響度控制技術在福州電視臺新聞綜合頻道的應用

■文/桂 凡

響度控制技術在福州電視臺新聞綜合頻道的應用

■文/桂 凡

本文從響度控制的必要性、播出端響度控制解決方案、響度控制器的參數設置、使用效果評價等方面介紹了響度控制技術在福州廣播電視臺新聞綜合頻道播控系統中的應用。

響度控制；目標響度值；Multi-band（多頻帶）；AGC（自動增益控制）

1.響度的概念

響度（Loudness），電信號轉換為聲波振動時度量聲音能量的一個指標。響度實際上是針對人耳對不同聲音的感應強弱而提出來的一個衡量標準，它的大小不僅跟聲音的幅度大小有關，還和聲音的頻率有關。聲壓級相同、頻率不同的聲音，聽起來響亮程度也不同。結合聲壓、頻率和人耳的感覺得到的曲線關系稱“等響度曲線”，如圖1所示。

圖1

通常，人們容易將聲音電平和響度兩個概念混淆，錯誤地理解為控制電平就是控制了響度。實際上，音頻電平是可客觀度量的物理量。音頻的響度是一項主觀測量指標，就其本質而言，它與音頻電平沒有線性關系，而是具有與音頻信號實際強度相關聯的心理感受特征。因此，不同的人對相同的信號感知的響度有所不同，相同的人在不同的環境對相同的信號的感知也是不相同的。因此響度控制技術并不是簡單地做成峰值限幅或平均壓縮，而是必須針對人耳特性進行響度調整。

2.響度控制技術在播出環節中的應用方式

造成響度突變原因多種多樣，既有可能是設備標準不一致導致，也有可能是在節目錄制、編輯環節沒有參照GY/T 282-2014標準造成。在播出端進行響度處理，節目素材集中，涉及的環節和部門相對較少，容易達成處理目標。依響度控制設備在播控環節中發生作用所處位置的不同，可分為實時信號流響度控制和非實時文件型響度控制。

2.1 實時信號流響度調控設備

信號流響度控制通過對PGM數字視分的SDI信號進行解嵌，對解嵌出的AES音頻進行響度處理。處理時根據檢波器檢出的音頻響度的大小再反饋調整器增益，使響度控制在一定范圍，最后再把AES數字音頻加嵌到SDI中，實現對響度的控制處理。這種方式通常改變音頻序列的動態范圍，對聲音質量產生一定的影響，音頻序列的平均輸出響度與響度預期值不完全一致

這種響度控制器與播控系統是分離的，具備掉電直通功能。它處理的效果依賴于輸入響度的離散度，不恰當的參數設置，反而會使處理后的音頻劣化；而且當輸入音頻信號與目標響度的差異過大，超出設備校正范圍時，播出響度仍會超標。此外，響度控制器的音視頻是分開處理的，使用時應特別留意聲畫同步。

2.2 非實時文件型響度調控設備

文件型響度控制是通過響度服務器及響度處理軟件對播出服務器的素材響度進行規范。先將上載服務器中的素材遷移到響度服務器中，再通過響度處理軟件將上載素材文件的音頻進行響度縮放及動態范圍控制，然后生成新的音頻，重新打包成完整的素材，再遷移至播出服務器等待播出。文件型響度處理可以提供精確的響度對齊，對廣告音量的控制尤其有效，通過多次處理（multi-pass process），可以獲得準確的響度范圍控制。

文件型響度控制內嵌于播控系統中，屬于播前準備部分，對原有系統的依賴性較強，只能處理硬盤素材，無法處理直播、轉播信號及錄像機信源。文件型響度控制應置于上載遷移流程的哪個環節，采用什么樣的素材轉碼方式，如何進行一致性管理；對于時效性很強的新聞類應急上載素材，在來不及進行響度處理的情況下，采取怎樣的人工干預策略，都關系到播出的安全和穩定。因此，必須要制定一套安全可靠的響度處理方案。

3.本臺新聞綜合頻道響度控制設備的使用方式

在新聞綜合頻道高清改造之前，本臺所有頻道都是標清播出，采用的是非實時文件型響度控制。這樣處理的方式比較耗時，如節目送交時離播出時間比較近，往往會發生來不及進行響度處理，將其強行取消，直接遷移至播出服務器的情況。這樣播出的素材就沒有經過響度處理，播出的節目響度就是原始的片源響度，在播出端無法做出調整。

