基于调频广播响度效果改善的研究

韦志勇

摘 要：针对调频广播响度效果改善研究展开了讨论，并结合广播台的改善实例，系统地阐述了音频处理器系统分析和控制、发射系统分析和控制、天馈系统分析和控制三方面的内容，以期为有关方面的工作提供借鉴。

关键词：响度；调频广播；音频处理器；声音能量

中图分类号：TN948.1+3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.113

在实际工作中，响度是影响调频广播的重要因素之一，所以，工作人员会从音源、传输、发射和接收等方面合理调整响度，以提高节目的质量和美感。基于此，简要探讨了调频广播响度效果的改善情况，相信能为有关方面的工作提供帮助。

1 概述

响度（Loudness）是电信号转化成声波振动时，度量声音能量的一个衡量值，它是人的主观感受，它与声音的幅度有关，与声音的频率有关。在调频广播中，由于音频信号的来源不一样，对电平规定的把握不严格，所以，使得响度大幅跳变，最终还原后使得节目响度难以控制，响度大幅跳变使听众对节目产生了厌烦。

2 音频处理器系统分析和控制

众所周知，音频处理器是控制响度的重要设备之一，其主要作用是控制播出节目的峰值电平并压缩。OPTIM-FM 2200数字音频处理器有5段DSP高速处理器，系统的设置安装过程简单，具体指标是：频响为15～20 kHz；采样率为32～96 kHz；动态范围为数字144 dB；THD失真为<0.01%（20～1 kHz），<0.05%（15 kHz）；系统隔离度为>55 dB（15～20 kHz）。

2.1 输出电平

在调整输入、输出通路的参数时，根据行业标准，音乐节目声音的峰值为-9 dBFs，语言要求为-12 dBFs以下。该系统将最末级限制器的门限降至-10.5 dBFs，采用限制器将瞬态反应最快的峰值信号控制住后，增加非峰值信号的调制度，大大增加了平均辐射功率，进而提高了节目的响度。

在调试过程中，输入1 kHz单音频信号，通过调节8600HD的输出电平，可以改进频偏分布，使之更饱满，频偏值更大，继而提高FM接收机的解调响度。普通节目要保证调音台输出节目的响度够大，使8600HD音频处理器的峰值限幅系统频繁工作，以此定义8600HD音频处理器的最大输出峰值电平。将900 ms的峰值加权作为峰值调制度的指示，从而在允许的范围内，产生尽可能高的峰值调制度。

2.2 输入电平（噪声门槛）

设置8600HD噪声门槛参数时，即当输入信号的门限值达到所设定的系统默认值时，系统会直接默认此信号为噪声信号，并对此直接进行音频噪声衰减处理。当播音室电平处于0 VU时，8600HD输入电平在VU表指示下，应保证在-30～-10 dBFs。音频噪声衰减参数可以有效消除和抑制噪声信号，信噪比的提高会增大听感响度。

2.3 压缩

压缩比是一种减小增益的度量，2∶1是指输入信号增益超过门限电平时，输入增加2 dB，允许输出电平仅增加1 dB，1∶1等于直通。

8600HD将音频频谱划分为20～60 K、60～250、4～250 K、4～6K、6～15 K5个频段，并压缩和限制每个频段，有效消除频谱增益的互调。8600HD的均衡可以改变音频信号频带中敏感频率（比如600 Hz～1.2 kHz声音）的幅度，提高响度来营造某种音响特征，适当设置低声频段时间常数（约200 μs）和慢动的AGC参数，增加节目的信号密度，补偿广播信号中音频频响不佳的状况，使得这段声音听起来变得更加“强大”。

2.3.1 启动电平

它被设置为1个固定的电值，当输入信号电平低于此值时，压限器等于直通；当输入信号电平高于此值时，压限器启动，输出电平按设定压缩比输出。在启动电平时，需保证毎个频段端口监测时，红灯不亮。

2.3.2 启动时间

启动时间就是压限器检测到输入信号高于启动电平后，它到压限器开始工作所需要的时间。在调整过程中，将分频频段启动时间设为16 ms、8 ms、2 ms、0.5 ms、0.3 ms。如果启动速度太快，会稍微影响音乐音头的动态和力度；如果启动速度太慢，会影响音乐的自然程度和瞬态，同时，还会产生一定的延迟感和浑浊感。启动速度对低频信号的影响比较大，一般情况下，低音的音头很快就会被压掉，进而造成低音发散，即低音响度降低。所以，如果在感觉高频的承受能力没有问题的情况下，要适当放慢启动速度，这样可以得到清晰有力的低音效果。

