèi)星運行機構(gòu)、地面電視運行機構(gòu)和廣播電視SDH/WDM傳輸網(wǎng)絡(luò)。在以上運行機構(gòu)中，由于直播衛(wèi)星用戶、地面數(shù)字電視用戶與有線電視用戶相比所占比重太少，而且都屬于傳輸覆蓋的運行機構(gòu)，因此本文以有線網(wǎng)絡(luò)公司觀眾的接收鏈路為代表進行闡述。

我國廣播電視基本的運行體系是：電視臺負(fù)責(zé)制作節(jié)目、購買節(jié)目并播出；電視臺播出的節(jié)目信號通過衛(wèi)星地球站進行傳輸；各地有線網(wǎng)絡(luò)公司接收來自衛(wèi)星的廣播電視信號，重新復(fù)用后通過有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到觀眾家中。

我國廣播電視運行的另一個重要特點是：各上星綜合電視頻道均轉(zhuǎn)播中央電視臺的新聞聯(lián)播節(jié)目。

2. 我國廣播電視基本技術(shù)體系

根據(jù)我國廣播電視的基本運行體系，電視節(jié)目從信號采集到觀眾家中經(jīng)過的技術(shù)環(huán)節(jié)如圖1所示。在圖1中，我們可以看到廣播電視信號從電視臺至最終觀眾家中，涉及到的節(jié)目制作、收錄、配音、播出、傳輸、接入等諸多技術(shù)環(huán)節(jié)。

根據(jù)傳輸鏈路中涉及的不同單位以及單位內(nèi)不同的部門，對“圖1 廣播信號流程”中的設(shè)備/信號處理按照最小化部門功能進行了分組，即按照實際運營機構(gòu)中可能存在最小部門分工，并抽象為邏輯功能實體；其中每一個邏輯功能實體實現(xiàn)廣播電視信號處理的特定功能，這些功能基本與實際運行中廣播電視運行機構(gòu)/部門的職能一致或者與運行機構(gòu)/部門的部分職能一致。因此，實際廣播電視運行機構(gòu)中的一個單位/部門可能對應(yīng)一個邏輯功能實體，也可能對應(yīng)多個邏輯功能實體。

經(jīng)過對我國廣播電視運行體系的調(diào)研分析，我們按照以上分組原則把圖1“廣播電視信號流程圖”中設(shè)備進行抽象整理，整理為如圖2所示的廣播電視信號處理鏈路的邏輯功能示意框圖。其中，圖2中的一個邏輯功能實體有可能對應(yīng)實際運行機構(gòu)的一個單位/部門，也有可能連續(xù)多個邏輯功能實體對應(yīng)實際運行機構(gòu)的一個單位/部門。

根據(jù)我們的調(diào)查、測試與分析，圖2中黃色邏輯功能實體是可能改變節(jié)目響度的地方[1]。

三. 響度測試數(shù)據(jù)介紹

項目組對不同的上星頻道、不同的節(jié)目在不同的時間段進行了測試，積累了大量原始響度數(shù)據(jù)。但是面對這些響度測試數(shù)據(jù)和復(fù)雜的廣播電視運行技術(shù)體系，很難定性、定量的分析出：

