音量电平和发射机调制度对广播声音质量的影响

张科峰

(河南广播电视台，河南 郑州 450003)

随着汽车在人们生活中的普及，广播电台迎来了新的黄金发展期。郑州有着中央台、省台、市台共27个广播频率。各个频率在内容生产，节目制作，广播发射质量改善以及收听率等方面竞争激烈，最明显的就是响度竞争。郑州个别电台认为响度大声音就好听，并通过一些手段把声音提得非常大，其他电台不甘于落后，也纷纷想办法提高声音响度。本文将从加大原始音频的电平和提高发射机的调制度两方面，结合理论与实际收听效果，分析响度对声音质量的恶劣影响。

1 音量电平过大对声音质量的影响

如今在广播领域，数字音频已经从制作到发射完全取代了模拟音频，国家于2003年制定了《数字音频设备的满刻度电平》标准[1]，标准规定：数字设备的满度电平值0 dBFS对应的模拟信号电压电平为+24 dBu。这句话包含两个意思：一是0 dBFS是模拟/数字转换器所能转换的绝对最高电压电平，没有任何数字电平可以超0 dBFS；二是任何超过+24 dBu的模拟信号电平在转换成数字信号时将产生削波失真。

图1就是典型的数字音频峰值电平表――PPM表，可以看到表头最大值就是0。虽然数字设备可以取代许多模拟设备，但是话筒是无法取代的，话筒是用来拾音的，它可以把声音信号转换成电信号即模拟信号，调音台再把模拟信号转换成数字信号，这里就存在一个模拟/数字的转换，如果主持人讲话时把推子推很大，输入的模拟电平已经超过+24 dBu，那么在转换成数字信号时，所有超过+24 dBu的部分都会被编码为0 dBFS，而且失真会急剧无限增长。下面几个图展示了声音信号是如何被削顶的。

如图2所示，+24 dBu的模拟信号波形保持的比较完整，峰值已经达到了满度电平0 dBFS；+25 dBu的模拟信号转换成数字信号后有部分峰值出现了削顶；+26 dBu的模拟信号几乎有1/6的峰值被削去。这样转换出来的声音和原始声音已经不一样了，必然失真，而且这个失真是后期无论采用任何设备、任何手段都无法修复的。

在欧广联(EBU)R 68-2000的建议书中有这样的表述：(1)考虑到操作误差和音频节目瞬间峰值的影响，应预留6 dB的电平储备量。(2)考虑到广播用准峰值表的特性，实际峰值比准峰值要高3 dB。如果按照此建议书所述，广播节目至少要有9 dB的峰值储备量。结合实际情况，我台规定：主持人应将输出电平控制在-12～-9之间，最大不能超过-6。占用峰值储备虽然可以提高一定的声音响度，却也会带来削波失真的巨大风险。

2 调制度过大对声音质量的影响

调频广播就是把调制信号加到载波信号上，使载波信号的频率随调制信号的大小而变化。我国调频广播所使用的频段是87z～108 MHz，频道宽度是200 kHz，即载波频率左右各100 kHz。[2]

载波频率是95.4 MHz，那么它的频道范围就是：95.3～95.5 MHz。其左右各75 kHz是发射机的信号调制部分，理论上音频信号只能调制在±75 kHz范围以内，最大不超过±100 kHz。标准还规定调频广播的最大调制度(100%调制)是频偏在±75 kHz的位置。频偏超过±75 kHz就称为过调制，±75 kHz和±100 kHz之间的25 kHz可以理解为调制度的峰值储备量。调制度过大，发射机将产生带外辐射，就会干扰邻近频率的信号。

2.1 调制度和调制信号频率的关系

调制度大小和调制信号的频率有很大关系。我国规定音频频率可调范围是：30 Hz～15 kHz。在同等条件下，随着频率的增加，调制度也会增加。为了验证这一点，我们做了一个实验：分别把电平为0 dBFS的100 Hz、1 kHz、4 kHz三个测试信号送到同一台0增益发射机发射，通过专业的调频测试仪器记录下三个频率的累计频偏分布，对比可以看到：音频信号为100 Hz时频偏保持的比较好，在75 kHz附近；音频信号为1 kHz时，频偏已经达到了95 kHz；音频信号4 kHz时，频偏达到了120 kHz，远远超过频率范围。所以当调制度过大时，首先听到的往往是高频部分的失真。

2.2 调制度和调频接收机的关系[3]

为了验证过调制是否会产生信号失真，我们需要搭建了一个实验环境，利用信号发生器产生三个标准的0 dBFS的正弦波数字信号，它们的频率分别是：100 Hz、1 kHz和3 kHz，分别代表低频、中频、高频。然后把这个信号送到调频发射机中进行发射，通过调整发射机激励器的增益来控制发射机的调制度分别达到100%，110%，120%，130%。之后我们通过专业的调频接收机把发射后的调频信号接收下来送入音频工作站进行录制，最后对录制的音频文件进行对比分析。图3即是这次实验的结果，下面对结果进行逐一分析。

如图3A 100 Hz/0 dBFS当调制度达到130%时波形已经不完整了，出现了峰值干扰，已经能听出明显的失真。

如图3B 1 Hz/0 dBFS当调制度达到120%时，部分波形峰值出现变形，噪声开始出现；当调制度达到130%时，失真听起来非常明显。

如图3C 3 kHz/0 dBFS当调制度达到110%时部分波形就开始出现变形，声音听起来不清晰；当调制度达到120%时，失真已经让人无法接受了。

结论：波形对比和实际收听的感受再次验证了调制度超过100%会对声音质量造成严重的损伤。

3 实际收听评比

我们组织过一次调频节目盲听听评打分，结果对比分析发现响度大的三个频率是音质最差的三个，说明响度大，音质不一定好；此外评分低响度范围过小的，声音会始终集中一个强度，长期听会使人烦躁疲倦。

4 结论

声音的响度和声音的质量是此消彼长的关系，要提高响度必然会损失声音质量，要保证声音的质量，响度又不能提太大，过度的追求响度只会让让声音劣化。提高响度是有科学方法的，但绝不是靠疯狂推大电平和提高调制度来实现的，我们要做的是在声音的响度和质量之间找到一个平衡点。