Přístroje pro měření hluku. Výzkum hluku. Hlukoměry Typy zvukoměrů

MI 6301 Fons- specializované zařízení pro měření a analýzu hladin zvuku třídy 1 (sada MI 6301 PR) nebo třídy 2 (sada MI 6301 EU). Zařízení má dva nezávislé měřicí kanály, které lze nakonfigurovat pro různé frekvence a časové vážení. Zařízení lze použít k provádění oktávové a třetinové oktávové spektrální analýzy zvuku. Kromě optimální sady měřicích funkcí má přístroj vnitřní paměť, USB rozhraní pro komunikaci s PC a profesionální software, který usnadňuje ukládání, zpracování a analýzu výsledků.

Funkce MI 6301 FonS:
Časově vážené měření hladiny zvuku;
Měření časově zprůměrované hladiny zvuku nebo ekvivalentní kontinuální hladiny zvuku;
Měření hladiny zvuku s maximální časovou váhou;
Měření hladiny zvuku s minimálním časovým vážením;
Měření maximální hladiny zvuku;
Měření úrovně expozice zvuku;
Měření percentilu hladiny akustického tlaku.

Charakteristické vlastnosti MI 6301 FonS:

Měření hladiny zvuku pomocí zvukových senzorů třídy 1 (MI 6301 PR) nebo třídy 2 (MI 6301 EU) pomocí dvou nezávislých měřicích kanálů s možností konfigurace pro různé časové a frekvenční vážení.
Oktávová a třetinová oktávová spektrální analýza zvuku v souladu s normou IEC 61260
Synchronní měření a výpočet 19 parametrů pro analýzu hladiny zvuku.
Větruodolná tryska a plastová ochranná clona zajišťují spolehlivost MI 6301 EU
zařízení FonS
Zvukový senzor, třída 2
Větruodolná tryska
Plastová ochranná clona
Taška na přenášení
Software SoundLink LITE
USB kabel rozhraní
AC adaptér + 6 dobíjecích NiMH baterií
Adaptér na stativ
Manuál
Kalibrační certifikát
Certifikát o kalibraci ISO MI 6301 PR
Stavebnice MI 6301 EU
Zvukový senzor třídy 1 (A 1146) místo senzoru třídy 2 (A 1151) měří v přítomnosti prachu nebo větru, které se často vyskytují v průmyslových prostorách.
Vestavěná paměť má dvouúrovňovou strukturu a je určena pro 2000 měření.
Software SoundLink LITE umožňuje stáhnout výsledky měření z přístroje do PC a prezentovat je v tabulkové formě.
Volitelný software SoundLink PRO je určen pro následné zpracování a analýzu získaných výsledků měření, jejich prezentaci ve formě tabulek a diagramů a vytváření protokolů měření.
Rozměry: 110 x 85 x 220 mm.
Hmotnost (bez příslušenství): 0,56 kg.

Zvuky nás obklopují všude - jen ve vzácných případech může být moderní člověk zcela ponořen do ticha. V tomto ohledu roste význam regulace hlukových parametrů. Na pracovištích jsou například kladeny zvláštní požadavky na organizaci pracovních podmínek. Seznam takových požadavků jistě zahrnuje optimální ukazatele zvukové expozice. Průzkum hluku však může být vyžadován i v jiných situacích – ve zdravotnickém zařízení, na veřejných místech a samozřejmě doma. K tomuto účelu se používají speciální zařízení - zvukoměry. Nejprve však stojí za to pochopit samotnou povahu zvuku.

Zdroje zvuku

Většina zdrojů městského hluku je tvořena antropogenními faktory, například dopravními prostředky, prouděním vzduchu, které prochází mezi budovami, inženýrskými systémy atd. Příčiny hluku tohoto druhu jsou zpravidla negativní povahy, protože převládají nízkými frekvencemi, stejně jako chaotické změny akcentů v celém spektru. To lze posoudit zejména podle práce průmyslových podniků a

Nejpříznivější podmínky z akustického hlediska jsou samozřejmě mimo město. V tomto případě je zdrojem sama příroda. Jedním z nejvíce uklidňujících a relaxačních je zvuk moře, který se vyznačuje periodickými a výraznými vibracemi. Neuspěchaný a monotónní zvuk vytváří jedinečný a atraktivní mořský rytmus, který pomáhá posilovat nervový systém.

Design zařízení

Na moderním trhu zvukoměrů jsou dnes populární digitální zařízení. Jsou malých rozměrů a mají spolehlivé plastové pouzdro, které je doplněno mikrofonem – tento prvek lze však integrovat dovnitř zařízení. Součástí zařízení je také zesilovač, filtrační prvky, indikátor a detektor. Ve skutečnosti má lidské ucho mnoho částí, které mají podobnou funkci. Speciální vybavení zase umožňuje studovat hluk a současně zaznamenávat několik parametrů. Filtry zachycují zvuky s různými frekvencemi a informace o provedených měřeních se na obrazovkách promítají v decibelech. Pokud jde o napájení, většina zvukoměrů je napájena baterií, jejíž nabití se může lišit od 50 do 70 hodin.

Princip činnosti

Co se týče principu fungování, je v tomto případě vhodnější porovnat zařízení s mikrofonem. Hlavní rozdíl bude v tom, že zvukoměr během procesu měření spolupracuje s voltmetrem, cejchovaným v decibelech. Vzhledem k tomu, že výstup signálu elektrického průtoku z mikrofonu je ekvivalentní původnímu šumu, přidání hladiny akustického tlaku, který působí na membránu, způsobí podobné zvýšení proudového napětí při vstupu do voltmetru. Na tomto principu je založeno měření hluku, jehož indikátory se odrážejí na displeji. Pro měření indikátorů prochází signál speciálními filtry - to se děje v okamžiku, kdy je na cestě od mikrofonu k voltmetru.

