深入了解音量表-Part 1

在混音器、DAW（數位聲音工作站）、錄音機上，我們常常會看到音量表，音量表是聲音工程裡很重要的大小聲參考依據，但我們真的看懂音量表上代表的意義嗎？

很多錄音工程的名詞都有其意義在，當然也許實務上會使用是很重要的事，但有時一些細節卻藏在這些名詞用語或記號上。比如說混音器推桿(fader)旁的數字是什麼意思？很多人會推，卻不知它代表的意義，別看這小小的事情，有時這都會跟聲音的質相關。最近版主在錄混音上跟朋友討論到關於表頭與音量間的問題，覺得”適當工作音量”這事情很重要，所以趁著空檔想來寫這篇音量表的文，不過真正研究起來發現這題目真的很大，完全可寫篇論文了！光是ProTools 11 HD以後的版本音量表就足足有17種，沒在上面的還有很多，這也難怪常常在做錄混音時面對不同程式或器材的音量表要校正時，常會感到有些困惑。接下來版主來分享並介紹各種類型的音量表，若是有錯誤部份也歡迎指正。

什麼是音量表？功用為何？

音量表是種測量裝置，有的只針對類比訊號作測量，有的針對數位訊號作測量，有的兩者皆有，讓音量能在一個穩定、可信、可被比較的方式被定義。不同運作方式的音量表差異主要是在採用平均音量或瞬間音量？表頭指示反應時間（integration time：音量指示由靜止狀態啟動，至反應應有音量刻度所需時間）、表頭指示歸回原位衰減時間（decay）、音量範圍、參考音量值、刻度級距等等。

類比時代時，聲音的錄製是將聲能透過麥克風等收音，轉換成電能，因此我們可以藉由測量電壓來表示聲音音量的大小。類比音量表最早出現的是VU（Volume Unit）表，約在1939年時由Bell實驗室與美國廣播業所發明的，為的是將聲音音量以視覺訊息表現出來，以用在電話傳輸、分配，與維持廣播節目的適當音量上，是一種指示音量電壓值的機械表頭。音量表的刻度從-20VU至+3VU，指針指在0VU時表示電壓為1.23V（600 ohm），電流為+4dBm。表頭最大刻度離0VU點有約5~6dB的空間。在反應速度上，從輸入聲音訊號、指針從靜止狀態上升至相對位置需要花約300ms的時間，當訊號結束後，指針返回靜止狀態也是花約300ms時間，在當時廣播節目內容單純時很適合表示平均的音量動態，但缺點是無法對瞬間短暫的聲音作反應。

因VU表的反應速度有所限制，歐洲的聲音工程師就另外發展出PPM (Peak Programme Meter)來取代VU表。這種音量表能顯示聲音的峰值(Peak)，反應快，表頭指示的反應時間大致可分為Type I (5ms)與Type II (10ms) 兩種，比起VU表的300ms快上許多，而為了不使眼睛疲勞，表頭指針歸位的衰減時間會加上一些延遲，使指針可在達到峰值後維持一下再慢慢向下降。但這種設計的缺點就是指針達到峰值降下的過程中，萬一有後續瞬間突波出現，這段期間PPM會無法再行偵測，另外，只偵測峰值並不能代表聲音主體聆聽的音量大小，如小鼓之類的打擊樂器，聲音在敲下瞬間有很大的音量反應，但卻不持續，在整體音樂的音量中，不見得瞬間出現的小鼓音量就能代表整體音樂的音量。

《數位VU表》

《數位PPM表》

VU跟PPM表各有優缺點，演進至數位時代，這兩種音量表仍繼續存在著，只是變成以數位方式，從傳統機械式的表頭變成以LED或是螢幕式呈現。要將類比的聲音訊號轉換成0與1的數位訊號，牽扯到2個重要概念－聲音取樣頻率(sample rate)及動態位元數(bit depth)，這個大家應在很多資料上可查到。在數位音訊格式已定義下，數位音量表最高音量值0dBFS（full scale）代表所有位元皆使用完後之最大音量，不可能有更高的。訊號超出類比器材能負荷範圍時會產生失真(distortion)，越來越多的失真，直到完全無法負荷呈clipping（削峰）狀態，也就是說，聲波音量超過器材開始產生失真的值後，還是可再往上失真，直到完成削峰為止。但在數位系統中，若是訊號超出數位器材的A/D轉換器能負荷範圍時，它直接變成clipping（削峰），只能以最大值表現。所以類比式的音量表有個overload（超載）的紅色警示燈，當它亮起時是警告音量已到達失真程度，聲音不一定破，一直到失真量越來越多，直至完全失真狀態；而數位音量即使超過0dBFS,亮了紅色警示燈，音量仍是 0dBFS，已被位元率限制住。紅色警示燈亮起是有嚴格的規範。最早用來做CD母帶的數位錄音機SONY PCM-1630即規範：在任何時候，偵測到連續3個0dBFS取樣時，超載紅色警示燈則會亮起。超載的聲波只會以0dBFS記錄，波形上呈現平坦的削峰狀態，無法還完成原來聲音的波形，聽覺上會聽到像爆音樣的東西。

《數位聲音取樣頻率與位元數之關係》

《數位失真削峰示意圖》

數位或類比只是用來將音量表現的不同方式，無論是VU或PPM表，都不太能真實反應人耳對音量的感覺。人耳對音量大小的感知其實是主觀的，也是非線性的，當聲音聽起來是原來2倍大聲時，實際電壓值卻不是2倍，而是接近呈對數(log)的關係。為了更貼近人耳音量的反應，試圖將響度作定義，產生了響度表(loudness meters)。

響度表的測量單位為phon。Phon是以一個1kHz的測試音（通常是正弦波聲音）做測試基準。60 phons 的曲線代表人耳對不同頻率感到與60dB，1kHz的測試音一樣大聲的音量曲線，簡單來講，響度表客觀測量方式大約是這樣。響度表對聲音內容動態範圍能提供有效的監測，能對整體內容聆聽的音量有個客觀正確的比較，缺點就是這種音量表的價格比VU、PPM昂貴。若大家對如何測量響度想進一步了解，可去查EBU R128或是ITU-R BS1770兩份響度制定標準的說明文件。

音量相關的表頭大致可分為上列幾種，但不同國家有著不同的設計、參考值定義與刻度畫分，下回我們再來以ProTools HD DAW內建的音量表來作說明。

BY：爵色音樂創意 （轉載請註明出處）

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