响度标准化已来——浅解央视响度规范

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响度标准化已来——浅解央视响度规范


响度标准化已来

——浅解央视响度规范

  



记得十几年之前，还在大学学习时，教科书上就有过这样的定义：“将听起来一样响的声音的响度用1000Hz纯音的声压级代表它们，称作响度级，单位为方（phon）。它反映了人耳对不同频率声音的敏感度变化。以40方声音所产生的响度为标准，称为1宋（sone）……”

可惜的是，这样两个响度计量单位好像只是帮助我们量化了人耳对于不同频率声音的敏感程度、形象的描绘了人耳的等响曲线，但却无法对真实的节目信号进行响度计量，所以也无法应用到实际的节目制作和播出环节中；与此同时，电视节目的响度跳变问题却一直都在影响着观众的收视舒适度。

我们一直以来都通过限制音频节目的峰值来达到控制节目响度的目的，但效果并不理想，不但不能完全起到统一节目响度的作用，甚至还在一定程度上劣化了声音质量、浪费了记录载体的动态范围。

所幸，2006年，随着“K计权”统一了音频信号响度的计量算法，音频信号响度及真实峰值测量的国际标准ITU-R BS.1770问世了。随后，越来越多的软硬件厂商生产了遵循该标准的相关产品，响度测量和真实峰值测量已经具备可行性。同时，ITU发布的《数字电视节目国际交换中响度的操作方法》（ITU-R BS.1864）也对节目的目标响度等问题提出了建议，其他国家和地区的标准组织都制定了节目制作的响度规范或法规。在未来的国际节目交换中势必会对节目响度提出要求。

《规范》的制定过程

中央电视台于2011年1月开始了《中央电视台电视节目音频制作的响度规范》（以下简称《规范》的制定工作。

我们征集了多个国际或地区性组织所推荐的各项标准，如：

ITU BS.1770——音频节目响度测量算法和真实峰值电平

ITU BS.1864——数字电视节目国际交换中响度的操作方法

EBU R128——音频信号的节目响度标准化与可允许的最大真实峰值电平

ATSC A/85——建立和保持数字电视音频响度技术

ARIB（日本电波产业协会）TR-B32——数字电视节目响度的操作指南。

综合考虑以上这些规范的影响力、对比分析了它们的约束范围、所选取的关键参数值及元数据应用方式，我们草拟了《规范》初稿。

随后我们筹集了多种品牌的硬件（实时及文件化）、软件（文件化分析）测试设备，对我台的近200条历史节目素材进行了响度及真峰值测量，并对测量数据进行了统计分析。







通过对以往节目的抽样测试，我们发现节目平均响度值普遍较低，只有-27LKFS。这说明了两个问题：

1.单纯的限制节目最大峰值，导致很多人陷入了“宁小勿大”的认识误区；

2.节目制作中普遍缺乏应有的压缩和限制等动态处理手段。





另外，统计结果显示，虽然多数节目的节目响度偏小，但也有少数节目的节目响度过大，节目响度分布比较离散。这说明了节目的制作和监听环境千差万别，制作域缺乏针对不同环境的的监听指导标准。

因此有必要在制作域和播出域同时推行节目音频制作的响度规范，同时对于不同制作环境给出相应的监听标准及实现响度标准化的方法建议，在遵循峰值电平标准的同时，遵循节目的响度规范，进而达到提高节目声音质量的目的。

2011年12月，我们邀请业内专家对《规范》草案及其中若干关键数值进行了研讨，对比试听了关键数值对于主观听音感受的影响，并填写了专家意见表。在参考国际上现行的响度标准的基础上，结合我台历史节目的响度测量结果、并综合了专家意见后，《规范》及其附件经过两次台内审定，于2012年3月提交了最终文稿。

《规范》及其附件内容

《规范》最终确定了如下几方面内容：

1.术语；

2.计量方法；

3.校准信号；

4.目标响度值为-24LKFS，容许偏差±2LU;

5.最大真峰值为-2dBTP

这其中的目标响度值和最大真峰值是最受关注的两组数值，最终我们选取了影响范围最大的ITU建议值——-24LKFS；考虑到中央电视台的节目现状及《规范》的可实施性，不宜过分苛刻的要求节目响度，因此借鉴了国际上比较宽松的标准，目前阶段的节目响度容许偏差值确定为±2LU；在最大真峰值方面，虽然-1dBTP在理论上已经可以完全避免信号失真，但为了保险起见，借鉴了ATSC A/85的规定——考虑到下游设备可能出现的削波失真，将允许的最大真峰值限制在了-2dBTP。

《规范》正文语言简练、定义清晰，但并不具有可操作性。即使是我们身边从事音频专业的同事也常常会问：“响度表是要替代峰值表吗？”“LKFS和LUFS有什么区别？”“ENG录音没有响度表怎么办？”等等。因此，为了更好的普及响度的基本概念、响度测量的基本原理、对响度控制和响度标准化的方法流程提出建议、规范制作中的电平控制及监听使用习惯，我们又用尽量简练的语言编写了《规范》的附录，希望借此提高《规范》的可实施性。

《规范》附录主要包含如下内容：

1.节目的响度范围

2.不同声道格式节目的响度

3.实现响度归一化的基本方法

4.实现响度归一化的工作流程

5.关于监听的建议

对于“响度范围”（LRA），与多数国际标准一样，考虑到节目的多样性，我们并没有在《规范》正文中规定节目的响度范围，只是在此附录中给出了-5LU至+3LU共8LU的响度范围建议。

