深入了解音量表-Part 2

2017/09/01閱讀時間約 13 分鐘
音量表依其測量的方式大致可分成VU、PPM、Loudness (響度)三大類型,撇開運作比較複雜的Loudness響度表外,其他表頭運作方式很類似,差異點在於:
  1. Integration Time:從靜止啟動至應指示音量位置之所花費的時間。
  2. Decay:達到最高點峰值(peak)後,指針下降的速率(多少秒下降多少dB)
  3. Headroom:參考音量位置(reference level, 如:0VU = -18dBFS = +4dBu = 1.23 volts)。在參考音量位置以上至失真產生,保留了多少dB的動態範圍。
舉例來說,一套聲音工作系統會需要對每樣器材校調音量,對訊號。對訊號時若指定1kHz測試正弦波=-18dBFS (0VU=-18dBFS)為系統音量參考值,這個動作的意義在於我們混音或播出的聲音平均音量要在這個值附近,所有系統內的聲音器材都以同樣的標準使用,所以錄音或音控人員在混音台看到的音量表會跟錄音機或是傳送到別的聲音器材的音量會是一致的。當然,實際上依聲音的內容有時會超出,有時會低於它,但若以廣播電視來說,要儘可能維持在這個平均值的音量,而這個-18dBFS代表了我們有18dB的預留空間(headroom)給瞬間爆出的聲音用,比參考值大超過18dB,Peak紅燈就會亮起,聲音就會失真。
從早期類比式音量表,演變至今,類比式錄音已少見,現多數是轉換成數位訊號,在數位聲音工作站 (DAW)內做剪輯混音,或是在數位混音器裡做聲音處理,數位式音量表已是主流。在全世界多數錄音室使用的ProTools軟體內,HD版有17種音量表可提供使用,到底這17種音量表有何差異?該看哪種表頭才對?以下我們一一來介紹。
在PT HD版Mixer中, 打開加寬版的Mixer會看到每一軌的音量表刻度,左側的刻度是fader的音量增減dB數,從+12往下至-INF(無限小)。右側的刻度則是各種不同的音量表參考,選擇方式在每一軌的音量表上按滑鼠右鍵,就會出現音量表選項,分為五個區塊。
圖:ProTools上的音量表種類
  • 第一個區塊之音量表
1. Sample Peak:原廠設定的表頭,也是非HD版使用的表頭。啟動的速度(integration time)為0,反應速度快,而指示降下的時間以dB/Sec計算,速度較慢。
2. ProTools Classic:也是PT一直使用的音量表,雖然說明書並沒有特別寫它與Sample Peak表的差異,據版主目測,兩者應運作的方式是相同的,差異點在於音量表的刻度不同,兩者同樣顯示0dBFS~60dBFS間的音量,但ProTools Classic在-16dBFS以上的音量表級距不同,不像Sample Peak是以固定每5dB畫分刻度,ProTools Classic表可看到大音量時更細部的動態。
#(以下音量表為PT HD版才有)
3. Linear:線性的Sample Peak表,音量表的範圍最低只到-40dBFS,但刻度級距為1dB,對音量大小呈現更清楚,對混音與母帶後期處理等要細調的工作上很方便。
4. Linear Extended:同Linear表,但刻度級距為2dB,最低刻度至-60dBFS。
5. RMS:Peak表顯示的是聲音訊號一段時間內的高點,也就是峰值(Peak),而RMS(Root Mean Square)表則時計算一個範圍時間內的平均音量,比較接近人耳對音量的反應,適合監看聲音平均音量值。
  • 第二個區塊之音量表
1. VU:以聲音電壓作測量依據之音量表,刻度的範圍自-20VU~+3VU。0VU位置之電壓為1.23volts (600 ohm),電流為+4dBm。一般專業聲音器材訊號基準為+4dB指的就是電壓值為1.23volts。家用器材的訊號基準為 -10dBV (0.338volts),家用聲音器材上若看到0VU,它們實際上大小為0VU=-10dBV = 0.338 volts。
  • 很重要的概念:音量表是個相對的參考數值,重點在怎定義它某一位置點對應的電壓值。
2. Digital VU:數位方式呈現的VU表。刻度級距與Sample Peak相同。
  • 第三個區塊之音量表 (各種PPM音量表)
要解釋PT HD內建的PPM音量表時,先說明一下PPM音量表還有不同的類型,不同類型間的差異在於啟動指針所需花費的時間 (Integration Time:積分時間)、指針從峰值下䧏的速度(Decay:衰減速度)、使用刻度與級距,而依積分時間(以下以此代表integration time)之不同分為下列兩大類:
Type I:積分時間為5ms,衰減速度為1.7秒衰減20dB。如德國DIN與北歐N10認證的PPM表。
Type II:積分時間為10ms,衰減速度為2.8秒衰減24dB。如BBC、EBU所認證的PPM表。
(註:不同國家/地區有其認證的音量表規格,所以會有Nordic, EBU, DIN, ABC, CBC等不同名稱的PPM音量表)
接下來看PT HD內建的PPM音量表間的異同點。
