馮 勇

內(nèi)蒙古廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010051

1 研究背景與意義

1.1 研究背景

聲音是人們接觸世界、了解世界的重要介質(zhì)。近年來(lái)，隨著科技日新月異的進(jìn)步，數(shù)字電子產(chǎn)品越來(lái)越豐富人們的生活，電視作為家用電子設(shè)備在日常生活中已經(jīng)普及開(kāi)來(lái)，成為人們生活中不可缺少的重要組成部分。隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對(duì)電視能提供的功能及帶來(lái)的感官效果越來(lái)越注重，在追求大屏幕、高清晰度的同時(shí)，對(duì)電視音質(zhì)及立體聲效果上也不斷提出要求。在這樣的背景下，電視機(jī)聲音菜單的功能越來(lái)越強(qiáng)大，配有各種音效設(shè)置以及均衡器調(diào)節(jié)，以滿足人們的視聽(tīng)需求。

各衛(wèi)視電視臺(tái)制作電視節(jié)目，并將通過(guò)審核的節(jié)目上傳到衛(wèi)星，但是各衛(wèi)視電視臺(tái)通過(guò)衛(wèi)星傳播的直播節(jié)目，由于沒(méi)有統(tǒng)一的音量標(biāo)準(zhǔn)，因此在同一個(gè)機(jī)頂盒終端上用同樣的音量播出時(shí)，存在聲音有高有低的情況，并且目前大多數(shù)電視機(jī)在左右聲道的平衡調(diào)節(jié)方面，都是憑借用戶自身的聽(tīng)覺(jué)技巧來(lái)判斷聲道是否平衡，而且還需要用戶再次通過(guò)手動(dòng)調(diào)整的方法在電視機(jī)的聲道均衡器中進(jìn)行調(diào)節(jié)。顯而易見(jiàn)，同樣音量播出時(shí)音量高低的不同使得用戶需要不斷進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)給用戶帶來(lái)很不好的使用體驗(yàn)。為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展、滿足社會(huì)的需要，廣電行業(yè)一直對(duì)視頻清晰特性、聲音特性進(jìn)行著深入的研究與試驗(yàn)，推動(dòng)著相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，目前超高清視頻產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開(kāi)始廣泛發(fā)展，視頻聲音自適應(yīng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)也有了一定的成果，但還需進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新。

1.2 研究意義

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的追求越來(lái)越高，對(duì)音視頻的各種功能及所帶來(lái)的體驗(yàn)效果要求也越來(lái)越高。先進(jìn)的聲音自適應(yīng)技術(shù)可以節(jié)約用戶寶貴的時(shí)間，給用戶的日常工作和生活帶來(lái)便利，可以滿足人們對(duì)聲音更舒適化、調(diào)控更簡(jiǎn)單化、統(tǒng)一化的需求，有利于提高廣大用戶的體驗(yàn)效果。同時(shí)又可以幫助有關(guān)運(yùn)營(yíng)商節(jié)約成本，推動(dòng)廣電行業(yè)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，從而實(shí)現(xiàn)多贏的局面。

2 現(xiàn)有的解決方案

各衛(wèi)視電視臺(tái)通過(guò)衛(wèi)星傳播的直播節(jié)目，由于沒(méi)有統(tǒng)一音量標(biāo)準(zhǔn)，因此在同一個(gè)機(jī)頂盒終端上用同樣的音量播出時(shí)，存在聲音高低不同的情況。因此迫切需要開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，可以根據(jù)電視機(jī)等的聲音播放裝置或其他設(shè)備，自動(dòng)調(diào)整揚(yáng)聲器播放聲音時(shí)的音量，使得在同一機(jī)頂盒用同樣的音量播放不同衛(wèi)視節(jié)目時(shí)，聲音音量高低效果一致。針對(duì)這一問(wèn)題，業(yè)內(nèi)的解決方式大體可概括為以下兩種方案。

2.1 聲音自適應(yīng)解決方案一

針對(duì)上述問(wèn)題，其中一種方案是在聲源傳輸?shù)那岸思尤胂嚓P(guān)控制設(shè)備，對(duì)聲音進(jìn)行調(diào)控處理。主要形式表現(xiàn)為：在前端加入聲音采集設(shè)備，包含聲音采集模塊、音頻分析模塊等。聲音采集模塊主要對(duì)聲音進(jìn)行采集，獲取聲音信息；音頻分析模塊實(shí)時(shí)記錄信號(hào)音頻，并根據(jù)電視機(jī)當(dāng)前設(shè)定的音量，計(jì)算出該電視信號(hào)音頻通過(guò)所述揚(yáng)聲器產(chǎn)生的分貝值，計(jì)算出與設(shè)定音量之間的增益。在前端加入聲音控制設(shè)備，將聲音信號(hào)及計(jì)算結(jié)果發(fā)送到聲音控制設(shè)備，控制模塊對(duì)聲音進(jìn)行增益處理，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值，然后輸出?？傊?，該方案是通過(guò)在前端加入相關(guān)音頻處理設(shè)備進(jìn)行調(diào)控。

