響度控制技術在揚州電視臺播出系統(tǒng)中的應用

1、響度控制技術在揚州電視臺播出系統(tǒng)中的應用響度控制技術在揚州電視臺播出系統(tǒng)中的應用近年來，各級電視臺紛紛實現(xiàn)了數(shù)字化和高清化播出，在給觀眾帶來完美視聽感受的同時，也在逐漸重視聲音播出的質量。研究并應用響度控制技術，妥善消除同一頻道不同節(jié)目之間聲音響度差異、不同頻道之間節(jié)目聲音響度差異，是各級電視臺播控部門必須重點解決的問題。一.聲音響度與音頻電平的關系響度Ludness和音頻電平AudiLevel是兩個表示聲音強弱的物理量，音頻電平是可客觀度量的物理量，響度是人耳對聲音強弱的主觀感覺，它是電信號轉換為聲波振動時度量聲音能量的一個主觀指標，響度與音頻電平并不呈現(xiàn)線性關系，響度與音頻電平及聲音的頻率

2、有關。音頻電平一樣的聲音，頻率不同，響度也不同，等響曲線表示了人耳的聽覺特性。要使人耳感覺到的響度一樣，對不同頻率的聲音所需音頻電平就不同，低頻段與高頻段所需的音頻電平較大，中頻段所需的音頻電平較校選用響度控制技術不能簡單地做成峰值限幅或平均壓縮，必須針對人耳特性進展響度調整。二.電視節(jié)目伴音響度差異及其原因1.電視節(jié)目伴音響度差異電視節(jié)目伴音響度差異有：1同一個節(jié)目的聲音起伏。2不同頻道之間節(jié)目響度差異大。3同一頻道不同節(jié)目之間響度差異大，廣告節(jié)目響度超過普通節(jié)目響度。4在高標清同播頻道中，節(jié)目響度也有差異。2.造成響度差異的原因除了節(jié)目本身跌宕起伏的原因，造成伴音響度差異的原因主要有：1設

3、備系統(tǒng)采用的標準不統(tǒng)一有些設備如索尼錄像機采用的默認基準電平為-20dBFS，與國內(nèi)標準一致，而另一些設備如松下錄像機采用的默認基準電平本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理為-18dBFS，等等。2系統(tǒng)環(huán)節(jié)未做到零增益可以采用1kHz/-20dBFS標準數(shù)字音頻測試信號作為輸入信號，對相關系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進展測試，利用音頻監(jiān)測儀進展分析，可以確認或調整各個環(huán)節(jié)音頻電平增益。3系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)對響度的影響系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)也可能會影響伴音響度，比方，高標清同播頻道雖然采用同一節(jié)目源，但測得的伴音響度卻存在一定差異，高清頻道伴音響度值要小于未經(jīng)處理的標清頻道伴音響度值。4制作環(huán)節(jié)各類因素制作環(huán)節(jié)人為誤讀制作標準、

4、制作經(jīng)歷缺乏、主觀重視不夠，制作環(huán)節(jié)缺乏有效的音頻監(jiān)測設備、制作設備系統(tǒng)本身存在問題等。三.響度控制整體解決方案1.響度控制問題解決思路杜比實驗室研究說明，人耳對節(jié)目中對白人聲比音效更敏感，不同的人對同一段對白響度的認知度一致性較高，只要有效地控制節(jié)目中對白的響度，就不會讓觀眾感到不舒適，假設能讓所有節(jié)目中對白和所有頻道節(jié)目中對白響度一致，觀眾就不會感覺到節(jié)目間和頻道間響度跳變。不同節(jié)目之間有一致的響度，不同頻道之間有一致的響度，在控制節(jié)目響度的同時，應該聽不出有音頻處理的痕跡，而且盡量使用一臺可適用于各種不同節(jié)目類型的設備，這是響度控制要實現(xiàn)的目的，要想真正實現(xiàn)音頻響度控制目的，不僅要進展客

