文/孫雅彬 王鵬

由于電視節(jié)目制作、播出、傳輸、接收、播放等環(huán)節(jié)繁多，過程復(fù)雜，節(jié)目伴音響度控制一向是電視行業(yè)發(fā)展中的一個難題。不僅在各個不同的電視頻道之間，甚至在同一頻道的不同節(jié)目切換時，也時常發(fā)生音量跳變的現(xiàn)象，這對電視觀眾收看收聽節(jié)目造成了極大的影響和不適感。因此，對于廣播電視監(jiān)測監(jiān)管行業(yè)，將電視節(jié)目響度列入監(jiān)測范圍刻不容緩。

1.響度的定義和標準

一般來說，響度是人對聲音強度的主觀感受描述，電視節(jié)目音頻信號的電平高低、聲音的頻率、節(jié)目的動態(tài)范圍等指標都會對人耳響度大小的感覺產(chǎn)生影響。

以往在音頻系統(tǒng)中常通過測量信號電平來反映音頻響度情況，常用的測量儀表有VU和PPM表。VU表所測量的是信號的準平均值電平，依靠指針的快速運動顯示信號電平變化，但也因此它的反應(yīng)存在一些延遲，導(dǎo)致無法顯示過于細微的電平波動。而PPM表測量的是信號的準峰值電平，主要顯示出當(dāng)前的峰值情況。由于通常難以精確地在真正的峰值信號出現(xiàn)的瞬間進行采樣，所以采樣峰值電平無法準確指示真實峰值電平。

實際上并不能通過電平這個單一指標表征響度，為了盡量客觀地描述出人耳對聲音強弱的感受，經(jīng)過長久的研究，國際電聯(lián)在ITU-R BS.1770系列建議書中提出了用于測量音頻節(jié)目響度和真峰值音頻電平的算法。該算法對音頻信號采用模擬人頭部聲學(xué)效應(yīng)的前置濾波器和leq（RLB）加權(quán)濾波器級聯(lián)過濾加權(quán)，計算出的加權(quán)均方電平即為節(jié)目響度，絕對響度單位為LKFS（Loudness，K-weighted，relative to full scale）[1]。LKFS等同于歐洲廣播聯(lián)盟的EBU R128推薦建議中提出的絕對響度單位LUFS（Loudness units relative to full scale），EBU R128 中同時定義了相對響度單位為LU（Loudness units）。同時，對音頻信號進行等比例過采樣以及高頻預(yù)加重的方式，得到更加精確的相對于100%滿刻度和真峰值測量的分貝，單位為dB TP。

針對我國具體情況，在國家新聞出版廣電總局頒布的GY/T 282-2014《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》中對電視節(jié)目音頻響度和真峰值做出了明確規(guī)定，數(shù)字電視節(jié)目的平均響度目標值應(yīng)為-24LKFS±2LU，整個節(jié)目的最大真峰值音頻電平應(yīng)不超過-2dB TP[2]。

2.響度差異的成因

從對電視節(jié)目伴音響度的影響大小來看，整個傳播鏈路大致可以分為節(jié)目制播域、信號傳輸域以及用戶接收域三大部分，以下針對各流程對響度差異問題進行具體分析。

2.1 節(jié)目制播域

若某個電視頻道存在不同節(jié)目間的響度差異，則多發(fā)生在節(jié)目制播環(huán)節(jié)。首先，同一頻道播出的節(jié)目制作來源各異，未必都遵循統(tǒng)一標準在節(jié)目制作播出環(huán)節(jié)采用基于響度的測量和控制設(shè)備，因此存在較大差異。其次，不同節(jié)目的性質(zhì)及內(nèi)容要求不同，制作節(jié)目音頻時的動態(tài)范圍也會相應(yīng)地發(fā)生變化，而其中動態(tài)范圍小的音頻信號節(jié)目響度更高，另外還存在某些廣告節(jié)目、電視購物節(jié)目通過提高與常規(guī)節(jié)目整體響度對比，從而達到吸引觀眾關(guān)注的目的，這也是目前響度問題表現(xiàn)最突出的部分。事實上，在節(jié)目制作環(huán)節(jié)讓自己節(jié)目的響度提升這種做法，如今在電視臺、電臺的播出環(huán)節(jié)已不會取得任何優(yōu)勢，原因在于對響度超過閾值的節(jié)目會在響度控制時進行信號壓縮，從而造成一定的音質(zhì)損失。因此，在不斷追求音質(zhì)高保真度的當(dāng)下，提高響度上獲取聽感優(yōu)勢對于電視節(jié)目已越來越不重要了，甚至?xí)m得其反。

