游走類比與數位間的動態電平


	S e r v i c e \| R e v i e w \| M u s i c W o w \| C o n n e c t U s \| H o m e 游走類比與數位間的動態電平________________________________________吳榮宗主筆類比與數位設備的輸入及輸出
	何時其專業標準訊號電平不再標準？當你要連接數位器材時，你能清楚兩鏈級的標準是正確的嗎？一般問題幾乎關切的是一類比混音平台與類比 / 數位轉換 ( A - D converter ) 或標準訊號之改變。問題是轉換後其記錄的數位訊號電平是低得與噪音底層一樣，藉由類比的設備來重播放大，往往就變成不適當的電平量，如果你已經發現你很容易碰到此情況，那就花幾分鍾看一下這篇文章。
	類比訊號的標準聲音器材製造者最喜歡擁有標準，甚至宣告標準，為何？規格可使他們產品優越於別人，規格可使他們建立權威。這就是為什麼會有這麼多的他們所切劃的”規格”！只要關切到類比訊號，規格表一看，就有兩個問題，+ 4 dBu 及_ - 10 dBv，各自為專業的及半專業的標準。但是這些電平規劃實際上代表著什麼？硬要把它說到底，分貝單位，或是對數等數據就浮出台面，又不能完全使人瞭解，更何況製造業者是希望能糢糊這方面的數據，在這方面它們做得很好。早期的標準是從電話工程方面源起，當所有的裝備的輸入及輸出阻抗是其標準是 600 Ω，採用 1 mili Watt 作為在電話線上聲音參考位準，又1 mili Watt 很難形容，因此，當轉換成為RMS( 有效 ) 電壓，在 600 Ω ( Power = Voltage2 / Resistance ) 測得 0 . 775 V 之值，錶上ｍ係指示1mili watt 參考值。因此，參考點當做是 0 dBm，專業音響終究設定 + 4 dBm 做為標準校正水準，這就是在 VU 錶上： 0 VU = + 4 dBm = 1 . 228 Vrms 指示零指示之水準。現今音響工業不再採用 0 dBm 做為參考標準，而是 0 dBu，此項採用也就是 0 . 775 V 參考電壓。但是不再堅持任何特殊阻抗，各位看倌如要深入 dBm、dBv、dBu、dBV、dBW 可去收集早期的書籍，總之現今規程的表明 dB = dBu =dBv = dBm、除非特別說明，在實用上又是何種意義？其實如果你有一台訊號產生器，產生在輸出錶上顯示 0 VU 其主要輸出應該是測到 + 4 dBu或 1 . 228 Vrms。大多數的專業裝備期望此項的條件是鏈級之間正常的訊號傳遞重播電平量，其意思是我們改正輸入 or 輸出的電平位能，顯示其經過訊號鏈之整體增益補償 / 衰減時，不會過載或低於雜訊層，可滿足重播的適用條件。就消費者市場，為求其完整性，半專業電平標準採用 – 10 dBV 為非平衡號，用簡單價廉的電路做介面，此時參考點是 1 Volt rms取代 0 . 775 V ( dBV 之 V 是大寫 )。標準 – 10 dBV 電平量相當於 316 mVrms。此相當於專業 + 4 dBu 參考水準 1 / 4 電壓值，或低於幾乎 12 dB，各位不難發覺高電平 Hi - Line 半專業的輸出，皆不俱增益 or 衰減控制元件，廉價設備的 2 Trk in / out 也是直接的並接在總輸入 / 出的端點。許多工程師們喜歡類比訊號的一項特徵是，如果你全力驅動設備的電平量，在他們的增益電路上，聲音的品質隨心所欲地改變，.通常類比系統會漸行過載，失真變體，隨訊號成比例產生。然而，這只是一項特殊效應，針對耳朵它並不是惡劣到不可聽，通常我們會試著避開過載失真，最後，系統設計者共識創造一個安全的緩衝區，叫做系統餘裕 ( headroom )。它可以讓訊號峰值高過正常電平，補償其瞬時電平難以掌握的動作。
