随着高清视频在广播领域的兴起，业界对音频信号的质量控制和监测需求也日益增长。5.1声道环绕声的普及以及人们对有效的节目响度控制方式的需求就是这方面的重要例证。本文将介绍可视音频监测的主要方法及其如何使用这些方法。
如今，使用可视化呈现方法对音频进行快速感知和准确评估，已成为节目制作、后期制作和广播领域日常工作中不可或缺的要素。监测条件欠佳、压力和听觉疲劳等许多原因导致不能完全依赖人的双耳来进行质量控制，复杂的5.1声道环绕声混音尤其如此。专业音频市场上有各种种类齐全的专业工具，从简单的峰值节目表到极为精密的环绕声分析仪，可以满足任何类型的音频信号监测需要。理想情况下，这些设备可以快速、直观地对观察内容进行解读，并根据需要作出迅速反应；然而，要实现这一点，需要至少对最关键的技术关联和基本知识有所了解，同时还要对现有设备进行合理配置。
电平
在专业音频领域，需求最广的可视化显示类型就是用于检测信号电平的电平表；目前，这一组件已应用于各种调音台以及不计其数的周边设备和录音设备。例如，对录音设备或传输路径的削波进行可视化监测，或者进行信号处理，都需要用到电平表。同时，电平表也会显示出极低电平，此类电平的存在使得本地噪声与削波门限值之间的动态范围很难得到最优利用。信号电平不仅需要适应传输网络的技术条件；现如今，在与其他演播室或广播机构通过链路或记录介质交换节目时，还必须遵守双方商定的标准电平以及各种不同的国际标准，此时电平表也能发挥关键作用。
有鉴于此，我们可以假设我们今天处理的大多是数字音频。对于并非以音频处理为主业的专业用户来说，他们面临的第一项挑战就是在磁带、硬盘或固态介质上进行录音：实践中使用的所有音频设备都有某种仪表，可能是指针显示或者柱状直方图显示，也可能是计算机上的图形用户界面(GUI)。遗憾的是，这些仪表中仅有少数符合专业需求和标准，因此也只有少数仪表能带来具有可比性的可靠结果。数字音频尽管有一个明确且唯一定义的单位—dBFS，但也面临着同样的情况。事实上，我们手头上的任务非常简单：需要一个标准化的数字dBFS刻度峰值节目表(PPM)来满足专业要求。
现在，从技术角度而言，合理的做法是定义这样一种数字音频PPM设备的刻度，以使其零值对应于0dBFS的最大电平。（为简要说明起见，我们在此处假设不存在高于0dBFS的电平）。然而，采用峰值储备(headroom)来代替固定的零值（即刻度上0dBFS=0dB）有着多方面的原因；实际上，这种方式更简便、更安全。举例如下：
当我们监测市面上任何流行音乐CD唱片的数字域电平时，我们会发现，电平值几乎始终保持在数字满刻度电平附近。现代CD唱片有意以这种方式进行母带后期处理，目的是达到尽可能高的响度，从而最大程度吸引听众对相应节目的注意力。遗憾的是，许多制作人在录制阶段就试图用同样手段使电平达到接近满刻度门限值的水平。假设出现以下情况：一位音频工程师在为一次访谈节目做技术准备。开始录制节目之前，他迅速检查了录音电平并加以调节，使其接近满刻度值。结果可想而知：第一声较大的清嗓子声音会产生明显的削波。这是个严重问题：与模拟记录介质不同，数字系统无法平滑过渡到削波。即使是上游限幅器，通常也无法预防过高电平，从而产生令人极度不悦的失真问题。数字削波一旦记录下来，就只能通过大量增加后期处理工作予以修复—如果还有可能的话！因此，采用适当的峰值储备是必行之举，对数字系统而言尤其如此。另外，这种方式几乎没有缺陷，因为现代设备通常都有较广的动态范围。即使以远低于最大允许值的电平录音，也不会存在过于接近本地噪声的风险。利用现代数字系统，可以轻而易举地在后期处理阶段提高较低的录制电平。
各音频制作单位或标准化机构均定义了各自的电平范围，作为低于满刻度电平的峰值储备。例如，欧洲广播联盟(EBU)的建议值为9dBFS；也就是说，如果使用的数字刻度的上限为0dBFS，则峰值储备范围将始于-9dBFS。为了直观地表示出最大信号电平应设为-9dBFS或-9dBFS左右，比较可取的做法是在该电平值以上设置颜色或亮度变化。
许多设备采用一种刻度单位为dB而非dBFS的模拟显示。在我们的示例中，0-dB的位置应位于-9dBFS，与最大刻度间隔应为+9dB。当然，该值仍然对应于0dBFS，毕竟改变的只是刻度而已。这种方法可以更有效而直观地呈现出理想的最大录音电平。图1所示的就是这样一种刻度。
图1 数字峰值节目表设备，使用模拟刻度，峰
值储备为9-dB
许多专业音频用户在工作中已经习惯了峰值节目表的积分时间通常为10ms。因此，计量数字信号时遵照该积分时间已成为一种通行惯例。这样做是为了保留用户熟悉的视图特点—尽管数字域所适用的原理有所不同。然而，为了避免设备遗漏数字峰值，仪表显示还应包括一个标记，用于在不考虑积分时间的情况下以采样精度显示电平。通过比较语音、音乐或测试音等不同类型的节目在使用积分时间和不使用积分时间两种情况下显示的值，可以发现较为明显的差异。例如，对于存在贴近效应的语音录音，偏离值可能大于6dB。事实上，这意味着即使在10ms的积分时间下为录音电平设置了9-dBFS的峰值储备，峰值电平仍可能达到或超过-3dBFS。因此，设置这种水平的峰值储备毫不为过，完全符合实际情况。
