電視播出系統中音頻響度控制的探討

祁志偉

摘 要 為了讓電視節目更好地服務于大眾，獲得更好的播出效果，我們要更加嚴苛地重視音頻響度控制的問題，力爭讓觀眾聽覺感官體驗上更加舒適完美。文章從響度與響度控制、幾種常用的響度控制器以及在電視播出系統中響度控制的實現方法等方面進行了淺述。

關鍵詞 電視播出；音頻響度；控制

中圖分類號 TN94 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）220-0064-02

由于各電視臺節目素材來源不同，各制作單位的音頻制作準則不一，音響師和制作人員的水平參差不齊，故而我們在觀看電視時，經常會在轉換頻道或者同一頻道的不同節目切換時感覺到播放的聲音出現忽大忽小的現象，有時聲音小到聲如蚊吶，有時聲音大到尖嘯刺耳，經常的聲音高低跳變難免會讓觀眾產生煩躁和不適，嚴重影響到了節目播出的效果以及用戶在家收看電視節目的聽覺感受。因此，在電視臺制作播出傳輸節目的整個流程中，必須讓所有節目的音量均應保持在某一適當的平均響度才能觀眾觀看舒適。更近一步地說，音頻響度產生的差異實際是因為眾多電視播放機構對響度的控制把握不嚴，節目制作單位不規范、不夠重視造成的。因此，加強標準規范的宣貫，解決音頻響度的控制問題非常有必要。

1 響度與響度控制

響度（Loudness），從字面上來理解便是指聲音的響亮程度，也表示人耳對聲音的直觀感受。從物理層面上來講，就是電信號轉換為聲波振動時，衡量聲音能量的一個指標。響度實際上是人們心理上感知、聽覺上所感受的聲音的強弱程度，包含聲強、聲壓、聲音頻率、聽覺心理感知等綜合影響因素，聲壓級相同，頻率不同的聲音，聽起來的響亮程度也有所不同。因為不同的個體對音頻信號的感知也不同，為使主觀上的音頻響度能進行客觀量化，規范GY/T 262-2012《節目響度和真峰值音頻電平測量算法》中采用了“K”頻率加權后進行聲道能量均方值進行計算，再通過對各聲道加權求和，最后對響度測量值進行閾值處理得到K加權下相對于標稱滿刻度的響度（即LKFS）。

響度控制，是通過對音頻信號進行處理，使輸出的節目平均響度和真峰值音頻電平達到技術要求的過程。規范GY/T 282-2014《數字電視節目平均響度和真峰值音頻電平技術要求》中規定數字電視節目的平均響度目標值為-24LKFS±2LU，且整個節目的最大真峰值音頻電平不應超過-2dB TP。在目前的播出系統中，由于前段采集制作中方法和設備的差異，甚至是素材來源渠道的不同，導致到達播出域的待播成品在不同頻道之間、同一頻道不同素材條目之間以及不同類型節目之間的平均響度值都差別很大，響度控制就是為了解決這種聲音響度不一致而出現的。由于平均響度目標值的設定，有利于不同節目制作部門按照同一的標準生產和制作節目，從而使得觀眾的耳朵在收聽不同節目時不會因為音量強度差異過大而產生不適感。

2 音頻響度控制器的選擇

2.1 VIO ALC數字音頻響度控制器

此高標清數字響度控制器利用最新DSP技術，按照標準對輸入的音頻信號進行實時分析、計算，實現線性等響度自動補償。不僅可以對嵌入高清數字信號中的音頻按照預設響度值做自動響度運算處理，也可以對標清信號進行處理。雖控制的響度值在一定范圍內變化，但其穩定性解決了播出聲音忽大忽小的問題，保證了聲音播出的實時性和穩定性的需求。從而使播出響度固定，播出的節目也更受人喜愛。

除此之外，它是采用先進的FPGA、DSP處理技術，并且支持自動和手動兩種控制模式，如在手動狀態下可以實現對音頻增益大小的任意調整，而自動狀態下實現對音頻響度的自動控制。主機與遙控面板僅采用一根同軸電纜連接，使用RS485控制方式，確保遠距離的可靠性。

2.2 Neural響度控制器

Neural響度控制器的精彩之處就在于它在標準響度的基礎之上，使用了神經網絡的算法，讓響度控制器仿佛擁有人的大腦一樣，它會模仿人類所發出的聲音，并對其進行感知，它還懂得模擬的聲音是如何接收的。包括聲壓、頻率的不同，以及時間上的重疊效應都在它考慮范圍之內。更讓人稱贊的是，傳統的響度控制器處理聲音的方法會讓輸出的聲音質量有所下降，但是Neural響度控制器在控制響度時并不會對音頻質量造成影響。

