dolby in avit system

1Confidential InformationConfidential Information

非线系统中杜比技术的应用方案非线系统中杜比技术的应用方案及数字电视音频响度控制及数字电视音频响度控制

伍玉蓉伍玉蓉 , , 杜比北京杜比北京

2Confidential Information

内容简介

数字电视系统音频流程杜比技术在非线系统中的应用方式数字电视中响度问题解决响度问题的方法杜比技术在数字电视中应用概况


数字电视系统音频流程

元数据Metadata

节目交换存储传输

Dolby E

节目播出编码发射

AAC+ （研发中）

Dolby E Dolby Digital +Dolby Digital


HD-SDI嵌入 MPEG 传输

电视台总控

杜比E解码器

SPDIF 数字输出

Line 立体声输出

RF单声道输出

杜比 E 杜比 E

杜比 E

元数据

杜比数字

杜比数字＋

AAC ＋

与视频一起

编码复用

节目制作者在混音的同时设定元数据参数，并将音频和元数据一起编码为杜比E重要的参数包括声道设置，下混合方式，动态范围控制等。这些参数将决定用户的收听效果

在播出编码前，杜比E要转换为杜比数字/杜比数字＋/AAC+，此时元数据会从杜比E的码流中传递到节目音频的数字码流，保证元数据总制作到播出的连续传递。

所有录音师创作的元数据参数原封不动地传递给播出系统

5.1家庭影院接收到5.1电视节目时，自动按照5.1方式还音

接收到2.0立体声电视节目时，自动使用左右两只扬声器还音，其他声道静音

接收到单声道节目时，自动使用中置扬声器还音，其他声道静音

立体声电视机接收到5.1电视节目时，自动Downmix 为立体声输出，Downmix方式取决于元数据的设置

接收到2.0立体声电视节目时，自动使用左右两只扬声器还音

接收到单声道节目时，自动将单声道信号等量分配给左右扬声器还音

单声道电视机接收到5.1电视节目时，自动Downmix 为单声道输出，Downmix方式取决于元数据的设置

接收到2.0立体声电视节目时，自动Downmix 为单声道输出，Downmix方式取决于元数据的设置

接收到单声道节目时，按照正常方式还音


杜比 E编码器

视频编码复用

杜比数字杜比数字＋

AAC+

数字电视网络

高端家庭影院用户享受全动态 /5.1声道的节目

立体声电视机用户收听到的是两声道 Downmix/Line 方式压缩的节目。无失真，对白清晰可闻

单声道电视机用户收听到的是单声道 Downmix/RF 方式压缩的节目。无失真，对白清晰可闻

Line OutSPDIF Out

机顶盒RF Out

元数据从制作端一直伴随音频传递给用户可以确保 5.1 节目在各种还音系统中都保持良好的兼容性


内容简介



杜比技术在非线系统中应用是需要考虑的问题

已经编码成杜比 E 的节目后期制作的 5.1 节目早期变成传输码流的节目


Dolby DP600 节目优化工具

基于文件方式的多声道音频解决方案！



DP600 可以自动进行响度测量和校正支持基于文件的音频编码，包括首例超实时的杜比 E 文件编码

的应用 DP600 的两个版本

DP600 – 响度测量和校正 – 不包括转码功能 DP600-C – 包括响度校正和转码功能

DP600 的应用广泛，包括节目采集，技审和传输



可以处理文件格式 .ac3, .ec3, MPEG 传输码流等等

DP600-C 版本可以支持多种格式音频文件的编码解码线性 PCM, Dolby E, Dolby Digital Plus 等

灵活的控制选项


音频编码格式

支持多种音频编码格式 Dolby Digital

Dolby Digital Plus

Dolby E

MPEG1-L2

Dolby Digital 到 Dolby Digital Plus 无损转码线性 PCM


文件封装目前支持的文件格式包括

MPEG TS 传输码流 MPEG PS 节目码流 GXF (SMPTE 360M)

.wav and .bwf ( 线性 PCM)

.wav and .bwf (containing SMPTE337M wrapped data streams)

将来会支持 .aiff ( 线性 PCM)

.aiff (containing SMPTE337M wrapped data streams)

