Khảo sát âm lượng (loudness) các kênh truyền hình tại Việt Nam

Chia sẻ: Huỳnh Ngọc Bảo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Một công cụ đo loudness được phát triển trong Matlab dựa trên khuyến nghị ITU-R BS.1770-2 và khuyến nghị EBU R128 dùng để đo loudness các file audio 2 kênh. Dữ liệu thu thập được sẽ tiến hành đo và phân tích mức loudness. Cuối cùng giải pháp chuẩn hóa loudness theo EBU R128 nhằm đạt mức cân bằng loudness cho các chương trình truyền hình tại Việt Nam được đề xuất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khảo sát âm lượng (loudness) các kênh truyền hình tại Việt Nam

Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) Khảo sát âm lượng (loudness) các kênh truyền hình tại Việt Nam Nguyễn Hữu Phong∗ , Nguyễn Đức Hoàng∗ , Đỗ Thế Thiện∗ , Võ Nguyễn Quốc Bảo† , và Huỳnh Hữu Tuệ‡ ∗ Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Khoa học Kỹ thuật Truyền hình Email: {phongnguyen; hoangnd; dothethien}@vtv.gov.vn † Phòng Thí Nghiệm Thông Tin Vô Tuyến Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông Cơ Sở TP. Hồ Chí Minh Email: baovnq@ptithcm.edu.vn ‡ Khoa Điện Tử - Viễn Thông, Đại Học Quốc Tế, Đại Học Quốc Gia TP.HCM Email: hhtue@hcmiu.edu.vn Tóm tắt nội dung—Âm lượng (loudness) của các kênh theo mức đỉnh (peak normalisation) không phải là cách truyền hình có thể thay đổi đột ngột giữa các thể loại thức để xác định âm lượng/độ ồn (loundness) của tín chương trình khác nhau trong cùng một kênh, hoặc khi hiệu âm thanh. chuyển giữa các kênh với nhau. Bài báo này nhằm khảo sát Loudness (âm lượng) có thể hiểu đơn giản là cách sự thay đổi mức loudness của một số kênh chương trình được lấy mẫu từ các phương thức phân phối quảng bá khác mà người nghe cảm nhận được biên độ âm thanh hay nhau: mặt đất, vệ tinh và cáp tại Việt Nam. Mức loudness là thuộc tính về độ nhạy cảm của tai người nghe khi của cả chương trình truyền hình số và analog được lấy chuyển từ mức im lặng đến mức ồn của âm thanh [1]. mẫu và đo đạc. Một công cụ đo loudness được phát triển Loudness đo cảm nhận của tai người nghe về âm trong Matlab dựa trên khuyến nghị ITU-R BS.1770-2 và thanh, khác với mức áp lực âm thanh (sound pressure khuyến nghị EBU R128 dùng để đo loudness các file audio level - SPL) chỉ mô tả cường độ âm thanh theo thang 2 kênh. Dữ liệu thu thập được sẽ tiến hành đo và phân tích mức loudness. Cuối cùng giải pháp chuẩn hóa loudness dB. Loudness chịu ảnh hưởng bởi nhiều thông số hơn so theo EBU R128 nhằm đạt mức cân bằng loudness cho các với SPL, bao gồm tần số, băng thông và độ lâu của âm chương trình truyền hình tại Việt Nam được đề xuất. thanh [2]. Trong suốt quá trình xem TV (Television), Index Terms—Loudness, ITU-R BS.1770-2, EBU R128, sự thay đổi loudness có thể gây khó chịu cho người TV, Volume control. xem khi họ phải thường xuyên dùng Volume control (điều khiển từ xa) để điều chỉnh lại mức loudness. Ví I. GIỚI THIỆU dụ như khi thực hiện chuyển kênh chương trình, hoặc Âm thanh đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong truyền sự thay đổi âm lượng đột ngột giữa các chương trình hình. Trước đây, khi truyền hình còn phát đen trắng, sóng tin tức và chương trình quảng cáo. Nguyên nhân là do yếu, ở những khu