Miért is van szükség a decibel skálára? Többek között a dinamikatartomány leképezése okán is.
A különbségek a halk és hangos hangok között olyan nagyok, hogy egy lineáris skálán nem tudnánk őket egyszerűen ábrázolni (mérni). Az emberi hallás dinamikaátfogása kb. 120dB. Ez körülbelül ezermilliárdszor több energiát jelent, mint a teljes csend. Ezért használjuk a logaritmikus skálát, ami pont erre lett kitalálva, ugyanis képes ábrázolni nagy érték-különbségeket és sokkal egyszerűbben használható erre a feladatra, mint a lineáris skála. Ha megismerkedtünk a decibellel és a különböző hangtechnikában használt skálákkal, nézzük meg, mi a dinamika tartomány és mit kell róla tudni, valamint belekóstolhatunk a referencia jelszintekbe is! A dinamika tartomány alapvetően egy bármilyen skála legkisebb és legnagyobb értéke közötti tartomány, vagyis amin belül az értékek változnak. Zenei értelemben a leghalkabb és a leghangosabb hang közötti hangerő érték különbsége.

Manapság a hangok rögzítése zömében elektromos berendezésekkel történik. Minden elektromos eszköznek van egy optimális működési állapota, amire a készüléket tervezték. Ha ezen szint alatt üzemeltetjük, akkor nem használjuk ki képességeit, ha ez felett, akkor túlságosan igénybe vesszük (túlterheljük). Ez nemcsak kellemetlenséget, hanem meghibásodást is okozhat. Mérnökként az elektronikus eszközök dinamika tartományát (DR-Dynamic range) a leghalkabb és a leghangosabb hang közötti teljesítmény különbségével írjuk le. A leghalkabb hang, amikor az eszközön nem kerül hang átvezetésre, de az alkatrészeinek működése mégis termel valamennyit, amit a kimenetén hallhatunk/mérhetünk. Ezt a haszontalan hangot nevezzük üzemi zajnak. Amikor bevezetünk egy hangot (egy torzítatlan szinusz hullámformát) és annak erősségét (amplitúdóját) elkezdjük növelni nulláról indulva, egy bizonyos értéken a kimeneti jelszint növekedni kezd. Ezt az adott erősséget nevezzük az eszköz zajküszöbének (Noise floor). Ez alatt csak statikus zaj, viszont felette már hasznos jel is hallható. A leghangosabb hangnak azt tekintjük, amikor az eszköz már nem képes a beérkező túlzott mértékű energiát kezelni, nemcsak torzít, hanem meg is hibásodhat. Az ekkor mérhető kimeneti energia négyzetes-közép átlagát (RMS) nevezzük a maximális kivezérlésnek (VU). Ha a VU méterről ekkor leolvasott értékből kivonjuk a zajszinten mért értéket, megkapjuk az eszköz dinamikatartományát.

Minden hangtechnikai eszköznek van egy optimális működési jelszintje, amire a készüléket tervezték. Ha nagyon lemegyünk ezen szint alá, akkor az alkatrészek zaja túlságosan erősen hallatszik, ha nagyon meghaladjuk, akkor túlságosan igénybe vesszük (túlterheljük) az alkatrészeket, ami akár meghibásodáshoz is vezethet. Túlterheléskor a bevezetett szinuszjel csúcsai levágódnak, hiszen az alkatrészek már nem képesek a megnövekedett jelszintet átvinni. Minél nagyobb a terhelés, annál inkább eltorzul a jelünk, végül gyakorlatilag egy négyzethullámmá alakul. Eközben úgynevezett felharmonikusok jönnek létre, amik zenei felhasználás esetén bizonyos szintig kívánatosak lehetnek főleg, ha kordában tartjuk őket. Digitális rendszer túlvezérlésekor szintén jelentkezik a jelvágás (és vele együtt a felharmonikusok kialakulása is), viszont a digitális jelet nem hallhatjuk, amíg nem alakítjuk át analóggá, hogy azzal a hangszóró membránja mozogni kezdjen. Ezen átalakítás folyamán viszont nem kívánatos a torzítás, mert ez már nem „kellemes” a fülnek, ugyanis nem felharmonikusok, hanem „kattogások, pattogások, recsegés” keletkezik. Ezért digitális rendszerben mindenképpen kerülni kell minden olyan túlvezérlést, ami a D/A-átalakítás során átlépné a megengedett jelszintet!
Ha egy átlagos otthonban egy átlagos lehallgató eszközön játszunk le egy felvételt, akkor 40 dBA zajszinttel (egy átlagos otthon zajszintje) és 100 dBA (ami elég hangos!) hangnyomással számolva 60 dB dinamika tartományt kapunk. Mivel azonban a leghalkabb részek a felvételen a háttérzaj miatt így is nehezen hallhatóak, ezt az értéket nyugodtan csökkenthetjük 30 dB-re. Ez bőven a bakelit lemez átlagos dinamika tartományán belül van. Tehát a mai digitális technológia bőven a szükséges dinamika tartományon kívül esik, mégis a hangerő háborúnak köszönhetően a felvételek egyre kisebb (5-6 dB) dinamika tartománnyal kerülnek ki a közönség részére.