2.2 聲音自適應(yīng)解決方案二

為了解決上述問(wèn)題，一些企業(yè)一直在進(jìn)行積極的研究與試驗(yàn)，同時(shí)將各大運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本考慮在內(nèi)，提出了一種基于終端的解決方案。為了保證現(xiàn)網(wǎng)的單雙向機(jī)頂盒均能夠適用，該方案首先基于前端相關(guān)設(shè)備判斷出音頻與采用音量標(biāo)準(zhǔn)之間的差值，確定增益值，然后采用通過(guò)EPG系統(tǒng)播發(fā)私有描述符（音頻屬性描述符）的方式，將各service 的默認(rèn)音頻參數(shù)通過(guò)單向網(wǎng)絡(luò)廣播下發(fā)到機(jī)頂盒終端，由機(jī)頂盒終端接收并處理，達(dá)到自動(dòng)適應(yīng)各頻道聲音的目的。

2.2.1 具體實(shí)現(xiàn)（音頻屬性描述符）

將該描述符插入到SDT 表中，用于描述頻道的默認(rèn)聲音參數(shù)。描述符的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)如表1所示。

描述符標(biāo)簽descriptor_tag

8 位字段，聲音屬性描述的標(biāo)簽固定為0xF0。

描述符長(zhǎng)度descriptor_length

表1

8 位字段，指出從本字段的下一個(gè)字節(jié)開(kāi)始的描述符的總字節(jié)長(zhǎng)度，本描述符中該字段值固定為2。

默認(rèn)音軌audio_track

2 位字段，描述該service 的默認(rèn)伴音，按照PMT 表中的伴音順序從0 至3。

默認(rèn)聲道audio_mode

2 位字段，描述該service 的默認(rèn)聲道，具體定義如表2所示。

表2

音量增益audio_level

4 位字段，描述該service 的音量增益，分為15級(jí)，對(duì)應(yīng)于基礎(chǔ)音量的調(diào)整步長(zhǎng)（如表3所示）。

2.2.2 聲音自適應(yīng)解決方案二創(chuàng)新點(diǎn)

聲音自適應(yīng)解決方案二具有以下幾點(diǎn)創(chuàng)新。第一，采用基于終端的處理方式，即通過(guò)EPG 系統(tǒng)播發(fā)私有描述符（音頻屬性描述符）的方式，將各service 的默認(rèn)音頻參數(shù)通過(guò)單向網(wǎng)絡(luò)廣播下發(fā)到機(jī)頂盒終端，由機(jī)頂盒終端接收并處理。第二，在EPG 軟件系統(tǒng)里播發(fā)音頻描述符，操作性強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)和修改。第三，保證了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的單雙向機(jī)頂盒均能夠適用。第四，幫助運(yùn)營(yíng)商節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本。第五，從新的方向促進(jìn)了廣電行業(yè)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步研究與發(fā)展。

表3

2.3 兩種解決方案具體實(shí)現(xiàn)對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)上述兩種方案進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)以下主要不同。第一，針對(duì)聲音自適應(yīng)問(wèn)題的研究，第一種方案更注重在音頻信號(hào)傳輸前端進(jìn)行解決，例如聲音采集器、音頻控制器、聲音均衡器等相關(guān)設(shè)備，其解決方法主要是通過(guò)添加硬件設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的音頻采集與分析；第二種方案主要是基于終端機(jī)頂盒，在前端判斷出音頻音量與標(biāo)準(zhǔn)音量之間的差值之后，通過(guò)在EPG 軟件系統(tǒng)添加私有的音頻描述符下發(fā)到機(jī)頂盒，然后進(jìn)行相關(guān)處理。第二，第一種解決方案在前端增加了設(shè)備，也就意味著風(fēng)險(xiǎn)的增多；第二種方案是在EPG 軟件系統(tǒng)里添加描述符，相對(duì)來(lái)說(shuō)風(fēng)險(xiǎn)極小。第三，增加硬件設(shè)備意味著成本投入的增加，而第二種方案的成本相對(duì)較小。

3 實(shí)際應(yīng)用效果和結(jié)論

在內(nèi)蒙古廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司有線電視前端，利用聲音自適應(yīng)解決方案二進(jìn)行如下應(yīng)用測(cè)試。

（1）利用解碼器和編碼器微調(diào)CCTV-1 高清節(jié)目的聲音音量，用分貝儀和人耳相結(jié)合的方式測(cè)試，電視機(jī)音量值固定為默認(rèn)50、機(jī)頂盒音量值為25 時(shí)，音量大小適中，聲音效果良好。后續(xù)以CCTV-1 高清節(jié)目的聲音音量為基準(zhǔn)。

（2）在調(diào)整其他播出節(jié)目音量時(shí)，電視機(jī)音量值固定為默認(rèn)50、機(jī)頂盒音量值為25 時(shí)，用分貝儀結(jié)合人耳判斷出其他播出節(jié)目音量與CCTV-1高清基準(zhǔn)音量之間的差值，確定調(diào)整增益值，如表4所示。

表4

（3）按照調(diào)整差值，在EPG 系統(tǒng)調(diào)整播發(fā)私有描述符（音頻屬性描述符）。

（4）通過(guò)分貝儀結(jié)合人耳試聽(tīng)調(diào)整后節(jié)目音量，在電視機(jī)音量值固定為默認(rèn)50、機(jī)頂盒音量值為25 時(shí)，全網(wǎng)節(jié)目音量基本均衡，聲音效果良好，達(dá)到預(yù)期目的。

該方案有效地解決了音頻均衡問(wèn)題，滿足了用戶對(duì)聲音更舒適化、調(diào)控更簡(jiǎn)單化統(tǒng)一化等需求，進(jìn)一步提升了用戶的使用體驗(yàn)，同時(shí)最大程度的為運(yùn)營(yíng)商節(jié)約了成本，實(shí)現(xiàn)了多贏。