1、奈培与分贝的关系是1Np=8.686dB。电平是指某一测量点与某基准值的比较(如功率、电压、电流等)。通常情况下,电平均指绝对电平。如:几种常用的绝对电平:dBm、dBu、dBv、dBr 、dBFS等。1、绝对电平20(V2 / V0 )dB m。V2为某测量点电压、V0 某基准值电压。绝对 “零”分贝 电平:是指功率为P0 = 1 mw,电压V0 = 0.775Vrms,电流I0 = 1.228 mA,阻抗为,Z0 = 600时,称作绝对“零”分贝 电平。即:0 dBm。2、相对电平:是指某一测量点与某基准值的比较(如功率、电压、电流等)。相对“零”分贝电平20(V2 / V1 )dB 。如
2、某一测量点电压为0.775Vrms 、其基准值电压也为0.775Vrms 时,即V2V1 时,称做相对“零”分贝电平。0 dB值得注意的是,此时,某一测量点的阻抗和基准点的阻抗应相同。(这个问题在电平的计算中将进行讨论)。二、电平(分贝)应用在广播、电影、电视、电声系统中,用十进对数表示的比值为贝尔。取贝尔的十分之一 称为分贝尔,简称分贝。 分贝(dB)在电学、声学、磁学中均有广泛的使用。在电学计量中分贝(dB)是一种“电平”单位;在声学计量中分贝(dB)是一种“级”的单位。声压级、声强级等。在磁学计量中分贝(dB)是一种“磁平”的单位;磁平是指记录在磁带上的剩余磁通量。用单位磁迹宽度的短路带
3、磁通量为基准。常用单位是:纳韦伯 / 米(n wb / m)有效值。我国广播标准参照CCIR标准作出规定:在带速为38.1cm/s及19.05cm/s时,以1KHz信号为参考频率,其单位声道的“参考磁平”为320 n wb / m;立体声双声道时“参考磁平”为510 n wb / m。关于“工作磁平”我国广播标准中对工作磁平的规定是:在录音时采用“工作磁平”,比“参考磁平”低6dB(即单声道时工作磁平为160 n wb / m;立体声双声道时 工作磁平为255 n wb / m)。三、几种常用的电平单位dBm:是以0.775 Vrms(阻抗为600)为参考电压的电平单位;dBu:是以0.775
4、 Vrms(阻抗不限)为参考电压时的电平单位;dBv:是以1.0 Vrms(阻抗不限)为参考电压时的电平单位;dBr:是相对参考电平单位,测量电声系统的幅频特性时,常被选用;dBfs(dB full scale):是数字音频信号电平单位表一 为某一电声系统所测量的幅频特性,用不同单位表示时的实际值。用dBu表示时,如表中第一行所示;用 dBr表示时,如表中第二行所示(取1KHz时的0 dBr = 4 dBu为准)。显然,用dBr表示时,幅频特性的优劣更为显而易见。表一 分别用dBr与dBu表示幅频特性的比较f Hz201255001K10K20KdBu+1+2+3+4+6dBr-3-2-1四、
5、 数字音频系统中满刻度电平的概念 “0”dBfs:是满刻度的数字音频参考电平,称:数字满刻度电平。是指在数字音频系统的数字域中,对最大值所对应的A/D或D/A变换器,所能转换的模拟信号不被削波时的信号电平。它用于带有A/D或D/A转换器的数字音频设备,是一项“满刻度”指标。“满刻度”是指:转换器可能到达“数字过载”之前的最大峰值电平,满刻度电平值是由转换器内部设计所决定的一个固定电平值。“0”dBfs对应 +24dBu ,是我国的广播电影电视行业标准。其最大可能编码的电平值用与其相对应的模拟信号电平值表示。所采用的编码方式,至少相当于16比特均匀精度。目前,已成为中华人民共和国国家标准GB/T
6、14919-1994数字声音信号源编码技术规范的一种规定。在广泛地对节目信号录制的研究中得知,节目信号瞬态电平的大小与声音信号的类型有关,有训练的播音员讲话的瞬态电平可达(14-18)dB ;而大型交响乐的瞬态信号电平可以达(18-20)dB 。以在数字方式录制节目时,信号峰值储备量应尽量包含较宽的瞬态值,以减少削波失真。所以在录制动态较大的节目时,其信号峰值储量一般应在20 dB左右。这也说明“0”dBfs对应模拟信号电平为 +22 dBu的数字设备能继续使用。1、根据我国广播电影电视行业标准GY / T 192 -2003数字音频设备的满刻度电平的规定,电声系统的“工作电平”为 15 dB
