Приборы визуального контроля звукового сигнала. Измерители уровня и использование понятия Headroom на практике.

1) Измеритель средних значений - VU-meter. (аналог)

2) Измеритель квазипиковых значений уровня сигнала (QPPM). (аналог)

3) Измеритель мгновенных значений уровня (SPPM). (цифра)

Измеритель уровня необходим для визуального объективного контроля уровня передачи и ее динамического диапазона. - Традиционные измерители уровня должны быть инерционными, т. е. показывать не мгновенные, а усредненные за некоторые промежутки времени значения энергии измеряемых сигналов. Шкала градуируется в децибелах (на некоторых приборах еще пишут проценты).

Технические характеристики:

Время интеграции - то время, за которое прибор усредняет показания. За время интеграции измерителя уровня принимают длительность тонального импульса, при которой указатель прибора отклоняется на 80% шкалы. VU-meter - 300 мс. - QPPM - 5 мс. - SPPM - менее 0,1 мс.

Время срабатывания - время, за которое указатель прибора дойдет до нужного значения.

Время возврата - время, за которое указатель прибора вернется в исходное положение.

Измеритель квазипиковых значений уровня сигнала. - Время интеграции - 5 мс. Дает возможность следить за самыми короткими из воспринимаемых на слух выбросами сигнала. + Малое время интеграции. - Показания не всегда соответствуют субъективно воспринимаемой громкости отдельных частей передачи.

Измеритель мгновенных значений уровня.  Даёт возможность измерить сигнал практически с точностью до каждого семпла (импульсы менее 0.1 мс). Регистрирует истинные мгновенные пики сигнала: True peak  - измеритель мгновенных значений сигнала или PPM Fats или SPPM. Используется только в технических целях, для поддержания уровня программы вещания непригоден, поскольку при одних и тех же показателях прибора различия среднего уровня и громкости на разных фрагментах программы может доходить до 15 дБ. Градуировка – dB FS.

Отличия показаний измерителей уровня с разным временем интеграции: При калибровке канала по установочному уровню надо учитывать, что VU-meter на коротких пиках уровня существенно занижает свои показания. Но для цифровых программ точность квазипикового измерителя (QPPM) недостаточна. Используем безынерционный мгновенный измеритель.

Так называемый «запас» по уровню (хэдрум), необходимый на вещании, применяется для исключения (перегруза) превышения максимально допустимого уровня при калибровке канала независимо от того, поддерживается уровень по VU-метру или квазипиковому измерителю. Либо для согласования аналогового и цифрового уровня, при котором «headroom» равен -18 dBFS.

Установочный уровень необходим для согласования уровней звуковых сигналов по измерителям разных типов, при международных трансляциях.

Headroom для: VU-meter 0 dB, QPPM – (-9) dB, PPM Fast – (-18) dB

Для объективного контроля уровня звукового сигнала используется специальный прибор - измеритель уровня. Это прибор с логарифмической шкалой, отградуированный в децибелах - общепринятых единицах оценки звука.

Для регистрации мгновенных изменений уровня звукового сигнала с точностью до его отдельных пиковых значений необходим безынерционный прибор, но такие приборы применяются только в цифровой технике, для которой даже самые малые и кратковременные превышения шкалы квантования приводят к непоправимому браку звучания.

Слух человека обладает некоторой инерцией - способностью накапливать и усреднять воздействующую на барабанную перепонку информацию. Поэтому традиционные, используемые в аналоговых цепях звукопередачи измерители уровня, должны быть инерционными приборами, т.е. показывать не мгновенные, а усреднённые за некоторый промежуток времени значения измеряемых сигналов. Из-за различных подходов к измерениям уровня, для его оценки существуют измерители с разным временем усреднения (интеграции) сигнала. В России и в большинстве стран Европы стандартизован измеритель уровня “квазипиковых” значений (QPPM), усредняющий сигнал за каждые 5 мс и дающий возможность регистрировать даже короткие пики уровня. Но его недостатком является то, что величина коротких пиков, из-за инерционности слуха, не определяет ощущение громкости передачи. В Америке и Японии для оценки уровня передачи пользуются VU-метрами ─ приборами “средних” значений, усредняющими уровень за каждые 300 мс и лучше отражающими изменения громкости звучания. Однако по этим приборам нельзя увидеть очень короткие выбросы уровня, которые могут перегрузить канал передачи. В цифровых же цепях передачи, как уже было сказано, требуется безынерционный прибор пиковых (мгновенных) значений.

Применяя разные виды измерителей уровня, при наличии смешанных каналов передачи, включающих в себя как аналоговые, так и цифровые участки, для унификации оценок уровня приходится пользоваться поправками на инерционность приборов (“headroom”). Причём, эти поправки тем больше, чем больше инерционность прибора. В соответствии с этим рекомендуется на синусоидальном опорном установочном сигнале правильно откалибровать по уровню канал передачи, предусмотрев необходимые поправки, для каждого из установленных типов измерительных приборов. В мировой практике при настройке диаграммы уровней передачи принято пользоваться синусоидальным сигналом частоты 1000 Гц с т.н. установочным уровнем, при котором показания VU-метра должны быть 0 дБ. Чтобы предусмотреть недопоказ коротких импульсов реальной программы VU-метром, показания прибора квазипиковых значений на этом же сигнале должны быть ниже нулевой отметки шкалы на 9 дБ (–9 дБ), а по шкале цифрового прибора ещё на 9 дБ ниже и соответствовать показаниям –18 дБ. В России на радио и телевидении стандартизован прибор квазипиковых значений. Калибровка канала передачи производится по 0 дБ шкалы этого прибора на калибровочном синусоидальном сигнале “номинального” уровня, соответствующего максимально допустимому уровню реальной программы.