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La **Rec. UIT-R BS.1770-5** define cómo miden la sonoridad de un programa la
radiodifusión y el streaming: **ponderación K**, potencia cuadrática media en
**bloques de 400 ms con puertas** y suma ponderada por canal, expresada en
**LKFS/LUFS**. **EBU R 128** construye encima la práctica de normalización
(todo programa se nivela a **−23,0 LUFS** con un techo de pico verdadero de
**−1 dBTP**), y sus documentos compañeros EBU Tech 3341 y Tech 3342 añaden el
medidor en *modo EBU* (sonoridad momentánea, de corto plazo e integrada) y el
*rango de sonoridad* (LRA). phonometry implementa la cadena completa en el
espacio de nombres `broadcast` y valida cada señal de prueba EBU
sintetizable con su tolerancia oficial.

## 1. La ponderación K y la medida de sonoridad (Anexo 1)

La señal atraviesa primero un prefiltro de dos etapas: un realce de agudos
de ~+4 dB que modela la cabeza como una esfera rígida y después el paso alto
RLB. Su concatenación es la **ponderación K**. La sonoridad en un intervalo
es la suma ponderada por canal de las potencias cuadráticas medias $z_i$
(Fórmula 2):

$$
L_K = -0.691 + 10 \log_{10} \sum_i G_i\, z_i \quad \text{LKFS},
$$

donde la constante cancela la ganancia de la ponderación K a 997 Hz y $G_i$
pondera cada canal (1,0 los canales frontales, 1,41 los envolventes, LFE
excluido, Tabla 3). La Recomendación ancla la escala: un seno de 997 Hz a
0 dB FS en un canal frontal marca −3,01 LKFS. La unidad se escribe LKFS en
la UIT y LUFS en la EBU; son idénticas, y 1 LU es 1 dB.

```python

from phonometry import broadcast

fs = 48000
t = np.arange(20 * fs) / fs
x = np.zeros((5, t.size))                     # L, R, C, Ls, Rs
x[0] = np.sin(2 * np.pi * 997.0 * t)          # 0 dB FS en el canal izquierdo
print(round(broadcast.integrated_loudness(x, fs), 2))   # -3.01  LKFS
```

Los coeficientes de los biquads están tabulados a 48 kHz (Tablas 1-2) y a
esa frecuencia se devuelven literalmente; cualquier otra frecuencia los
rederiva a través del prototipo analógico para que la respuesta coincida con
la especificación (dentro de 0,02 dB a 32 kHz y por encima; las frecuencias
por debajo de 16 kHz se rechazan):

```python

from phonometry import broadcast

(b1, a1), (b2, a2) = broadcast.k_weighting_coefficients(48000)
print(b1)   # [ 1.53512486 -2.69169619  1.19839281]  (Tabla 1, literal)
y = broadcast.k_weighting(np.random.default_rng(0).standard_normal(48000),
                          48000)              # la propia señal filtrada
```

`k_weighting_response` evalúa esos mismos biquads como función de
transferencia y devuelve un `KWeightingResponse` inmutable que lleva la
magnitud combinada (`magnitude_db`) y las dos etapas (`shelf_db`,
`highpass_db`) sobre una rejilla de frecuencia logarítmica; su `.plot()`
dibuja la respuesta, con el realce de cabeza esférica de +4 dB y la caída
del paso alto RLB:

<details>
<summary>Mostrar el código de esta figura</summary>

```python

from phonometry import broadcast

broadcast.k_weighting_response(48000).plot(language="es")
plt.show()
```

</details>

## 2. Las puertas y la sonoridad de programa

La sonoridad **integrada** (de programa) divide la medición en bloques de
400 ms con solape del 75 % y les aplica dos puertas (Fórmulas 3-7): los
bloques por debajo del umbral absoluto de **−70 LKFS** se descartan; la
sonoridad de los supervivientes menos 10 LU fija el **umbral relativo**, y
los bloques por encima de ambas puertas definen el resultado. Las puertas
evitan que los pasajes silenciosos largos (ambientes, pausas, colas de
aplausos) arrastren hacia abajo el nivel del primer plano:

```python

from phonometry import broadcast

fs = 48000
def tono(nivel_dbfs, segundos):
    t = np.arange(int(segundos * fs)) / fs
    return 10 ** (nivel_dbfs / 20) * np.sin(2 * np.pi * 1000.0 * t)

# 10 s de programa a -23 dBFS seguidos de 30 s de ambiente silencioso.
x = np.concatenate([tono(-23.0, 10.0), tono(-50.0, 30.0)])
res = broadcast.program_loudness(np.vstack([x, x]), fs)
print(round(res.integrated, 1))            # -23.1  LUFS (la cola se descarta)
print(round(res.relative_threshold, 1))    # -39.0  LUFS
res.plot()   # la traza de sonoridad: la línea integrada ignora la cola (necesita matplotlib)
```