vực xa khi xem tín hiệu lúc được lúc các nhà quảng bá đã không thực hiện điều chỉnh mức mất, âm thanh bị nhiễu nhiều khi át cả âm thanh chính. loudness thống nhất trước khi phát sóng, các kỹ thuật Cùng với sự phát triển của công nghệ, ngành truyền hình nén dải động âm thanh cũng góp phần gây ra sự nhảy tại Việt Nam cũng đã phát triển nhanh chóng và ngày mức loudness này, và phương pháp chuẩn hóa âm thanh càng mang đến cho người xem nhiều chương trình chất theo mức đỉnh trước đây không giải quyết triệt để vấn lượng về nội dung bao gồm cả chất lượng hình ảnh và đề nhảy mức âm lượng. Tiêu chuẩn ITU-R BS.645-2 âm thanh. Dù đã được nâng cao về chất lượng âm thanh khuyến nghị chuẩn hóa theo mức đỉnh – 9 dBFS (decibel thì cho đến gần đây, người xem vẫn còn nhiều điều chưa to full scale) [3] dùng máy đo PPM (Peak Programme hài lòng khi mà âm thanh quảng cáo thường đột nhiên Meter) hiện nay vẫn còn nhiều quốc gia sử dụng, trong to hơn nhiều so với âm thanh chương trình đang xem, đó có Việt Nam. hoặc khi chuyển kênh truyền hình thì phải điều chỉnh Gần đây, vấn đề nhảy âm lượng đã được giải quyết lại âm lượng giữa các kênh. Nghĩa là không có cách nào thông qua khuyến nghị EBU R128 của EBU [4]. Khuyến để đo được âm lượng của âm thanh từ phía nhà cung nghị này được xem như một chuẩn mở cho việc cân bằng cấp cho tới phía người xem. Việc chuẩn hóa âm thanh âm lượng của các chương trình audio theo như cách mà ISBN: 978-604-67-0349-5 358
Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) người nghe/xem cảm nhận được âm lượng thực tế. Việc G%73G%)6 7UXHSHDNÿӑFEӣLPi\ÿR đưa ra khuyến cáo này đánh dấu một trong những thay 2YHUVDPSOLQJ730HWHU đổi cơ bản nhất trong lịch sử audio của ngành phát thanh truyền hình vì nó đã giải quyết được sự tăng vọt âm VDPSOHSHDNÿӑFEӣLPi\ lượng audio trong các chương trình, giữa các chương ÿR330RU4330 trình và giữa các kênh truyền hình. EBU R128 được phát triển kế thừa tiêu chuẩn ITU-R BS.1770-2: “Thuật toán đo âm lượng chương trình và mức đỉnh thực của 7KӡLJLDQ tín hiệu audio” [5]. Khuyến nghị ITU-R BS.1770-2 phát triển thuật toán đo âm lượng chương trình (programme loudness) cho các file audio dạng mono, stereo và âm Hình 1. So sánh dBTP và dBFS. thanh đa kênh 5.1. Khuyến nghị ITU-R BS.1770-2 lần đầu tiên đưa ra khái niệm mức đỉnh thực (true-peak - TP) của tín hiệu audio. Mức TP được đo với máy đo đỉnh thực (true-peak meter hay oversampling PPM), đơn vị đo là dBTP (dB relative to digital full scale). dBTP được đo trong miền thời gian liên tục, tần số lấy mẫu ít nhất gấp 4 lần tần số tín hiệu audio đầu vào. Khác với đo đỉnh mẫu dBFS sử dụng máy đo PPM hay QPPM (Quasi-Peak Programme Meter), và đo giá trị trong miền rời rạc. Giá trị mức đỉnh thực luôn lớn hơn giá trị đo bởi dBFS, tiệm cận với mức đỉnh thực của tín hiệu audio vì vậy máy đo đỉnh thực dự đoán chính xác hơn mức đỉnh tín hiệu audio, hạn chế vấn đề méo tín hiệu (clipping) xảy ra khi chuyển audio từ số sang tương tự (D/A). Hình 2. LRA khác nhau tùy theo môi trường phát lại [6]. Hình 1 minh họa so sánh giữa mức đỉnh thực dBTP và mức đỉnh mẫu dBFS, máy đo đỉnh thực đọc tiệm Unit). Cơ chế gating sẽ bỏ qua không đo những phần cận mức đỉnh thực của tín hiệu audio, là mức đỉnh âm