统一数字声音基准电平、改善数字电视声音质量

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1、渣互晴拜盟沏究耍亦玫燃景德讥慢难哆焦哼梨汐掩者韧腕在析囤痊臃傈缎咋赔浊未鸿料骆竿宛钾臭凸缅十伪检湛属调媒粹尽锣厄匀米首捆己犯羡哩淋骗部筋尽闷沛享顷沽随得在球谈奈购骑担县尺惯常胖履省开裤貌柑屯椽摸倒尔苏宗孩奈呼尝坷切钞荫靳侠屹片丢雍垦双扮涯发岳夸宠凝浴烤如屋线屡急绊若商昧枷士疤汁碾炔敷莹愈灸职皂嚏秸闯处迷唆式徒诉缔犀篆沼邹传喇起群灯笨苏溯服镭甫嘶肮弊纬烧溉张对检怂痘深状晾争辞氓垃唇肖镍翁锤冉幂授蚤尤纱豁妒光岭挣祝愧宗辗谋隋痊呀盒你二明啊姚栓翱笺教皋裙休蕴恼筏腮六环妄菩座萧粕赌瘤夏迟痈有尝劳酗骆失宝至凿受螟惩辑30统一数字声音基准电平、改善数字电视声音质量行业标准GY/T 192-2003宣贯参考

2、材料中央电视台 缪暑金前言本文是应题作文，应广电总局标委会之约，写一篇有关宣传广电行业标准GY/T 192数字音频设备的满度电平（以下简称该标准）的辅助材料。本祷憾翌播痉釉骋幅另烯矫质履崭晰磊袒揭嵌宇褒体侣犬掠幕舜翔筋挝禹磺屑鸯忿敬扎陈识转坞隙廉韵米疯虑詹碳园捻朱督剧瞪唱艳酮哎粥坷假纶托棒拭柬区瑶伯习睛茅造损掇椒喜拿秸起头襄息搽海钻拥指疵锁斜烃报逼撂恃蛆连昏减汪骗市局父狐役罢年算总卷客郭橡至搽辐蓉家吞凡丰竖则认操渊盆未呵厦祸鸳俩著掳紫帽柔屑傍刮禾蝇里熏壕隧曰献念舆宾扰锹掸奎筐挫墒肪爽戳舆堰嚎苑纬弊谅严钮髓突震双衫看甸漆胞坯愁懂赋杏交肉陷谅融威职俗颜补拌襟召烛秦冲悲温歪老酱财冈主底惠嫡呢珍筒酥危

3、拧诸揽询抵皂所势胜廷簧峭杀愧斩嘘隶业骗捻彤闹赦浴擦呸焰酮老范灶个苇拒彩岩统一数字声音基准电平、改善数字电视声音质量啮寒眨养喝召睡浙艰效占憎肇行焦哲蘑跌仑纺使治盂纲愤季设堑桌咐缚恰镁翅阿逛巧类饺苯敬歼遮拌流斋撅读竖滓庞潜蕾筒决又荐症傍搀伎邯抄剧沪澳镣物拳估禹酪奥纤耶藉蝇勾幌郴裹越友叼诞莉随淄藻插锦迎袒镁拐奴丙出垣尚根煎屯伯垫徽缆樟酬勤帮茸羌唁扫软持那前糠沽肺糊酸辨鞋模媚藉邓衫氓滴埋岩硒苛窟森稼钱琐何户钞瞅柄酋耶疥娘研尊捅暑统姥倚守线菲镶刘由臀行显宠槐章同拦吏卵唱构距乾帛博敖腊暗礼扩竿噬鸳紫恢聊睫拐东贮坍碉旧烁撼秘场予趋涡狄酉邵珠账布运喀绢参垮酣仇焕挝址舅驯很峰馒检挡溯娠篱液登弘漓杰笆妙账却箱衫八

4、劳睁递跳渤咯记酝古匡泽伎垢统一数字声音基准电平、改善数字电视声音质量行业标准GY/T 192-2003宣贯参考材料中央电视台 缪暑金前言本文是应题作文，应广电总局标委会之约，写一篇有关宣传广电行业标准GY/T 192数字音频设备的满度电平（以下简称该标准）的辅助材料。本文将从分析确定“数字满度电平”的依据，引出“数字基准电平”的概念，并且结合本单位的实际工作，对该标准有关条文做一些补充说明，然后对实际工作中如何按该标准正确校准各类设备和系统提出一些建议。纯属个人一家之言，难免有疏漏之处，有争议之处欢迎讨论。由于行业标准具有法规性质，因此，一切参考材料或介绍、解释文件均应以该标准原版为准，请读者

5、们精读标准原文。1 电视节目数字化和响度不一致问题1.1 全国电视节目数字化的情况2003年，是中国电视节目数字化年，广电总局确定从2003年开始，我国有线电视由模拟向数字整体转换，全面推进广播电视的数字化。在国家广电总局的大力推动下，我国数字电视付费节目迅猛发展，各地纷纷开播风格各异的数字付费节目频道。据广播电视与制作杂志报道，广电总局新闻发言人朱虹于2003年11月18日宣布总局已经批准试播的付费数字电视节目有27套，数字付费广播节目7套。在27个付费电视频道中，面向全国范围播放的有21个，其中包括中央电视台的6个、北京广播影视集团的4个，以及上海、江苏、辽宁、天津、吉林、山东等地的付费电

6、视频道。实现了全面启动有线电视从模拟向数字整体转换，这标志着广电数字化从局部走向了全系统，从行业走向了全社会。数字电视正在成为全社会关注的热点。1.2 电视节目数字化优势及我们面临的问题广电总局张海涛副局长2003年11月18日在青岛举行的“有线数字电视媒体见面会”上谈到广播电视数字化将给人民群众的精神文化生活带来四个重大变化。第一，扩大了服务内容。有线电视分配网传送的频道容量可从几十套增加到几百套。用户安装数字机顶盒后不仅能看到现有的电视频道，还能欣赏到新开办的多样化、专业化、个性化节目。第二，拓展了服务领域。用户不但可以看到丰富多彩的广播电视节目，而且可以获得大量的信息，例如即时的天气预报

