浅析电视台高清文件化播出音频响度一致性的处理及控制

　　【摘要】中央电视台长期高度重视对电视节目音频响度的监督管理，严格按照总局发布的音频响度技术标准对电视节目进行制作和播出。在电视节目音频进入数字化后，中央电视台音频在立体声和环绕声制作、播出等方面，经过潜心摸索，刻苦攻关，取得了的很多宝贵的经验。本文对电视台文件化播出的音频响度一致性的处理及控制的情况进行介绍。

　　【关键词】响度规范 响度控制 响度矫正

　　随着电视技术的发展，目前电视台高清文件化播出已经成为主流，高清电视节目能够给观众呈现出更为细腻逼真的画面，和出色的场景声音还原，使观众在家中即可体验电影院一般的视听效果，但是许多电视播出机构对播出节目中音频内容不够重视，满足于只要有声音就行，对播出过程中出现的音质缺陷、响度的大幅度跳变未加有效的控制，其中，播出时不同节目源声音电平差异带来的较大响度跳变，以及各制作节目时对电平标准把握不严带来频道间响度的大幅跳变，最终还原后节目响度不可预知的大幅變化，导致观众在收看电视节目的时候，不断地要通过遥控器来调整输出音量的大小，事实上已经影响到节目播出的效果。如若做到不同的节目之间都能让观众得到一个满意的相对声音响度，需要从节目制作标准与播出控制两个方面入手，因此对于我们电视行业技术者来说，从源头解决问题才是最根本的方案。

　　我台与国家新闻出版广电总局规划院等机构合作，制定和发布了关于电视节目响度行业标准《数字电视节目平均响度和真峰值音频电平技术要求》，并在高清电视节目的系统建设上投入了大量人力物力，同时在播出环节和制作环节严格按照技术规范进行节目的制作与播出，现阶段已经在文件化播出的音频响度一致性的处理及控制取得一定成效，因此可以看出既要制定统一的响度规范，也要采用不同的响度控制方法和应用策略，以达到响度管控目的，使观众在收看电视节目时获得更好的听音体验。

　　一.央视节目响度播出的现状

　　中央电视台在长期电视节目制作、播出的实践中，对节目响度有比较深入的了解和研究，尤其是电视节目音频进入数字化后，中央电视台音频在立体声和环绕声制作、播出等方面，经过潜心摸索，刻苦攻关，取得了的很多宝贵的经验，并与国家新闻出版广电总局规划院等机构合作，制定和发布了关于电视节目响度行业标准《数字电视节目平均响度和真峰值音频电平技术要求》（GY/ T282-2-14），成为电视节目响度控制最重要的三个行业标准之一。

　　如何能够达到响度一致是目前各家电视台都非常关心的问题，现有的解决方法主要包括两个方面：响度的制作时整体调整和播出时实时调整；前者按照不同音频的平均响度进行整体调整，调整后不同音频的平均响度均与目标响度保持一致；后者在播出时通过响度控制器对音频作部分调整，对音频中响度小的部分进行提升，响度大的部分进行衰减。但这两种方式都有各自优缺点：制作时整体调整可保持节目的动态范围，但该调整把平均响度作为描述音频的唯一信息，对不同类型的节目作统一处理可能导致调整后不同节目听起来声音并不相同；而播出时实时调整可以使节目内（节目间）响度趋于一致，但会破坏音频的动态范围，音频声音效果将大打折扣。

　　目前为了确保播出时音频响度一致，我台采用两种方式互补模式，首先在制作时采用“音频响度矫正软件”，对高清MXF文件进行检测并生成报告，制作部门根据结果对节目响度进行调整；其次，在播出系统播出通路里部署了响度控制器处理设备，响度控制器设置均严格按照行业标准设置参数，响度控制器具有将立体声转换成环绕声以及响度控制等功能，能够实现对播出节目进行实时的响度控制，不仅检测和控制文件解码后形成的视频信号，同时还处理包括演播室、外来等直播视频高清信号，即有效保证播出的所有电视节目在频道内响度的一致性，从而中央电视台各套节目音频响度得到了有效的检测和控制。