	進入數位轉換器在數位音頻的領域裡，訊號過載並不像類比架構裡，尚有音樂性隱約的參伴，過載在數位轉換裡，他們是不被接受的！你馬上會聽到 ” P I ” ” PAI ” 非音樂性的突兀噪音，這是必須予以避開的，從最早 DAT 出現，指示其訊號電平是以 dBFS（分貝滿刻度記錄），這指示電平量的新方法規格是由於數位轉換電平量子化，其系統不能刻錄訊號最高的波形振幅最大倍數，因此工程師決定界定數位訊號參考點在其最大值，( 數位錶頭的最高讀值 ) 是 0 dBFS，這 FS 代表滿格值。在類比系統中，因為電路架構的特性，自然成為類似所謂的緩衝區來迎合這隨時不尋常節目音樂的音量峰值，或瞬間的高電平。又呈對數比例的耳朵，在聆聽時，再加上觀看，這監視動態的儀器有賴於一電壓指示單位 : 音量 ( VU、Volume Unit ) 錶原本早先是設計去指示個電平位準，那是成比例的非常接近到感知的訊號源之響度，今日許多的 VU 錶和 LED Bar Graphs 不再有正確恰當的電錶彈道學，這是由於價格的局限性，然而在混音平台輸出的 VU 錶和 LED Bar Graphs 是這個操作員所必須依靠與相信的。讓我們講述這到峰值輸出電平位準與我們將用來設置增益架構的方面，因為 VU 錶的移動是阻尼 ( 衰減減幅 ) 去反應 ( 反射 ) 個訊號的感知的響度，它在指示瞬時峰值的工作上做的非常差，這是為什麼有許多使用了分離的峰值指示器的原因，峰值電平位準是超過在 VU 錶所指示出的電平位準之上的 15 到 20 dB，混音平台的設計者們，適切的意識到這個事實，並且在我們今天所用的混音機上反應了這問題，顧及了 0 VU = + 4 dBu，並且在大多數的混音機具有 + 18 dBu 到 + 24 dBu 的最大值輸出電平位準，各個的差異在最大值和 0 VU 之間的是 14 dB 和 20 dB，這需要的 14 dB 到 20 dB 的餘裕 ( Headroom ) 是為了對於平均值到峰值比的去避免波形切割的安全性，如果你在節目內容內保持 VU 錶指示大約在 0 VU 的位置處，則這些瞬時隨變的峰值訊號，將不會超過這個最大輸出，因而避免混音機輸出波形切割，然而由於刻意的將動態摯控於 0VU 上下，輸出雖不至於切割，卻使得音樂動態沒有起伏，這又不是我們想要的結果，因而允許瞬時萬變的動態電平，然後在大電平的輸出又不會波形失真，這由 0 VU ( + 4 dB ) 的位置到 + 18 dBu or + 24 dBu，之間有 14 dB or 20 dB 的緩衝空間，實足足有餘，又真對現場聲音系統方面，絕大多數的擴大機產生滿輸出功率 ( Full Output Power ) 時只需要 0 . 775 V到 1 . 545 V RMS 的輸入訊號 ( 這是在 VU 錶上的 0 dBu 到＋ 10 dBu 或者－ 4 dB 到＋ 6 dB之間 )。 0 dBu = - 20 dBFS ( 美規 ) – 22 dBFS ( 歐規 ) = - 4 VU = 0 . 775 V + 4 dBu = - 16 dBFS ( 美規 ) = - 18 dBFS ( 歐規 ) = 0 VU = 1 . 228 = 1 . 23 V 因為大多數的電子產品在波形切割之前能產生 6 . 153 V RMS (＋18 dBu ) 或 12 . 275 V RMS (＋24 dBu )。而製造商為令其設備規程符合要求，大多數都能生產出比所訂定的數據多更多的而沒有失真切割。因此，類比裝備標準地提供 18 dB 或更高的緩衝區，似乎數位系統也以同樣的方法建立對應此緩衝空間。經過一段時間的標準演化後，美國採用的誤差標準名義上，類比電平定置在 + 4 dBu 相當於數位系統 – 16 dBFS。 ( 相當於 0 dBu 等於是 – 20 dBFS 美規，在歐洲則訂定標準在 0 dBu 相當於 – 22 dBFS )，如此一來兩套不同的電平指示才可相容再生播出。不管如何，你可以發現任一標準的混音平台的 channel 輸入皆有一個 pad 20 dB，衰減按鍵，0 dBFS 的訊號接回 channel，然後衰減 20 dB，這時你把 channel 的音量推桿置於參考點 0，則剛好會是 + 4 dB 左右的輸出。此項人為製造的緩衝區，對瞬間過載提供合理程度的保護，但是一般說來，記錄在數位系統資料的平均電平位準，低電平檔位約 – 12 dBFS，有關記錄刻劃品質，這並不是問題，特別是如果你正在一個 20 或 24 – bit 格式化工作，因此噪音底層將至少低於最小程式水準 84 dB。事實上，這個方式簡單地操作數位系統，構型極相似類比工作特性，但遠比任何類比記錄系統所獲的結果佳。
