Decibel e Meter – II

Tipologie di Meter

Abbiamo detto che i meter sono stati creati per facilitare la lettura della tensione che circola in apparecchiature audio cosi da sapere quando il livello del segnale è basso, alto, giusto, in modo da non creare distorsioni, mantenere la giusta dinamica ed interfacciare correttamente diverse apparecchiature audio.

Per quanto riguarda la struttura dei meter moderni questi possono essere di varie dimensioni, da semplici barre a led sui dispositivi hardware ad esempio outboard e mixer audio ( fig. 1 ) o se pur ad oggi poco utilizzati sotto forma di rack come ouboard esterni ( fig. 2 ) che consentono di avere una più ampia e precisa scala grafica o ancora sotto forma di software ( fig. 3 ) che consente sempre di avere una scala grafica completa e precisa. Possono utilizzare diverse tecnologie di visualizzazione, dai Bar Graf ai Cristalli Liquidi su Monitor LCD, il tutto in sostituzione dei vecchi sistemi elettromeccanici tra cui come vedremo il VU Meter utilizzati attorno agli anni 60′ – 70′ – 80′ in ambiente audio professionale.

fig. 1 2016-01-06_00-52-41

fig. 2 index

fig. 3 2016-01-06_19-00-15

 

Le tipologie di meter sono:

VU Meter, RMS Meter, Peak Program Meter, Digital Meter.

 

VU Meter ( fig. 4 )

fig. 4 images

Il VU Meter ( Volume Unit – 1939 ) è stato il primo ed unico strumento elettromeccanico utilizzato per analizzare il livello della tensione del segnale audio analogico, realizzato in collaborazione dai laboratori Bell e dalle emittenti televisive NBC e CBS, è un voltmetro vero e proprio solo che invece di rappresentare il livello di tensione mostra graficamente il livello in dB.

Il problema principale di questi sistemi è la corretta rappresentazione della dinamica in quanto sono costruiti con una massa meccanica composta da un ago che indica al tecnico il valore attuale dei dB inserito in una bobina mobile che a seconda della tensione circolante ha il compito di spostare l’ago indicatore.

Tutta questa massa ha un suo peso ed inerzia allo spostamento, le quali prestazioni calano durante il processo di invecchiamento oltre che all’insorgere di fenomeni come l’ossidazione dei componenti. Tutto questo non rende il sistema veloce ed efficace per l’utilizzo nella visualizzazione dei picchi di segnale che hanno la caratteristica di essere molto rapidi ( pochi millisecondi ), per questo il VU Meter veniva utilizzato molto spesso per visualizzare il valore medio del segnale, di fatti venivano spesso chiamati anche RMS Meter.

 

Valore RMS

In ambiente audio il valore RMS ( Root Mean Square ) ( fig. 5 ) è un valore inesistente in natura ma creato dall’uomo per identificare in psicoacustica dei valori medi di percezione udita per stabilire il loudness o il volume percepito di un suono più altri parametri che vedremo in altre argomentazioni, ed identificare in elettroacustica le specifiche di varie strumentazioni, come amplificatori di potenza ( potenza elettrica ) ed altoparlanti ( potenza e pressione sonora ).

Il valore RMS è presente solo in ambiente analogico ed è calcolato sul segnale sinusoidale.

fig. 5 Fig.1

Come si vede dalla figura 5 la linea tratteggiata rappresenta il valore RMS a volte chiamato anche valore efficace.

L’RMS, indicativamente si trova moltiplicando il valore del picco della semionda della frequenza per 0,707. Esempio se la frequenza ha un picco a 10 il valore RMS è : 10*0,707 = 7,07.

Vedremo questo valore, il suo calcolo e le sue applicazioni più in dettaglio in altre argomentazioni. Va comunque detto che con questo valore non si considera l’eventuale utilizzo di processori di dinamica.

Tornando al VU Meter, lo strumento originariamente è stato costruito per rappresentare oltre che il valore della tensione ( molto spesso realizzato per la rilevazione del segnale RMS ) anche la sensibilità dell’orecchio con l’obbiettivo di muovere l’ago indicatore tale e quale alla risposta percettiva dell’orecchio, secondo dati scientifici di psicoacustica conosciuti all’epoca. Il perchè di questo è legato al semplice fatto per cui una volta non esistevano come ad oggi grafici RTA ed all’Impulso ed il VU Meter era l’unica soluzione per poter vedere la dinamica del segnale potendo cosi tarare al meglio processori outboard come compressori, expander e gate.

Il problema principale era riuscire a creare un circuito che potesse essere adatto e sensibile a trasmettere correttamente la risposta dinamica del segnale dello strumento musicale. Vista l’impossibilità di creare strumenti diversi per ogni strumento musicale da analizzare si decise di creare un circuito che rispondesse come media a tutto questo e si utilizzò la risposta dell’orecchio ai suoni con impulsi di breve durata.

n.b. Ad oggi tramite sistemi grafici RTA e Peak Meter si riesce facilmente a rappresentare la dinamica di un qualsiasi strumento musicale per poter agire correttamente con i vari processori di segnale.

