В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Анатолий Соколин
ВГТРК
Внедрение цифровых технологий сопровождается так называемыми "трудностями переходного периода". А если говорить более конкретно - трудностями освоения нового. Процесс же освоения нередко чреват заблуждениями. А они, в свою очередь, мешают принятию правильных решений. Такая ситуация сложилась в связи с внедрением в некоторых отечественных телекомпаниях Рекомендации Европейского вещательного союза (EBU) R68-2000
Европейский вещательный союз, желая облегчить обмен телевизионными программами в цифровой форме между телекомпаниями, рекомендует им использовать в обмениваемых материалах единые значения уровней оцифрованного звукового сигнала. В соответствии с Рекомендацией EBU R68-2000, уровень установочного синусоидального сигнала, предназначенного для сверки уровней трактов, должен быть равен минус 18 dВFS, а уровень максимально допустимого сигнала, эквивалентный уровню сигнала звукового сопровождения реальной телевизионной программы, на 9 дБ больше, то есть минус 9 dВFS.
В интересах вещательных компаний
Предмет регулирования этого документа таков, что он затрагивает интересы многих телекомпаний, участвующих в обмене цифровыми телепрограммами. Положительный результат этого обмена достижим только на основе Рекомендации EBU R68-2000 и при условии, что все участники обмена, без исключения, станут использовать в ТВ-программах только те значения уровней, что предложены в этой Рекомендации. В противном случае участники обмена только будут усложнять жизнь друг другу.
Проблема касается многих ТВ-компаний, поэтому нужно устранить все, что мешает принятию отечественными телекомпаниями Рекомендации EBU R68-2000, являющейся важной для них не только при обмене программами между собой, но и при международном обмене.
Сейчас "трудностью переходного периода" является мнение, что отечественные телекомпании не могут принять рекомендуемый максимально допустимый уровень оцифрованного звукового сигнала минус 9 dВFS, а должны работать с уровнем минус 12 dВFS. И обосновывается это мнение тем, что существующий номинальный (в современной терминологии - максимально допустимый) уровень аналогового звукового сигнала программы плюс 6 dBu (1,55
В) якобы соответствует уровню минус 12 dВFS. Сразу же определим такую ревизию Рекомендации EBU как заблуждение, которое связано с непониманием физической сущности единицы измерения уровня оцифрованного звукового сигнала - децибела полной шкалы (dВFS).
Физическая сущность полной шкалы
Наименование dВFS включает в себя два новых понятия: "полная шкала" и "децибел полной шкалы". Природа этих терминов тесно связана с устройствами аналого-цифрового преобразования (АЦП). По принципу действия такого преобразователя входной электрический сигнал сравнивается с эталонным напряжением, а результат сравнения преобразуется на выходе АЦП в двоичный код, значение которого пропорционально входному аналоговому напряжению. Здесь важно обратить внимание на то, что в процессе преобразования не соблюдается какое-либо нормированное соответствие значения двоичного кода величине входного напряжения, а устанавливается лишь некая пропорция между ними. При этом коэффициент пропорциональности никем не регламентирован и даже, больше того, может определяться пользователем, так как в состав АЦП обычно входит усилитель аналогового сигнала с регулируемым коэффициентом передачи.
Полная шкала - это параметр АЦП. Она включает в себя все значения, которые может принимать двоичный код на выходе АЦП: от минимальной величины, когда все биты двоичного кода равны 0, до максимальной, когда все биты равны 1. Таким образом, полная шкала представляет собой непрерывный ряд последовательных значений безразмерных величин, выраженных двоичным кодом во всем диапазоне значений, которые допускает разрядность кода, использованного в АЦП. Единица полной шкалы равна единице двоичного кода, а величина ее обусловлена разрядностью кода.
Уровень оцифрованного сигнала определяется значениями двоичного кода в единицах полной шкалы. Правда, пользоваться этими значениями крайне неудобно. Инженеры, работающие со звуком, привыкли оперировать децибелами. Поэтому линейная шкала двоичных кодов заменена логарифмической шкалой этих же кодов, в которой за начало отсчета, то есть за 0 dВFS, принято максимальное значение полной шкалы, когда все биты двоичного кода равны 1.