	電平位能的掌握當記錄非預期的瞬時動態電平節目時，由 – 16 dBFS to 0 dBFS 之間的緩衝區容許誤差是重要的，它可能包括非預期的大量電平轉換峰值。然而，當此大的峰值電平量工作在可控制的後級功率放大系統方面，它是無需要的，( 如上述的 ) ，它必須利用壓縮或限制裝置來約束這過多無害的轉換峰值。不過就音樂製作刻錄時，峰值電平值忠實潤飾所需的是大量的 ” 緩衝區 ” 動態電平，它可調整所有的音樂電平量至峰值，在取樣上盡可能接近最大電平量 0 dBFS ( + 24 dBu )。標準地講法，音樂節目將其 A to D 的作業事實上，這所製定的電平位置是一項制式流程。從聲音製作成 CD 的紅皮書 ” Red Book ” 規格堅持取樣的電平位能，應能達至 – 4 dBFS 之上，它是一個正常的刻錄作業，當我們已經見到 + 4dBu 類比輸入將標準地產生一個 – 16 dBFS 數位訊號，或是固定地到 + 12 dBu ( + 8 VU ) 標示在混音平台上，但是將僅可達到峰值數位電平約 – 8 dBFS，直接地紀錄在或 CD或 DAT ( 非持續訊號 )，比商業化 CD 將輸出結果在持續訊號下予以記錄好太多了。因為在類比電路內動態訊號條件不足下，給予增益放大，那工作的噪音底層將跟著一起放大取得，數位架構的噪音系數則比類比好，大多數價格便宜的工作台其聲音大多是其指示錶頭已經超載全時程停溜在錶頭的最大值上，然而如果你的A - D轉換器是適切地裝配在 + 4dBu 輸出，到 -10 dBV 之間， A - D 轉換器輸入12dB電平之差異，將可讓數位滿格值記錄訊號的設備，> 產生 + 8 dBu ( 4VU )工作台輸出，對於類比數位的轉換 + 4 dBu & -10 dBV 之間的接駁匹配，希望各位看倌有所得，畢竟使用多高的取樣或是多忠實的轉換設備，動態的電平下取得一適宜的訊號，還是離不開事先的位電平調整，輸入 / 出阻抗的匹配，你說對麼...... 音匠吳榮宗 S e r v i c e \| R e v i e w \| M u s i c W o w \| C o n n e c t U s \| H o m e___


	S e r v i c e \| R e v i e w \| M u s i c W o w \| C o n n e c t U s \| H o m e 游走類比與數位間的動態電平________________________________________吳榮宗主筆類比與數位設備的輸入及輸出
	何時其專業標準訊號電平不再標準？當你要連接數位器材時，你能清楚兩鏈級的標準是正確的嗎？一般問題幾乎關切的是一類比混音平台與類比 / 數位轉換 ( A - D converter ) 或標準訊號之改變。問題是轉換後其記錄的數位訊號電平是低得與噪音底層一樣，藉由類比的設備來重播放大，往往就變成不適當的電平量，如果你已經發現你很容易碰到此情況，那就花幾分鍾看一下這篇文章。
	類比訊號的標準聲音器材製造者最喜歡擁有標準，甚至宣告標準，為何？規格可使他們產品優越於別人，規格可使他們建立權威。這就是為什麼會有這麼多的他們所切劃的”規格”！只要關切到類比訊號，規格表一看，就有兩個問題，+ 4 dBu 及_ - 10 dBv，各自為專業的及半專業的標準。但是這些電平規劃實際上代表著什麼？硬要把它說到底，分貝單位，或是對數等數據就浮出台面，又不能完全使人瞭解，更何況製造業者是希望能糢糊這方面的數據，在這方面它們做得很好。早期的標準是從電話工程方面源起，當所有的裝備的輸入及輸出阻抗是其標準是 600 Ω，採用 1 mili Watt 作為在電話線上聲音參考位準，又1 mili Watt 很難形容，因此，當轉換成為RMS( 有效 ) 電壓，在 600 Ω ( Power = Voltage2 / Resistance ) 測得 0 . 775 V 之值，錶上ｍ係指示1mili watt 參考值。因此，參考點當做是 0 dBm，專業音響終究設定 + 4 dBm 做為標準校正水準，這就是在 VU 錶上： 0 VU = + 4 dBm = 1 . 228 Vrms 指示零指示之水準。現今音響工業不再採用 0 dBm 做為參考標準，而是 0 dBu，此項採用也就是 0 . 775 V 參考電壓。