дБFS - dBFS

Отсечение цифрового сигнала. Красные линии показывают полную шкалу, а форма волны отображается до и после жесткого ограничения (серые и черные контуры соответственно).

Децибелы относительно полной шкалы ( DBFs или дБ FS ) является единицей измерения для уровней амплитуды в цифровых системах, таких как импульсно-кодовой модуляции (PCM), которые имеют определенный максимальный пиковый уровень. Единица измерения аналогична единицам дБов и децибел относительно перегрузки ( дБО ).

Уровень 0 dBFS назначается максимально возможному цифровому уровню. Например, сигнал, который достигает 50% максимального уровня, имеет уровень –6 дБFS, что на 6 дБ ниже полной шкалы. Условные обозначения различаются для средних квадратного корня (RMS) измерений, но все пиковые измерения меньше , чем максимальные отрицательные уровни.

Цифровой сигнал, который не содержит никаких отсчетов при 0 dBFS, все еще может обрезаться при преобразовании в аналоговую форму из-за интерполяции процесса восстановления сигнала между отсчетами. Этого можно избежать, если тщательно спроектировать схему цифро-аналогового преобразователя . Измерения истинных пиковых уровней между выборками обозначаются как dBTP или dB TP («истинный пик в децибелах»).

Уровни RMS

Поскольку измерение пиков не полезно для оценки шумовых характеристик системы или измерения громкости аудиозаписи, например, вместо этого часто используются измерения RMS.

Существует возможность неоднозначности при назначении уровня на шкале dBFS форме волны, а не конкретной амплитуде, потому что некоторые инженеры следуют математическому определению RMS, которое на -3 дБ ниже пикового значения, в то время как другие выбирают опорный уровень, поэтому что измерения RMS и пика синусоидальной волны дают одинаковый результат.

Единица измерения дБ FS или дБFS определена в стандарте AES AES17-1998, IEC 61606 и Рекомендациях ITU-T. P.381 и P.382, так что среднеквадратичное значение полномасштабной синусоидальной волны обозначается 0 дБ полной шкалы . Это означает, что полномасштабная прямоугольная волна будет иметь среднеквадратичное значение +3 дБ полной шкалы. Это соглашение используется в спецификациях цифровых микрофонов Wolfson и Cirrus Logic и т. Д.

Единица дБov определена в стандарте телефонии ITU-T G.100.1 таким образом, что среднеквадратичное значение полномасштабной прямоугольной волны обозначается 0 дБov. Все возможные измерения dBov являются отрицательными числами, и синусоидальная волна не может существовать при значении RMS, превышающем -3 dBov, без ограничения . Этот блок может применяться как в аналоговых, так и в цифровых системах. Это соглашение является основой для единицы громкости LUFS ITU , а также используется в измерителях Sound Forge и Euphonix, а также в технических характеристиках цифровых микрофонов Analog Devices (хотя и называется «dBFS»).

Динамический диапазон

Измеренный динамический диапазон цифровой системы - это отношение уровня сигнала полной шкалы к минимальному среднеквадратичному уровню шума . Теоретический минимальный уровень шума вызван шумом квантования . Обычно это моделируется как равномерное случайное колебание между -12 LSB и + 12 LSB. (Только определенные сигналы вызывают однородные случайные колебания, поэтому эта модель обычно, но не всегда, точна.)

Поскольку динамический диапазон измеряется относительно среднеквадратичного уровня полномасштабной синусоидальной волны, динамический диапазон и уровень этого шума квантования в дБFS можно оценить по одной и той же формуле (хотя и с обратным знаком):

Значение n равно разрешающей способности системы в битах или разрешающей способности системы минус 1  бит (ошибка измерения). Например, 16-битная система имеет теоретический минимальный уровень шума -98,09 дБ полной шкалы относительно полномасштабной синусоидальной волны:

В любом реальном преобразователе дизеринг добавляется к сигналу перед дискретизацией. Это устраняет эффекты неоднородной ошибки квантования , но увеличивает минимальный уровень шума.

История

Фраза «дБ ниже полной шкалы» появилась в печати с 1950-х годов, а термин «дБFS» используется с 1977 года.

Хотя децибел (дБ) разрешен для использования вместе с единицами Международной системы единиц (СИ), dBFS - нет.

Аналоговые уровни

dBFS не определен для аналоговых уровней в соответствии со стандартом AES-6id-2006. Нет единого стандарта для преобразования между цифровым и аналоговым уровнями, в основном из-за различных возможностей различного оборудования. Величина передискретизации также влияет на преобразование со слишком низкими значениями, имеющими значительную ошибку. Уровень преобразования выбран как лучший компромисс для типичного запаса по мощности и уровней сигнал / шум рассматриваемого оборудования. Примеры:

  • EBU R68 используется в большинстве европейских стран, указывая +18 dBu при 0 dBFS.
  • В Европе EBU рекомендует, чтобы уровень -18 dBFS соответствовал уровню выравнивания .
    • Вещательные компании Великобритании, уровень выравнивания принимается равным 0 дБн (PPM  4 или −4  VU)
    • Американский стандарт SMPTE определяет -20 дБFS как уровень выравнивания .
  • Европейская и британская калибровка для Post & Film составляет -18 дБFS = 0  VU.
  • Установки в США используют +24 дБу для 0 дБ полной шкалы.
  • Почта США и Австралии: −20 дБFS = 0  VU = +4 дБн.
  • В Японии, Франции и некоторых других странах преобразователи могут быть откалиброваны на +22 дБн при 0 дБ полной шкалы.
  • Спецификация BBC: -18 дБFS = PPM  "4" = 0 дБн
  • Немецкий ARD и студия, PPM  +6 дБн = −10 (−9)  дБFS. +16 (+15)  дБн = 0 дБ полной шкалы. Нет VU.
  • Бельгия VRT: 0 дБ (исх. VRT) = +6 дБн; −9 дБFS = 0 дБ (для справки VRT); 0 дБFS = +15 дБн.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки