電視節目響度測量與控制

張 京

（中國教育電視臺，北京 100031）

0 引 言

隨著電視技術的不斷發展，全國省級以上衛視頻道已經全部實現高清化播出，電視音頻技術也從單聲道、立體聲、環繞聲發展到三維聲。為兼顧全國不同區域、不同觀眾的收視需求，各電視臺通常選擇高標清同播方式播出電視節目。近年來，不時有觀眾反映，某臺高標清電視頻道的音量整體偏低、節目聲音存在高低不一致的現象，影響收視體驗。為此，筆者組織人員在制作、播出、傳送及收視等環節對電視節目信號進行了一系列音頻測試，并對測試結果進行了研究分析。通過實施有針對性的控制措施，最終使該頻道的響度達到了相關規范要求。

1 早期電視節目音頻錄制規范

電視臺電視節目的音頻錄制通常遵循以下規范：電視高標清節目音頻可為單聲道、雙聲道及5.1 聲道，節目音頻電平峰值不超過-6 dBFS，語言音頻電平峰值不超過-12 dBFS，最低音頻電平不應低于-28 dBFS。按照上述規范，節目制作人員只需關心音頻的幅度是否超出播出標準的最大值以及對白聲音與背景音樂之間的音量大小比例是否合適即可。

隨著電視技術的發展，更高清晰度的畫面給觀眾帶來更好的視覺體驗，電視節目音頻也從單聲道和立體聲制作逐步向環繞聲和三維聲沉浸式體驗轉變。由于各個電視臺節目制播技術規范不同，有線電視和IPTV 傳送平臺的聲音傳送處理方式存在差異，觀眾在收看電視節目時經常會遇到不同節目、頻道之間聲音差異過大的現象，特別是在切換頻道時，經常感到聲音變化突兀，需要馬上調整音量，嚴重影響觀眾的收視舒適度。傳統的電視節目音頻錄制標準已不能起到規范電視節目響度的作用。因此，如何滿足電視觀眾多樣化的視聽環境需要，減少節目間的響度差異，提高電視節目的收視效果，成為電視臺急需解決的問題[1]。

2 響度的定義與作用

響度是人耳對聲音強弱的主觀感受，代表聲音的響亮程度。響度不僅跟音頻的幅度大小有關，還與音頻的頻率有關。電視節目響度是指完整節目時長內節目的平均響度。音頻的響度不同于音頻電平。響度是主觀指標，電平是獨立于頻率和帶寬的客觀量。由于人類聽覺系統的非線性響應，音頻電平變化一定幅度，并不會導致響度感覺發生同等程度的變化。

由于信號的真實峰值可能出現在兩個采樣點之間，因而現有的音頻峰值表并不能反映信號的真實峰值。針對這個問題，國家廣播電視總局于2014年發布《數字電視節目平均響度和真峰值音頻電平技術要求》（GY/T 282—2014），明確規定：我國數字電視節目的平均響度目標值應為-24 LKFS，容差范圍為±2 LU，最大真峰值電平應不超過-2 dB TP。由此，以標準化的形式規定了數字電視節目的平均響度范圍。在遵循峰值電平標準的基礎上，不同節目制作團隊按照統一的響度要求制作節目，將會減少各節目之間的響度差異，滿足電視觀眾對節目收視舒適度的要求[2]。

3 電視節目的響度測量和分析

為解決某臺電視頻道聲音偏低以及節目之間的聲音差異問題，從2019 年開始，筆者組織技術人員在各個環節設置測量點，基于臺內、臺外兩種環境，對該臺高標清頻道電視節目的音頻響度進行了一系列測量和分析。

3.1 電視節目在收視端的響度測量和分析

為了解某臺高標清頻道播出系統末端到各傳送平臺電視觀眾收視端的鏈路傳輸情況，筆者多次組織技術人員利用某臺晚間轉播CCTV1 新聞聯播的固定時段，在多個收視端對某臺播出的CCTV1新聞聯播節目進行時長為30 min 的響度測量，并與各收視端在CCTV1 播出的新聞聯播節目響度對比，了解各傳送平臺傳送該臺高標清頻道電視信號與CCTV1 相比的平均響度差異情況。

3.1.1 測量環境

3.1.1.1 測量設備

臺內外每個測量點均配備測量設備。臺內響度測量設備為TC Electronic DB4 響度控制器，臺外響度測量設備為TC Electronic Clarity M 響度表，測量設備均支持國際標準ITU-R BS.1770[3]。