Una media sin puertas sobre los mismos 40 s quedaría cerca de −29 LUFS: las
puertas son lo que hace que los programas de gran rango de sonoridad casen
en antena. EBU R 128 normaliza este valor integrado a **−23,0 LUFS**; cuando
el objetivo no es alcanzable en la práctica (programas en directo, por
ejemplo) se permite una tolerancia de ±1,0 LU, y los flujos de control de
calidad admiten ±0,2 LU por error de medida. La figura hace visible la puerta
sobre un programa de ruido conformado con una cola silenciosa larga:

*La puerta relativa (10 LU por debajo de los supervivientes) descarta todos
los bloques de la cola, así que la sonoridad integrada mantiene el primer
plano en −23,0 LUFS mientras la media energética sin puerta se hunde hacia
−27,7 LUFS — y seguiría hundiéndose con cada minuto extra de ambiente. Sin la
puerta, los pasajes silenciosos dejarían al primer plano de una mezcla de cine
muy por encima del objetivo.*

<details>
<summary>Mostrar el código de esta figura</summary>

```python

from scipy import signal
from phonometry import broadcast

fs = 48000
rng = np.random.default_rng(3341)
sos = signal.butter(2, 2000.0, fs=fs, output="sos")
trozos = []
# 20 s de material de programa y 40 s de ambiente de sala ~29 LU más bajo.
for nivel, segundos in [(-23.0, 20.0), (-52.0, 40.0)]:
    ruido = signal.sosfilt(sos, rng.standard_normal(int(segundos * fs)))
    ruido /= np.sqrt(np.mean(ruido ** 2))
    trozos.append(10 ** (nivel / 20) * ruido)
x = np.concatenate(trozos)
# Normalizar la sonoridad del programa al objetivo de R 128 y medirlo.
x *= 10 ** ((-23.0 - broadcast.integrated_loudness(np.vstack([x, x]), fs)) / 20)
res = broadcast.program_loudness(np.vstack([x, x]), fs)

ax = res.plot(language="es")
finita = res.momentary[np.isfinite(res.momentary)]
sin_puerta = 10 * np.log10(np.mean(10 ** (finita / 10)))
ax.axhline(sin_puerta, ls="-.", color="#2ca02c",
           label=f"Media sin puerta {sin_puerta:.1f} LUFS")
ax.legend(loc="center right")
plt.show()
```

</details>

## 3. Modo EBU: momentánea, corto plazo, integrada

EBU Tech 3341 define las tres escalas temporales de un medidor conforme, y
una sola llamada las calcula todas:

* **Momentánea (M)**: ventana deslizante de 400 ms, sin puertas;
* **Corto plazo (S)**: ventana deslizante de 3 s, sin puertas;
* **Integrada (I)**: la sonoridad de programa con puertas anterior,

más **Max M** y **Max S**, el pico verdadero y el LRA:

```python

from phonometry import broadcast

fs = 48000
def tono(nivel_dbfs, segundos):
    t = np.arange(int(segundos * fs)) / fs
    return 10 ** (nivel_dbfs / 20) * np.sin(2 * np.pi * 1000.0 * t)

# Caso de prueba 3 de EBU Tech 3341: escalones de -36 / -23 / -36 dBFS.
x = np.concatenate([tono(-36.0, 10.0), tono(-23.0, 60.0), tono(-36.0, 10.0)])
res = broadcast.program_loudness(np.vstack([x, x]), fs)
print(round(res.integrated, 1), round(res.max_momentary, 1),
      round(res.max_short_term, 1))         # -23.0 -23.0 -23.0
res.plot()   # trazas M/S, línea integrada y banda de LRA (necesita matplotlib)
```

El `ProgramLoudnessResult` congelado lleva las series M y S con sus ejes de
tiempo, los máximos, los umbrales, el LRA con sus bordes percentiles, los
picos verdaderos por canal y las ponderaciones de canal; su `.plot()` dibuja
la traza de sonoridad del programa:

