數字時代的電視聲音和對策中央電視臺繆暑金miaoshujin@QQ：403249867MSN注冊用戶名：miaoshujin@1前言-電視數字化音頻責任重

張海濤同志去年在青島會議上指出了數字電視的四大優勢：擴大服務，提供幾十到幾百套節目拓展領域，節目+信息+新的服務改變方式，存儲、調看、主動選擇提高質量，DVD質量+影院音響效果2電視聲音的現實差距存在著重畫面輕聲音傾向聲音標準不完善執行不嚴環繞聲制作標準尚未制定進入數字時代的準備不足立體聲錄音人員實踐不多頻道間聲音響度差別過大離影院音響效果差得很遠要了解現狀、回顧歷史、找準方向。31我國電視聲音數字化的現狀電視聲音數字化從上世紀80年代開始使用CD（聲源）、DAT（前期錄音）開始，已經走過了艱難的起步階段。已經出現了全數字化的錄音棚、演播室、轉播車和播出系統，少數電視臺已經建成高清演播室、高清聲音制作室和高清轉播車。但發展不均衡，仍存在著以下情況41.1前期拾音的現狀新聞節目：混合使用模擬或數字ENG拾音，聲畫同時記錄于錄像磁帶，模擬ENG開始進入淘汰的進程。專題類節目：混合使用便攜式模擬或數字調音臺拾音，聲畫同時記錄于錄像磁帶上。存在DAT分離同步錄音，后期配音的方式。綜藝節目：EFP、轉播車、演播室混合使用模擬或數字調音臺制作聲音，記錄于錄像磁帶。擴聲系統以模擬為主。還存在模擬調音臺接數字錄像機記錄數字信號的方式。51.2后期制作現狀演播室聲音周邊設備和聲源重放設備模擬和數字并存。后期聲音制作調音臺與周邊設備同樣模擬和數字設備并存。大量聲音工作站的應用促進了聲音后期制作數字化的進展，但同樣存在著模擬和數字兩種信號源。61.3聲音的傳輸和播出臺外到臺內越來越多地使用光纖和數字微波傳輸數字聲音信號，仍存在模擬微波。臺內系統間逐步采用聲音嵌入視頻并使用用光纖傳輸，也存在電纜模擬傳輸的方式（連接簡單、變更迅速）。播出方式正在向數字化硬盤播出以及采用壓縮編碼，以數字流方式播出的方向發展仍存在少量模擬播出的系統，少部分演播室或現場的模擬聲音信號源送入播出之前轉為數字信號的播出方式。7小結我們正處在一個向數字化過渡的特殊時期這個特殊時期還將是一個相當長的時期，因為電視業存在著大量花費巨大投資購置的目前還仍能繼續使用的模擬設備。這樣的現狀決定我們必將面對一個模擬與數字混和應用的時期，尤其在執行臨時性制作任務時，經常會在數字系統鏈路的某一環節中出現模擬設備，必須有相應對策。因此，當前所處的是混合時期，真正的全數字時代還未到來。82回顧模擬時代溫故而知新，既然是混合時代，模擬設備還在用，而且幾乎涉及電視聲音的每一個領域，在討論混合時代的對策時，有必要回顧一下曾經輝煌，而且一些人希望永遠輝煌的模擬時代。92.1模擬技術的優劣分析模擬技術不是一無是處，模擬設備具有系統配置簡單明了、線路連接一目了然、操作簡單易學等優點，一些電視新聞演播室仍然采用模擬設備一方面是為了繼續發揮現有設備的作用，同時也是考慮了新聞要求反應快，節目變化多，熟悉模擬設備操作人員多等特點。但模擬設備的技術潛力已經發展到極致，優秀的模擬聲音處理設備如調音臺等已經能把信噪比做到65dB，峰值儲備也能做到20dB以上。但模擬磁帶記錄技術經過幾十年的努力，現在也只能提供14dB的峰值儲備。（1000/200nWb/m)102.2模擬時代關注的指標模擬時代主要關心頻響、信噪比、動態范圍、失真度等幾個主要指標。圍繞著以上指標，重要的是選擇正確的工作電平，這依賴于選擇適用的音頻電平指示儀表。美國人30年代發明的VU表長久不衰，是沒有找到與人耳對聲音強度響應更適配的儀表。VU表僅能滿足調幅廣播電平監測需要。歐洲人50年代發明的PPM表（峰值節目表）能指示節目信號準峰值，滿足了調頻廣播監測需要。但峰值響應又與人耳聽覺強度感無關，儀表種類多，讓人混亂。因此，模擬時代一般采用VU表來控制信號強度，并采用PPM表來控制節目峰值，避免峰值惡化。112.3VU表示例

