مقياس ذروة البرنامج
مقياس ذروة البرنامج ( PPM ) هو أداة تستخدم في الصوت الاحترافي تشير إلى مستوى الإشارة الصوتية .
تندرج أنواع مختلفة من PPM ضمن فئات واسعة:
- مقياس ذروة البرنامج الحقيقي . يُظهر هذا المقياس مستوى ذروة الموجة، بغض النظر عن مدتها القصيرة.
- مقياس البرنامج شبه الذروي ( QPPM ). لا يُظهر هذا المقياس المستوى الحقيقي للذروة إلا إذا تجاوزت مدة معينة، عادةً بضعة أجزاء من الألف من الثانية. أما في الذروات الأقصر مدة، فيُشير إلى مستوى أقل من مستوى الذروة الحقيقي. ويُحدد مقدار هذا النقص بـ "زمن التكامل".
- مقياس ذروة البرنامج ( SPPM ). هذا مقياس ذروة البرنامج للصوت الرقمي . يعرض فقط قيم ذروة العينة، وليس ذروات الموجة الحقيقية (التي قد تقع بين العينات وقد تكون أعلى في السعة). [ 1 ] قد يكون له خاصية تكامل "حقيقية" أو "شبه حقيقية".
- مقياس ذروة البرنامج ذو أخذ العينات الزائدة . هذا مقياس ذروة البرنامج ذو أخذ العينات الزائدة يقوم أولاً بأخذ عينات زائدة من الإشارة، عادةً بمعامل أربعة، للتخفيف من مشاكل مقياس ذروة البرنامج الأساسي ذو أخذ العينات الزائدة.
في الاستخدام الاحترافي، الذي يتطلب قياسات متسقة لمستوى الصوت في مختلف القطاعات، غالبًا ما تلتزم أجهزة قياس مستوى الصوت بمعيار رسمي. يضمن هذا أن تشير جميع الأجهزة المتوافقة إلى نفس المستوى لإشارة صوتية معينة . المعيار الرئيسي لأجهزة قياس ذروة البرنامج (PPM) هو IEC 60268-10 . يصف هذا المعيار تصميمين مختلفين شبه PPM، يعود أصلهما إلى أجهزة قياس طُوّرت في الأصل في ثلاثينيات القرن الماضي لشبكات البث الإذاعي AM في ألمانيا (النوع الأول) والمملكة المتحدة (النوع الثاني). يُشير مصطلح "مقياس ذروة البرنامج" عادةً إلى هذه الأنواع المحددة من قِبل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) والتصاميم المشابهة. على الرغم من أن هذه الأجهزة صُممت في الأصل لمراقبة إشارات الصوت التناظرية، إلا أنها تُستخدم الآن أيضًا مع الصوت الرقمي.
لا توفر أجهزة قياس مستوى الصوت (PPMs) مراقبة فعالة لشدة الصوت . بينما توفرها أنواع أحدث من أجهزة القياس، وهناك توجه حاليًا في قطاع البث نحو التخلي عن أجهزة قياس مستوى الصوت التقليدية الموضحة في هذه المقالة لصالح نوعين جديدين: أجهزة قياس شدة الصوت القائمة على معيار EBU Tech. 3341 وأجهزة قياس مستوى الصوت الحقيقية ذات أخذ العينات الزائدة . يُستخدم النوع الأول لتوحيد مستوى شدة الصوت في البث عند -23 LUFS، بينما يُستخدم النوع الثاني لمنع التشويش الرقمي . [ 2 ]
خصائص التصميم
تقنيات العرض
على غرار العديد من أنواع أجهزة قياس مستوى الصوت الأخرى، استخدمت أجهزة قياس مستوى الصوت الكهروميكانيكية في الأصل شاشات عرض كهروميكانيكية. واتخذت هذه الشاشات شكل أجهزة قياس لوحة الملف المتحرك أو أجهزة قياس الجلفانومتر المرآة ذات "الخصائص الباليستية" الدقيقة: وكان الشرط الأساسي هو أن يرتفع مستوى الإشارة بأسرع ما يمكن مع تجاوز ضئيل للغاية . وتتطلب هذه الشاشات إلكترونيات تشغيل نشطة.
تُستخدم شاشات عرض مستوى الطاقة (PPMs) حاليًا بشكل شائع كشاشات عرض تزايدية على شكل "شريط بياني" باستخدام أجزاء مضيئة صلبة في مصفوفة رأسية أو أفقية. ويشترط معيار IEC 60268-10 لهذه الشاشات حدًا أدنى يبلغ 100 جزء ودقة أفضل من 0.5 ديسيبل عند المستويات الأعلى.
يفضل العديد من المشغلين نوع شاشة العرض ذات الملف المتحرك، حيث يتحرك المؤشر في قوس، لأنهم يشعرون أن الحركة الزاوية أسهل على العين البشرية في المراقبة من الحركة الخطية للرسم البياني الشريطي. [ 3 ]
يمكن أيضًا تنفيذ PPMs في البرامج، أو في جهاز كمبيوتر للأغراض العامة، أو بواسطة جهاز مخصص يقوم بإدخال صورة PPM في إشارة الصورة لعرضها على شاشة العرض.
تعريفات المستويات
توجد مصطلحات متنوعة، مثل مستوى المحاذاة ومستوى التشغيل ، وقد يختلف معناها من مكان لآخر. في محاولة لتوضيح تعريفات المستويات في سياق بث البرامج من بلد إلى آخر، حيث قد تُطبق ممارسات تقنية مختلفة، حددت توصية الاتحاد الدولي للاتصالات الراديوية BS.645 ثلاثة مستويات مرجعية: مستوى القياس (ML)، ومستوى المحاذاة (AL)، والمستوى الأقصى المسموح به (PML). توضح هذه الوثيقة القراءة المقابلة لهذه المستويات لأنواع مختلفة من أجهزة القياس. [ 4 ] مستوى المحاذاة هو مستوى نغمة محاذاة موجة جيبية ثابتة. يشير المستوى الأقصى المسموح به إلى الحد الأقصى المسموح به لقراءة جهاز القياس الذي يجب أن يسعى إليه المشغلون في الكلام والموسيقى، وما إلى ذلك، وليس في النغمة.
