康志宁
(Michael Kahsnitz)，RTW
康志宁先生现任RTW公司首席技术官，RTW是德国科隆一家专业从事音频计量和音频信号可视化监测系统的制造和销售公司。 康先生于1989年加盟RTW，主要职责包括技术支持、技术与战略重点的制定，同时负责协调研发、制造、支持和销售等活动。
康志宁先生现为EBU P/Loud Loudness in broadcasting项目组成员。
（http://tech.ebu.ch/groups/ploud）
在广播和电视业的历史上，音频技术从未发展到像今天这样的高度，能够创造出如此卓越的音频质量。制作和传输时可应用的动态范围达到了最高标准。自从DAB plus技术推出以来，接收端也已经满足这一标准。
不幸的是，这样的高标准却是曲高和寡。拜荒谬的“响度之争”所赐，为了提高自身节目的响度，商业广告、频道宣传片和流行音乐等节目鲜有动态可言，不同节目类型和频道之间的响度突变问题挥之不去。同样，广播公司的音频计量方法和计量工具也未充分利用当今的技术优势，而是还停留在过去遥远的年代，那个由于动态范围狭窄、不得不对每一个分贝加以利用的年代，而这些方法和工具的主要目标则是尽可能获得最大的声级。
也难怪如今“明察秋毫”的观众越来越愤怒。
诚然，传统峰值表的时代尚未结束，但对于节目制作和广播而言，如今可视化音频信号分析工作的重点应当放在响度计量上。如果通过响度而不是单纯依靠峰值电平来对节目进行计权和标准化处理，观众和听众就不必像现在这样不断地调节音量了。在回放端使用元数据(Metadata)并压缩节目动态范围(DRC)或许可以改善现状，但此类工具目前并未普及。
显然，要使响度保持稳定，就必须在节目制作和播出链中的多个环节进行响度测量。为此，首先必须制定具有约束力的标准来比较测量结果。国际电信联盟(ITU)一段时间以来一直在考虑制定相应的准则(BS.1770/1771)；但这些准则还只属于建议性质。欧洲广播联盟(EBU)“P/Loud”项目小组的一支国际团队目前正在制定适当的工作流程，以使欧洲广播公司乃至其他地区的广播公司能够顺利执行上述标准。
当商业电台用一种目标完全不同的新型广播节目来抗衡政府广播机构精心挑选的兼顾各方需求的节目时，大多数听众和观众开始注意到了响度问题。在德国，这一变化发生在20世纪80年代后期。几乎是突然之间，广播公司将自己的目标定为：吸引听众注意力，而这就需要最大限度提高主观感知响度。也正是在这段时间，RTW开始利用东德录音师Klaus Wagner对响度问题的广泛研究成果，其中最重要的便是响度计量的特殊计权曲线，20世纪90年代初RTW峰值表中就应用了这样一条曲线。
基本知识
虽然可测响度主要以声压和频率为基础，但感知响度却还取决于其他因素，其中有些难以测量。此类因素包括听众的性别、年龄、文化背景、心情和品味、对节目内容的兴趣，甚至一天当中时间段的变化也会对感知响度产生影响。此外，背景音乐的响度标准与主动收听的节目的响度标准显然也是不同的。
我们先来看看与响度计量相关的参数： 除频率计权以外，最重要的是功率测量，也即信号分量的长度。例如，一记短促、响亮的咔嗒声是可以忍受的，但持续时间较长、响度相同的噪声却可能让人完全受不了。我们通过研究得出了一种积分时间大于250毫秒的计权均方差（RMS）测量法。另外，在对节目进行计权时，考虑预期目标听众的要求也是有帮助的。毕竟，如果一个人在放松的环境中聆听古典音乐，他的要求就会与开车时候的要求截然不同。 最后，响度计量必须以可靠的统计数据为基础。 加拿大麦吉尔大学、IRT、ITU、Zwicker、RTW等都可提供有效统计数据。
RTW最初进行的响度研究是以ISO R26曲线为基础的。后来，一些专家以众多非专业听众作为试验对象进行了一系列综合试验，对该曲线改进了改进。最终，只有2.2%的受试者发现，使用基于计权曲线的RMS测量值进行标准化处理的各样本之间存在明显差异，而有58%的受试者感觉到各样本之间相当一致。
图2 各种频率计权曲线。基于ITU BS.1770的原始RLB曲线以绿色表示
图1所示为多种不同的频率计权曲线，其中包括目前仍时常被杜比公司采用的经典A曲线，以及电影音频中通常用来进行响度评估的M曲线。作为ITU BS.1770的首个成果，RLB曲线以绿色表示。“RLB”曲线（修订低频版本B曲线）在低频部分与早期的B曲线有所差异。此后，该曲线再次经过修改，增加了一个前置放大滤波器，可以更好地表现头部空间的声学效果—这在环绕声回放中尤其重要。蓝色R2LB曲线就是修改后的结果：目前用于符合ITU响度计量规范的计权滤波器，如今正式命名为K滤波器。不过，这一名称很容易与后期处理工程师Bob Katz发明的“K计量”相混淆。必须记住，虽然二者涉及的问题相似，但它们确是两回事。
