电视节目响度测量与控制

张 京

（中国教育电视台，北京 100031）

0 引 言

随着电视技术的不断发展，全国省级以上卫视频道已经全部实现高清化播出，电视音频技术也从单声道、立体声、环绕声发展到三维声。为兼顾全国不同区域、不同观众的收视需求，各电视台通常选择高标清同播方式播出电视节目。近年来，不时有观众反映，某台高标清电视频道的音量整体偏低、节目声音存在高低不一致的现象，影响收视体验。为此，笔者组织人员在制作、播出、传送及收视等环节对电视节目信号进行了一系列音频测试，并对测试结果进行了研究分析。通过实施有针对性的控制措施，最终使该频道的响度达到了相关规范要求。

1 早期电视节目音频录制规范

电视台电视节目的音频录制通常遵循以下规范：电视高标清节目音频可为单声道、双声道及5.1 声道，节目音频电平峰值不超过-6 dBFS，语言音频电平峰值不超过-12 dBFS，最低音频电平不应低于-28 dBFS。按照上述规范，节目制作人员只需关心音频的幅度是否超出播出标准的最大值以及对白声音与背景音乐之间的音量大小比例是否合适即可。

随着电视技术的发展，更高清晰度的画面给观众带来更好的视觉体验，电视节目音频也从单声道和立体声制作逐步向环绕声和三维声沉浸式体验转变。由于各个电视台节目制播技术规范不同，有线电视和IPTV 传送平台的声音传送处理方式存在差异，观众在收看电视节目时经常会遇到不同节目、频道之间声音差异过大的现象，特别是在切换频道时，经常感到声音变化突兀，需要马上调整音量，严重影响观众的收视舒适度。传统的电视节目音频录制标准已不能起到规范电视节目响度的作用。因此，如何满足电视观众多样化的视听环境需要，减少节目间的响度差异，提高电视节目的收视效果，成为电视台急需解决的问题[1]。

2 响度的定义与作用

响度是人耳对声音强弱的主观感受，代表声音的响亮程度。响度不仅跟音频的幅度大小有关，还与音频的频率有关。电视节目响度是指完整节目时长内节目的平均响度。音频的响度不同于音频电平。响度是主观指标，电平是独立于频率和带宽的客观量。由于人类听觉系统的非线性响应，音频电平变化一定幅度，并不会导致响度感觉发生同等程度的变化。

由于信号的真实峰值可能出现在两个采样点之间，因而现有的音频峰值表并不能反映信号的真实峰值。针对这个问题，国家广播电视总局于2014年发布《数字电视节目平均响度和真峰值音频电平技术要求》（GY/T 282—2014），明确规定：我国数字电视节目的平均响度目标值应为-24 LKFS，容差范围为±2 LU，最大真峰值电平应不超过-2 dB TP。由此，以标准化的形式规定了数字电视节目的平均响度范围。在遵循峰值电平标准的基础上，不同节目制作团队按照统一的响度要求制作节目，将会减少各节目之间的响度差异，满足电视观众对节目收视舒适度的要求[2]。

3 电视节目的响度测量和分析

为解决某台电视频道声音偏低以及节目之间的声音差异问题，从2019 年开始，笔者组织技术人员在各个环节设置测量点，基于台内、台外两种环境，对该台高标清频道电视节目的音频响度进行了一系列测量和分析。

3.1 电视节目在收视端的响度测量和分析

为了解某台高标清频道播出系统末端到各传送平台电视观众收视端的链路传输情况，笔者多次组织技术人员利用某台晚间转播CCTV1 新闻联播的固定时段，在多个收视端对某台播出的CCTV1新闻联播节目进行时长为30 min 的响度测量，并与各收视端在CCTV1 播出的新闻联播节目响度对比，了解各传送平台传送该台高标清频道电视信号与CCTV1 相比的平均响度差异情况。

3.1.1 测量环境

3.1.1.1 测量设备

台内外每个测量点均配备测量设备。台内响度测量设备为TC Electronic DB4 响度控制器，台外响度测量设备为TC Electronic Clarity M 响度表，测量设备均支持国际标准ITU-R BS.1770[3]。