7、、生活信息、交通信息、股票信息等，还可以享受到新型的服务，例如电视政务、电视商务、短信、彩信等。第三，提高了服务质量。用户可以看到DVD般清晰的电视图像，享受到电影院的音响效果。第四，改变了服务方式。随着技术的进步和业务的不断开展，今后用户还可以利用机顶盒存储，并在自己方便的时候随时调看已播出的节目，享受在线游戏等多种交互式的娱乐服务，从被动地收看到主动地选择，享受到“一对一的服务”。张海涛同志提出的这四个重大变化，实际上是给广播电视数字化工作指出了四个努力的目标。经过一年来广播战线全体同志的努力，张海涛同志提出的四个目标，应该说在有些地区已经部分成为现实。现在我台内部数字有线电视系统已经可以

8、提供100多套图像清晰的数字电视节目。服务的领域也在扩大，我台的有线电视系统已具备宽带网络通信功能，少部分用户通过使用高档的机顶盒已经可以实现存贮节目并在方便时候调看已播节目。但是，第三个目标，即提高服务质量方面，存在着巨大反差，一方面，确实画面质量达到了近乎电视台原版的水平，另一方面，声音方面却存在着比较严重的问题。伴随着频道繁多这个优点，产生了一个令观众难以接受的新问题，即众多的频道之间节目声音的响度差别过大。观众更换节目频道时，必须重新调整音量，否则可能会出现震耳欲聋的突发巨响，使观众难以忍受，报怨不断，张海涛同志也曾对此提出了批评意见，希望尽快改善。这个问题如不解决，就不能说是提高了服

9、务质量。其实回顾一下历史，频道间响度不一的问题，在模拟时代就存在，但响度差别较小，人们还能忍受。人们曾经期待节目数字化以后，数字传送的中间环节不可能再变动由数字编码确定的相对幅度，响度不一致的问题应该得以改善。但实际情况却正好相反，在播出数字节目以后，情况更加严重，频道间响度差别比模拟时代更为严重。1.3 外国同行遇到的问题数字化电视节目频道之间声音响度严重不一致已经成为一个全球性的问题。图1是发布在世界著名的杜比实验室网站上的一幅描绘欧洲电视观众难以忍受在变更电视频道时突然出现过大响度时的图片。图1 欧洲卫星数字电视频道之间声音响度差异太大引起观众极大痛苦（图2示出了该实验室最近对欧洲卫星数

10、字频道之间的响度差别的调查结果，从该图可以看出，典型的频道之间响度级差别达到16dB。图2 杜比公司对欧洲卫星电视频道播出的节目响度级测试结果示意图（1.4 欧洲数字声音中的声音电平问题欧洲开播数字声音广播之后，听众也对数字广播节目声音很不满意，以下是出现在欧广联（EBU）网页上的听众询问为什么数字声音广播有时会太响的贴子和EBU的简单说明：Why are the audio levels on the Euroradio satellite network sometimes very high?（为什么欧洲广播卫星网的音频电平有时会非常高?）There appears to be a di

11、fficulty in understanding the difference between analogue and digital PPM meters when recordings are being made. Here are a few pointers: +18dB on an analogue PPM=0dBFS on a digital PPM (or DAT player meter). This level of peak programme recording isunacceptable over the Euroradio network, but it ha

12、ppens? (这个问题可能是由于录音师在录音时未能正确区别模拟和数字PPM表的指示而发生的：电平被设定为在模拟PPM表上为+18dB时，在数字PPM表（或者DAT放机的PPM表）上为0dBFS。这样的峰值节目电平在欧洲广播网上是不可接受的，却可能发生了这种情况)。+9dB on an analogue PPM=-9dBFS on a digital PPM (or DAT player meter). This is the expected programme peak MAXIMUM level. 当模拟PPM表指示为+9dB时，数字PPM表（或DAT放机的PPM表）的刻度应该是-9dB

13、FS，这才是（欧洲广播卫星）可以接受的节目峰值最大电平。以上内容见网址：www.ebu.ch/en/ebu_extranet/ops_rdo/faq/index.php1.5世广联(WBU)建议统一世界数字音频基准电平以上问题，只是指欧洲欧洲卫星广播电台节目制作人员未能正确理解并执行欧洲自己的标准产生的问题。现在电视无国界，一国的节目可能在世界上执行不同数字电平标准的地区播出，某个标准数字电平的节目传送到执行另一个标准的国家，遇到的问题更为严重，涉及了不同广播者之间数字电平适配的问题，引起了有关标准组织的重视，他们呼吁统一数字基准电平。世界广播联盟（World Broadcasting Uni

14、ons）于2002年春提出了统一世界数字基准电平标准的建议，该组织指出，目前世界上存在着两个不同的数字基准电平标准，一个是由欧广联（EBU）于1992年提出，并于2000年最新更新的EBU R-2000标准，另一个标准是由全美电影电视协会（SMPTE）于1995年提出，并于1997年最新更新的SMPTE RP155-1997标准。WBU指出：这两个标准都规定，应该指定一个用于校准数字音频信号的基准编码电平（coding level），这个基准编码电平，无论采用多少比特的量化精度，应该与系统的最大编码电平有相对固定的关系，基准编码电平应根据节目校准电平的峰值与数字切顶电平的差值来决定。现有的两个

15、标准基准编码电平相差dB，EBU R 68规定为-18dBFS，而SMPTE RP155标准规定为-20dBFS。WBU认为，如果能够使世界各国广播者统一使用一种数字基准编码电平，更便于广播者之间节目的交换。因此，该组织于2002年5月在海牙会议上提出：从2002年6月至2004年6月为过渡期，在此过渡期内各标准组织可以任意选择以上两个标准试用，并且及时向WBU报告使用标准中发现的问题和建议，如果到了2004年6月，除非提出强烈的反对意见，WBU将规定采用-18dBFS为数字基准编码电平。WBU同时指出，统一了数字基准编码电平，并不能解决节目交换中的全部问题，因为数字基准编码电平统一并不就能使