2.2 信號傳輸域

在信號傳輸域中，雖然對節(jié)目有編碼、加擾等操作，但究其本質(zhì)并沒有對節(jié)目內(nèi)容產(chǎn)生改變，只是可能對節(jié)目音頻信號電平產(chǎn)生增益。因此，對于同一節(jié)目，信號傳輸域?qū)?jié)目響度造成的影響主要是影響了節(jié)目音頻信號電平。而同一節(jié)目即使在制播環(huán)節(jié)應(yīng)用了統(tǒng)一的標準，節(jié)目平均響度與最大真峰值電平均達到規(guī)定水平，但由于不同頻道傳輸鏈路不同，得到的增益不同，因而最終響度仍會有所差異。

信號傳輸域中產(chǎn)生的增益通常有以下幾種：

2.2.1 模數(shù)變換時電平錯誤引起的鏈路增益

在對節(jié)目音頻信號進行模數(shù)變換時，轉(zhuǎn)換設(shè)備中數(shù)字和模擬的滿刻度電平未能正確對應(yīng)將會對信號電平產(chǎn)生一定的增益，其中最常見的電平錯誤發(fā)生在編碼器環(huán)節(jié)中。

2.2.2 不同傳輸節(jié)點人為調(diào)整引起的鏈路增益

在播控、傳輸、衛(wèi)星上行站、有線前端等各個不同的傳輸節(jié)點，均可對節(jié)目音頻信號電平進行增益調(diào)整。存在對節(jié)目音頻信號電平人為進行不適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，造成鏈路存在增益。

2.2.3 模擬設(shè)備阻抗匹配引起的鏈路增益

由于我國電視行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的限制，整個電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化尚未完全完成，在某些鏈路中仍在使用模擬設(shè)備，如果未注意采取相應(yīng)措施保證模擬設(shè)備與數(shù)字設(shè)備之間連接時阻抗匹配，將會使模擬節(jié)目的音頻信號電平提升，從而在該傳輸鏈路中引入增益[3]。

2.3 用戶接收域

除了電視節(jié)目制作與傳輸環(huán)節(jié)，音頻信號在用戶接受環(huán)節(jié)也大致分幾種：效果最好的是專業(yè)級別高保真影院系統(tǒng)，能夠較為真實地遵循信號原汁原味的效果；而大多數(shù)接收觀眾一般是直接用電視機喇叭來還原聲音的，這就相對來說稍為遜色一些；其他還有一部分觀眾使用手機、耳機或藍牙音箱等移動終端播放電視節(jié)目聲音。這些電視節(jié)目傳播鏈路末端的差別給保持電視節(jié)目響度一致性造成一定的困難。

3.電視節(jié)目響度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

3.1 功能構(gòu)想

響度監(jiān)測設(shè)備主要針對輸入的TS流，通過分析處理，將TS流中相應(yīng)的音頻文件解碼，通過標準化的計算，得出準確的響度值。響度監(jiān)測設(shè)備能夠進行7×24小時的穩(wěn)定運行。系統(tǒng)針對音頻文件，可以至少保留30天。對超出響度標準值的告警節(jié)目，節(jié)目的音頻文件采取長期保留。對響度監(jiān)測的結(jié)果數(shù)據(jù)進行長期保留。