5、觀參數(shù)測試，還必須進展主觀聽音測試。2.裝備音頻監(jiān)測設備1節(jié)目制作環(huán)節(jié)：在節(jié)目制作環(huán)節(jié)至少應當裝備電平監(jiān)測設備，并按照國家相關標準或行業(yè)標準對節(jié)目伴音電平進展監(jiān)控，最好可以裝備符合ITU-RBS.1770響度標準的響度監(jiān)控設備，以監(jiān)控、審查節(jié)目制作環(huán)節(jié)節(jié)目響度。制作人員應同時關注響度表的快速形式和積分形式的響度數(shù)值，快速形式數(shù)值用于實時控制響度值，積分形式的響度數(shù)值是某時段內(nèi)平均的響度值。2節(jié)目播出環(huán)節(jié)：宜使用能自動生成響度日志文件的監(jiān)測設備，播出人員應重點關注積分形式的響度數(shù)值，以監(jiān)控整個播出時段內(nèi)節(jié)目的整體響度及其變化情況，為播出環(huán)節(jié)的自動響度控制設備的參數(shù)設置提供根據(jù)，也為制作環(huán)節(jié)提供控

6、制根據(jù)。3信號傳輸、分發(fā)環(huán)節(jié)：宜使用能自動生成響度日志文件的監(jiān)測設備，定期匯總分析各頻道響度數(shù)據(jù)，為上游環(huán)節(jié)提供反潰3.做好節(jié)目響度測量對當前播出節(jié)目響度狀況進展準確測量，準確理解各類節(jié)目的平均響度。對響度測量數(shù)據(jù)進展分析與解讀，這是電視節(jié)目伴音響度控制的基矗1節(jié)目源響度值：采用較長測量時間的積分形式獲得，節(jié)目源響度值應符合-232LKFS，單聲道、雙聲道、立體聲、5.1環(huán)繞立體聲節(jié)目源都應按照此目的值進展制作。2節(jié)目源響度動態(tài)范圍：是指節(jié)目源內(nèi)部響度變化的范圍，采用較短測量時間的快速形式獲得。在節(jié)目源響度符合目的值的情況下，響度動態(tài)范圍宜在舒適區(qū)范圍內(nèi)，極限不應超出容忍區(qū)上限。3播出響度值：

7、是指一個頻道長期播出的響度值，采用積分形式獲得，應符合-232LKFS。4播出響度動態(tài)范圍：是指一個頻道全天播出節(jié)目的響度動態(tài)范圍，采用快速形式獲得，它應該與節(jié)目源響度動態(tài)范圍一致，在響度舒適區(qū)范圍內(nèi)活動，極限不應超出容忍區(qū)上限。我臺自辦頻道電視節(jié)目伴音響度情況是：所測平均響度值偏小，小于歐廣聯(lián)-23LKFS標準。電視劇的響度范圍較大，但節(jié)目響度較校宣傳片和廣告節(jié)目的響度范圍較小，但節(jié)目響度較大。4.制定并嚴格執(zhí)行節(jié)目制作標準和流程節(jié)目制作響度是影響節(jié)目響度的主要因素，借助音頻監(jiān)測設備或響度監(jiān)控設備，在節(jié)目制作環(huán)節(jié)控制好節(jié)目尤其是人物對白的標準化平均響度。參照節(jié)目錄制技術質量標準，制定并嚴格執(zhí)

8、行節(jié)目制作標準和流程，并對錄播節(jié)目進展技術審查。對于外來節(jié)目，從節(jié)目源頭把好技術質量關，做好技術審查。對發(fā)現(xiàn)的問題如廣告響度過大等問題采取措施，在制作環(huán)節(jié)假設沒有響度監(jiān)控設備，可以將電平設置得稍低一些進展控制。節(jié)目制作過程中通過控制節(jié)目的數(shù)字音頻峰值電平，可以保證節(jié)目的數(shù)字音頻峰值電平不會超過廣電總局行業(yè)標準所規(guī)定的最高電平，廣電行業(yè)標準GY/T223-2022中規(guī)定通常節(jié)目電平在-9dBFS，音樂電平峰值不超過-6dBFS，語言電平峰值不超過-12dBFS，而GY/T192-2022中規(guī)定數(shù)字音頻-20dBFS校準電平主要用于設備校準。5.在播出環(huán)節(jié)增加自動響度控制設備為了實時控制在播節(jié)目的

9、伴音響度，可以在播出系統(tǒng)中增加數(shù)字音頻信號自動響度控制設備，控制播出節(jié)目的整體平均響度，重點解決節(jié)目與節(jié)目之間、頻道與頻道之間響度差異問題。通過調整設備參數(shù)使得所有頻道節(jié)目具有統(tǒng)一的響度，使每個頻道中不同類型節(jié)目的響度可以做出平衡。對于同節(jié)目源經(jīng)過不同的系統(tǒng)環(huán)節(jié)導致節(jié)目響度不一致的問題，可以通過分級測量測試，尋找響度差異存在的原因，有針對性地、盡可能地通過調整系統(tǒng)來消除響度差異。四.響度控制器的選擇1.Neural響度控制器Harris的Neural響度控制器可以準確測量并控制響度的差異，參照ITU-RBS.1770響度標準，采用神經(jīng)網(wǎng)絡算法，模擬人對聲音的感知，對響度進展控制的同時并不損害音