المقاييس وعلامات المقاييس
غالباً ما تستخدم أجهزة قياس ضغط العين شاشات بيضاء على خلفية سوداء لتقليل إجهاد العين، خاصة مع فترات الاستخدام الطويلة.
عادةً ما تتم معايرة أجزاء في المليون (PPM) بإحدى هذه الطرق:
- بالديسيبل نسبةً إلى مستوى التوافق (مثل: نورديك، EBU)
- بالديسيبل نسبة إلى الحد الأقصى المسموح به (مثل DIN، ABC، SABC)
- بالديسيبل نسبة إلى 0 ديسيبل (على سبيل المثال، CBC)
- بالديسيبل بالنسبة إلى 0 ديسيبل (على سبيل المثال، IEC 60268-18)
- في علامات رقمية بسيطة يمكن ربطها بأي مما سبق (على سبيل المثال، البريطانية)
أياً كان المخطط المستخدم، فعادةً ما توجد علامة مقياس تتوافق مع مستوى المحاذاة.
معظم أجهزة قياس الطاقة الصوتية لها مقياس لوغاريتمي تقريبًا، أي خطي تقريبًا بالديسيبل، لتوفير مؤشرات مفيدة على نطاق ديناميكي واسع .
وقت التكامل
| مدة نبضة النغمة (مللي ثانية) | نقص في المؤشرات | |
|---|---|---|
| النوع الأول | النوع الثاني | |
| 100 | 0 ديسيبل | |
| 10 | -1 ديسيبل | -2 ديسيبل |
| 5 | -2 ديسيبل | -4 ديسيبل |
| 3 | -4 ديسيبل | |
| 1.5 | -9 ديسيبل | |
| 0.5 | -17 ديسيبل | |
| 0.4 | -15 ديسيبل | |
تستخدم أجهزة قياس النبضات شبه الدقيقة (Quasi-PPMs) زمن تكامل قصيرًا، مما يسمح لها بتسجيل ذروات أطول من بضعة أجزاء من الألف من الثانية . في سياق البث الإذاعي بتقنية AM في ثلاثينيات القرن العشرين، لم تُعتبر الأحمال الزائدة الناتجة عن الذروات القصيرة ذات أهمية، لأن الأذن البشرية لا تستطيع تمييز التشوه الناتج عن القطع اللحظي. وقد أتاح تجاهل القطع اللحظي إمكانية زيادة متوسط مستويات التعديل. أما في مجال الصوت الرقمي الحديث، حيث من المأمول أن تكون معايير الجودة أعلى بكثير من معايير إذاعة AM في ثلاثينيات القرن العشرين، يُعتبر قطع حتى الذروات القصيرة أمرًا يجب تجنبه.
في إشارات الصوت النموذجية الواقعية، يُقلل مُعدّل ذروة الإشارة شبه التقريبي (quasi-PPM) من قراءة الذروة الحقيقية بمقدار 6 إلى 8 ديسيبل. [ 5 ] ومع ذلك، لا يزال مُعدّل ذروة الإشارة شبه التقريبي شائع الاستخدام في العصر الرقمي نظرًا لفائدته في تحقيق توازن البرنامج. ويتم تجنب التحميل الزائد من خلال توفير هامش ديناميكي يبلغ عادةً 9 ديسيبل عند التحكم في المستويات الرقمية باستخدام مُعدّل ذروة الإشارة شبه التقريبي.
يتحدد مدى انخفاض سعة الذروات اللحظية المُقاسة بتقنية شبه PPM عن السعة الحقيقية بـ "زمن التكامل". يُعرّف هذا الزمن في معيار IEC 60268-10 بأنه "...مدة نبضة جهد جيبي بتردد 5000 هرتز عند مستوى مرجعي، ينتج عنها قراءة أقل بمقدار 2 ديسيبل من القراءة المرجعية." [ 6 ] [ 7 ] يتضمن هذا المعيار أيضًا جداول توضح الفرق بين الذروات المُشار إليها والذروات الحقيقية لنبضات صوتية ذات مدد زمنية أخرى. كلما زاد زمن التكامل، زاد الفرق بين الذروات الحقيقية والذروات المُشار إليها.
في المعايير السابقة، تم استخدام طرق قياس ومعايير مختلفة، مثل 0.2 نيبر أو 80% من الجهد بدلاً من 2 ديسيبل، لكن الفرق العملي بينها كان ضئيلاً. [ 8 ]
يتميز جهاز قياس النبضات من النوع الأول بزمن تكامل يبلغ 5 مللي ثانية، بينما يتميز جهاز قياس النبضات من النوع الثاني بزمن تكامل يبلغ 10 مللي ثانية.
وقت العودة
تتميز جميع أجهزة قياس النبضات الجزئية (PPMs) بفترة عودة أطول بكثير من فترة التكامل، مما يمنح المشغل وقتًا أطول لرؤية الذروات ويقلل من إجهاد العين. تنخفض أجهزة قياس النبضات الجزئية من النوع الأول بمقدار 20 ديسيبل خلال 1.7 ثانية، بينما تنخفض أجهزة قياس النبضات الجزئية من النوع الثاني بمقدار 24 ديسيبل خلال 2.8 ثانية.