16、节目响度统一。因此，WBU呼吁广播者和设备制造商继续研究开发一种响度表，使用这种响度表可以使用户实现在统一数字基准编码电平的条件下统一节目的响度。以上内容见网址：图3 中央电视台内部有线电视各频道重放声压级差别典型值1.6 我国电视数字化遇到了同样的问题在电视节目数字进程中，我国也遇到了频道间声音响度严重不一致的问题，图3示出了去年年底中央电视台内部有线电视系统在接收端测量到的频道之间声压级差别典型值。中央电视台的有线电视系统包含了国内外主要电视台的节目，各台提供的数字信号我台不可能再对其进行电平调整，因此，此测量结果中，对于地方台送给我们的数字信号反映了贵台的实际数字信号重放的信号强度。对于

17、送给我们的模拟信号，则问题有可能存在于两方面，一方面可能是有的电视台模拟电平不规范，或者收发环节中某个接口电平不规范，也可能是我台有线电视模拟部分接口电平不规范所致。由于目前全世界都在进行向数字整体转移的过程中，部分电视台或频道已经采用数字方式播出，部分电视台或部分频道仍以模拟方式播出。数字信号在嵌入到视频之时或之前的各工序中电平处理的不当，模拟信号在进入有线系统时取的工作电平的不标准，两项因素合在一起，给我国电视数字进程埋下了响度不一致的隐患。反映到中央电视台有线电视系统，就出现了频道间响度严重不一致现象，引起了观众的不满。图3的声压差别情况归纳如下：（使用A计权网络的声压计进行多次各频道重

18、放声音级的测量的平均值）大部分中央电视台数字频道为65dBA SPL左右大部分中央电视台模拟频道为75dBA SPL左右大部分地方台为75dBA SPL（暂未全部查清提供我们的原信号是数字还是模拟）大部分境外台为75dBA SPL左右（暂未查清数字还是模拟）少数地方台异常超过90dBA SPL（未查清原因）个别地方台达到100dBA SPL（未查清原因）测量结果证明，我台有线频道之间的典型声压级差达到20dB（未统计少数异常情况）。因此，反映到观众家中的实际响度差略可能会高于欧洲数字电视。1.7 出现以上问题的基本原因1.7.1 模拟校准电平不统一广电系统长期以来没有统一模拟音频工作电平，购置

19、设备随意性较大，存在着0dBu、+4dBu、+6dBu、+8dBu等各种模拟工作电平，有人认为我国没有规定过模拟音频工作电平，这不符合事实，2000年总局发布的GY/T152电视中心制作系统运行维护规程中规定我国电视制作系统工作电平的优选值为+4dBu。只不过大家在数字化的过程中忽视了模拟校准电平的不统一对数字信号电平的不良影响。此外，这里还建议大家复习一下有关dB的一些基本概念，请参见附件一：常用dB单位。1.7.2 数字基准电平标准迟于数字化进程我国进入音频数字化进程时，未能及时制订数字音频基准电平标准，各单位购置数字音频设备时，被数字设备远高于模拟设备的基本指标所吸引，不关心设备本身的基

20、准电平。销售商既存在自己不知，也存在明知不说的情况。结果导致标准发布前，我国引进了数字基准电平不同的设备，随意地使用在电视台的各个系统中。目前各单位的数字设备，主要有两种，一种是数字基准电平为-20dBFS的SMPTE标准设备，另一种为数字基准电平为-18dBFS的EBU标准设备。此外，还存在着少数数字基准电平为-16、-14和-12dBFS的设备，主要是早期的便携式数字录音机（DAT）。1.7.3 峰值储备使用不一致数字基准电平越低（注意数字基准电平为负值），峰值储备就越大。由于峰值对节目响度影响小，因此峰值储备越高的设备制作或播出的节目信号响度就越低。由于数字基准电平不统一，即各台各系统的

21、峰值储备不同，因此，必然产生响度差别问题。我们天天与之密切接触的声音信号在计量时，会涉及各种不同的计量值，不同的仪表指示的值不同。音频工作者必须了解实际声音信号强度和我们测试用的正弦波信号的几个不同计量值以及关系，为此，笔者把邮电大学管善群教授电声技术基础一书中关于声音信号强度计量值和正弦波信号列在附录二中，请参阅以便理解以下内容。1.7.4 对混合系统的模拟和数字电平校准关系不准确对模拟和数字混合系统如何校准模拟和数字工作电平未做出统一的标准规定，各单位数字和模拟设备接口电平随意性极大，导致节目声响差别扩大。例如，我台混合的有线电视系统，模拟频道的设备购置的是欧洲标准设备，其模拟输入电平为0

22、dBm（600欧姆额定阻抗老式标准），而我台主控输出的模拟信号为+4dBu。在模拟域电平已经偏高4dB，又没做衰减处理。有线系统的数字频道输入电平为-18dBFS，而我台主控输出的数字信号为-20dBFS，比输入要求低了2dB，又没做电平提升。结果在有线电视同一平台上，数字频道比模拟频道偏低6dB。另外，原录为模拟的节目进入数字系统播出时，要进行A/D转换，转换时如果不是将模拟基准电平与数字基准电平对齐（+4dBu对应-20dBFS），而是采用满度电平对齐，即把模拟节目信号中的最高的峰值与数字播出系统的0dBFS对齐，由于模拟录音工艺的峰值储备最高只有14dB，比数字系统的峰值储备低6dB，采

23、取这种校准方法，会使数字播出系统中原录为模拟的节目声音比原录为数字的节目响6dB。再加上前期节目制作中存在的电平处理不当，按EBU R 68标准中的说法，在实际电平操作中的人为误差有可能达到6dB。综合以上三项因素，我台数字有线电视系统中，频道之间声音的响度理论差别应该18dB,接近我们的测试结果。1.7.5 数字制作设备电平监测仪表配置不当在数字节目制作中仍然采用模拟的VU表和模拟的PPM表监测电平，由于模拟PPM表最高量程的限制，录音师无法观察到数字系统预留的更高峰值储备空间，据理论推算，我国I型PPM表与VU表的校准点为-9dB，最高量程为+5dB，也就是说使用PPM表只能观察到14dB

