مقياس VU

مقياس وحدة الصوت ( VU ) أو مؤشر مستوى الصوت القياسي ( SVI ) هو جهاز يعرض تمثيلًا لمستوى إشارة الصوت في المعدات الصوتية .

غالباً ما تحتوي أجهزة الصوت الاستهلاكية على عدادات VU، سواء لأغراض عملية (مثل معدات التسجيل) أو لأغراض جمالية (في أجهزة التشغيل).

تم اقتراح التصميم الأصلي في ورقة بحثية صادرة عن معهد مهندسي الراديو (IRE) عام 1940 بعنوان "مؤشر مستوى الصوت القياسي الجديد ومستوى المرجع" ، والتي كتبها خبراء من شبكة سي بي إس ( CBS) وشبكة إن بي سي (NBC ) ومختبرات بيل للهواتف . ^{[ 1 ]} ثم قامت الجمعية الصوتية الأمريكية بتوحيده في عام 1942 (ANSI C16.5-1942) ^{[ 2 ] [ 3 ]} لاستخدامه في تركيبات الهاتف ومحطات البث الإذاعي.

مقياس VU الأصلي هو جهاز كهروميكانيكي سلبي، وهو عبارة عن مقياس أمبير تيار مستمر من نوع دارسونفال بقدرة 200 ميكرو أمبير ، يُغذى من مقوم نحاسي أكسيدي كامل الموجة مُثبّت داخل علبة المقياس. تتسبب كتلة المؤشر في استجابة بطيئة نسبيًا، مما يُدمج الإشارة أو يُنعّمها، بزمن صعود يبلغ 300 مللي ثانية. يؤدي هذا إلى تقليل حدة الذروات والقيعان قصيرة المدة، ويعكس مستوى الصوت المُدرك للمادة بشكل أدق من مقاييس PPM الأحدث والأكثر تكلفة في البداية . لهذا السبب، يُفضّل العديد من مُختصّي الصوت مقياس VU على البدائل، على الرغم من أن قراءة المقياس لا تُظهر بعض الخصائص الرئيسية للإشارة، وأبرزها مستوى ذروتها، الذي يجب ألا يتجاوز في كثير من الحالات حدًا مُحددًا. 

 يُعادل 0 VU +4 ديسيبل ، أو 1.228 فولت RMS ، أي ما يُقارب 2.5 ميلي واط عند تطبيقه على مقاومة 600 أوم . يُشار إلى 0 VU غالبًا بـ "0 ديسيبل". ^{[ 4 ]} صُمم هذا الجهاز ليس لقياس الإشارة، بل لتمكين المستخدمين من ضبط مستوى الإشارة إلى مستوى مستهدف قدره 0 VU (يُشار إليه أحيانًا بـ 100%). لذلك، لا يُشكل عدم خطية الجهاز وعدم دقته عند المستويات المنخفضة عائقًا. في الواقع، يتراوح المقياس من -20 VU إلى +3 VU، مع وجود -3 VU في المنتصف تمامًا (نصف قدرة 0 VU). قد تُحاكي الأجهزة الإلكترونية البحتة استجابة المؤشر؛ فهي تُعتبر مقاييس VU طالما أنها تُراعي المعيار.      

في صناعة البث، تم توحيد مراقبة مستوى الصوت ، في عام 2009 في الولايات المتحدة بواسطة ATSC A/85، وفي عام 2010 في أوروبا بواسطة EBU R 128 ، وفي عام 2011 في اليابان بواسطة TR-B32، وفي عام 2010 في أستراليا بواسطة OP-59.

كُلِّف المصممون الأصليون لمقياس VU بإيجاد طريقة لقياس الإشارات الصوتية المعقدة باستخدام تقنية بسيطة. ولأن مقياس VU جهاز ميكانيكي، فإنه لا يستطيع عكس ذروات الإشارة اللحظية للإشارات الصوتية المعقدة. لذلك، اتبع مصممو مقياس VU نهجًا مختلفًا، حيث ابتكروا مقياسًا لا يقيس الذروات، بل يستنتجها فقط. يتميز مقياس VU الحقيقي بخاصية "الاستجابة السريعة" المحددة، أي أنه يستجيب لتغيرات الإشارات الصوتية بسرعة دقيقة للغاية، حيث يرتفع من الصفر إلى 99% من "0 VU" عند تطبيق نغمة موجة جيبية بتردد  1 كيلوهرتز لمدة 300 مللي ثانية.  