التاريخ والاختلافات الوطنية
طُوِّر جهاز قياس ذروة الإشارة (PPM) في الأصل بشكل مستقل في كل من ألمانيا والمملكة المتحدة، لاستخدامه في شبكات البث الإذاعي AM في ثلاثينيات القرن العشرين. كانت هذه الأجهزة عبارة عن مقاييس شبه ذروة تشترك في بعض الخصائص، ولكنها تختلف اختلافًا جوهريًا في جوانب أخرى. وهي تتفوق على الأنواع السابقة من المقاييس التي لم تكن مناسبة لرصد مستويات ذروة الصوت.
IEC 60268-10 النوع الأول جزء في المليون
ألمانيا
في حوالي عامي 1936 و1937، طوّرت محطات البث الألمانية جهاز قياس ذروة البرامج مزودًا بجلفانومتر مرآة يُعرف باسم "Lichtzeigerinstrument" (مؤشر ضوئي) للعرض. يتألف النظام من مُضخّم إشارة (مثل النوعين U21 وU71 من ARD ) ووحدة عرض منفصلة (مثل النوعين J47 وJ48 من ARD). [ 9 ] احتوى الإصدار المجسم، المعروف باسم "Doppel-Lichtzeigerinstrument"، على شاشتي عرض جلفانومتر مرآة في غلاف واحد. استمر استخدام هذه الشاشات حتى سبعينيات القرن العشرين، عندما أصبحت شاشات العرض الشريطية الإلكترونية هي السائدة.
أصبح التصميم معيارًا قياسيًا تحت مسمى DIN 45406. وتطور إلى مقياس من النوع الأول في معيار IEC 60268-10، ولا يزال يُعرف شعبيًا باسم DIN PPM. بالمقارنة مع تصميمات النوع الثاني، يتميز هذا المقياس بسرعة تكامل وعودة أسرع، ونطاق ديناميكي أوسع بكثير، ومقياس شبه لوغاريتمي، ويتم معايرته بوحدة ديسيبل نسبةً إلى الحد الأقصى المسموح به. ولا يزال يُستخدم في معظم أنحاء شمال أوروبا. [ 10 ]
في البث الإذاعي الألماني، تم توحيد الإشارة التناظرية الاسمية الموافقة لمستوى الحد الأقصى المسموح به بواسطة هيئة البث الألمانية (ARD) عند 1.55 فولت (+6 ديسيبل)، وهذه هي الحساسية المعتادة لجهاز قياس مستوى الإشارة من نوع DIN للإشارة إلى 0 ديسيبل. ويُشار إلى مستوى المحاذاة (-3 ديسيبل) على الجهاز بعلامة على المقياس عند -9.
الدول الاسكندنافية
في الدول الاسكندنافية، يُستخدم نوعٌ مُعدّل من معيار DIN PPM يُعرف باسم Nordic . يتميز هذا النوع بنفس أوقات التكامل والعودة، ولكنه يستخدم مقياسًا مختلفًا، حيث يُشير TEST إلى مستوى المحاذاة (0 ديسيبل)، بينما يُشير +9 إلى الحد الأقصى المسموح به (+9 ديسيبل). [ 3 ] [ 10 ] [ 11 ] وبالمقارنة مع مقياس DIN، فإن مقياس Nordic أكثر لوغاريتمية ويغطي نطاقًا ديناميكيًا أصغر نوعًا ما.
IEC 60268-10 النوع الثاني PPM
المملكة المتحدة
استخدمت هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) عدداً من طرق قياس مستوى صوت البرامج في سنواتها الأولى، بما في ذلك مؤشر مستوى الصوت ومقياس الفولتية المنزلق .
بحلول عام ١٩٣٢، عندما انتقلت هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) إلى مرافق مصممة خصيصًا لهذا الغرض في مبنى الإذاعة ، تم تقديم أول مقياس صوتي يُعرف باسم مقياس البرنامج . وقد طوّره تشارلز هولت سميث من قسم الأبحاث ، وأصبح يُعرف باسم مقياس سميث . كان هذا أول مقياس بعلامات بيضاء على خلفية سوداء. وكان يعمل بدائرة كهربائية تُعطي خاصية نقل لوغاريتمية تقريبًا ، مما يسمح بمعايرته بالديسيبل . وكانت الخصائص العامة ناتجة عن دائرة التشغيل وخصائص الحركة الباليستية.
صُمم أول جهاز من أجهزة قياس الطاقة الضوئية (PPMs) بواسطة سي جي مايو، وهو أيضاً من قسم الأبحاث في هيئة الإذاعة البريطانية (BBC). ودخل الخدمة في عام 1938. وقد احتفظ بشاشة العرض اللوغاريتمية البيضاء على خلفية سوداء لجهاز قياس سميث ، وتضمن جميع ميزات التصميم الرئيسية التي لا تزال تُستخدم حتى يومنا هذا مع تعديل طفيف فقط: تقويم الموجة الكاملة ، والتكامل السريع، وأوقات العودة البطيئة، ومقياس بسيط مُعاير من 1 إلى 7.
حدد مايو وآخرون أوقات التكامل والعودة من خلال سلسلة من التجارب. في البداية، كانوا يهدفون إلى إنشاء مقياس ذروة حقيقي لمنع أجهزة الإرسال من تجاوز نسبة التعديل 100%. أنشأوا نموذجًا أوليًا للمقياس بوقت تكامل يبلغ حوالي 1 مللي ثانية. ووجدوا أن الأذن تتحمل تشوهًا لبضع مللي ثانية فقط، وأن وقت تسجيل يبلغ 4 مللي ثانية كافٍ. جعلوا وقت العودة حلًا وسطًا بين العودة السريعة، التي تُرهق العين، والعودة البطيئة، التي تُصعّب التحكم. قرر المهندسون أن يستغرق المقياس ما بين 2 و3 ثوانٍ للانخفاض بمقدار 26 ديسيبل. [ 12 ] [ 13 ]
أصبح دليل استخدام الطاقة (PPM) الخاص بهيئة الإذاعة البريطانية (BBC) موضوعًا لعدة معايير رسمية: BS 4297:1968 (تم استبداله)؛ BS5428: الجزء 9:1981 (تم استبداله) ثم BS 6840-10:1991. نص الأخير مطابق لنص دليل استخدام الطاقة من النوع IIa في IEC 60268-10:1991. [ 10 ]
يتوافق مستوى المحاذاة (0 ديسيبل) ومستوى الحد الأقصى المسموح به (+8 ديسيبل) مع علامات المقياس 4 و 6 على التوالي.