MXF

.ac3

.ec3


灵活的控制选项

手动控制前面板触摸屏基于网络的遥控

Hot folder 热文件夹处理 3rd party API Control 第三方 API 控制

Agnostic Media

Anystream

Telestream


Dolby DP600 节目优化工具——转码

将输入内容转码为 Dolby Digital Plus

输出格式封装为 MPEG 传输码流 DP600-C 支持 Dolby E 及MPEG1-L2 解码和 Dolby Digital

Plus 编码


转码应用示例——杜比数字＋视频文件

杜比 E解码

杜比 E解码

MPEG1-L2解码

MPEG1-L2解码

拆包文件

拆包文件

杜比数字＋编码

杜比数字＋编码重新打包

文件重新打包

文件

杜比数字转码成杜比数字＋

杜比数字转码成杜比数字＋

内部调整后的元数据

元数据


数字电视系统音频流程——非线性系统


内容简介



不同广播电视节目源音频响度的差异

-20 dBFS-20 dBFS

0 dBFS0 dBFS

-10 dBFS-10 dBFS

-30 dBFS-30 dBFS

-40 dBFS-40 dBFS

-27

动作片剧情片体育节目古典音乐摇滚新闻广告

-24 -21 -20

-10

-20

-7

不同电视频道中存在响度差异同一电视频道中的不同节目存在响度差异差异高达 15至 20dB

19Confidential Information 19

电视观众感觉到节目响度变化的频率

0%

20%

40%

60%

80%

100%

美国英国德国日本中国

从不

有时

经常

总是

响度问题是经常困扰数字电视观众的一个问题！

Source: IDC, April 2007


青岛响度

平均响度

-40-40-40-39

-36

-38

-40-40-40-40

-38

-40-40-40

-32

-34

-26

-40

-30

-40

-24

-38-39

-36

-40-40

-28-29

-38

-40-40

-34

-39

-33

-23

-40

-35

-31

-35

-27

-22

-40

-34-33

-38

-27

-34-33

-24

-21

-18

-31

-40

-37-36

-34

-29

-35-34

-32

-40

-38

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

CC

TV

1C

CT

V2

CC

TV

3C

CT

V4

CC

TV

-5C

CT

V-6

CC

TV

-7C

CT

V-8

CC

TV

-9C

CT

V-1

0C

CT

V-1

1C

CT

V-1

2C

CT

V-N

EW

SC

CT

V- 少儿

QT

V －1

QT

V-2

QT

V-3

QT

V-4

QT

V-5

QT

V- 公共山东齐鲁

SD

TV 影视

SD

TV 生活

山东体育

SD

TV 综艺

CE

TV

-SD

CE

TV

1东方卫视

江苏卫视宁夏甘肃旅游贵州湖南重庆广东江西

福建东南吉林广西浙江

北京

1辽宁

河北

1河南四川湖北山西内蒙新疆

QC

N －演示

名家讲坛

CC

TV

音乐

青岛有线信息

山东少儿

卫视电影

国家地理

NH

K1

NH

K2

BB

CC

NN

节目频道

dBu


CCTV 新闻联播 (2005年 8 月 1 日）

Loudness Result

-23-25

-28

-31

-20

-28

-25

-15

-30

-22-24

-27-28

-27-26

-20

-27

-14

-30

-26

-16

-26-25

-28

-24

-20

-24

-16

-22

-26

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Channel

dB

r


安徽台 – 2005年 8 月 5 日 8:14 – 9:08

Loudness Trend

-34

-31

-28

-25

-22

-19

-16

-13

-10

8:14

:54

8:16

:24

8:17

:54

8:19

:24

8:20

:54

8:22

:18

8:23

:44

8:25

:04

8:26

:34

8:28

:04

8:29

:34

8:31

:04

8:32

:24

8:33

:54

8:35

:14

8:36

:44

8:38

:04

8:39

:34

8:40

:54

8:42

:14

8:43

:44

8:45

:14

8:46

:44

8:48

:14

8:49

:44

8:51

:04

8:52

:24

8:53

:54

8:55

:24

8:56

:54

8:58

:14

8:59

:34

9:01

:04

9:02

:34

9:03

:54

9:05

:24

9:06

:54

Time

dB

r


广播响度差异的原因

不同的参考信号电平

电视台间不同的压限器设置

不同的节目类型

关键问题：

测量仪测量的是信号电平——而不是响度！


内容简介



解决响度问题的方法