3.1.1.2 測量點

設置臺內測量點為：某臺接收到的CCTV1 標清頻道電視信號（后續標記為某臺接收的CCTV1 信號源），該臺轉播CCTV1 的標清頻道播出系統末極電視信號（后續標記為即表1 中的某臺頻道播出系統末極），某臺接收到的CCTV1 高清頻道電視信號（后續標記為某臺接收的CCTV1 信號源），該臺轉播CCTV1 的高清頻道播出系統末極電視信號（后續標記為某臺頻道播出系統末極）。設置臺外測試點為歌華有線、航空有線、中國移動IPTV、中國聯通IPTV 以及中國電信IPTV 共計5 家公司的傳送平臺，將兩個有線電視傳送平臺分別標記為有線1、有線2，將3 個公司的IPTV 傳送平臺分別標記為IPTV平臺1、IPTV 平臺2、IPTV 平臺3。

在臺外，每個傳送平臺測試點都配有該平臺自配的機頂盒。在傳送平臺收視端，如果機頂盒將電視頻道切換至CCTV1，響度表測量的就是CCTV1的電視信號響度；如果將電視頻道切換至某臺某頻道，響度表測量的就是該頻道的電視信號響度。因此，在有線1 傳送平臺收視端，如果機頂盒將電視頻道切換至CCTV1 標清頻道，響度表測量的就是有線1 傳送平臺上CCTV1 標清頻道的電視信號（即有線1CCTV1 接收端）的響度值。在IPTV 平臺2 傳送平臺收視端，如果機頂盒將電視頻道切換至某臺高清頻道，響度表可測量到IPTV 平臺2 上該高清頻道的電視信號（即IPTV 平臺2 某臺接收端）的響度值。

3.1.2 收視端設備校準

電視臺電視節目播出系統與傳送平臺完成連接后，一般要對音頻信號進行通路測試和設備校準。使用1 kHz 頻率、-20 dBFS 電平的雙聲道同相正弦波信號進行音頻通道測試，測試信號電平通過響度表時的絕對值為-20 LKFS。按照ITU-R BS.1770標準的定義，聲音信號的響度由5 個聲道各自響度值加權相加后得到，低頻效果聲道不計入測量范圍，因此無論節目是單聲道、立體聲還是環繞聲格式，其響度測量值都是一個單一數值。所以，可利用頻道例行檢測時高清頻道和標清頻道發送的彩條千周信號，使用響度測試儀測量千周信號在收視端的響度值，了解測試信號經過傳送平臺到達各收視端后的響度變化情況[4]。

通常，機頂盒在最大音量時為0 dB 衰減，在測試前工作人員會將此類機頂盒的音量調至最大。但也有部分機頂盒有音量增益，為避免機頂盒音量增益影響測量數據，對于此類機頂盒，工作人員在測量前會以停播檢修時間的千周測試信號為基準，在收視終端通過調整機頂盒音量，使收視端音頻的響度盡可能與信號源保持一致。

3.1.3 某臺標清節目響度測量結果和分析

使用上述測量設備，在各個測試點分別進行6 次測試，最終測得標清節目的響度結果，如表1 所示。6 次測試過程分別如下。

（1）千周信號測試。時長3 min。

（2）測試1。測試CCTV1 新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（3）測試2。測試某臺轉播的新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（4）測試3。測試CCTV1 新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（5）測試4。測試某臺轉播的新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（6）測試5。測試某臺轉播的新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

根據表1 的結果，做出如下分析：

表1 某臺標清節目響度測量結果（單位：dBFS）

（1）通過有線1 某臺收視端接收的某臺標清頻道千周信號響度比某臺標清頻道播出輸出末極的源信號低1.8 dBFS，在同一節目源下，某臺標清頻道播出輸出末級電視信號與有線1 某頻道收視端相比響度差約1.8 dBFS，CCTV1 與其收視端相比響度差也約1.8 dBFS，說明在此收視端，該標清頻道的節目響度與CCTV1 的節目響度基本一致；

（2）通過有線2 某臺收視端接收的千周信號比某臺標清頻道播出輸出末極的源信號低3.5 dBFS，但在同一節目源下，該臺標清頻道在收視端的響度與CCTV1 標清頻道相比基本一致；