اعتمدت هيئات البث التجارية في المملكة المتحدة نظام BBC PPM. واستخدمت منظمات أخرى حول العالم، بما في ذلك اتحاد البث الأوروبي (EBU) وهيئة الإذاعة الكندية (CBC) وهيئة الإذاعة الأسترالية (ABC) ، نفس الديناميكيات ولكن بمقاييس مختلفة قليلاً. [ 10 ]
تتميز أجهزة قياس مستوى الصوت البريطانية الحديثة بمسافة 4 ديسيبل بين علامات المقياس. أما التصاميم القديمة فكانت تحتوي على مسافة 6 ديسيبل بين 1 و2. ويمكن ملاحظة هذا الاختلاف أحيانًا في الموضع المقابل على مقياسي CBC وABC المشتقين.
منذ إطلاقها عام ١٩٣٩ وحتى عام ٢٠٠٩، كانت شاشة PPM متوفرة على شكل آلية قياس كهروميكانيكية ذات ملف متحرك، تتميز بمواصفات باليستية عالية. لسنوات عديدة، تولت شركة إرنست تيرنر وشركاه تصنيع هذه الشاشات، [ ١٢ ] ثم تولت شركة سيفام، ومقرها توركاي، تصنيعها لاحقًا. في عام ٢٠٠٩، أعلنت سيفام توقفها عن إنتاج آلية القياس ذات الإبرتين من النوع ٧٤. وفي عام ٢٠١٠، أوقفت سيفام جميع عمليات تصنيع آليات قياس PPM. وقد قدمت ثلاث شركات رئيسية - براينت أنليميتد، وكانفورد أوديو، وتي إس إل - طلبات شراء نهائية من سيفام لمخزونات كبيرة من هذه العدادات لتلبية احتياجات التصنيع والصيانة لعدة سنوات. [ ١٤ ]
ستيريو بريتش بي بي إم
في المملكة المتحدة، تُستخدم أحيانًا أجهزة قياس الطاقة ثنائية الإبرة للصوت المجسم. تُستخدم الإبر الحمراء والخضراء للقناة اليسرى واليمنى على التوالي، بينما تُستخدم الإبر البيضاء والصفراء للجمع والطرح (M وS). ومن التعديلات الحديثة استخدام إبرة سوداء ذات طرف برتقالي فسفوري للجمع (S) بدلًا من الإبرة الصفراء.
يمكن زيادة حساسية مؤشر S في بعض تركيبات العدادات بمقدار 20 ديسيبل؛ وذلك للمساعدة في إجراءات المحاذاة، على سبيل المثال، لأزواج الميكروفونات الاستريو، أو سمت رؤوس آلات الشريط التناظرية، والتي تعتمد على إلغاء إشارة S.
M3 و M6
عادةً ما تتم معايرة مقياسي M و S وفقًا لمعيار M6، حيث M = (L + R) − 6 ديسيبل و S = (L − R) − 6 ديسيبل. بعبارة أخرى، يتم تخفيف إشارة الجمع والطرح بمقدار 6 ديسيبل قبل عرضها على المقياس. ونتيجةً لذلك، فإن الإشارات ذات السعة والطور المتطابقين في القناتين اليسرى واليمنى تجعل مقياس M يُظهر نفس الانحراف تمامًا كما هو الحال بالنسبة لمقياسي L و R المنفردين. هذا لأن جمع إشارتين متطابقتين ينتج عنه صوت أعلى بمقدار 6 ديسيبل من أي من المصدرين، ولكن مقياسي M و S يُظهران الإشارات المجمعة مُخففة بمقدار 6 ديسيبل للتعويض. يعني معيار M6 أنه يمكن ضبط ذروة مصادر الصوت الأحادية المزدوجة (مثل مُقدم مُوجه إلى مركز مسرح صوتي ستيريو) على 6 ديسيبل في كلتا القناتين، مع إظهار مقياس M أيضًا 6 ديسيبل.
حلّ تنسيق M6 محلّ معيار M3 السابق إلى حد كبير، حيث كان مجموع وفرق التوهين فيه 3 ديسيبل فقط. صُمّم تنسيق M3 لإعطاء مؤشر أدقّ لمستوى الإشارة الأحادية المجمعة عند العمل مع مواد ستيريو تقليدية. تقوم الفكرة على أنه عند جمع إشارتين متقاربتين في المستوى، لكنهما تحملان أصواتًا غير متناسقة الطور (أي مواد ستيريو نموذجية)، يكون متوسط النتيجة أعلى بمقدار 3 ديسيبل من أيٍّ من قناتي المصدر (بدلًا من 6 ديسيبل). يعني معيار M3 أنه يمكن ضبط ذروة مواد الستيريو الحقيقية على 6 في كلتا القناتين، مع إظهار مقياس M أيضًا القيمة 6. مع ذلك، لا يمكن ضبط ذروة مصادر الصوت الأحادي المزدوج إلا على 5.25 في كل قناة للحفاظ على قراءة مقياس M عند 6.
ملاحظة: لا يؤثر معيار القياس M6/M3 المختار على التوازن المسموع النسبي للأصوات التي تم توجيهها إلى جانب واحد مقابل المركز - يتم تحديد ذلك فقط من خلال قانون التوجيه الخاص بمفتاح التوجيه في وحدة التحكم بالمزج.