Следовательно, децибел полной шкалы - это единица измерения уровня оцифрованного звукового сигнала в значениях двоичных кодов, расположенных в логарифмической последовательности. В полной шкале значения уровней оцифрованного сигнала в dВFS связаны жестким соотношением с их значениями в двоичных кодах. Подобным же соотношением связаны значения напряжения в вольтах с их значениями вdBu в шкале напряжений. Однако не существует никакого нормированного соотношения между единицей шкалы напряжения (вольт) и единицей полной шкалы (dВFS). На рис. 1 изображены обе названные шкалы, причем шкала справа представляет собой половину полной шкалы, отображающую только положительные значения оцифрованного звукового сигнала.
Физическая природа полной шкалы и ее единицы dВFS позволяет сформулировать общее положение: любое значение уровня оцифрованного сигнала, выраженное в dВFS, можно установить в соответствие с любым значением уровня аналогового сигнала, выраженным в вольтах или dBu и наоборот. Производится это при помощи подбора их коэффициента пропорциональности.
Частный случай не отменяет правило
Часто можно слышать утверждения, что уровню плюс 6 dBu (],55 В) соответствует цифровой уровень минус 12 dВFS по шкале EBU и минус 18 dВFS по шкале SМРТЕ. В этих шкалах (рис. 2), как и в родственных им таблицах, 0 dВFS соответствует плюс 18 dBu (EBU) и плюс 24 dBu (SМРТЕ). Заблуждение же состоит в том, что эти две шкалы соответствия аналоговых и цифровых величин возводятся в абсолют, как будто не может существовать и третья шкала, и пятая, и десятая и так далее. Что этому мешает? Какими особыми свойствами обладают числа плюс 18 dBu и плюс 24 dBu, которые отсутствуют у других чисел шкалы напряжения?
На самом деле эти две так называемые "шкалы EBU и SМРТЕ" всего лишь частные случаи сформулированного выше общего положения, из которого вытекает, что любую из точек аналоговой шкалы теоретически можно сопоставить с началом цифровой шкалы, то есть с 0 dВFS. А практически диапазон аналоговых величин определяется техническими возможностями конкретного АЦП. "Трудности переходного периода", как и ревизия Рекомендации R68-2000, легко устраняются, если применять шкалу, в которой 0 dВFS, в отличие от "шкал EBU и SМРТЕ", соотносится с плюс 15 dBu (рис. 3). По этой шкале принятый в отечественных телекомпаниях максимально допустимый уровень аналогового сигнала плюс 6 dBu (1,55 В) как раз и будет соответствовать максимально допустимому уровню оцифрованного сигнала минус 9 dВFS, рекомендованному EBU. Означенная шкала соответствия выполняет для отечественных телекомпаний ту же роль, что и так называемые "шкалы EBU и SМРТЕ" для некоторых (не всех!) западных телекомпаний. Установить на практике соотношение между аналоговыми и цифровыми уровнями в соответствии со шкалами, изображенными на рис. 3, можно с помощью имеющихся в АЦП регулировок. Процесс настройки обязательно следует контролировать с помощью прибора, способного измерять уровень оцифрованного сигнала в dBFS.
Выход всегда есть
И последнее. Пребывающим в заблуждении имеет смысл задуматься над тем, почему EBU, зная о существовании множества национальных стандартов уровней аналоговых сигналов, тем не менее, всем рекомендует использовать в цифровых программах одно значение для максимально допустимого уровня - минус 9 dВFS. Ведь с позиций обсуждаемого заблуждения всем выполнить эти Рекомендации невозможно. Но и подозревать EBU в выпуске технически безграмотного документа абсурдно, тем более что уже многие ТВ-компании в мире ввели его в действие, тем самым признав его состоятельность.
Выход один - быстрее избавляться от вредных заблуждений.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #7, 2005
Посещений: 23784
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
