O Standard Internacional ­‐ ITU-­‐R BS.1770 38

No âmbito do enquadramento teórico e com o objetivo de fornecer elementos para compreender a forma como a regulação tem sido implementada, este estudo apresenta uma descrição sumária mas não aprofundada do standard internacional BS.1770 e das recomendações mais importantes que derivaram deste documento.

O standard ITU-R BS.1770 ”Algorithms to measure audio programme

loudness and true-peak audio level”, descreve o algoritmo utilizado na medição do

áudio de um programa com o objetivo de determinar o seu valor de Loudness

(Programme Loudness) e também o seu valor de pico real (True-Peak Level).

Reformulando a questão numa linguagem menos técnica, este documento propõe uma forma de determinar, em termos de intensidade sonora, qual o impacto subjetivo que um determinado programa poderá ter no espetador, assegurando simultaneamente que o sinal ao longo da cadeia está dentro de parâmetros aceitáveis para garantir a qualidade da transmissão.

5.2.1 Pressupostos do Standard

No documento original ITU-R BS.1770 foram apresentadas algumas considerações relevantes que aqui reproduzimos, apesar de numa forma não integral. Um dos aspetos mais importantes é que este novo standard aplica-se exclusivamente a conteúdos digitais.

Na sua elaboração, a ITU tomou em linha de conta que os formatos digitais permitem uma maior amplitude dinâmica no áudio e que, não se efetuando uma normalização, o conforto dos ouvintes pode ser afetado negativamente.

É referido ainda que o método anterior de medição de áudio, particularmente com o tradicional medidor de picos de programa (PPM), não reflete o valor subjetivo da intensidade sonora nem o valor de pico real do programa.

Considerou também que tendo em conta a facilitação da troca de conteúdos é importante haver um algoritmo comum que permita fornecer uma estimativa o mais objetivamente possível sobre o valor do Loudness.

Outro dos aspetos de relevo relativament a este standard é que deixa em aberto a possibilidade de atualizações e melhoramentos resultantes de investigação futura na área da psicoacústica.

5.2.2 A arquitetura do standard ITU-R BS.1770

Temos referido de forma insistente que a quantificação do Loudness não é uma questão linear e de fácil implementação. A arquitetura implementada na elaboração do standard reflete exatamente essa complexidade. Ainda que de forma abreviada, é essencial ter uma perspetiva do desenho implementado para melhor compreender os parâmetros utilizados na normalização. Com este objetivo em mente apresentamos no diagrama seguinte o desenho simplificado do standard ITU-R BS.1770 (Figura 10):

Figura 10 – Diagrama do Standard ITU BS.1770 Fonte: Camerer, 2010

O diagrama descreve a arquitetura básica e as componentes essenciais do algoritmo, contextualizado com um sistema surround de cinco canais no formato 5.0, nomeadamente, LF (Left Front), CF (Center Front), RF (Right Front), LS (Left

Surround), RS (Right Surround).

É de realçar que o canal de baixas frequências LFE (Low Frequency Effects) tipicamente utilizado no formato 5.1 dos sistemas surround, foi excluído nesta arquitetura.

O primeiro módulo, constituído pelos pontos (1) e (2) é o cerne deste algoritmo. Este módulo integra uma curva de frequências com dois filtros distintos que, no seu conjunto, é designado por filtro K (K-Weighted).

Desde há muito que os filtros de frequências têm sido utilizados para a medição da resposta dos equipamentos áudio ou para estabelecer uma melhor correlação em termos de frequência e intensidade, tendo em conta a nossa sensibilidade auditiva ao longo do espectro. Estes filtros têm como objetivo condicionar as frequências que

irão ser medidas. A sua denominação é em grande medida determinada pela sua cronologia. Assim existem filtros de frequência tipo A, B, C, etc. e que genericamente são referidos como A-Weighted, B-Weighted C-Weighted, etc. Neste caso, o conjunto de filtros utilizado nos pontos (1) e (2), têm como resultado uma préênfase de frequências que se convencionou designar por filtro “K” e que é um dos elementos fundamentais para a medição do Loudness. Com o objetivo de ajustar a sensibilidade da resposta do ouvido humano, cada um dos canais passa no módulo K-

Weighted individualmente.

Este filtro atenua as baixas frequências, onde a nossa resposta a baixas intensidades é mais reduzida. Para compensar o efeito de atenuação de frequências produzido pela estrutura física da própria cabeça, introduz um incremento de 4dB a partir dos 1.000 até aos 4.000 Hertz, mantendo a linearidade a partir desse ponto (Figura 11).

Figura 11 - Resposta em frequência do filtro K-Weighted. Fonte: (EBU Tech 3343, 2016).

Excetuando o canal LFE (Low Frequency Effects), que não está incluído nesta medição, todos os canais de uma gravação multicanal (mono, estéreo ou surround) são misturados com o filtro K-Weighted antes de ser calculado o valor de RMS (Root

Mean Square), ou seja, para calcular a energia associada à sequência de áudio

medida.

No ponto (3), encontra-se o Módulo de deteção RMS, que identifica os valores médios da energia do sinal em cada canal à saída do filtro K-Weighted.

No ponto (4), encontra-se um Módulo de Ganho que permite a amplificação do sinal e que irá afetar exclusivamente os dois canais surround traseiros, aumentando 1.5 decibéis em cada um deles. Este incremento de ganho nos canais traseiros está associado a razões evolutivas. Uma vez que a nossa atenção está em grande medida

direcionada para o som dos eventos que acontecem à nossa frente, sons vindos de trás condicionam instantaneamente a nossa atenção. Este incremento de 1.5 dB pretende assim refletir esta circunstância durante o processo de medição.

O ponto (5) é o Módulo de Somatório. O sinal de todos os canais anteriormente processados será introduzido neste módulo para que posteriormente se possa extrair os valores de potência média associada.

Na revisão de 2011, foram integradas no documento alterações importantes relativas a esta fase de processamento, designadamente com a introdução do método de Gating na medição do Loudness. Este método, descrito mais adiante, permitiu restringir a medição do Loudness apenas às partes do programa com valores de intensidade sonora relevante, desprezando as zonas de silêncio ou as zonas extremamente calmas, cujo impacto na perceção do ouvinte em relação à totalidade do programa é pouco relevante.

O ponto (6) mostra o módulo onde se faz a Conversão em valores logarítmicos o que permite estabelecer uma equivalência direta com decibel. O módulo final, identificado no ponto (7), integra o Módulo de análise da globalidade do sinal, permitindo aferir sobre os valores do Loudness Integrado do programa. Para além de fornecer valores sobre o Loudness integrado, a análise pode utilizar janelas temporais diferenciadas e por esse motivo são disponibilizadas no modulo final as funções de reiniciar, pausar e limpar os valores de medição (Start / Pause / Reset).