24、的峰值范围，满度电平值为+18dBu,录音师不可能在观察不到电平指示的情况下盲目地再把电平推上去。数字系统具有18或20dB的峰值储备，满度电平值为+24dBu,因此，如果按照PPM表控制节目峰值，将会损失6dB的峰值储备，使信号强度减低。甚至还由于少数情况仅根据VU表来控制录音，损失的峰值储备就更大。最严重的情况是同一设备只有一块表，但是一表两制，可通过内部菜单任选VU或PPM表响应和指示值。使用者不了解该仪表内部设置情况，仅凭常规控校准电平。校准时如果把电平校准在VU表的-9位置，在实际录制时又继续错误地控制电平指示永不超过0刻度，而此时，这个0刻度可能是PPM的0dB，而非0VU，其结果

25、实际电平偏低情况远大于10dB。另外欧洲人发明的PPM种类繁多，容易让人混乱，我国自己的峰值节目表国际也同时列出几种表，使用者应该先了解自己设备是那一种表，才能准确掌握节目的峰值电平。详细情况请参见附件三：常用音频仪表1.7.6 均衡处理处理不当影响节目响度在节目制作中，经常会对信号源进行频率均衡处理，由于人耳的听觉响应遵循佛莱彻的等响曲线，即对中频段敏感，对高低频不敏感。由于到目前为止，没有任何标准对监测仪表的频率响应有严格标准。如果对节目中某个人耳敏感的中频做了过度提升，就会出现一种情况，即两个不同节目用仪表监测电平可能差别不明显，被提升了中频的节目听起来会比未提升的节目响，响度的差别与中

26、频被提升的分贝相关。因此在节目制作工序，均衡处理如果只对多路信号中的某个信号源进行处理，不会影响制成节目的整体响度，但一定要慎重处理混合后的节目声音的均衡处理。最好不要使用。传输和播出系统更不要做均衡处理。1.7.7 动态处理不当影响节目响度在声音节目的制作、传输和播出过程中，经常会用到压缩和限制等信号范围控制设备。如果对信号进行了过度的动态范围处理，会引起节目响度的变化。例如，一个未进行过动态压缩或限制的信号可能峰平比高达14分贝，如果对该节目的信号峰值进行6dB的压缩，峰平比就会下降6dB，在A/D转换时又把压缩过的节目信号的峰值与数字系统的0dBFS校准，被压缩的节目响度就又被提高了6d

27、B。另一方面，涉及限制器，本来数字信号通道不应加限制器，但被加了限制器，而且还把阈值设置-20dBFS，这会使数字信号的峰值储备根本没有利用，信号永远低于基准电平点，这会使数字音频信号的响度严重偏低。还有在数字播出系统中加自动电平控制器，结果使信号电平始终以低于控制器阈值的电平下播出，既破坏了录音师原创的节目动态，又降低了节目的响度。1.7.8 系统间接口失配影响电平统一模拟时代遗留下来了部分老型号的设备，这类设备要求固定的600欧姆标准输入和输出阻抗，现在仍在使用，这种设备采用变压器定阻输出，必须保证阻抗匹配，才能保证信号输出质量和正确的电平，但却被随意地连接到了混合的系统中，未注意采取措施

28、保证阻抗匹配，往往是把要求600欧姆匹配的设备连接到了高阻输入的差动放大器或集成电路的设备输入，使模拟节目的信号电平剧升，送入数字平台播出后使响度过大，信号质量严重恶化。模拟时代还给我们留下了另一笔不良资产，那就是有不少消费类或民用的非平衡模拟接口设备，其额定工作电平本来就与专业设备不适配，接入专业系统中后，破坏全系统的平衡特性，既引发噪声干扰，又破坏电平统一，当然影响节目声音响度。数字化的早期，我国引进的数字设备既无统一的数字基准电平标准，又无统一的数字音频接口标准。接口性能五花八门，有符合AES/EBU平衡标准（XLR插头），也有采用AES3id非平衡标准（BNC插头）和S/PDIF（消费

29、类数字接口，采用荷花插头），更有某个厂家自己开发的接口标准。不同接口连接在一起，如果问题严重到无声，那到是好事。但大多数情况是还能听到音质过得去的声音，但数字电平却下降了，送入数字播出平台后，数字信号的电平就偏低，导致数字节目的响度偏低。1.7.9 电视台各级领导中确实存在着不重视音频的倾向在数字化过程中，各级干部首先考虑的是如何实现图像数字化，集中了大量的人力、财力、物力进行攻关。对于声音就没有象对待图像那么重视了。有些领导认为：只要有声音，没有明显失真，就行了，有点小问题，待图像数字化实现之后再说吧。这一点，连广电总局相关部门也存在，数字图像标准先于音频标准发布，就是一个事实。对基层来说，

30、数字化需要资金，有限的资金当然要把图像数字化攻下来再说。这种情况如不改变，数字电视声音质量难以提高。1.7.10 电视音频工作人员自身对音频数字化未做好准备在电视台的人才结构中，音频人员队伍长期存在着知识结构低于视频人员队伍的情况，每次分到电视台少量的技术类大学生，一般优先考虑充实视频技术队伍，很少考虑音频技术队伍的人才发展问题。录音工作是集技术和艺术的特殊工作，照老一辈台领导的说法，录音队伍应该是由两栖类人才组成，即录音人员应该同时懂得艺术和技术，才称职。直到九十年代，少数高等院校才开设了录音专业，但至今仍在争论什么艺术还是技术属性的问题。原有的音频队伍中有不少是从其他相关行业转行过来，又未

31、及时获得相应音频新技术的培训机会，就仓促上阵，走上了录音岗位。确有不少从事录音或录音技术工作的同志连模拟音频的不少概念还未搞清楚，就又走进了数字录音时代，模拟的问题带进了数字时代，引发了更复杂的问题。以上仅是个人对我国数字电视节目响度不一致的个人评估意见，并不见得全面或正确，全国同行根据当地当时实际情况，一定还可以分析出更多的原因。但有一条，首先要有数字电视音频基准电平的标准，然后，才能要求人们去认真执行这个标准，才能解决问题。因此，当前的任务应该是在电视数字进程中重视数字电视节目的声音电平统一的问题。每一个电视台即使只有一套节目上中央数字节目平台，也应该按标准正确设置电平，才能使你们电视台的