thanh có âm lượng dưới mức ngưỡng (xem là nhiễu), lớn nhất đo trong miền thời gian liên tục, còn máy đo vì vậy kết quả đo âm lượng tích hợp của toàn bộ file sẽ PPM/QPPM đọc mức đỉnh dBFS tại các vị trí lấy mẫu chính xác. Cơ chế gating trình bày chi tiết trong tài liệu rời rạc, vì vậy dBFS có sai số lớn so với mức đỉnh của ITU-R BS.1770-2. Mức đỉnh thực được đo theo thuật tín hiệu audio. Hiện nay phần lớn các đài phát thanh- toán trình bày trong Phụ Lục 2 của ITU-R BS.1770-2. truyền hình tại Châu Âu đã chuyển qua sử dụng máy đo EBU R128 giới hạn mức đỉnh thực tối đa cho các tín đỉnh thực và tích hợp khuyến nghị EBU R128 vào dòng hiệu audio là –1dBTP. làm việc (workflow) truyền hình. Ngoài ra, EBU R128 còn định nghĩa thêm thông số Khuyến nghị EBU R128 được nhóm EBU PLOUD dải âm lượng LRA (loudness range), đơn vị đo LU, 1LU phát triển, ngoài giá trị đo âm lượng tích hợp/âm lượng tương ứng 1dB. LRA mô tả sự phân bố của âm lượng chương trình (programme loudness) dùng đo tích hợp chương trình từ mức yên lặng đến mức ồn nhất, LRA đo trong một thời gian dài hay đo toàn bộ chương trình, bằng phương pháp phân phối thống kê. LRA được định với đơn vị đo là LUFS (Loudness Units Full Scale) nghĩa bởi sự khác nhau giữa ước lượng 10% mức thấp hay LKFS (Loudness K-weighted Full Scale theo cách và 95% mức cao của phân phối. Phép đo LRA tương tự gọi của ITU-R BS.1770), EBU R128 còn định nghĩa như đo IQR (Interquartile Range) trong phân phối thống thêm đo loudness theo khoảng thời gian ngắn ’S’ (short- kê. LRA tương tự như thông số dải động DRC (Dynamic term loudness), đo loudness tức thời ’M’ (Momentary Range Compressor) của tín hiệu audio. Thông số LRA loudness) để thực hiện đo và giám sát loudness các phụ thuộc vào nền tảng phân phối (ví dụ: truyền dẫn chương trình truyền hình trực tiếp. Loudness ’S’ đo các qua mạng cáp, mặt đất, vệ tinh), đối tượng người nghe mẫu audio dùng cửa sổ trượt 3s, loudness ’M’ đo các (ví dụ: nhỏ tuổi, trung niên, người già) hay môi trường mẫu audio dùng cửa sổ trượt 400ms. Để đo programme phát lại (ví dụ: nghe ở trong xe hơi, trong rạp hát, trong loudness (hay intergrated loudness: ‘I’), EBU R128 dùng nhà) xem Hình 2. cơ chế đo gating với mức ngưỡng -10 LU (Loudness Để đạt cân bằng loudness giữa các kênh chương trình ISBN: 978-604-67-0349-5 359
Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) truyền hình (ví dụ kênh VTV1 và VTV3), hay giữa các nội dung chương trình (quảng cáo, tin tức, thời sự) phát trong cùng một kênh sóng. EBU R128 đưa ra khuyến nghị chuẩn hóa âm lượng trong các khâu sản xuất, hậu kỳ, truyền dẫn và phát sóng. Cụ thể là đối với một tín hiệu audio, các thông số sau cần phải chuẩn hóa: Loudness “I” chuẩn hóa về mức -23 LUFS, với các chương trình truyền hình trực tiếp thông số này có thể chấp nhận trong giới hạn:- 23 LUFS ± 1 LU. Mức đỉnh thực tín hiệu audio phải thõa mức giới hạn nhỏ hơn hoặc bằng- 1 dBTP. Thông số LRA tùy thuộc vào nền tảng truyền dẫn và môi trường phát lại. Các thông số này Hình 3. Chuẩn hóa mức đỉnh so với chuẩn hóa âm lượng [6]. được đo tham chiếu đến tín hiệu audio baseband dạng PCM không nén. Đo dùng phần mềm hay máy đo tương ;/ %ӝOӑF. thích với tiêu chuẩn EBU R128 và ITU-R BS.1770-2. ;5 %ӝOӑF.
Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) Bảng I hệ số cho trong [5, Table 2]. Tương tự, các hệ số TRỌNG SỐ CHO CÁC KÊNH AUDIO. này cũng được sử dụng ứng với tần số lấy mẫu của tín hiệu audio là 48 kHz, và phải tính lại các hệ số Kênh Trọng số Gi khi sử dụng với tần số lấy mẫu khác. Kênh trái (L) 1.0 (0 dB) Kênh phải (R) 1.0 (0 dB) • Bước 2: Tính toán trung bình bình phương mỗi Kênh trung tâm (C) 1.0 (0 dB) kênh Kênh surround trái (LS) 1.41 (1.5 dB) Năng lượng (hoặc trung bình bình phương) của tín Kênh surround phải (RS) 1.41 (1.5 dB) hiệu ở ngõ vào bộ lọc trong một khoảng thời gian T được tính bởi công thức sau: hiệu là |Jg |. Giá trị gated loudness, LKG , theo đơn T 1 vị LKFS đo trong khoảng T được định nghĩa: zi = yi2 dt, (1) ⎛ ⎞ T 0 1 LKG = −0.691 + 10log10 Gi ⎝ zij ⎠ . với yi là tín hiệu ngõ vào đã được lọc từ bộ lọc pre- i |J g| Jg filter ở Bước 1 và i ∈ I với I = [L, R, C, LS, RS] (5) là tập các kênh audio ngõ vào. • Bước 3: Tổng trọng số các kênh Lúc này, một quá trình xử lý hai bước được thực Khi tính tổng trọng số các kênh, chúng ta dùng hiện để đo gating dựa trên giá trị ngưỡng tuyệt đối trọng số lớn hơn cho các kênh surround và bỏ và tương đối. Ngưỡng tương đối theo đơn vị LKFS qua kênh LFE. Loudness theo đơn vị LKFS trong được tính toán dựa trên ngưỡng tuyệt đối Γa = −70 khoảng thời gian T được định nghĩa bởi LKFS theo công thức sau: ⎛ ⎞ LK = −0.691 + 10log10 Gi zi (2) 1 Γr = −0.691 + 10log10 Gi . ⎝ . zij ⎠ − 10 i i Jg Jg với Gi là các hệ số trọng số cho các kênh riêng. (6) • Bước 4: Cơ chế đo gating Cơ chế đo gating dùng block 400ms, hệ số chồng với Jg = {j : lj > Γa } và Γa = −70 LKFS. lấp 75%. Để đo loudness dùng cơ chế đo gating, Giá trị gated loudness, LKG theo LKFS, đo dùng khoảng thời gian T được chia theo các khoảng ngưỡng Γr được tính như sau: ⎡ ⎛ ⎞⎤ block chồng lấp (gọi là gating block là một khoảng 1 thời gian chứa các mẫu audio kế tiếp nhau có giá trị LKG = −0.691 + 10log10 ⎣ Gi ⎝ zij ⎠⎦ , Tg = 400ms). Hệ số chồng lấp (overlap) của mỗi i |J g | Jg gating block là 75% của khoảng thời gian gating (7) block. Năng lượng hoặc trung bình bình phương của gating block thứ j của kênh ngõ vào thứ i trong trong đó Jg = {j : lj > Γr }. khoảng T được tính bởi Ở đây, đơn vị LKFS tương đương decibel, nghĩa là mức tín hiệu gia tăng 1 dB thì loudness gia tăng Tg j(Step+1) tương ứng 1 LKFS. Một ví dụ minh họa cho kết 1 zij = yi2 dt (3) quả khi thực hiện giải thuật là: nếu các ngõ vào left, Tg center, hoặc right là tín hiệu sin 0 dBFS 1 kHz thì Tg jStep kết quả đo loudness là -3.01 LKFS. với Step = 1 − Overlap và j ∈ T −Tg 0, 1, 2, . . . , Tg Step . Khi đó, loudness của III. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP MẪU ĐO gating block thứ j được định nghĩa bởi Các mẫu đo được lấy từ các phương thức truyền dẫn khác nhau: vệ tinh, mạng cáp, truyền hình mặt đất. Các Lj = −0.691 + 10log10 Gi zij (4) kênh được lấy mẫu bao gồm các kênh truyền hình của i Đài truyền hình Việt Nam (VTV), các kênh truyền hình với ngưỡng gating, Γ, sẽ có một tập các gating trong nước khác như: Công ty cổ phần truyền thông block ký hiệu Jg = {j : lj > Γ}, nghĩa là tập các đa phương tiện (VTC), Công ty truyền hình cáp Saigon gating block có loudness lớn hơn giá trị ngưỡng Tourist (SCTV), và các kênh truyền hình nước ngoài, gating Γ. Số lượng các thành phần trong Jg ký ví dụ như BBC, KBS, Arirang, Australia. Lấy mẫu cho ISBN: 978-604-67-0349-5 361
Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) VTV6í3105í0957 cả truyền hình phát quảng bá analog và số. Các mẫu 0 đo được thu thập và xử lý trong suốt thời gian từ tháng í10 04/2013-04/2014. í20 A. Cách thức lấy mẫu í30 LUFS 1) Lấy mẫu theo thể loại chương trình phát sóng: í40 Các thể loại chương trình được lấy mẫu: chọn một số chương trình điển hình sau: quảng cáo, í50 thời sự, phim truyện, gameshow, thể thao, ca nhạc, í60 thời tiết, phóng sự, tin tức và các thể loại khác. Thời lượng cho mỗi mẫu từ 2-3 phút. Mỗi thể loại í70 0 2000 4000 6000 8000 10000 chương trình lấy 4 đến 10 mẫu. Thoi gian 2) Lấy mẫu theo kênh phát sóng: Thời lượng cho mỗi Hình 6. Minh họa kết quả đo loudness với cửa sổ trượt 3s. mẫu là 3 phút. Các mẫu được lấy từ các kênh ứng với khoảng thời gian liên tiếp nhau để đánh giá nhảy mức âm lượng khi chuyển kênh truyền hình. nêu trên. Thời lượng mỗi mẫu từ 1 phút 30 giây B. Hệ thống lấy mẫu đến 2 phút. Thời gian lấy mẫu là ngẫu nhiên trong hai ngày (ngày 08 và 09/10/2013). Mẫu được lấy 1) Thu chương trình từ truyền hình quảng bá mặt tiếp tục chuyển thành định dạng WAV để đo các đất: Dùng card DVB-T Hauppauge WinTV-HVR- thông số loudness. 1300 kết nối trực tiếp với anten truyền hình Yagi UHF/VHF và máy vi tính thông qua cáp TV và Để đo loudness và chuẩn hóa loudness, chúng tôi xây khe cắm. Dùng phần mềm Win TV 7 để capture dựng một công cụ trong Matlab. Thuật toán có thể đo và chương trình từ các kênh phát sóng và ghi lại các xử lý file audio stereo 2.0, đo loudness, LRA, true-peak kênh chương trình, card có khả năng thu tín hiệu và chuẩn hóa các thông số loudness và true-peak theo truyền hình analog và DVB-T. Mẫu được capture EBU-R 128. Để kiểm chứng sự tương thích của thuật là các dòng TS có định dạng MPEG-2. Sau đó toán, trước khi tiến hành đo các mẫu thực, chúng tôi dùng phần mềm NxTSA tách dòng TS thành các tiến hành đo các file audio mẫu cung cấp từ trang web file video và audio có định dạng MPG, tiếp tục EBU trong [7], với sai số của các giá trị loundess, LRA dùng phần mềm chuyển đổi file audio định dạng và dBTP trong giới hạn ±0.1 , giới hạn chấp nhận của MPG thành file audio có định dạng WAV để đưa các máy đo tương thích với chuẩn EBU R128. Hình 5 vào xử lý (đo và chỉnh) loudness bằng phần mềm trình bày quy trình thu thập và xử lý các mẫu đo, trước Matlab. tiên dữ liệu có thể xuất phát từ: Mạng truyền hình vệ 2) Thu chương trình từ vệ tinh: Dùng card DTA 140 tinh, mặt đất hay truyền hình cáp. Hệ thống thu thập dữ để gắn vào máy tính và phần mềm DtGrabber+ liệu bao gồm phần cứng và phần mềm để ghi lại các để capture chương trình từ vệ tinh tại tổng khống dòng chương trình dạng TS cho các xử lý về sau. Tiếp chế (Head-End) của VTV9 (Trung tâm truyền hình theo dùng phần mềm chuyên dụng để tách riêng các Việt Nam tại TP. Hồ Chí Minh. dòng video và audio. Các file audio dạng WAV sẽ được Dùng phần mềm NxTSA để tách luồng (Transport đo và chuẩn hóa loudness riêng, sau đó ghép audio và Stream - TS) gồm nhiều kênh thành các dòng TS video thành file hoàn chỉnh, lưu các file video đã chuẩn của các kênh riêng lẻ. Dùng phần mềm TOTAL hóa các thông số loudness. VIDEO CONVERTER chuyển đổi các file audio IV. KẾT QUẢ ĐO có định dạng MPG của các kênh đó thành định dạng WAV để xử lý. Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày các kết quả đo 3) Thu chương trình từ mạng truyền hình cáp SCTV: đạc trước khi chuẩn hóa. Bắt đầu từ Hình 6, chúng tôi Dùng đầu thu Set-Top-Box (STB) A800 để thu minh họa kết quả đo loudness của kênh VTV6, mẫu đo chương trình các kênh truyền hình trong nước ngày 31/05/2013 với thời gian lấy mẫu bắt đầu lúc 9h57, và nước ngoài từ hệ thống truyền hình cáp của âm lượng tích hợp của file này là -14 LUFS, lớn hơn 9 SCTV. Các kênh capture là: VTV1, VTV2, VTV3, LUFS so với khuyến nghị EBU R 128 là -23 LUFS. VTV4, VTV6, Arirang, KBS World HD, BBC, Trong Hình 7, chúng tôi trình bày kết quả đo loudness Australia. Mẫu được lấy từ các kênh truyền hình trên cùng một kênh (kênh VTV3 của Đài Truyền hình ISBN: 978-604-67-0349-5 362
Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) $XGLR 7RROÿRYj 9ӋWLQK FKXҭQKyD PһWÿҩW 7KXWKұSOѭX 3KҫQPӅP 3KҫQPӅP /ѭXWUӳFiF ORXGQHVV FiS WUӳYjRKӋ WiFKDXGLRYj JKpSDXGLRYj ILOHÿmFKXҭQ WKӕQJGzQJ76 YLGHR YLGHR KyDORXGQHVV 9LGHR Hình 5. Quy trình thu thập và xử lý loudness dựa trên file. Loudness luc chuyen kenh chuong trinh 0 0 í5 í5 í10 loudness [LUFS] Loudness [LUFS] í15 VTV3:í14 LUFS í10 í20 VTV1 (í17 LUFS) í15 í25 í30 í20 VTV2 (í31 LUFS) 1 2 3 4 5 6 í35 Mau Kenh Hình 7. Sự biến thiên loudness của các chương trình ca nhạc trên kênh VTV3 Hình 8. Sự nhảy âm lượng lúc chuyển kênh chương trình VTV1 (8h10- 8h13), VTV2 (8h13-8h16), VTV3 (8h16-8h19). Việt Nam) và trên cùng một chương trình (chương trình 0 ca nhạc), các mẫu đo được lấy vào tháng 04/2013 qua í5 hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T, thời gian của mỗi mẫu là 2-3 phút. Kết quả cho thấy mức âm lượng í10 Loudness [LUFS] của các chương trình ca nhạc có mức biến động lớn, chênh lệch 10 LUFS giữa mẫu đo 1 và mẫu 2. í15 Tiếp theo, chúng tôi khảo sát trên các kênh khác nhau í20 trong Hình. 8, minh họa kết quả đo loudness của 3 kênh VTV1, VTV2, VTV3 được lấy mẫu vào 04/2013 vời thời í25 Kenh SCTV4&13 lượng 3 phút trong các khoảng thời gian liên tiếp nhau Kenh VTC1&2 í30 theo thứ tự (8h10-8h13, 8h13-8h16, 8h16-8h19). Điều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mau do này tương tự như khi người xem truyền hình đang muốn chuyển kênh chương trình từ kênh VTV1 và VTV2 hay Hình 9. Loudness các kênh truyền hình cáp SCTV và kỹ thuật số VTV3. Mức âm lượng chênh lệch là 17 LUFS, với mức VTC. này người nghe/xem sẽ cảm nhận được rất rõ sự khác biệt của âm lượng khi chuyển kênh, âm lượng có thể tự nhiên tăng đột ngột, gây khó chịu cho người xem và họ thống truyền hình kỹ thuật số VTC và truyền hình cáp phải dùng volume control điều chỉnh lại mức âm lượng. SCTV. Các kênh lấy mẫu với thời gian 1 phút vào tháng Trong Hình 9, chúng tôi khảo sát ở các kênh khác 12/2013. Kênh SCTV (SCTV4 và SCTV13), kênh VTC nhau giữa hai đài khác nhau. Kết quả đo các kênh từ hệ (VTC1 và VTC2) có sự chênh lệch âm lượng lớn nhất ISBN: 978-604-67-0349-5 363
Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) í5 nghị EBU R128, với chuẩn hóa mức âm lượng mục tiêu Quang cao là -23 LUFS [8] từ 2012, và Úc chấp thuận tiêu chuẩn í10 ITU-R BS.1770 với mức âm lượng chuẩn hóa mục tiêu í15 The thao là -24 LKFS [8] từ 2012. Ở Hàn Quốc, một số giải pháp điều chỉnh loudness tự động được áp dụng để cân bằng LUFS Thoi su í20 mức loudness cho các chương trình phát sóng truyền hình, ví dụ như IPTV [9]. Các giá trị đo được từ STB í25 đặt tại Việt Nam của kênh nước ngoài có chênh lệch Phim í30 từ 2-3 LUFS so với giá trị trung bình -23 LUFS của tiêu chuẩn EBU R128, đây là kết quả đo sau khi tín í35 hiệu truyền qua đường vệ tinh, rồi phân phối lại qua 1 2 3 4 5 6 Mau do hệ thống truyền hình cáp SCTV, và sau đó giải mã lại từ STB nên mức tín hiệu có thay đổi, tuy nhiên mức Hình 10. Sự biến