电视节目响度测量及控制应用的研究

　　【摘要】节目响度差异问题越来越被人们所关注。本文结合大量节目素材的实际测试结果，分析探讨产生响度差异问题的原因，并结合实效，提出了响度控制的建议。

　　【关键词】响度 响度测试 响度控制

　　目前，国内电视节目的内容日益丰富，画面质量也不断提高，同时对节目的响度差异问题日益关注。就目前而言，关于节目播出的响度问题，业界关注的多、理论研究和探讨的论文也不少，但是限于设备投入和实际条件，真正从实际应用中进行数据采集入手，进行测试对比的研究并不是很多。

　　参照国际电联（ITU）和欧广联（EBU）的相关响度标准，笔者结合目前国内各上星电视台节目播出现状，利用国际通用仪器设备，进行了大量的测试与研究。分析响度差异造成的原因，并从实际效果的角度出发，提出了一些响度控制方面的建议。

　　一.响度测试及控制的前提

　　响度是人耳对声音的主观感觉，与声压级、频率、持续时间等有关。同时，作为一个主观量，响度与听众个体差异、心理特性等也相关，不同年纪、不同性别的人对声音响度感受不同，同一个人在不同情绪的状态下对响度的感受也不尽相同。节目声音的制作、测量、监控往往以电平值作为标准。

　　随着ITU和EBU的相关标准的问世，明确了提出了全新的响度测量算法，响度也逐渐发展为能够较好地反映听众主观感受，经由相关标准所规定的声音信号的客观测量值。全球各地的音频组织与设备厂商也在此统一的标准下进行响度问题的研究制定与设备的研发，响度测量标准对节目的制作、播出、传输提供了详细的实践指导，使得电视节目响度一致性的控制与管理变得“有据可循，有方可行”。

　　二.响度的测试与分析

　　电视节目制播全流程，包括制作、播出、传输、分发等各个环节均有可能给声音响度引入增益，影响因素众多。因此，笔者着重对相同频道送播的节目源进行直接测试，避免传输环节可能引入的响度增益影响测试结果。另一方面，还对不同频道播出信号进行测试，以此获得实际的接收效果对比。

　　1.相同频道的节目响度差异

　　综合性频道播出的电视节目种类主要为分新闻、影视剧、广告（含公益广告）、专题、综艺、宣传片等六大类。通过对在播节目单统计分析，可以发现其中影视剧、广告、新闻和综艺时长占比较大，专题和宣传片等相对较少。

　　为了更好的了解电视节目播出的响度情况，笔者选用TM7、DP568等专业的响度测试设备搭建响度测试平台（见图1），对实际播出的节目磁带和演播室直播信号进行了大量的测试。

　　测试实际播出的单声道节目共450余条，包含了上述六大类的节目类型。图2为测试的节目源素材的平均响度样本分布情况。

　　测试素材的平均响度主要分布在-20LKFS—-35LKFS之间，分布较为离散。以节目响度为-24LKFS、±1LKFS为标准（绿色区域），大部分节目的平均响度都落在了区域之外。

　　不同素材的平均响度存在不同程度差异，最大差距达到18.1dB。

　　电视剧节目的平均响度普遍偏低，主要集中在-30LKFS附近。商业广告在全天播出时段中，所占时间长，制作来源多，为达到更好的宣传效果，广告响度相对较大（见表1）。

　　根据上表抽样的部分电视剧和商业广告节目测试的数据进行对比。我们发现电视剧的平均响度（蓝线）远低于商业广告的平均响度（黄线），该现象即存在于单条素材，也普遍存在于同类节目中。

　　可见，不同类型的节目对声音响度和动态范围的需求差异巨大。节目来源的多样性，制作设备的复杂性，以及缺乏统一的响度制作标准等种种因素，都会造成相同频道中的不同节目存在较大的响度差异。因此，在实际播出中，随着不同节目的切换，必然会产生响度的跳变。从而引起观众听觉上的不适，破坏视听感受。

　　2.不同频道的节目响度差异

　　针对不同频道的节目响度差异，笔者选择从同时段不同节目和相同节目（转播CCTV《新闻联播》）两方面分别进行测试。同样基于专业响度表，收取卫星接收端的信号进行了测试和对比。

　　笔者选择了19个上星频道，测试同一天相同时段（10：00-10：30）30分钟的播出信号的平均响度。从测试结果得出，平均响度存在不同程度的响度差异，最大差异达到15.8dB。同个频道响度范围最大值达到18.2LU。因此，观众在切换频道时，会频繁的遇到响度跳变的情况，同样影响视听效果。