10、質，Neural響度控制器可以應用于數(shù)字演播室到發(fā)射機鏈路通道前端。2.DB-X響度控制器T.Eletrnis公司的響度控制器DB-4和DB-8支持AES/EBU和SDI嵌入音頻，提供實時響度控制和動態(tài)范圍處理，用戶可以調用設備在響度和動態(tài)范圍處理方面的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)自己節(jié)目的特點修改這些參數(shù)，獲得適宜的播出效果。DB-8適用于播送電視中心，如播出線上，DB-4適用于轉播車。3.Levelagi響度控制器Junger公司的Levelagi響度控制器支持AES/EBU、SDI嵌入音頻等音頻接口，支持斷電旁通，適宜播出線上使用。Levelagi認為盡管響度和電平并不呈現(xiàn)線性關系，但是二者具有關聯(lián)性

11、，通過高速檢測信號的平均值電平，根據(jù)壓縮擴展規(guī)那么進展高速處理，可以控制音頻響度。4.IntellGain響度控制器Evertz公司的IntellGain響度控制器采用ITU-RBS.1770標準，集成了壓縮器、限幅器、擴幅器和動態(tài)范圍處理器，IntellGain對節(jié)目間和節(jié)目內(nèi)采用不同的處理方法。對節(jié)目間盡量減少響度差異，對節(jié)目內(nèi)通過增益控制，盡量保持一個節(jié)目原有的動態(tài)范圍，IntellGain響度控制器可滿足電視播出、有線電視前端等多種應用。5.EAP-3901響度控制器iranda公司的EAP-3901響度控制器的核心模塊AL自動響度控制Filter濾波器支持采用JungerLevela

12、gi濾波器形式，也可以采用ITU-RBS.1770濾波器形式，EAP-3901響度控制器可以滿足電視播出等應用。圖1所示為EAP-3901響度控制器功能方框圖。五.響度控制器的配置與調試1.響度控制器配置廣電總局在2022年8月公布了響度算法行業(yè)標準GY/T262-2022?節(jié)目響度和真峰值音頻電平測量算法?和設備行業(yè)標準GY/T263-2022?響度和真峰值指示儀表技術要求?，在電視播出系統(tǒng)中選用數(shù)字音頻信號自動響度控制器，應能符合廣電總局行業(yè)標準，應能支持ITU-RBS.1770響度標準或EBU-R128響度標準，并支持eb閱讀器方式進展參數(shù)設置和操作控制。我臺標清頻道播出系統(tǒng)的SDSDI

13、數(shù)字視頻嵌入音頻信號播出鏈路中在4個主路162切換臺之后、4只最后一級數(shù)字視頻分配器之前配置了4只Evertz的3G/HD/SDIntellGain響度控制器，用于4個標清頻道主路在線播出節(jié)目的自動響度控制。在高清頻道正式開播后，與高清頻道對應的標清同播頻道不再重復進展在線播出節(jié)目的自動響度控制，其對應的那一只3G/HD/SDIntellGain響度控制器就作為高清頻道備路在線播出節(jié)目的自動響度控制器。我臺高清頻道播出系統(tǒng)的HDSDI數(shù)字視頻嵌入音頻信號播出鏈路中在主備2個162切換器之后、2只鍵混器之前分別配置了1只iranda的3G/HD/SDEAP-3901響度控制器和1只Evertz的

14、3G/HD/SDIntellGain響度控制器，用于1個高清頻道主備在線播出節(jié)目的自動響度控制。圖2所示威為配置有響度控制器的HDSDI信號播出鏈路方框圖。響度控制器在HD/SDSDI信號播出鏈路中需要對嵌入音頻信號完成解嵌、AL、加嵌等處理，目的是對在播節(jié)目SDI信號解嵌出AES數(shù)字音頻信號并進展響度處理，響度處理時根據(jù)檢波器檢出音頻響度大小再反響調整增益，使響度控制在目的范圍，最后再把AES數(shù)字音頻信號加嵌到SDI信號中，實現(xiàn)對響度的控制處理。為了保持在播節(jié)目聲畫同步，響度控制器還要對數(shù)字視頻信號完成幀存、延時等處理。在節(jié)目播出過程中，采用響度控制技術可以使在播節(jié)目音量始終保持在適當?shù)哪康?/p>