thiên âm lượng kênh VTV. loudness trung bình giữa các kênh ít biến động, nằm trong giới hạn cho phép, với sự thay đổi từ 2-3 LUFS í5 người nghe khó cảm nhận được sự biến động âm lượng. í10 V. KẾT QUẢ CHUẨN HÓA ÂM LƯỢNG í15 Việc chuẩn hóa âm lượng nhằm đưa mức âm lượng trung bình thống nhất về một mức chung, sẽ làm giảm LUFS í20 sự khác biệt âm lượng của các thể loại trong cùng một kênh chương trình (ví dụ chương trình quảng cáo, thời í25 VTV3 Arirang sự, phim) hay giữa các kênh chương trình với nhau (ví dụ í30 KBS VTV1, VTV2, HTV7) giúp tạo ra sự hài hòa âm thanh BBC Australia cho người nghe/xem truyền hình. Người xem không í35 Mau do cần phải dùng thiết bị điều khiển âm lượng (volume control) khi xem TV. Chúng tôi đã thực nghiệm chuẩn hóa loudness theo các yêu cầu của khuyến nghị EBU Hình 11. So sánh với các kênh nước ngoài. R128, với thông số loudness đưa về mức -23 LUFS, giới hạn true-peak là nhỏ hơn hoặc bằng -1 dBTP và giá trị LRA tùy thuộc vào nền tảng phân phối và môi trường 14 LUFS, mức âm lượng các kênh không ổn định. người nghe. Kết quả sau khi chuẩn hóa các thông số Hình 10 trình bày sự biến động âm lượng được lấy loudness, xem Hình 12 và Bảng II, không còn sự nhảy mẫu theo thể loại chương trình phát sóng (tin tức, phim vọt âm lượng đột ngột khi chuyển kênh chương trình, thời sự, thể thao. . . ) của VTV. Kết quả cho thấy âm các mẫu trước và sau khi chuẩn hóa âm lượng được lượng có độ vênh rất lớn, các mẫu có thời gian từ 2-3 cho một số đối tượng nghe trong điều kiện phòng thông phút, lấy mẫu vào tháng 04/2013, thời gian lấy mẫu là thường không phát hiện sự nhảy vọt âm lượng nào sau các giờ trong ngày từ 9h-16h. Các chương trình quảng khi chuẩn hóa loudness. cáo có mức âm lượng rất lớn so với các chương trình khác, cao hơn 10-15 LUFS. VI. KẾT LUẬN Hình 11 so sánh âm lượng kênh VTV3 so với các kênh Bài báo này đã trình bày hiện trạng âm lượng trong nước ngoài lấy mẫu vào tháng 10/2013. Thời gian lấy sản xuất, phát sóng tại VTV là đơn vị mà nhóm thực mẫu là 1 phút 30 giây. Kênh VTV3 có sự biến thiên âm hiện có cơ hội khảo sát. Các đài khác, ví dụ như VTC lượng rất lớn từ [-10 LUFS, -33 LUFS], kênh BBC của và SCTV, nhóm chỉ thực hiện việc đo các chương trình Anh có mức âm lượng dao động ổn định quanh mức -18 thông qua thu sóng từ các hệ thống phát sóng. Một số LUFS, kênh Australia dao động khoảng [-23 LUFS, -19 Đài truyền hình khác mà nhóm thực hiện có cơ hội tìm LUFS], kênh Arirang (kênh ca nhạc Hàn Quốc) mức dao hiểu và có thông tin như: HTV (Đài Tp.HCM), Vĩnh động [-21 LUFS, -18 LUFS], kênh KBS HD World (Hàn Long, Trà Vinh, Sóc Trăng, và Tây Ninh, thì vấn đề Quốc) mức dao động [-21 LUFS, -18 LUFS]. Mức biến kiểm soát âm lượng cũng chưa được các Đài quan tâm, động âm lượng của các kênh BBC là ổn định, do Anh điều này dẫn đến trên địa bàn Tp. Hồ Chí Minh khi và phần lớn các nước Châu Âu đã chấp thuận khuyến người dân thu sóng từ các kênh sóng của các đài khác ISBN: 978-604-67-0349-5 364
Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) Bảng II KẾT QUẢ ĐO LOUDNESS VÀ CHUẨN HÓA KÊNH VTV3-HD, NGÀY 02/07/2013. Kết quả đo trước chuẩn hóa Kết quả sau chuẩn hóa STT Tên mẫu Tên chương trình Loudness LRA True Peak Loudness LRA True Peak 1 VTV3HD-0207-1004 Chúng tôi là chiến sỹ -21.3577 15.8869 -10.1225 -22.9939 15.8869 -11.7591 2 VTV3HD-0207-1008 Chúng tôi là chiến sỹ -21.2166 17.2823 -10.2902 -23.0181 17.2823 -12.0918 3 VTV3HD-0207-1051 Quảng cáo -18.5065 16.1065 -9.1228 -22.9999 16.1065 -13.6159 4 