<details>
<summary>Mostrar el código de esta figura</summary>

```python

from scipy import signal
from phonometry import broadcast

fs = 48000
rng = np.random.default_rng(1770)
sos = signal.butter(2, 2000.0, fs=fs, output="sos")
trozos = []
for nivel, segundos in [(-38, 8), (-23, 16), (-17, 12), (-25, 16), (-45, 8)]:
    ruido = signal.sosfilt(sos, rng.standard_normal(int(segundos * fs)))
    ruido /= np.sqrt(np.mean(ruido ** 2))
    t = np.arange(ruido.size) / fs
    vaiven = 1 + 0.22 * np.sin(2 * np.pi * 0.9 * t) \
        + 0.14 * np.sin(2 * np.pi * 2.83 * t + 1.0)
    trozos.append(10 ** (nivel / 20) * ruido * vaiven)
x = np.concatenate(trozos)

# Normalizar el programa al objetivo de R 128 y medirlo.
ganancia = -23.0 - broadcast.integrated_loudness(np.vstack([x, x]), fs)
x *= 10 ** (ganancia / 20)
broadcast.program_loudness(np.vstack([x, x]), fs).plot(language="es")
plt.show()
```

</details>

## 4. Rango de sonoridad (EBU Tech 3342)

El **rango de sonoridad** cuantifica cuánto varía la sonoridad en una escala
temporal macroscópica, en LU. Es la separación entre los **percentiles 10 y
95** de la distribución de sonoridad de corto plazo tras una puerta en
cascada: un umbral absoluto de −70 LUFS y después un umbral relativo
**−20 LU** por debajo del nivel de lo que sobrevivió (deliberadamente más
profundo que los −10 LU de la medida integrada, para que el primer plano
silencioso pero real siga contando). Los percentiles impiden que un disparo
aislado o un fundido inflen el valor:

```python

from phonometry import broadcast

fs = 48000
def tono(nivel_dbfs, segundos):
    t = np.arange(int(segundos * fs)) / fs
    return 10 ** (nivel_dbfs / 20) * np.sin(2 * np.pi * 1000.0 * t)

# Caso de prueba 1 de EBU Tech 3342: 20 s a -20 dBFS y 20 s a -30 dBFS.
x = np.concatenate([tono(-20.0, 20.0), tono(-30.0, 20.0)])
res = broadcast.program_loudness(np.vstack([x, x]), fs)
print(round(res.loudness_range, 1))         # 10.0  LU
res.plot()   # la banda sombreada de LRA abarca la separación P10-P95 (necesita matplotlib)
```

*En el caso de referencia de Tech 3342 la distribución de corto plazo tiene
dos mesetas separadas 10 LU, y la banda sombreada entre los percentiles 10 y
95 lee exactamente `LRA = 10,0 LU`; la sonoridad integrada se asienta entre
las mesetas. En programas reales, la misma banda distingue de un vistazo un
drama normalizado por diálogo (LRA en torno a 10-20 LU) de un anuncio
comprimido (unos pocos LU).*

<details>
<summary>Mostrar el código de esta figura</summary>

```python

from phonometry import broadcast

fs = 48000
def tono(nivel_dbfs, segundos):
    t = np.arange(int(segundos * fs)) / fs
    return 10 ** (nivel_dbfs / 20) * np.sin(2 * np.pi * 1000.0 * t)

# Caso de prueba 1 de EBU Tech 3342: 20 s a -20 dBFS y 20 s a -30 dBFS.
x = np.concatenate([tono(-20.0, 20.0), tono(-30.0, 20.0)])
res = broadcast.program_loudness(np.vstack([x, x]), fs)
res.plot(language="es")   # la banda de LRA abarca exactamente los 10 LU entre mesetas
plt.show()
```

</details>

`loudness_range()` también está disponible de forma independiente sobre
cualquier vector de sonoridad de corto plazo, siguiendo la implementación de
referencia de Tech 3342 (incluida su indexación de percentiles por rango más
cercano). La EBU no recomienda el LRA para programas de menos de un minuto:
demasiado pocas ventanas de 3 s.