A helytelen jelszint kezelés tönkreteszi a felvételünket. A különböző audio-eszközök különböző belső jelszintekkel dolgoznak azzal, aminek feldolgozására konstruálva lettek. Ahhoz, hogy minden audio-eszközből a lehető legjobb eredményt tudjuk kihozni, kvázi „a legjobban szóljanak”, a megfelelő mennyiségű jelszinttel kell ellátni őket, ez pedig nem más, mint a kivezérlés mérőjükön feltüntetett 0 dBVU. Nekünk nem kell tudnunk, hogy ez pontosan mennyi Volt feszültséget, vagy Watt teljesítményt jelent, a lényeg, hogy mind a bemeneten, mind a kimeneten 0dBVU-t mérjünk. Ekkor az adott eszköz pontosan úgy dolgozik majd, mint ahogy tervezték, szépen muzsikál majd nekünk, zenehallgatók pedig mosolyogva bólogatnak.

A 0 dB csak akkor ideális pont, ha analóg rendszerrel készül a felvétel, és átlagos hangerőt mérünk. Az első tény, amit figyelembe kell venni, hogy az analóg és digitális hangerőmérés nagyon eltérő. Egy tipikus analóg mérőműszer a csendtől a 0 dB-nél jóval magasabb maximumig méri a hangerőt. Egy digitális mérőműszer a hangerőt maximum 0 dB-ig méri. Ha egymáshoz illesztjük a két mérőműszert, láthatjuk, hogy az analóg 0 dB-es „optimális pontja” körülbelül megegyezik a digitális -18 dB-es szinttel. A különbség a mértékrendszerek működésében rejlik. Analógban a hangerőt dbVU-ban (decibel hangerőegység). Digitálisban dbFS-ben (teljes skála decibel) mérik. Az analóg mérők az átlagos szinteket (más néven RMS szinteket) mutatják. A digitális mérők a csúcsszinteket mutatják. A digitális világban a csúcsszint egy egyszerű okból kritikusan fontos. Ha a digitális jel meghaladja a 0 dBFS-t, digitális torzítás lép fel. Ez nem az analóg magnószalagok vagy elektroncsövek telítettségének meleg, „fuzzy” torzítása. A digitális torzítás kellemetlen, és semmilyen módon nem zenei. Más szóval, messze kell kerülni a 0 dBFS értéket elérő csúcsszinteket. Ez elvezet minket a második fontos tényhez. Egy befejezett master nagyon közeli 0 dBFS-t ér el. Így halljuk a dalokat CD-n, a rádióban és a streaming szolgáltatások esetében. Hangosak. De, ez a hangosság a mastering, és nem a felvétel eredménye. Minden professzionális felvételt sokkal alacsonyabb szinten rögzítenek és kevernek. A mastering folyamat részeként a hangerőt növelik, hogy közel 0 dBFS legyen anélkül, hogy túllépné azt.

Írásunk a https://microchips-sound-studio.blogspot.com oktatási anyaga alapján készült.