dB, dBu, dBV, dBm, dBfs

Hi-Fi & High-End Профессиональное аудио-видео оборудование
1

Уровни аудио сигнала, как правило, выражаются в единицах, называемых “децибел”, которые сокращенно обозначаются dB. Это логарифмическая шкала, где каждое удвоение уровня сигнала представляет собой увеличение на 6dB. Таким образом сигнал +6dB вдвое

больше, чем 0dB и сигнал +12dB в четыре раза больше, чем сигнал 0dB. Цифровые аудиосигналы это двоичные данные, каждый бит аудио информации представляет 6dB.

16-разрядное число, может представлять собой общий диапазон 96dB и 24-разрядное число, может представлять собой общий диапазон 144dB. Гораздо легче сказать, что уровень одного сигнала на 72dB меньше, чем составляет 1/4096 другого. Кроме того, эта методика более точно отражает то как мы слышим звуки.

Подобно тому, как существуют различные типы градусов используется для представления температуры (Фаренгейт, Цельсий и т.д.), существуют различные “типы” децибелов, используемых для представленияуровня аналогового аудиосигнала. Наиболее распространенными являются dBu и dBV децибелы. Оба представляют собой уровни напряжения и по-прежнему увеличиваются вдвое за каждые 6dB. Они отличаются

лишь точкой отсчета, или 0dB уровня. 0dBV сигнала соответствует уровню напряжения 1 Вольт. 0dBu сигнал соответствует уровню напряжения 0,775 Вольт. Так как 0,775В примерно на 2дБ меньше 1В, конвертация dBV уровней в dBu уровни осуществляется

простым вычитанием 2dB (2,21 если быть точным). Сигналы также иногда представляются с делениями dBm Это устаревшие единицы меры, имхо достаточно знать что уровень сигнала 0dBu идентичен уровню 0dBm.

Цифровой сигнал, после того, как он записан, уже непосредственно не представляет какой-либо физической величины - напряжения или мощности и 0dB, как правило, используются для представления "полного масштаба " (full scale), или максимального уровня сигнала. Обозначается как dBfs , или просто dB для простоты.

Все остальные уровни цифрового сигнала ниже, и выражается отрицательным количеством децибел. Большинство измерителей на цифровом оборудовании имеют максимум в 0dB и диапазон вниз. Сигнал, который например на 30dB ниже максимального уровня просто называется -30dB сигнал.

Современное проф. оборудование имеет референсный линейный уровень +4dBu, бытовое -10dBV. +4dBu сигнал имеет уровeнь напряжения 1,23В, a -10dBV сигнал имеет 0,316B.

2

Дело в том, что современное про аудио оборудование не нормируется на входное/выходное сопротивление 600 Ом. Так что единицы dBm не применяются. По крайней мере последние лет 15 я с ними не сталкивался.

3

Небольшая неточность которая встречается постоянно в сети.

Динамический диапазон PCM без использования noise shaping определяется следующей формулой DR=колличество бит квантования * 6.02+1.76 [dB].

Таким образом максимально допустимый динамический диапазон для cd формата 98.08 дБ, а не зачастую принятые 96дБ. В свою очередь для DVD-Audio 24бит - 146.24дБ.

Хорошое начало для справочника на soundex.ru. default_smile.png

4

Спасибо, интересно. А какие физико-математические обоснования этой формулы?

5

Я запомнил формулу с времён студенчиства. Насколько я помню в учебнике физико-математических обоснований не было.

6

Здесь уверяют, что так считается не ДД, а теоретический SNR:

"Signal-to-Noise Ratio

A useful way of determining noise in the circuit of the A/ D converter is with the signal-to-noise ratio ©. The Signal-to-Noise Ratio (SNR) is a calculated value. It is the ratio of signal power to noise power. The theoretical limit of SNR is equal to 6.02n + 1.76dB, where n is the number of bits. An ideal 12-bit A/D converter should have a SNR of 74dB. The noise floor and signal magnitude is included in this calculation.

SNR = rms Signal / rms Noise = (LSB 2^n-1/sq-rt 2)/(LSB sq-rt 12) = 6.02n +1.76dB

The SNR of the FFT calculation is a combination several noise sources. The possible noise sources include the quantization error of the A/D converter, internal noise of the A/D converter, noise from the voltage reference, differential non-linearity errors from the A/D converter and noise from the driving amplifier."

ИМХО больше похоже на правду.

ЗЫ

FFT - Fast Fourier Transform

1 лайк
7

я написал длинный reply и комп повис default_listen.gif

Чтобы долго не распыляться, скажу что интересующую вас информацию можно найти в учебниках.

