電視節(jié)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(shù)的不斷發(fā)展，全國省級以上衛(wèi)視頻道已經(jīng)全部實現(xiàn)高清化播出，電視音頻技術(shù)也從單聲道、立體聲、環(huán)繞聲發(fā)展到三維聲。為兼顧全國不同區(qū)域、不同觀眾的收視需求，各電視臺通常選擇高標(biāo)清同播方式播出電視節(jié)目。近年來，不時有觀眾反映，某臺高標(biāo)清電視頻道的音量整體偏低、節(jié)目聲音存在高低不一致的現(xiàn)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(huán)節(jié)對電視節(jié)目信號進(jìn)行了一系列音頻測試，并對測試結(jié)果進(jìn)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(dá)到了相關(guān)規(guī)范要求。

1 早期電視節(jié)目音頻錄制規(guī)范

電視臺電視節(jié)目的音頻錄制通常遵循以下規(guī)范：電視高標(biāo)清節(jié)目音頻可為單聲道、雙聲道及5.1 聲道，節(jié)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(yīng)低于-28 dBFS。按照上述規(guī)范，節(jié)目制作人員只需關(guān)心音頻的幅度是否超出播出標(biāo)準(zhǔn)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(shù)的發(fā)展，更高清晰度的畫面給觀眾帶來更好的視覺體驗，電視節(jié)目音頻也從單聲道和立體聲制作逐步向環(huán)繞聲和三維聲沉浸式體驗轉(zhuǎn)變。由于各個電視臺節(jié)目制播技術(shù)規(guī)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(jié)目時經(jīng)常會遇到不同節(jié)目、頻道之間聲音差異過大的現(xiàn)象，特別是在切換頻道時，經(jīng)常感到聲音變化突兀，需要馬上調(diào)整音量，嚴(yán)重影響觀眾的收視舒適度。傳統(tǒng)的電視節(jié)目音頻錄制標(biāo)準(zhǔn)已不能起到規(guī)范電視節(jié)目響度的作用。因此，如何滿足電視觀眾多樣化的視聽環(huán)境需要，減少節(jié)目間的響度差異，提高電視節(jié)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(qiáng)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(guān)，還與音頻的頻率有關(guān)。電視節(jié)目響度是指完整節(jié)目時長內(nèi)節(jié)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(biāo)，電平是獨立于頻率和帶寬的客觀量。由于人類聽覺系統(tǒng)的非線性響應(yīng)，音頻電平變化一定幅度，并不會導(dǎo)致響度感覺發(fā)生同等程度的變化。

由于信號的真實峰值可能出現(xiàn)在兩個采樣點之間，因而現(xiàn)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(fā)布《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》（GY/T 282—2014），明確規(guī)定：我國數(shù)字電視節(jié)目的平均響度目標(biāo)值應(yīng)為-24 LKFS，容差范圍為±2 LU，最大真峰值電平應(yīng)不超過-2 dB TP。由此，以標(biāo)準(zhǔn)化的形式規(guī)定了數(shù)字電視節(jié)目的平均響度范圍。在遵循峰值電平標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，不同節(jié)目制作團(tuán)隊按照統(tǒng)一的響度要求制作節(jié)目，將會減少各節(jié)目之間的響度差異，滿足電視觀眾對節(jié)目收視舒適度的要求[2]。

3 電視節(jié)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(jié)目之間的聲音差異問題，從2019 年開始，筆者組織技術(shù)人員在各個環(huán)節(jié)設(shè)置測量點，基于臺內(nèi)、臺外兩種環(huán)境，對該臺高標(biāo)清頻道電視節(jié)目的音頻響度進(jìn)行了一系列測量和分析。

3.1 電視節(jié)目在收視端的響度測量和分析

為了解某臺高標(biāo)清頻道播出系統(tǒng)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(shù)人員利用某臺晚間轉(zhuǎn)播CCTV1 新聞聯(lián)播的固定時段，在多個收視端對某臺播出的CCTV1新聞聯(lián)播節(jié)目進(jìn)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(lián)播節(jié)目響度對比，了解各傳送平臺傳送該臺高標(biāo)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(huán)境

