電視節目響度測量及控制應用的研究

【摘要】 節目響度差異問題越來越被人們所關注。本文結合大量節目素材的實際測試結果，分析探討產生響度差異問題的原因，并結合實效，提出了響度控制的建議。

【關鍵詞】 響度 響度測試 響度控制

目前，國內電視節目的內容日益豐富，畫面質量也不斷提高，同時對節目的響度差異問題日益關注。就目前而言，關于節目播出的響度問題，業界關注的多、理論研究和探討的論文也不少，但是限于設備投入和實際條件，真正從實際應用中進行數據采集入手，進行測試對比的研究并不是很多。

參照國際電聯（ITU）和歐廣聯（EBU）的相關響度標準，筆者結合目前國內各上星電視臺節目播出現狀，利用國際通用儀器設備，進行了大量的測試與研究。分析響度差異造成的原因，并從實際效果的角度出發，提出了一些響度控制方面的建議。

一.響度測試及控制的前提

響度是人耳對聲音的主觀感覺，與聲壓級、頻率、持續時間等有關。同時，作為一個主觀量，響度與聽眾個體差異、心理特性等也相關，不同年紀、不同性別的人對聲音響度感受不同，同一個人在不同情緒的狀態下對響度的感受也不盡相同。節目聲音的制作、測量、監控往往以電平值作為標準。

隨著ITU和EBU的相關標準的問世，明確了提出了全新的響度測量算法，響度也逐漸發展為能夠較好地反映聽眾主觀感受，經由相關標準所規定的聲音信號的客觀測量值。全球各地的音頻組織與設備廠商也在此統一的標準下進行響度問題的研究制定與設備的研發，響度測量標準對節目的制作、播出、傳輸提供了詳細的實踐指導，使得電視節目響度一致性的控制與管理變得“有據可循，有方可行”。

二.響度的測試與分析

電視節目制播全流程，包括制作、播出、傳輸、分發等各個環節均有可能給聲音響度引入增益，影響因素眾多。因此，筆者著重對相同頻道送播的節目源進行直接測試，避免傳輸環節可能引入的響度增益影響測試結果。另一方面，還對不同頻道播出信號進行測試，以此獲得實際的接收效果對比。

1.相同頻道的節目響度差異

綜合性頻道播出的電視節目種類主要為分新聞、影視劇、廣告（含公益廣告）、專題、綜藝、宣傳片等六大類。通過對在播節目單統計分析，可以發現其中影視劇、廣告、新聞和綜藝時長占比較大，專題和宣傳片等相對較少。

為了更好的了解電視節目播出的響度情況，筆者選用TM7、DP568等專業的響度測試設備搭建響度測試平臺（見圖1），對實際播出的節目磁帶和演播室直播信號進行了大量的測試。

測試實際播出的單聲道節目共450余條，包含了上述六大類的節目類型。圖2為測試的節目源素材的平均響度樣本分布情況。

測試素材的平均響度主要分布在-20LKFS—-35LKFS之間，分布較為離散。以節目響度為-24LKFS、±1LKFS為標準（綠色區域），大部分節目的平均響度都落在了區域之外。

不同素材的平均響度存在不同程度差異，最大差距達到18.1dB。

電視劇節目的平均響度普遍偏低，主要集中在-30LKFS附近。商業廣告在全天播出時段中，所占時間長，制作來源多，為達到更好的宣傳效果，廣告響度相對較大（見表1）。

根據上表抽樣的部分電視劇和商業廣告節目測試的數據進行對比。我們發現電視劇的平均響度（藍線）遠低于商業廣告的平均響度（黃線），該現象即存在于單條素材，也普遍存在于同類節目中。

可見，不同類型的節目對聲音響度和動態范圍的需求差異巨大。節目來源的多樣性，制作設備的復雜性，以及缺乏統一的響度制作標準等種種因素，都會造成相同頻道中的不同節目存在較大的響度差異。因此，在實際播出中，隨著不同節目的切換，必然會產生響度的跳變。從而引起觀眾聽覺上的不適，破壞視聽感受。

2.不同頻道的節目響度差異

針對不同頻道的節目響度差異，筆者選擇從同時段不同節目和相同節目（轉播CCTV《新聞聯播》）兩方面分別進行測試。同樣基于專業響度表，收取衛星接收端的信號進行了測試和對比。

筆者選擇了19個上星頻道，測試同一天相同時段（10：00-10：30）30分鐘的播出信號的平均響度。從測試結果得出，平均響度存在不同程度的響度差異，最大差異達到15.8dB。同個頻道響度范圍最大值達到18.2LU。因此，觀眾在切換頻道時，會頻繁的遇到響度跳變的情況，同樣影響視聽效果。