但是不再堅持任何特殊阻抗，各位看倌如要深入 dBm、dBv、dBu、dBV、dBW 可去收集早期的書籍，總之現今規程的表明 dB = dBu =dBv = dBm、除非特別說明，在實用上又是何種意義？其實如果你有一台訊號產生器，產生在輸出錶上顯示 0 VU 其主要輸出應該是測到 + 4 dBu或 1 . 228 Vrms。大多數的專業裝備期望此項的條件是鏈級之間正常的訊號傳遞重播電平量，其意思是我們改正輸入 or 輸出的電平位能，顯示其經過訊號鏈之整體增益補償 / 衰減時，不會過載或低於雜訊層，可滿足重播的適用條件。就消費者市場，為求其完整性，半專業電平標準採用 – 10 dBV 為非平衡號，用簡單價廉的電路做介面，此時參考點是 1 Volt rms取代 0 . 775 V ( dBV 之 V 是大寫 )。標準 – 10 dBV 電平量相當於 316 mVrms。此相當於專業 + 4 dBu 參考水準 1 / 4 電壓值，或低於幾乎 12 dB，各位不難發覺高電平 Hi - Line 半專業的輸出，皆不俱增益 or 衰減控制元件，廉價設備的 2 Trk in / out 也是直接的並接在總輸入 / 出的端點。許多工程師們喜歡類比訊號的一項特徵是，如果你全力驅動設備的電平量，在他們的增益電路上，聲音的品質隨心所欲地改變，.通常類比系統會漸行過載，失真變體，隨訊號成比例產生。然而，這只是一項特殊效應，針對耳朵它並不是惡劣到不可聽，通常我們會試著避開過載失真，最後，系統設計者共識創造一個安全的緩衝區，叫做系統餘裕 ( headroom )。它可以讓訊號峰值高過正常電平，補償其瞬時電平難以掌握的動作。
	進入數位轉換器在數位音頻的領域裡，訊號過載並不像類比架構裡，尚有音樂性隱約的參伴，過載在數位轉換裡，他們是不被接受的！你馬上會聽到 ” P I ” ” PAI ” 非音樂性的突兀噪音，這是必須予以避開的，從最早 DAT 出現，指示其訊號電平是以 dBFS（分貝滿刻度記錄），這指示電平量的新方法規格是由於數位轉換電平量子化，其系統不能刻錄訊號最高的波形振幅最大倍數，因此工程師決定界定數位訊號參考點在其最大值，( 數位錶頭的最高讀值 ) 是 0 dBFS，這 FS 代表滿格值。在類比系統中，因為電路架構的特性，自然成為類似所謂的緩衝區來迎合這隨時不尋常節目音樂的音量峰值，或瞬間的高電平。又呈對數比例的耳朵，在聆聽時，再加上觀看，這監視動態的儀器有賴於一電壓指示單位 : 音量 ( VU、Volume Unit ) 錶原本早先是設計去指示個電平位準，那是成比例的非常接近到感知的訊號源之響度，今日許多的 VU 錶和 LED Bar Graphs 不再有正確恰當的電錶彈道學，這是由於價格的局限性，然而在混音平台輸出的 VU 錶和 LED Bar Graphs 是這個操作員所必須依靠與相信的。讓我們講述這到峰值輸出電平位準與我們將用來設置增益架構的方面，因為 VU 錶的移動是阻尼 ( 衰減減幅 ) 去反應 ( 反射 ) 個訊號的感知的響度，它在指示瞬時峰值的工作上做的非常差，這是為什麼有許多使用了分離的峰值指示器的原因，峰值電平位準是超過在 VU 錶所指示出的電平位準之上的 15 到 20 dB，混音平台的設計者們，適切的意識到這個事實，並且在我們今天所用的混音機上反應了這問題，顧及了 0 VU = + 4 dBu，並且在大多數的混音機具有 + 18 dBu 到 + 24 dBu 的最大值輸出電平位準，各個的差異在最大值和 0 VU 之間的是 14 dB 和 20 dB，這需要的 14 dB 到 20 dB 的餘裕 ( Headroom ) 是為了對於平均值到峰值比的去避免波形切割的安全性，如果你在節目內容內保持 VU 錶指示大約在 0 VU 的位置處，則這些瞬時隨變的峰值訊號，將不會超過這個最大輸出，因而避免混音機輸出波形切割，然而由於刻意的將動態摯控於 0VU 上下，輸出雖不至於切割，卻使得音樂動態沒有起伏，這又不是我們想要的結果，因而允許瞬時萬變的動態電平，然後在大電平的輸出又不會波形失真，這由 0 VU ( + 4 dB ) 的位置到 + 18 dBu or + 24 dBu，之間有 14 dB or 20 dB 的緩衝空間，實足足有餘，又真對現場聲音系統方面，絕大多數的擴大機產生滿輸出功率 ( Full Output Power ) 時只需要 0 . 