3.1.1.1 測量設(shè)備

臺內(nèi)外每個測量點均配備測量設(shè)備。臺內(nèi)響度測量設(shè)備為TC Electronic DB4 響度控制器，臺外響度測量設(shè)備為TC Electronic Clarity M 響度表，測量設(shè)備均支持國際標(biāo)準(zhǔn)ITU-R BS.1770[3]。

3.1.1.2 測量點

設(shè)置臺內(nèi)測量點為：某臺接收到的CCTV1 標(biāo)清頻道電視信號（后續(xù)標(biāo)記為某臺接收的CCTV1 信號源），該臺轉(zhuǎn)播CCTV1 的標(biāo)清頻道播出系統(tǒng)末極電視信號（后續(xù)標(biāo)記為即表1 中的某臺頻道播出系統(tǒng)末極），某臺接收到的CCTV1 高清頻道電視信號（后續(xù)標(biāo)記為某臺接收的CCTV1 信號源），該臺轉(zhuǎn)播CCTV1 的高清頻道播出系統(tǒng)末極電視信號（后續(xù)標(biāo)記為某臺頻道播出系統(tǒng)末極）。設(shè)置臺外測試點為歌華有線、航空有線、中國移動IPTV、中國聯(lián)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(biāo)記為有線1、有線2，將3 個公司的IPTV 傳送平臺分別標(biāo)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(jī)頂盒。在傳送平臺收視端，如果機(jī)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(jī)頂盒將電視頻道切換至CCTV1 標(biāo)清頻道，響度表測量的就是有線1 傳送平臺上CCTV1 標(biāo)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(jī)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(shè)備校準(zhǔn)

電視臺電視節(jié)目播出系統(tǒng)與傳送平臺完成連接后，一般要對音頻信號進(jìn)行通路測試和設(shè)備校準(zhǔn)。使用1 kHz 頻率、-20 dBFS 電平的雙聲道同相正弦波信號進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的定義，聲音信號的響度由5 個聲道各自響度值加權(quán)相加后得到，低頻效果聲道不計入測量范圍，因此無論節(jié)目是單聲道、立體聲還是環(huán)繞聲格式，其響度測量值都是一個單一數(shù)值。所以，可利用頻道例行檢測時高清頻道和標(biāo)清頻道發(fā)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(jīng)過傳送平臺到達(dá)各收視端后的響度變化情況[4]。

通常，機(jī)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(jī)頂盒的音量調(diào)至最大。但也有部分機(jī)頂盒有音量增益，為避免機(jī)頂盒音量增益影響測量數(shù)據(jù)，對于此類機(jī)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(zhǔn)，在收視終端通過調(diào)整機(jī)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(biāo)清節(jié)目響度測量結(jié)果和分析

使用上述測量設(shè)備，在各個測試點分別進(jìn)行6 次測試，最終測得標(biāo)清節(jié)目的響度結(jié)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(lián)播信號，從19 ∶00 開始，持續(xù)時長30 min。

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

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

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

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

根據(jù)表1 的結(jié)果，做出如下分析：

表1 某臺標(biāo)清節(jié)目響度測量結(jié)果（單位：dBFS）

（1）通過有線1 某臺收視端接收的某臺標(biāo)清頻道千周信號響度比某臺標(biāo)清頻道播出輸出末極的源信號低1.8 dBFS，在同一節(jié)目源下，某臺標(biāo)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(biāo)清頻道的節(jié)目響度與CCTV1 的節(jié)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(biāo)清頻道播出輸出末極的源信號低3.5 dBFS，但在同一節(jié)目源下，該臺標(biāo)清頻道在收視端的響度與CCTV1 標(biāo)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(jié)目源下，該臺標(biāo)清頻道在收視端的節(jié)目響度與CCTV1 標(biāo)清頻道相比基本一致。

使用同樣的測量設(shè)備，在各個測試點分別進(jìn)行7 次測試，最終測得高清節(jié)目的響度結(jié)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(lián)播信號，從19 ∶00 開始，持續(xù)時長30 min。

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

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

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

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

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

根據(jù)表2 的結(jié)果，做出以下分析。

表2 某臺高清節(jié)目響度測量結(jié)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(jié)目源下，在有線1 收視端某臺高清頻道的節(jié)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(jié)目源下，某臺高清信號在IPTV 平臺1 收視端的節(jié)目響度與CCTV1 高清頻道相比低大約6 dBFS。

