Измеритель единицы громкости ( VU ) или стандартный индикатор громкости ( SVI ) — это устройство , отображающее представление уровня сигнала в аудиооборудовании .
Оригинальная конструкция была предложена в документе IRE 1940 года «Новый стандартный индикатор объема и контрольный уровень» , написанном экспертами из CBS , NBC и Bell Telephone Laboratories . [1] Затем Акустическое общество Америки стандартизировало его в 1942 году (ANSI C16.5-1942) [2] [3] для использования при установке телефонов и радиовещательных станциях.
Бытовое аудиооборудование часто оснащено измерителями уровня громкости как для служебных целей (например, в записывающем оборудовании), так и для эстетических целей (в устройствах воспроизведения).
Оригинальный измеритель уровня мощности представляет собой пассивное электромеханическое устройство, а именно амперметр Дарсонваля постоянного тока на 200 мкА, питаемый от двухполупериодного медно-оксидного выпрямителя, установленного внутри корпуса счетчика. Масса иглы вызывает относительно медленный отклик, который фактически интегрирует или сглаживает сигнал со временем нарастания 300 мс. Это приводит к усреднению кратковременных пиков и спадов и более точно отражает воспринимаемую громкость материала, чем более современные и изначально более дорогие измерители PPM . По этой причине многие специалисты по звуку предпочитают измеритель уровня громкости его альтернативам, хотя индикация измерителя не отражает некоторые ключевые характеристики сигнала, в первую очередь его пиковый уровень, который во многих случаях не должен превышать определенный предел.
0 VU соответствует +4 дБу , или 1,228 В (среднеквадратичное значение) , мощность около 2,5 милливатт при приложении к нагрузке 600 Ом . 0 VU часто называют «0 дБ». [4] Измеритель был разработан не для измерения сигнала, а для того, чтобы позволить пользователям настраивать уровень сигнала до целевого уровня 0 VU (иногда обозначаемого как 100 %), поэтому не важно, чтобы устройство было нелинейным и неточным. низкие уровни [ по мнению кого? ] . Фактически, шкала находится в диапазоне от -20 VU до +3 VU, с -3 VU прямо посередине (половина мощности 0 VU). Чисто электронные устройства могут имитировать реакцию иглы; они являются VU-метрами в той мере, в какой они соответствуют стандарту.
В индустрии вещания мониторинг громкости был стандартизирован: в 2009 году в США - ATSC A/85, в 2010 году в Европе - EBU R-128, в 2011 году в Японии - TR-B32, а в 2010 году в Австралии - ОП-59.
Перед создателями измерителя уровня громкости была поставлена задача найти способ измерения сложных аудиосигналов с помощью простой технологии.
Поскольку измеритель уровня громкости является механическим устройством, он никогда не сможет отражать мгновенные пики сложных аудиосигналов. Поэтому разработчики измерителя уровня громкости применили другой подход. Они создали измеритель, который не измерял пики, а просто делал выводы о них. Настоящий измеритель уровня громкости имеет весьма специфическую «баллистическую характеристику». Это означает, что он реагирует на изменение аудиосигналов с очень точной скоростью, повышаясь от отсутствия сигнала до 99% от «0 VU», когда синусоидальный тон частотой 1 кГц подается в течение 300 миллисекунд.
При использовании измерителя уровня аудиосистема калибруется с помощью синусоидального тона на «эталном уровне» для системы. На эталонном уровне волюметр показывает «0» для синусоидального тона, но инженер должен знать это при работе с музыкой или речью, чтобы всегда делать вывод, что пиковые уровни всегда на 6–10 дБ выше опорного уровня. . Полезность измерителя уровня громкости заключается в том, что для большинства типов аудиоисточников системный инженер может рассчитывать на то, что эти пики находятся в этом диапазоне, и может с уверенностью проектировать аудиосистему. Хорошая инженерная практика заключается в том, чтобы всегда предусматривать небольшой дополнительный «запас», как его называют, для покрытия странных условий, когда аудиосигнал может превышать нормальные пиковые уровни или оператор оборудования не может правильно отрегулировать уровни. Обычно при проектировании систем с использованием измерителя уровня учитываются следующие уровни:
Поведение измерителей уровня громкости определено в ANSI C16.5-1942, британском стандарте BS 6840 и IEC 60268-17.
ВУ определил:
«Показание индикатора объема должно составлять 0 ВУ, когда он подключен к напряжению переменного тока, равному 1,228 Вольт (среднеквадратичное значение), при сопротивлении 600 Ом (равном +4 [дБу]) при 1000 циклах в секунду ». [7] [8]
Примечание. Ссылка выше в целом верна сейчас и всегда была верна в звукозаписывающей индустрии. Однако в некоторых радиовещательных установках в Северной Америке вплоть до конца 20-го века опорный уровень («0VU») составлял +8 дБм в больших студийных установках, а некоторые использовали сопротивление 150 Ом по всей студии. (CFRB Торонто и CFPL Лондон, Канада). Это было еще один «стандарт», установленный на заре аудио, и измеритель уровня громкости был изменен путем замены последовательных резисторов для регулировки его чувствительности. На баллистику это не повлияло. [9]
Время нарастания , определяемое как время, необходимое стрелке для достижения 99% расстояния до 0 VU, когда на волюметр подается сигнал, изменяющийся от 0 до уровня, показывающего 0 VU, составляет 300 мс.
Превышение должно быть в пределах от 1 до 1,5% .
Время спада такое же, как и время нарастания, 300 мс.
Указанный уровень подразумевается при 1000 Гц . Показания не должны отклоняться от показаний на частоте 1000 Гц более чем на 0,2 дБ в диапазоне от 35 Гц до 10 кГц или более чем на 0,5 дБ в диапазоне от 25 Гц до 16 кГц.
Обратите внимание , что в спецификации упоминаются только синусоидальные сигналы. Учитывая электромеханический принцип работы измерителя, отклонение стрелки фактически приблизительно пропорционально среднему значению части сигнала с напряжением более примерно 0,4 В мгновенно, поскольку два медно-оксидных выпрямителя всегда включены последовательно, кривая передаточной функции имеет колено около 0,2 В. Сигналы, как правило, не имеют синусоидальной формы, даже если все они попадают в полосу пропускания волюметра. Показания представляют собой среднее значение напряжения [10] и не являются показателем мощности сигнала, которая пропорциональна среднему квадрату напряжения или среднеквадратичному значению (RMS). Однако, как обычное показание уровня громкости , оно служило индикацией а) общего уровня и динамики сигнала и б) близости к максимально допустимому уровню для операторов записывающего и радиовещательного оборудования. Обслуживающий персонал также мог использовать его в качестве измерительного прибора для проверки потерь в передаче и выравнивания уровня при условии, что в качестве тестовых сигналов они использовали исключительно синусоидальные волны.
Измеритель уровня громкости и его аттенюатор должны обеспечивать сопротивление цепи, к которой он применяется, 7500 Ом, измеренное с помощью синусоидального сигнала, который устанавливает индикатор на 0 дБ.
VU-метр был первоначально разработан в 1939 году совместными усилиями Bell Labs и телекомпаний CBS и NBC . [11] В 1970–80-х годах среди вещательных компаний были популярны плоские двойные дисплеи с неоновым наполнением и количеством до 201 сегмента на стереоканал [12] в качестве быстрых гистограммных измерителей уровня громкости.
В индустрии потребительского аудио часто используются индикаторы громкости, которые не соответствуют никаким стандартам. [13]
Звукорежиссеры BBC называли измеритель VU «практически бесполезным» счетчиком, [14] предпочитая PPM .
Академические исследования показали, что счетчики SVI или VU ведут себя иначе, чем счетчики среднего значения и RMS. Баллистика, показанная этим прибором в ответ на сигналы с большим пик-фактором, помещает его показания на полпути между ними. Например, приращение пик-фактора аудиосигнала на 3 дБ дает падение примерно на -3 дБ для измерителя среднеквадратичного значения, -6 дБ для среднего измерителя и -4 дБ для измерителя уровня громкости. [15]
