崔俊生　覃毅力　寧金輝　鄧向冬　張建東

【摘要】本文在對(duì)我國(guó)響度差異問(wèn)題進(jìn)行充分調(diào)研、測(cè)試的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)廣播電視技術(shù)體系和運(yùn)行體系，建立了響度差異原因分析的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)該模型把導(dǎo)致響度差異的各個(gè)因素進(jìn)行分解并量化，分析出導(dǎo)致響度差異的主要因素，同時(shí)分析各個(gè)因素所對(duì)應(yīng)的技術(shù)環(huán)節(jié)和運(yùn)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(wèn)題造成的影響已經(jīng)越來(lái)越大，國(guó)際、國(guó)內(nèi)主要廣播電視運(yùn)行機(jī)構(gòu)和相關(guān)工程技術(shù)人員正在努力解決響度差異問(wèn)題。電視節(jié)目響度差異問(wèn)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?？?dǎo)致響度差異的因素主要涉及哪些技術(shù)環(huán)節(jié)和運(yùn)行環(huán)節(jié)？

本文在我國(guó)主要上星節(jié)目的響度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室響度舒適區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，首先模擬用戶換臺(tái)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行響度差異的統(tǒng)計(jì)分析，其次結(jié)合我國(guó)廣播電視技術(shù)體系與運(yùn)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(guò)用數(shù)學(xué)模型對(duì)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，定量的分析出導(dǎo)致響度差異的各個(gè)因素、及其各個(gè)因素所導(dǎo)致響度差異的比重。同時(shí)對(duì)各個(gè)因素對(duì)應(yīng)的技術(shù)環(huán)節(jié)和運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)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(duì)應(yīng)到相關(guān)運(yùn)行實(shí)體，從而使以較小的代價(jià)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(yùn)行體系

目前，我國(guó)廣播電視的響度差異問(wèn)題影響較大的是各個(gè)上星的綜合頻道，為了便于理解數(shù)學(xué)模型，本文首先對(duì)上星綜合頻道的技術(shù)體系和運(yùn)行體系進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

1. 我國(guó)廣播電視運(yùn)行體系

我國(guó)廣播電視運(yùn)行機(jī)構(gòu)有電視臺(tái)、衛(wèi)星地球站、有線電視網(wǎng)絡(luò)公司、直播衛(wèi)星運(yùn)行機(jī)構(gòu)、地面電視運(yùn)行機(jī)構(gòu)和廣播電視SDH/WDM傳輸網(wǎng)絡(luò)。在以上運(yùn)行機(jī)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(yùn)行機(jī)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(jìn)行闡述。

我國(guó)廣播電視基本的運(yùn)行體系是：電視臺(tái)負(fù)責(zé)制作節(jié)目、購(gòu)買節(jié)目并播出；電視臺(tái)播出的節(jié)目信號(hào)通過(guò)衛(wèi)星地球站進(jìn)行傳輸；各地有線網(wǎng)絡(luò)公司接收來(lái)自衛(wèi)星的廣播電視信號(hào)，重新復(fù)用后通過(guò)有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到觀眾家中。

我國(guó)廣播電視運(yùn)行的另一個(gè)重要特點(diǎn)是：各上星綜合電視頻道均轉(zhuǎn)播中央電視臺(tái)的新聞聯(lián)播節(jié)目。

2. 我國(guó)廣播電視基本技術(shù)體系

根據(jù)我國(guó)廣播電視的基本運(yùn)行體系，電視節(jié)目從信號(hào)采集到觀眾家中經(jīng)過(guò)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(hào)從電視臺(tái)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(duì)“圖1 廣播信號(hào)流程”中的設(shè)備/信號(hào)處理按照最小化部門功能進(jìn)行了分組，即按照實(shí)際運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)中可能存在最小部門分工，并抽象為邏輯功能實(shí)體；其中每一個(gè)邏輯功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)廣播電視信號(hào)處理的特定功能，這些功能基本與實(shí)際運(yùn)行中廣播電視運(yùn)行機(jī)構(gòu)/部門的職能一致或者與運(yùn)行機(jī)構(gòu)/部門的部分職能一致。因此，實(shí)際廣播電視運(yùn)行機(jī)構(gòu)中的一個(gè)單位/部門可能對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯功能實(shí)體，也可能對(duì)應(yīng)多個(gè)邏輯功能實(shí)體。

經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)廣播電視運(yùn)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(hào)流程圖”中設(shè)備進(jìn)行抽象整理，整理為如圖2所示的廣播電視信號(hào)處理鏈路的邏輯功能示意框圖。其中，圖2中的一個(gè)邏輯功能實(shí)體有可能對(duì)應(yīng)實(shí)際運(yùn)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)單位/部門，也有可能連續(xù)多個(gè)邏輯功能實(shí)體對(duì)應(yīng)實(shí)際運(yùn)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)單位/部門。

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

三. 響度測(cè)試數(shù)據(jù)介紹

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

（1）我國(guó)目前數(shù)字電視響度差異問(wèn)題在觀眾實(shí)際看電視過(guò)程中的嚴(yán)重程度；

（2數(shù)字電視各運(yùn)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)對(duì)響度問(wèn)題定量的影響程度。

只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(wèn)題普遍存在。如：項(xiàng)目組對(duì)中央電視臺(tái)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(jìn)行了監(jiān)測(cè)，這些節(jié)目的類型包括廣告、電視購(gòu)物、動(dòng)畫(huà)片、天氣預(yù)報(bào)、專題片、電視劇、新聞聯(lián)播等。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：頻道內(nèi)存在一定的響度差，部分省級(jí)衛(wèi)視臺(tái)內(nèi)各類節(jié)目的響度差高達(dá)10dB，甚至達(dá)到14dB；某些省級(jí)衛(wèi)視臺(tái)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(gè)響度差異貢獻(xiàn)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(tái)新聞聯(lián)播時(shí)，各上星頻道間存在較大的響度差，被測(cè)的頻道間最大的響度差達(dá)16.6dB。由于測(cè)試時(shí)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(gè)數(shù)學(xué)模型對(duì)大量的響度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而定量的分析出影響響度的各個(gè)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(wèn)題，需要把影響節(jié)目響度的各個(gè)因素量化并引入到一個(gè)數(shù)學(xué)模型中，從而便于把復(fù)雜的響度問(wèn)題分解為較簡(jiǎn)單的問(wèn)題，逐一解決。但在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有文獻(xiàn)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(duì)大量數(shù)據(jù)的驗(yàn)算分析。

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

（1）切換前后，響度差異的平均值達(dá)到了7.01dB；

（2）切換前后，觀眾會(huì)有明顯響度差異感覺(jué)占總切換次數(shù)的64%；

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

可見(jiàn)，我國(guó)目前的響度問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。

3. 響度差異的分量分析

通過(guò)以上對(duì)響度測(cè)試數(shù)據(jù)的模擬計(jì)算，可見(jiàn)響度問(wèn)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(gè)分量決定，現(xiàn)在分析、對(duì)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(gè)頻道傳輸鏈路對(duì)所傳輸?shù)墓?jié)目無(wú)增益，則各個(gè)節(jié)目間的平均響度差為，我們對(duì)同一頻道的不同電視節(jié)目的平均響度差進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)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(guò)上述數(shù)學(xué)分析和實(shí)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(gè)分量。

如果能夠控制所有鏈路的，通過(guò)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(huì)使切換頻道/節(jié)目的平均響度差異大大減少。

同時(shí)，如果能夠控制，通過(guò)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(gè)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(xiàn)

[1]中國(guó)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(shí)驗(yàn)室研究