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

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

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

3.2 已播電視節(jié)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(jié)目進(jìn)行節(jié)目的響度測量，發(fā)現(xiàn)這些節(jié)目的音頻響度值分布比較離散，一些節(jié)目存在響度超標(biāo)問題。為此，筆者使用響度測試設(shè)備，多次完整采集該臺CETV1 高標(biāo)清頻道7×24 小時播出節(jié)目的音頻電平和響度數(shù)據(jù)，并結(jié)合節(jié)目編播單找出響度超標(biāo)的節(jié)目做進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)響度超標(biāo)的主要原因如下。

（1）不少早期標(biāo)清節(jié)目平均響度值偏高。早期電視節(jié)目音頻錄制規(guī)范僅對節(jié)目音頻電平的峰值有要求，對節(jié)目的響度沒有監(jiān)測要求。為通過節(jié)目技術(shù)審查，部分節(jié)目制作人員發(fā)現(xiàn)節(jié)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(jié)目聲音質(zhì)量劣化，該節(jié)目的音頻響度往往也超標(biāo)。

（2）在響度超標(biāo)的節(jié)目中，大部分節(jié)目是廣告和送播節(jié)目。廣告片響度超標(biāo)一般是因為節(jié)目音頻電平值偏高，送播節(jié)目響度超標(biāo)一般是因為平均響度值偏低。部分廣告節(jié)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(diào)高，導(dǎo)致節(jié)目整體音量偏大，響度值偏高。部分送播節(jié)目制作人員為通過節(jié)目技術(shù)審查，盡可能降低節(jié)目的音頻電平，導(dǎo)致節(jié)目音頻響度值偏低，節(jié)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(jié)目，又可接收雙聲道節(jié)目，但對這些節(jié)目的音頻響度沒有監(jiān)測要求。部分節(jié)目制作人員將已制作好的單聲道節(jié)目轉(zhuǎn)換為雙單聲道時，僅將聲道1 的“零增益”復(fù)制到聲道2，之后并沒有對音頻電平進(jìn)行重新調(diào)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(jié)目的響度會比原單聲道節(jié)目的響度大3 LU，進(jìn)而導(dǎo)致部分節(jié)目音頻響度超標(biāo)，音量偏大。

4 電視節(jié)目全鏈路響度控制的措施和方法

為使節(jié)目音頻響度達(dá)到和諧一致，將響度標(biāo)準(zhǔn)化控制貫穿電視節(jié)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(jié)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(shù)據(jù)為依據(jù)，與各有線電視和IPTV 傳送平臺溝通，妥善解決了節(jié)目收視端音量偏低問題。

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

（3）提高節(jié)目制作人員的響度控制意識。從技術(shù)規(guī)范、音頻響度測量設(shè)備和軟件使用以及在節(jié)目拍攝、配音和制作等環(huán)節(jié)控制節(jié)目響度的指導(dǎo)建議等方面進(jìn)行培訓(xùn)，使相關(guān)制作人員了解電視節(jié)目音頻響度特性，促進(jìn)其改進(jìn)音頻制作方式，提高響度控制意識。

（4）制定節(jié)目采編播環(huán)節(jié)的響度控制實施方案。在演播室，通過補(bǔ)充測試設(shè)備完善音頻響度控制手段。由于演播室有新聞直播、教學(xué)課程直播以及常規(guī)自制欄目等多種節(jié)目錄制形式，存在節(jié)目素材來源廣、時效性強(qiáng)等特點，很難在較短時間內(nèi)將其整合為響度歸一化的節(jié)目，因此在演播室錄制節(jié)目時，要求節(jié)目音頻制作人員實時監(jiān)看響度表和真實峰值，及時手動調(diào)整節(jié)目的響度。在制作域，在制作網(wǎng)內(nèi)配備節(jié)目響度檢測和校正模塊，要求節(jié)目制作人員在使用歷史素材、單聲道高標(biāo)清節(jié)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(jié)目時，要關(guān)注音頻幅度和響度變化情況，及時處理音頻超標(biāo)問題；使非專業(yè)音頻制作人員可利用制作網(wǎng)內(nèi)配備的響度校準(zhǔn)模塊對響度超標(biāo)的節(jié)目進(jìn)行校正，在滿足節(jié)目響度標(biāo)準(zhǔn)的同時，最大限度地保留節(jié)目的原有品質(zhì)[5]。

