Уровень аудиосигнала – что это и с чем его едят?

Уровень аудиосигнала – что это и с чем его едят?

Измерение уровня аудиосигнала

Одна из наиболее туманных тем в мире аудио была и остается тема измерительного и индикационного оборудования. Для многих словосочетание "уровень аудиосигнала" продолжает оставаться некоторой агадкой. Это сложилось в результате внедрения различных стандартов, касательно параметров и методики измерения. Развитие цифровых технологий только усугубило ситуацию, добавив еще больше неуверенности. Уже давно в  прошом те времена, когда о характеристиках того или иного прибора можно было судить по его внешему виду. Ведь все помнят как выглядит классический VU метр, однако сегодня это еще не о чем не говорит и чтобы узнать, что же этот так похожий на своего прородителя метр измеряет, вам придется обратиться к его сопроводительной документации.

В этой статье мы рассмотрим несколько основных стандартов измерения уровня аудио сигнала, как аналогового, так и цифрового.

Прежде всего ответим на эллементарный вопрос Зачем нам вообще нужно измерять уровень аудио сигнала. На это есть несколько объективных причин.

Во-первых, для соблюдения корректной структуры уровня сигнала на протяжении всего сигнального тракта, что в свою очередь позволяет избежать перегрузки цепей оборудования и лишних искажений звука, а также максимально эффективно использовать доступный динамический диапазон

Во-вторых, некоторые измерительные приборы предоставляют возможность полученить информацию касательно такого субьективного ощущения как громкость аудио материала. Это становится возможным благодоря применению измерительных методик, в основе которых лежат исследования в области психоакустики, изучающей особенности человеческой слуховой системы, ее ограничения и недостатки. Но обо всм по порядку.

VU Meter

Чтобы внести некоторую структуру, разделим измерительные инструменты по их предназначению. Так, например, благодаря относительно большому времени интеграции (около 300 мс) VU метр может довольно много сказать нам о воспринимаемой громкости материала, но может оказатьсза практически бесполезным, если задачей является индикация пиковых значений аудио сигнала, которые могут оказаться весьма зловредными. И это опять же из-за довольно длительного времени интеграции - гораздо большего, чем длительность транзиентс - коротких звуков импульсного характера.

Шкала VU метра отличается от тех к которым уже успели привыкнуть пользователи последнего поколения и не редко вводит их в заблуждение. В отличии от значения 0 на шкале цифрового PPM метра, часто используемого в среде цифровых рабочих станций (DAW), 0 на шкале VU метра означает принятый за номинальный уровень +4 dBu, являющийся стандартным линейным уровнем в профессиональном аудио оборудовании. В зависимости от калибровки, это соответствует от -20 до -12 dBFS, что гарантирует от 20 до 12 dB резервного пространства. Под какой стандарт калибровать ваше оборудование зависит от рода материала, с которым вы преимущественно работаете. Если речь идет о классической музыке, то скорее всего вам подойдет вариант 0 VU = -20 dBFS, тогда как при работе с поп или рок музыкой, имеющей гораздо меньше динамики (к сожалению так сложилось), вам подойдет больше что-то между -16 и -14 dBFS.

PPM (Program Peak Meter)

Как можно заключить из названия, данный индикатор производит измерение пиковых значений сигнала. Такого рода индикаторы являются пожалуй наиболее распространенными и могут принимать различную форму и внешность - от одного или нескольких цветных светодиодов, дающих только грубую индикацию касательно уровня сигнала и применяемых в основном в полупрофессиональной сфере, до инструментов с высоким разрешением, на показатели которых полагаются радиостанции и телевизионные центры.

В аналоговом исполнении, PPM метр измеряет уровень аудиосигнала во временном окне равном 10 мс. С одной стороны, из-за такого короткого времени интеграции этот инструмент практически не пригоден для того, чтобы судить о громкости материала. С другой стороны, пиковые значения звуков, длительность которых составляет меньше 10 мс, PPM метр не регистрирует вовсе. Поэтому мгновенные пиковые значения сигнала могут отличаться на примерно 3 дБ от отображаемых на приборе. В эпоху аналогового оборудования это не представляло особой проблемы, так как даже когда не остовалось достаточного резерва динамического диапазона, то аналоговая техника, к примеру, магнитная лента, не особо строго наказывала виновного в этом звукоинженера, внося некоторую долю гармоничеких искажений. Часто этот эффект был даже желаемым. Однако в эпоху цифрового звука, когда все сигналы, уровень которых превышает максимально возможный уровень системы 0 dBFS, приравниваются к этому значению, что приводит к существенному и очень не приятно звучащему искажению сигнала, такие погрешности в точностях показания индикативного оборудования становятся непозволительными. Если учесть, что при частоте дискретизации 44,100 Hz, 10 мс составляют 441 отдельных отсчетов (семплов), то размахи угрозы становятся еще больше очевидны. При этом в соотвествии с принятыми стандартами, цифровой сигнал имеющий более чем 3 семпла подряд со значением 0 dBFS, считается искаженным. Почему именно три? Нет, не потому что три это какое-то магическое число. Все гораздо прагматичней - если первый и третий отсчет имеют максимально возможное в данной системе значение, то вероятность того, что уровень сигнала между ними превысил это значение очень велика и практически составляет 100%.

Ситуация не особо улучшилась и с внедрением цифровых посэмпловых измерительных приборов. В таких приборах считывание инфромации об  уровне сигнала ведется посэмплово. Казалось бы, что  может  быть  точнее?  Все  бы  хорошо,  если  бы  не  явление  интерсэмпловых  пиков.  То  есть, наивысшее пиковое значение цифрового сигнала совсем не  обязательно пришлись  именно  на  максимальную  точку  в  амплитуде  исходного  аналогового  сигнала.  Таким образом, действительные пиковые значения могут отличаться от посэмплово считываемых на 1-3 dB.

Однако, если у вас сложилось впечатление, что ситуация приобрела безвыходный характер и индикативное оборудование больше не на что не годно, то это не так. Соблюдая эллементарные правила и оставляя некоторый резерв, зависящий от типа прибора и области его применения, все вышеперечисленные методики измерения не только все еще имеют право на существование, но и могут оказать посильную помощь в соблюдении здоровой структуры уровня сигнала. Нужно только умело ими пользоваться и знать что именно показывает вам рабочий инструмент – будь то VU, PPM или любой другой метр.

Если вы находите данную статью информативной и, возможно, интересной для ваших друзей или коллег, то автор будет рад, если вы ею с ними поделитесь или порекомендуете. Вашим комментариям или мыслям на тему я также буду рад.

Если вы не желаете пропустить следующую статью, обзор нового оборудования и другие новости с портала YourSoundPath и хотите быть своевременно о них уведомлены, то рекомендую подписаться на почтовую рассылку с помощью формуляра ниже.

Подпишись на E-mail рассылку

и получи эксклюзивную возможность прочесть краткое руководство на тему "Основы акустики, психоакустики и акустической оптимизации помещений" 

Я никогда и никому не передам и не продам адрес вашей электронной почты. Вы можете отписаться в любое время.

2 Responses

  1. Здравствуйте, Макс!!! Выражаю огромную благодарность за сайт и ее содержание!!! Очень полезная информация!!! Спасибо!!!

    • MaxPoluektov

      Спасибо за теплые слова. Это мотивирует!

Leave a comment