考虑到我台甚至是我国的现状——多数电视频道仍在使用单声道制播方式，所以我们特别强调了响度计量与传统峰值计量的一个很大的区别——按照ITU-R BS.1770的定义，声音信号的响度是由5个声道各自响度值加权相加后得到的（如下图），LFE声道不计入测量范围。所以无论节目是单声道、立体声还是环绕声格式，其响度测量值永远是一个单一数值。





考虑到我台一直以来都是以单声道格式制作和播出的，而在新址，所有节目的播出声道格式将至少是立体声，因此很可能会有大量的单声道节目在播出时会将1声道的节目声（PGM）“零增益”复制到2声道，从而形成“双单声道”形式进行播出。参照ITU-R BS.1770，这种“双单声道”节目响度会比原单声道节目响度大3LU。为了避免由此带来的制作和播出响度差异，建议在制作单声道节目时，将响度表的输入信号路由配置设置为将单声道输入源信号复制为立体声信号的模式，其测量结果将比单独测量单声道信号源大3LU。

要达到《规范》中要求的目标响度，直至统一各个频道之间、各个节目之间的响度，我们还需要明确一些节目制作中的基本原则。考虑到上文叙述的台内多声道制播流程，我们应尽可能的通过调整（压缩或提升）音频信号本身，在制作域来实现响度归一化，减少制作域之外的响度校正及控制。这样可以极大的促进响度归一化概念的普及，并提高音频信号的质量，同时，对于一些特殊的节目，我们可以在制作或播出环节进行响度控制的基础上，使用元数据来准确描述节目响度大小及动态范围等特征，最终在用户端进一步完成响度归一化。

为了尽可能的规范制作域中的监听环境，我们对于监听音箱的摆放原则、校准方法、校准目标值等提出了若干建议，希望制作人员在相对标准且固定的监听环境下，尽可能多的靠自己的耳朵来判断节目音量的大小、处理节目声音的细节。

《规范》和理想有多远？

一、规范制作习惯，控制响度比控制电平更容易

乍看起来，在响度标准化制作中，需要监看的表头变多了、系统变复杂了、要使用更多的处理手段了。但实际上，只要正确的规范制作习惯，响度标准化制作甚至会更加简单、更加人性化。

1.正确且固定音量的监听

这里面“固定音量”的监听是保证节目前后响度一致、节目之间响度一致的基础。当人习惯了某一音量的监听之后，不需要借助响度表，过大或过小的音量自然会引起听音者的不适，提醒听音者调整音量大小及混音比例。所以在制作过程中调整监听音量是非常不可取的。

而“正确”的监听包含两个基本层面：即频率响应和声压级。正确的频率响应应该是全频带（20Hz-20KHz）的、相对平坦的；正确的声压级应该是经过校准的、符合规范的，但不同的人会有细微的个体差异。

2.适当的使用动态处理

适当的使用压缩器，可以有效的限制短时瞬态电平，提升低电平信号音量，并使音色更加饱满、结实。

3.峰值几乎不再需要控制

当我们的监听满足了第1条时，峰值是基本上不会超过-2dBTP的，偶尔的瞬间大动态完全可以由设备（压缩限制器）去自动完成。

二、完整的响度控制流程确保最终节目的响度标准化

除了节目制作过程中的响度标准化之外，在节目播出前，再进行一次文件级或信号级的响度测量及校准，将制作中遗漏的少量超标段落控制到目标响度范围内，完全可以确保最终播出信号的响度达标。

下图为我台新址全流程响度测量与响度控制的构想图。







目前，台内专业音频制作域已经全部配置了响度测量设备，已经具备了在制作节目的同时监看节目响度的条件，录音师在经过了一段时间的适应后，已经逐步“校准”了自己的耳朵，适应了这种工作方式，甚至很少再去看响度表了；播出域已经为所有频道配置了信号级的响度控制器，对所有立体声节目进行响度控制；对于环绕声节目，全流程保留了杜比元数据的传输通道，但仅在有特殊需要时才使用制作域自定义的元数据，日常节目均使用频道预制元数据，制作域按预制元数据进行仿真监听。

视频制作域暂时还没有部署相关的响度测量和响度矫正设备，目前正在进行调研和开发，以适配新址的全新文件化、网络化流程。

三、响度标准化的推行要建立在监管和奖惩机制的基础上

随着电视频道的迅速增加、节目制作量的疯狂井喷，大量的电视节目都是在视频非编工作站上完成的音频制作，大量的编导或视频技术人员承担了录音师的工作。他们的专业属性决定了他们必然不会把节目响度当做什么重要的事情来对待，因此要推行响度标准化，必须是自上而下，用强制管理培育响度意识，明确专业音频制作的重要性。

欧洲的多数国家或广播机构已经在2012年9月之前实现了响度标准化播出；美国在经历了1年的适应期后，也将于2012年12月对于商业广告实施严格的响度控制法律。

目前，广电总局已经出台了GY/T262-2012及GY/T263-2012两个标准，分别规定了响度及真峰值测量算法和响度指示仪表技术要求。初次之外的第三个标准，即约束节目目标响度的制作层面的标准也已经指日可待了。我们期待随着国家标准的出台，也能够有相应的监管体系和奖惩机制与之配套，早日实现响度标准化，为观众提供更加舒适的视听体验。