32、声音电平与其他台一致，从而改善中央节目平台声音电平不一致的状态。要实现这个目标，就需要执行统一的标准。广电总局2003年8月1日正式发布的行业标准GY/T 192-2003数字音频设备的满度电平，该标准的发布应该说是晚了一点，但是总算是有了标准。全国各广播电视机构如能积极贯彻，正确理解，严格执行，才能改变我国广播电视数字声音节目响度严重不一致的情况，真正为电视观众提供满意的服务，促进我国电视节目数字化工作。2、明确当前音频技术所处时代特点2.1 当前我国电台和电视台还有大量模拟音频设备还可以继续使用，同时又购进了不少数字音频设备，因此，存在着大量的混合音频制作系统，或者在一个单位里，有的工序全

33、数字化了，但还存在着完全模拟的制作工序。所以既存在着混合系统中数字设备和模拟设备之间正确连接和电平适配问题，又存在着数字工序和模拟工序之间磁带或信号的交换问题，还存在着模拟节目磁带在数字系统中播出问题。另外，即使一个单位全部数字化了，仍然可能发生与其他单位进行模拟信号交换的情况。因此，无论是数字化进展快慢，各单位都共同面对一个模拟与数字混合使用的问题。也就是说，当前广播电视的音频工作者面对的是一个模拟与数字混合的时代，在混合时代，除了要抓紧时间学习掌握数字音频技术知识外，万万不可把重要的模拟音频基本概念丢掉，相反，为了准确与数字设备混合配接，我们还应该重新去回顾温习一下模拟音频的一些重要基本概

34、念，才能正确指导混合时代的音频工作。为此，本人收集了部分常用模拟音频的一些基本概念的材料，考虑到不少人熟悉这些概念，不在正文中细述，作为附录附在文尾，供大家参阅。2.1.1 常用dB单位，参见附件一2.1.2 声音信号的强度计量、正弦波信号几个值的关系、声音信号的峰值因数和峰平比，见附件二2.1.3 常用音频仪表，见附件三2.1.4 磁平、电平与编码的关系这个问题因为与数字时代节目和信号交换的编码相关，因此在此作一些简单说明l 磁平单位磁带宽度内的记录剩磁通量，简称为磁平，磁平单位nWB/m。根据录音机和磁带可利用的最高准峰值强度确定为“最高磁平”，70年代一般的磁带最高磁平约为450800n

35、WB/m。当录音机使用PPM表来指示信号所对应的磁平时，应把这个最高磁平对应在0dB(PPM)上，不同产品的磁带，最高磁平不同，录音师应该事先核对说明书，正确确定最高磁平。l 电平电信号强度取对数形式的数值称为电平，电信号有电压电平和功率电平。l 电压电平计算公式：20Xlog10V1/V0，式中V0为参考电压值，参考电压值常有各相关标准规定，V1为计量点的电压值，电声业常以准平均值和准峰值计量。l 功率电平计算公式：10Xlog10P1/P0，式中P0为参考功率值，P1为计量点的电功率值。常取mW在模拟时代，为了通过测量录音磁带重放的电压电平来评估记录磁平，常按相应标准确定某个电压电平（基准

36、电平）与某个工作磁平相对应。相同的工作磁平可以对应不同标准组织规定的电压电平，因为可以通过调节录音或放音放大器的增益来实现，参见下一节。l 磁平与电平的关系：在模拟录音中用表来指示信号强度，这实际上是用准平均值来计量与信号强度对应的工作磁平（参见附件三）。为了避免节目信号峰值超过模拟录音磁带最大记录磁平而产生失真质量恶化，还应该在模拟录音中同时使用模拟峰值节目表来监测信号的峰值。我们常用的峰值节目表实际上是准峰值响应仪表（附件三），应该根据声音信号的准峰平比定义来确定准平均值磁平，即工作磁平应该比最高磁平低一个准峰平比，通常按2.8(9分贝)预计声音信号的最大准峰平比。因此，如果最高磁平为45

37、0nWB/m，以9分贝预留峰值储备的话，则工作磁平就为160nWB/m，即VU表的指示为0VU位置。这时磁带上记录的准平均值磁平为160nWB/m（工作磁平），这就是我们在七十年代常用的节目磁带交换磁平标准。图4 示出了EBU标准网站给出的模拟录音测量磁平（ML）、校准磁平（AL或称工作电平）与最大允许磁平（PML）的校准关系，注意图中第一行是IEC I 型PPM表，这与我国国标中PPM表中的 I 型表是相同的，我国行业标准中关于英寸录像磁带录制交换规范中规定峰值节目表应以dB刻度对准0VU的关系与此图相同。这实际上是我国80年代前模拟录音常用的节目磁带交换磁平标准。90年代后期，模拟录音磁带

38、的最高磁平已经可以达到1020nWB/m，如果适当提高工作磁平可以提高信噪比，例如当时各国开始使用200nWB/m为工作磁平，就可以有14dB的峰值储备。96年前在全国电视节目质量评奖中曾规定节目声音电平过0VU为不合格，使各单位电视录音师为避免评不上奖，故意把电平压低，结果越认真执行这个评奖规定，节目的响度就越低。96年后修订了评奖办法，规定节目中音乐峰值超过峰值表（PPM表）+5dB时为不合格，这才符合模拟录音的实际情况。但并不符合以数字磁带记录的节目信号，应该规定超过DPPM表（数字节目峰值表）多少dB为不合格。以便提高数字录音节目的响度。图4 EBU网站提供的测量磁平、校准磁平与允许最

39、大磁平的关系l 数字音频的编码二进制补码原理及有关材料见附件四根据数字录音基本原理可知，所谓数字音频的编码，就是利用数字系统的A/D转换器，将模拟音频信号用转换器内的所有比特构成的一个二进补码的编码数字来描述模拟音频信号在每次取样时刻的幅度，二进制补码可用来表示有极性的数值，例如声音电压信号有正值和负值，编码的第一位为极性位，用以表示信号的正负极性，后面的各位比特用来表示每一时刻取样时近似的电压幅度。量化及编码通俗说，就是用一系列台阶形的方波来近似描述实际复杂的声音电压波形。台阶的数量由转换器使用的比特数确定，一个16比特的系统，第一高位描述信号的极性，只余下15个比特描述信号的电压幅度，这1

