Minden a decibelekről 1. rész

Akiket csak a lényeg érdekel:

Ajánlott lehallgatási szint:
75-85 dBSPL @ -18 dBFS

Ajánlott felvételi szint:
0 dBVU / -18 dBFS /-10 dBFS peak

Ajánlott átviteli jelszint:
-18 dBFS --> 0 dBVU

Ajánlott panoráma korrekció: -3 dB

- Ha ezekből semmit nem értesz, akkor mindenképpen...
- Ha észrevetted, hogy nem minden dB után ugyan az van írva, de nem tudod miért...
- Ha ismered ezeket az értékeket és használod is őket, de nem tudod elmagyarázni hogy mi mit jelent...

OLVASS TOVÁBB!!!


Kesze-kusza patchbay
Ahhoz, hogy jó végeredményt érjünk el, jó alapokra kell építkeznünk! Ismernünk kell a szabványokat és szabályokat, mert máskülönben gyorsan bajban találjuk magunkat. Ha a szükséges ismeretek nélkül kezdünk házat építeni (főleg ha még azt sem tudjuk, milyen legyen majd a ház, hiszen egy zeneszám keverésének kezdetekor még nem tudjuk, milyen lesz a végeredmény), könnyen azon kaphatjuk magunkat, hogy a házunk elsüllyedt, megdőlt, összeroskadt, mivel az alapja nem volt megfelelő méretű, anyagú, szilárdságú, stb. és ekkor már nagyon nehéz az alapot javítani. Tehát jó ha tudjuk, honnan is induljunk el.


Mi is az a Bel?

A 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 (Bell) túl nagynak bizonyult, ezért ennek tizedrészét (deci prefixum) használjuk, azaz decibel, jele: dB.
A bel sokrétűsége nagyon sok félreértést és bosszúságot okoz a nem teljesen hozzáértőknek, mivel sok különböző dolog mérésére használhatjuk. Maradjunk most a hangoknál és a zenénél.
Ebben az iparágban is többféle decibel skálával találkozhatunk.


megnevezés
a mérés alapja
referencia szint
képlet
dBSPL (dBspl)
hangnyomás
0,00002 Pa
20*log(spl/0,00002)
dBm
elektromos teljesítmény
mW
10*log(teljesítmény/1)
dBu
feszültség
0,775 V
20*log(fesz./0,775)
dBV
feszültség
1 V
20*log(fesz./1)
dBFS
sample érték
 max. bit*
20*log(sample/max.bit)*
* a dBFS érték referencia szintje függ a használt bitmélységtől.

Nézzük akkor ezeket a skálákat részletesen.


dBm és dBVU

A látványos LED-es és LCD-s kivezérlésmérők előtt (de ma is használatos) leginkább egy mozgó tű kijelző mutatta az értékeket. Ez a tű egy mágneshez volt erősítve, és a mágnesen átfolyó áram erősségének függvényében a mágnes elfordult, a tű elmozdult (hasonlóan, mint egy villanymotor). Ezt az értéket VU-nak, azaz VOLUME UNIT-nak, 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) áram 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.

Sajnos azonban mindez csak a leolvasást könnyíti meg, ugyanis a különböző módon működő eszközök különböző referencia értékeket használnak. Például a szalagos magnók a mágneses energiához (flux). Az első Ampex készülékeknél ez a referencia érték 185 nW/m (nano Weber per méter), a kazetta standard 160 nW/m, az újabbak pedig 250 nW/m.

Amit viszont mindebből már most megtanulhatunk, és ami talán a legfontosabb tudnivaló a decibel zenei használatakor, hogy a 0 dBVU az a szint, amin az adott készülék a legjobban "érzi magát" (sweet spot), vagyis rendelkezik még elég tartalékkal hogy ne érje el azt a jelszintet, amit a kapcsolása már nem képes kezelni, ezáltal a hang hullámforma nem kívánt formát venne fel, vagyis torzítani kezd.