يعتبر معيار M6 شكلاً أبسط من أشكال القياس بالنسبة للمذيعين غير المدربين لاستخدامه لأنه يحافظ على مقياس M عند 4 لمستوى المحاذاة و 6 للذروات، دون أن يضطر المشغل إلى تذكر طرح 3 ديسيبل.
استخدمت الإذاعات التجارية في المملكة المتحدة في البداية معيار M3 [ 16 ]، لكنها تحولت إلى معيار M6 بحلول عام 1980. وقد فرض ذلك قانون الممارسة الهندسية الصادر عن هيئة الإذاعة المستقلة (IBA) [ 17 ] . واستخدمت منشآت هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) معيار M3 حتى عام 1999. وتستخدم هيئة الإذاعة البريطانية الآن معيار M6 في كل من الإذاعة والتلفزيون، على الرغم من أن العديد من المعدات القديمة لا تزال مُهيأة للعمل بمعيار M3 التقليدي .
الاتحاد الأوروبي للبث
يُعدّ نظام EBU PPM نسخةً معدّلة من نظام PPM البريطاني، وهو مُصمّم للتحكم في مستويات البرامج في التبادل الدولي للبرامج. وقد تمّ اعتماده رسميًا كنظام PPM من النوع IIb في معيار IEC 60268-10. وهو مطابق لنظام PPM البريطاني باستثناء لوحة المقياس، التي تُعاير بوحدة ديسيبل نسبةً إلى مستوى المحاذاة، والمُعلّم بعلامة " اختبار" . كما توجد علامات على فترات 2 ديسيبل، وعند +9 ديسيبل، تُشير إلى الحد الأقصى المسموح به للمستوى.
الولايات المتحدة
في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، نُظر في استخدام أجهزة قياس مستوى الإشارة (PPM) في الولايات المتحدة، ولكن رُفضت لصالح مؤشر مستوى الصوت القياسي ( مقياس VU ) لأسباب تتعلق بالتكلفة. أظهرت دراسة مشتركة أجرتها كل من شبكة سي بي إس ( CBS) وشبكة إن بي سي (NBC) ومختبرات بيل أن استخدام تصميم تجريبي لجهاز قياس مستوى الإشارة (PPM) (بزمن تكامل طويل نسبيًا يبلغ 25 مللي ثانية) في التحكم بمستويات البرامج لم يُحقق سوى ميزة قدرها 1 ديسيبل مقارنةً بمقياس VU، وذلك من حيث متوسط مستوى الإخراج لمستوى تشويه مُحدد. ورُئي أن هذه الميزة ضئيلة جدًا ولا تُبرر التكلفة الباهظة. كما وُجد أن مقاييس VU تُعطي قراءات أكثر اتساقًا من أجهزة قياس مستوى الإشارة (PPM) عند مقارنة مستويات البرامج عند طرفي الإرسال والاستقبال لخطوط طويلة تخضع لتأخير المجموعة ، مما يُغير شكل الموجة. [ 18 ] وقد طعن باحثون آخرون في هذه النتيجة. [ 19 ]
من الخرافات الشائعة الاعتقاد بأن مقياس مستوى الصوت الجزئي (PPM) طُوِّر كبديل أفضل لمقياس مستوى الصوت المرئي (VU). في الواقع، ظهر مقياس مستوى الصوت الجزئي أولاً، وإن كان هناك أي شيء، فقد طُوِّر مقياس مستوى الصوت المرئي كبديل اقتصادي لمقياس مستوى الصوت الجزئي. [ 18 ]
بحلول عام 1980، كان لدى ABC حوالي 100 جهاز قياس مستوى الصوت (PPM) قيد الاستخدام في غرف التحكم في نيويورك ومكتبها الإخباري في واشنطن، وكانت تطلب وحدات تحكم جديدة مزودة بهذه الأجهزة. كانت هذه الأجهزة من النوع الثاني، تحمل العلامات السبع التالية: -22، -16، -12، -8، -4، 0، و+4. وجدت ABC أن النسخة المعدلة من مقياس EBU، والمبنية على مقياس VU-meter A، هي الأنسب، لأنها تتيح للمشغلين استخدام مصطلحاتهم المعتادة مثل مستوى الصفر، إلخ. [ 19 ] يشبه شكلها مقياس EBU، باستثناء أن الأرقام أقل بمقدار 8 ديسيبل.
للمساعدة في ضبط كل من مقياس VU ومقياس PPMS، استخدمت شركة ABC في نيويورك إشارة اختبار خاصة تُعرف باسم ATS. تتناوب نغمة بتردد 440 هرتز بين نغمة ثابتة عند +8 ديسيبل (يُشار إليها عند 0 VU و-8 PPM) ونبضات نغمية عند +16 ديسيبل (يُشار إليها عند 0 VU و0 PPM). [ 19 ]
كندا
بحلول عام ١٩٧٨، كانت أجهزة قياس مستوى الإشارة (PPM) قيد الاستخدام في محطة هيئة الإذاعة الكندية في فانكوفر. كان هناك ما بين ٣٠ و٤٠ جهازًا قيد الاستخدام، مع الاحتفاظ بجهاز أو جهازين فقط لقياس مستوى الصوت (VU) لتسوية النزاعات مع شركات الاتصالات . هذه الأجهزة من النوع الثاني، وتتميز بعلاماتها السبعة المُرقمة: -٦، ٠، +٤، +٨، +١٢، +١٦، و+٢٠. يُظهر هذا التدرج المستويات المطلقة بوحدة ديسيبل ميكروفولت (dBu) (أو ديسيبل ميلي واط عند مقاومة ٦٠٠ أوم). يشبه مظهرها جهاز قياس مستوى الإشارة الخاص بهيئة الإذاعة الكندية (ABC)، باستثناء أن جميع الأرقام أعلى بمقدار ١٦ ديسيبل. [ ١٩ ]
جنوب أفريقيا
تستخدم هيئة الإذاعة الجنوب أفريقية (SABC) جهاز قياس مستوى الإشارة من النوع الثاني (PPM) مُعدّلاً بلوحة قياس سوداء على خلفية بيضاء، مُعايرة بنسبة مئوية وديسيبل بالنسبة إلى الحد الأقصى المسموح به، وهو +6 ديسيبل. مستوى المحاذاة هو 0 ديسيبل أو 50%.