0VU刻度位置對應的信號電平可通過串接衰減或放大適配任意標準122.4VU表的特性由國標《GB/T17311-1998》規定測量聲音信號強度（與人耳聽感相關）用平方率檢波器（準平均值表）用穩態正弦波信號的有效值來確定刻度上升和下降時間都為300毫秒,對信號中的瞬間峰值信號不靈敏，不能指示出對信號質量至關重要的準峰值情況。滿足了調幅廣播質量要求。132.5VU表的不足催生了PPM表調頻時代，對廣播質量要求更高，需精確控制信號的峰值。但模擬設備的有限峰值儲備限制了節目信號峰尖，VU表不能指示峰值。古典音樂的發祥地歐洲推出了PPM表，PPM表上升響應快，能指示信號的峰值，下降時間長，便于錄音師觀察，很快得到推廣。歐洲政治經濟的不統一，影響了PPM表的統一，種類過多的PPM表使人們陷入混亂(存在IEC、DIN、NODRIC、BBC各種PPM表）。142.6太多的峰值節目表造成混亂所有峰值表的基準值都是可以設置的，以便按不同電平標準來來控制峰值GY/T117-1995《12.65毫米（1/2英寸）模擬分量電視節目磁帶的錄制和交換規范》規定PPM表的校準電平為-9dB刻度，是指I型PPM表。152.7國標也同時定義了幾種PPM國標GB/T17182-1997《峰值節目電平表》同時規定了幾種PPM表，也讓人困惑。該標準規定了I型II型兩種PPM表，響應時間：I型5毫秒，II型10毫秒，返回時間較長，以便于操作者觀察指示值。還規定了消費類產品使用的簡易LED的PPM表，少數制造商為了節省成本，錯誤用于專業設備上，響應時間不嚴格影響量值。GY/T117節目磁帶交換標準中規定PPM表的校準位置為-9dB特指I型PPM表。162.8一種I型PPM表常見I型PPM的外觀特點是0以上有5dB的指示余量，響應特性應查說明書172.9某公司提供的不同儀表對照表18模擬時代小結模擬信號處理設備（如專業調音臺）經過幾十年努力，主要指標已經可以達到令人滿意的水平，峰值儲備可達到20dB。模擬錄音設備經過幾十年努力，信號峰值儲備仍然只能達到14dB，剛剛滿足一般情況下音樂節目準峰平比記錄要求。PPM表與模擬錄音技術相適應，從-9到+5的指示配合VU增加了14dB的峰值指示范圍。但PPM表不統一、存在廉價的民用儀表、一表兩制的情況，常用錯儀表，導致電平錯誤。193數字時代應關心的指標

數字時代仍然要關心頻率響應、信噪比、失真度和動態范圍等主要指標，但這些指標在用戶選擇了某一類型的數字設備時，實際上已經被基本決定了（以正確使用為前提）。數字設備主要指標如下。1、取樣頻率2、量化精度3、基準電平4、接口傳輸5、同步精度203.1取樣頻率

每一秒鐘取樣的次數就是取樣頻率，它決定所記錄的數字音頻信號還原的頻率響應。采用較高的取樣頻率可使混疊頻率遠離我們要求的聲音頻率范圍，并減低聲道間定時誤差，從而提高立體聲或環繞聲聲像定位精度。電視聲音的取樣頻率已由GY/T156《演播室數字音頻參數》標準規定。213.2量化精度

