如何爱护我们的金耳朵响度之争--Loudness war 连载之六

覃江强 · 发表于 2018-11-16 07:49:15

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研究院编语：为什么他做的节目比我的响？为什么电视节目的声音忽大忽小？我到底要看什么表头才对？我到底听多大音量才合适？

      请到研究院来，我们一起探究吧！

   先总结一下前五期的内容，一期说的是数字设备出现前的国际和国内节目电平规范，就是：VU表的0dB处（俗称的0VU）。第二期说的是数字设备出现后的节目电平乱象和逐步形成的依靠数字的PPM电平表制作节目的限制，就是：节目电平控制在-9dBFS。第三期解读现有的响度国际标准 EBU R128。第四期解读基于标准 EBU R128的实战指南3343。第五期解读我国的响度行业标准GY/T 282 。

   01

   前面都是谈的响度理论，那么真正轮到--听--这个环节的时候，大家是怎么听呢？

   听，本是个比较随性的行为。但是不同的音量大小，却有可能听出不同的感觉来。有个图，大家肯定非常熟悉：

   红色的曲线表示不同的频率的声音要听起来一样响的时候所需的声压级。可以看出来，红线的两端上翘，说明左边的低音和右边的高音需要更大的音量（也就是声压级）才能跟中间的中频听起来一样响。从另一个方面说，监听的音量越小，越会觉得高音和低音欠缺，声音的味道就会变化。因此不同的音量条件下，声音是不同的。所以很多人为了屏蔽掉环境的杂音，听到更饱满的声音，会不自觉地将音量调大，导致的结果是会听力疲劳，高低音迟钝，又会不自觉地提高音量，最后就会损伤听力。听力的损伤一般不会马上查觉，而是通过抱怨别人声音太小，需要让别人再说一遍的时候才会惊觉。所以，对于声音工作者来说，如何找出一个适当的监听音量，既能保证工作时明察秋毫，又能长久的保持耳朵的状态，是一个有关职业长久的重要事项。

   那么什么样的音量才能统一大家的耳朵，让来自不同行业不同年龄和性别的人坐在一起评判声音的好坏呢？这也是有一个国际标准的。

   大家一定还记得这个公式（来自ITU-R-REC-BS.1284《声音质量的主观评价通用方法》）：

   LLISTref = 85 – 10 log(n) dB(A)

   其中n为组成整个监听环境的重放通道（主扬声器数）

      这个公式就是用来计算用来评判声音的审听室的声压级，也就是音箱的音量大小。

   前提是：

   分别在各个重放通道注入粉红噪声。注入信号的均方根电平为校准信号电平Alignment signal (AS)：按照(ITU–R Recommendation BS.645 )，

   -为模拟设备的较大允许信号PML (Permitted Maximum Level)下–9 dB.

   -为数字设备的满电平信号 dB–FS (full scale digital level)下-18dB.

   那么，两通道的立体声声压级就是82dB(A)。这个公式沿用了多年，至今还在引用。

   前面连载一里讲过，这个公式使用的时候标准工作电平还是+6dBu（我国是+4dBu），模拟时代。而在进入数字时代，国外把数字域里-9dBFS当成了Nominal Level（标准电平），这个电平就成了数字领域的工作电平。

   在我国，行业标准GY/T 223-2007《标准清晰度数字电视节目录像磁带录制规范》里面有一个对数字音频电平的描述：

   它的注：在正常的工作状态中，应该努力把电平控制在-9dBFS以下，不要超过-6dBFS，超过即不合格）单独出现语言时不要超过-12dBFS。

   不好意思，这个标准又出现了“数字电视”的字眼，广播电台的技术表示：很受伤。

   不过，这个数值跟国外是接轨的。我们知道，响度与声音的频率分布、持续时间、播放背景等又密切关系，虽然型号的电平不能完全代表响度，但是对于同样的信号，电平与响度是正相关的。电平从原来的-20dBFS提高到了-9dBFS，这11个dB的差别意味着声音从82dB（A）提高到了93 dB（A），这是一个很大的数值，这是什么概念呢？如果6dB是2倍的话，相当于比原来增大了近4倍的音量！！！