IEC 60268-18 قياس القدرة الرقمية
يُعدّ معيار IEC 60268-18 معيارًا جزئيًا لجهاز قياس ذروة الإشارة (PPM) المصمم للاستخدام مع الصوت الرقمي في كلٍ من التطبيقات الاحترافية والاستهلاكية، باستخدام شاشات عرض نقطية أو شريطية متزايدة أو شاشات عرض رقمية. تُظهر هذه الشاشة مستوى الإشارة نسبةً إلى 0 ديسيبل (dBFS). يمكن أن تكون قيمة زمن التكامل أقل من 5 مللي ثانية، وبالتالي، يمكن أن يتوافق كلٌ من مقياس الذروة الحقيقية ومقياس شبه الذروة مع هذا المعيار، وقد تُشير المقاييس المختلفة إلى مستويات مختلفة جدًا على الرغم من توافقها مع المعيار. زمن العودة هو نفسه في مقياس النوع الأول: 1.7 ± 0.3 ثانية لانخفاض قدره 20 ديسيبل. [ 20 ]
جدول الخصائص
تحدد المواصفة القياسية IEC 60268-10 ثلاثة أنواع: النوع الأول، والنوع الثاني أ، والنوع الثاني ب، والمعروفة شعبياً باسم أنواع DIN والبريطانية وEBU على التوالي. ويختلف النوعان الثاني أ والثاني ب فقط في علامات المقياس. [ 6 ]
لم تُحدد متغيرات Nordic وABC وCBC وSABC في معيار IEC 60268-10. يستخدم نظام Nordic PPM خصائص المقذوفات من النوع الأول بمقياس مختلف. بينما تستخدم متغيرات ABC وCBC وSABC خصائص المقذوفات من النوع الثاني بمقاييس مختلفة.
تم إدراج معايير مقياس VU ومقياس Nagra في الجدول أدناه للمقارنة. وقد تم الحصول على بعض المعلومات من توصية ITU-T J.15. [ 8 ]
| يكتب | معيار | علامات المقياس | هيكل الكسب النموذجي | الاستجابة الديناميكية | ملاحظات | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مستوى المحاذاة (AL) (نغمة) | الحد الأقصى المسموح به (PML) (ذروات البرنامج المشار إليها) | زمن التكامل (-2 ديسيبل) (مللي ثانية) | وقت العودة | |||||||
| المستوى البدني | مؤشر العداد | wrt AL (dB) | المستوى البدني | مؤشر العداد | ||||||
| DIN | IEC 60268-10 النوع الأول | -50، -40، -30، -20، -10، -5، 0، +5 | -3 ديسيبل | -9 | +9 | +6 ديسيبل | 0 | 5 | 20 ديسيبل في 1.7 ± 0.3 ثانية | |
| نورديك | كذلك (بصيغة أخرى) | -36، -30، -24، -18، -12، -6، اختبار، +6، +9 | 0 ديسيبل | امتحان | +9 | +9 ديسيبل | +9 | |||
| بريطاني | IEC 60268-10 النوع IIa | 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7 | 0 ديسيبل | 4 | +8 | +8 ديسيبل | 6 | 10 | 24 ديسيبل في 2.8 ± 0.3 ثانية | |
| الاتحاد الأوروبي للبث | IEC 60268-10 النوع IIb | -12، -8، -4، اختبار، +4، +8، +12 | 0 ديسيبل | امتحان | +9 | +9 ديسيبل | +9 | |||
| ABC | كذلك (بصيغة أخرى) | -22، -16، -12، -8، -4، 0، +4 | +8 ديسيبل | -8 | ||||||
| سي بي سي | كذلك (بصيغة أخرى) | -6، 0، +4، +8، +12، +16، +20 | +8 ديسيبل | +8 | ||||||
| هيئة الإذاعة الجنوب أفريقية (SABC) | كذلك (بصيغة أخرى) | -18، -12، -9، -6، 0، +6 | 0 ديسيبل | -6 | +6 | +6 ديسيبل | 0 | |||
| رقمي | IEC 60268-18 | -60، -50، -40، -35، -30، -25، -20، -15، -10، -5، 0 | -18 ديسيبل | -18 | +9 | -9 ديسيبل | -9 | أقل من 5 | 20 ديسيبل في 1.7 ± 0.3 ثانية | EBU R.68 |
| -20 ديسيبل | -20 | +11 | -9 ديسيبل | -9 | SMPTE RP.0155 | |||||
| مقياس VU (أمريكا الشمالية، أستراليا) | IEC 60268-17 | من -20 إلى +3 ديسيبل | 0 أو +4 أو +8 ديسيبل | 0 VU | 165 (تقريبًا) | |||||
| مقياس مستوى الصوت (فرنسا) | من -20 إلى +3 ديسيبل | +2 VU | 207±30 | توصية الاتحاد الدولي للاتصالات الراديوية BS.645 | ||||||
| مقياس ناغرا (تناظري) | ملكية خاصة | من -30 إلى +5 ديسيبل | -8 | +8 | 0 | 7.5 | مثال: Nagra 4.2 | |||
مقياس ناغرا
مقياس المودولومتر هو نوع خاص من مقاييس شبه PPM الموجودة في منتجات Nagra . يتميز بزمن تكامل (-2 ديسيبل) يبلغ 7.5 مللي ثانية، [ 21 ] ومقياس شبه لوغاريتمي ذو مظهر يجمع بين مقياس VU ومقياس PPM من نوع DIN. يستخدم الإصدار الاستريو ("مقياس المودولومتر المزدوج") آلية قياس بإبرتين متحدتي المحور.