Protože schopnost ucha vnímat zvuk je dána nejen frekvenčními vlastnostmi hluku, ale také jeho intenzitou, poskytují přístroje několik typů filtračních prvků. Volba konkrétního zařízení závisí na charakteristice přípustného hluku v místě měření. Filtry umožňují simulovat amplitudově-frekvenční spektrum za podmínek daného výkonu šumu.

Technické a provozní vlastnosti

Výrobci se snaží rozlišovat modely určené výhradně pro měření hlasitosti a přístroje pro univerzální měření. Úroveň hlasitosti však zůstává jednou z klíčových charakteristik téměř všech zvukoměrů - tento indikátor se pohybuje od 30 do 130 dB. Je důležité poznamenat jednu vlastnost hlukoměrů. Některé modely při provozu v podmínkách, kdy koeficient zvuku překračuje maximální úroveň stupnice, vůbec neprovádějí hlukovou studii kvůli omezením svých schopností. Další charakteristikou je přesnost měření. Tato kvalita je určena chybou, která se může pohybovat od 1 do 1,5 dB. Čím menší je tedy odchylka měření zvukoměru, tím vyšší je jeho přesnost. Provoz zařízení může být ovlivněn teplotními podmínkami. Pokud je například uveden rozsah od 0 do 40 °C, lze zařízení používat v otevřených prostorách.

Výrobci

Na trhu najdete přístroje od specializovaných výrobců měřicí techniky, ale i produkty známých stavebních značek. Do první kategorie patří modely Testo, které lze označit za nejlepší ve své třídě. Vyznačují se velkokapacitními bateriemi a širokým rozsahem měření decibelů. Zařízení této značky jsou však nejdražší - v průměru od 20 do 30 tisíc rublů. Pokud plánujete studovat hluk v domácím prostředí, můžete věnovat pozornost produktům Geo-Fennel a ADA. Za prvé, modely těchto výrobců poskytují dobrou přesnost měření a za druhé jsou cenově dostupné - v průměru taková zařízení stojí 3-4 tisíce rublů.

Boris Meerson

Úvod

V současné době je televizní vysílání jedním z nejpopulárnějších a nejefektivnějších typů médií.

Netřeba dodávat, že obraz na televizní obrazovce sám o sobě sděluje divákovi velmi velké množství informací. Celkový dojem z televizního programu se ale utváří nejen na základě posouzení kvality samotného „obrazu“ – spolu s tím hraje velkou roli kvalita zvuku doprovázejícího obraz. Technicky nejdokonalejší obraz nechá diváka lhostejným a bude zcela znehodnocen, bude-li doprovázen nekvalitním a neslyšitelným zvukem.

Literatura popisuje psychologický jev získaný při subjektivním zkoumání televizních pořadů, který mnohé vypovídá o úloze zvuku v televizi: i dobrý „obraz“, je-li doprovázen nekvalitním zvukem, je odborníky hodnocen hůře, než je vnímán při doprovodu. díky kvalitnějšímu zvuku.

Bohužel si televizní diváci často stěžují, že technická kvalita zvuku našich tuzemských televizních programů není vždy bezvadná. Jedním z hlavních problémů a častou smůlou televizního vysílání (nejen tuzemského, ale i zahraničního) jsou nečekané prudké „skoky“ hlasitosti zvuku v televizních pořadech.

Televizní diváci velmi často věnují pozornost zvýšení nebo snížení hlasitosti, které není opodstatněné obsahem programu. Prudké změny hlasitosti jsou patrné nejen při přepínání z jednoho programu na druhý, ale dokonce i v rámci stejného programu. A to způsobuje neustálé stížnosti televizních diváků.

Velký rozdíl v hlasitosti ve filmech je zvláště bolestivý při přechodu na reklamu. Děje se tak proto, že při výrobě reklam je zvuk v nich vystaven silné kompresi v dynamickém rozsahu (kompresi). To se děje záměrně, aby byla reklama hlasitější a tím na ni upoutala pozornost diváka. Ale televizní reklama, která někdy nečekaně vtrhne do programu, zní ve srovnání s decibely hlasitěji o 15, nebo dokonce 18! A to je pro posluchače velmi nepříjemné.

Skoky hlasitosti ve vysílání byly zaznamenány i v minulých letech, kdy ve vysílaných pořadech nebylo po reklamě ani stopy. Nevyvážený zvuk se často projevoval například v rádiu. Nejvíce to bylo patrné u pořadů, v nichž se prolínala řeč a hudební fragmenty. Převaha hlasitosti hudebních úryvků nad útržky řeči byla někdy tak silná, že posluchač byl nucen během jednoho vysílání mnohokrát upravit hlasitost svého přijímače. A důvody tohoto jevu nejsou pro specialisty v žádném případě tajemstvím.

Historický odkaz

Tradičně od dob, kdy bylo vysílání pouze analogové, se nivelace hlasitosti rozhlasového a televizního vysílání prováděla na základě odečtů hladinoměrů, které zaznamenávají maximální hodnoty úrovně elektrického signálu (nivelace).

Současně bylo stanoveno přísné pravidlo: vzhledem k relativně úzkému (ne více než 40 dB) dynamickému rozsahu, který umožňovala analogová zařízení té doby, musel zvukař pro jeho nejracionálnější použití ručně přísně udržovat a normalizovat přenos. úroveň na špičkách signálu se zaměřením na maximální hodnoty hladinoměru. Všechny prvky programu, bez ohledu na jejich obsah, byly „zahnány“ do jediného, dosti úzkého dynamického rozsahu, shora jasně ohraničeného úrovní, jejíž překročení by mohlo vést k přemodulování vysílače. Tento způsob udržování úrovně na povoleném maximu byl odůvodněn tím, že umožňoval zlepšit odstup signálu od šumu při přenosu.