為了避免這種現象的產生，在頻道高清改造的時候，綜合系統建設效費比、實際使用效果及安全冗余性考慮，采取了在高清的主、備切換臺之后各加一臺Linear Acoustic公司的AERO.one響度控制器，把經過處理后的信號，一路做為高清輸出，一路經過變換后至標清切換臺。實現一臺響度控制器可以同時滿足一路高、標清播出信號的實時響度處理需求。

現以主路信號處理流程為例，如圖2所示。

圖2 響度處理流程圖

4. AERO.one響度控制器的處理方式及參數設置

AERO.one響度控制器采用了Multi-band的處理方式，把要處理的音頻按頻段的不同，分成了頻率交叉的5段，進行動態的處理然后再合成。該處理模式采用了目前在世界上比較前沿的算法，對音頻的處理效果更好，一些音頻細節能被更好地保留，不容易被過濾掉。

頻率交叉分布 （Crossovers）如下：

Band 1 （Low Bass）：20 Hz - 60 Hz

Band 2 （Mid Bass）：30 Hz - 200 Hz

Band 3 （Low Mid）：170 Hz - 1.15 kHz

Band 4 （High Mid）：950 Hz - 6.1 kHz

Band 5 （Brilliance）：5.2 kHz - 24 kHz

從零開始參數設置是一個極度耗時的過程，需要大量的時間對海量的素材進行監聽調試，包括各種類型的新聞、談話節目、音樂、電視劇等。廠商在大量的工程實踐中，已經完成了這些工作，并依據他們的監聽經驗和用戶反饋提供了幾組預設項。我們根據本頻道節目特點，在廠商的幫助下，選用了廣泛適合中國電視節目的預設項：TV_5B_AIR – TV 5 Band AIR processing 。該預設項提供了最為溫和的動態范圍處理，可適用于各類型節目。依據GY/T 282-2014《數字電視節目平均響度和真峰值音頻電平技術要求》標準中規定，我們將輸出節目的平均響度目標值設為–24LKFS。數字音頻信號參考電平為-20dBFS，凍結值設定為-31dBFS，工作電平設定為-14dBFS，將最末級限制器的門限確定為-8dBFS。

5.使用效果評價

通過監測經過響度處理后的節目我們發現，對于電視劇，由于前期制作相對規范，節目的整體響度控制較好，經過響度控制設備處理后能把響度范圍控制在舒適區內。

對于自辦節目，雖然在制作規范性上相較電視劇差，節目整體響度偏大，但整體上來看響度差異不大，通過響度控制設備處理后也能把響度范圍控制在舒適區內。

但仍有少部分節目存在聲音大小跳變的現象，這種情況大多出現在廣告節目或者自辦節目自帶的廣告當中。這些節目由于響度差異太大即使經過實時響度處理仍然會存在聲音大小跳變，響度變化超出舒適區范圍。

對于舒適區，ITU-R BS.1864建議書認為，聽眾可以容忍的響度變化“舒適區”，是“偏離理想的響度約+3至-5 dB的響度窗口。”超過舒適區，觀眾有明顯的變吵或變小的感覺。

6.結束語

實時響度控制設備在我臺新聞高清頻道的使用，很好地契合了頻道直播類節目多、新聞時政類欄目多、時效性強的定位，極大地保障了節目播出質量；減輕了工作人員的工作強度，起到了事半功倍的效果。響度控制的最大目的是提升播出品質，改善觀眾收視體驗，可它不僅是播出部門的事，響度控制設備的使用也只是節目制播流程中最末一級的控制手段，并不能完全改善播出音頻質量，采用這種方式還會改變節目的動態范圍，對節目的音質帶來一定的影響。要徹底改善節目響度，還必須在制作端和傳輸端同時作用，制定相應的標準和規范。在制作端，無論是前期錄制環節還是后期編輯環節，都必須嚴格使生成節目的平均響度圍繞在-24LKFS左右。在節目傳輸端，由于鏈路增益引入的響度差異我國電視伴音響度差異的主要原因，相比于制播領域的響度控制，傳輸環節的增益控制顯得更為緊迫，所以傳輸環節增益控制的目標就是實現傳輸鏈路無增益。

（作者單位：福州廣播電視臺播控科）

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