## 5. Pico verdadero (Anexo 2)

Los picos por muestra engañan: el máximo verdadero de la forma de onda
reconstruida cae en general *entre* muestras, y un medidor de pico por
muestra infravalora 3 dB un tono a $f_s/4$ con la fase desafortunada (peor
caso $20\log_{10}\cos(\pi f_{\mathrm{norm}}/n)$ para una razón de
sobremuestreo $n$). Por eso el Anexo 2 de BS.1770-5 mide el **pico
verdadero** sobre la señal sobremuestreada hasta al menos 192 kHz (4× a
48 kHz), en **dBTP** (dB respecto al 100 % de la escala completa):

```python

from phonometry import broadcast

fs = 48000
t = np.arange(fs) / fs
# Un tono a fs/4 a plena escala cuyos picos caen justo entre muestras.
x = np.sin(2 * np.pi * (fs / 4) * t + np.pi / 4)
print(round(float(broadcast.true_peak_level(x, fs, oversample=1)), 2))  # -3.01
print(round(float(broadcast.true_peak_level(x, fs)), 2))                #  0.12
```

El interpolador recupera la excursión entre muestras que la rejilla de
muestreo perdió (el residuo de +0,12 dB es rizado de interpolación de los
bordes abruptos del tono, dentro de la tolerancia de +0,2/−0,4 dB que deben
cumplir los medidores en modo EBU). EBU R 128 limita la producción a
**−1 dBTP**; los códecs de distribución suelen necesitar más margen. Es la
misma maquinaria de pico sobremuestreado que sostiene el `lc_peak` ponderado
C de [Niveles integrados y estadísticos](/phonometry/es/guides/levels/).

## 6. Programas multicanal y el Anexo 3

Con 1, 2, 5 o 6 canales las ponderaciones de la Tabla 3 se aplican solas
(orden de canales `L, R, C, Ls, Rs`, o `L, R, C, LFE, Ls, Rs` con el LFE
excluido). Para cualquier otra disposición de altavoces (22.2, 4+7+0 y el
resto de sistemas de sonido avanzados de BS.2051), el Anexo 3 deriva la
ponderación de cada canal de la posición de su altavoz: 1,41 (+1,5 dB) para
los altavoces laterales de la capa media (60° ≤ |acimut| ≤ 120°,
|elevación| < 30°), 1,0 en el resto:

```python
from phonometry import broadcast

print(broadcast.channel_weight(110.0, 0.0))    # 1.41  (M+110, lateral)
print(broadcast.channel_weight(110.0, 35.0))   # 1.0   (U+110, capa superior)
pesos = broadcast.channel_weight([0, 30, -30, 90, -90], [0, 0, 0, 0, 0])
# -> [1. 1. 1. 1.41 1.41]; se pasa como program_loudness(..., weights=pesos)
```

El audio basado en objetos (Anexo 4) se mide renderizando primero a una
configuración de altavoces y midiendo el render; el renderizado en sí queda
fuera de este alcance.

## Informe de EBU R 128 (`.report()`)

`ProgramLoudnessResult.report(path)` renderiza una ficha PDF de una página con
el formato de una hoja de conformidad de entrega para radiodifusión: la línea
de norma base, un bloque opcional de metadatos, una tabla de conformidad a todo
lo ancho (`Métrica | Medido | Objetivo / Límite | Resultado`) y, debajo, la
gráfica de sonoridad frente al tiempo a todo lo ancho (el propio `.plot()` del
resultado, con las trazas momentánea y de corto plazo, la línea de la integrada
y la banda del LRA). El veredicto lo determinan **solo** la sonoridad integrada
y el pico verdadero máximo; el rango de sonoridad y los máximos
momentáneo/corto plazo se muestran como filas informativas (una raya en la
columna Resultado, nunca un color de cumple/no cumple). Un número único
enmarcado `I = X LUFS (LRA = Y LU, TP máx = Z dBTP)`, un veredicto combinado
CUMPLE/NO CUMPLE y un pie con el descargo fijo cierran la hoja.