Le specifiche del VU Meter richiedono un circuito con impedenza di 3.900 Ohm, ed i primi erano costruiti con una scala che al suo valore massimo poneva lo 0 dB ( il valore di riferimento ). Come molto spesso si vede ancora oggi, vedendo la figura 4 si nota come la scala in prossimità dello 0 dB sia più fine con step di 1 dB fino a – 7 dB, mentre più in basso si vede invece come sia più approssimativa da – 10 dB a – 20 dB con un step di 10 dB, questo perchè più ci si avvicina al valore massimo sopportabile prima della distorsione e più bisognerà essere attenti e precisi in modo da inviare il segnale più corretto possibile. Il tempo di reazione dell’ago per la salita dal minimo a 0 dB era di circa 300 ms ( tarato secondo la teoria del tempo di risposta dell’orecchio umano ).

Come detto era impossibile rappresentare la dinamica di uno strumento musicale in modo preciso, consci di questo fatto però era possibile sapere quali erano i margini di errore, per esempio considerando strumenti percussivi come batteria e tamburi poteva esserci un’errore rappresentativo da 10 dB a 20 dB per cui se l’ago del VU Meter indicava – 20 dB per un segnale di uno strumento percussivo, era molto probabile che nella realtà il suo valore di picco fosse a 0 dB ( in quanto è il picco che ha valori alti di tensione mentre l’RMS come visto è solo una sua media, ed è il picco che manda in distorsione e danneggia le apparecchiature ).

Per la voce l’errore era generalmente di 6 – 9 dB.

Conoscendo questo i successivi VU Meter vennero costruiti con una scala che andava anche oltre allo 0 dB, a volte fino a + 6 dB + 9 dB ed oltre dipendente dalla qualità e costo del VU Meter.

I VU meter erano più che altro presenti in apparecchiature audio come mixer e processori per rilevare il livello dei segnali di input ed output, generalmente ( i più moderni ) erano accompagnati da una spia rossa vicino allo 0 dB che si illuminava quando il segnale superava lo 0 dB. Sopra allo 0 dB le tacche di numerazione sono generalmente di colore rosso mentre sotto lo 0 dB sono di colore nero.

Era comunque uno strumento difficile e richiedeva competenze per il suo utilizzo.

 

PPM ( Peak Program Meter )

L’evoluzione del VU Meter è stata il Peak Program Meter ( rimaniamo sempre in ambito analogico ), diffuso prima in europa soprattutto nel broadcast e poi in tutto il mondo in ambiente audio e video.

Inizialmente si utilizzavano sempre i grafici dei VU Meter solamente costruiti con circuiti differenti, più moderni ed adatti ad una più precisa risoluzione per la visualizzazione dei picchi e delle dinamiche degli strumenti. Questi PPM avevano un tempo di salita di circa 10 ms ed un tempo di discesa di 2 s. Avevano anche scale maggiori fino a – 60 dB. Invece che le bobine mobili utilizzavo amplificatori ( più veloci ed affidabili ).

Non erano rappresentativi di un vero valore di picco ma ci andavano vicino e per questo venivano spesso chiamati QPPM ( quasi-peak program meter ).

 

Standard e Riferimenti

Ai tempi della diffusione dei VU Meter e QPPM non esistevano standard veri e propri ( sui metodi costruttivi e rappresentativi ) diciamo che il più utilizzato a livello professionale per i VU Meter era quello spiegato in figura 4 mentre vari erano i QPPM.

Il primo produttore ad introdurre i QPPM è stato AM radio broadcasting che delineo 2 tipologie di quasi-PPM, la prima con grafica uguale a quella dei VU Meter, mentre la seconda con grafica come quella in figura 6.

 

fig. 6 2016-01-07_14-57-57.png

In figura 6, quasi-PPM con scala da 1 a 7 in cui lo 0 dB è a 6.

I quasi-PPM hanno caratteristiche differenti oltre che di grafica anche come specifiche tecniche in base a quelle determinate dal costruttore.

n.b. Alcuni produttori in passato proponevano sistemi composti da Vu Meter per analizzare il segnale RMS e Quasi-Peak Program Meter per analizzare il segnale di picco. Ad oggi il VU Meter ed il QPPM sono utilizzati solo in strumentazioni Vintage.

I QPPM come anche i VU Meter sono utilizzati per rappresentare essenzialmente il segnale mono, sviluppi permisero di creare alcuni QPPM che potevano visualizzare il segnale stereo come quello in figura 7.

fig. 7 2016-01-07_15-25-38

Altri potevano misurare il livello di combinazione stereo, come somma L + R o MS.