15、響度值附近。但是響度控制器在播出系統(tǒng)中也增加了信號播出鏈路環(huán)節(jié)。考慮到平安播出優(yōu)先，假設響度控制器發(fā)生故障，可以將其斷電，那么其輸入SDI信號就會直通輸出；也可以通過跳線將響度控制器隔離出信號播出鏈路，等到響度控制器檢修完畢恢復正常之后，再拔除跳線，將其重新參加信號播出鏈路中工作。響度控制器作為HD/SDSDI信號播出鏈路中的關鍵設備，其技術指標的優(yōu)劣會直接影響信號播出鏈路的技術指標，所以在安裝、配置、調試與維護響度控制器時有必要對其進展接口指標和通道指標的測試，如回波損耗、眼圖、抖動、數(shù)字視頻格式等指標的測試等。2.響度控制器調試與參數(shù)設置受篇幅所限，以下僅以iranda的3G/HD/SDE

16、AP-3901響度控制器為例進展說明，并請參見圖3、圖4、圖5。1確定音頻信號電平參照廣電行業(yè)標準GY/T223-2022和GY/T192-2022，確定數(shù)字音頻信號參考電平為-20dBFS，-20dBFS也用作數(shù)字音頻設備的校準電平。在確定系統(tǒng)可允許通過的最頂峰值電平時，將最末級限制器的門限確定為-6dBFS，這樣保證播出信號最頂峰值電平不會超過-6dBFS。2設定目的響度值響度控制器的通常做法是將響度值通過一定算法計算出積分平均值，再利用響度標準控制節(jié)目整體響度。在EAP-3901響度控制器的AL自動響度控制Filter濾波器采用ITU-RBS.1770濾波器形式情況下，參照歐廣聯(lián)EBU響

17、度算法和標準，我們將節(jié)目目的響度值設定為-23LKFS，動態(tài)節(jié)目信號經(jīng)過EAP-3901后實時平均響度值將盡量向-232LKFS逼近。3設定工作電平在EAP-3901響度控制器的ALFilter采用JungerLevelagi濾波器形式情況下，參照廣電行業(yè)標準GY/T262-2022?節(jié)目響度和真峰值音頻電平測量算法?，通過各類節(jié)目實時播出比對，我們將節(jié)目工作電平設定為-16dBFS，動態(tài)節(jié)目信號經(jīng)過EAP-3901后實時平均響度值也能盡量向-232LKFS逼近。4設定響度門限當響度值處于響度上限-21LKFS和響度下限-25LKFS這兩個參數(shù)之間時，節(jié)目信號被視為平安，EAP-3901響度控

18、制器就不對節(jié)目信號進展響度控制。5設定響度最大增益值和最大衰減值當需要進展響度控制時，axGain和inGain這兩個參數(shù)就決定了響度增益的最大數(shù)值和響度衰減的最大數(shù)值，這兩個參數(shù)均設定為10dB。6設定音頻信號電平凍結值和靜默值數(shù)字音頻信號電平凍結值設定為-50dBFS，數(shù)字音頻信號電平靜默值設定為-70dBFS，這樣當在線播出節(jié)目正常短時間低音量時或者正常短時間靜音時，可以防止出現(xiàn)不期望的響度控制或者將背景噪聲電平提升放大。7設定響度控制瞬間處理響應速度這個參數(shù)決定了響度控制的瞬間處理響應速度，分為Sft、id、Hard三檔，我們選擇了id檔。EAP-3901響度控制器AL其余參數(shù)設置請參見圖4。以以下圖6那么是EAP-3901響度控制器的AL響度監(jiān)控界面圖。六.響度控制技術小結與展望1.響度歸一化技術通過設備、人工等手段，把節(jié)目響度控制在目的值附近。1人工控制：通過人耳的主觀監(jiān)聽和響度監(jiān)測設備指示，在節(jié)目制作環(huán)節(jié)對節(jié)目響度進展控制。在無響度監(jiān)測設備情況下，需要在校準的監(jiān)聽環(huán)境中，通過主觀聽覺和對電平表的觀察，借助經(jīng)歷值對節(jié)目進展響度調整。在有響度監(jiān)測設備情況下，通過對響度表讀數(shù)的觀察，對節(jié)目電平、頻率、動態(tài)、聲道進展調整，到