2.3.3 恢复时间

恢复时间就是当输入信号的电平低于启动电平后，压限器要从工作状态恢复到直通状态所需要的时间。

在恢复时间内，中低频是启动时间的16倍。为了保证音乐节目的大动态范围，4～15 K二频段恢复时间需快一点，是启动时间的8倍。这样，信号的起伏就会较大，会适量提升节目中电平较低的高频成分。高音频成分决定了清晰度，而清晰度的提高会增加听众感受到的响度。但是，回复时间也不能太快，否则，音乐会产生跳跃感和突兀感，影响下一个音乐信号的状态。对于限幅器，其3个指标要遵循“低频慢启动快恢复、高频快启动慢恢复、中频居中”的原则。

设置了以上各项参数后，传输系统既提高了音量、减少了音频失真，又使音质呈现出最佳的效果。

3 发射系统分析和控制

该系统采用的是HARRIS-ZX发射机，其宽带设计理念适合N+1应用。数字输入模块的立体声指标如下：限幅可调范围限制在0～18 dB之间；预加重0 μs、25 μs、50 μs或75 μs本地可选；立体声分离（复杂波）55 dB；FM信噪比（L或R）低于400 Hz频率下100%调制80 dB；立体声总谐波失真0.005%或更低；互调失真（L或R）CCIF：0.03%（SMPTE：0.03%）。

3.1 发射功率

人听到声音的响度与电功率相对增长成正相关，当电功率变化为10 dB时，响度才明显变化。此台主机为HARRIS，功率为5 kW，备机为EKA，功率为1 kW，现天线中心高度为250 m。以调频90 MHz为例，塔相对高度h1约为150 m，接收天线高度h2约为2 m。利用传播模型计算主、备发射机距塔10 km、20 km、30 km处的信号场强，主机场强分别为-32.2 dBm、-40.2 dBm、-46.2 dBm，备机场强分别为-39.2 dBm、-47.2 dBm、-53.2 dBm。对比两组数据后，在距塔10 km和20 km处，主、备机的响度难以区分，只有距塔大于25 km时，场强大于10 dB，主备响度才有分别。

3.2 调制度

声音的响度决定了调频频偏。调频指数mf =△f/F，随着频偏△f（调制度）的增大，mf也在上升，接收门限值变大，使处于门限值左右的发射近区S/N下降，接收易受干扰，清晰度降低。调制度不仅影响立体声左右两路的音量，而且还关系到导频信号的大小，决定了立体声效果——调制度小，节目响度小，19 K导频减小，部分地区收不到导频信号，无法解调，进而出现了单声道播出的情况。因此，调制度平时应保持在85%～110%，不能一味地追求响度而调高调制度，使听感响度明显下降。为了避免节目的频偏超过±75 kHz，在调节8600HD输出电平时，可以使用内置的400 Hz单音频发生器。

3.3 预加重与去加重

高音频成分决定了声音的清晰度，而且它与响度有心理和生理上的复杂关系。在一般的音频信号频谱中，各频率能量分配为，低频的频谱分量振幅大，高频的频谱分量振幅小。因此，接收机输出高频端所得的信噪比要比低频端小很多。采用预加重衰减低频端的信号，相对就增大了音频信号高频分量的振幅，使听众感到响度增强了。

在调频发射系统中，一般采用无源式预失真，时间为50 μs。预失真只能在8600HD与发射机任意一处完成。因为本台8600HD与发射机不在同一地点，并且输入为AES信号，所以，为了方便发射机调试，预失真参数在发射机激励器内部设置，8600HD输出设置为平滑输出（FLAT）。

在此过程中需要注意的是，如果8600HD模拟输出，需要屏蔽掉发射机激励器上的预加重，使用音频处理器上的预加重，从而获得更好的响度感受。

3.4 分离度与信噪比S/N

分离度是衡量立体感的重要指标，它决定了声音定位的正确性，要求接收分离度>40 dB（30 Hz～15 kHz），而现实中要求调频发射机的分离度>60 dB。信噪比S/N指标要求>60 dB，S/N越大，在相同的接收灵敏度条件下接收的声音越好。由此可见，2项指标对响度的影响表现为清晰度的高低。

4 天馈系统分析与控制

高的电压驻波比会增大反射信号，使发射机放大器工作处于电抗性负载状态，呈现非线性相位和阻抗特性，所以，声道间的分离度和声道内的噪声会受到影响。而反射波会使接收机在解码过程中，由19 kHz导频恢复到38 kHz副载波时“不纯”，出现明显的多径失真，造成系统分离度下降，从而使播出的节目特别是音乐节目明亮感不明显，听众感受到响度下降。

5 结束语

综上所述，在广播电视技术实践过程中，作为工程技术人员，需要做好响度改善的工作，确保优质安全播出，使听众获得满意的收听效果，不断提升节目的收听率。这样做，可以帮助我台有效地提高社会效益和经济效益。

参考文献

[1]冀家顺.音频响度的控制改善视听效果[J].视听界（广播电视技术），2010（04）.

[2]贾明.市级广播电视台数字高清化问题解析[J].影视制作，2014（06）.

〔编辑：白洁〕