如前所述，录音阶段的头等大事是记录下无削波的适当信号，因为后续在演播室处理素材时并不存在产生不可逆削波的风险。比较简单明了的做法是利用适当的动态处理器压缩节目，然后静态或动态地提高总体电平，直到最响段落的电平接近0dBFS为止。目前市场上有大量适用的硬件和软件工具，许多还包括响度最大化功能。
制作现场直播节目时，显然不可能进行后期处理—这时就必须实时提供“即时可用”的信号。有丰富的现场录音经验的工程师都知道，在彩排时设置较大的峰值储备至关重要。当乐队或乐团开始现场表演时，电平通常比试音时至少高3dB。对于现代24位数字录音和广播系统而言，进行现场直播或节目录制时已完全不需要接近数字满刻度电平。我想指出的是，即使现在市场上仍有许多A/D和D/A转换器在达到满刻度电平之前就会产生失真，但在峰值电平为-3dB的情况下，失真问题将不复存在。 [Page]
响度
可靠而标准化的节目响度检测方法已成为现代广播与电视节目制作与播出中的一项关键要素。通过这种方法获得的信息可用于针对不同目标群体调整节目动态范围，并能够有效防止不同节目类型之间的响度突变问题。虽然从技术角度来看，如今的广播电视播出时的音频质量达到了前所未有的水平，但听众的抱怨也不无道理—他们用遥控器来“手动补偿”响度变化的次数也达到了前所未有的水平，比方说，当节目从插播的广告变成5.1环绕声电影时，恼人的响度变化问题就会出现。另外，要想实现一种适当的节目动态范围，使正在开车的人和正在享受家庭影院的发烧友都能满足需要，似乎也难于登天。元数据和动态范围控制(DRC)虽然有助于解决这一问题，但目前尚未得到广泛使用。此外，消费级环绕声接收器所需的配置步骤往往也比设置专业设备复杂得多。
显然，无论选用哪种解决方案，无论是什么节目类型，都不可避免地要在节目制作和播出链中的多个环节进行响度测量。具有约束力的响度测量标准的问世同样也是大势所趋。一段时间以来，国际电信联盟(ITU)一直致力于制定此类标准(BS.1770/1771)，但目前为止，这些标准还只属于建议性质。另外，响度测量所用参数还无法根据用户和制造商的要求进行唯一限定。因此，只有当参考电平、时间常量、门限值、所用加权滤波器等附加的测量条件全部确定时，才能对实际测量结果进行比较。此外，由于在制定BS.1770/1771的过程中，专业术语经历了数次变化，容易使人们产生混淆。例如，加权滤波器最初称为“RLB”，在增加了一个前置放大器后，更名为“R2LB”；之后又恢复了最初的名称“RLB”，不过前置放大器被保留了下来。同时，该滤波器以“K”字表示—注意不要将它与Bob Katz发明的“K计量”相混淆。
响度测量单位也发生了变化：虽然最初响度刻度单位为dBLU（响度单位），范围为-21至+9，但美国高级电视制式委员会(ATSC)现在又引入了替代单位“LKFS”（响度、K计权和满刻度），如图2所示。
只要不存在通用的响度计量标准，此类工具的制造商就会在其系统中将相关参数保持为可调节；一旦各方达成统一标准，这些制造商将会通过固件升级的方式相应调整这些参数。
图2 用于响度计量的LKFS刻度示例(此处与峰
值节目表直方图相结合)
响度测量系统若要涵盖从录制、现场制作、后期处理、播出到后续节目分析在内的全方位应用，就需要整合多种不同的测量工具。这些测量工具的积分时间必然大相径庭：用于现场直播的响度表需要满足的要求，就完全不同于对广播公司各广播台进行长期响度分析所需的解决方案。在现场制作中，随时都需要即时的响度信息，因此必须在相对较短的积分时间内进行测量。这样就需要在单声道、立体声或环绕声节目的全部声道上形成即时的“响度图像”并通过直方图等形式显示出来。
另一条实用的响度信息是由趋势指示器提供的。该指示器通过一个积分平均计量方法，使技术人员能够了解节目刚刚过去的20秒到30秒内的响度趋势。这同样能够可视化呈现响度的上升趋势和下降趋势，便于工程师据此进行手动补偿。在该过程中，固定的动态时间窗口发挥着重要作用，可确保平均值求值过程始终在完全相同的时间范围内进行。另外，利用可调整门限排除节目静音部分也是可取的做法，可确保不会干扰测量；否则，一段高响度节目跟着一段静音可能会产生完全正常的平均值。
同时，长期响度测量并记录测得的响度值对于广播控制、质量控制以及后续的节目分析可能都是十分有益的。这种工具可用来检测节目在数小时或数天内的响度历史记录，并且能够以图形方式呈现随时间变化的结果，或者对结果进行汇总，求出响度平均数值。然而，时间跨度很长的测量究竟是否有意义，这一点还有待商榷(未完待续)