Теперь немного о практическом значении некоторых параметров, выраженных
(измеренных) в децибелах.
- 1dB - минимальное различие в громкости сигналов,
уверенно замечаемое большинством слушателей;
- 3dB - увеличение мощности сигнала (не громкости!) в два
раза;
- 6dB - возрастание напряжения в два раза;
- 10dB - увеличение мощности сигнала в 10 раз, а
громкости звука - в два (!) раза;
- 20dB - возрастание напряжения в 10 раз, мощности - в 100, громкости - в
четыре.
Если о каком-то устройстве известно, что его коэффициент передачи равен 0dB,
то это значит, что выходной сигнал в точности равен входному. И ничего более!
Некоторые наиболее распространённые уровни электрических сигналов:
- стандартный "нулевой" уровень 0dB=0,775V;
- часто встречающийся уровень +4dB=1,23V;
- уровень, используемый в профессиональной аппаратуре
+6dB=1,55V;
- уровень, используемый в бытовой аппаратуре -10dB=0,25V (250 милливольт)
Измерение уровней в звукотехнике Казалось бы, что здесь
сложного - измерить напряжение? Подключи вольтметр - и измеряй себе на здоровье!
Если бы всё было так просто... Так легко бывает, наверно, только у электриков. В
звуке всё гораздо сложнее. Реальные звуковые сигналы похожи на всё что угодно,
кроме известной всем синусоиды. При измерении уровней звуковых сигналов
результат будет зависеть как от характера анализируемой фонограммы, так и от
типа применяемого вольтметра. "Секрет" здесь заключается в том, что звуковой
сигнал имеет ярко выраженный импульсный характер, со значительным пик-фактором.
(Пик-фактором называется отношение мгновенной, "пиковой" амплитуды сигнала к его
эффективному, действующему значению). Пик-фактор очень сильно отличается у
различных звуковых источников. Для нормально сведённой фонограммы поп-музыки (не
"пережатой") он составляет величину порядка 12 дБ, для речи 18-20 дБ, а уж для
необработанной фонограммы, да ещё отдельных треков, а если там записаны
ударные... Даже подумать страшно! Соответственно и разные типы вольтметров
на одном и том же сигнале будут давать различные показания. Существуют три
основных типа вольтметров - вольтметр "средних значений", "пиковый" вольтметр и
вольтметр "действующих значений", иначе называемый "среднеквадратичный" (RMS).
- Вольтметр средних значений (VU-meter, или "волюметр") исторически появился
самым первым, и является самым простым по устройству - показывающий прибор
просто включён в диагональ диодного моста. Динамические характеристики
измерителя полностью определяются инерционными параметрами стрелочного
индикатора, а все механические измерители имеют весьма значительный разброс по
этим параметрам, соответственно и показывает он по преимуществу "цену на дрова
на северном полюсе во время засухи". Однако - благодаря его длительному
применению - звукорежиссёры накопили богатый опыт работы, позволяющий (при
соответствующей практике) правильно оценивать показания измерителя и вносить
необходимые поправки "на слух", с учётом характера звукового материала. Только
этим - и ничем иным - и объясняется такая феноменальная "живучесть" этого типа
измерителей. - Вольтметр действующих значений (среднеквадратичный)
показывает величину напряжения, пропорциональную реальной долговременной
мощности сигнала, его "тепловой эквивалент" И в самом деле, лучшие
RMS-вольтметры построены именно с использованием термопреобразователей -
исследуемое напряжение нагревает термоэлемент, по температуре которого и судят о
величине напряжения. Однако, как вы понимаете, нагрев термоэлемента - дело
долгое, измеритель получается излишне инерционным, и применять его для оценки
звуковых сигналов - занятие неблагодарное. Другое дело - измерение напряжения
шумов. Запомните! Измерять уровень шумов аппаратуры можно только
среднеквадратичным вольтметром! И никаким иным! При использовании любых других -
ошибки в результатах из-за стохастического характера шумов абсолютно
непредсказуемы! - Пиковый вольтметр в подавляющем большинстве случаев как
раз и служит измерителем уровней звуковых сигналов в профессиональной
аппаратуре. Однако он "в чистом виде" малопригоден для работы, так как, реагируя
даже на самые короткие пики сигнала, будет давать постоянно завышенные
показания, а фонограмма при этом будет тихой. Как же быть? Выход был найден в
некотором (намеренном) "ухудшении" параметров измерителя - таким образом, чтобы
отдельные, "очень уж короткие" пики сигналов он как бы "перестал видеть". Для
этого в схему измерителя были введены специальные интегрирующие
зарядно-разрядные цепочки, определяющие динамические характеристики прибора.
