目录：

前言

历史：响度战争

EBU R.128 响度算法概要（部分）

响度的测量

国内外响度标准环境

参考文献

后记

1. 前言

 编辑于2020年九月，有时效性，未来B站可能会改变相应政策

本文 并非科普，仅为个人学习笔记；内容非完全体，为初级阶段，后续将于此贴 https://write.as/21708eybsmyj5sxq.md 间断性更新内容，待积累至一定程度后，并入本专栏（因 bilibili 专栏只有三次修改机会）

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本人非专业音频工作者，水平有限

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2. 历史：响度战争

时间：20世纪50年代 ~ 2010年左右，响度竞赛于2005年前后达到顶峰。

原因：人类倾向于听到响度高的声音，音乐/广告 制作人据此不惜牺牲 动态范围 来提高响度，因为音乐/广告越响，更能让人记住，越容易火，而响度低的音乐/广告会失去竞争力，由此形成恶性竞争。这与 此期间没有 符合人类感知的响度算法 和 统一的响度标准 有关。

影响：音乐更易出现 过载→削波→失真；音乐的 动态范围 越来越小，波形图越来越 “砖墙” 化、“腊肠” 化，没有了抑扬顿挫，没有了波涛起伏，只剩下单纯的 “响” ，一句话总结：音乐失去了它的灵魂。而在广播和电视领域，广告商、电视台为了让自己的 广告 或 节目 更有竞争力，不断拉高响度，逼迫观众不停地调节音量按钮，使观众厌烦。过高的音量对人耳造成损伤。=音量调节按钮上半部分不可用=。

战争的结束：听众和制作人都厌倦了响度大战。国际电联颁布 新的响度算法 标准 ITU-R BS.1770 （共4版 2006~2015），至今已被世界上大多数广播电视公司采用，如：EBU R.128（欧洲）、ATSC A/85（美国），虽然标准不同，但算法一脉相承，就像NVIDIA（国际电联）发布了 公版 RTX 3080 ，华硕、微星、技嘉（广播电视公司）等厂商跟进发布 非公版 RTX 3080 ，本质都是一样的。

【响度战争 - Wiki】https://en.wikipedia.org/wiki/Loudness_war

【音乐专辑动态范围库（RMS算法）】http://dr.loudness-war.info

【响度战争的结束？ - SOS】https://www.soundonsound.com/techniques/end-loudness-war

【音频标准化 - Wiki】https://en.wikipedia.org/wiki/Audio_normalization

【测量音频响度与真峰值的算法 - ITU-R BS.1770-4】https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.1770-4-201510-I!!PDF-E.pdf

3. EBU R.128 响度算法概要（部分）

瞬时响度（Momentary loudness）：400ms 内的响度，无门限 。每个瞬时响度为一个 “块”，重叠量75%，即：0~400ms、100~500ms、200~600ms........，故 瞬时响度 的测量精度为 100ms，这些 “块” 将用于后续的 综合响度 的测量。

短时响度（Short-term loudness ）：3s 内的响度，无门限。短时响度 将用于后续的 响度范围 的测量。

综合响度（Integrated loudness）：一段时间内的综合响度，有两道门限：绝对门限阈值（-70 LUFS）和 相对门限阈值（已通过 绝对门限 的 “块” 的综合响度（暂名为 一阶综合响度） 减去 10 LU），计算 通过了 相对门限 的 “块” 的综合响度，得到 二阶综合响度，此为最终 综合响度。（下文详述）

响度范围（Loudness range）：从 （相对门限阈值 再减 10 LU （即 一阶综合响度 减去 20 LU）的值）开始，剔除前 10% 和 后 5%，所遗留区域的范围。（下文详述）

真峰值（True peak）：响度最高的点。

前期的声道处理：

如图所示，为 5.1 声道的处理过程，.1 低频声道不纳入计算；通过两个滤波器后计算 均方；之后合并；因人类对后方的声音更加敏感（毕竟后脑勺没长眼睛，需要人耳来察觉来自后方的危险），故 左后及右后 声道的响度给予 +1.5dB 的补偿。

综合响度 的计算：

综合响度 的计算分两个阶段，由两个门限（Gate）控制。

第一阶段：若 瞬时响度 （即400ms 的 “块”）大于 绝对门限阈值（-70 LUFS），则此 “块” 获准通过 绝对门限 ，参与下一步的计算，这些 “块” 的综合响度为 一阶综合响度 ，即上图中的 绿线 Lk,no gate = -26 LUFS，将此 一阶综合响度 减去 10 LU 后的值设为 相对门限阈值（-36 LUFS），即上图中的 红线 。

第二阶段：若 瞬时响度 （即400ms 的 “块”）大于 相对门限阈值 （-36 LUFS），则此 “块” 获准通过 相对门限 ，参与下一步的计算，这些 “块” 的综合响度为 二阶综合响度 ，即上图中的 黄线 Lk,gated = -25.2 LUFS，此为最终 综合响度。

响度范围 的计算：

响度范围 的计算需要使用到 “ 综合响度 的计算的第一阶段生成的 一阶综合响度 ”，上图中 绿线，减去 20 LU 得到 紫线（-41.8 LUFS），以 紫线 为 响度范围的相对门限阈值，剔除前 10% 和 后 5%，所遗留区域的范围即为 响度范围，上图中 橙色区域 。

【响度标准化和音频信号的最大允许电平】https://tech.ebu.ch/docs/r/r128.pdf

【响度计量：“ EBU模式”（补充）】https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3341.pdf

【响度范围（补充）】https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3342.pdf

【EBU R 128 指南： 实践与生产】https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3343.pdf

【EBU R 128 指南： 分发与重制】https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3344.pdf

【了解响度 - Dolby.io】https://dolby.io/developers/media-processing/tutorials/understanding-loudness

【EBU R 128 响度算法参考】https://essentia.upf.edu/reference/streaming_LoudnessEBUR128.html

【测量综合响度和响度范围 - MATLAB】https://www.mathworks.com/help/audio/ref/integratedloudness.html

4. 响度的测量

响度测量算法主要有三种：

Peak：只检测峰值

RMS：均方根运算，输出 平均响度 和 最大响度（最大刻度为 零），即使音频的峰值响度超过了 零，依然显示为 零；适用于正态分布模型（否则会有失真）

EBU R.128：原理如上文所示。特点：1. 用两个 Gate 过滤了音频中的 “静默” 场景；2. 检测方法更符合人类听觉感知；3. 算法不是很复杂，避免对设备造成过大负担；4. 未来随着技术的革新与设备的升级，会有更加优秀的算法出现。

先进程度：EBU R.128 > RMS > Peak 

EBU R.128 的测量方法（部分）：

FFmpeg.exe

FFmpeg-normalize.exe

各类专业音频软件中的响度计

1. FFmpeg.exe

http://ffmpeg.org/download.html

ffmpeg -hide_banner -i [INPUT] -map a:0 -af ebur128=peak=true:framelog=verbose -f null -

添加 ss t 参数以获取指定时间段内的响度：

ffmpeg -hide_banner -ss 3600 -i [INPUT] -t 300 -map a:0 -af ebur128=peak=true:framelog=verbose -f null -

若要将音量增益应用到指定音频并测量响度：

2. FFmpeg-normalize.exe

https://github.com/slhck/ffmpeg-normalize

ffmpeg-normalize [INPUT] -p -n

备注：方案一 比 方案二 测量速度快大约 9 倍，详见：https://paste.ubuntu.com/p/yZ2tvzKnkP/

3. 各类专业音频软件中的响度计

软件很多，不说了，网上一搜一大把，放个图凑合一下：

【音频音量 - FFmpeg wiki】https://trac.ffmpeg.org/wiki/AudioVolume

【EBU R.128 过滤器 - FFmpeg doc】https://ffmpeg.org/ffmpeg-filters.html#ebur128-1

【EBU R 128 - Wiki】https://en.wikipedia.org/wiki/EBU_R_128

【Root mean square - Wiki】https://en.wikipedia.org/wiki/Root_mean_square

5. 国内外响度标准环境

        目前，欧美的主要广播电视公司和在线流媒体平台都已有了相应的响度标准，中央电视台于2012年出台了《中央电视台电视节目音频制作的响度规范》，规定：目标响度值为 -24 LKFS（容许偏差 ±2 LU），最大真峰值为 -2 dBTP。至于国内的流媒体平台，似乎仍在进行着如火如荼的战争。。。。。。

【响度标准 对照表】https://youlean.co/loudness-standards-full-comparison-table/

【Spotify 响度惩罚】https://artists.spotify.com/faq/mastering-and-loudness#what-is-loudness-normalization-and-why-is-it-used

【响度标准化已来——浅解央视响度规范】http://www.csmpte.com/2014/05/20/ARTI1400570460846204.shtml

【电视节目响度规范的制定与部署】http://csmpte.com/photoworkspace/hisdata/file_new/file/5/13703/1370391903495.pdf

【网易云等平台校对响度吗？】http://www.audiobar.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=540140

6. 参考文献

因B站不支持外链

本文所有 参考文献 及 外部链接

亦放置于以下更新记录贴：

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（见置顶评论）

7. 后记

        如果响度没有标准规定，必然会陷入响度战争，这是由“人倾向于听到高音量”的本质决定的，正如“人倾向于高热量食物”一样，是自然选择的结果，食品公司正是利用这一点，制造了一个又一个大胖子。

※  音频一般响度范围：影视 > 音乐 > 语音

※  音频 格式和码率 对响度的影响很小（对真峰值的影响：较小）

※  功放单元 强弱：耳机 < 手机 < 电脑 < 电视 < 影院音响 < 演唱会大喇叭

※  人耳 与 功放单元 的距离：耳机