في الممارسة النموذجية لأجهزة تسجيل الشريط التناظري من نوع Nagra، يُعتبر مستوى المحاذاة -8 والمستوى الأقصى 0. وبالتالي، يقوم مسجلو الصوت الذين يستخدمون خلاطات الموقع عادةً بإرسال نغمة عند 0 VU أو PPM 4 (بريطاني) وضبط كسب مسجل Nagra ليقرأ -8 على مقياس التعديل.
تحتوي بعض أجهزة التسجيل الرقمية الأحدث، مثل Nagra VI، على مقاييس معايرة تعرض على شكل رسوم بيانية شريطية معايرة بوحدة ديسيبل (dBFS). [ 22 ] بالنسبة لهذه الأجهزة، يكون مستوى المحاذاة كما هو الحال بالنسبة لأي جهاز PPM رقمي آخر، أي -18 ديسيبل (EBU) أو -20 ديسيبل (SMPTE).
استخدام جهاز القياس من قبل موازني الصوت
لاستخدام أجهزة قياس الطاقة بشكل فعال للتحكم في مستويات الصوت، من الضروري فهم الأساس المنطقي للتصميم والقيود.
يفضل العديد من المهندسين مقياس PPM على مقياس VU الأبطأ بكثير المستخدم في الولايات المتحدة، ولكنه يتطلب بعض التفسير عند استخدامه. ورغم أنه يُصدر تحذيرًا مفيدًا من التحميل الزائد، إلا أنه لا يُمثل مستوى الذروة الحقيقي أو مستوى الصوت المُدرك. لدى هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) جداول تُظهر الإعدادات المُوصى بها لأنواع مختلفة من البرامج، مثل البرامج الحوارية والموسيقى الكلاسيكية، وما إلى ذلك، والتي تُحاول مراعاة هذا الأخير.
بغض النظر عن نوع البرنامج، يوجد عادةً مستوى أقصى مسموح به اسميًا، كما هو موضح في مقياس PPM. يُتوقع من المشغلين الحفاظ على المستويات أقل من هذا المستوى، ضمن حدود المعقول. تختلف الممارسات بين الدول والمنظمات. في المملكة المتحدة، يبلغ المستوى الأقصى المسموح به 8 ديسيبل فوق مستوى المحاذاة، وهو ما يعادل 6 على مقياس PPM البريطاني. تحدد معايير الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU-T) لدوائر البرامج الصوتية الدولية مستوى أقصى مسموح به يبلغ 9 ديسيبل فوق مستوى المحاذاة. وبناءً على ذلك، يُشار إلى +9 ديسيبل بعلامة على مقياس EBU PPM.
مستويات الصوت الرقمية
نظرًا لأنّ مؤشرات مستوى الذروة شبه القصوى (PPM) لا تُشير إلى مستوى الصوت الحقيقي ولا إلى ذروة حقيقية، بل إلى قيمة بينهما، فمن المهم توفير هامش كافٍ عند استخدامها في التحكم بمستويات الصوت الرقمي. يُتيح معيار الاتحاد الأوروبي للبث (EBU) (R68) ذلك بتحديد مستوى المحاذاة عند -18 ديسيبل (dBFS). [ 23 ] وبالتالي، فإنّ ذروة مستوى الذروة المسموح به ، كما هو مُبيّن على مؤشر مستوى الذروة شبه القصوى، تُقابل -9 أو -10 ديسيبل (dBFS). يسمح هذا الهامش الذي يتراوح بين 9 و10 ديسيبل بخطأ المُشغّل، حيث تكون الذروة الحقيقية عادةً أعلى بعدة ديسيبل من مؤشر مستوى الذروة، وقد تُؤدي معالجة الإشارة اللاحقة (مثل تحويل معدل العينة) إلى زيادة السعة.
توصي SMPTE RP 0155 بمستوى محاذاة مختلف، يتوافق مع 0 VU، وهو -20 ديسيبل. [ 24 ] ينتج عن الاتفاقيتين مستويات نغمات محاذاة تختلف بمقدار 2 ديسيبل، ولكن عمليًا يميل مستوى تعديل البرنامج إلى أن يكون متشابهًا.
تتفق جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون (SMPTE) واتحاد البث الأوروبي (EBU) على أنه بغض النظر عما إذا كان مستوى المحاذاة المستخدم هو -18 أو -20 ديسيبل، يجب الإعلان عن هذا المستوى، وأنه في كلتا الحالتين يجب أن يصل البرنامج إلى ذروة قصوى مسموح بها تبلغ -9 ديسيبل عند قياسه على جهاز قياس شبه PPM وفقًا لمعيار IEC 60268-10 بزمن تكامل قدره 10 مللي ثانية. [ 25 ]
استخدام المستهلك
تُعنى المواصفة القياسية IEC 60268-10 بشكل أساسي بوحدات قياس الطاقة من النوع الأول والثاني عالية المواصفات المستخدمة في البث. ومع ذلك، فهي تتضمن أيضًا قسمًا موجزًا عن وحدات قياس الطاقة للتطبيقات الثانوية والاستهلاكية . تشمل المتطلبات حدًا أدنى من شاشة عرض بيانية مكونة من 12 جزءًا تغطي نطاقًا من -42 ديسيبل إلى +6 ديسيبل بالنسبة إلى المستوى الأقصى الاسمي، ونفس أوقات التكامل والعودة لوحدة قياس الطاقة من النوع الأول. [ 6 ]
مراجع
- ↑ أرشيماجو (29 سبتمبر 2018). "تأملات أرشيماجو: تأملات / قياسات: نظرة على ذروات ما بين العينات وتحمل التحميل الزائد... (RME ADI-2 Pro FS، TEAC UD-501، Oppo UDP-205)" . تأملات أرشيماجو . تم الاسترجاع في 2 أكتوبر 2023.