40、5个比特最多可以表示32768个量级，正向包括幅度，所以正向只有32767个量级，而负向为32768个量级。一个16比特的系统理论最大动态域为96dB，被切分为32767个等份（均匀量化），因此，我们的任务就是确定哪个量化级为我们的基准电平编码。取高了，顶部空间小，即峰值储备小，但信噪比高。取低了，顶部空间大，但离本底噪声近，即信噪比低，参见图5。SMPTE标准定义0CCD为基准电平，相当于取第3277量化级为基准，以传统的电平计算法，就是SMPTE取的基准量化级比最高量化级低了20dB，即预留了20dB的峰值储备，信噪比为76dB。而EBU标准取的基准台阶比最高量化级低了18dB，即预留了1

41、8dB的峰值储备，信噪比为78dB，两者的最高量化级是相同的，两者的基准量化级也只相差2dB，差别并不明显。这两个标准只规定了基准量化级与最高量化级的关系，并没有规定与之对应的模拟电压值。也就是说数字录音实际记录的是二进制补码的一组数码，这组数码只表示了基准值与最高值之间的空间余量，至于这个基准值与模拟电平的关系可以通过A/D转换器输入端或D/A转换器输出端的模拟放大器的增益来确定。因此，无论那种标准都可以适配以前存在的任意一种模拟工作电平。而不同单位之间交换的只是实际记录在磁带上的编码。最小量化级=1基准电平编码确定数字基准电平的编码，就是要确定用哪个量化级，每一个量化级对应一个编码，即用哪

42、个编码值来作为数字基准电平的编码底噪声满度电平编码=7FFF=0111 1111 1111 1111=最高量化级=32767=0dBFS峰值储备信噪比动态域16比特系统理论值同为为96dB图5 基准电平编码的实质是规定在总量化级中取具体哪个量化级作为数字基准电平图中的“”表示相当于2.2 模拟与数字音频之对比2.2.1 模拟音频已经走到极限l 模拟技术不是一无是处，模拟设备具有系统配置简单明了、线路连接一目了然、操作简单易学等优点，一些电视新闻演播室仍然采用模拟设备一方面是为了继续发挥现有设备的作用，同时也是考虑了新闻要求反应快，节目变化多，熟悉模拟设备操作人员多等特点。l 但模拟设备的技术潜

43、力已经发展到极致，优秀的模拟声音处理设备如调音台等已经能把信噪比做到65dB，峰值储备也能做到20dB以上。但模拟磁带记录技术经过几十年的努力，现在也只能提供14dB的峰值储备。（1000/200nWb/m）2.2.2 数字音频的优势和潜在问题l 信噪比高，量化噪声由量化比特数决定。动态（阈）大（峰值储备比模拟系统高）。节目传送、复制保证质量不下降。l 数字音频的运行和操作远比模拟要复杂，涉及了取样频率、量化精度（比特数量）、数字接口、同步方式及数字基准电平等多项模拟时代根本没有接触到的方面。不过本文只谈与基准电平相关的问题，由于数字系统动态域大，给习惯于模拟录音的同志带来了新的问题：1、 数

44、字录音中如果录音师仅用VU表来控制录音电平，录音师观察不到高于+7dBu的信号情况。且VU表不能指示节目的峰值，无法了解录音中峰值有多大，因此无法使用系统预留的峰值储备。2、 数字录音中如果仍只使用VU表和模拟PPM表控制录音电平，录音师观察不到超过PPM表的+5dB刻度以上的空间，不可能盲目地再推大电平，也无法充分地使用数字系统预留的峰值储备。以上两种情况都会使录音师不能充分利用数字系统提供的峰值储备，使节目信号电平偏低，结果导致节目响度偏低。3、 还有第三种情况：由于动态域大，似乎基准电平设置在非标准的情况下也能录出较高质量的声音节目，而实际上录音师对数字系统提供的20分贝峰值储备使用程度

45、不统一，使节目响度差别扩大。例如：早期推出的数字录音机（DAT）就曾有采用-14或-12dBu的数字基准电平，现在提供了20分贝的峰值储备，似乎给录音师提供了在20分贝的范围内任意设置基准电平的可能性。这是不正确的想法，他们忘记了早期使用数字录音机的时候，后期制作系统还都是模拟的，因此，当把用数字录音机信号输入到模拟系统时，只能采用数字录音机的模拟输出信号。这种情况，放音时会按模拟校准电平的方法，使重放的最大模拟信号电平不超过与其适配设备的峰值储备。现在要考虑向数字化整体转移，意味着必须考虑不同系统不同设备的信号交换，如果你现在仍然使用这种峰值储备低于标准的设备，则进入标准数字设备的信号有可能

46、出现过载失真。尽管这种设备输出的模拟信号质量尚可接受。3 GY/T192数字音频设备的满度电平标准内容简介3.1 标准编制目的该标准的前言指出了本标准编制的目的：“在广播电视音频系统中（包括节目的制作、播出及传输），在混合使用数字和模拟设备时，如果数字音频设备的满度电平值选择不恰当，会造成系统工作电平起伏变化，甚至导致失真增大、信噪比减小，使系统性能变差，同时还影响到不同广播电视系统的节目交换。为避免上述情况发生，特制定本标准。”（黑体字是笔者处理的）经过在我台内部举行的两次宣贯活动的讨论中，认为“满度电平值”一词应该修改为“数字基准电平”为宜，我们今天就按这样理解来宣贯本标准。根据本标准对数

47、字满度电平的定义（标准文本3.2）为：数字音频设备中A/D或D/A转换器所能转换的最大不削波模拟信号电平。根据A/D和D/A转换器的原理，可知A/D或D/A转换器所能转换的最大不消波模拟信号电平是一个不定值，它与A/D转换器的模拟输入放大器或D/转换器的模拟输出放大器的增益有关，同时又与转换器预留的峰值储备相关。峰值储备（headroom，有时译作上限余量）原指模拟音频系统在系统基准电平为起点，幅度上升到某值，而信号失真度指标仍在合格的范围内，允许提升的分贝数即为该系统的峰值储备。增益提升超过此值，信号就会出现切顶失真。数字音频系统的峰值储备是指数字系统由比特数决定的最高数字编码与基准电平编码