　　为了排除节目内容因素造成的响度差异，笔者还对不同频道转播CCTV《新闻联播》的播出信号进行测试。各频道的平均响度、响度范围等数据与CCTV的播出信号也同样存在响度差异。相同节目的响度差异，产生的原因和各频道的播出系统、传输链路等都有关系。尤其是在复杂的传输环境下，编码和数模转换等环节均有可能带入音频增益。

　　值得注意的是，很多频道的播出端常采用将节目1声道复制到2声道的双单声道播出模式，单声道节目在此模式下播出，响度比原单声道节目还要高3dB左右。

　　三.响度差异的解决方法

　　国际上以ITU和EBU相关算法和标准为主，国内业内专家也对响度舒适区和容忍区进行了大量的研究和探索。目前，节目目标响度主要集中在-24LKFS和-23LKFS这两种建议上，对于响度目标值的允许范围则有±1dB和±2dB这两种主流观点。结合大量的客观数据与主观测试，笔者认为目标响度值为-24LKFS，允许范围为±2dB是比较合适的，也是较为符合目前节目制播状态的。节目要达到上述的目标响度就需要行之有效的控制手段，同样涉及到制作、播出、传输等方方面面。

　　1.制作域不同类型的节目制作追求的动态范围不同，制作过程中的环境千差万别，节目制作的来源迥异导致节目响度分布离散，存在较大差异。在节目制作端，应当制定统一的节目响度制作规范和流程，节目制作人员需要有足够的响度意识，并配备相应的响度监测设备，在制作过程中加强对节目响度的关注度，力求在源端达到目标响度，最大程度保留动态范围。

　　制作设备数量大、种类多，逐一添加响度控制设备成本巨大。另外，日常播出节目中存在一定比例的外购节目。所以，在有条件的情况下，制作域可以采用文件化的响度控制手段，对文件化的节目统一进行响度控制。

　　2.播出域

　　目前国内电视台播出系统多为全数字信号的硬盘播出模式，数字音频信号嵌入在SDI信号中，在播出系统中往往不做任何处理，即所谓的“透传”。因此，对于音频存在的响度问题常常束手无策。因此，在播出端添加相应的响度控制手段，十分有必要。另外，相比制作域，在播出域配置响度控制器，数量少、投入小、使用率更高，是一种性价比较高的解决目前响度问题的手段。

　　播出域是全台所有频道播出分发的平台，节目数量大，播出形式丰富。在播出系统中实现响度控制的方法有很多，例如：文件化响度控制机、单机响度控制器、元数据控制等等。从进行响度控制的环节上看，也有上载、存储、播出链路等多种不同选择，方式多样，各有利弊。应用元数据，采用对白归一化的方式来进行响度控制，从理论上来说是比较完善的解决方法，但是在实际应用和推广上存在较大困难。在上载通道进行响度控制，或采用文件化的响度控制则无法兼顾大量直播节目的音频质量。

　　因此，在播出链路中串接专业响度控制设备，对播出信号进行响度控制的模式，不失为一种低成本、高效率的方法。响度控制器直接处理切换台输出的SDI信号，快速有效。

　　图6为双切换台结构的播出系统，在主、备切换台后端分别配置单独的响度控制设备，再通过二选一切换器输出主、备路播出信号。响度控制器根据需求统一配置，直接处理播出基带信号，对不同信号源进行统一的控制，始终保证输出信号音频趋向目标响度，并且支持断电旁通功能，保障播出安全。

　　图7为相同的测试素材的响度变化曲线，其中红线代表未进行响度控制的信号音频响度变化，蓝线代表进行响度控制的信号音频响度变化。

　　可以看出响度控制器能将音频的响度较好的控制在-22LKFS至-27LKFS范围之间，对于明显过低的响度值基本不进行处理，符合节目内容的实际需要。在对音频进行处理的同时，也相对较好的保留了音频动态范围，保持节目的多样性。同时，响度控制器能较好的控制节目的响度，消除切换点的响度跳变问题，同时也能对输出的最大电平进行有效控制。

　　3.传输域

　　传输域需要保证信号的传输过程中“透传”零增益，需要关注链路的校准与检测。

　　值得一提的是，高清系统与标清系统不同，其中有杜比编解码的环节，采用动态范围控制（DynamicRangeControl）技术。当AC-3码流通过机顶盒杜比数字解码器时，对白电平（DialogueLevel）的设定会使得解码器的音频输出“归一化”为统一的音量（如-31dBFS），如果在前级设备不设置或设置错误，在机顶盒同样会产生不同程度的增益。从而表现为高标清同播的节目，相同节目源，高清和标清播出的响度不同。

　　四.结语

　　随着技术的发展，优秀的节目不断推出，节目的声音质量也越来越被人们所重视。要根治响度问题，需要多方面的配合。随着相关标准和规范的健全，技术应用的飞速发展，必将会给观众带去更为优质、更为舒适的视听享受。

　　李一君