   上图是根据听力声压级公式的参数校准过的监听音量，在实际工作中所检测到的声压级大小，耳朵快受不了了。

   上图是生活中常见的声音大小的实例，大家可以脑补一下，这个声音有多大，记住，距离是一米哦。
02

   那么不同的工作电平对我们的听力有什么影响呢？

   我们来看看WHO对听力持续时间的建议。

      从表中我们可以看出，之前沿用的ITU-R-REC-BS.1284建议我们的监听响度达到82dB（A），这时候我们持续监听的时间不能超过两小时。超过了，对不起您的耳朵就会长久损伤！这也是为什么ITU-R BS.1284《声音质量的主观评价通用方法》里要求：

      No session with any one listener should last for more than 15 to 20 min without interruption. If the sessions must be consecutive, they should be separated by rest periods of at least the same length.

   听力持续不能超过15到20分钟，如果超过，必须休息至少等长的时间。这时候的听力虽然不至于损伤，至少也是听力疲劳，听不准了。

   现在的问题是，ITU-R-REC-BS.1284制定于1997-2003年之间（我国的GBT 16463-1996 《广播节目声音质量主观评价方法和技术指标要求》要求的声级竟然是86dB（A）），若是按照这些标准定声压级的话，中国的金耳朵们都得变成聋耳朵了。

   目前，虽然模拟+4dBu作为工作电平的说法还没有替代品，而我们已经进入了数字时代，基本上按照数字满电平0dBFS以下 -9dBFS来做标准电平了，所以，似乎按照这个电平来调整监听电平是合理的。因此，在广电总局金鹿奖的评比时，我们采用了-10dBFS的粉噪替代标准所说的-18dBFS作为审听室监听声压级测试信号，将声压级调整为82dB（A)，达到了大家满意的听感。实际运用中，由于评奖需要的时间比较长，评委感觉疲倦，后来又下降到了78dB（A)，算是皆大欢喜。虽是欢喜，但由于没有标准的支持，总感觉心中没底，一旦有人质疑出处，便往往心中不喜，顾左右而言他矣。

   03

   现在响度标准出来了，是否在其中可以找到依据呢？

   在EBU 3343的文件中写道：

   Measurements should actually be made at a mean signal level equal to the

alignment level, which is defined here as 18 dB below digital full scale. Under these conditions, the loudspeaker gains should be adjusted to achieve a Reference Listening Level (LLISTref) of 85 – 3 = 82 dBA Sound Pressure Level (SPL) per loudspeaker for 2-channel stereo systems and 96 – 18 = 78dBCSPL for multichannel systems. The measurements should be made at the reference listening position using an A-weighted slow response sound level meter for 2-channel stereo and a C-weighted one for multichannel audio.

   To summarize:

   For 2-channel stereo: LLISTref = 82 dBA SPL per loudspeaker (using 20 Hz – 20 kHz noise of equal energy per octave at -18 dBFS rms)

For 5.1 MCA: LLISTref = 78 dBC SPL per loudspeaker (using 500Hz – 2 kHz noise of equal energy per octave at -18 dBFS rms)

   As -23LUFS is about 3LU lower than today&#39s average programme level, one might consider raising the level sent to the montors accordingly.

   似乎测量扬声器声压级仍旧是用的 -18 dBFS的粉噪！而且送往扬声器的电平还建议要提升3LU呢。

   那么问题来了，如果是这样的话，正经的-23dBFS（响度期望值为-23LUFS）正弦信号经过这个扬声器系统放出来的时候，是多大的响度呢？

   为此，笔者按照EBU 3343标准调试后，重放了这个  -23dBFS（响度期望值为-23LUFS）正弦信号，测得的声压级为：94dB（A），一个吓人的数字！！！

   反过来，笔者用EBU 3341给出的测试信号：seq-3341-1-16bit Stereo sine wave 1000 Hz -23.0 dBFS将扬声器系统调成了-82dB（A），重放这个-18dBFS的粉噪，其响度声压级只有70dB（A）。

   这个矛盾的结果让笔者非常的不解和困惑。笔者突发奇想，把这个用-23.0 dBFS的1000 Hz 正弦波调整成-82dB（A）的系统重放粉噪，若是得到同样的-82dB（A）声压级，那么该是怎样大小的粉噪呢？

