decibel

dB ، آری یا نه ؟

آخرین بروز رسانی در:

 

db ، آری یا نه ؟

باید بدانید در استودیو تنظیم و اندازه گیری سطوح سیگنال و تطبیق تجهیزات با یکدیگر را چطور انجام دهید . همچنین نیاز به ارزیابی میکروفن ها به وسیله مقایسه مشخصه حساسیت انها دارید . برای آموختن این مهارتها باید “دسیبل”( واحد اندازه گیری صدا) را بفهمید .

 

تعاریف:

اصولا در یک استودیوی ضبط ، “سطح” صدا به معنی قدرت سیگنال است و “دامنه ” صدا اشاره به ولتاژ سیگنال دارد ولی این روز ها ،بسیار از افرادی که با صدا سر و کار دارند، “سطح” را به ولتاژ یا فشار صوتی نیز اطلاق میکنند . هرچند این واژگان به طور دقیق صحیح  نیستند اما شما باید به منظور ارتباط با دیگران هر دو تعریف را بدانید .

سطح صدا بر حسب دسیبل  (dB) اندازه گیری میشوند . یک dB کوچکترین تغییری در سطح صداست که اغلب مردم میتوانند آن را حس کنند . در واقع تفاوت قابل توجه در یک سطح صدا متناسب با پهنای باند، فرکانس، محتویات برنامه و افراد مختلف، از حدود ۰/۱ دسیبل تا ۵ دسیبل تغییر میکند اما به طور کلی یک dB به عنوان کوچکترین تفاوت در سطح صداست که اغلب مردم میتوانند ان را تشخیص دهند . اغلب شنوندگان افزایشی از ۶ دسیبل تا ۱۰ دسیبل در سطح صدا را به عنوان دو برابر شدن بلندی صدا درک میکنند . “سطح فشار صوتی ” ، ” سطح سیگنال “و تغییر در سطح سیگنال همگی با dB اندازه گیری میشوند .

سطح فشار صوتی” یا SPL  

“سطح فشار صوتی”(SPL) فشار ارتعاش صوت اندازه‌گیری شده در یک نقطه است‌ و همیشه با یک اندازه گیر سطح صدا و برحسبSPL  dB (تعداد دسیبل سطح فشار صوتی) سنجیده می شود . هرچه سطح فشار صوتی بیشتر باشد صدا بلندتر است .

سطوح فشار صوتی

ضعیف ترین صدایی که می توان شنید( آستانه شنوایی)OdBSPL  است . گفت و گو با صدا ی متوسط در فاصله ۳۰ سانتی متری۷۰dBSPL  است . سطح شنیدن صدا با یک سیستم استریو خانگی در حدود۸۵ dBSPL می باشد” آستانه دردناکی”( سطحی که صدا آنقدر بلند است که گوشها صدمه دیده ممکن است معیوب شوند) برابر با ۱۲۵ تاdBSPL ۱۳۰ است.

سطح فشار صوتی بر حسب دسیبل(dBSPL)20 برابر لگاریتم نسبت دو  فشار صوتی است :

dBSPL=210 log p/p

p  مقدار فشار صوتی برحسب dyne /cm2 و(p  ref ) فشار صوتی مرجع یعنی  ۰.۰۰۰۲dyne/cm2  (استانه شنوایی )است.

 

سطح سیگنال

سطح سیگنال نیز بر حسب dB اندازه گیری میشود. در اینجا دسیبل ۱۰ برابر لگاریتم نسبت دو سطح قدرت است:

dB=20log  v/v ref

p قدرت سنجیده شده بر حسب”وات”و  p ref   قدرت مرجع بر حسب” وات” است .اخیرا کاربرد دسیبل برای اشاره  به نسبت ولتاژ ها نیز رایج شده است:

dB=210log  V/Vref

v ولتاژ اندازه گیری شده و v ref یک ولتاژ  مرجع است. این بیان از نظر ریاضیات معادله رابطه قبلی است زیرا “قدرت “برابر است با مربع ولتاژ تقسیم بر مقاومت مدار الکتریکی:

dB=10logp1/p2

 

=۱۰log[v2/1R÷V2/2 R]

 

=۱۰log[v2/1÷v2/2]

 

=۱۰logv1÷v2

مقاومت الکتریکی R یا( آمپدانس ) در رابطه فوق  برای هر دو اندازه گیری( قدرت و ولتاژ ) یکسان فرض می شود و بنابراین حذف می شود.