Toto pravidlo pro vedení analogového vysílání, jak se říká, se zakořenilo v mase a krvi pracovníků rozhlasu i televize a stále platí.

Při výměně programů mezi vysílacími organizacemi z různých zemí se však ne vždy bralo v úvahu, že v různých televizních a rozhlasových vysílacích studiích lze k ovládání úrovně zvukového signálu použít hladinoměry s různými technickými vlastnostmi. A jak víte, údaje přístrojů silně závisí na jejich balistických (rychlostních) charakteristikách.

Přístroje, byť zcela shodně kalibrované efektivní hodnotou napětí měřicího sinusového signálu, mohou, pokud mají různé integrační časy (dobu, po kterou přístroj průměruje signál), v reálných programech podávat výrazně odlišné odečty hladiny. To je těžké předem předvídat, protože... Tyto indikace závisí na obsahu pořadu, na jeho časové struktuře, tzn. přítomnost krátkých výbuchů v něm a frekvence jejich opakování.

Historicky používají především vysílací studia v Americe, Austrálii a některých dalších zemích VU metry (Měřič objemových jednotek), mající integrační čas 300 ms a vztahující se k tzv. hladinoměrům. průměrné hodnoty. Toto zařízení díky své velké setrvačnosti nestíhá reagovat na krátké impulzy hladiny a ignoruje je.

Jako alternativu k VU metru doporučila Mezinárodní elektrotechnická komise v dokumentu IEC 60268-10 společně s Evropskou vysílací unií (EBU) rychlejší zařízení s krátkou dobou integrace (5 ms)

Podle mezinárodní klasifikace patří takováto rychleji působící zařízení do tzv. třídy. špičkové softwarové měřiče - RRM (měřič špičkových programů).

Tato zařízení dávají zvukaři možnost sledovat nejkratší slyšitelné špičky aktuální úrovně, které při překročení mohou způsobit nepříjemné nelineární zkreslení.

Pravda, tato zařízení mají také určitou setrvačnost, a proto nereagují na nejkratší špičky signálu, pro ucho nepostřehnutelné, s délkou trvání kratší než 5 ms. Proto je lze nazývat vrcholy pouze podmíněně a jejich přesnější název je QPPM - Quasi Peak Meters(kvazišpičkový programový měřič).

Kvazišpičkové měřiče úrovně audio signálu (QPPM) jsou v Rusku standardizovány pro měření parametrů audio signálu a používají se ve všech domácích rozhlasových a televizních studiích (GOST 21185-75).

V globální vysílací komunitě tedy od dob analogového vysílání neexistuje jednotný přístup ke sledování úrovně zvukového signálu: v rozhlase i televizi se vysílatelé z různých zemí spoléhali na jeden z těchto dvou hlavních typů zařízení: buď QPPM (quasi-peak) nebo VU metry (průměrné hodnoty).

Tento rozdíl v ovládacích zařízeních byl jedním z vážných technologických problémů, které znesnadňovaly sjednocení úrovní vysílání zvuku: inerciální zařízení podceňovala odečty úrovní a zařízení s kratší integrační dobou je naopak nadhodnocovala.

Pokusy dostat se z této situace byly prováděny již dlouhou dobu. To bylo provedeno různými způsoby. Například již před 40 lety v rádiu se ve vysílání používaly různé modifikace automatických regulátorů hladiny - kompresorů a omezovačů. Čistě hardwarovou metodou byl dynamický rozsah přenosu extrémně komprimován a špičkové hodnoty signálu byly vyrovnány „jedním štětcem“ v celém programu bez ohledu na jeho obsah. Dodnes se na většině analogových FM rádiových kanálů hlasitost vyrovnává hlavně tímto velmi primitivním způsobem pomocí komprese a omezení.

Tento způsob vysílání skutečně dokáže zajistit konstantní maximální úroveň elektrického signálu a umožňuje přibližně vyrovnat průměrnou hlasitost programu. Ale nahrazení zvukaře automatickým zařízením zásadně neřeší problém normalizace úrovně vysílaných přenosů. Koneckonců, v tomto případě jsou všechny umělecké nuance zvuku vyrovnány, přenos se stává „plochým“ a nevýrazným.

Je například známo, že použití zvukové komprese při promítání filmů v televizi vede ke snížení jejich atraktivity pro televizní diváky. Jak ukazují průzkumy televizního publika, milovníci filmů v těchto případech jednoduše odmítají televizní služby a raději využívají alternativu: dříve - půjčovna DVD, v současnosti - služba videa na vyžádání (VOD) poskytovaná internetovou televizí (IPTV), stahování televize filmů a televizních seriálů z torrent serverů nebo jejich sledováním online. Tedy pro vysokou kvalitu umělecký vysílání a především televize se metoda automatické komprese dynamického rozsahu a normalizace úrovně po špičkách jeví jako velmi pochybná.

I vývoj „chytrých“ strojů, tzv. „stabilizátory úrovně“, které na základě rozboru charakteru signálu dokážou odlišit hudbu od řeči a automaticky provést potřebné korekce podle úrovně, si dodnes mezi vysílači příliš nezískaly a zůstávají diskutabilní záležitostí.

Řešení problému sladění odečtů hladinoměrů s různými charakteristikami bylo dosaženo až počátkem 90. let 20. století v důsledku vývoje mezinárodních doporučení pro použití systému korekcí odečtů přístrojů s různými integračními časy při kalibraci. přenosové kanály.