數字音頻系統對模擬信號量化所使用的比特數即量化精度。量化精度直接決定數字系統所能提供的動態范圍，即每一比特相當于6dB動態的關系。電視聲音的量化精度也由GY/T156標準規定。223.3基準電平

數字基準電平是用于校準數字系統工作電平和監測儀表的數字信號電平編碼。基準電平的高低決定系統能提供的信噪比指標。統一數字基準電平便于交換節目和信號。我國已經制訂并發布了數字音頻的基準電平的標準，由GY/T192《數字音頻設備的滿度電平》規定。233.4接口傳輸數字音頻系統需將各種設備在數字域內相互聯接，包括數字錄音機、數字錄像機的音頻部分、數字調音臺等。在標準未發布前，各單位購進了各種不同接口的設備，使數字音頻接口發生混亂，導致信號失真甚至無聲。為統一數字音頻接口和傳輸方式，我國發布了GY/T158《演播室數字音頻信號接口》標準。同時還發布了GY/T161《數字電視附屬數據空間數字音頻和輔助數據的傳輸規范》規定了將數字音頻信據嵌入到視頻信號一并傳輸的方法。243.5同步精度數字音頻信號錄音和重放必須按正確的時序進行編解碼才能正常工作，因此必須為數字音頻系統提供具備規定精度的同步基準信號。電視數字音頻還要考慮與視頻的同步的問題。音頻工作者常對數字音頻同步的必要性認識不足，而忽視設備的同步精度。銷售商也存在著同樣的情況。為規范數字音頻系統的同步，我國發布了GY/T193《數字音頻系統同步》標準。254電視聲音數字化過程面臨的問題早期購進數字設備取樣頻率、量化精度、基準電平、接口傳輸和同步規格各不相同。音頻工作者對標準化的重要性認識不足。數字音頻標準發布后宣貫不及時。對非標設備繼續使用的問題欠研究。設備供應商不研究我國廣電行業發布的標準，向我國銷售大量非標產品。導致全國電視數字音頻設備規格混亂，影響數字電視節目聲音質量。264.1取樣頻率的問題現有數字音頻設備同時存在著32KHz、44.1KHz、48KHz和96KHz不同取樣頻率。不同取樣頻率的設備互聯，必須配置取樣頻率轉換設備。否則只能采用模擬連接，犧牲質量。所謂兼容任意取樣頻率的音頻工作站或其他類似設備，暗藏著危機：一次只能按一種取樣頻率工作，重放不同取樣頻率的聲軌，低取樣頻率的信號會變快。274.1.1有關取樣頻率的建議一GY/T156標準第4條規定：取樣頻率優選48KHz，也可以選用32或44.1KHz。錄音棚、高清制作可采用96KHz取樣頻率錄制原版保留，同時滿足將來可能的環繞聲高標準要求。但應向本臺其他制作部門提供取樣頻率為48KHz的工作版本。由于廣播級數字錄像設備的音頻記錄均采用48KHz（包括高清設備），建議演播室、制作室、EFP、轉播車、播出系統應使用48KHz的取樣頻率，有利于統一全臺的數字音頻信號規格方便系統間信號傳輸和交換284.1.2有關取樣頻率的建議二無磁帶制播系統應視節目內容分別決定其取樣頻率。