3.1.1.2 测量点

设置台内测量点为：某台接收到的CCTV1 标清频道电视信号（后续标记为某台接收的CCTV1 信号源），该台转播CCTV1 的标清频道播出系统末极电视信号（后续标记为即表1 中的某台频道播出系统末极），某台接收到的CCTV1 高清频道电视信号（后续标记为某台接收的CCTV1 信号源），该台转播CCTV1 的高清频道播出系统末极电视信号（后续标记为某台频道播出系统末极）。设置台外测试点为歌华有线、航空有线、中国移动IPTV、中国联通IPTV 以及中国电信IPTV 共计5 家公司的传送平台，将两个有线电视传送平台分别标记为有线1、有线2，将3 个公司的IPTV 传送平台分别标记为IPTV平台1、IPTV 平台2、IPTV 平台3。

在台外，每个传送平台测试点都配有该平台自配的机顶盒。在传送平台收视端，如果机顶盒将电视频道切换至CCTV1，响度表测量的就是CCTV1的电视信号响度；如果将电视频道切换至某台某频道，响度表测量的就是该频道的电视信号响度。因此，在有线1 传送平台收视端，如果机顶盒将电视频道切换至CCTV1 标清频道，响度表测量的就是有线1 传送平台上CCTV1 标清频道的电视信号（即有线1CCTV1 接收端）的响度值。在IPTV 平台2 传送平台收视端，如果机顶盒将电视频道切换至某台高清频道，响度表可测量到IPTV 平台2 上该高清频道的电视信号（即IPTV 平台2 某台接收端）的响度值。

3.1.2 收视端设备校准

电视台电视节目播出系统与传送平台完成连接后，一般要对音频信号进行通路测试和设备校准。使用1 kHz 频率、-20 dBFS 电平的双声道同相正弦波信号进行音频通道测试，测试信号电平通过响度表时的绝对值为-20 LKFS。按照ITU-R BS.1770标准的定义，声音信号的响度由5 个声道各自响度值加权相加后得到，低频效果声道不计入测量范围，因此无论节目是单声道、立体声还是环绕声格式，其响度测量值都是一个单一数值。所以，可利用频道例行检测时高清频道和标清频道发送的彩条千周信号，使用响度测试仪测量千周信号在收视端的响度值，了解测试信号经过传送平台到达各收视端后的响度变化情况[4]。

通常，机顶盒在最大音量时为0 dB 衰减，在测试前工作人员会将此类机顶盒的音量调至最大。但也有部分机顶盒有音量增益，为避免机顶盒音量增益影响测量数据，对于此类机顶盒，工作人员在测量前会以停播检修时间的千周测试信号为基准，在收视终端通过调整机顶盒音量，使收视端音频的响度尽可能与信号源保持一致。

3.1.3 某台标清节目响度测量结果和分析

使用上述测量设备，在各个测试点分别进行6 次测试，最终测得标清节目的响度结果，如表1 所示。6 次测试过程分别如下。

（1）千周信号测试。时长3 min。

（2）测试1。测试CCTV1 新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（3）测试2。测试某台转播的新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（4）测试3。测试CCTV1 新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（5）测试4。测试某台转播的新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（6）测试5。测试某台转播的新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

根据表1 的结果，做出如下分析：

表1 某台标清节目响度测量结果（单位：dBFS）

（1）通过有线1 某台收视端接收的某台标清频道千周信号响度比某台标清频道播出输出末极的源信号低1.8 dBFS，在同一节目源下，某台标清频道播出输出末级电视信号与有线1 某频道收视端相比响度差约1.8 dBFS，CCTV1 与其收视端相比响度差也约1.8 dBFS，说明在此收视端，该标清频道的节目响度与CCTV1 的节目响度基本一致；

（2）通过有线2 某台收视端接收的千周信号比某台标清频道播出输出末极的源信号低3.5 dBFS，但在同一节目源下，该台标清频道在收视端的响度与CCTV1 标清频道相比基本一致；