V roce 1992 tak Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) zveřejnila doporučení ITU-R BS. 645-2"Testovací signál a měření pro použití v mezinárodních zvukových vysílacích kanálech." Tento dokument doporučuje, aby úrovně zvuku ve vysílaných kanálech byly vždy upraveny podle referenčních, tzv. “ vyrovnání"nebo" instalace” signál (signál zarovnání (AS). Toto je 1 kHz sinusový signál s úrovní zarovnání (AL) odpovídalo nule (0 dB) na stupnici nejinerciálního hladinoměru - VU metru.

Při kalibraci kanálu podle nastavené úrovně bylo navrženo zohlednit skutečnost, že zařízení průměrné hodnoty (VU metr) výrazně podhodnocuje své odečty při krátkých špičkách úrovně (trvajících 5 - 10 ms) a zcela ignoruje ještě kratší špičky. . Podle statistik může toto podhodnocení odečtů VU metru na krátkých špičkách skutečných programů někdy dosáhnout 9 dB ve srovnání s údaji na sinusovém signálu nastavení.

Proto v místě kanálu, kde je hladina monitorována pomocí zařízení kvazišpičkové hodnoty (QPPM), je na stupnici tohoto zařízení nutné mít rezervu hladiny, určitou „ochrannou zónu“ před přetížením (tzv. -tzv. světlá výška) minimálně 9 dB, která musí být zajištěna během kalibračního kanálu. Jinými slovy, hladinová tabulka musí být nastavena tak, aby úroveň instalačního signálu (0 dB na stupnici VU metru) odpovídala -9 dB podle údajů QPPM.

V tomto případě v reálných programech, bez ohledu na to, jaké zařízení zvukař při jejich tvorbě použil, kvazišpičkové hodnoty úrovně podle QPPM nikdy nepřekročí 0 dB, tzn. jeho nominální popř maximální přípustná hodnota (PML,Povolená maximální úroveň). Rozdíl 9 dB (světlá výška) mezi úrovní signálu instalace AL a nominální nebo "maximálně přijatelnou" úrovní vysílání PML je všem provozovatelům vysílání dobře znám, ale korekce 9 dB vyřešila problém pouze u analogových přenosů.

S příchodem nových vysílacích technologií však ITU-R BS. 645-2 požadované doplňky. S přechodem rozhlasu a televize na digitální vysílání by se konečně dalo očekávat vyřešení problému s objemem vysílání. To se však nestalo. Navíc širší dynamický rozsah dostupný u digitálního vysílání tento problém dále prohloubil. Museli jsme vzít v úvahu fakt, že digitální signál pro svou specifičnost vyžaduje nový přístup k měření aktuální úrovně.

V digitálních obvodech dokonce i chvilkové, nepostřehnutelné špičky v úrovni přenosu způsobují vážné zkreslení, vyjádřené cvakáním a praskáním. Proto se kvazišpičkové zařízení, které nevykazovalo špičky kratší než 5 ms a plně vyhovovalo požadavkům na přesnost analogového vysílání, ukázalo jako nevhodné pro sledování úrovně digitálního signálu.

Digitální signál je nutné měřit téměř bezsetrvačným měřičem, který reaguje na impulsy s dobou trvání kratší než 0,1 ms, tzn. umožňující měřit okamžité hodnoty signálu. V literatuře se měřiče okamžitých špičkových hodnot začaly nazývat „true peak“ nebo SPPM (Sample peak program meter), tzn. "softwarové měřiče špiček s přesností vzorků." Měřiče okamžité hodnoty mají stupnici odstupňovanou v dBFS, tzn. v decibelech vzhledem k plné digitální stupnici úrovně signálu. Tato úroveň, indikovaná na stupnici přístroje 0 dBFS, je limit, jehož překročení způsobí digitální omezení (oříznutí) signálu a doprovodné nevratné zkreslení.

Měření úrovně digitálního signálu se zásadně liší od měření analogového signálu. Pokud určení úrovně analogového signálu nakonec spočívá v měření hodnoty jeho napětí (méně často výkonu), vyjádřené v decibelech vzhledem k hodnotě napětí (výkonu) zvolené jako nula, pak úroveň digitálního signálu není určena buď volty nebo watty. Nelze také vyjádřit úroveň digitálního signálu v decibelech v absolutním měřítku v dBu, tzn. ve vztahu k úrovni absolutní nuly (0 dBu), za kterou se považuje napětí 0,775 V rms.

Digitální signál nemá žádný fyzický rozměr. Každému vzorku digitálního signálu je přiřazeno odpovídající číslo digitální kvantizační zóny. A celkový počet kvantizačních zón a absolutní hodnota celé stupnice úrovní digitálního signálu jsou určeny kvantizační bitovou hloubkou a závisí pouze na parametrech konkrétního ADC. Ale hlavní vlastností okamžitých hladinoměrů je, že tato zařízení se pro svou okamžitou odezvu vůbec nehodí pro úpravu hlasitosti zvuku během vysílání. Rozsah jejich použití je omezen na čistě technické funkce - kalibrace přenosových kanálů a sledování špiček digitálního signálu tak, aby (špičky) nikdy nepřekročily 0 dBFS, tzn. ořezový bod. Hodnoty takových zařízení se samozřejmě velmi liší od hodnot inerciálních zařízení. Zavádění digitálních technologií v rozhlase a televizi proto dále zkomplikovalo problém sjednocení udržování vysílacích úrovní.

V současné době se mezinárodní výměna programů obvykle provádí v digitálním formátu. Je však třeba vzít v úvahu, že přenosové kanály se často skládají z digitálních i analogových sekcí zapojených do série. Zároveň se ve vysílacích studiích a v různých vysílacích organizacích používá celá řada hladinoměrů, a to jak inerciálních (VU, QPPM), tak bezinerciálních (True peak).