A VU-méterek a mért intenzitás időegység alatti átlagát jelzik, ami általában 300 ms (milliszekundum, ezred-másodperc), vagyis RMS (Root Mean Square, azaz négyzetes-közép) átlagot von.



dBu
A fentiek alapján felmerülhet bennünk a kérdés, hogy az 1 mW vajon milyen értékekből adódik? A P=V2/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.


dBV

Ma már nem 1930-at írunk, és az eszközeink sem ugyanazok már mint régen. Sokkal fejlettebbek és ez a fejlődés magával hozta, hogy az impedancia már sokkal magasabb, 10000 Ohm, vagy akár több is. Ennek megfelelően egy újabb referencia feszültség értéket kellett megállapítani, ami végre egy nagyon szép és egyszerű kerek szám. Engedjétek meg hogy bemutassam: 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 a kereskedelmi 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 régebbiek 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" a gyártók tartják életben marketing szempontokból. 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 kereskedelmi eszközt, pl. egy kazettás magnót rákötünk egy stúdió keverőre, a magnó 0dBVU értékű kivezérlése -11,79 dBVU értéket mutat a pulton. Fordított esetben erős torzítás lép fel :-D

dBFS

És akkor elérkeztünk a modern világ digitális jelszint-mérő skálájához. dBFS=Decibel Full Scale, azaz a teljes skálához viszonyított érték. Ez a skála kicsit különbözik az előzőektől, ugyanis ennek a referencia pontja nem a tartomány egy köztes pontján helyezkedik el, hanem a tetején. A digitális technikában ugyanis nincs rá lehetőség, hogy a mintavételhez alkalmazott bitek számával leírható legnagyobb értéket túllépjük, ezért ezt nevezték ki a referencia pontnak. Vagyis ebben a skálában csak negatív értékek és a nulla szerepel. Itt tehát a 0 dBFS a legmagasabb elérhető jelszint.

Nézzünk pár dinamika tartományt, amit digitális skálán jelenítünk meg:
A 16 bites audio 96dB dinamika tartománnyal rendelkezik, a 24 bites pedig 144 dB-el. Általánosságban elmondható, hogy 1 bit=6dB dinamika tartomány.


dBFS peak

Ez a digitális technikában alkalmazott pillanatnyi kivezérlési érték. Gyakorlatilag a DAW-okban ezt a kivezérlés-mérőt látjuk a csatornáknál és a master csatornán is. Nem egyezik meg a dBFS-el, ami egy adott idő alatt átlagolt értéket jelent (RMS). A dBFS peak a valódi sample értéket adja vissza.

Mivel azonban pl. 44,1Khz-es mintavételt feltételezve ez az érték másodpercenként 44100-szor változik meg (jó esetben), viszont ilyen frissítési idejű kijelzőről én nem tudok, ezért ezek is egy átlagolt értéket tudnak csak megjeleníteni, az általános 60hz-es frissítési frekvenciájú kijelzőkön. Felvetődik tehát a kérdés, ha ezek az "alap" kivezérlésmérők nem a peak értékeket és nem is a VU értékeket jelzik, akkor mit? Gyakorlatilag semmi pontosat, viszont gyors tájékoztatást adnak egy körülbelüli értékről. Előfordulhat az is, hogy gyorsan változó hullámforma esetén akár +3dBFS értékkel is kevesebbet mutatnak mint a valós kivezérlés. Sokkal fontosabb viszont, hogy a túlvezérlést általában regisztrálják és ezzel sokat segítenek nekünk. (zárójelben jegyzem meg, hogy DAW-tól függ, hogy hány sample kell hogy egymás után átlépje a 0dBFS értéket, hogy azt túlvezérlésnek tekintse. Általában 3 egymást követő sample után jelez.)

A digitális-analóg konverzióból adódó sajátosságoknak köszönhetően a samplék között is feszültség változás történik, ezeket nevezzük Inter Sample Peak-nek. Ha ezeket nem tartjuk kordában, rettenetes hangokat, pattogást, kattogást, stb. -digitális torzítást- hallhatunk, amely az analóg túlvezérléstől eltérően egyáltalában nem kellemes. Ezért kerülni kell a 0dBFS peak jelszint megközelítését. Természetesen a mastering hangmérnökök munkája pont ebből áll, hogy torzítás nélkül minél jobban megközelítsék ezt az értéket, de ezt jobb ha rájuk hagyjuk. Jó ha tudjuk, hogy bizonyos (elég sok) digitális lejátszó nem is képes a 0dBFS 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 -2) dBFS peak az ajánlott!