با استفاده از واحد های مختلف اندازه گیری سطح  سیگنال برحسب dB میتواند‌  به شکلهای گوناگون بیان شود.

dBm : سطح سیگنال نسبت به مرجع یک میلی وات سنجیده می شود .

dBv یا dBu:سطح سیگنال نسبت به مرجع ۷۷۵ /۰وات سنجیده می شود (dBu بیشتر به کار می رود )

dBv :سطح سیگنال نسبت به وات نسبت به مرجع یک وات سنجیده می شود.

dBm

اگر قدرت سیگنال را اندازه گیری می کنید دسیبل استفاده شده ، dBm  است که به صورت رابطه زیر بیان می شود:

dBm=10logp/pref

P قدرت اندازه گیری شده وpref  قدرت مرجع (یک میلی وات )است.

برای مثال این رابطه را برای تبدیل ۰/۰۱ وات قدرت سیگنال به dBm به کار میبریم:

dBm=10 logp/pref

=۱۰log0.01÷۰.۰۰۱

=۱۰

پس سیگنالی با قدرت ۰.۰۱ وات برابر با ۱۰dBmاست (ده دسیبل بالاتر از یک میلی وات)

اکنون ۰.۰۰۱ وات ( یک میلی وات) را بهdBm تبدیل می کنیم.

dBm=10loggp/pref

=۱۰log0.001/0.001

پس یک میلی وات قدرت.۰dBm= چنین نتیجه ای با اندازه گیری ولتاژ نیز قابل دستیابی است. یعنی هر ولتاژی که در دو سر هر مقاومتی یک میلی وات قدرت را به دست دهد این قدرت برابر  با ۰dBm است .

ارتباط بین قدرت و ولتاژ را می توان با رابطه ریاضی بیان کرد:

OdBm=v2/R=1میلی وات

 

در این رابطهv ولتاژ بر حسب” ولت” وR  مقاومت مدار بر حسب” اهم” است. برای مثال۰.۷۷۵ ولت در دو سر مقاومت ۶۰۰اهمی قدرتی برابر باOdBm ایجاد می‌کند و یک ولت و در دو سر مقاومت ۱۰۰۰اهمی نیزOdBm  قدرت را تولید می نماید و یا هر دو یک میلی وات قدرت را نتیجه می دهند.

برخی از ولت متر ها برحسبdBm  تنظیم می شود. در این صورت خواندن عقربه اندازه گیری تنها وقتی درست است که اندازه گیری را در دو سر یک مقاومت ۶۰۰اهمی انجام دهید برای اندازه گیری دقیق بر حس dBm ، ولتاژ و مقاومت مدار را اندازه گیری کنید و سپس با استفاده از رابطه زیر قدرت را بر حسبdBm  محاسبه نمایید.

dBm=10log(v2/R)÷۰.۰۰۱

 

dBu یا dBv

dBu یا dBv  واحدهای دیگری  برای بیان اندازه گیری  با استفاده از رابطه ولتاژ ها بر حسب دسیبل است.  در اینجا دیسیبل ها نسبت به مرجع۰.۷۷۵ ولت ، بیان می شوند.

OdBm از اینجا به دست می‌آید که۰.۷۷۵ ولت در دو سر مقاومت ۶۰۰اهمی باشد (مقاومت ۶۰۰اهم برای اتصالات صوتی یک امپدانس استاندارد بوده است )

dBu=210log v/vref

که در آنvref برابر با ۰.۷۷۵ولت است.

dBV

سطح سیگنال برحسبdBV نیز اندازه گیری می شود (حرف v بزرگ ) یا دسیبل ها نسبت به مرجع یک ولت سنجیده میشوند :

dBV=210logv/vref

که در آن Vref برابر با یک ولت است .

