Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Качественный подход к задаче выравнивания звуковых уровней

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Качественный подход к задаче выравнивания звуковых уровней


Валерий Шилов, ОАО ВНИИТР

В наше время перехода от аналоговых к цифровым технологиям в звуковом вещании актуальной остается проблема согласования звуковых уровней между аналоговой и цифровой аппаратурой. Отчасти проблема связана с использованием различных типов индикаторов для контроля звуковых уровней. В данной статье делается попытка решения проблемы путем обобщения положений трех международных рекомендаций на два типа аналоговых и два типа цифровых индикаторов уровня

Аналоговые индикаторы уровня

В практической работе со звуком используются различные типы аналоговых индикаторов уровня. На рис. 1 в верхнем выделенном прямоугольнике приведена упрощенная эквивалентная схема квазипикового индикатора уровня, а в нижнем выделенном прямоугольнике - эквивалентная схема индикатора средних значений, или VU Meter.

Как видно из рис. 1, индикаторы содержат стандартные выпрямители (VD, R, C1 и VD, R, C2), отличающиеся только номинальным значением конденсатора С1. Два стрелочных вольтметра постоянного тока Vj, V2 подключены к выходам выпрямителей. Входы выпрямителей подключаются через переключатель SA к различным источникам звуковых сигналов.

Пусть время установления показаний вольтметров примерно равно 1 мс, а время заряда конденсатора С1 - 5 мс. Емкость конденсатора С2 в 60 раз больше, значит, и время заряда конденсатора С2 равно 5 х 60 = 300 мс.

Рассмотрим различия в показаниях вольтметров.

Подадим на два выпрямителя синусоидальный сигнал частотой 1 кГц или более и с таким значением напряжения, чтобы показания вольтметров находились в последней трети шкалы. В данном случае приборы имеют близкие показания.

Подключим к обеим схемам источник фонограммы длительностью несколько минут. Во время воспроизведения сигнала реальной фонограммы будем снимать показания обоих вольтметров. Получим ряд значений напряжений (статистику) для вольтметров Vj и V2. Подсчитаем среднее статистическое значение напряжения для вольтметров. Пусть для вольтметра Vj среднее статистическое значение равно Uj, а для вольтметра V2 равно U2. Нетрудно заметить, что среднее статистическое значение Uj больше U2 в несколько раз. Вольтметр Vj отслеживает пиковые значения сигналов фонограммы, а вольтметр V2 "тяготеет" к средним значениям.

Добавим к шкалам вольтметров шкалы в децибелах (дБ). Установим шкалы в дБ для вольтметров так, чтобы отметки, соответствующие средним напряжениям Uj и U2, отвечали отметке 0 дБ.

Теперь, если "забыть" о шкале в вольтах, можно сказать, что получился переход к шкалам в децибелах аналоговых индикаторов уровня. Также следует отметить, что контролировать уровень сигнала одной и той же фонограммы можно - как по максимальным значениям квазипиковым индикатором уровня,так и по средним с помощью VU Meter.

Поясним положения рекомендации на конкретном примере.

Пусть имеется источник сигнала фонограммы с VU Meter, а приемник - с квазипиковым индикатором уровня. В начале каждой профессиональной фонограммы обычно записывается синусоидальный сигнал установочного уровня. Оператор источника устанавливает регулятором усиления уровень сигнала равным 0 дБ на шкале VU Meter.

Для оператора приемника уровень подаваемого сигнала соответствует уровню выравнивающего сигнала (AS рекомендации ITU [1]). Поэтому оператор устанавливает коэффициент передачи так, чтобы уровень входного сигнала соответствовал отметке минус 9 дБ шкалы квазипикового индикатора уровня.

После такой настройки по уровням синусоидальных сигналов фонограмма должна приниматься без искажений.

Цифровые индикаторы уровня

Напомним, что в цифровых индикаторах уровня:

  • все отметки шкал имеют знак минус (за исключением 0 отметки);
  • положительные значения запрещены;
  • цена деления не просто в дБ, а в dBFS. Согласно рекомендации EBU [2], уровень выравнивающего сигнала (AS) должен соответствовать отметке шкалы минус 18 dBFS цифрового индикатора уровня.

В рекомендации SMPTE [3] отметка шкалы минус 20 dBFS цифрового индикатора уровня фактически соответствует уровню выравнивающего сигнала (AS).

На рис. 2 сделана попытка объединения положений трех рекомендаций [1-3] на четырех шкалах индикаторов уровня. Также здесь отображены слева направо шкалы VU Meter, квазипикового индикатора уровня, цифрового индикатора уровня EBU, цифрового индикатора уровня SMPTE.