（3）通过IPTV 平台1 某台收视端接收的千周信号与源信号相比基本一致，在同一节目源下，该台标清频道在收视端的节目响度与CCTV1 标清频道相比基本一致。

使用同样的测量设备，在各个测试点分别进行7 次测试，最终测得高清节目的响度结果，如表2 所示。7 次测试过程分别如下。

（1）千周信号测试。时长3 min。

（2）测试1。测试CCTV1 新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（3）测试2。测试某台转播的新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（4）测试3。测试CCTV1 新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（5）测试4。测试某台转播的新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（6）测试5。测试某台转播的新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

（7）测试6。测试某台转播的新闻联播信号，从19 ∶00 开始，持续时长30 min。

根据表2 的结果，做出以下分析。

表2 某台高清节目响度测量结果（单位：dBFS）

（1）通过有线1 某台收视端接收的某台高清频道千周信号响度比源信号低2.4 dBFS，在同一节目源下，在有线1 收视端某台高清频道的节目响度与CCTV1 高清频道相比低大约2 dBFS。

（2）通过IPTV 平台1 收视端接收的某台高清频道千周信号响度比源信号低6 dBFS，在同一节目源下，某台高清信号在IPTV 平台1 收视端的节目响度与CCTV1 高清频道相比低大约6 dBFS。

（3）在同一节目源下，通过IPTV 平台2 收视端接收的某台高清频道节目响度与CCTV1 高清信号相比高大约3 dBFS。

（4）在同一节目源下，通过IPTV 平台3 收视端接收的某台高清频道节目响度与CCTV1 高清信号相比高大约2 dBFS。

分析测试结果可知，千周信号可作为全链路音频响度测试和调整的参考依据。与CCTV1 相比，部分传送平台传送某台高标清频道电视节目到电视观众收视端存在响度差异。测量数据为与各传送平台沟通解决节目音量偏低问题提供了分析依据。

3.2 已播电视节目的响度测量和分析

笔者从播出磁带库按照新闻、广告、影视及专题片等分类，抽取部分已播节目进行节目的响度测量，发现这些节目的音频响度值分布比较离散，一些节目存在响度超标问题。为此，笔者使用响度测试设备，多次完整采集该台CETV1 高标清频道7×24 小时播出节目的音频电平和响度数据，并结合节目编播单找出响度超标的节目做进一步分析，发现响度超标的主要原因如下。

（1）不少早期标清节目平均响度值偏高。早期电视节目音频录制规范仅对节目音频电平的峰值有要求，对节目的响度没有监测要求。为通过节目技术审查，部分节目制作人员发现节目音频电平峰值偏高时，简单地采用限幅器来处理，虽然满足了音频峰值电平的要求，但节目声音质量劣化，该节目的音频响度往往也超标。

（2）在响度超标的节目中，大部分节目是广告和送播节目。广告片响度超标一般是因为节目音频电平值偏高，送播节目响度超标一般是因为平均响度值偏低。部分广告节目制作人员为使广告引起观众注意，有意将对白的语速加快、音量调高，导致节目整体音量偏大，响度值偏高。部分送播节目制作人员为通过节目技术审查，尽可能降低节目的音频电平，导致节目音频响度值偏低，节目音量偏小。

（3）电视台既可接收以单声道方式制作的电视节目，又可接收双声道节目，但对这些节目的音频响度没有监测要求。部分节目制作人员将已制作好的单声道节目转换为双单声道时，仅将声道1 的“零增益”复制到声道2，之后并没有对音频电平进行重新调整。由于此时两个声道为完全相同的同相音频，这种“双单声道”节目的响度会比原单声道节目的响度大3 LU，进而导致部分节目音频响度超标，音量偏大。

4 电视节目全链路响度控制的措施和方法

为使节目音频响度达到和谐一致，将响度标准化控制贯穿电视节目的制作、播出、传送直到最终收视整个链路，笔者采取了如下措施。

（1）与各传送平台沟通解决节目音量偏低问题。以从某台播出末端到各收视端的响度测量数据为依据，与各有线电视和IPTV 传送平台沟通，妥善解决了节目收视端音量偏低问题。