برای مثال این رابطه را برای تبدیل یک میلی وات (۰.۰۰۱ولت ) به dBV بکار می‌بریم:

dB=210logv/vref

=۲۱۰log0.001/1

=_۶۰

پس یک میلی ولت برابر است با -۶۰dBv(-60 دسیبل زیر یک ولت)

اکنون یک ولت را به dBV تبدیل میکنیم :

dBV=210log1/1

پس یک ولت برابر است با OdBV

برای تبدیل -dBv به ولتاژ از رابطه زیر استفاده می کنیم :

۱۰(dBV/20)=ولتاژ

 

تغییر در سطح سیگنال

دسیبل برای اندازه گیری تغییر در قدرت یا ولتاژ  در دو سر یک مقاومت ثابت نیز به کار می‌رود که رابطه آن این چنین است  :

dB=10logp1/p2

یا

dB=210logp1/p2

در رابطه فوق p1 سطح قدرت جدید p2 سطح قدرت قبلیv1 سطح ولتاژ جدید وv2 سطح ولتاژ قبلی است.

برای مثال اگر ولتاژ دو سر یک مقاومت ابتدا ۰.۰۱ولت باشد و سپس به ۱ ولت  تغییر یابد ، مقدار تغییر بر حسبdB چنین است :

dB=210logv1/v2

=۲۱۰log1/0.01

=۴۰

دو برابر شدن قدرت ، افزایشی در حد ۳dB خواهد بود و دو برابر شدن ولتاژ به افزایشی در حد۶dB منجر می شود.

 

VU میتر ، صفر VU و نشانگر های اوج

VU میتر یک ولت متر  با پاسخ گذاری مشخص است که بر حسب واحد حجم یا VU تنظیم شده و تقریباً حجم نسبی یا بلندی سیگنال صوتی مورد اندازه گیری را نشان می دهد.

درجه بندی یا مقیاس VU میتر بر حسب واحد های حجم صدا است که ضرورتا  همانند dB نیست.

واحد حجمVU تنها وقتی باdB تطبیق دارد که یک تن پایدار اندازه‌گیری شود . به عبارت دیگر فقط هنگامی میزان تغییر۱Vu با تغییر ۱dBبرابر است که یک تن پایدار سینوسی بکار برده شده باشد.

اغلب مهندسان ضبط برای تعیین یک” سطح مرجع  صفر” مناسب ازOVU استفاده می کنند.  هنگامی که میتر میز صدا یا دستگاه ضبط عددOVU را برای یک تن پایدار نشان می‌دهد سطح معینی از سیگنال در خروجی آن دستگاه تولید می شود. با این حال عدد صفر در میترهای تجهیزات صوتی متفاوت ، ممکن است نشان دهنده تولید سطوح مختلفی از سیگنال ، در خروجی آنها باشد شود .

درجه بندی vu میتر

صفر VU برابر است با :

_ + ۸dBmدر تجهیزات قدیمی‌تر پخش رادیو تلویزیونی و تلفن

_ +۴dBmدر تجهیزات‌ ضبط با کابل متقارن

_ ۱۰dBv درصد تجهیزات ضبط با کابل نامتقارن

وقتی متصدی ضبط روی نوار به مهندس ترکیب صداها می گوید یک تن OVU برای من بفرست یعنی یک تن که رویVU میتر میز  صدای خود۰ خوانده شود برای من بفرست

در اینجا سطح خود سیگنال اصلی زیاد مهم نیست زیرا متصدی ضبط دریافت تن را فقط برای تطبیق میتر های  دستگاه ضبط نوار یا میترهای میز صدا می خواهد.

سطح معمولی کار در یک دستگاه ضبط انالوگ سطح) OVU  عدد صفر روی میتر نشان‌دهنده سطح  ضبط) است. این سطح شار مغناطیسی مطلوب را روی نوار تولید می‌کند.

OVU یا VU میتر سطح ضبطی است که ۸دیسیبل کمتر از مقداری است که در فرکانس ۴۰۰هرتز۳% اعوجاج هارمونیک سوم را روی نوار تولید می کند. معمولاً اعوجاج OVU زیر ۱%است. پاسخ اندازه گیرVU میتر سرعت کافی را برای ردیابی دقیق افت و خیزهای تند سیگنال ندارد. علاوه بر این وقتی یک شکل موج مرکب به یک VU میتر اعمال شود عقربه میتر  مقدار کمتری را نسبت به ولتاژ اوج (پیک) شکل موجود موج نشان می‌دهد. (این امر به در بدین معنی است که می بایست به اوجهای نمایش داده نشده بالای OVUاجازه دهید از هدرونوم استفاده کنند.(

در مقابل یک “نشانگر اوج” به سطوح اوج برنامه سریعا پاسخ می‌دهد. بنابراین “نشانگر اوج “سطوح ضبطرا به طور دقیق تر نشان میدهند. یک LED که هنگام دریافت اضافه بار چشمک میزند نوعی نشانگر اوج است.  نوع دیگر نشانگر اوج یک میتر بارگرافLED است که معمولا در دستگاههای ضبط کاست دیده می‌شود و نوع سوم PPM(Peak Program meter) است .PPMبه جای واحد حجم (VU)بر حسبdB تنظیم شده است. برخلاف خواندن میتر VUخواندنPPM ارتباطی با حجم ادراکی صدا توسط شنونده ندارد .

در یک دستگاه ضبط دیجیتال ۱۶بیتی میتر بارگرافLED یاLCD است که تا OdBFS

به(Fs) معنی مقیاس کامل خوانده شود. از دیدگاه نظری OdBFS به معنی روشن شدن تمام ۱۶ بیت است .در میتر های dBFS کلمه OVERبه این معنا است که سطح سیگنال ورودی بیش از ولتاژی است که برای تولیدOdBFS مورد نیاز است و مقداری از شکل موج خروجی برای مدت کوتاهی بریده می‌شود .برخی از کارخانجات طوری میتر ها را تنظیم می کنند که OdBFS کمتر از وقتی باشد که تمام۱۶ بیت  روشن شود این کار هدروم کوچکی را فراهم می آورد.

 

سطوح سیگنال در تاسیسات متقارن و نامتقارن

به طور کلی یک دستگاه صوتی با جک های متقارن سه پین معمولاً در سطح خط بالاتری از دستگاهی که جک های نامتقارن دارد کار می‌کند. در جک های  های متقارن و نامتقارن هیچ چیز ذاتی که سبب کاربرد آنها در سطوح مختلف شود وجود ندارد بلکه فقط در سطوح مختلف استاندارد  شده‌اند .

سطوح ورود و خروجی معمول برای این دوچرخه عبارتند از:

جک های متقارن:  (ولت +۴dBu(1.23

جک های نا متقارن : ( ولت ۱۰dBV (0.316_

به عبارت دیگر وقتی میتر  دستگاه ضبطی  که خروجی متقارن دارند برای یک تن بار پایدار عددOVU  را نشان می دهد یعنی ۱.۲۳ ولت در جک های خروجی خود تولید می کند این ولتاژ وقتی نسبت مرجع یک میلی وات باشد+۴dBu  نامیده می‌شود اما وقتی میتر یک دستگاه ضبط خروجی نامتقارن دارد برای یک تن پایدار عددOVU را نشان می‌دهد معمولا ۰.۳۱۶ ولت در جک خروجی آن تولید می‌شود .این ولتاژ هنگامی که نسبت به مرجع یک ولت  باشد۱۰ dBV -نامگذاری می‌گردد.

 

ارتباط دادن تجهیزات متقارن و نامتقارن

اختلاف بین dBu+۴ و ۱۰dBv-برابر با۱۱.۸dB است  عدد۱۱.۸dB با تبدیل آن دو به ولتاژ و قرار دادن در رابطه زیر بدست آمده :

dB=210log(1.23/0.316)

پس۴dBu+ از نظر ولتاژ ۱۱.۸dBبالاتر از۱۰dBv- است ( با فرض مقاومت‌های یکسان) بنابراین نسبت سیگنال به نویز کابلی که سیگنال ۴dBu+را حمل می کند از کابل مشابه که سیگنال۱۰dBv- را حمل می کند ۱۱.۸dBبیشتر است این نکته در محیط‌هایی با میدانهای قوی فرکانس رادیویی یاه یک مزیت است اما در اغلب استودیو هنگام استفاده از کابلهای کوتاه میزان اختلاف بین ناچیز می باشد.

