Открываешь настройки процессора, а там уровни в dBFS. В паспорте усилителя чувствительность входа в вольтах, в инструкции к пульту в dBu, шумомер показывает dB SPL. Везде «дБ», но складывать эти числа между собой бесполезно: у каждого свой ноль.
dB SPL, dBFS, dBV и dBu - это децибелы с разными опорными уровнями: звуковое давление 20 мкПа, полная шкала цифрового сигнала, напряжение 1 В и напряжение 0,775 В. Сам по себе децибел показывает отношение двух величин, а буквы после «dB» говорят, к чему именно мы сравниваем.
Зачем вообще столько разных «дБ»?
Потому что сигнал по дороге к ушам несколько раз меняет природу. Сначала это цифры в файле, потом напряжение на RCA, потом напряжение на клеммах динамика, и только в конце давление воздуха в салоне. На каждом участке удобно мерить от своего нуля. Путаница начинается, когда число с одного участка пытаются применить на другом.
Что такое dBFS и почему там всегда минус?
dBFS (decibels relative to full scale) считают от максимального значения, которое может записать цифровая система. 0 dBFS - это потолок, выше в цифре просто нет чисел. Поэтому все реальные уровни отрицательные: −6 dBFS означает половину амплитуды от максимума, −20 dBFS в десять раз меньше. Определение полной шкалы для измерений дано в стандарте AES17.
В машине dBFS встречается в двух местах. Первое: тестовые треки и генераторы. Свип «−10 dBFS» или розовый шум «−20 dBFS» задают уровень относительно цифрового потолка. Второе: индикаторы в софте процессора. Если канал упирается в 0 dBFS, дальше будет цифровой клиппинг, и никакой усилитель его уже не исправит.
Чем dBV отличается от dBu?
Оба считают напряжение, только ноль разный. dBV привязан к 1 В, dBu к 0,775 В. Эта странная цифра осталась со времён телефонных линий на 600 Ом: 0,775 В на такой нагрузке дают ровно 1 мВт. Сейчас нагрузка значения не имеет, 0 dBu это просто 0,775 В.
Разница между шкалами постоянная: 20·lg(1/0,775) ≈ 2,2 дБ. Одно и то же напряжение в dBu всегда на 2,2 больше, чем в dBV.
| Напряжение | dBV | dBu | Где встречается |
|---|---|---|---|
| 0,316 В | −10 | −7,8 | Бытовой линейный уровень |
| 1,228 В | +1,8 | +4 | Студийный линейный уровень |
| 2 В | +6 | +8,2 | Типичный RCA-выход недорогой магнитолы |
| 4 В | +12 | +14,3 | RCA-выход процессора или «высоковольтной» ГУ |
| 27,6 В | +28,8 | +31 | Выход усилителя при 190 Вт на 4 Ом |
Где в автозвуке нужны вольты в децибелах?
При согласовании уровней. Процессор выдаёт, скажем, 4 В максимум, а усилитель достигает полной мощности при 2 В на входе. Разница 6 дБ. Если это не учесть, усилитель начнёт клиповать задолго до того, как процессор дойдёт до своего потолка. Как раз ради этого выставляют гейн: это чувствительность входа, а не ручка громкости.
У меня фронт качают моноблоки EarClear ES 1601, около 190 Вт на 4 Ом. Это примерно 27,6 В на выходе, то есть около +29 dBV. Когда понимаешь, что между 4 В на RCA и 27,6 В на клеммах всего 17 дБ усиления, сразу видно, почему шум процессора на входе важен: усилитель поднимет его на те же 17 дБ вместе с музыкой.
Что такое dB SPL?
Это уже не электричество, а звуковое давление в воздухе. Ноль привязан к 20 мкПа, это примерно порог слышимости на 1 кГц. 94 dB SPL соответствуют давлению 1 Па, поэтому калибраторы измерительных микрофонов обычно выдают именно 94 дБ. 120 дБ означают 20 Па, в миллион раз больше порога.
Чувствительность динамика в паспорте тоже в dB SPL: например, у сабвуфера НОЭМА 300ГДН30-4 указано 90 дБ при 1 Вт/1 м и 93 дБ при 2,83 В/1 м. Почему два числа, разобрано в статье про SPL и чувствительность.
Где путаются со шкалами дБ
- Путать dBV и dBu и из-за этого ошибаться на 2,2 дБ при согласовании процессора с усилителем.
- Выводить каналы процессора в 0 dBFS «для максимального сигнал/шум» и получать цифровой клиппинг на пиках.
- Сравнивать уровни из разных замеров без калибровки микрофона.
- Думать, что +3 дБ на ползунке добавляют «немного»: по напряжению это в 1,41 раза, по мощности в 2 раза.
Когда со шкалами вроде разобрался, в чат всё равно прилетают вот такие вопросы.
Уровень в dBV считают по формуле 20 × lg(U / 1 В), а обратно напряжение получают как U = 10^(dBV/20). Например, 4 В дают около +12 dBV, 2 В около +6 dBV, а −10 dBV соответствуют 0,316 В. Для dBu формула та же, только делят на 0,775 В, поэтому результат выходит на 2,2 дБ больше.
Напряжение на выходе усилителя считают по формуле U = √(P × R), где P - мощность, а R - сопротивление нагрузки. Для 190 Вт на 4 Ом выходит √760 ≈ 27,6 В, или около +29 dBV. Так удобно сравнивать выход усилителя со входом: от 4 В на RCA до 27,6 В на клеммах всего около 17 дБ усиления.
dB(A) - это уровень звукового давления в dB SPL, пропущенный через частотный фильтр A. Фильтр A ослабляет низкие и крайние высокие частоты примерно так, как их недослышит ухо на тихом уровне, по кривым равной громкости. Поэтому бас сабвуфера в dB(A) выглядит заметно тише, чем в линейных dB SPL, и для оценки баса шкала A не годится.
Выход 4 В даёт на 6 дБ больше сигнала на RCA, значит, гейн усилителя можно поставить на те же 6 дБ ниже. Наводки в межблочных кабелях и шум на входе усилителя тогда поднимаются меньше, и соотношение сигнал/шум всей цепочки растёт. Выходное напряжение смотри в характеристиках в разделе звуковых процессоров.
Напрямую децибелы не складываются: два одинаковых источника по 90 дБ дают не 180. Если сигналы некоррелированные (например, шум), получится 93 дБ. Если это один и тот же сигнал и он приходит в фазе, давления складываются, и выйдет 96 дБ. Я сам долго верил в «плюс три дБ всегда», пока не пересчитал. В салоне на низах динамики играют почти синфазно, так что для баса ближе именно +6.
Перевести dBFS в dB SPL получится только после калибровки всей цепочки. dBFS живёт внутри цифры, SPL в воздухе, а между ними громкость ГУ, гейны, усилители, чувствительность динамиков и салон. Одна и та же запись на −20 dBFS в одной машине даст 75 дБ, в другой 95. Поэтому при измерениях сначала фиксируют громкость, а потом уже смотрят на цифры.
Разобраться в шкалах стоит до того, как крутить гейны: тогда уровни по всей цепочке выстраиваются за один вечер, а не за неделю. Как это делать по шагам, описано в разделе «Настройка системы».
Не сходится вольтаж процессора с входом усилителя или непонятно, что показывает индикатор? Кидай скрин настроек в наш Telegram-чат, посчитаем вместе.
Источники
- AES17, «AES standard method for digital audio engineering: Measurement of digital audio equipment», Audio Engineering Society
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- В. К. Иофе, В. Г. Корольков, М. А. Сапожков, «Справочник по акустике», 1979
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
См. также: Динамический диапазон, Пик-фактор, SNR.