抱着试试看的心态，笔者惊讶地发现，粉噪的大小竟然是：-9dBFS！！！

   这不正是咱们现在数字电平下的建议工作电平吗？为了再次证实，笔者又重放了Qualis Audio website  为EBU提供的EBU 3341和EBU 3342共用的两段真实的节目：

   seq-3341-7_seq-3342-5-24bit  programme 1, stereo, narrow Loudness Range

      seq-3341-2011-8_seq-3342-6-24bit-v02  programme 2, stereo, wide Loudness Range

   一个节目的响度变化不大，约在5LU，第二个节目响度变化大约在15LU。两者的较高声压级基本维持在77~82之间，跟-9dBFS的粉噪听感极为相似。特别是第二段节目的动感十足，PPM表的显示不再只是围绕着-9dBFS刻度盘旋变化，而是毫无约束直冲表顶，动态的变化非常自然舒适，非常明显地感受到了响度归一化后的节目质量的变化。

这，才是一个好节目应该有的波形！

   04

   看到了国外的响度标准，和矛盾的声压级设置，那么，我国的GY/T 282出来后，作者的解读呢？

   原作者写道：

   为获得人在一定环境中认为较舒适的响度值，起草组以新闻联播片段为测试序列，采用单刺激法，在广播电视规划院的视音频主观评价室进行了主观评价，测试时，音频工作站、空调及空气净化器开启，房间的背景噪声优于 NR25（意欲模拟人在起居室收看电视时相比于专业监听室不那么安静的环境）。

   测试序列以音频工作站输出至扬声器单声道重放。测试之前首先进行了重放系统的电声校准，以音频工作站重放 1kHz@-24dBFS 单声道信号，调整音频工作站的输出增益至 G1，使重放声压级为 60 dB SPL（该声压级数值为 GY/T 262 中列出的在实际家庭中收看电视的典型值）。

   看到这里，稍觉奇怪，响度的测试为什么都用的是正弦波？还有那个60 dB（A ）声压级又是怎么来的呢？

   笔者查了一下GY/T 262 ，里面只说“该声压级为Benjamin所发现的在实际家庭中收看电视的典型值。”又查了一下其国外版本ITU BS.1770-2，确实是“The reference signal was always reproduced at a level of 60 dBA, a level found by Benjamin to be a typical listening level for television viewing in actual homes [Benjamin, 2004]. ”的翻译版。查了半天维基百科也没看见这个出处，暂且放过它吧，ITU应该不会妄言。但是一下子把那个82dB（A ）的数值完全忘了，不是很奇怪吗？

   作者经过评测后得出了结论，写道：

   评价结果显示，最合适的声压级为 65 dBA。测量 65 dBA 对应的音频信号的响度，并根据测试系统校准结果进行增益补偿，可得较舒适的响度值为-23 LKFS（测量算法基于 ITU-R BS.1770-1），较标准规定的数字电视节目的平均响度目标值高 1LU。

   所以，对照生活中常见声音的实例可以看出，其实人耳较舒适的 65 dBA声压级正好在正常说话的上限和大声说话的下限，这和一些外国友人曾经说的，做节目的时候的声音大小不影响在场人员的正常交流几乎是吻合的。毕竟，如果你在家里看电视的时候听不见麻麻叫你吃饭，麻麻一定会进门来扯你的耳朵哈。

   所以，经过这么多天的讨论，我的结论是：

   1.从响度之争进化到响度归一，一定会大大提高节目的质量，我们不再纠结于电平的大小而更加专注于响度的统一。

   2.进行标准化审听的时候，还是以-9dBFS的粉噪为基准进行较调比较准确（虽然那个公式还是比较奇怪），但是节目制作的时候应以响度表为准。实际测量可以看出，-13dBFS的粉噪的响度值是-23LUFS，使用正弦波进行测量，应该是为了准确稳定的表头设定。

   3.为了保护你的耳朵，更长时间地享受声音的乐趣，建议制作节目时将声音控制在65dBA左右，没有声压计的时候，参考一下跟朋友正常说话不费劲的感觉。

   4.建议大家做节目的时候打开响度表（得买），逐渐熟悉和熟练响度表的使用，为即将到来的响度归一做好准备。

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