Такие измерители получили название "квазипиковые", и вот они-то на самом деле и
являются теми измерителями, с которыми мы имеем дело в повседневной практике.
Запомните! ВСЕ измерители, на которых написано "Peak" - на самом деле
являются квазипиковыми! Единственные чисто пиковые измерители - это индикаторы
"Over" на некоторых цифровых рекордерах. Самые первые квазипиковые
измерители имели время интеграции 60 миллисекунд, что примерно соответствует
инерционности человеческого слуха. Время интеграции - это величина, определяющая
быстродействие измерителя - или, иначе говоря, - длительность тех коротких пиков
сигнала, на которые измеритель ещё реагирует. На более короткие сигналы
измеритель, конечно, тоже реагирует, но плохо, слабо. Постепенно, с ростом
технических требований к качеству записей, ужесточались и требования к
измерителям уровней. Требовалось всё большее отношение сигнал/шум, постоянно
возрастал уровень записи (намагниченность ленты), и всё меньшим становился запас
по перегрузке. (А "цифра", например, не терпит вообще никаких перегрузок, даже
малейших) Чтобы более-менее надёжно контролировать максимальные уровни
сигналов, стали увеличивать быстродействие измерителей. Сначала время интеграции
было уменьшено до 10 миллисекунд, а затем - и вовсе до 5 миллисекунд. Считается,
что искажения перегрузки с длительностью менее 5 мс ухо не замечает. Смотря
какие искажения! Цифровые - ещё как замечает... Но... За всё приходится
платить. В данном случае за увеличение быстродействия измерителей пришлось
расплачиваться значительным увеличением разрыва между субъективно воспринимаемой
громкостью звучания и показаниями индикаторов. Хотя в случае современной
поп-музыки, до предела "сжатой", закомпрессированной, этот разрыв не очень уж и
велик. Итак - 60-мс измерители удовлетворительно соответствуют субъективному
восприятию громкости, но плохо показывают пики сигналов. 5-мс измерители хорошо
индицируют пики, но их показания плохо коррелируют с громкостью звука. Как
быть? Да очень просто. Решите - что вам, собственно, нужно контролировать? Если
вы радиоинженер и обслуживаете передатчик или другую линию связи, то для вас
главное - не допустить перегрузки. Смело выбирайте самый быстрый индикатор - и
спокойно работайте. Но если вы звукорежиссер, то перед вами встанет проблема
"плотности" звучания и других художественных особенностей. Тупик? Пока ещё нет.
Есть два выхода. Первый - это применение "двойных" индикаторов, которые
показывают оба значения - и пиковое, и действующее. Они уже существуют и
довольно широко применяются, хотя в их конструкции наличествует оттенок лёгкого
и нестрашного вранья: индикатор "Peak" реально квазипиковый (см. выше), а та
часть индикатора, которая на самом деле показывает истинный RMS-уровень (есть и
такие, только цена "кусается"), стыдливо, по инерции, именуется "VU". Но
возможен и второй выход. Как знать, может быть, со временем, когда
звукорежиссёры накопят достаточный опыт, снова повторится история с волюметром,
только на этот раз "с точностью до наоборот"? А как вы думаете?..
[ 1 ]
2
|