（2）修订节目制播技术规范和节目播出审查管理办法。将节目响度控制和音频双声道等要求加入新节目制播技术规范，要求节目制作人员在拍摄、编辑和制作各个环节遵循新的规范要求，并将新规范纳入节目制作和播出技术质量审查流程及管理办法。

（3）提高节目制作人员的响度控制意识。从技术规范、音频响度测量设备和软件使用以及在节目拍摄、配音和制作等环节控制节目响度的指导建议等方面进行培训，使相关制作人员了解电视节目音频响度特性，促进其改进音频制作方式，提高响度控制意识。

（4）制定节目采编播环节的响度控制实施方案。在演播室，通过补充测试设备完善音频响度控制手段。由于演播室有新闻直播、教学课程直播以及常规自制栏目等多种节目录制形式，存在节目素材来源广、时效性强等特点，很难在较短时间内将其整合为响度归一化的节目，因此在演播室录制节目时，要求节目音频制作人员实时监看响度表和真实峰值，及时手动调整节目的响度。在制作域，在制作网内配备节目响度检测和校正模块，要求节目制作人员在使用历史素材、单声道高标清节目以及广告和台外送播片源时，注意查看声道分布和音频电平等信息；制作节目时，要关注音频幅度和响度变化情况，及时处理音频超标问题；使非专业音频制作人员可利用制作网内配备的响度校准模块对响度超标的节目进行校正，在满足节目响度标准的同时，最大限度地保留节目的原有品质[5]。

通过在电视节目录制、制作、播出等各环节落实响度标准化控制措施，目前，某台电视节目的相关技术指标均已满足新技术规范要求。通过与有线电视和IPTV 传送平台沟通联调，某台高标清电视频道音量整体偏低及节目声音存在高低不一致的现象得到了有效控制。

5 电视节目响度控制工作的进一步思考

5.1 建立节目制播全流程技术质量监控体系

目前，演播室配有实时响度检测设备，制作域内配有响度检测和校正模块，工作人员可随时监测节目的录制电平和平均响度等信息；播出系统配备有响度控制设备，能够对节目进行信号级的自动响度校正，实现自动监测、自动记录响度指标，并能通过简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP）监控网络服务器实时、完整地采集和统计各频道的音频峰值电平、响度数据。为进一步加强节目质量监控管理，未来播出系统可部署节目质量统计分析模块，根据节目制作和技术质量管理等部门的不同需求，结合节目编播单，制作、绘制与各个频道、各个节目（或新闻条目）的起始时间、结束时间、节目响度、最大短时响度、响度范围以及最大真实峰值等数值相关的分析图表，及时反馈节目播出质量情况，协助节目部门加强对播出节目的技术质量管理，构建全流程的节目技术制播质量监控和追踪体系[6]。

5.2 推进制定全流程音频元数据处理解决方案

相关部门可根据节目的不同类别、高标清同播系统的特点以及不同的传送和收视情况，制定音频元数据处理实施规则，实现节目录制、制作、播出及传送各个环节音频元信息的全流程管理。严格规范节目的声道类别、声道分布及节目音频元信息的录入规则，严格按照声道分布和播出节目音频录制规范制作节目，确保传送至播出平台的播出节目含有准确的声道、响度等元数据嵌入信息，保证电视播出和传送平台能按照元信息对应的不同音频处理方案传送节目，并能明确提供给最终收视端进行下混和响度控制的元数据，使电视音频信号到达收视端后能得到最真实的还原，达到更高的电视节目播出质量和艺术效果。

6 结 语

电视节目主要通过各地有线电视网和联通、移动及电信等IPTV 传送平台传送到电视观众家中。电视节目的收视质量既与电视台的节目制作和播出有关，也与各传送平台的电视信号传送有关。电视台应将《数字电视节目平均响度和真峰值音频电平技术要求》纳入电视节目制播规范，使节目生产播出全链路实现响度标准化管理，提高电视节目的技术制作质量。同时要与有线电视、IPTV 和网络直播平台等电视节目传送平台加强技术交流，定期检查各传送平台电视接收端的电视节目播出质量，及时沟通解决发现问题，提高观众收看电视节目的舒适度和满意度。