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