VTV3HD-0207-1105 Vui sóng mỗi ngày -27.4586 14.7628 -12.4597 -23.0007 14.7628 -8.0016 5 VTV3HD-0207-1200 Phim truyện -24.9318 14.7246 -10.2497 -22.9832 14.7246 -8.3009 6 VTV3HD-0207-1211 Quảng cáo -22.734 20.3828 -9.1509 -22.734 20.3828 -9.1509 7 VTV3HD-0207-1330 Phim -19.8765 23.7393 -8.4418 -23.0106 23.6403 -11.5944 8 VTV3HD-0207-1356 Thể thao -22.339 20.1832 -9.1694 -22.339 20.1832 -9.1694 9 VTV3HD-0207-1609 Vua đầu bếp -23.7787 22.4803 -8.5955 -23.7787 22.4803 -8.5955 10 VTV3HD-0207-1700 360 độ thể thao -25.8948 18.2827 -9.5511 -22.9982 18.2827 -6.6513 11 VTV3HD-0207-1804 Quảng cáo -26.6231 21.4746 -12.4737 -23.012 21.5251 -8.8502 12 VTV3HD-0207-1834 Phim truyện -30.3537 24.944 -13.7609 -22.9785 24.944 -6.3712 13 VTV3HD-0207-1930 Thời sự -21.9057 17.1782 -12.5234 -22.9866 17.1782 -13.6049 14 VTV3HD-0207-1950 Thời sự -26.5142 15.726 -15.5236 -23.019 15.726 -12.0284 15 VTV3HD-0207-2022 Ai là triệu phú -23.5972 15.8781 2.534 -23.5972 15.8781 2.534 16 VTV3HD-0207-2126 Phim truyện -26.5419 17.0156 -11.8635 -23.0229 17.0156 -8.3241 0 hết nên chuẩn hóa tại phía nhà cung cấp dịch vụ, chuẩn hóa âm lượng ngay tại khâu tổng khống chế của nhà í5 quảng bá để đạt mức cân bằng âm lượng cho người í10 xem truyền hình tại Việt Nam. í15 LỜI CẢM ƠN Loudness í20 Nghiên cứu này được thực hiện dưới đề tài:“Nâng cao chất lượng audio cho phát sóng truyền hình số đa í25 kênh” với sự hỗ trợ của Trung tâm Nghiên cứu Ứng í30 Ket qua do sau chuan hoa loudness dụng KHKT Truyền hình (BRAC), Đài Truyền hình Việt Ket qua do truoc khi chuan hoa loudness Nam. í35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Thoi gian TÀI LIỆU [1] ANSI, American national psychoacoustical terminology, Ameri- Hình 12. Kênh VTV3 trước và sau khi chuẩn hóa âm lượng. can National Standards Institute, New York, ANS Std., Rev. Vol S3.20, 1973. [2] H. F. Olson, “The measurement of loudness,” Audio Magazine, pp. 18–22, 1972. nhau có âm lượng khác nhau, dẫn đến sự khó chịu của [3] ITU, “Recommendation ITU-R.645-2: Test signals and metering người xem khi chuyển kênh giữa các đài. Bản thân giữa to be used on international sound programme connections,” 1992. [4] EBU, “128 recommendation:" Loudness normalization and per- các chương trình trong mỗi kênh của mỗi đài thì vấn đề mitted maximum level of audio signals,” 2011. kiểm soát âm lượng vẫn chưa được quan tâm đúng mức. [5] ITU-R, “Algorithms to measure audio programme loudness and Sự phản ánh của người xem về chất lượng âm thanh true-peak audio level,” Mar. 2011. [6] EBU, “Practical guidelines for production and implementation in gây khó chịu khi họ chuyển kênh, khi quảng cáo đan accordance with EBU R128,” Geneva, 2011. xen giữa các chương trình trên một kênh truyền hình [7] EBUR128. (2014). [Online]. Available: có âm lượng tăng đột biến là minh chứng cụ thể cho https://tech.ebu.ch/loudness [8] TCelectronic. (2014). [Online]. Available: việc không đạt yêu cầu về mức chuẩn hóa âm lượng http://www.tcelectronic.com/loudness/broadcast-standards/ các chương trình phát sóng của nhiều đài. Vấn đề này [9] Miranda. (2014). [Online]. Available: sẽ được giải quyết thông qua việc chuẩn hóa âm lượng http://www.miranda.com/press/details/id/580 trong khâu phân phối, sản xuất và phát sóng theo khuyến nghị EBU R128. Việc chuẩn hóa loudness cũng có thể thực hiện tại phía khách hàng. Tuy nhiên, các đầu thu STB tích hợp giải mã metadata tương thích với EBU R128 chưa phổ biến, nhóm thực hiện khuyến nghị trước ISBN: 978-604-67-0349-5 365