7、u 而最高峰值电平为 24 dBu。图1的说明如下: 0 VU:对应 +4 dBu为基准电平,这是电声系统的选择所决定的;11 dBu:是节目信号最高准平均值电平,比基准电平(0VU参考电平的+4 dBu)高11 dBu 。即节目信号最大允许工作电平(其中基准电平4 dBu + 最高准平均值电平11 dBu)为15 dBu,这个电平也就是该电声系统的“工作电平”。 9 dBu:考虑到节目信号的瞬间峰值,应留有(912)dBu的电平储备量,这里选择为9 dBu,当然根据实际需要,储备值也可有不同的选择。若储备量选择得过大,系统的信噪比将随之降低,所以这个储备量值的选择应当慎重。2、欧洲广播联盟(
8、EBU-R68-2000)的规定为“0 dBfs对应+22dBu 。如图2所示,是欧广联标准的电平图:图中的说明节目信号最大允许电平比基准电平高9dBu,实际上是比0dBu高+13dB; 6 dBu:考虑到操作误差和节目信号瞬间峰值的影响,应留有6 dBu的电平储备余量; 3 dBu:考虑到广播用准峰值表的特性,实际的瞬间峰值比准峰值表的指示要高3 dBu; 在数字设备中,数字音频信号编码电平的基准电平应比系统最大可能的峰值电平低18 dBu; 数字音频设备的校准信号为1KHz的简谐信号。、TU=R BR1384中SMPTE,(美国电影与电视工程师协会)建议数字音频系统满度电平,即“0dBfs
9、 对应+24 dBu”。关于基准电平的建议是:数字录音格式是线性,16比特解析度或更多的数字格式,电平基准规则采用SMPTE推荐的RP155-1995音频电平同于在数字电视磁带录制机上录制数字电平的音频电平。认为编码电平最大值应比基准信号电平高20dBu 。值得注意的是在电声系统中,各环节中的数字音频设备的满度电平值可能有所不一样,所以在选择电声系统的工作电平值时,要考虑到在各环节的设备应留有足够的峰值电平储备量,否则就会产生节目信号瞬间峰尖时造成较大的失真,而在节目信号低峰时又可能被噪声所淹没。五、数字电平(dBfs) 与模拟电平(0VU)的关系1、VU:是声音信号的“音量单位”在电声工程中
10、用于对节目信号强度进行计量的专门仪表,称之为:音量单位表。也称音频节目表。这种专门仪表是采用平均检波器(二极管桥式整流器)并按简谐信号的有效值来确定刻度。因此,它是一种准平均值表。2、“0”VU:是声音信号的“参考电平值”一般,用于节目信号测量时的准平均值为 +4 dBu(1.228伏)。当测试信号为1KHz的简谐信号时,“0”VU是否对应 +4 dBu电平值,要取决于节目信号的峰值因数大小。当节目信号的峰值因数为6dB时,虽然“音量单位表”指示值为“0”VU,但此时所对应的峰值电平却是4 dBu+6 dBu为10 dBu 。3、 数字音频信号编码电平(dBfs)与音量单位(VU)表指示的对应
11、关系数字音频节目信号与测试信号(1KHz)在通过被测系统后,用VU表测量时,读值是不一样的。图3是测量时用于“对应关系比较”的方框图。表二 为测试信号在(频率为1KHz简谐信号)情况下测得的数据(注调音台增益为1)表二 1KHz信号编码电平(dBfs)与VU表指示对应状况测试信号电平值编码电平对应模拟电平VU表指示值对应电平+24dBu+10 dBu+4 dBu0 dBu0dBfs-14dBfs-20dBfs-24 dBfs0VU(加20dB衰减量)VU(加6dB衰减量)0VU-4VU0dBu从表二中不难看出,当测试信号为音频1KHz简谐信号时,数字编码电平与VU表音量单位电平有固定的相应关系
12、。表三 为节目源信号(分别在S节1峰值因数为24;S节2峰值因数为10 dBu;S节3峰值因数为4和S节4峰值因数为1等)情况下测得的数据(注调音台的增益为1)。表三 节目信号编码电平与VU表指示不对应状况(峰值)节目电平值S节1 +24dBu0 dBfs-4VU0dBuS节2 +10dBu-14 dBfs+10dBuS节3 +4dBu-20 dBfs+4dBuS节4 0dBu+0dBu综上所述,电声系统中加音频测量信号(1KHz)时,数字编码电平与音量单位表(VU)有固定的对应关系,而在加节目信号时,这个对应关系就不存在了。六、分贝的应用分贝不仅在电声技术中得到广泛的应用,而且在电学、磁学、声学中也都广泛的使用。a) 在电学中,尤其是电声技术中的应用前面已经讲过了。b) 在磁学中,也是大有应用。磁平的基本概念:是指以特定数值为基准的带磁通密度的相对值。旧的标准采用C、G、S(厘米、克、秒)而新的标准采用SI制(国际单位制)。C、G、S制:是指每毫米宽磁带上的磁通量毫马数,即mMx/mm表示。SI制:是指每米宽磁带上的磁通量韦伯数
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