（3）通過IPTV 平臺1 某臺收視端接收的千周信號與源信號相比基本一致，在同一節目源下，該臺標清頻道在收視端的節目響度與CCTV1 標清頻道相比基本一致。

使用同樣的測量設備，在各個測試點分別進行7 次測試，最終測得高清節目的響度結果，如表2 所示。7 次測試過程分別如下。

（1）千周信號測試。時長3 min。

（2）測試1。測試CCTV1 新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（3）測試2。測試某臺轉播的新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（4）測試3。測試CCTV1 新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（5）測試4。測試某臺轉播的新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（6）測試5。測試某臺轉播的新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

（7）測試6。測試某臺轉播的新聞聯播信號，從19 ∶00 開始，持續時長30 min。

根據表2 的結果，做出以下分析。

表2 某臺高清節目響度測量結果（單位：dBFS）

（1）通過有線1 某臺收視端接收的某臺高清頻道千周信號響度比源信號低2.4 dBFS，在同一節目源下，在有線1 收視端某臺高清頻道的節目響度與CCTV1 高清頻道相比低大約2 dBFS。

（2）通過IPTV 平臺1 收視端接收的某臺高清頻道千周信號響度比源信號低6 dBFS，在同一節目源下，某臺高清信號在IPTV 平臺1 收視端的節目響度與CCTV1 高清頻道相比低大約6 dBFS。

（3）在同一節目源下，通過IPTV 平臺2 收視端接收的某臺高清頻道節目響度與CCTV1 高清信號相比高大約3 dBFS。

（4）在同一節目源下，通過IPTV 平臺3 收視端接收的某臺高清頻道節目響度與CCTV1 高清信號相比高大約2 dBFS。

分析測試結果可知，千周信號可作為全鏈路音頻響度測試和調整的參考依據。與CCTV1 相比，部分傳送平臺傳送某臺高標清頻道電視節目到電視觀眾收視端存在響度差異。測量數據為與各傳送平臺溝通解決節目音量偏低問題提供了分析依據。

3.2 已播電視節目的響度測量和分析

筆者從播出磁帶庫按照新聞、廣告、影視及專題片等分類，抽取部分已播節目進行節目的響度測量，發現這些節目的音頻響度值分布比較離散，一些節目存在響度超標問題。為此，筆者使用響度測試設備，多次完整采集該臺CETV1 高標清頻道7×24 小時播出節目的音頻電平和響度數據，并結合節目編播單找出響度超標的節目做進一步分析，發現響度超標的主要原因如下。

（1）不少早期標清節目平均響度值偏高。早期電視節目音頻錄制規范僅對節目音頻電平的峰值有要求，對節目的響度沒有監測要求。為通過節目技術審查，部分節目制作人員發現節目音頻電平峰值偏高時，簡單地采用限幅器來處理，雖然滿足了音頻峰值電平的要求，但節目聲音質量劣化，該節目的音頻響度往往也超標。

（2）在響度超標的節目中，大部分節目是廣告和送播節目。廣告片響度超標一般是因為節目音頻電平值偏高，送播節目響度超標一般是因為平均響度值偏低。部分廣告節目制作人員為使廣告引起觀眾注意，有意將對白的語速加快、音量調高，導致節目整體音量偏大，響度值偏高。部分送播節目制作人員為通過節目技術審查，盡可能降低節目的音頻電平，導致節目音頻響度值偏低，節目音量偏小。

（3）電視臺既可接收以單聲道方式制作的電視節目，又可接收雙聲道節目，但對這些節目的音頻響度沒有監測要求。部分節目制作人員將已制作好的單聲道節目轉換為雙單聲道時，僅將聲道1 的“零增益”復制到聲道2，之后并沒有對音頻電平進行重新調整。由于此時兩個聲道為完全相同的同相音頻，這種“雙單聲道”節目的響度會比原單聲道節目的響度大3 LU，進而導致部分節目音頻響度超標，音量偏大。

4 電視節目全鏈路響度控制的措施和方法

為使節目音頻響度達到和諧一致，將響度標準化控制貫穿電視節目的制作、播出、傳送直到最終收視整個鏈路，筆者采取了如下措施。

（1）與各傳送平臺溝通解決節目音量偏低問題。以從某臺播出末端到各收視端的響度測量數據為依據，與各有線電視和IPTV 傳送平臺溝通，妥善解決了節目收視端音量偏低問題。