Интересно отметить, что шкала VU Meter, как правило, ограничена 3-5 дБ, что не позволяет отобразить значение уровня максимально допустимого сигнала PMS.

Опираясь на информацию, приведенную на рис. 2, прокомментируем примеры некорректного согласования звуковых уровней.

Пример 1. Источник фонограммы -устройство с квазипиковым индикатором уровня. Приемник - устройство с VU Meter.

У источника по установочному синусоидальному сигналу выходной уровень устанавливается равным 0 дБ по шкале квазипикового индикатора уровня. В приемнике входной уровень синусоидального сигнала устанавливается равным 0 дБ по шкале VU Meter.

Мысленно опустим по вертикали вниз на 9 дБ шкалу квазипикового индикатора уровня, чтобы по горизонтали совпали отметки шкал в 0 дБ VU Meter и квазипикового индикатора уровня. Нетрудно заметить, что при этом средний уровень реальной фонограммы (программы) источника будет на 9 дБ ниже "штатного" среднего уровня в канале записи приемника. После записи отношение сигнал/шум фонограммы ухудшится приблизительно на 9 дБ. Более детально пример рассмотрен в работе [4].

Пример 2. Источник фонограммы -устройство с квазипиковым индикатором уровня. Приемник - устройство с цифровым индикатором уровня EBU.

У источника отметка шкалы 0 дБ квазипикового индикатора уровня соответствует на выходном разъеме абсолютному уровню синусоидального сигнала, равного плюс 6 дБн.

В приемнике отметка минус 18 dBFS шкалы цифрового индикатора уровня соответствует на входных разъемах абсолютному уровню синусоидального сигнала, равного плюс 4 дБн.

Небольшое отступление. В профессиональной аппаратуре указывают значение абсолютного уровня синусоидального сигнала на входных/выходных разъемах, соответствующее определенной отметке шкалы индикатора уровня. Например, в видеомагнитофоне Betacam SP для отметки 0 дБ VU Meter может быть установлен на входных/выходных разъемах ряд значений абсолютного уровня синусоидального сигнала, а именно: плюс 4, 0 и минус 3 дБн.

Для поднятия уровня на входе приемника на 2 дБ было предложено (в рамках предприятия) работать на отметке минус 16 dBFS цифрового индикатора уровня.
На рис. 2 мысленно опустим по вертикали шкалу квазипикового индикатора уровня на 7 дБ так, чтобы по горизонтали совпали отметка шкалы 0 дБ квазипикового индикатора уровня с отметкой минус 16 dBFS цифрового индикатора уровня EBU.

Нетрудно заметить, что максимальный пиковый уровень реальной фонограммы (программы) источника будет выше на 2 дБ "штатного" среднего уровня в канале записи приемника. После записи отношение сигнал/шум фонограммы будет ухудшено примерно на 7 дБ.

Пример корректного согласования уровней

В качестве примера приведем последовательность шагов по установке уровней синусоидальных сигналов в тракте с R-DAT-магнитофоном, которая применяется с 2003 г. на одной из радиостанций.

  1. При настройке канала воспроизведения с помощью R-DAT-кассеты устанавливают уровень воспроизведения минус 9 дБ* по шкале квазипикового измерителя уровня по ГОСТ 21185 - 92. При этом пиковый индикатор уровня, установленный на магнитофоне, должен показывать минус 18 dBFS.
  2. Для настройки канала записи цифрового магнитофона на его входы с микшерского пульта подается синусоидальный сигнал частотой 1000 Гц с уровнем минус 9 дБ по шкале квазипикового измерителя уровня (минус 3 дБн или 0,549 В). Чувствительность входов цифрового магнитофона при этом устанавливается такой, чтобы показание пикового индикатора уровня, установленного на магнитофоне, соответствовало минус 18 dBFS.

Используя приведенную информацию, можно корректно выравнивать звуковые уровни в аналоговых и цифровых устройствах. * Квазипиковый индикатор уровня, где за 0 шкалы принимается синусоидальный сигнал плюс 6 дБн или 1,55 В.

Литература

  1. ITU-R BS.645-2 Test Signals and Metering to be used on International Sound Programmer Connections, 1992.
  2. EBU Technical Recommendation R68-2000 Alignment Level in Digital Audio Production Equipment and in Digital Audio Recorders.
  3. SMPTE Recommended practice RP 155-1997 Audio Levels for Digital Audio Records on Digital Television Tape Recorders.
  4. Меерзон Б. История одного измерения // Звукорежиссер. Март, 2005 г.

Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #2, 2007
Посещений: 12365

Статьи по теме


  Автор
Валерий Шилов

Валерий Шилов

Директор ТРК "Видеоинформационное агентство "Водолей" (г. Пятигорск)

Всего статей:  2

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций