Ahhoz, hogy jó végeredményt érjünk el, jó alapokra kell építkeznünk! Ismernünk kell a szabványokat és szabályokat, mert máskülönben gyorsan a gondban találjuk magunkat. Ha a szükséges ismeretek nélkül kezdünk egy felvétel elkészítéséhez, főleg, ha még azt sem tudjuk, milyen legyen majd a végeredmény – hiszen azt egy zeneszám keverésének kezdetekor még nem tudjuk – könnyen azon kaphatjuk magunkat, hogy minden elképzelésünk megdőlt. Tehát jó, ha tudjuk, honnan is induljunk el.
Mi is az a Bel?
BEL két mennyiség arányának logaritmikus mértéke. A decibel mértékegysége és dimenziója egy, – hasonlóan a százalékhoz-, tehát valamihez képest ad meg egy értéket. Mivel a mindennapi használatban az 1 B túl nagynak bizonyult, ezért ennek tizedrészét (deci prefixum) használjuk, azaz decibel, jele: dB. A BEL sokrétűsége, a nem teljesen hozzáértőknek, nagyon sok félreértést és bosszúságot okoz, mivel sok különböző dolog mérésére használhatjuk. Maradjunk most a hangoknál és a zenénél. Ebben az iparágban is többféle decibel skálával találkozhatunk.
Mi is az a dBm?
A látványos LED-es és LCD-s kivezérlés-mérők előtt leginkább egy mozgó tű mutatta az elektromos értékeket. Ez a tű egy mágneshez volt erősítve, és a mágnesen átfolyó áram erősségének függvényében a mágnes elfordult, a tű elmozdult. Ezt az értéket Volume Unit-nak, (VU) hangerő egységnek nevezték el.
A probléma ott kezdődött, hogy minden gyártó más értékeket vett alapul a referenciák megállapításakor, azaz ezek a műszerek nem voltak összehangolva. Az 1930-as évek végén a mérnökök úgy határoztak, hogy ideje lenne közös nevezőre jutni, mivel így nem lehet a különböző eszközöket együtt használni. Megalkottak tehát egy szabványt: 1 mW (milliwatt) elektromos teljesítmény felvétele esetén a műszernek 0 dBVU-t kell mutatnia. A dBm-ben tehát az „m” a milliwattra utal. Ezen a skálán, ha a hangerő a duplájára növekszik, akkor az +3dBm, ha a negyedére csökken, akkor -6dBm a referencia értékhez képest.
Mi a dBu?
A fentiek alapján felmerülhet bennünk a kérdés, hogy az 1 mW vajon milyen értékekből adódik? A P = V 2 / R képlet alapján V=0,775 V. De honnan tudjuk az ellenállás (R) értékét? Nos, az 1930-as években az audio-eszközök mind 600 Ohm impedanciával dolgoztak. A képletben észrevehetünk még egy fontos dolgot, az elektromos teljesítmény a feszültség négyzetével van összefüggésben. Tehát ezen a decibel skálán nem a 10*log, hanem a 20*log függvényt kell alkalmaznunk. Ezen a skálán, ha a hangerő a duplájára növekszik, akkor az +6dBu, ha a negyedére csökken, akkor -12dBu. Láthatjuk tehát, hogy ezen a skálán a feszültséget hasonlítjuk össze. Akkor vajon miért nem dBv a jele? Nos eleinte az volt, de sokan összekeverték a dBV értékkel, ezért megváltoztatták dBu-ra. Tehát dBu=dBv.
Mi a dBV?
Ma már nem 1930-at írunk, és az eszközeink sem ugyanazok, mint régen. Sokkal fejlettebbek és ez a fejlődés magával hozta, hogy az impedancia már sokkal magasabb, 10 000 Ohm, vagy akár több is. Ennek megfelelően egy újabb referencia feszültségértéket kellett megállapítani, ami végre egy nagyon szép és egyszerű kerek szám: 1 V. Tehát a dBV szintén feszültség értékeket hasonlít össze, de egy másik referencia értékhez viszonyítva.
Tegyünk most egy kis kitérőt!
Aki zenél, tudja, hogy a „profi” cuccok +4dBu, míg az otthoni cuccok -10dBV jelszinttel működnek. Miért is van ez, és mit jelent? Amikor a gyártók nagy számban kezdték gyártani és árusítani az otthoni hangtechnikai eszközöket (rádió, magnó, lemezjátszó stb.) már létezett a dBV szabvány, ezért ott érthető módon ezt a skálát használták. A professzionális hangstúdiók viszont sokkal régebbek voltak, és ott a dBu szabvány már nagyon elterjedt. Emlékezzünk, hogy ezek a skálák nem többek, mint az adott jelszintet egy referencia értékhez viszonyító egyenlet eredményei. Egyik sem jobb a másiknál! Ezt a „profi jelszint jobb” mítoszt marketing szempontokból a gyártók tartják életben. Ennek ellenére a két jelszint közötti konverzióhoz DI-BOX használata ajánlott! A +4dBu jelszint 1,228 V-ot jelent, a -10dBV pedig 0,3162 V. A kettő között a különbség pedig nem 14 dB (mint ahogy azt sokan gondolják), hanem 11,79 dB, mivel a dBu és dBV skála referencia értéke (1 vs 0,775 V) eltér. Ha tehát egy otthoni eszközt, pl. egy kazettás magnót rákötünk egy stúdió keverőre, a magnó 0 dBVU értékű kivezérlése -11,79 dBVU értéket mutat a pulton. Fordított esetben erős torzítás lép fel.
Mi a dBFS?
És akkor elérkeztünk a modern világ digitális jelszintmérő skálájához.
dBFS=Decibel Full Scale, azaz a teljes skálához viszonyított érték. Mivel digitális ábrázoláskor a jelszint nem képes átlépni a rendelkezésre álló biteken ábrázolható maximális feszültségértéket, ezért ezt a fajta skálát dBov-nek is nevezik, ami azt jelenti, hogy a túlvezérléshez viszonyított arány. Vagyis ez a skála kicsit különbözik az előzőktől, ugyanis ennek a referencia pontja nem a tartomány egy köztes pontján helyezkedik el, hanem a tetején. Vagyis ebben a skálában csak negatív értékek és a nulla szerepel. Itt tehát a 0 dBFS a legmagasabb elérhető jelszint. Viszont van hasonlóság a dBu skálával, mert ha a jelszint a duplájára növekszik, akkor az itt is +6 dBFS, ha a negyedére csökken, akkor -12 dBFS. Íme néhány dinamika tartomány, amit digitális skálán jelenítünk meg: a 16 bites audio 96dB dinamikatartománnyal rendelkezik, a 24 bites pedig 144 dB-el. Általánosságban elmondható, hogy 1 bit=6dB dinamikatartomány.
Mi a dBFS peak?
Ez a digitális technikában alkalmazott pillanatnyi kivezérlési csúcsérték (angolul peak). Nem egyezik meg a dBFS RMS-el, ami egy adott idő alatt átlagolt értéket jelent (lásd később). Ha nincsen feltüntetve az RMS jelzés, akkor a legtöbbször ilyen kivezérlés-mérőt találunk a DAW-okban a csatornáknál és a master-buszon is (bár ez utóbbinál ma már sok esetben van egyszerre VU (RMS) és Peak meter is). A dBFS peak az aktuális mintaértékét próbálja visszaadni, de magán a kivezérlés-mérőn inkább csak az utolsó regisztrált csúcsértékeket láthatjuk, amit egy beállítható ideig mutat (meter decay), majd a beállítás szerinti sebességgel elkezdi csökkenteni a kijelzett értéket az éppen aktuális csúcsértékre. Ha 44,1 kHz-es mintavételt feltételezünk, akkor a dBFS peak érték másodpercenként 44 100-szor változhat meg, pont úgy, mint a minta érték. Viszont ilyen frissítési idejű kijelző nincs. Ebből következik, hogy amit mi látunk a DAW-ban és egyéb digitális eszközök peak kivezérlés-mérőjén, az valójában maximum a megjelenítés időpillanatához tartozó csúcsérték, hiszen a monitorok átlagos képfrissítési frekvenciája 60 Hz. Felvetődik tehát a kérdés, hogy ha ezek az „alap” kivezérlés-mérők nem a valódi dBFS peak értékeket és nem is a VU értékeket jelzik, akkor mit? Gyakorlatilag semmi pontosat, viszont gyors tájékoztatást adnak arról, hogy nem léptük-e át a lehetséges maximális jelszintet. Sokkal fontosabb viszont, hogy a túlvezérlést általában regisztrálják, és ezzel sokat segítenek nekünk. (DAW-tól függ, hogy hány sample kell, hogy egymás után átlépje a 0 dBFS értéket ahhoz, hogy azt túlvezérlésnek tekintse. Általában 3 egymást követő minta után kapunk túlvezérlés jelzést)
Mi a dBTP?
A digitál-analóg konverzióból adódó sajátosságoknak köszönhetően a minták között is feszültség változás történik, ezeket nevezzük Inter Sample Peak-nek. Ez azt jelenti, hogy bár a digitális minta értéke nem lépte túl a maximális 0 dBFS-t -így a digitális kivezérlés-mérőn nem látható túlvezérlésre figyelmeztető jelzés-, mégis túlvezérlés alakul ki a digitális-analóg átalakító analóg részeiben, vagy az ezt kezelni nem tudó analóg eszközökben. Az így létrejövő valódi analóg jelszintet True Peak-nek, magyarul valódi csúcsértéknek nevezték el, aminek mértékegysége dBTP. Bár ma már léteznek valódi csúcsérték mérő műszerek is, a problémára a legegyszerűbb megoldás, ha kerüljük a 0 dBFS peak jelszint elérését. Természetesen a mastering hangmérnökök munkája pont abból áll, hogy torzítás nélkül minél jobban megközelítsék ezt az értéket, de ezt jobb, ha rájuk hagyjuk. Viszont jó ha tudjuk, hogy bizonyos (elég sok) digitális lejátszó nem is képes a 0 dBFS peak-értéket előállítani, ezért pl. CD masterelésnél az ajánlott kivezérlési jelszint -0,2 dBFS peak. MP3 vagy más tömörített formátum esetében pedig még ennél is alacsonyabb, -1, vagy még inkább -2 dBFS peak az ajánlott!
Mi a dBFS RMS?
A dBFS peak és dBTP értékek kiválóak arra, hogy megakadályozzuk a digitális túlvezérlés, és ezáltal a torzítás létrejöttét, de inkább csak technikai jellegűnek tekinthetjük, mert a hangerőről sajnos nem sok információval szolgálnak. Nem mellesleg a dBFS peak meterek megjelenítése vizuálisan is eltér a már megszokott analóg VU-méterektől. Így, ha egyszerre használunk analóg és digitális eszközöket, a két rendszer közötti átváltás fejben történő elvégzése nehézkes lehet. Nem véletlen tehát, hogy a klasszikus VU-méterek megjelentek a digitális munkaállomásokban is. Eredményes alkalmazásukhoz viszont elkerülhetetlen, hogy a 0 VU értéket jelölő referencia szint ne a digitális technika sajátosságai miatt kialakult 0 dBFS legyen, hiszen itt már nem állna rendelkezésre a 0 VU feletti tartalék. Ezért a dBFS RMS referencia szintjét a dBu skálához, és az abban használt referencia szinthez képest érdemes megállapítani. Bár az egész világon egységesen elfogadott szabvány nem nagyon létezik, az általánosan elfogadott európai ajánlások szerint -18 dBFS tekinthető 0 VU-nak, ami analóg oldalon +4dBu kellene, hogy legyen. Mivel a dBFS pillanatnyi digitális csúcsértékeket (peak) jelöl, a dBu pedig átlag analóg feszültségértéket (RMS), így közöttük valódi átválthatóság nem létezik. Hogy az életünk egyszerűbb legyen, és legyen mégis mihez igazodni, gyakorlatban elmondhatjuk, hogy a digitál-analóg konverter kimenetén -18 dBFS RMS jelszint esetén a stúdió szabványoknak megfelelő +4dBu RMS, vagyis 1,228 V RMS feszültség kell, hogy megjelenjen (szabványosan 1000 Hz-es szinuszos jellel mérve). Mivel a VU meterek átlagértéket jeleznek, így a dBFS RMS is átlagérték, de mint ahogy a 0 VU-ra úgy az átlagolás idejére sem létezik világszabvány, így a legtöbb esetben VU meter módban, az analóg műszerekhez hasonlóan 300 ms időtartam átlagát jelzik.
Mi a dBVU?