Vysílací inženýři tak museli vyřešit nový problém sladění digitální a analogové úrovně. Této koordinaci se věnují doporučení uvedená v dokumentech Evropské vysílací unie. (EBU) R68-2000 a Americká společnost televizních a filmových inženýrů (SMPTE) RP 155-2004. Obě tato doporučení vycházejí z již existujícího pravidla kalibrace všech spojů mezinárodní vysílací cesty podle referenční sinusové instalační signál (AL), jehož analogová hodnota musí být vyjádřena porovnáním s digitální stupnicí měřiče okamžitých hodnot kalibrovaného v dBFS.

Podle doporučení (EBU) R68-2000 by úroveň instalace na digitální stupnici měla být o 18 dB nižší než plná stupnice digitální kvantizace, tzn. by se měla rovnat -18 dBFS a podle amerického standardu (SMPTE) RP 155-2004 by se stejná úroveň na digitální stupnici měla rovnat -20 dBFS. Obě tyto hodnoty pro digitální hodnotu úrovně instalace se od sebe jen málo liší a obě tato doporučení jsou přijímána a používána v různých zemích.

Navzdory skutečnosti, že všechna uvedená mezinárodní doporučení pro kalibraci televizních kanálů byla zveřejněna, a to i na internetu, a jsou široce dostupná pro každého, na našich domácích televizních kanálech v praxi, stále existují nejasnosti v pravidlech pro udržování úrovní přenosu dnes. Možná je to částečně způsobeno skutečností, že pro člověka, který není dostatečně obeznámen s historií problému, je obtížné nezmást se v četných překladech doporučení na toto téma do ruštiny, publikovaných převážně v angličtině. Překlady těchto dokumentů jsou navíc často prováděny tak, že čtenáři ponechávají možnost jejich text zcela volně interpretovat.

Ale nejdůležitější důvod neustálých „skoků“ v hlasitosti, zvláště patrných v pořadech, ve kterých se střídají úryvky řeči a hudby, leží mnohem hlouběji než rozpor v měřičích úrovně používaných v různých zemích.

Jak se zdokonalovala vysílací technologie, měnily se i způsoby sledování přenosových úrovní, ale v zásadě zůstaly věrné jednomu zavedenému principu - pomocí přístrojů byly měřeny maximální elektrické hodnoty úrovně audio signálu a úroveň přenosu byla normalizována na základě jim.

Ne vždy ale tento způsob měření a normalizace úrovně audio signálu dává zvukaři možnost objektivně posoudit hlasitost, aby ji v pořadech různých žánrů vyrovnal tak, aby se posluchač cítil příjemně.

Faktem je, že na základě měření maximálních hodnot elektrické úrovně zvukového signálu pomocí VU metru nebo QPPM metru a normalizace úrovně podle špiček, problém vyrovnání hlasitosti vysílání v zásadě nelze vyřešit, protože subjektivní vnímání posluchače hlasitost zvuku (hlasitost), není vždy jednoznačně určeno hodnotou elektrická hladina převody ( úroveň).

Je známo, že vnímání hlasitosti zvuku je kromě fyzické velikosti elektrického signálu ovlivněno řadou psychofyziologických (psychoakustických) vlastností vnímání: časovou strukturou zvuku (přítomností a frekvencí opakování krátkých pulzů). v něm), spektrální složení zvukových vibrací, efekt vzájemného maskování zvuku a mnoho dalšího. Zde nelze slevit ani ze stínícího efektu hlavy posluchače.

Proto je nutné přejít od paradigmatu „normalizace úrovně zvukového signálu“ k novému paradigmatu – „normalizaci hlasitosti“, kterou je třeba chápat jako měření úrovně zvukového signálu pomocí nové metody, která zohledňuje a správně odráží subjektivně vnímané hlasitost. Tento nový přístup k rozhlasovému a televiznímu vysílání vyžaduje něco jiného, než je obvyklé hladinoměr(hladinoměr) a zařízení - měřič objemu(loudness meter), který měří „vážené“ hodnoty úrovně zvukového signálu s přihlédnutím ke všem psychofyziologickým faktorům, které ovlivňují subjektivní vnímání hlasitosti zvuku.

Byla vyvinuta nová metoda měření úrovně zvukového signálu odpovídající jeho hlasitosti a poprvé nastíněna v doporučení Mezinárodní telekomunikační unie ITU-R BS.1770. Vzhledem k novosti metody a nedostatku praktických zkušeností s ní bylo toto doporučení od vývoje prvního vydání v roce 2006 neustále vylepšováno a prošlo řadou změn. Jeho nejnovější verze byla zveřejněna v roce 2011.

Další požadavky byly také vyvinuty pro přístroje „Volume Meter“, které se musí svými technickými vlastnostmi lišit od tradičních „Level Meter“, které se stále používají v nahrávacích studiích a vysílání. Navržený algoritmus pro odhad hlasitosti je poměrně jednoduchý, lze jej stručně představit, pokud se nedotkneme některých technických detailů a nedodáme matematický aparát, na jehož základě je celý proces měření založen.

Tento algoritmus se skládá ze čtyř fází:

K-frekvenční vážení;
výpočet střední kvadratické hodnoty signálu;
sčítání signálů s vážením podle kanálů (zadní kanály mají větší váhu a kanál LFE je vyloučen;
hradlování v blocích 400 ms (se 75% překrytím) pomocí dvou prahových hodnot: -70 LKFS a -10 dB vzhledem k programově měřené úrovni.

Zjednodušené schéma měření hlasitosti, stejně vhodné pro monofonní, stereofonní a vícekanálové systémy, je znázorněno na obr. 1.

Obr. 1. Zjednodušené blokové schéma vícekanálového algoritmu měření hlasitosti

Níže uvedené blokové schéma ukazuje vstupy pěti hlavních kanálů systému 5.1 Surround Sound (levý, středový, pravý, levý prostorový a pravý prostorový); který umožňuje sledovat nahrávky s jedním až pěti kanály. První kanál pro nízkofrekvenční efekty (LFE) se v tomto případě nebere v úvahu. Pokud má program méně než pět kanálů, některé vstupy se nepoužívají.