عند استخدام مقياس VU، تتم معايرة النظام الصوتي باستخدام نغمة جيبية عند "مستوى مرجعي" خاص بالنظام. عند هذا المستوى، يُشير مقياس VU إلى "0" للنغمة الجيبية، ولكن يجب على المهندس أن يعلم أنه مع الموسيقى أو الكلام، يجب عليه دائمًا استنتاج أن مستويات الذروة أعلى من المستوى المرجعي بما يتراوح بين 6 و10 ديسيبل. تكمن فائدة مقياس VU في أنه بالنسبة لمعظم أنواع مصادر الصوت، يمكن لمهندس النظام الاعتماد على أن هذه الذروات تقع ضمن هذا النطاق، وبالتالي تصميم النظام الصوتي بثقة. من الممارسات الهندسية الجيدة إضافة هامش أمان إضافي، كما يُطلق عليه، لتغطية الحالات الاستثنائية التي قد تتجاوز فيها إشارة الصوت مستويات الذروة الطبيعية، أو في حال فشل مُشغل الجهاز في ضبط المستويات بشكل صحيح. عادةً ما تكون المستويات التي تُؤخذ في الاعتبار عند تصميم الأنظمة باستخدام مقياس VU هي:

• مستوى مرجعي (عادةً +4 ديسيبل، صالح مع النغمات فقط)؛
• مستوى الإخراج القياسي (10  ديسيبل أعلى من المستوى المرجعي، مستويات الذروة النموذجية)؛
• مستوى القطع (6  ديسيبل أعلى من مستوى الإخراج القياسي، "هامش" للسماح بالظروف غير العادية) ^{[ 5 ] [ 6 ]}

تم تحديد سلوك عدادات VU في ANSI C16.5-1942، والمعيار البريطاني BS 6840، و IEC 60268-17.

وقت الاستيقاظ

زمن الصعود ، الذي يُعرف بأنه الوقت الذي يستغرقه المؤشر للوصول إلى 99٪ من المسافة إلى 0 VU عندما يتم إخضاع مقياس VU لإشارة تنتقل من 0 إلى مستوى يقرأ 0 VU، هو 300 مللي ثانية.

يجب أن يكون التجاوز في حدود 1 إلى 1.5%.

زمن الهبوط هو نفسه زمن الصعود، 300 مللي ثانية.

طُوِّر مقياس VU في الأصل عام 1939 بجهود مشتركة بين مختبرات بيل وشبكتي البث CBS و NBC . ^{[ 11 ]} وفي سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، شاعت شاشات العرض المزدوجة المسطحة المملوءة بالنيون ، والتي تحتوي على ما يصل إلى 201 مقطع لكل قناة ستيريو، بين محطات البث كمقاييس VU سريعة تعتمد على الرسم البياني الشريطي. ^{[ 12 ]}

غالباً ما تستخدم صناعة الصوت الاستهلاكية مؤشرات مستوى الصوت التي لا تتوافق مع أي معيار. ^{[ 13 ]}

كان مهندسو الصوت في بي بي سي يشيرون إلى مقياس VU على أنه المقياس "عديم الفائدة عمليًا"، ^{[ 14 ]} مفضلين مقياس PPM .

أظهرت الأبحاث الأكاديمية أن مقياس SVI أو VU يختلف في سلوكه عن مقياسي القيمة المتوسطة وRMS. فعند استجابة هذا الجهاز لإشارات ذات معامل ذروة كبير ، تكون قراءاته في منتصف المسافة بين القيمتين. على سبيل المثال،  تؤدي زيادة قدرها 3 ديسيبل في معامل ذروة إشارة صوتية إلى انخفاض تقريبي قدره -3  ديسيبل في مقياس RMS، و-6  ديسيبل في مقياس المتوسط، و-4  ديسيبل في مقياس VU. ^{[ 15 ]}

• معدات صوتية
• عامل القمة
• ديسيبل
• مراقبة مستوى الصوت
• وحدة التحكم في المزج
• التلوث الضوضائي
• المستوى الاسمي
• مقياس الذروة
• مقياس ذروة البرنامج

• تعريف مرجعي للصوت الاحترافي AES لمقياس VU
• مؤشر حجم قياسي جديد ومستوى مرجعي من تأليف تشين، غانيت وموريس
• البرية المحيرة - "التنقل في عالم معايير الصوت المعقد والمحبط" مؤرشف بتاريخ 29-11-2010 في أرشيف الإنترنت
• مقاييس مستوى الصوت
• فيديو مقياس VU
• س: ما الفرق بين مقياس PPM ومقياس VU؟
• برنامج لتصميم وطباعة لوحات عدادات VU مخصصة
• مخطط مرجعي لمقاييس VU بوحدات ديسيبل ميكروفولت وديسيبل فولت