图2 RTW 5.1声道响度计量（简化示意图）
显然，为了确保可比性，除了计权滤波器外，响度计量单位和刻度也必须进行标准化处理。最初建议使用的是“dBLU”（分贝响度单位），后来业界又建议使用“LKFS”刻度：也就是相对于满刻度电平(FS)的K计权响度(L)。我们设想，在不久的将来，一个具体给定的LKFS值中将会包含响度计量结果。虽然新计量单位的名称中并未明确提及“分贝”，但分贝仍是这一计量单位的基础。LKFS刻度表的范围和大小目前尚未明确定义；RTW在其系统中显示的范围是从-31到0 LKFS。
对响度计量的要求
节目制作、广播、质量保证及其他应用领域对响度计量提出了各种不同的要求。经验表明，要想通过一种计量模式来满足所有这些要求是不切实际的。首先，各种不同的领域显然需要应用不同的积分时间。比如现场制作需要迅如闪电、并且在各个声道中持续更新的响度信息，这样操作员才可快速作出响应，因此，较短的积分时间是必备条件。而在节目制作和广播中，积分时间适中的累计测量是比较可取的做法，因为这样可以对环绕声混音的总体响度进行评估。这种计量模式有助于识别趋势—例如，可使操作员在节目进行的过去10秒内发现响度趋势。然而，质量控制、记录和监测则需使用积分时间更长的长期计量模式。例如，对台内的响度历史值进行记录时，可将计量结果表示为平均数值，也可表示为随时间变化的曲线。 [Page]
另外，定义适当的低响度门限也很重要，可确保平均值求值过程不受节目暂停和静音影响。如果不设这样的门限，响度值将无法在动态性很强的整个节目中准确反映一个个较短的节目段。为了在积分时间较长的情况下进行精准计量，应采用门限机制来确保计算总体响度时忽略信号暂停。 另一方面，信号的峰值电平应保持随时可读，以确保能检测到削波等现象发生。
实现
图2显示了依据ITU最新建议在RTW系统上对5.1声道信号进行响度计量的实例。首先，在第一积分阶段，各个信号通过了采用前置放大滤波器和RLB滤波器的K计权处理机制，然后通过了一个RMS检波器。可调时间常量在125毫秒到2秒之间。（由于目前缺少建议的积分时间，因此该参数是可变的，但需要注意的是，这样会增加不确定性，有违可比测量的目标。）各声道的最终响度值显示在一组直方图上。与此同时，各个信号通过独立的增益调整后相加，由此得到所有信号的累加响度计量值。对于后置声道，建议增益系数为+1.5dB，因为人类和动物都对身后传来的声音更加敏感。（这种敏感性或许是长期进化的结果，以弥补我们的眼睛只能向前看的不足。）不过，这些增益值也不是强制性的，因而始终应作为可变参数。累加响度计量也可能包含可调增益为+10dB的LFE信号；但鉴于K滤波器曲线的形状，在较低的频率范围内LFE的重要性值得商榷。
在所示实例中，总和信号有多种用途：用于查看当前的瞬时响度值（无附加积分时间），以及用于确定中期计量（2至20秒）的累计响度值和长期计量（最长可达8天）的长期响度值。后两种计量程序采用一个动态时间窗口。换言之，计算当前平均值时会用到所有的单个测量值，因为在窗口步进过程中每个新值都会覆盖对应的那个最原始的值。那么，适当的计量时间要多长？这个问题对长期计量而言至为重要。目前建议的计量时间应该超过20秒，其实这种说法仍然非常模糊。实践经验表明，各种类型节目变换的响度值只要过几个小时后就会保持恒定。因此，持续数天进行计量并无多大意义。
如果积分时间较长，总和计量信号将按照可变门限参数通过上文所述的门限。只有当信号超过相应门限时，才会前往下一积分阶段并用于更新在该处采集到的计量值。当信号未达门限，相应的直方图或数字显示表将锁定在最近测量值。关于响度计量的适当门限值，业界观点莫衷一是，因此目前正在加大力度对这一方面开展广泛研究。需要记住的是，如果决定存储所有计量值而不仅仅是超越门限的值，则长期计量中已完成的测量结果将随之改变。
结语
在笔者看来，ITU和EBU所提出的建议对于维持稳定的响度是至关重要的。即使是这样，要想实现真正标准化的响度计量，仍有诸多变数。可变因素包括RMS计算及后续积分阶段中的时间常量、各个声道在计算总和时的增益以及门限值等等。最新版的ITU提案在可变因素列表中又增加了LFE声道这个可选变量。当然，为了保障用户的利益，应当尽量将可变参数规范化，以使不同来源的计量结果真正具有可比性。这样，音频工程师不用事先进行计量参数配置也能使用自己不太熟悉的调音台进行工作。目前，“P/Loud”等专业机构正在积极地、卓有成效地攻克剩余难关，我们可以期待在不久的将来就能看到切实的成果。很快，阻碍响度计量标准化的路障便会一一倒下，整个音频行业又将迎来一次重大飞跃。