　　二.制作时整体调整与审查处置

　　1.制作节目时响度的检测及控制

　　中央电视台已部署“音频响度矫正软件”，该软件主要功能包括：音频响度测量、音频响度矫正和真峰值电平限制等功能。它能够针对高清MXF文件进行测量，所测参数包括：瞬时响度、短时响度、节目响度、真峰值电平、采样峰值电平；响度校正算法能够根据响度测量结果进行智能优化，并根据用户设定的参数值对节目响度进行调整；具备多种用户可配置的响度校正模板；能够根据《电视节目声音制作的响度规范》制定的各项关键参数提供相应的校正结果报告，校正结果报告内容应包括：校正后的节目响度值、校正后最大真峰值、校正后最大采样峰值、校正后最大瞬时响度值及其出现时间、平均校正增益。目前音频制作岛、广告备播系统和播出包装系统已经部署了该软件。

　　除此以外，中央电视台正在积极推进部署“响度矫正平台系统”，该系统是在总结响度矫正软件的基础上做的技术扩充。作为一个独立的后台系统，可为视频制作岛提供专业的音频响度检测与校正服务，主要完成对立体声、环绕声节目的响度检测与矫正，主要对象是需要提交到播出或媒资系统的成品节目文件。其业务流程包括接收各制作岛的请求，对其中的源音频文件进行处理，生成目标音频文件；把生成的符合响度要求的目标音频文件的路径和文件信息回调给制作岛系统；制作岛系统接收新的音频节目文件后，再把新的目标音频文件提交UQC进行音频质检。该系统支持响度控制服务管理、任务监督查询、结果通知等功能，并提供有好的任务管理界面和自动化日志收集；当业务扩大时，可以水平增加处理节点数，而且可扩展支持MXF OP1A高清播出格式文件的处理。

　　2.审查时通过检验

　　中央电视台已部署“全台技术质量自动检测系统”，简称UQC。该系统主要实现电视节目文件技术质量的自动检测，是文件化制播技术质量保障体系的关键环节。UQC可以为入库媒资的高清成品节目文件提供统一的自动检测服务，按照中央电视台制定的《高清视音频文件技术质量检测规范》完成文件封装格式、压缩编码格式和视音频三个层面的自动检测，节目响度检测是其中的一项重要检测内容。质检完成后生成格式统一的自动质检结果，可辅助技审人员完成技术质量审查，大幅提高技审效率，节省人力成本，并避免技审差错。

　　3.不足之处

　　即使中央电视台在部分制作岛已经试运行部署了“音频响度矫正软件”；在入库计审时，全台技术质量自动检测系统（UQC）为入库媒资的高清节目文件提供自动检测服务。但是电视台的节目来源比较广，有自产的、有外购的、也有收录的，情况比较复杂，所以要求送到播出部门的待播节目响度一致是非常困难的。

　　三、频道播出时实时控制

　　1.在播出环节增加响度的意义

　　为了弥补前期节目制作和计审存在着纠正不足的现象，作为中央电视台最后一道关口的播出线，就要担负起规范节目响度控制的重任。在播出系统链路中加入响度控制设备，能够对节目进行信号级的自动响度校正，实现自动监测、自动记录响度指标，确保节目文件的规范播出。

　　2、响度控制器响度超标测试

　　响度超标检测响度有两个检测指标，一个检测短时响度，一个检测节目的平均响度。响度计算符合ITU和EBU的标准。

　　平均响度检测整个节目的响度是否在一定范围内，一般为【-26，-22】LKFS，超出这个范围则报警。

　　短时响度有响度阈值和报警阈值两个参数，当节目中某一段音频的响度超过响度阈值并且持续时间大于用户设定的报警阈值后即报警。响度阈值一般为-21LKFS，报警阈值一般为3秒。