（2）修訂節目制播技術規范和節目播出審查管理辦法。將節目響度控制和音頻雙聲道等要求加入新節目制播技術規范，要求節目制作人員在拍攝、編輯和制作各個環節遵循新的規范要求，并將新規范納入節目制作和播出技術質量審查流程及管理辦法。

（3）提高節目制作人員的響度控制意識。從技術規范、音頻響度測量設備和軟件使用以及在節目拍攝、配音和制作等環節控制節目響度的指導建議等方面進行培訓，使相關制作人員了解電視節目音頻響度特性，促進其改進音頻制作方式，提高響度控制意識。

（4）制定節目采編播環節的響度控制實施方案。在演播室，通過補充測試設備完善音頻響度控制手段。由于演播室有新聞直播、教學課程直播以及常規自制欄目等多種節目錄制形式，存在節目素材來源廣、時效性強等特點，很難在較短時間內將其整合為響度歸一化的節目，因此在演播室錄制節目時，要求節目音頻制作人員實時監看響度表和真實峰值，及時手動調整節目的響度。在制作域，在制作網內配備節目響度檢測和校正模塊，要求節目制作人員在使用歷史素材、單聲道高標清節目以及廣告和臺外送播片源時，注意查看聲道分布和音頻電平等信息；制作節目時，要關注音頻幅度和響度變化情況，及時處理音頻超標問題；使非專業音頻制作人員可利用制作網內配備的響度校準模塊對響度超標的節目進行校正，在滿足節目響度標準的同時，最大限度地保留節目的原有品質[5]。

通過在電視節目錄制、制作、播出等各環節落實響度標準化控制措施，目前，某臺電視節目的相關技術指標均已滿足新技術規范要求。通過與有線電視和IPTV 傳送平臺溝通聯調，某臺高標清電視頻道音量整體偏低及節目聲音存在高低不一致的現象得到了有效控制。

5 電視節目響度控制工作的進一步思考

5.1 建立節目制播全流程技術質量監控體系

目前，演播室配有實時響度檢測設備，制作域內配有響度檢測和校正模塊，工作人員可隨時監測節目的錄制電平和平均響度等信息；播出系統配備有響度控制設備，能夠對節目進行信號級的自動響度校正，實現自動監測、自動記錄響度指標，并能通過簡單網絡管理協議（Simple Network Management Protocol，SNMP）監控網絡服務器實時、完整地采集和統計各頻道的音頻峰值電平、響度數據。為進一步加強節目質量監控管理，未來播出系統可部署節目質量統計分析模塊，根據節目制作和技術質量管理等部門的不同需求，結合節目編播單，制作、繪制與各個頻道、各個節目（或新聞條目）的起始時間、結束時間、節目響度、最大短時響度、響度范圍以及最大真實峰值等數值相關的分析圖表，及時反饋節目播出質量情況，協助節目部門加強對播出節目的技術質量管理，構建全流程的節目技術制播質量監控和追蹤體系[6]。

5.2 推進制定全流程音頻元數據處理解決方案

相關部門可根據節目的不同類別、高標清同播系統的特點以及不同的傳送和收視情況，制定音頻元數據處理實施規則，實現節目錄制、制作、播出及傳送各個環節音頻元信息的全流程管理。嚴格規范節目的聲道類別、聲道分布及節目音頻元信息的錄入規則，嚴格按照聲道分布和播出節目音頻錄制規范制作節目，確保傳送至播出平臺的播出節目含有準確的聲道、響度等元數據嵌入信息，保證電視播出和傳送平臺能按照元信息對應的不同音頻處理方案傳送節目，并能明確提供給最終收視端進行下混和響度控制的元數據，使電視音頻信號到達收視端后能得到最真實的還原，達到更高的電視節目播出質量和藝術效果。

6 結 語

電視節目主要通過各地有線電視網和聯通、移動及電信等IPTV 傳送平臺傳送到電視觀眾家中。電視節目的收視質量既與電視臺的節目制作和播出有關，也與各傳送平臺的電視信號傳送有關。電視臺應將《數字電視節目平均響度和真峰值音頻電平技術要求》納入電視節目制播規范，使節目生產播出全鏈路實現響度標準化管理，提高電視節目的技術制作質量。同時要與有線電視、IPTV 和網絡直播平臺等電視節目傳送平臺加強技術交流，定期檢查各傳送平臺電視接收端的電視節目播出質量，及時溝通解決發現問題，提高觀眾收看電視節目的舒適度和滿意度。