響度控制技術(shù)在福州電視臺新聞綜合頻道的應(yīng)用

■文/桂 凡

響度控制技術(shù)在福州電視臺新聞綜合頻道的應(yīng)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(shù)設(shè)置、使用效果評價等方面介紹了響度控制技術(shù)在福州廣播電視臺新聞綜合頻道播控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

響度控制；目標(biāo)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(zhuǎn)換為聲波振動時度量聲音能量的一個指標(biāo)。響度實(shí)際上是針對人耳對不同聲音的感應(yīng)強(qiáng)弱而提出來的一個衡量標(biāo)準(zhǔn)，它的大小不僅跟聲音的幅度大小有關(guān)，還和聲音的頻率有關(guān)。聲壓級相同、頻率不同的聲音，聽起來響亮程度也不同。結(jié)合聲壓、頻率和人耳的感覺得到的曲線關(guān)系稱“等響度曲線”，如圖1所示。

圖1

通常，人們?nèi)菀讓⒙曇綦娖胶晚懚葍蓚€概念混淆，錯誤地理解為控制電平就是控制了響度。實(shí)際上，音頻電平是可客觀度量的物理量。音頻的響度是一項(xiàng)主觀測量指標(biāo)，就其本質(zhì)而言，它與音頻電平?jīng)]有線性關(guān)系，而是具有與音頻信號實(shí)際強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)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(huán)境對相同的信號的感知也是不相同的。因此響度控制技術(shù)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(jìn)行響度調(diào)整。

2.響度控制技術(shù)在播出環(huán)節(jié)中的應(yīng)用方式

造成響度突變原因多種多樣，既有可能是設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不一致導(dǎo)致，也有可能是在節(jié)目錄制、編輯環(huán)節(jié)沒有參照GY/T 282-2014標(biāo)準(zhǔn)造成。在播出端進(jìn)行響度處理，節(jié)目素材集中，涉及的環(huán)節(jié)和部門相對較少，容易達(dá)成處理目標(biāo)。依響度控制設(shè)備在播控環(huán)節(jié)中發(fā)生作用所處位置的不同，可分為實(shí)時信號流響度控制和非實(shí)時文件型響度控制。

2.1 實(shí)時信號流響度調(diào)控設(shè)備

信號流響度控制通過對PGM數(shù)字視分的SDI信號進(jìn)行解嵌，對解嵌出的AES音頻進(jìn)行響度處理。處理時根據(jù)檢波器檢出的音頻響度的大小再反饋調(diào)整器增益，使響度控制在一定范圍，最后再把AES數(shù)字音頻加嵌到SDI中，實(shí)現(xiàn)對響度的控制處理。這種方式通常改變音頻序列的動態(tài)范圍，對聲音質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，音頻序列的平均輸出響度與響度預(yù)期值不完全一致

這種響度控制器與播控系統(tǒng)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(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置，反而會使處理后的音頻劣化；而且當(dāng)輸入音頻信號與目標(biāo)響度的差異過大，超出設(shè)備校正范圍時，播出響度仍會超標(biāo)。此外，響度控制器的音視頻是分開處理的，使用時應(yīng)特別留意聲畫同步。

2.2 非實(shí)時文件型響度調(diào)控設(shè)備

文件型響度控制是通過響度服務(wù)器及響度處理軟件對播出服務(wù)器的素材響度進(jìn)行規(guī)范。先將上載服務(wù)器中的素材遷移到響度服務(wù)器中，再通過響度處理軟件將上載素材文件的音頻進(jìn)行響度縮放及動態(tài)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(wù)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(zhǔn)確的響度范圍控制。

