Nivelul si impedanta

Fie că sunteţi tehnician într-un studio de înregistrare sau un muzician pe scenă, cu siguranţă v-aţi lovit de probleme la interconectarea aparatelor. Parametrii tehnici ale echipamentelor (audio sau de orice alt fel) pot părea criptici la prima vedere pentru începători. Citind acest articol veţi vedea că de fapt nu e nici o vrăjitorie în a interpreta etichetele cu date tehnice ale amplificatoarelor, mixerelor, difuzoarelor, microfoanelor sau echipamentelor de înregistrare/redare, şi de fapt care este influenţa parametrilor cei mai importanţi asupra succesului sau eşecului de a obţine rezultatele dorite.

Propagarea corectă a semnalelor dintr-un echipament în altul depinde în principal de următorii factori:
– nivelul semnalului la ieşire
– impedanţa la ieşire
– nivelul aşteptat al semnalului la intrare
– impedanţa de intrare
– impedanţa cablurilor
– zgomotele şi perturbaţiile captate
Toţi aceşti parametri au o influenţă crucială asupra calităţii semnalului.
Discuţiile care urmează sunt majoritatea valabile atât pentru semnale analogice audio, cât şi pentru semnale audio în format digital.

1. Nivelul semnalului

Nivelul semnalului nu este considerat în mod strict un indicator al calităţii conţinutului audio. Totuşi, rezultatul procesului înregistrare –> transport –> redare –> ascultare depinde foarte mult de alegerea corectă a nivelelor de semnal pe tot parcursul traseului informaţional.
Dacă luăm ca exemplu ascultarea unui CD, nu avem controlul asupra calităţii echipamentului celui care o ascultă. Suntem însă cu toţii de acord, că pentru a obţine un material audio ce satisface cele mai stricte exigenţe, echipamentele de studio (începând de la microfon şi terminând cu inscriptorul de CD) trebuie operate la parametri ce scot maximul de performanţă din acestea. Trebuie subliniat însă, că un material audio va putea fi considerat bun dacă şi din punct de vedere al conţinutului, şi din punct de vedere tehnic nu este nimic de reproşat. Aceste pagini au fost scrise cu gândul de ajuta la atingerea celui de-al doilea deziderat.

1.1 Efecte audibile ale nivelului de semnal

Pe parcursul înregistrării, mixării, procesării, etc. trebuie menţinut nivelul corect al semnalului. Pot fi comise erori de genul:
– nivelul a două semnale mixate nu este corect, deci semnalele nu se raportează corect unul la celălalt
– nivelul a două bucăţi de program consecutive diferă, acesta se traduce la ascultător prin schimbări neplăcute de volum
– într-un punct al lanţului de semnal nivelul este prea ridicat sau prea scăzut, astfel încât echipamentele sunt folosite în afara limitelor tehnice

Nivelul semnalului are un efect crucial asupra unor indicatori de calitate: dacă nivelul este prea scăzut, raportului semnal-zgomot este înrăutăţit, dacă nivelul este prea ridicat, cresc foarte mult distorsiunile.

Este important de menţionat, că nivelul semnalului trebuie să fie corect nu numai la ieşirea din amplificatorul final sau la ieşirea din studio, ci pe parcursul întregului lanţ de semnal. Trebuie monitorizate nivelele şi setate corespunzător fiecare potenţiometru de volum de pe fiecare echipament din lanţ.

Urechea umană este un instrument mult prea imprecis pentru evaluarea nivelul unui semnal audio. Nu poate detecta valoarea absolută a intensităţii. Nimeni nu poate compara intensitatea a două sunete decât dacă apar simultan, sau imediat unul după celălalt. În plus, urechea este relativ insensibil şi la detecţia variaţiilor de volum, o schimbare de cel puţin 10% în intensitate este necesară pentru a fi percepută.

Din această cauză avem nevoie de instrumente pentru măsurarea şi indicarea corectă a nivelului de semnale.