Практические измерения динамического диапазона и соотношения сигнал/шум

http://ap.com/kb/show/10

http://www.measurement.sk/PAPERS/Halamek1.pdf

http://www.extremetech.com/article2/0,2845,1154158,00.asp

Пара ссылок на wiki:

http://en.wikipedia.org/wiki/Audio_bit_depth

http://en.wikipedia.org/wiki/Signal-to-noise_ratio

1 лайк
8

С практическими измерениями вроде вопросов не было default_smile.png

Что касается теоретических обоснований и формул, то в первой ссылке (wiki) эта формула заявляется как расчётная для DR (без обоснований), по второй - как расчётная для SNR default_wink.png

Вообще, имхо, это уже глубоко специальный вопрос.

9

Еще встречается +6dBu (1,55V)

Могу чуть дополнить. Если брать цифру, то 0dBu -12dB по EBU и -18dB по SMPTE.

10

Если Вы имеете в виду т.н. Reference Levels, то правильнее писать “0dBu -12dBfs по EBU и -18dBfs по SMPTE”.

Но они имеют чисто условное, “внутреннее служебное” применение. Есть и более интересные, продвинутые и изощрённые системы, например K-System Боба Каца:

http://www.digido.co…e-k-system.html

11

Так как работаю с цифровой профтехникой, правило хорошего тона считается уровень на индинакторах камер и магнитофонов иметь не выше минус 12дб. К нулю неподходим и близко, там совершенно нереальный уровень сигнала, более четырех вольт .А внебалансе так ивовсе…

12

Апну старую тему.

 

Вопрос.

Если на выходе аналогового БЫТОВОГО аппарата мы намеряли  ЦИФРОВЫМ ВОЛЬТМЕТРОМ типа у всех имеющихся тестеров MASTECH или подобных ОДИН ВОЛЬТ.

То это 0 по шкале dBV или 0 по шкале dBu ?

 

 

13

Ну давайте без стеба. Конечно переменка, синус 400 герц.
 
Вопрос ЧТО конкретно показывает цифровой мультиметр. Есть мнение, что показывает он dBu.

http://www.sengpielaudio.com/calculator-db-volt.htm
 
В серединке странички выделенным в квадратик написано

dBu is volts - you measure it with a volt meter( Какой???)
Analog audio: positive and negative voltage.
 
А многие говорят, что стрелочный вольтметр переменного тока показывает dBV.
 
В сервис мануалах на старую аналоговую технику указано про напряжение на выходе. Например ОДИН ВОЛЬТ.
При этом конечно в то время измеряли все НЕ цифровыми мультиметрами.

Задача понять точку привязки при использовании ЦИФРОВОГО мультиметра или осциллографа.

14

Расширил свой ответ..

 

Вольтметр написал какой = обычный мультиметр.

15

Задачка понять и что имеется ввиду в сервис мануалах под понятием “напряжение на выходе 1 Вольт”.

Это Vrms, Vp, Vpp.

И что можно намерить обычным мультиметром.

Осциллографы цифровые  умеют показывать Vrms, Vp, Vpp.

16

Если в мануалах вольт - это Vrms, то это НОЛЬ по dBV.
И тогда не вписывается в понимание, что dBu is volts - you measure it with a volt meter. Какой?

В этом моменте у меня трудность соотнесения.

17

Этот текст, по-видимому, вырван из контекста. Все вольтметры измеряют Вольты, а не децибелы. Децибелы - это шкала отношений, заданная относительно определенного уровня.

Вольтметры измеряют или пиковое напряжение (р или рр) или среднеквадратичное (rms). Если на тестере не написано TrueRMS, то он измеряет пиковое и делит его на 1.41 и показывает действующее (rms). Если сигнал синусоидальный, то и TrueRMS и обычный тестер покажут одинаковое значение. Если измерять меандр, то TrueRMS покажет в 1.41 раза большее напряжение.

Все шкалы dBu, dBV, dBm рассчитаны относительно действующих значений, поскольку изначально они задавались относительно мощности, а уж потом были пересчитаны в напряжения. Шкала цифровых измерений dBfs бывает и относительно пиковых и относительно действующих.

18

Константин, спасибо.

Совершенно понятно что децибелы это шкала, а не напряжение.

 

Резюмируя.

Один Вольт на выходе аппарата - это Vrms раное 0dBV.

Измеряя на выходе простой опорный синусоидальный сигнал типа 400Гц обычным мультиметром мы можем быть спокойны, что считываем информацию правильно.

 

19

Тогда можно тоже вопрос в тему? Как в децибелах посчитать разность выходного сигнала, если у 2х ДАКов разный выходной уровень?

20

Замерить в вольтах на синусе. Подставить в калькулятор по моей ссылке. Получить в децибелах. Сравнить.