為了排除節目內容因素造成的響度差異，筆者還對不同頻道轉播CCTV《新聞聯播》的播出信號進行測試。各頻道的平均響度、響度范圍等數據與CCTV的播出信號也同樣存在響度差異。相同節目的響度差異，產生的原因和各頻道的播出系統、傳輸鏈路等都有關系。尤其是在復雜的傳輸環境下，編碼和數模轉換等環節均有可能帶入音頻增益。

值得注意的是，很多頻道的播出端常采用將節目1聲道復制到2聲道的雙單聲道播出模式，單聲道節目在此模式下播出，響度比原單聲道節目還要高3dB左右。

三.響度差異的解決方法

國際上以ITU和EBU相關算法和標準為主，國內業內專家也對響度舒適區和容忍區進行了大量的研究和探索。目前，節目目標響度主要集中在-24LKFS和-23LKFS這兩種建議上，對于響度目標值的允許范圍則有±1dB和±2dB這兩種主流觀點。結合大量的客觀數據與主觀測試，筆者認為目標響度值為-24LKFS，允許范圍為±2dB是比較合適的，也是較為符合目前節目制播狀態的。節目要達到上述的目標響度就需要行之有效的控制手段，同樣涉及到制作、播出、傳輸等方方面面。

1.制作域

不同類型的節目制作追求的動態范圍不同，制作過程中的環境千差萬別，節目制作的來源迥異導致節目響度分布離散，存在較大差異。在節目制作端，應當制定統一的節目響度制作規范和流程，節目制作人員需要有足夠的響度意識，并配備相應的響度監測設備，在制作過程中加強對節目響度的關注度，力求在源端達到目標響度，最大程度保留動態范圍。

制作設備數量大、種類多，逐一添加響度控制設備成本巨大。另外，日常播出節目中存在一定比例的外購節目。所以，在有條件的情況下，制作域可以采用文件化的響度控制手段，對文件化的節目統一進行響度控制。

2.播出域

目前國內電視臺播出系統多為全數字信號的硬盤播出模式，數字音頻信號嵌入在SDI信號中，在播出系統中往往不做任何處理，即所謂的“透傳”。因此，對于音頻存在的響度問題常常束手無策。因此，在播出端添加相應的響度控制手段，十分有必要。另外，相比制作域，在播出域配置響度控制器，數量少、投入小、使用率更高，是一種性價比較高的解決目前響度問題的手段。

播出域是全臺所有頻道播出分發的平臺，節目數量大，播出形式豐富。在播出系統中實現響度控制的方法有很多，例如：文件化響度控制機、單機響度控制器、元數據控制等等。從進行響度控制的環節上看，也有上載、存儲、播出鏈路等多種不同選擇，方式多樣，各有利弊。應用元數據，采用對白歸一化的方式來進行響度控制，從理論上來說是比較完善的解決方法，但是在實際應用和推廣上存在較大困難。在上載通道進行響度控制，或采用文件化的響度控制則無法兼顧大量直播節目的音頻質量。

因此，在播出鏈路中串接專業響度控制設備，對播出信號進行響度控制的模式，不失為一種低成本、高效率的方法。響度控制器直接處理切換臺輸出的SDI信號，快速有效。

圖6為雙切換臺結構的播出系統，在主、備切換臺后端分別配置單獨的響度控制設備，再通過二選一切換器輸出主、備路播出信號。響度控制器根據需求統一配置，直接處理播出基帶信號，對不同信號源進行統一的控制，始終保證輸出信號音頻趨向目標響度，并且支持斷電旁通功能，保障播出安全。

圖7為相同的測試素材的響度變化曲線，其中紅線代表未進行響度控制的信號音頻響度變化，藍線代表進行響度控制的信號音頻響度變化。

可以看出響度控制器能將音頻的響度較好的控制在-22LKFS至-27LKFS范圍之間，對于明顯過低的響度值基本不進行處理，符合節目內容的實際需要。在對音頻進行處理的同時，也相對較好的保留了音頻動態范圍，保持節目的多樣性。同時，響度控制器能較好的控制節目的響度，消除切換點的響度跳變問題，同時也能對輸出的最大電平進行有效控制。

3.傳輸域

傳輸域需要保證信號的傳輸過程中“透傳”零增益，需要關注鏈路的校準與檢測。

值得一提的是，高清系統與標清系統不同，其中有杜比編解碼的環節，采用動態范圍控制（Dynamic Range Control）技術。當AC-3碼流通過機頂盒杜比數字解碼器時，對白電平（Dialogue Level）的設定會使得解碼器的音頻輸出“歸一化”為統一的音量（如-31dBFS），如果在前級設備不設置或設置錯誤，在機頂盒同樣會產生不同程度的增益。從而表現為高標清同播的節目，相同節目源，高清和標清播出的響度不同。

四.結語

隨著技術的發展，優秀的節目不斷推出，節目的聲音質量也越來越被人們所重視。要根治響度問題，需要多方面的配合。隨著相關標準和規范的健全，技術應用的飛速發展，必將會給觀眾帶去更為優質、更為舒適的視聽享受。