Mint láthattuk, elég sok eltérő referencia értéket, és ennek megfelelően skálát találunk, attól függően, hogy milyen eszközt használunk. A legtöbb analóg stúdió berendezés a dBu skálát használja, de szalagos magnók esetében például nem a beérkező elektromos teljesítményt, hanem a szalagra kerülő mágneses energiát kell, hogy mérjük (flux), hogy megfelelő működést kapjunk. Az első Ampex készülékeknél ez a referencia érték például 185 nWb/m (nano Weber per méter), a kazetta standard 160 nWb/m, az újabbak pedig 250 nWb/m. A digitális eszközöknél és DAW-oknál is szükség van a jelszint mérésére, így itt is találunk kivezérlés mérőket, amik viszont dBFS-ben mérnek. Hogy lehetséges az, hogy a VU meter a megfelelő jelszint elérésekor ennyire eltérő technológiák esetén is 0 dBVU-t mutat? Talán az egyik legfontosabb technikai tudnivaló, hogy a 0 dBVU általában az a jelszint, amin az adott készülék a legjobban „érzi magát” (sweet spot). Ez azt jelenti, hogy ezen a jelszinten rendelkezik még elég tartalékkal (headroom), vagyis még nem érte el azt a szintet, amit túlvezérlésnek hívunk, ahol az eszköz már nem képes kezelni a túl magas feszültséget (vagy egyéb működési értékeket), ezért a hang hullámformájának csúcsai levágódnak, vagyis torzulnak.
Mi a VU vs PPM?
Ha figyelmesen mászkálunk a stúdiókban, vagy használjuk a VU meter pluginjeinket, akkor észrevehetjük, hogy néhány kivezérlés-mérő műszeren VU, míg másokon PPM feliratot láthatunk, sőt van olyan is, amin választhatunk a két mérési mód között. De vajon mit jelentenek ezek?
A VU eredetileg Volume Unit-ot, vagyis hangerő egységet jelent. Amikor 1939-ben a CBS, az NBC és a Bell Laboratories közös fejlesztéseként megjelent, még SVI-nek, vagyis Standard Volume Indicator-nak (szabványos hangerő jelzőműszer) nevezték, amiből egyértelmű, hogy mire tervezték. Mivel az egyes rádióműsorok eltérő hangereje nem volt túl jó hatással a hallgatók tetszésére, így szerették volna ezt azonos értéken tartani. Ez azonban több okból is nehézségekbe ütközik. Képzeljük el például, ha a kontroll szobákban nem azonos hangszórókat használnak, vagy nem azonos erősítőt, és ami a leginkább elképzelhető, hogy az egyes hangmérnököknek nem azonos a hallása sem. Ezért aztán egyszerűbbnek tűnt a sokkal precízebb elektromos jeleket mérni. A VU-meterek tehát a jel feszültségét mérik, méghozzá egy adott idejű felfutással és lecsengéssel, aminek következtében az egyes jelek esetében hasonló arányú értékeket olvashatunk le, mint a hangerejük. Tehát a hangmérnök feladata az volt, hogy minden esetben 0 VU-n tartsa a jelszintet, ezzel biztosították az azonos hangerőt. Ez persze nem csak komplett zenére vonatkozik, hanem az egyes hangszerekre is. Ez azonban csak nagyjából igaz…
Egy átlagos VU-meteren leolvasható értékre hatással van a jel amplitúdója és hossza. Egy állandó frekvenciájú és feszültségű szinusz hullám például aránylag pontos effektív értéket ad, viszont egy folyamatosan változó jel estében, mint például egy zeneszám, már a valódi értéknél kevesebbet olvashatunk le. Ezek között is egy kitartott, folyamatosan hallható hang (pl. orgona) egyértelműen magasabb értéket mutat, mint egy rövid tranziens jellegű (pl. dob), pedig mindkettő csúcsfeszültség értéke azonos. A VU-meterek alapvetőn egyszerű átlag-feszültség mérők. A felfutási idejük (amit itt integrációs időnek neveznek) 300 ms, és a lecsengési idejük is hasonló, amit a IEC 60268-17 (1990) szabvány ír elő. Vagyis ezek a feszültség (jelszint) effektív átlagát jelzik (RMS-Root Mean Square, azaz négyzetes-közép átlagot). Bár az olcsó VU-meterekből ez a lehetőség kimarad, sok esetben mi állíthatjuk be a 0 VU értékét, még az analóg műszereknél is. Az eredeti SVI beállítás +8dBu volt, a ma használatos modern pedig +4dBu. Néhány gyártó, mint pl. a MACKIE 0dBu-ra kalibrál. Ami a digitális rendszereket illeti, az európai szabvány -18 dBFS. A skála megegyezik a dBu-val, vagyis -6 dBVU fele akkora szintet, +3 dBVU pedig 50%-al magasabb szintet jelöl.