　　3.响度控制器应用后音频末级输出响度对比

　　·多频道间响度对比

　　各频道的响度数值均围绕在-24 LKFS的上下，偏差最多不超过1.3LU，完全符合《电视节目音频制作的响度规范》中关于电视节目响度的要求：目标响度值定为-24 LKFS。对于某些情况下，比如直播节目制作，无法达到-24 LKFS的目标响度值时，可以允许有±2LU的响度偏差。另一方面，频道间的响度差别由图可见，节目响度最低的数值为-25.3 LKFS（CCTV12社会与法），节目响度最高的数值为-23.2 LKFS（CCTV15音乐），因此，高于目标响度的最大值为0.7LU，低于目标响度值的最小值为1.3LU，而频道间的响度差别不超过2.1 LU。根据广电总局规划院关于人耳听觉的实验，响度舒适区的总体范围大约为11～12dB。响度舒适区上限和下限相对于中心响度值的增益分别为4.5 LU 和-6.9 LU。由此可见，频道间的响度是有一定的差别，但差别数值完全处在人耳听觉的响度舒适区间内。

　　·同频道間高标清响度对比

　　对于单声道和立体声节目，播出系统输出的高标清信号节目响度，差异最大的为C C T V15音乐频道，高清-23.2LKFS，标清-23.7LKFS，差别为0.5LU，人耳基本不会察觉，因此高标清频道的节目响度，即平均响度略有差别，但差异不大。

　　从设备记录的响度日志中可以查看到，高清信号和标清信号所记录每秒的响度数值列表，有个别响度数值偏差较大，这是由于高清节目通过Upcon上转换引擎所引起的。Upcon上转换引擎在对单声道或立体声信号进行上转换的过程中，声道的合并等处理，会引起一些瞬时的响度变化，而将响度数值长期统计之后，将会得到非常接近的平均响度值，这并不影响整个节目或频道的响度数。

　　播出系统的响度控制器可将不同类型的音频引入响度动态指标后，根据响度控制的目标确定响度调整值，将带有响度控制调整值的播出文件，送入播出服务器，由播出服务器最最终的响度调整并进行播出。以上数据可清晰的分析出通过响度控制器矫正的音频信号基本接近平均响度值，在人耳舒适范围内，从而根本的解决了，声音忽大忽小不稳定的问题。

　　不仅如此，质量管控域中的网络监控服务器可自动获得不断变更的节目的所有响度数据。通过海量收集各类节目的响度数据，可对其进行分析和监管，加强了台内播出末端对于节目响度的把控能力，为日后进一步研究响度相关课题提供有效数据。

　　四.总结

　　中央电视台通过这种全台多手段相结合的方式来控制节目响度，确保了台内全流程的节目响度统一标准，科学的、全面的解决了节目播出过程中的响度跳变问题。但就我们当前大多数电视台节目制作和播出的情况来看，如若减少制作的成本和周期，在播出部署响度控制器是首选，在线式传统的压限处理依然可以发挥作用，处理响度的独特之处在于它将响度和动态范围结合在一起处理，用户可以调用很多国外电视台在响度和动态范围处理方面的参考数据，然后根据自己素材的特点修改这些参数获得适合的播出标准，从而可以快速达到相应的效果。

　　我们面临各种各样的节目播出形态，首先我们需要对当前播出响度的状况有准确的测量，其次需要准确了解各类型节目的平均响度，然后在一定方法的指导下，在制作和播出环节控制节目播出的响度，才能给观众带去更美好的听觉审美感受，虽然我们还没有做到娓娓动听，但是庆幸的是我们还在不断地学习、不断改进技术手段，在保证音频响度控制在合理范围的情况下，将最大限度的保留节目的艺术效果，达到技术要求和艺术效果的完美结合。