További hasznos információ a Loudness War (hangosság háború) néven elhíresült ámokfutásról, hogy egyre több tartalomszolgáltató szűri meg a zenéit, és lehalkítja őket egy szabványos hangerőre (Pl. EBU R128). Tehát ma kezd ismét fontosabb lenni a zene dinamikája, mint az elérhető legnagyobb hangerő.

dBSPL

dBSPL, dBspl=decibel sound pressure, azaz hangnyomás szint. Ezt az értéket a hallható hangok "erősségének" leírására használjuk.
Bár ez a téma egy külön cikkben teljes kidolgozásra kerül majd, most megpróbálom összefoglalni a lényeget:

Az emberi hallás nem lineáris a különböző hangnyomás szinteken és frekvenciákon. Azaz bizonyos frekvenciájú hangokat halkabbnak, másokat hangosabbnak hallunk azonos hangnyomás értékeken.

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 mélyet tud produkálni egy jó házibuliban. Nagyon nehéz tehát a hangerőt mérni és egy adott skálán megjeleníteni. Egy ilyen kiegyenlített skálát készített két tudós, amit Fletcher‑Munson skála 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 hosszal, majd a magassággal, természetesen méter értékben mérve (Hosszúság (m) x Szélesség (m) x Magasság (m)=Térfogat (m3))


Szoba mérete

Referencia szint
köbméter (m³)

dB SPL (C)
> 566

83
284 - 566

80
143 - 283

78
42 - 142

76
< 42

74
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 (pár ezer forintért már kapható), vagy letölthetünk egy applikációt az okostelefonunkra is. Ekkor figyeljünk rá, hogy a mérés a "C" skála szerint történjen.

A cikk következő (második) részében választ keresünk arra a kérdésre, hogy mire jó a decibel. Áttekintjük a különböző decibel skálák egymáshoz viszonyulását, és az ajánlott értékeket. Jó ha tisztában vagyunk ezekkel a dolgokkal, mert alkalmazásukkal jobb minőségű hangfelvételeket készíthetünk.

A témával kapcsolatos kérdéseket itt a kommentekben, vagy a facebook oldalon várom!

Kellemes mixelést kívánok mindenkinek!


dB(SPL)
Forrás (távolság)
194Elméleti határ, hanghullám esetén, 1 atmoszféra környezeti nyomásnál
180A Krakatau vulkán robbanása 100 mérföldről (160 km) a levegőben
168géppuska lövése 1 méterről
150repülőgép sugárhajtóműve 30 méterről
140pisztolylövés 1 méterről
120fájdalomküszöb; vonatkürt 10 méterről
110gyorsító motorkerékpár 5 méterről; láncfűrész 1 méterről
100légkalapács 2 méterről; diszkó belül
90üzemi zaj, kamion 1 méterről
80porszívó 1 méterről, zaj forgalmas utca járdáján
70erős forgalom 5 méterről
60iroda vagy vendéglő belül
50csendes vendéglő belül
40lakóterület éjjel
30színházi csend
10emberi lélegzet 3 méterről
0emberi hallásküszöb (egészséges fül esetén); egy szúnyog repülésének hangja 3 méterről


Felhasznált irodalom:

Decibel:
https://hu.wikipedia.org/wiki/Decibel
https://en.wikipedia.org/wiki/Fletcher%E2%80%93Munson_curves

Lehallgatási szint:
http://www.soundonsound.com/sos/may14/articles/reference-monitoring.htm

Felvételi és átviteli szint:
http://www.soundonsound.com/sos/sep13/articles/level-headed.htm
http://dbzeebee.blogspot.hu/2009/10/digital-recording-levels-rule-of-thumb.html

All about dB:
http://faculty.mccneb.edu/ccarlson/VACA1010/VACA1010_CD/dB%20part%201.pdf
http://faculty.mccneb.edu/ccarlson/VACA1010/VACA1010_CD/dB%20part%202.pdf

http://patina.uw.hu/radios/sok403/sok403.htm

2 megjegyzés:

  1. Kérlek tisztázd ebben a mondatban az áram helyét.
    "Megalkottak tehát egy szabványt, 1 mW (milliwatt) áram esetén a műszernek 0 dBVU-t kell mutatnia. A dBm-ben tehát az "m" a milliwattra utal."

    VálaszTörlés
    Válaszok
    1. Kedves Névtelen!

      A mondatban az áram a "(milliwatt)" és az "esetén" szavak között található.

      Törlés