我們通常會將Neural響度控制器應用于演播室到發射機鏈路通道的前端，除此之外，也有多數人將它運用到數字設備、電視產品、移動產品、智能產品等。

2.3 IntellGain響度控制器

IntellGain響度控制器是Evertz公司下的一塊模板，其中包含壓縮器、限幅器和擴幅器，并集成動態范圍處理器。它對于不同的節目模式部分有不同的處理方式，例如，在面對節目間的響度控制問題時，它的目標是減少響度差異，而面對節目內的響度控制問題，則是要通過增益控制，使之保持在原有的動態范圍內，以免影響節目播出效果。

由于IntellGain響度控制器有處理多種聲音混合配置的功能，在不同聲道模式下通過不同配置參數實現響度控制，現在已多數應用在有線電視、衛星直播電視、IPTV等不同應用中。

3 如何對播出系統中音頻響度進行控制

以往，響度控制主要是以運用分立的電阻、電容和電感原件組成的控制系統來簡單實現，故不適合對大范圍的音頻信號進行處理，因為參數類型少，可調節能力差，數字系統中通常使用峰值表嚴格控制和檢測峰值，但效果并不令人滿意。隨后音頻壓縮限幅處理設備的出現，讓音頻響度的控制簡單了許多，用VU表對音頻電平進行測量，VU表的指示值雖然很接近反映響度的強度實際變化，但仍然不能真正代表音頻信號的平均響度。與客觀電平不同的是，響度的評價是主觀的，并不是控制了聲音電平大小就等同控制了響度值。

鑒于以上兩種方法的局限性，專業音頻廠商們開始致力于基于元數據的響度控制設備的研發，運用最新的數字信號處理技術，實現對基于音頻元數據的處理，滿足高碼流高動態實時數據處理的要求，并且能在接收端對聲音信號進行很大程度的還原。目前的主流做法是對音頻數據處理后盡可能保持其原有的大動態范圍，嚴格監測其真峰值電平值，因為如果能確定真峰值電平，那么就可以知道音頻流的真實最大值而非抽樣時的最大值。

安徽廣播電視臺在播出系統中采用AXON的synapse系列數字音頻加解嵌板卡HRB100和數字音頻響度控制器板卡DLA42，配合帶控制功能的周邊機箱使用，對播出的電視信號進行播出系統級的響度控制。在如今高標清同播向全高清化演進過程中，此種方式因安全穩定性高，支持熱插拔，機箱 IP化控制，方便后續擴展升級等優點而被選用。在日常播出中，系統采用嵌入式音頻SDI信號，播出切換臺的PGM信號進入板卡機箱的HRB100板卡的輸入端，板卡對其進行音頻解嵌，送到DLA42板卡，由DLA42進行響度處理后送回HRB100加嵌，至此完成播出中的響度控制，整個控制系統如圖1。

數字音頻加解嵌板卡HRB100是一塊64X16音頻聲道重排-再嵌入器，用于加嵌到輸出SDI信號里的音頻聲道，可以從獨立的2路3Gb/s HD或者SD輸入和四倍率ADD-ON母線中獲取。其中一個強大的加嵌功能是輸出可以嵌入16個從INPUT1和INPUT2做獲取的聲道，且這兩路輸入可以是一路嵌入式音頻信號，另一路是只攜帶音頻的SDI信號源。

數字音頻響度控制器板卡DLA42是基于Linear Acoustic算法的四倍率ADD-ON卡，支持4對PCM音頻輸入，然后處理4套立體聲節目，對每對音頻實現獨立的多頻段，多級響度調整。其響度處理模式可以通過ACP協議和專用控制軟件或GPI來控制，實現多參數調整和狀態監測。四倍率音頻母線與主卡配合能對外來元數據處理能達到預設能級（DiaNorm）。

4 結論

時至今日，對音頻響度加以更好地控制仍然是需要各個電視臺以及播出系統的技術工作者共同度努力目標，它所影響的聽覺感受已經不是你我可以隨意忽略掉的問題。作為一名技術工作者，應該選擇好并且合適的響度控制器，調整好音頻響度，對每個部分都做到精益求精，而不是以憊懶的方式對待。除此之外，也要準確測量播出響，準確了解各類型節目的平均響度；作為廣播電視技術人員，首先要意識到解決響度問題的緊迫性，應該在音頻響度方面把好關，在確保安全播出的情況下優質播出，給觀眾帶來更好的視聽體驗。

參考文獻

[1]GY/T 262-2012《節目響度和真峰值音頻電平測量算法》.

[2]GY/T 282-2014《數字電視節目平均響度和真峰值音頻電平技術要求》.