V první fázi algoritmu je aplikována dvoustupňová filtrace signálu pomocí váhového filtru podél K křivky, tzv. "K" - vážení.

K-závažný filtr provádí dva stupně filtrace. Prvním stupněm je předběžný antialiasingový filtr, který zohledňuje akustický stínící účinek hlavy na signály přijímané ušima. Frekvenční odezva tohoto filtru je znázorněna na obrázku 2.

Obr.2. Frekvenční odezva předfiltru zohledňující akustický dopad hlavy posluchače

Druhý stupeň K-filtru využívá algoritmus Leq (RLB), jehož úkolem je specificky vážit frekvenční složky zvuku odpovídající smyslovému vjemu spektrálního obsahu signálu. Jedná se o hornopropustný filtr druhého řádu, který provádí vyvážení B-křivky s korekcí dolní propusti. V tomto případě se používá jako jedna z možných možností metody měření Ekvivalentní hladina akustického tlaku (Leq) se spektrálním vážením. V důsledku zpracování tímto filtrem se frekvenční složky audio signálu stanou adekvátními jejich sluchovému vnímání. Frekvenční odezva RLB filtru je znázorněna na obrázku 3.

Rýže. 3. Váhová křivka RLB

Dokument ITU-R 1770 doporučuje, aby po spektrálním zpracování v K-weighting filtru byly digitální hodnoty hlasitosti označeny v LKFS, tj. v jednotkách hlasitosti vážených křivkou "K" ve vztahu k nominálnímu měření v plném rozsahu. Jednotka LKFS je ekvivalentní decibelu, protože zvýšení úrovně signálu o 1 dB odpovídá zvýšení hlasitosti o 1 LKFS.

Po spektrálním zpracování signálu jsou měřeny jeho vážené hodnoty v určitých časových intervalech blok po bloku. Pro výpočet naměřené hodnoty hlasitosti je interval měření rozdělen do mnoha překrývajících se intervalových bloků. Každý blok je souborem kontinuálních vzorků audio signálu po dobu T = 400 ms. Překrytí bloků by mělo být 75 % doby trvání jednoho bloku.

Na základě měření provedených v těchto časových intervalech se pro ně vypočítá střední kvadratická hodnota energie a nastaví se dva prahové hodnoty: absolutní práh hlasitosti při -70 LKFS a druhý práh 10 dB pod hlasitostí, který se získá z výsledky měření. Hodnoty RMS hlasitosti všech kanálů se sečtou s určitými koeficienty (vyšší pro zadní kanály a nižší pro přední). Celkový signál je logaritmizován a zobrazen na indikačním zařízení, kalibrovaném v objemových jednotkách (obr. 4).

Rýže. 4. Schematické znázornění objemového měřiče

Zároveň jsou však z výsledků součtu vyloučeny ty krátkodobé poklesy objemu v jednotlivých měřicích blocích, které jsou v hladině nižší než druhý práh stanovený na základě měření, aby nedošlo k podhodnocení celkového výsledku výpočtu. průměrný objem přenosu jako celku. To se provádí pomocí tzv. funkce hradla, podobná zařízení Gate (prahový filtr), která se ve zvukové technice používá jako potlačovač hluku, vypíná kanál, když signál klesne pod určitou prahovou hodnotu.

Je třeba poznamenat, že pro měření požadovaná ITU-R BS.1770 se musí použít „True Peak Meters“. Zde, aby se předešlo nejasnostem v terminologii, je nutné upřesnit, že zařízení nazývané v doporučení ITU-R 1770 „True peak meter“ se poněkud liší od špičkových měřidel bez setrvačnosti popsaných na začátku článku, tzv. stejný. V tomto kontextu „True Peak Meter“ pracuje s vyšší vzorkovací frekvencí než audio signál (typicky čtyřikrát), aby zachytil špičky signálu, které spadají mezi vzorky, které však mohou překročit 0 dBFS a způsobit tak zkreslení signálu. Při vzorkovací frekvenci 48 kHz standardizované pro rozhlasové a televizní vysílání je tedy třeba měření hlasitosti provádět zařízením s nativní vzorkovací frekvencí 192 kHz.

Regulace hlasitosti a maximální přípustná úroveň zvukového signálu (doporučení EBU R 128-2011)

Ustanovení uvedená v doporučení Mezinárodní telekomunikační unie ITU-R BS. 1770-2, vytvořily základ pro další rozvoj dokumentů o praktické realizaci nové metody měření zvukových signálů. V srpnu 2011 tak bylo zveřejněno doporučení Evropské vysílací unie EBU R 128, které shrnulo všechny myšlenky vyvinuté v posledních letech ke zlepšení metod kontroly kvality zvukového vysílání.

normalizace zvukových signálů na špičky vedla k významným rozdílům v hlasitosti mezi vysílacími kanály;
Údaje EBU Tech Doc 3205-E standardizované v evropských zemích a běžně používaný kvazišpičkový hladinoměr QPPM neodrážejí hlasitost signálu, protože toto zařízení nebylo původně určeno k záznamu průměrné hodnoty signálu;
s rychlým růstem digitální výroby zvukových záznamů a digitální distribuce zvukového obsahu, standardizace povolené maximální úrovně zvukového signálu, definované dokumentem ITU-R BS. 645, nesplňuje moderní požadavky a je zastaralý;
dokument ITU-R BS. 1770 definoval mezinárodní standard pro měření hlasitosti zvukových pořadů a zavedl nový parametr zvukového signálu – jednotku hlasitosti.