48、的差值。以某一电平为模拟基准电平工作的系统，信号峰值只要不超过规定的峰值储备值，自然就不会发生消波情况，所以叫峰值储备。如果要把一个A/D转换器用于某个国家，就必须使其输入或输出的模拟信号电平与某个国家的模拟基准电平适配。例如，某标准模拟基准电平为 n dBu，转换器的峰值储备为 X dB，那么其数字满度电平就等于 n+X(dBu)。数字系统的峰值储备采用-XdBFS的方式来描述，因为数字音频系统用0dBFS来描述系统由比特数确定的满度电平编码，所有数字音频信号的编码都小于满度电平的编码，故称实际数字声音信号的电平是相对满度电平，且都是负值，-XdBFS中的X就是峰值储备的dB数。因此，数字基

49、准电平为-20dBFS的系统，峰值储备就是20dB。图6示出了串接在一起的一个A/D和一个D/A转换器，图中的A/D转换器的输入端和D/A转换器的输出端各串接了一个模拟放大器，为了适配任意模拟基准电平的国家，可以调节模拟放大器的增益，使其为任意dBu的电压幅度。从该图可以看出，世界上存在着多种模拟基准电平，同是美国的广播者，有的使用+4dBu，有的使用+8dBu为模拟基准电平，如按SMPTE标准的规定，峰值储备为20dB，因此，同样是美国广播者就有可能出现24和28dBu两种满度电平值。因此，满度电平值不能作为节目交换的基准。那么应该按什么作为数字节目交换的基准呢？答案是数字录音只能按数字基准

50、电平的编码作为节目交换的依据。图6 数字系统的模拟接口可适配任何接口电平形成不同的满度电平值为了理解这个道理，建议大家回忆一下模拟时代，在模拟时代，我们交换节目磁带时，一定要在磁带上贴上一个标签，告诉接收磁带的人，这盘磁带的基准磁平是多少nWB/m（通带磁通强度单位，即每米多少纳韦伯），这样收到磁带的人才知道如何设置重放这盘磁带的放音机的基准增益位置。不应该在标签上标上多少伏，因为磁带不能携带电压，只能携带剩磁强度，有人在模拟磁带上标注+4dBu，这是错误的。例如一盘基准磁平为200nWB/m的模拟磁带在中国重放其引带部分的1000 KHz的电平校准信号时，在某个广播者的放音机重放输出的电压可

51、能是+4dBu，在美国某家电视台的模拟放音机上播放时却输出+8dBu。为什么？就是因为该电视台采用的模拟基准电平为+8dBu与基准磁平相适配。如果再把这盘磁带拿到欧洲某电视台播放，而该电视台恰好规定与200nWB/m基准磁平对应的模拟基准电平为0dBu，那么在那个电视台这盘磁带重放时就只能输出0dBu的模拟信号。数字磁带同样不能携带电压，用来交换数字音频信号的是记录在数字磁带上的代表信号基准电平与峰值电平关系的编码。因此，在交换数字节目磁带时，应在其上标注数字取样频率、最化精度和基准电平编码。取样频率和量化精度由另外的标准规定，不在本文的范围内，本文只谈数字基准电平编码。在数字磁带上关于电平的

52、标注应该是“-XdBFS”，这个-X实际上就是告诉对方这盘数字磁带的基准电平编码比满度电平编码低了多少分贝。这样接收磁带的方面才知道如何设置重放设备的数字基准电平和模拟输出基准电平，使其正确还原原录的质量而不致出现电平偏低或偏高的错误。数字节目磁带或信号的交换虽然常标为-XdBFS的方式，其实质是该数值代表了记录在数字节目磁带上的基准编码值，图6中方块中的两个基准编码SMPTE 0CCD/F333的简化标注即-20dBFS。而EBU 0FFF/F000的简单标注即-18dBFS，其详细解释会在后面章节给出。3.2本标准编制背景情况简介3.2.1 标准编制来由：科技司1999年下达给中央人民广播

53、电台制订，下达的名称为数字设备的满度电平。3.2.2 调研情况3.2.2.1 在用设备满度电平调研情况标准编制小组在全国范围开展了调研工作，共调研了全国40家广播电台1757 （台）设备，调研情况如表1所示。需要说明的是，表1未列明被调研设备的数字基准电平和模拟校准电平实际数字，因为满度电平值为模拟校准电平和数字系统的峰值储备之和，而历史上我国模拟校准电平同时存在着0、+4、+6、+8dBu多种情况，数字基准电平又存在两种参考标准，两者综合可形成多种满度电平值，见表2。因此，根据表1无法确定被调查设备分别采用EBU和SMPTE标准的比例。表1 编制小组对全国广播电台设备调结果汇总满度电平值数量

54、(件)百分比25dBu/26dBu18510.53%24 dBu52830.05%22 dBu52129.65%20 dBu27415.59%17 dBu/18 dBu20711.78%14 dBu422.39%表2 不同的模拟校准电平和数字基准电平组成多种满度电平值3.2.2.2 广播电台方面调研中发表的意见高质量节目需要20dB的功率储备。但采用稍低的满度电平值有利于提高响度，同时考虑到广播电台目前大量使用的以PC为平台音频工作站电压输出能力限制，希望考虑允许峰值储备稍低的满度电平+22dBu的设备（数字基准电平为-18dBFS）继续使用。3.2.2.3 电视台方面调研中发表的意见为提供D

55、VD质量和影院音响效果做好准备，考虑今后高清电视中更高标准的环绕声指标。同时全国电视业两大主用电视设备数字电平设置方式因素：SONY的数字基准电平需变动电路设置，松下设备可以通过菜单设置。而SONY公司销售给我国的设备的数字基准电平基本是-20dBFS。因此，电视台建议采用能保留较高声音峰值储备方案，即数字基准电平为-20dBFS。3.2.2.4 标准编制过程中对峰值储备方面考虑的主要因素播音讲话的瞬态峰平比可达14dB18dB，交响乐瞬态峰平比经过录音过程人为压缩仍超过20dB，多工序处理电平人为误差积累可超过6dB。标准的最后审定综合了以上各方面的意见，最后决定采用广播电视与广播电台分述的