775 V到 1 . 545 V RMS 的輸入訊號 ( 這是在 VU 錶上的 0 dBu 到＋ 10 dBu 或者－ 4 dB 到＋ 6 dB之間 )。 0 dBu = - 20 dBFS ( 美規 ) – 22 dBFS ( 歐規 ) = - 4 VU = 0 . 775 V + 4 dBu = - 16 dBFS ( 美規 ) = - 18 dBFS ( 歐規 ) = 0 VU = 1 . 228 = 1 . 23 V 因為大多數的電子產品在波形切割之前能產生 6 . 153 V RMS (＋18 dBu ) 或 12 . 275 V RMS (＋24 dBu )。而製造商為令其設備規程符合要求，大多數都能生產出比所訂定的數據多更多的而沒有失真切割。因此，類比裝備標準地提供 18 dB 或更高的緩衝區，似乎數位系統也以同樣的方法建立對應此緩衝空間。經過一段時間的標準演化後，美國採用的誤差標準名義上，類比電平定置在 + 4 dBu 相當於數位系統 – 16 dBFS。 ( 相當於 0 dBu 等於是 – 20 dBFS 美規，在歐洲則訂定標準在 0 dBu 相當於 – 22 dBFS )，如此一來兩套不同的電平指示才可相容再生播出。不管如何，你可以發現任一標準的混音平台的 channel 輸入皆有一個 pad 20 dB，衰減按鍵，0 dBFS 的訊號接回 channel，然後衰減 20 dB，這時你把 channel 的音量推桿置於參考點 0，則剛好會是 + 4 dB 左右的輸出。此項人為製造的緩衝區，對瞬間過載提供合理程度的保護，但是一般說來，記錄在數位系統資料的平均電平位準，低電平檔位約 – 12 dBFS，有關記錄刻劃品質，這並不是問題，特別是如果你正在一個 20 或 24 – bit 格式化工作，因此噪音底層將至少低於最小程式水準 84 dB。事實上，這個方式簡單地操作數位系統，構型極相似類比工作特性，但遠比任何類比記錄系統所獲的結果佳。
	電平位能的掌握當記錄非預期的瞬時動態電平節目時，由 – 16 dBFS to 0 dBFS 之間的緩衝區容許誤差是重要的，它可能包括非預期的大量電平轉換峰值。然而，當此大的峰值電平量工作在可控制的後級功率放大系統方面，它是無需要的，( 如上述的 ) ，它必須利用壓縮或限制裝置來約束這過多無害的轉換峰值。不過就音樂製作刻錄時，峰值電平值忠實潤飾所需的是大量的 ” 緩衝區 ” 動態電平，它可調整所有的音樂電平量至峰值，在取樣上盡可能接近最大電平量 0 dBFS ( + 24 dBu )。標準地講法，音樂節目將其 A to D 的作業事實上，這所製定的電平位置是一項制式流程。從聲音製作成 CD 的紅皮書 ” Red Book ” 規格堅持取樣的電平位能，應能達至 – 4 dBFS 之上，它是一個正常的刻錄作業，當我們已經見到 + 4dBu 類比輸入將標準地產生一個 – 16 dBFS 數位訊號，或是固定地到 + 12 dBu ( + 8 VU ) 標示在混音平台上，但是將僅可達到峰值數位電平約 – 8 dBFS，直接地紀錄在或 CD或 DAT ( 非持續訊號 )，比商業化 CD 將輸出結果在持續訊號下予以記錄好太多了。因為在類比電路內動態訊號條件不足下，給予增益放大，那工作的噪音底層將跟著一起放大取得，數位架構的噪音系數則比類比好，大多數價格便宜的工作台其聲音大多是其指示錶頭已經超載全時程停溜在錶頭的最大值上，然而如果你的A - D轉換器是適切地裝配在 + 4dBu 輸出，到 -10 dBV 之間， A - D 轉換器輸入12dB電平之差異，將可讓數位滿格值記錄訊號的設備，> 產生 + 8 dBu ( 4VU )工作台輸出，對於類比數位的轉換 + 4 dBu & -10 dBV 之間的接駁匹配，希望各位看倌有所得，畢竟使用多高的取樣或是多忠實的轉換設備，動態的電平下取得一適宜的訊號，還是離不開事先的位電平調整，輸入 / 出阻抗的匹配，你說對麼...... 音匠吳榮宗 S e r v i c e \| R e v i e w \| M u s i c W o w \| C o n n e c t U s \| H o m e___