文件型響度控制內(nèi)嵌于播控系統(tǒng)中，屬于播前準(zhǔn)備部分，對原有系統(tǒng)的依賴性較強(qiáng)，只能處理硬盤素材，無法處理直播、轉(zhuǎn)播信號及錄像機(jī)信源。文件型響度控制應(yīng)置于上載遷移流程的哪個環(huán)節(jié)，采用什么樣的素材轉(zhuǎn)碼方式，如何進(jìn)行一致性管理；對于時效性很強(qiáng)的新聞類應(yīng)急上載素材，在來不及進(jìn)行響度處理的情況下，采取怎樣的人工干預(yù)策略，都關(guān)系到播出的安全和穩(wěn)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(shè)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(biāo)清播出，采用的是非實(shí)時文件型響度控制。這樣處理的方式比較耗時，如節(jié)目送交時離播出時間比較近，往往會發(fā)生來不及進(jìn)行響度處理，將其強(qiáng)行取消，直接遷移至播出服務(wù)器的情況。這樣播出的素材就沒有經(jīng)過響度處理，播出的節(jié)目響度就是原始的片源響度，在播出端無法做出調(diào)整。

為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，在頻道高清改造的時候，綜合系統(tǒng)建設(shè)效費(fèi)比、實(shí)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(jīng)過處理后的信號，一路做為高清輸出，一路經(jīng)過變換后至標(biāo)清切換臺。實(shí)現(xiàn)一臺響度控制器可以同時滿足一路高、標(biāo)清播出信號的實(shí)時響度處理需求。

現(xiàn)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(shù)設(shè)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(jìn)行動態(tài)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(xì)節(jié)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(shù)設(shè)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(jìn)行監(jiān)聽調(diào)試，包括各種類型的新聞、談話節(jié)目、音樂、電視劇等。廠商在大量的工程實(shí)踐中，已經(jīng)完成了這些工作，并依據(jù)他們的監(jiān)聽經(jīng)驗(yàn)和用戶反饋提供了幾組預(yù)設(shè)項(xiàng)。我們根據(jù)本頻道節(jié)目特點(diǎn)，在廠商的幫助下，選用了廣泛適合中國電視節(jié)目的預(yù)設(shè)項(xiàng)：TV_5B_AIR – TV 5 Band AIR processing 。該預(yù)設(shè)項(xiàng)提供了最為溫和的動態(tài)范圍處理，可適用于各類型節(jié)目。依據(jù)GY/T 282-2014《數(shù)字電視節(jié)目平均響度和真峰值音頻電平技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，我們將輸出節(jié)目的平均響度目標(biāo)值設(shè)為–24LKFS。數(shù)字音頻信號參考電平為-20dBFS，凍結(jié)值設(shè)定為-31dBFS，工作電平設(shè)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(jiān)測經(jīng)過響度處理后的節(jié)目我們發(fā)現(xiàn)，對于電視劇，由于前期制作相對規(guī)范，節(jié)目的整體響度控制較好，經(jīng)過響度控制設(shè)備處理后能把響度范圍控制在舒適區(qū)內(nèi)。

對于自辦節(jié)目，雖然在制作規(guī)范性上相較電視劇差，節(jié)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(shè)備處理后也能把響度范圍控制在舒適區(qū)內(nèi)。

但仍有少部分節(jié)目存在聲音大小跳變的現(xiàn)象，這種情況大多出現(xiàn)在廣告節(jié)目或者自辦節(jié)目自帶的廣告當(dāng)中。這些節(jié)目由于響度差異太大即使經(jīng)過實(shí)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(qū)范圍。

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

6.結(jié)束語

實(shí)時響度控制設(shè)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(jié)目多、新聞時政類欄目多、時效性強(qiáng)的定位，極大地保障了節(jié)目播出質(zhì)量；減輕了工作人員的工作強(qiáng)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(zhì)，改善觀眾收視體驗(yàn)，可它不僅是播出部門的事，響度控制設(shè)備的使用也只是節(jié)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(zhì)量，采用這種方式還會改變節(jié)目的動態(tài)范圍，對節(jié)目的音質(zhì)帶來一定的影響。要徹底改善節(jié)目響度，還必須在制作端和傳輸端同時作用，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在制作端，無論是前期錄制環(huán)節(jié)還是后期編輯環(huán)節(jié)，都必須嚴(yán)格使生成節(jié)目的平均響度圍繞在-24LKFS左右。在節(jié)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(lǐng)域的響度控制，傳輸環(huán)節(jié)的增益控制顯得更為緊迫，所以傳輸環(huán)節(jié)增益控制的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)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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