直播系统非线系统响度监控


如何让系统自动控制节目响度一致性？

AVERAGE DIALOGAVERAGE DIALOG对白平均值对白平均值

SIGNAL PEAKSSIGNAL PEAKS信号峰值信号峰值

27 24 21 20

10

20

ACTIONMOVIE动作片

DRAMA戏剧

SPORTS体育节目

SYMPHONY交响乐

ROCK摇滚乐

NEWS新闻

-20 dBFS-20 dBFS

0 dBFS0 dBFS

-10 dBFS-10 dBFS

-30 dBFS-30 dBFS

-40 dBFS-40 dBFS

将节目的 LEQ(A) 的值记录在码流中：


如何让系统自动控制节目响度一致性？

AVERAGE DIALOGAVERAGE DIALOG SIGNAL PEAKSSIGNAL PEAKS

-20 dBFS-20 dBFS

0 dBFS0 dBFS

-10 dBFS-10 dBFS

-30 dBFS-30 dBFS

-40 dBFS-40 dBFS

ACTIONMOVIE动作片

DRAMA戏剧

SPORTS体育节目

SYMPHONY交响乐

ROCK摇滚乐

NEWS新闻

AVERAGE DIALOGAVERAGE DIALOG对白平均值对白平均值

SIGNAL PEAKSSIGNAL PEAKS信号峰值信号峰值

机顶盒根据 Leq(A) 值，自动调节输出音量


Dolby DP600 Program Optimizer


响度校正示例

可以对存储为文件格式的音频内容进行响度校正校正完的音频置于媒体存储库中用于播出可以通过手动控制，通过第三方软件控制或者使用 hot folder

控制


响度校正示例

ProgramIngestServer

MediaStorageLibrary

PlayoutServer

Incoming content

To Air

ProgramsCommercialsInterstitials

Analyze / Correct / Log

Media File NetworkGigE

Ingested File

Analyzed & Corrected File

DP600 Control:1. Automatic “Hot Folder” or2. User driven web interface or3. 3rd-party via Web Services

DP600 Program Optimizera


对于不包含元数据的文件

首先进行响度电平测量然后将测得的电平与用户预先定义的电平值做比较如果比较结果与用户定义数值出入较大则自动执行电平校正

处理当电平需要增大时会自动应用削波保护功能防止失真



Uncorrected Corrected

Analyze Digital Audio à

-(xx) dBFSUser Defined Target Level à

- +

Error = 0?

No

Yes

Scale LoudnessLevel

Audio Loudness already at target level(no correction needed)

Broadcast Media or Multichannel WAVE File w/o Metadata

n channels

Broadcast Media or Multichannel WAVE File w/o Metadata

n channels

对于不包含元数据的文件


对于包含元数据的文件

首先进行响度电平测量测得的响度电平与“对白归一”参数进行比较如果测量结果大于等于 -31dBFS ，而且与节目中预设的“对

白归一”参数不符，则更新为实际测得的数值动态范围控制参数同时也会被重新估算

如果测量结果低于 -31dBFS ，则会自动提升节目电平使其响度达到 -31dBFS ，同时更新元数据参数



Analyze Audio à

01101010011010100111001101110000Analyze Dolby Metadata à

- +

Error = 0?

No

Yes

Uncorrected

Update/Correct Metadata

Audio Stream & Metadata are OK

(No correction needed)

Corrected

Broadcast Media Filew/ Dolby Digital, Dolby E or Dolby Digital Plus

Broadcast Media Filew/ Dolby Digital, Dolby E or Dolby Digital Plus

对于包含元数据的文件


构建一个响度测量表

Leq(A) 算法 Lea(A) 算法是当下最常用的响度测量算法计权曲线遵循 ISO226 ： 2003

“在一段给定的时间内与随时间变化的声音具有同等能量的不变声音的电平值”


0

2

4

6

8

10

12

-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9Correlation in dB

Num

ber

of L

iste

ners

Footsteps

Speech

构建一个响度测量表对白智能（ Dialogue Intelligence ）

标准的电视录音经验是用节目语言部分做非语言成分音量的参考基准电视观众衡量节目响度的重要参考依据也是节目中的对白成分对于响度的感知，不同的人有不同的反应，但是对于对白的反应是一致的