1、新聞類無磁帶制作、存貯以及播出系統采用32KHz取樣頻率，有利于降低碼率。

2、非新聞類無磁帶制作、存貯系統以及播出系統應統一使用48KHz的取樣頻率，有利于保證這些節目的較高質量。之前購置的其他取樣頻率的設備應逐步調整到封閉式小系統中使用，并在其輸出端配備取樣頻率轉換設備，使生產的節目音頻統一取樣頻率。或者用作信號源（取模擬輸出）294.2量化精度的問題我國數字視頻設備的音頻和數字音頻設備的量化精度也同時存在著16、18、20和24比特多種格式。雖然量化精度不同的設備可以直接連接組成系統，低量化精度的設備接收高量化精度信號時，會自動截除多余低位比特。這種截除會破壞節目錄音中低位比特所包含的低電平信息，這將破壞錄音師的創作藝術成果。因此除非設備有“抖動（dither）處理”功能，否則不應這樣做。304.2.1有關量化精度的建議GY/T156第6條規定：優選PCM20比特線性量化，也可選用16、18、24比特。錄音棚原版錄音和高清制作建議選擇24比特，但應為制作部門提供20比特的工作版。演播室、制作室、EFP、轉播車和播出系統和非新聞類無磁帶網絡應選擇20比特。新聞類制作、網絡和播出系統可選擇16比特，有利于降低存貯碼率。314.3基準電平的問題電視臺或系統之間如采用不同基準電平，就會使信號電平不規范，擴大節目響度差別，影響數字聲音質量。模擬與數字混用，再加上不同的數字基準電平，使制作的節目電平問題雪上加霜。錄音師是電平的實際操作者，應充分了解數字基準電平與節目質量的關系，掌握校準電平與實際節目電平的關系，才能做出符合標準的精品。數字系統未配備數字節目峰值表，讓錄音師使用只適用模擬錄音的VU表或PPM表，也是全國電平混亂的原因之一。324.3.1歐洲衛星電視頻道間響度差16dB334.3.2過大的響度差令觀眾痛苦344.3.3我國數字電視存在同樣問題354.3.4數字基準電平標準和建議GY/T192《數字音頻設備的滿度電平》標準規定我國廣播電視系統的滿度電平為+24dBu，模擬校準電平為+4dBu，留有20dB的峰值儲備，數字基準電平為-20dBFS。允許繼續使用基準電平為-18dBFS的設備。由于數字基準電平的概念比較難以理解，后面特別對基準電平的編碼與電平的關系作多點說明。364.3.5數字基準編碼與電平的關系374.3.6不同儀表的校準關系384.3.7應該熟悉的幾個規范儀表394.3.8數字峰值節目表DPPM表是檢測數字節目音頻信號峰值的檢測儀表，它具有兼容測量32、44.056、44.1和48KHz等不同取樣頻率的AES/EBU數字音頻信號的能力，該儀表的時間特性是：上升時間為被測量數字信號的一次完整取樣周期，從0dB下降到?20dB刻度位置的時間1.5秒，儀表的指示范圍從0dB至?60dB。我國暫未制訂數字峰值節目表的標準，本文是根據IEC60268?18《DigitalPeakProgrammeter》標準來描述的。DPPM表常配有OVER（過載）指示，該指示的值至今未有國際標準，不同廠商規定出現幾次電平峰值達到0dBFS才點亮。如SONY規定三次才亮。404.3.9三種儀表適用三個時代

適用調幅廣播時代適用調頻廣播時代適用數字音頻時代414.3.10有關數字基準電平的建議應使用數字峰值節目表監測數字工作電平。如設備無此表，應另行購置，設置在便于錄音師觀察的位置。錄音師應充分使用數字系統提供的20dB峰值儲備，否則數字節目的響度偏低。建議把基準電平為-18dBFS的設備逐步轉移到非成品節目制作系統中使用，或作為信號源使用，避免產生非標準節目成品和信號。做好每一接口電平適配工作避免擴大問題。424.4接口傳輸問題現有設備接口混亂。有AES/EBU平衡式、AES/EBU非平衡式（AES3id）、S/PDIF、SDIF。接口不統一、系統連接和信號傳輸復雜，隱藏危機，影響信號電平和質量。應急處理時不能及時互為備份。不同的接口傳輸數據能力不同，傳輸數字音頻信號必須了解數據接口標準。434.4.1行標規定的數字數據格式行業標準GY/T158對串行接口數據格式規定