V souladu s výše uvedeným doporučuje Evropská vysílací unie při měření zvukových signálů používat nové jednotky LU (jednotka hlasitosti) a LUFS (jednotka hlasitosti vzhledem k plnému rozsahu). (Název „LUFS“ odpovídá mezinárodní úmluvě o terminologii a je ekvivalentní názvu LKFS, který používá ITU-R BS.1770-2).

Program Loudness;

Rozsah hlasitosti;

Maximální skutečná špičková úroveň.

Základní pravidla pro měření těchto parametrů se scvrkají do následujících bodů:

Dokument EBU R 128 doporučuje, aby byl nominální objem programu považován za rovný -23 LUFS a v případech, kdy je přesné udržení nominální úrovně nedosažitelné (např. při živém vysílání), by přípustná odchylka od nominální úrovně neměla překročit ± 1,0 LU.
Signál přenosu zvuku by se měl obecně měřit jako celek bez izolování konkrétních částí, jako je řeč, hudba nebo zvukové efekty.
Maximální přípustná okamžitá úroveň vysílání musí být -1 dBTP (decibely skutečné špičky).
Všechna měření musí být provedena měřidly specifikovanými v příslušných dokumentech: ITU-R BS.1770, EBU Tech Doc 3341 a EBU Tech Doc 3342.

Na závěr této recenze nemůžeme jinak než říci, že slavná americká společnost Dolby Laboratories, jeden z uznávaných lídrů ve zvukovém průmyslu, vyvinula a používá alternativní metodu, kterou nazývají Dialogue, pro výběr nominální (referenční) úrovně hlasitosti pro výroba filmů a programů ve formátu Dolby Digital Intelligence. Koncept této metody je založen na modelování chování diváka doma u televize.

Při sledování televizních programů si divák nastavuje úroveň hlasitosti tak, aby byla řeč filmových postav (dialogů) nebo účastníků televizního programu dobře slyšitelná a jasně odlišitelná. S největší pravděpodobností divák nezvýší hlasitost televizoru, pokud v programu není dialog. Je také nepravděpodobné, že by došlo ke snížení úrovně hlasitosti kvůli krátkému výbuchu hlasitosti způsobenému například výstřelem.

Volba fragmentu, kterým člověk nastavuje hlasitost, může být tedy svěřena měřicímu zařízení schopnému rozpoznat ty fragmenty programu, které jsou pro nastavení hlasitosti rozhodující. Tuto funkci vykonává algoritmus Dialogue Intelligence, který vyhodnocuje hlasitost na požadované frekvenci a pomáhá operátorovi vybrat ten fragment programu, ze kterého lze nastavit optimální centrální hlasitost přenosu.

Jedna poznámka na závěr. V době psaní tohoto článku některé rozhlasové a televizní společnosti v Německu (NDR), Rakousku (ORF), Belgii (RTBF) atd. již nasbíraly určité zkušenosti s používáním nové metody měření úrovně hlasitosti a její normalizace.

Bohužel měřicí zařízení splňující požadavky uvedené v doporučeních ITU-R BS.1770 a EBU R 128 se v našich tuzemských studiích začala objevovat teprve nedávno a v jednotlivých exemplářích. Aby mohla být tato doporučení realizována v praxi, je třeba, aby provozovatelé vysílání na nové způsoby vysílání přešli postupně a co nejdříve.

V každém případě existuje jistota, že výsledky této „malé revoluce“ v televizním vysílání budou mít velmi příznivý vliv na obrovskou sledovanost televizních diváků.

Literatura:

Hlukoměr

Analogový VU metr

Hlukoměr- měřicí přístroj používaný v audiotechnice k určení úrovně zvukového signálu. Zvuk se měří v decibelech (dB). Jedná se o logaritmické jednotky, které dobře odrážejí vlastnosti sluchu, protože lidský sluch snímá pouze relativní změny akustického tlaku.

Jednotky

Měření úrovně v decibelech znamená porovnání dané naměřené úrovně s určitou referenční „nulovou“ úrovní, označovanou jako 0 dB. Označení „0 dB“ je tedy takzvaná „relativní nulová“ úroveň, která pouze označuje, že úroveň daného signálu je přesně rovna určité úrovni běžně akceptované pro daný bod v cestě jako referenční, nominální. . Úroveň nad referenční úrovní je indikována v decibelech se znaménkem plus (například +3 dB) a pod referenční úrovní - v decibelech se znaménkem mínus (například -6 dB).

Ve vysílacích a nahrávacích studiích je obvyklé používat hodnotu dBu. V tomto případě je naměřené napětí porovnáváno s úrovní tzv. absolutní nuly. Toto napětí je považováno za 0,775 V. Tento poněkud nepohodlný údaj, který si musíme zapamatovat, přišel do studiové praxe z těch oblastí audiotechniky, kde je pro posouzení úrovně signálu důležitější měřit nikoli jeho napětí, ale jeho elektrický výkon. A pak by bylo možné odhadnout úroveň v jednotkách dBm, porovnáním tohoto výkonu s referenčním, za který se bere 1 mW při odporu 600 Ohmů. (Takový odpor je typický např. pro měděnou telefonní linku).

V oblasti akustických měření se používají stejné decibely, ale pro indikaci hladina akustického tlaku (SPL). V tomto případě se za referenční hodnotu 0 dB SPL považuje akustický tlak rovný 2 × 10 −5 Pa, tedy zvuk odpovídající prahu sluchového vjemu. A úroveň výkonu akustického signálu odpovídající této prahové hodnotě se měří v dB PWL vzhledem k referenční hodnotě 10–12 W.

V digitální audiotechnice se široce používá odhad úrovně v jednotkách dBFS, tedy hodnoty signálu vyjádřené v decibelech ve vztahu k plnému rozsahu měřícího zařízení (FS - Full Scale). V tomto případě bude analogová referenční úroveň 0 dBu rovna digitální hodnotě −18 dBFS (podle EBU R68 pro Rusko a některé evropské země).