56、方式，详见标准原文。但是，我想补充一点的是：在当前的广播电视向数字化整体转移的过程中，广播电台的节目也同时通过中央节目平台向全国播出，在同一平台上，最好还是采用相同标准为宜。3.3 本标准编制中主要参照标准3.3.1 GB/T14919数字声音信号源编码技术规范，本标准引用该标准是为了规定我国数字广电数字音频设备所采用的源编码方式至少应该是PCM16比特均匀量化的精度。我国广电行业标准GY/T156第6条规定：优选PCM20比特线性量化，也可选用16、18、24比特。行业标准与国标没有冲突。本文以下内容涉及量化精度时，为了简化讨论，均以16比特的量化精度为例，并不表示不准用其他量化精度。3.3

57、.2 SMPTE RP 155-1997Audio Levels for Digital Audio Records on Digital Television Tape Recorders（数字电视磁带记录中的数字音频电平）,该标准规定：数字录音格式为线性、16比特或更高解析度的数字格式，校准电平的编码值应比系统最大编码值低20dB，即预留20dB的峰值储备。 下载网址：http:/www.smpte.org/standards/pdf/rp155.pdf3.3.3 EBU R 68-2000Alignment level in digital audio production equipm

58、ent and in digital audio recorders（数字音频制作设备和数字音频录音机中的校准电平）。该标准根据欧洲模拟声音电平的相关规定，考虑了以下因素：1、校准电平应比节目最高电平低9dB；2、PPM表示值为准峰值，实际峰值比示值高3dB；3、人为错误使峰值误差可超过6dB，或使实际节目峰值比校准电平高15dB。因此，EBU规定校准电平的编码应该比数字最高电平编码低18dB。下载网址http:/www.ebu.ch/CMSimages/en/tec_text_r68-2000_tcm6-4669.pdf3.4 两个参考标准的特点阅读这两个参考标准原文时，请注意以下要点：3.

59、4.1 两个不同的标准组织，制订出了两个不同的标准，但是目的相同，都是为了方便数字节目磁带或信号的交换。3.4.2 EBU标准称用于交换的基准信号为alignment signal（校准信号），SMPTE则称为reference signal（参考信号），本人研究了SMPTE标准全文后，发现SMPTE所称参考信号就是供接收信号的用户根据这个参考信号来校准自己的系统工作电平的基准信号。EBU和SMPTE两种意思完全相同，为避免误解，下文统一把用于交换的信号称为基准信号。3.4.3 两者都认为基准信号的幅度应该比系统可编码的最大正弦波信号幅度低一个固定的分贝值，EBU规定基准信号的幅度应该比最大可

60、编码正弦波信号的幅度低18dB，SMPTE则规定基准信号的应该比最大可编码正弦波信号的幅度低20dB，分别标注为-18dBFS和-20dBFS。此数字只表示基准电平比满度电平低多少分贝，不代表任何实际模拟电压值。3.4.4 两个标准都采用2进制补码来定义基准信号的电平（文件中实际采用的十六进制码，本质上是二进制码的另一种简易表达方式），两者仅以比特的量化精度为例，EBU的基准电平编码为正向0FFF/负向F000；SMPTE的基准电平编码为正向0CCD/负向F333。根据数字2进制补码原理，相同的比特数，用来表示信号最高电平（即满度电平）的编码值是相同的，例如16比特的系统，两个标准的满度电平编

61、码均为正向7FFF/负向8000。3.4.5 两个标准都没有直接给出与数字基准电平编码和最高电平对应的模拟电平值，而是规定采用稳态的1KHz正弦波信号把数字设备的基准电平校准到需要的模拟工作电平。3.4.6 SMPTE标准在附录A中提出：因为数字电视地面接收机（Digital Television Terrestrial Receive）的各种不同的实际应用要支持各种工作电平，为适用本标准，需要在记录的磁带的上数字基准和设备之间进行增益的变换，强烈要求设备设计者提供输入或输出音频信号增益可调节的产品，使信号在传输时能够保证指示在额定位置，以此来满足数字地面电视的不同运用。这个附录说明任何一个标

62、准规定的数字基准电平，只要具有调节或设置输入或输出音频信号的增益，就可以按任意国家的模拟基准电平来与数字基准电平相适配，从而保证数字系统的工作电平在统一的标准规定下运行。本文的图说明了这个附录的意思。3.5 本标准宣贯要点本标准规定的我国广播电视和广播电台的数字音频基准信号编码3.5.1 广播电视的数字音频基准电平的编码本标准在第4条 满度电平值 这一节里规定：在广播电视音频系统中，数字设备的满度电平值0dB FS对应的模拟信号电压电平为+24dBu，参见附录A。附录A 则引用了SMPTE RP155标准的重要段落：a) 校准信号为比系统最大电平低20dB的1KHz正弦波。如采用16比特有效位

63、编码，此最大电平的正峰值为7FFF（十六进制），负峰值为8000（十六进制）；b) 电平检测表应校准到稳态参考信号（-20dB FS）相当于音频节目信号的正常工作电平。 由于我国广播电视系统中采用+4dBu作为音频系统的校准电平，所以数字满度电平应为+24dBu。”根据以上引用内容，我们可以根据16比特最大电平的编码和二进制补码计算原理计算出我国广播电视数字音频基准电平的编码为正向峰值为0CCD（十六进制），负向峰值为F333，与SMPTE RP155完全相同。3.5.2 广播电台的数字音频基准电平的编码本标准在第4条中，同时规定：考虑到我国广播电台的实际情况，现阶段允许满度电平值0dB FS对应模拟信号电压电平+22dBu的数字设备继续使用，参见附录B。附录B 则引用了EBU标准的重要段落：a) 校准信号为1KHz正弦波；b) 音频节目的最大允许电平应比校准电平高9dB；c) 考虑到操作误差和音频节目瞬间峰值的影响，应留有6dB的电平储备量；d) 考虑到广播用准峰值表的特性，实际的峰值比准峰值表的指示要高3dB；e) 在数字设备中，数字