1、規定采用串行接口數據格式；

2、取樣頻率主用48KHz，允許32K、44.1K3、量化精度最多支持24比特，支持低精度

4、支持單聲道和立體聲

5、允許包含同步基準和其他輔助信息

6、本分別參考了ITU-RBS.647-2(即AES/EBU平衡接口)和SMPTE276(即AES3id非平衡)標準。444.4.2平衡式標準接口GY/T158第6條規定了采用110歐的平衡電纜、XLR連接器、2V~7V信號幅度的接口詳細規范。這就是業界常說的AES/EBU數字平衡接口。傳輸電路結構如圖所示454.4.3非平衡式數字音頻標準接口該標準第7條規定了采用非平衡式同軸電纜BNC連接器的接口規范，平衡式設備如要采用這種非平衡式連接必須采用該標準第8條規定的匹配網絡，采用這種方式，在匹配網絡輸入端電壓達到10V時，可滿意地傳送1000米以上的距離。這種方式與AES3id接口（AES3的一個子集）基本相同。平衡/非平衡轉換標準網絡詳見以下各頁464.4.4平衡/非平衡接口轉換網絡1、2474.4.5平衡/非平衡接口轉換網絡3、4484.4.6非平衡/平衡接口轉換網絡494.4.7使用以上轉換網絡的傳輸性能504.4.8早期標準和非標接口規格514.4.9AES3-AES3id或S/PDIF簡易轉換器524.4.10AES3-AES3id/SPDIF兩件組合法534.4.11AES3-AES3id/SPDIF一體組合件544.4.12AES3id/SPDIF-AES3反轉電路554.4.13AES3id-SPDIF互轉電路以上幾頁相關內容源自以下網址，可自行下載PDF文件/pdf/note149.pdf564.4.14數字音頻嵌入視頻傳輸標準GY/T161《數字電視附屬數據空間內數字音頻和輔助數據的傳輸規范》規定了把數字音頻嵌入到串行視頻信號中傳輸的規范。該標準第4條規定：至少支持或默認支持20比特的音頻數據，至少能傳輸2路，最多能傳輸16路數字音頻。并通過4.3條來規范分級應用，滿足不同的取樣頻率、量化精度和音頻通道數量。574.4.15有關接口傳輸的建議演播室、制作室、EFP、轉播車內部設備之間應選擇該標準第6條規定的平衡式接口。電視臺內部系統之間建議采用該標準第7條規定的非平衡式接口。標準發布前購進的其他接口設備可參考前面介紹的幾種接口轉換電路，但須認真測試保證接口信號指標符合行業標準規定的指標要求。有條件的電視臺建議使用音頻嵌入視頻并采用光纖在系統間傳輸數字音頻信號的方式。光纖傳輸由GY/T164《演播室串行數字光纖傳輸系統》標準規范。58５數字音頻的同步問題音頻工作者不熟悉數字音頻的同步問題，而且不少設備銷售商對此問題也不很清楚，在數字化過程的早期曾經出現過系統建成卻無法啟動工作的情況，事后雙方才搞明白數字音頻還必須要采用同步措施。在國際標準未發布之前，制造商提供了不同的同步方式，到1984年AES采取行動之后，才達成共識，要按AES3和AES5規定的數字信號格式來考慮同步問題。到1991年AES才正式發布了AES11關于數字音頻同步運行的標準。1997年修訂形成了AES11-1997標準，廣電總局于2003年發布的GY/T193《數字音頻系統同步》標準等同采用AES11-1997標準。595.1數字音頻同步方式GY/T193第4條規定了數字音頻設備內部的取樣時鐘發生器應鎖定到同步信號的三種方式：

1、使用統一的同步參考信號

2、在輸入信號中嵌入要編程的取樣時鐘（有誤差）

3、使用從視頻信號中提取同步參考信號。外部信號引入系統時，應視情況選以下一種方法

1、外部信號與系統取樣頻率相同，相位不同，應按