هناك احتمال أن يصل مستوى ISP إلى +8 ديسيبل
. - ↑ "توحيد مستوى الصوت والحد الأقصى المسموح به لإشارات الصوت" (ملف PDF) ، توصية الاتحاد الأوروبي للبث R 128 ، الاتحاد الأوروبي للبث ، 30 أغسطس 2010
- 1 2 إيميت، جون (يناير 2003)، "مستويات الصوت - في العالم الجديد للأنظمة الرقمية" (ملف PDF) ، المراجعة الفنية لاتحاد البث الأوروبي ، اتحاد البث الأوروبي
- ↑ "إشارات الاختبار والقياس المستخدمة في وصلات برامج الصوت الدولية" ، توصية الاتحاد الدولي للاتصالات BS.645 ، الاتحاد الدولي للاتصالات ، 1992
- ↑ يونغ، مارك (أبريل-مايو 2008). "موجات الصوت ومقاييسه" (ملف PDF) . قائمة . معهد الصوت الاحترافي : 34. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 22 يوليو 2012.
- 1 2 3 "معدات نظام الصوت - الجزء 10: أجهزة قياس مستوى ذروة البرنامج" ، IEC 60268-10 الإصدار 2.0 ، اللجنة الكهروتقنية الدولية ، 1991
- ↑ "مقياس ذروة البرامج القياسي للاتحاد الأوروبي للتحكم في البث الدولي" (ملف PDF) ، EBU Tech. 3205-E ، الاتحاد الأوروبي للبث
- 1 2 "مواءمة ومراقبة اتصال برنامج صوتي دولي" ، ITU-T Rec. J.15 ، الاتحاد الدولي للاتصالات ، 1988
- ^ ARD Geräteverzeichnis (قائمة المعدات) (PDF) ، Institut für Rundfunktechnik ، مارس 1959، أرشفة من النسخة الأصلية (PDF) في 15 مارس 2012 ، استرجاعها 4 فبراير 2011
- 1 2 3 4 يونغ، مارك (أبريل - مايو 2008). "موجات الصوت ومقاييسه - إضافي" (ملف PDF) . قائمة المحتويات . معهد الصوت الاحترافي : 1. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 22 يوليو 2012.
- ↑ المواصفات الفنية للبث على التلفزيون السويدي (ملف PDF) ، التلفزيون السويدي ، نوفمبر 2009، صفحة 9، مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) في 31 مايو 2012
- 1 2 باولي، إدوارد (1972). هندسة بي بي سي 1922-1972 . لندن: بي بي سي. ص 118. ISBN 0-563-12127-0.
- ↑ إليس، إتش دي إم (1955). غودفري، جيه دبليو (محرر). هندسة الاستوديو للبث الصوتي . كتيبات تدريب هندسة بي بي سي. لندن: إيليف وأولاده. ص 167-168 .
- ↑ "جهاز PPM يصل إلى نهايته" ، برو ساوند نيوز يوروب ، 19 أغسطس 2010، مؤرشف من الأصل في 6 أكتوبر 2010 ، تم استرجاعه في 11 سبتمبر 2010
- ↑ https://sourceforge.net/projects/baptools/ حزمة Baptools على موقع SourceForge
- ↑ "مدونة قواعد الممارسة لأداء استوديوهات الإذاعة المحلية المستقلة"، المراجعة الفنية رقم 2 لهيئة البث المستقلة ، صفحة 60، سبتمبر 1972
- ↑ "معايير أداء استوديوهات الإذاعة المحلية المستقلة والبث الخارجي"، المراجعة الفنية رقم 13 لهيئة البث المستقلة ، صفحة 49، سبتمبر 1980
- 1 2 تشين، هـ . أ .؛ غانيت، د. ك.؛ موريس، ر. م. (1940). "مؤشر حجم قياسي جديد ومستوى مرجعي" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الراديو . 28 : 6. doi : 10.1109/JRPROC.1940.228815 . S2CID 15458694 .
- 1 2 3 4 شميد، هانز (1980)، "مقياس ذروة البرنامج ومقياس VU في البث الإذاعي" ، منشور AES رقم 1691 ، جمعية هندسة الصوت
- ↑ "معدات نظام الصوت - الجزء 18: مقاييس مستوى ذروة البرنامج - مقياس مستوى ذروة الصوت الرقمي" ، IEC 60268-18 الإصدار 1.0 ، اللجنة الكهروتقنية الدولية ، 1995
- ↑ دليل تعليمات مسجل الأشرطة المحمول Nagra 4.2 (ملف PDF) ، مجموعة كوديلسكي ، 1991، صفحة 55
- ↑ تعليمات تشغيل ودليل مرجعي لجهاز Nagra VI (ملف PDF) ، مجموعة كوديلسكي ، يوليو 2010
- ↑ "مستوى المحاذاة في معدات إنتاج الصوت الرقمي وفي مسجلات الصوت الرقمي" (ملف PDF) ، EBU Tech. Rec. R68 ، الاتحاد الأوروبي للبث ، 2000
- ↑ "المستوى المرجعي لأنظمة الصوت الرقمية" ، SMPTE RP 0155 ، جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون ، 2004
- ↑ "مستوى إشارة الصوت الرقمي المصاحب للتلفزيون في التبادل البرامجي الدولي" ، توصية الاتحاد الدولي للاتصالات BS.1726 ، الاتحاد الدولي للاتصالات ، 2005
- هندسة الصوت
- قسم البحث والتطوير في بي بي سي
- الاختراعات البريطانية
- المقدمات السمعية والبصرية في عام 1932
- الاختراعات الألمانية
- هندسة البث
- تقنية إنتاج الصوت
- تسجيل صوتي