Sunetul fiind transformat în semnale electrice, nivelul semnalului este caracterizat prin mărimi electrice. Semnalul audio este un curent sau o tensiune alternativă. Pentru caracterizarea lor se folosesc mărimi specifice, cum ar fi valoarea efectivă sau RMS, valoarea vârf-vârf, frecvenţa semnalului, spectrul de frecvenţe, etc.

Semnalele audio obişnuite, cum ar fi muzica sau vorbitul nu conţin numai o singură frencvenţă, ci sunt de fapt o suprapunere de semnale sinusoidale de frecvenţe foarte diferite şi amplitudini (intensităţi) diferite, care pe deasupra se şi schimbă cu timpul.

Pentru testarea echipamentelor sunt folosite semnale „pure”, formate dintr-o singură componentă sinusoidală (curent alternativ) de frecvenţă şi intensitate specificată. De exemplu: semnal sinusoidal cu „amplitudinea 2 VPP şi frecvenţa 1 kHz” înseamnă că valoarea momentană a tensiunii variază între extremele +1V, -1V, +1V, -1V etc. (2 VPP sau 2 V Peak-to-Peak sau 2 Volţi vârf-vârf), un ciclu complet (de la 0 V la +1 V, la 0 V, la -1 V şi înapoi la 0 V) repetându-se de 1000 ori pe secundă. Amplitudinea aceluiaşi semnal poate fi caracterizată şi prin valoarea efectivă sau RMS (root-mean-square), în cazul menţionat este vorba de un nivel de 0,707 Veff sau 0.707 VRMS. Formula de transformare este simplă:

Problema cu specificarea semnalelor în Volţi este că dacă ascultăm în mod consecutiv, spre exemplu la intervale de 1 secundă semnale de aceiaşi formă (de ex. sinusoidal) cu valoarea efectivă de 8VRMS, 7VRMS, 6VRMS, 5VRMS, 4VRMS, 3VRMS, 2VRMS, 1VRMS pe un difuzor, nu vom percepe o scădere liniară al volumului, de ritm constant. Urechea umană va percepe o scădere foarte lentă, apoi tot mai rapidă a intensităţii sunetului. Pentru a obţine o percepţie cu intensitatea sonoră scăzând în trepte echidistante, ar trebui să aplicăm difuzorului semnale consecutive de valoare 8VRMS, 4VRMS, 2VRMS, 1VRMS, 0,5VRMS, 0,25VRMS, 0,125VRMS, 0,0625VRMS. Este incomod să se caracterizeze prin valorile tensiunii nivelele semnalelor din studio, pentru că dacă este să comparăm nivelele sonore a două sau mai multe semnale, ele nu vor fi în acelaşi raport ca şi indicaţia voltmetrelor.

Acest fenomen se poate explica cu caracteristica de percepţie logaritmică a urechii (umane, dar nu numai), acest tip de carasteristică permiţând o gamă mult mai largă de intensităţi perceptibile decât caracteristica liniară. De fapt mai toţi „senzorii” biologici au o asemenea caracteristică logaritmică.
Pentru a avea o metodă de caracterizare a nivelelor semnalelor apropiată de percepţia auzului uman, şi totodată pentru a putea vizualiza aceiaşi gamă foarte largă de amplitudini (de la microVolţi la Volţi) pe un instrument, s-a introdus scara de decibeli.

Decibelul (prescurtat dB) este de fapt exprimarea unui raport, şi nu are unitate de măsură cum ar fi Volt-ul, metrul sau altele. Este doar un număr, ce semnifică cum se raportează semnalul măsurat la unul de referinţă. Pentru a indica totuşi că este vorba de o reprezentare pe o astfel de scară specială, valorii i se ataşează pseudo-unitatea dB, cu mici variaţii în funcţie de unde este folosit şi cum se defineşte exact. În electronică în mod uzual se lucrează cu „unităţile” dB, dBr şi dBu (fost dBm).