La disposición apilada (tabla de conformidad arriba, gráfica debajo) difiere
del cuerpo estrecho de dos paneles de las demás fichas porque la tabla de
conformidad necesita cuatro columnas y la traza de sonoridad frente al tiempo
es apaisada. Usa el mismo contenedor `ReportMetadata` y el mismo motor de
renderizado que la
[ficha de aislamiento de ISO 717](/phonometry/es/guides/insulation-field/#informe-de-iso-717-report);
un `requirement` proporcionado se interpreta como la sonoridad de programa
objetivo en LUFS (por defecto los −23,0 LUFS de EBU R 128), y la ficha cumple
cuando la sonoridad integrada está dentro de la tolerancia de R 128
seleccionada y el pico verdadero es igual o inferior a −1,0 dBTP. La
tolerancia sigue el argumento `tolerance`: el valor por defecto `"qc"` aplica
el margen de ±0,2 LU por errores de medida del punto i) de R 128 (flujos de
trabajo de sonoridad como el control de calidad), y `"live"` aplica la
tolerancia de ±1,0 LU del punto h), permitida solo cuando el nivel objetivo no
es alcanzable en la práctica (por ejemplo, programas en directo); la regla
aplicada y su punto de R 128 se imprimen en la ficha. El veredicto se evalúa
sobre la sonoridad redondeada a los 0,1 LU mostrados, de modo que los números
impresos nunca pueden contradecirlo. El renderizado necesita reportlab
(`pip install phonometry[report]`); solo se admite `engine="reportlab"`. La
ficha se genera en inglés por defecto; pasa `language="es"` para una ficha en
español (cadenas fijas traducidas y coma como separador decimal), p. ej.
`res.report("loudness_fiche_es.pdf", language="es")`.

```python
from phonometry import broadcast, ReportMetadata

res = broadcast.program_loudness(x, fs)   # un programa estéreo terminado
res.report(
    "loudness_fiche.pdf",
    metadata=ReportMetadata(
        specimen="Secuencia de tonos de referencia",
        measurement_standard="EBU R 128",
        laboratory="Laboratorio de referencia Phonometry",
        requirement=-23.0,                # sonoridad de programa objetivo (LUFS)
    ),
)                                          # I (LUFS), LRA (LU), pico verdadero (dBTP)
```

La ficha de ejemplo se regenera con `make reports` y se conserva renderizada en
el repositorio; pulsa la vista previa para abrir el PDF.

## 7. Validación

Cada señal sintetizable de "requisitos mínimos" de EBU Tech 3341 (casos 1-6
y 9-23) y de Tech 3342 (casos 1-4) se ejecuta en la batería de tests con su
tolerancia oficial (±0,1 LU en sonoridad, +0,2/−0,4 dB en pico verdadero,
±1 LU en LRA), junto con el ancla de 997 Hz y la cota de infravaloración en
forma cerrada del Anexo 2, Adjunto 1. Los casos 7-8 y los casos 5-6 del LRA
usan material de programa auténtico distribuido por la EBU y no son
sintetizables; se ejecutan contra el conjunto oficial de pruebas de sonoridad
de la EBU (descargado de la propia EBU, cuya licencia cubre solo pruebas
técnicas, así que el audio nunca se incorpora al repositorio) y los cuatro
pasan dentro de tolerancia; las series de sonoridad por bloques medidas de
esos ficheros se incorporan como datos simples, de modo que las etapas de
gating y LRA de estos casos se ejecutan también en todas partes sin el
audio. El medidor independiente
[pyloudnorm](https://github.com/csteinmetz1/pyloudnorm) es un contraste útil
con grabaciones reales; no se usó como fuente de esta implementación.

## Qué cubre esta guía

**Cubierto.** La Rec. UIT-R BS.1770-5, Anexo 1: el prefiltro de ponderación K
de las Tablas 1-2, y la sonoridad integrada ponderada por canal con su puerta
en dos etapas (Fórmulas 1-7, Tabla 3). `k_weighting`, `k_weighting_coefficients`
y `program_loudness` los implementan. El nivel de pico verdadero
sobremuestreado del Anexo 2 se ejecuta mediante `true_peak_level`. Las
ponderaciones de canal dependientes de la posición del Anexo 3 para sistemas
de sonido avanzados se ejecutan mediante `channel_weight`. El objetivo de
−23,0 LUFS y el techo de −1 dBTP de EBU R 128 se apoyan en lo anterior. El
medidor momentánea/corto plazo/integrada de EBU Tech 3341 y el rango de
sonoridad de EBU Tech 3342 provienen del mismo resultado `program_loudness`,
con `loudness_range()` también disponible de forma independiente.

**No cubierto.** El Anexo 4 de BS.1770-5, el audio basado en objetos, queda
fuera de alcance. La guía señala que el renderizado a una disposición de
altavoces debe ocurrir antes, y phonometry no implementa ningún renderizador
de audio espacial para ese paso. EBU Tech 3343 se cita solo como práctica de
producción alrededor de estos números: es orientación, no un algoritmo, y
nada aquí lo ejecuta.