A PPM (Peak Programme Meter, vagyis program csúcsérték mérő) tulajdonképpen a VU-meter elődje lehetne, hiszen már 1932-ben elkezdődött a fejlesztése, de csak később, 1938-ban készült el abban a formában, ahogyan azt ma ismerjük. Nevével ellentétben nem a jel valódi csúcsértékét méri, mert a VU-meterhez hasonlóan ez is rendelkezik felfutási idővel, de ezek sokkal rövidebbek. A Type I-es műszerek esetében 4ms, a Type II-eseknél pedig 10ms az integrációs idő, míg a visszaállási sebességük 20 dB/1,5 másodperc. A pontos értékeket a IEC 60268-10 (1991) szabványban találhatjuk meg. A PPM meter tehát inkább a jel amplitúdójának csúcsértékei jelzi.
A rövid integrációs időket nagy körültekintéssel választották ki, hogy a műszer figyelmen kívül hagyja a gyors tranzienseket, ezért gyakran látszólagos csúcsérték mérőnek is nevezik. A nagyon rövid tranzienseket általában 4 dB-el alacsonyabbnak mutatja, mert ezzel szerették volna a hangmérnököket arra ösztönözni, hogy egy kicsit magasabb jelszinteket használjanak, ugyanis a rövid (1ms) tranziensek által okozott túlvezérlést gyakorlatilag nem lehet meghallani sem az analóg felvételeken, sem a rádióadásokban. A hosszú visszaesési időt viszont már a könnyebb leolvasás miatt választották. Ami a skála beosztását illeti, az az egyes országok között eltérő lehet. A BBC például 1-7 között számozott, ahol minden érték között 4 dB volt a különbség, és PPM 4 felel meg 0dBu-nak. az európai EBU szabvány megtartotta a beosztást, de az 1-7 számokat kicserélte a nekik megfelelő dBu értékekre. Bár mindkét műszer elsősorban a hangosság mérésére és ellenőrzésére készült, ma már vannak náluk sokkal precízebb megoldások is, méghozzá a hangosság mérők, vagy LUFS-meterek!
Mi a dBSPL, LUFS?
A dBspl = decibel sound pressure, azaz hangnyomás szint. Ezt az értéket a hallható hangok „erősségének” leírására használjuk. A lényeg: az emberi hallás a különböző hangnyomás szinteken és frekvenciákon nem lineáris. Azaz bizonyos frekvenciájú hangokat azonos hangnyomás értékeken halkabbnak, másokat hangosabbnak hallunk. Pl. mindenki tudja, hogy ki lehet az embert kergetni a világból egy Sokol rádióval, aminek teljesítménye 0,14W, ugyanakkor egy 100W-os hifi torony még nem biztos, hogy elég hangerőt tud produkálni egy házibuliban. Nagyon nehéz tehát a hangerőt mérni és egy adott skálán megjeleníteni. Két tudós egy kiegyenlített skálát készített, amit Fletcher‑Munson-görbe néven ismerhetünk. A hangerő mérésére pedig több nemzet is kidolgozta a saját szabványát és bevezették az LUFS skálát, vagyis Loudness Full Scale.
Hangosság a teljes skálához viszonyítva.
EBU R128 (European Broadcasting Union)
ITU-R BS.1770 (International Telecommunication Union)
SMPTE RP-155 (Society of Motion Picture and Television Engineers)
Ezek alapján stúdió lehallgatási körülmények között az ajánlott lehallgatási hangnyomás szint (Reference monitor level) a helység (szoba) méretétől függ. A szoba térfogatát kiszámíthatjuk, ha összeszorozzuk a szélességet a hosszúsággal, majd a magassággal, természetesen méter értékben mérve (Hosszúság (m) x Szélesség (m) x Magasság (m)=Térfogat (m3) Ha ezeken az ajánlott hangnyomás szinteken hallgatjuk vissza zenénket, akkor fogjuk a leginkább kiegyenlítetten hallani a különböző frekvenciájú hangokat (mély-közép-magas). Ezek ellenére a hangmérnökök között valamiért hibásan a 85 dBSPL(C) érték az elterjedt.
A lehallgatási hangnyomás szintet könnyen megmérhetjük egy hangnyomás mérővel, vagy letölthetünk egy applikációt az okostelefonunkra is. Ekkor figyeljünk rá, hogy a mérés a „C” skála szerint történjen.
Írásunk a https://microchips-sound-studio.blogspot.com oktatási anyaga alapján készült.