Abrevierea dB în sine, fără mărime de referinţă, nu poate fi folosită decât la caracterizarea relaţiei dintre două semnale. Nu poate fi asociat cu un nivel de semnal anume.

dB este folosit de obicei pentru exprimarea amplificării sau a atenuării:

dBr este folosit pentru a exprima nivele de semnal absolute raportate la un standard dat. Acel standard trebuie să fie definit undeva sau să fie o valoare asupra căruia s-a convenit în prealabil (de ex. nivelul standard din studio).

Adesea în loc de dBr este folosit dB. (de ex. „Această înregistrare este sub 10dB.”) În termeni stricţi, acesta este incorect.

dBu este folosit pentru exprimarea nivelelor absolute. Referinţa la care se raportează tensiunile măsurate este o tensiune concretă, valoarea acesteia fiind definită cu mult timp în urmă, la începutul erei telefoniei. Este vorba de o tensiune ce dezvoltă 1mW putere pe o sarcină rezistivă de 600 Ω. (Cu ceva timp în urmă, „dBm” era folosit în acest scop.) Din definiţia aceasta, se poate scrie:

Orice nivel de semnal se poate determina cu formula:

În consecinţă: 0 dBu = 0.775 Veff
Orice alt nivel de semnal se poate calcula, existând o corespondenţă biunivocă între amplitudinea semnalului exprimată în volţi şi nivelul semnalului exprimată în dBu, spre exemplu:
-4dBu=0.49V ; -2dBu=0.62V ; +6dBu=1.55V ; +8dbu=1.95V ; +20dBu=7.75V

Instrumentele de măsură folosite la calibrarea sau la verificările periodice ale echipamentelor de studio pot fi calibrate în dBu sau în Volţi/miliVolţi. Ambele scări pot fi folosite pentru a măsura semnalul, exprimarea în dBu poate este mai familiar unora.

Nivelul semnalelor audio nu este necesar să se măsoare cu precizie mare. De obicei este suficient să se măsoare cu o precizie de ±1 dBu, ceea ce înseamnă o toleranţă de aproximativ 10%. Astfel că majoritatea calculele pot fi efectuate într-o manieră grosieră, în cap, dacă se cunosc câteva perechi de valori raport-dBu.

Nivelul de studio

Când se discută despre nivele de semnal în timpul producerii unui material audio, nivelul „normal” sau nivelul maxim este considerat 100% sau 0dB. Acesta este un nivel relativ. Este deci necesar definirea referinţei, adică a nivelului standard de studio. Acesta din urmă va fi un nivel absolut, exprimat fie prin unităţi dBu, fie în Volţi. Desigur, pentru cei care folosesc studioul, nu este necesar cunoaşterea nivelului absolut, standard al studioului în cauză, este de ajuns să se discute în unităţi dB.

Tehnicianul studioului trebuie să se asigure că toate echipamentele sunt aliniate la nivelul standard. De exemplu în Germania nivelul standard de studio este +6 dBu = 1,55 V. (A nu se confunda cu „headroom”-ul!) Alte ţări au alte nivele standard, de obicei între +4 dBu şi +12 dBu. Valoarea concretă nu este atât de importantă, dar este vital ca un singur nivel standard de studio să existe pentru toate echipamentele folosite într-un studio. Desigur, este de preferat adoptarea unui standard naţional sau internaţional la construirea unui studio, şi nu strică dacă şi ceilalţi în afară de tehnician cunosc această valoare.

Un comentariu la „Nivelul si impedanta

  • 13 decembrie 2022 la 5:54 pm
    Permalink

    Vreau sa modific o intrare phono de pe mixer sa fac intrare de linie pentru ca nivelul este prea mare si am distorsiuni. Pe cablu ce rezistenta ar trebui sa pun .Va multumesc pentru ajutor.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.