Altri ancora accompagnavano il valore in dB con delle percentuali in cui il 100 % era il valore a 0 dB ( fig. 8 ).

fig. 82016-01-07_15-27-50.png

I più moderni QPPM presentavano invece display grafici come quelli dei True Peak Meter che andremo a vedere.

 

True Peak Meter o PLM ( Peak Level Meter )

I True Peak Meter sono essenzialmente costruiti da circuiti integrati che hanno il compito di inviare la tensione corrispondente a quella passante lungo il circuito alle lampadine luminose o ad oggi ai led che compongono il display di cui è composto il meter, illuminando tutti i led necessari fino a quello che identifica il valore della tensione circolante per cui il circuito è stato tarato.

I più moderni True Peak Meter analogici hanno tempi di attacco e rilascio di pochi millisecondi ( quasi trasparenti e dipendenti dal solo segnale in ingresso o uscita senza introdurre ulteriori ritardi di valore ) e quindi sono ideali per analizzare in tempo reale o prossimo le dinamiche ed i valori di picco del segnale degli strumenti musicali.

I True Peak Meter ad oggi si trovano su un qualsiasi tipo di mixer, outboard e amplificatore analogico per rilevare il valore del segnale in ingresso ed uscita.

Con l’avvento dei Peak Meter a display ( fig. 6 ) nacquero anche i primi meter su rack ( fig. 7 ), quindi non solo implementati nelle attrezzature audio come visto per i VU Meter o QPPM in mixer e outboard.

fig. 6 Meter

fig. 6 index

Quelli su rack visto lo spazio e con scopi di utilizzo differenti consentono di fare rilevazioni personalizzate come poter visualizzare i valori di picco o i valori rms del segnale, stabilire le velocità di attacco e rilascio delle spie luminose, vedere a livello numerico il valore dei dB ( con precisione alla virgola ) o della tensione circolante, stabilire una media di ponderazione ( meno ponderato è e più sarà veloce la visualizzazione in tempo reale ), impostare il parametro di blocco per i picchi ( peak hold ) ( utile in quanto il tecnico audio quando mixa, registra, edita, deve seguire diversi segnali e diversi dispositivi per cui toglie l’attenzione al livello del segnale circolante in quel determinato meter, se impostiamo un blocco di n ms questo aiuta ponendo in illuminazione fissa il led con il picco massimo raggiunto per il periodo di tempo impostato, cosi che quando l’attenzione del tecnico ritorna su quel determinato segnale possa vedere il livello massimo in cui è arrivato ed eventualmente se il segnale è andato in distorsione senza che il tecnico se ne sia accorto attenuarlo ).

n.b. Ad oggi tutte queste operazioni vengono per la maggior parte eseguite dai Digital Peak Meter presenti sui dispositivi hardware e software digitali ed hanno sostituito quasi del tutto i Meter Analogici su Rack.

In figura 7 una rappresentazione di un Peak Meter con Peak Hold impostato, si nota come rimane illuminato il livello di distorsione precedentemente raggiunto.

fig. 7 LM106HR-2

I Peak Meter hanno generalmente scale molto più grandi rispetto ai VU Meter ( essendo molto più precisi ) a volte con minimo a – 60 dB e massimo a + 6 dB, + 9 dB, + 12 dB, + 15 dB.

La loro scala è divisa in 3 colori, generalmente verde fino a qualche dB sotto lo 0 ( generalmente il 60 % – 65 % dell’intera scala ), poi arancione fino a 0 dB e rosso oltre lo 0 dB.

Anche nei Peak Meter la scala è generalmente più precisa in prossimità dello 0 dB e meno per segnali di livello più basso.

n.b. Indicativamente attraverso il true peak meter o come vedremo il digital meter è possibile rilevare anche il valore RMS del segnale, in pratica tutti i led che rimangono perennemente accesi al passaggio del segnale sono il valore medio, mentre quei led che si illuminano e spengono costantemente sono i valori di picco.

PPM e QPPM sono regolamentati dalle direttive IEC 60268-10.

L’IEC ( International Electrotechnical Commission ) è rappresentato da una commissione per la definizione ed organizzazione di standard in elettricità, elettronica ed affini.

 

Altro su Decibel e Meter:

Decibel e Meter – I ( Tipologie di Decibel e Standard )

Decibel e Meter – III ( Meter Digitali e Software )

Decibel e Meter – IV ( Normalizzazione e LUFS Meter )

Decibel e Meter – V ( I Meter nelle Apparecchiature Audio )

Decibel e Meter – VI ( Loudness Manager )

 

Acquista Meter dai principali Store

 

VU Meter e Tools

 

logo amazon.it

Thomann_logo1

The-new-eBay-logo

 

Software e Plugin Tools

 

Thomann_logo1

The-new-eBay-logo

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...