ITU-R 468 (первоначально определенный в рекомендации CCIR 468-4, поэтому ранее также известный как взвешивание CCIR ; иногда называемый CCIR-1k ) — стандарт, относящийся к измерению шума , широко используемый при измерении шума в аудиосистемах. Стандарт, [1] теперь называемый ITU-R BS.468-4, определяет кривую взвешивающего фильтра вместе с квазипиковым выпрямителем, имеющим специальные характеристики, определенные указанными тестами тональных посылок. В настоящее время он поддерживается Международным союзом электросвязи , который перенял его у CCIR.
Он используется в основном в Великобритании, Европе и бывших странах Британской империи , таких как Австралия и Южная Африка. [ необходима ссылка ] Он менее известен в США, где A-взвешивание использовалось всегда. [2]
M-взвешивание — тесно связанный фильтр, смещенная версия той же кривой, без квазипикового детектора.
Кривая взвешивания A была основана на контуре равной громкости 40 фон, первоначально полученном Флетчером и Мансоном (1933). Первоначально включенное в стандарт ANSI для измерителей уровня звука , взвешивание A было предназначено для измерения слышимости звуков как таковых. Оно никогда специально не предназначалось для измерения более случайного (почти белого или розового ) шума в электронном оборудовании, хотя использовалось для этой цели большинством производителей микрофонов с 1970-х годов. Человеческое ухо совершенно по-разному реагирует на щелчки и всплески случайного шума, и именно это различие привело к появлению кривой взвешивания CCIR-468 (теперь поддерживаемой как стандарт ITU ), которая вместе с квазипиковым измерением (а не среднеквадратичным измерением, используемым с взвешиванием A) стала широко использоваться вещателями по всей Великобритании, Европе и бывшим странам Британского Содружества , где инженеры находились под сильным влиянием методов тестирования BBC . Телефонные компании по всему миру также использовали методы, аналогичные взвешиванию ITU-R 468 с квазипиковыми измерениями, для описания нежелательных помех, вызванных в одной телефонной цепи переходными процессами переключения в другой.
События 1960-х годов, в частности распространение FM-вещания и разработка компактной аудиокассеты с шумоподавлением Dolby-B , предупредили инженеров о необходимости весовой кривой, которая давала субъективно значимые результаты по типичному случайному шуму, ограничивающему производительность вещательных схем, оборудования и радиосхем. A-взвешивание не давало последовательных результатов, особенно при FM -радиопередачах и записи на компакт-кассету, где предыскажение высоких частот приводило к повышенным показаниям шума, которые не коррелировали с субъективным эффектом. Ранние попытки создать лучшую весовую кривую привели к стандарту DIN, который был принят для измерения европейского Hi-Fi-оборудования на некоторое время.
Эксперименты в BBC привели к отчету исследовательского отдела BBC EL-17, Оценка шума в цепях аудиочастот , [3], в котором были описаны эксперименты на многочисленных испытуемых с использованием различных шумов от щелчков до тональных импульсов и розового шума . Испытуемых просили сравнить их с тоном 1 кГц, а затем окончательные оценки сравнивались с измеренными уровнями шума с использованием различных комбинаций весового фильтра и квазипикового детектора, существовавших в то время (например, тех, которые определены в ныне отмененном немецком стандарте DIN ). Это привело к стандарту CCIR-468, который определил новую весовую кривую и квазипиковый выпрямитель.
Происхождение текущей кривой взвешивания ITU-R 468 можно проследить до 1956 года. В отчете BBC EL-17 1968 года обсуждается несколько кривых взвешивания, включая одну, идентифицированную как DPB , которая была выбрана как превосходящая альтернативы: ASA, CCIF и OIRT. График кривой DPB в отчете идентичен кривой ITU-R 468, за исключением того, что последняя простирается на немного более низкие и более высокие частоты. В отчете BBC говорится, что эта кривая была приведена в «вкладе DBP (Телефонной администрации Федеративной Германской Республики) в Красную книгу, том 1, 1957, охватывающую первую пленарную ассамблею CCITT (Женева, 1956 г.)». DBP — это Deutsche Bundespost , почтовое отделение Германии, которое предоставляет телефонные услуги в Германии, как GPO в Великобритании. В отчете BBC говорится, что «эта характеристика основана на субъективных тестах, описанных Бельгером». и цитирует статью Э. Бельгера 1953 года.
Dolby Laboratories взяли на вооружение новое взвешивание CCIR-468 для использования при измерении шума в своих системах шумоподавления, как в кино (Dolby A), так и на кассетных деках (Dolby B), где другие методы измерения не смогли показать преимущества такого шумоподавления. Некоторые авторы колонок Hi-Fi с энтузиазмом взялись за взвешивание 468, отметив, что оно отражает примерно 10 дБ улучшение шума, субъективно наблюдаемое на кассетных записях при использовании Dolby B, в то время как другие методы могли указывать на фактическое ухудшение в некоторых обстоятельствах, поскольку они недостаточно ослабляли шум выше 10 кГц.
Рекомендация CCIR 468-1 была опубликована вскоре после этого отчета и, по-видимому, была основана на работе BBC. Более поздние версии вплоть до CCIR 468-4 отличались только незначительными изменениями в разрешенных допусках. Затем этот стандарт был включен во многие другие национальные и международные стандарты (IEC, BSI, JIS, ITU) и широко принят в качестве стандартного метода измерения шума в вещании, профессиональном аудио и спецификациях « Hi-Fi » на протяжении 1970-х годов. Когда CCIR прекратил свое существование, стандарт был официально принят ITU-R ( Международным союзом электросвязи ). Текущая работа над этим стандартом в основном связана с поддержанием IEC 60268, международного стандарта для звуковых систем.
Кривая CCIR сильно отличается от A-взвешивания в области от 5 до 8 кГц, где она достигает пика до +12,2 дБ на частоте 6,3 кГц, в области, в которой мы, по-видимому, чрезвычайно чувствительны к шуму. Хотя было сказано (неверно), что разница обусловлена необходимостью оценки навязчивости шума в присутствии программного материала, а не просто громкостью, отчет BBC ясно дает понять, что это не было основой экспериментов. Реальная причина разницы, вероятно, связана с тем, как наши уши анализируют звуки с точки зрения спектрального содержания вдоль улитки . Это ведет себя как набор близко расположенных фильтров с примерно постоянным фактором Q , то есть полосами пропускания, пропорциональными их центральным частотам. Таким образом, высокочастотные волосковые клетки будут чувствительны к большей доле общей энергии в шуме, чем низкочастотные волосковые клетки. Хотя реакции волосковых клеток не являются в точности постоянными по Q, и ситуация еще больше усложняется тем, как мозг интегрирует смежные выходы волосковых клеток, результирующий эффект выглядит примерно как наклон, центрированный на 1 кГц, наложенный на A-взвешивание.
В зависимости от спектрального состава, измерения шума, выполненные по шкале 468, как правило, примерно на 11 дБ выше, чем измерения, выполненные по шкале А, и это, вероятно, является фактором недавней тенденции к отказу от использования шкалы 468 в технических характеристиках оборудования по мере сокращения использования кассетных лент.
Важно понимать, что спецификация 468 охватывает как взвешенные, так и «невзвешенные» (с использованием полосового фильтра 22 Гц - 22 кГц 18 дБ/октава) измерения, и что оба используют очень специальный квазипиковый выпрямитель с тщательно разработанной динамикой (A-взвешивание использует обнаружение RMS без особой причины [ требуется ссылка ] ). Вместо простого «времени интеграции» этот детектор требует реализации с двумя каскадными «пиковыми повторителями», каждый с различными постоянными времени атаки, тщательно выбранными для управления реакцией как на одиночные, так и на повторяющиеся тональные импульсы различной длительности. Это гарантирует, что измерения на импульсном шуме должным образом учитывают нашу сниженную чувствительность слуха к коротким импульсам. Это квазипиковое измерение также называется псофометрическим взвешиванием .
Это было еще более важно, поскольку внешние трансляции осуществлялись по «музыкальным цепям», которые использовали телефонные линии, со щелчками от Strowger и других электромеханических телефонных станций. Теперь это находит новую актуальность в измерении шума на компьютерных «аудиокартах», которые обычно страдают от щелчков при запуске и остановке приводов.
468-взвешивание также используется при взвешенном измерении искажений на частоте 1 кГц. Взвешивание остатка искажения после удаления фундаментальной частоты подчеркивает гармоники высокого порядка, но только до 10 кГц или около того, где реакция ушей падает. Это приводит к единому измерению (иногда называемому измерением остатка искажения), которое, как утверждается, хорошо соответствует субъективному эффекту даже для усилителей мощности, где искажение кроссовера , как известно, гораздо более слышимо, чем предполагают обычные измерения THD ( полного гармонического искажения ).
468-взвешивание по-прежнему востребовано BBC и многими другими вещателями [4], поскольку растет осведомленность о его существовании и о том, что оно более достоверно в отношении случайного шума, когда чистых тонов не существует. [ необходима цитата ]
Часто для шума указываются как значения, взвешенные по шкале А, так и значения, взвешенные по шкале 468, особенно в характеристиках микрофонов.
Хотя кривая 468 не предназначена для этого применения, она также использовалась (смещение для размещения точки 0 дБ на частоте 2 кГц, а не 1 кГц) в качестве "M-взвешивания" в таких стандартах, как ISO 21727 [5], предназначенных для измерения громкости или раздражительности звуковых дорожек фильмов. Это применение кривой взвешивания не включает квазипиковый детектор, указанный в стандарте ITU.
Примечание: это не полный окончательный стандарт.
Кривая взвешивания задается как принципиальной схемой сети взвешивания, так и таблицей амплитудных характеристик.
Выше представлена схема взвешивающего фильтра ITU-R 468. Сопротивления источника и приемника составляют 600 Ом (резистивные), как показано на схеме. Значения взяты непосредственно из спецификации ITU-R 468. Обратите внимание, что поскольку эта схема является чисто пассивной, она не может создать требуемое дополнительное усиление в 12 дБ; любые результаты должны быть скорректированы с коэффициентом 8,1333 или +18,2 дБ.
Таблица амплитудных характеристик:
Значения таблицы амплитудных характеристик немного отличаются от значений, полученных из принципиальной схемы, например, из-за конечного разрешения числовых значений. В стандарте указано, что конденсатор 33,06 нФ может быть отрегулирован или может быть использован активный фильтр.
Моделирование приведенной выше схемы и некоторые вычисления дают следующую формулу для получения амплитудной характеристики в дБ для любого заданного значения частоты:
где
Одиночные импульсы 5 кГц:
5 мс, 5 кГц пакеты с частотой повторения:
Использует ФВЧ 22 Гц и ФНЧ 22 кГц 18 дБ/декада или выше.
(Таблицы будут добавлены)