通過在電視節(jié)目錄制、制作、播出等各環(huán)節(jié)落實響度標(biāo)準(zhǔn)化控制措施，目前，某臺電視節(jié)目的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)均已滿足新技術(shù)規(guī)范要求。通過與有線電視和IPTV 傳送平臺溝通聯(lián)調(diào)，某臺高標(biāo)清電視頻道音量整體偏低及節(jié)目聲音存在高低不一致的現(xiàn)象得到了有效控制。

5 電視節(jié)目響度控制工作的進(jìn)一步思考

5.1 建立節(jié)目制播全流程技術(shù)質(zhì)量監(jiān)控體系

目前，演播室配有實時響度檢測設(shè)備，制作域內(nèi)配有響度檢測和校正模塊，工作人員可隨時監(jiān)測節(jié)目的錄制電平和平均響度等信息；播出系統(tǒng)配備有響度控制設(shè)備，能夠?qū)?jié)目進(jìn)行信號級的自動響度校正，實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動記錄響度指標(biāo)，并能通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP）監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實時、完整地采集和統(tǒng)計各頻道的音頻峰值電平、響度數(shù)據(jù)。為進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)目質(zhì)量監(jiān)控管理，未來播出系統(tǒng)可部署節(jié)目質(zhì)量統(tǒng)計分析模塊，根據(jù)節(jié)目制作和技術(shù)質(zhì)量管理等部門的不同需求，結(jié)合節(jié)目編播單，制作、繪制與各個頻道、各個節(jié)目（或新聞條目）的起始時間、結(jié)束時間、節(jié)目響度、最大短時響度、響度范圍以及最大真實峰值等數(shù)值相關(guān)的分析圖表，及時反饋節(jié)目播出質(zhì)量情況，協(xié)助節(jié)目部門加強(qiáng)對播出節(jié)目的技術(shù)質(zhì)量管理，構(gòu)建全流程的節(jié)目技術(shù)制播質(zhì)量監(jiān)控和追蹤體系[6]。

5.2 推進(jìn)制定全流程音頻元數(shù)據(jù)處理解決方案

相關(guān)部門可根據(jù)節(jié)目的不同類別、高標(biāo)清同播系統(tǒng)的特點以及不同的傳送和收視情況，制定音頻元數(shù)據(jù)處理實施規(guī)則，實現(xiàn)節(jié)目錄制、制作、播出及傳送各個環(huán)節(jié)音頻元信息的全流程管理。嚴(yán)格規(guī)范節(jié)目的聲道類別、聲道分布及節(jié)目音頻元信息的錄入規(guī)則，嚴(yán)格按照聲道分布和播出節(jié)目音頻錄制規(guī)范制作節(jié)目，確保傳送至播出平臺的播出節(jié)目含有準(zhǔn)確的聲道、響度等元數(shù)據(jù)嵌入信息，保證電視播出和傳送平臺能按照元信息對應(yīng)的不同音頻處理方案傳送節(jié)目，并能明確提供給最終收視端進(jìn)行下混和響度控制的元數(shù)據(jù)，使電視音頻信號到達(dá)收視端后能得到最真實的還原，達(dá)到更高的電視節(jié)目播出質(zhì)量和藝術(shù)效果。

6 結(jié) 語

電視節(jié)目主要通過各地有線電視網(wǎng)和聯(lián)通、移動及電信等IPTV 傳送平臺傳送到電視觀眾家中。電視節(jié)目的收視質(zhì)量既與電視臺的節(jié)目制作和播出有關(guān)，也與各傳送平臺的電視信號傳送有關(guān)。電視臺應(yīng)將《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》納入電視節(jié)目制播規(guī)范，使節(jié)目生產(chǎn)播出全鏈路實現(xiàn)響度標(biāo)準(zhǔn)化管理，提高電視節(jié)目的技術(shù)制作質(zhì)量。同時要與有線電視、IPTV 和網(wǎng)絡(luò)直播平臺等電視節(jié)目傳送平臺加強(qiáng)技術(shù)交流，定期檢查各傳送平臺電視接收端的電視節(jié)目播出質(zhì)量，及時溝通解決發(fā)現(xiàn)問題，提高觀眾收看電視節(jié)目的舒適度和滿意度。