Typy zvukoměrů

Existují tři typy zvukoměrů:

průměrný metr (VU-metr, neboli „objemový měřič“) je původně analogové číselníkové zařízení, jehož dynamické charakteristiky jsou určeny inerciálními parametry číselníku. Byl vyvinut v roce 1939 Bell Labs, CBS a NBC k měření a standardizaci úrovní na telefonních linkách. V poslední době se takové měřiče často nevyrábějí s číselníkovými indikátory, ale s LED nebo jinými světelnými indikátory. Časová konstanta měřicího obvodu u tohoto typu hladinoměrů je 300 milisekund, což nejvíce přibližně odráží člověkem subjektivně vnímanou hlasitost.

Měřič RMS (RMS, střední kvadratická hodnota) ukazuje hodnotu napětí úměrnou skutečnému dlouhodobému výkonu signálu, jeho „tepelnému ekvivalentu“. Nejlepší měřiče RMS jsou postaveny pomocí tepelných převodníků - testované napětí ohřívá termočlánek, jehož teplota se používá k posouzení hodnoty napětí. Kvůli nadměrné setrvačnosti se používají k měření hladiny hluku.

špičkový metr(PPM):

Přesný špičkový měřič (True PPM) - odráží přesné hodnoty špičkové úrovně bez ohledu na dobu trvání zvukového signálu.
Quasi-Peak Meter (QPPM) - Indikuje špičkové úrovně signálu, které překračují specifikovanou dobu integrace. Hodnoty kratší než doba integrace se zobrazí na nižší úrovni než měření True PPM. Kvazišpičkový měřič by měl mít integrační čas 5 milisekund.
Sample Peak Meter (SPPM) - Měřič pro digitální záznam zvuku, který zobrazuje ukázkové hodnoty digitálního signálu. Může mít přesné i kvazišpičkové charakteristiky měřiče.

Doba integrace - jedná se o veličinu charakterizující rychlost měřidla. Je určeno délkou trvání takového shluku jednoho tónu, při kterém ukazatel indikátoru dosáhne značky −2 dB. Čas návratu- je to doba, za kterou ukazatel indikátoru po odpojení signálu jmenovité úrovně od jeho vstupu klesne na −20 dB. Na rozdíl od kvazišpičkových metrů nemají VU metry dva různé integrační a návratové časy, ale pouze jeden, stejný pro oba směry pohybu ukazatele, tzv. časová konstanta. U mechanických (ukazovacích) přístrojů je tato doba určena konstrukčními vlastnostmi jejich pohyblivého systému.

S příchodem LED měřičů bylo možné kombinovat VU nebo RMS a špičkové měřiče ve stejném měřítku. Také použití LED diod umožnilo podržet indikaci maximální hodnoty pomocí „bodu“ zvaného Peak Hold. Vzhledem k poměrně dlouhé době zmrazování (1-3 s) není potřeba indikátor neustále sledovat.

viz také

Literatura

Michail Chernetsky Kontrolní a měřicí zařízení // Zvukař: časopis. - 2000. - Č. 3.
Michail Chernetsky Co měříme? // Zvukař: časopis. - 1998. - č. 0.
Vladimír Ostrovský Nastavení úrovní // Zvukař: časopis. - 1999. - č. 3.
Boris MeersonÚprava úrovně signálu při nahrávání a vysílání // Zvukař: časopis. - 2005. - č. 8.

Kategorie:

Rádiové měřicí přístroje
Elektrické měřicí přístroje
Měřící nástroje
Nahrávání zvuku
Nástroje a technologie pro instalaci chladicích zařízení

Nadace Wikimedia. 2010.

Zvukoměr je měřící zařízení sloužící k objektivnímu zjišťování hladin hluku různého charakteru. Mechanické, elektromagnetické, hydraulické a aerodynamické zvukové vibrace určitých frekvencí negativně ovlivňují lidské zdraví. Z tohoto důvodu jsou zvukoměry široce žádané odborníky na průmyslovou bezpečnost a v odděleních bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v průmyslových podnicích; ve výzkumných laboratořích; na letounech a vrtulnících civilního letectví; v ekologických organizacích; při testování elektronických zařízení a zvukových zařízení; na staveništích a dalších zařízeních, kde je nutné sledování hlukových a akustických parametrů.

Princip fungování

Zvukoměr se skládá z několika požadovaných prvků, které fungují podle následujícího schématu. Zvuk snímá citlivý všesměrový mikrofon. Akustický tlak na membránu se přeměňuje na střídavé elektrické napětí. Poté po průchodu zesilovačem jde signál do filtrů (nízká, střední nebo vysoká hlasitost), kde se oddělí typ šumu. Pomocí detektoru, což je v podstatě voltmetr se stupnicí v dB, dostává uživatel informace o indikátoru.

Výhody moderních zvukoměrů:

možnost připojení k počítači pro urychlení zpracování dat;
obrazovka z tekutých krystalů (nebo OLED) s vysokým rozlišením;
provádění expresních analýz;
napájeno dobíjecími bateriemi;
ergonomie;
bezpečnost při práci, pohodlné a srozumitelné ovládání;
odolnost vůči vlivům prostředí;
energeticky nezávislá paměť;
porovnání výsledků měření;
schopnost zaznamenat šum ve vhodném formátu.

Přestože je princip fungování absolutně všech zvukoměrů stejný, liší se funkčností a dostupností možností. Ceny modelů se tedy liší v závislosti na třídě přesnosti zařízení, jeho dalších možnostech, snadném použití a výrobci. Podrobnějším přečtením produktové karty o vlastnostech zvukoměrů si můžete vybrat zařízení, které je vhodné právě pro vaše účely.