Dolby LM100 广播响度测量仪


Dolby LM100 广播响度测量仪

LM100 可以对杜比 E ，杜比数字， PCM 线性音频机模拟信号提供长期和短期的实时响度测量

可对音频信号进行监控日志记录使用 Leq(A) 算法进行测量 Dialogue Intelligence 对白智能化可解码杜比 E/ 杜比数字码流，也可处理 PCM 和平衡模拟音频

时间码输入耳机以及立体声模拟输出


响度测量

LM100 具有长期和短期两种测量方式 Short term 短期测量模式每 10 秒执行一次测量 Long term (infinite) 长期测量模式从上一次 Reset 复位之后开始测量

Dialogue Intelligence 对白智能化如果一个节目中有 60% 的时间有对白，那么测量也只针对这 60%的时间

如果响度测量值超出用户定义的范围，会给出错误记录遥控软件可以给出直观的，图形化的测量值


错误和报警日志记录

三种日志读取方式：前面板； PC 机超级终端软件；遥控软件日志和错误警报分别显示报警内容包括

Dolby E 和 Dolby Digital CRC 错误输入削波对白归一值和响度值超出容忍度无数字输入相位错误


LM100 显示

数字化显示

输入信号源

检测持续时间段相对于完全调制标准的响度约等值


LM100 – 显示模式

LeqA level and peak

LeqA level and metadata

Bar graph display


测量控制

Infinite 长期测量模式针对整个节目时长的平均响度在每一个节目测量开始前执行复位适用于预录好的节目内容 ( 后期制作，节目采集，技审等）

Short-term 短期测量模式针对 10 秒钟时长的平均值测量实况节目制作，已经播出节目监控


LM100 的应用 – 后期制作

长期测量模式 , 对白智能功能打开

LM100

VTR

PC

Mixing

deskDP571

DP570

MD

Dolby E

PCMPCM


LM100 的应用 – 技审

长期测量模式 , 对白智能功能打开（音乐节目时关闭）依据检测和传送的要求，接受 / 拒绝音频

VTR LM100Dolby E

PC

Ingest

server

PCM


LM100 应用 – 传输

用于监测电视节目传输过程中的响度不一致 /错误记录短期测量，对白智能功能打开

LM100

Video

De-

embed

MUX

MD

DP572 DP569

Dolby EPCM

Dolby

Digital

AC-3

PC

Tx O/P PCM


LM100 的应用 – 开路测试

监测用户家里收听的情况短期测量，对白智能功能打开

IRD LM100

Dolby

Digital

PC

PCM


内容简介



杜比数字 (Dolby Digital)

杜比数字是 ATSC/DVB 等数字电视系统的多声道音频标准：

北美地区数字地面电视 (ATSC) - 100% 使用杜比数字北美地区数字有线电视 (SCTE) - 100% 使用杜比数 DVB 系统

在标清中唯一用于环绕声播出的音频标准在高清业务中已成为事实上的标准最近欧洲将高清业务的音频标准定为杜比数字197 电视台（ 106 个标清， 80 个高清包括电台）


除了 ATSC 强制使用杜比数字，其他已有超过 190个频道使用杜比数字播出（截止到 2007年 7 月）


DVB 国家采用杜比数字增长图示

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Europe

Australia

Asia, Africa

Total


杜比数字技术在全球高清电视频道的应用


杜比数字技术在中国大陆及香港的应用

上海东方影视频道

TVB

ATV


Dolby E


多声道电视的蓬勃发展

1995年推出的杜比数字和元数据及 1999年推出的杜比 E 技术解决了电视链路中的各种瓶颈

由于电影多声道节目始于上世纪七十年代，节目储备丰厚，多声道电视播出起源于电影频道

迅速扩展到纪录片、综艺、体育等频道体育频道成为发展最快的多声道电视业务


随着新媒体和新技术的发展，杜比实验室推出新的音频编码技术如杜比数字 + 、 AAC+ 等及新的设备与工具如 DP600 ，新问题解决方案如响度控制整体方案，以便更好地协助数字电视产业健康蓬勃的发展，为用户提供更好的电视节目而努力。

总结


问题 ?

谢谢您！

dolby in avit system

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