اتصال خروجی۴dBu+ به ورودی۱۰dBv- در صورتی که پیک های سیگنال دستگاه+۴ از هدروم دستگاه -۱۰فراتر رودسبب اعوجاج می شود. اگر چه این اتفاق رخ داد از یک تضعیف کننده ۱۲ dB استفاده کنید.

تضعیف کننده

تضعیف کننده همانطور که متقارن را به نامتقارن تبدیل می‌کند و سیگنال را نیز ۱۲dBکاهش می دهد ممکن است مجبور به جایگزینی جک نامتقارن  استریو برای اتصال متقارن سه پین شوید با این حال همیشه به تضعیف کننده نیاز نیست زیرا بسیاری از تجهیزات کلیدی برای انتخاب سطح ۱۰dBv-یا ۴dBu+دارند این کلید را در سطح نامی دستگاه متصل شده قرار دهید.

 

حساسیت میکروفون

حوزه‌های دیگر ارتباط مهمی با آن دارد حساسیت میکروفون است .هنگامی که دو میکروفون سطح فشار صوتی یکسانی را دریافت می‌کنند میکروفنی که حساسیت بالایی دارد سیگنال خروجی قوی‌تری (ولتاژ بیشتری) نسبت به میکروفون دیگری که حساسیت کمتری دارد ایجاد می‌کند.

مشخصه های حساسیت میکروفون تعیین می‌کند برای یک سطح فشار صوتی معین چه مقدار ولتاژ در خروجی میکروفن چون تولید می‌شود که بر حسب میلی ولت بر پاسکال استاندارد شده است.( یک پاسکال برابر با۹۴dBSPL میباشد) به طور نمونه مشخصه حساسیت مدار باز برای یک میکروفون خازنی ۵.۵m B/pa و برای یک میکروفن دینامیکی۱.۸V/pa است مدار باز به معنی عدم بارگذاری میکروفون می باشد (بدون اتصال به یک بار یا اتصال به یک تقویت‌کننده مقدماتی با آن ها امپادانس ورودی خیلی زیاد) اگر مشخصه حساسیت برابر با ۵.۵mV/paباشد یعنی وقتی میکروفون در برابر۹۴dBSPL قرار بگیرد ۵.۵mVولتاژ تولید می‌کند.

اگر میکروفون را در یک میدان صوتی که۲۰dB بلندتر باشد بگذارید این مقدار ولتاژ سیگنال خروجی نیز۲۰dB بیشتر می شود. برای مثال اگر۷۴dBSPL باعث تولید ۰.۱۸Mv (-75Dbv) در خروجی میکروفون شود یک میدان تولید صوتی با ۹۴dBSPLسبب ایجاد ۰.۵۵Dbv (-55Dbv)در خروجی میکروفون می‌گردد و ۱۵۰dBSPLدر  ورودی  ۱.۱۸V(+1Dbv)را در خروجی تولید می‌کند که تقریباً برابر با سیگنال سطح خط است به این دلیل است که هنگام ضبط صدای طبل بزرگ دیگر منابع صوتی بلند نیازمند تضعیف زیاد ورودی هستید.

 

مطالب فوق تماما در گروه فنی مهندسی شرکت پیشتاازان صدای نقش جهان وارد کننده رسمی برند soundco ایجاد شده است و کلیه حقوق مطالب آموزشی این درگاه متعلق به مالکیت حقیقی آن می باشد.

گردآوری و ترجمه شده از کتاب Practical Recording Techniques

 

با تقدیم احترام

مدیریت

مطالب مرتبط

soundco.ir
STD 700 DK
امپدانس
Untitled-8
Untitled-6

دیدگاهی بنویسید

یازده + پنج =

بالا