響度監(jiān)測數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)GY/T 282-2014《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》中的規(guī)定，節(jié)目平均響度目標值為-24LKFS，容差范圍為±2LU。由此設(shè)定相應(yīng)的告警門限，對測量后的響度值進行分類統(tǒng)計分析，并給出相應(yīng)的報表數(shù)據(jù)。同時能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)進行處理分析，并進行報警、統(tǒng)計、圖形化展現(xiàn)等。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

“音頻獲取”模塊從外部獲取音頻數(shù)據(jù)，響度監(jiān)測后臺服務(wù)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計存儲原則存儲音頻到存儲系統(tǒng)。存儲音頻到音頻存儲系統(tǒng)時注意，對存取的音頻要按照時間建立索引，方便“響度計算”模塊讀取特定時間段的音頻進行響度計算。由于不同電視頻道在進入“音頻獲取”模塊的傳輸路徑、處理單元不同，因此延時也不同，在系統(tǒng)實現(xiàn)要注意與節(jié)目播放時間和存儲時間的對齊。

“響度計算”模塊按照輸入的節(jié)目時長，從“音頻存儲系統(tǒng)”讀取對應(yīng)音頻進行響度的計算，并且把計算結(jié)果提交到“業(yè)務(wù)邏輯”模塊，并保存到數(shù)據(jù)中。

“固定時長節(jié)目劃分”模塊，在沒有精確節(jié)目單的情況下，把電視頻道分成固定時長的“節(jié)目”，每一個“節(jié)目”的開始時間和結(jié)束時間提交到響度計算模塊計算響度。

“音頻存取管理”模塊，定期清理過期的音頻數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)移響度超過設(shè)定值的節(jié)目音頻到證據(jù)區(qū)長期保存。假設(shè)一個節(jié)目音頻碼率為300kbps，則一個電視頻道的音頻存儲一天需要3.24GBytes；考慮到精確節(jié)目單可能在24小時后得到，一個電視頻道的音頻存取三天需要9.72GBytes。

“節(jié)目單獲取”模塊，從不同的途徑獲取精確的節(jié)目單?？梢杂幸韵聨讉€途徑：（1）從電視臺獲取前一天播出的節(jié)目單；（2）從監(jiān)管中心數(shù)據(jù)中心獲取已經(jīng)編目頻道的節(jié)目單。該模塊負責(zé)把不同途徑獲取節(jié)目單轉(zhuǎn)換為“響度計算”模塊接口使用的開始時間和結(jié)束時間，并且驅(qū)動“響度計算”模塊進行計算。

“業(yè)務(wù)邏輯”模塊接受“響度計算”模塊提交的節(jié)目響度計算結(jié)果并存入數(shù)據(jù)庫，根據(jù)設(shè)置條件實時或者定期生成響度報表，以供“業(yè)務(wù)展現(xiàn)”模塊使用。

結(jié)語

我國電視節(jié)目，特別是廣告節(jié)目音頻響度明顯超出常規(guī)節(jié)目音頻響度，對廣大電視觀眾的收視收聽體驗造成極差影響，嚴重阻礙電視行業(yè)發(fā)展。為規(guī)范電視節(jié)目音頻響度，我們應(yīng)該繼續(xù)高度重視加強電視節(jié)目的音頻響度監(jiān)管工作，把電視節(jié)目的音頻響度納入監(jiān)管體系，充分建設(shè)到位更加完備的監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)，為及時發(fā)現(xiàn)和處理不嚴格執(zhí)行相關(guān)節(jié)目音頻響度標準的行為做好技術(shù)保障。

[1]GY-T 262-201，節(jié)目響度和真峰值音頻電平測量算法[S].[2]張建東，鄧向冬，寧金輝，崔俊生，覃毅力.數(shù)字電視節(jié)目平均響度和真峰值音頻電平技術(shù)要求標準解讀 [J] 廣播與電視技術(shù)，2014，41（12）.

[3]鄧向冬，張建東，崔俊生，覃毅力，寧金輝.電視節(jié)目伴音響度一致性方案研究 [J] 廣播與電視技術(shù)，2011，38（c00）：60.