（1）我國目前數(shù)字電視響度差異問題在觀眾實際看電視過程中的嚴(yán)重程度；

（2數(shù)字電視各運行機構(gòu)負(fù)責(zé)的各個技術(shù)環(huán)節(jié)對響度問題定量的影響程度。

只能根據(jù)經(jīng)驗進行定性的初步分析，得出如下結(jié)論：

（1）由于節(jié)目形態(tài)各異，節(jié)目出處不同，由節(jié)目制作所產(chǎn)生的響度差異問題普遍存在。如：項目組對中央電視臺1套以及湖北衛(wèi)視、貴州衛(wèi)視、青海衛(wèi)視、遼寧衛(wèi)視、山西衛(wèi)視、四川衛(wèi)視、新疆衛(wèi)視等上星頻道中不同節(jié)目的響度值進行了監(jiān)測，這些節(jié)目的類型包括廣告、電視購物、動畫片、天氣預(yù)報、專題片、電視劇、新聞聯(lián)播等。監(jiān)測結(jié)果顯示：頻道內(nèi)存在一定的響度差，部分省級衛(wèi)視臺內(nèi)各類節(jié)目的響度差高達10dB，甚至達到14dB；某些省級衛(wèi)視臺廣告類節(jié)目的平均響度比其它類型的節(jié)目的平均響度高，有廣告類節(jié)目的平均響度比轉(zhuǎn)播新聞聯(lián)播的平均響度高9dB。

（2）另一個響度差異貢獻因素存在于傳輸域：傳輸鏈路增益。在各衛(wèi)視轉(zhuǎn)播中央電視臺新聞聯(lián)播時，各上星頻道間存在較大的響度差，被測的頻道間最大的響度差達16.6dB。由于測試時的節(jié)目源相同，響度差異為傳輸鏈路增益所致。

因此，我們需要一個數(shù)學(xué)模型對大量的響度數(shù)據(jù)進行分析，從而定量的分析出影響響度的各個因素以及出現(xiàn)的環(huán)節(jié)。

四. 總體數(shù)學(xué)模型

1. 數(shù)學(xué)建模

為了便于分析并解決響度問題，需要把影響節(jié)目響度的各個因素量化并引入到一個數(shù)學(xué)模型中，從而便于把復(fù)雜的響度問題分解為較簡單的問題，逐一解決。但在國內(nèi)外現(xiàn)有文獻中找不到有關(guān)內(nèi)容，以下為我們的提出的數(shù)學(xué)模型，以及用數(shù)學(xué)模型對大量數(shù)據(jù)的驗算分析。

因此我們定量的得出了我國目前數(shù)字電視響度差異問題在觀眾實際看電視過程中的嚴(yán)重程度，也就是說，根據(jù)我國目前的抽樣數(shù)據(jù)：

（1）切換前后，響度差異的平均值達到了7.01dB；

（2）切換前后，觀眾會有明顯響度差異感覺占總切換次數(shù)的64%；

（3）切換前后，觀眾會感覺到響度差異讓人討厭的，占總切換次數(shù)的40%。

可見，我國目前的響度問題相當(dāng)嚴(yán)重。

3. 響度差異的分量分析

通過以上對響度測試數(shù)據(jù)的模擬計算，可見響度問題相當(dāng)嚴(yán)重，但是這些響度差異到底是由那些因素影響呢？不同的因素影響的程度有多大？根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型，響度的差異主要由于、、 三個分量決定，現(xiàn)在分析、對于觀眾處響度差異的影響。

（2）節(jié)目平均響度的影響

如果各個頻道傳輸鏈路對所傳輸?shù)墓?jié)目無增益，則各個節(jié)目間的平均響度差為，我們對同一頻道的不同電視節(jié)目的平均響度差進行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如圖5所示。

同一頻道節(jié)目間平均響度的差的平均值為3.31dB。

4. 數(shù)學(xué)模型分析的指導(dǎo)意義

通過上述數(shù)學(xué)分析和實例試算，可以知道，要總體上減小頻道/節(jié)目切換前后的響度差值，應(yīng)主要減小和這兩個分量。

如果能夠控制所有鏈路的，通過播出和傳輸部門的鏈路調(diào)整，將其減小為0或控制不讓其出現(xiàn)較大值，則會使切換頻道/節(jié)目的平均響度差異大大減少。

同時，如果能夠控制，通過節(jié)目制作部門的音頻調(diào)整，所有節(jié)目的平均響度都向同一個標(biāo)準(zhǔn)值靠攏，則節(jié)目間的響度差減小，總的頻道/節(jié)目切換響度差異也減少。B&P

參考文獻

[1]中國電視節(jié)目伴音響度差異情況調(diào)查及原因分析

[2]電視節(jié)目伴音響度控制之相關(guān)實驗室研究