  1. PPM Digital:PPM表數位版,跟Sample Peak反應速度接近,但不是真的反應了音量的峰值(註1),但有不同的刻度與衰減時間,刻度上跟Sample Peak一樣標示著0, -5, -10~最低一樣至-60 dBFS,但PPM Digital在每一數字刻度間有細分1dB的小刻度。 衰減時間上,PPM Digital速度較Sample Peak慢。
  2. PPM BBC:英國廣播廣告業所採用的音量表,刻度由1~7,每一級的級距為4dB,標示4的位置等於-18dBFS。(註:像EBU,ABC,CBC等也使用了PPM音量表,只是各自設定刻度單位的方式不同)
  3. PPM EBU:英國版PPM音量表。除了刻度外,與PPM(BBC版)是相同的。刻度以相對於校調音量(TEST)間之dB關係制定。每2dB為一格,+12dB為最大音量值。
  4. PPM Nordic:北歐所使用的PPM音量表,只是刻度不太一樣。測試校正音量 0dBu在”TEST”處,最大音量+12為+12dBu。
  5. PPM DIN:德國廣播業使用。校調音量基準(-3dBu)在表頭上刻度為-9。級距依在不同音量位置有1dB至10dB的差別。
圖:PPM音量表比較
  • 第四個區塊之音量表(K-System音量表)
1999年10月知名的美國母帶後期錄音師Bob Katz在AES大會上發表一種新的音量表,刻度有點像VU表,但卻有著線性的刻度,它顯示著參考音量點上有多少的預留空間(Headroom),這種新音量表命名為K-System。傳統VU、PPM等音量表是以電壓值去測量,只是一個是表示平均音量,一個是表示峰值,但K-System是以監聽響度與預留空間(headroom)來做設計的。K-system有三種不同刻度系統,分別是K-20 (20dB Headroom),K-14 (14dB Headroom),以及K-12 (12dB Headroom)。0dB以下以綠色標示,0~+4dB間以黃色標示,+4dB以上以紅色標示。而表頭上的0VU 永遠等於85 dBC-SPL (以Pink Noise測試)。
圖:K-System音量表
圖:K-System音量表比較
K-System不管是哪一種,定義的0VU位置音壓都是85dBC-SPL,差異在於0VU離失真產生間有多少dB的預留空間(Headroom)可用。Headroom保留越多,聲音可擁有的動態範圍越大,越接近真實世界聆聽經驗。但為什麼會有K-14, K-12另兩種音量表?0VU= 85dB原始是Dolby實驗室在70年代中期提出,用來讓電影的對白、音效、音樂之間有個好的聲音呈現基準,而Dolby 實驗室定義85dB是數位音量表-20dBFS的位置,也就是說,用Pink Noise在數位系統單聲道輸出聲音時,數位系統的Peak音量表上,Pink Noise音量大小為-20dBFS (若是使用VU表,位置則在0VU),單一喇叭輸出此聲音,在距離喇叭1公尺處測得的音壓為 85dB-SPL (使用C-weighting)。但是這樣的測試方法是為了電影混音與在電影院播放能有個標準所制訂的,若是以此標準去做家庭劇院的DVD,因為高動態範圍下,對白有時可能會因音量低而聽不清楚,而錄音室或一般家庭環境,除非夠大間,不然監聽喇叭要達到85dBC會有點太大聲,因此後來將85dBC向下減了6dB,Headroom從20dB降為14dB,這就是K-14音量表的由來。
K-14音量表0VU還是85dBC-SPL,headroom少了6dB,也就是數位音量表上,0VU = -14dBFS = 85dBC-SPL。所以一般校正數位音量表若是設在-20dBFS時,實際音壓為85 – 6 = 79 dBC-SPL。這個音壓較適合空間小一點使用,所以成了家庭劇院或流行音樂播放的音量標準校正值。看起來輸出音壓是變小了,但實際上動態範圍減了6dB,混音上整體響度反是增加的,混音時需要借助compressor(壓縮器)來將動態做控制,使整體聲音音量提升。
K-12 音量表也是基於廣播電視播放的喇叭動態較小的特性,又將動態範圍再減少2dB,使得0 VU = -12dBFS,系統音量校正時-20dBFS等於77dBC-SPL。
K-system提出的目的是要讓錄音室監聽系統有個固定音量值,讓所有錄混音工作在這個環境下聽起來是音量是一致性的,同時也是為了終止長期以來聲音製作上的「音量戰爭」(Loudness War) ,至少讓不同混音環境,不同混音者有個共同的聆聽基準,減少混音響度上的落差。
  • 第五個區塊之音量表 (VENUE Only)
與Avid的數位混音台VENUE上相同的音量表,因應現今PA做演唱會/音樂演出時常會同步錄音至ProTools 系統,所以讓兩者間有共通的音量表使用。
  1. VENUE Peak:PPM型的音量表,與Sample Peak表有著相同的反應速度,刻度似PPM表,但級距非線性,最頂的刻度擴大到參考校調位置上+20dB。
  2. VENUE RMS:RMS型的音量表,顯示聲音的平均音量,最頂的刻度擴大到參考校調位置上+20dB。
介紹了這麼多種的音量表,或許有人會質疑:數位系統只要不錄破,用哪種音量表都差不多吧?
在現今錄混音過程十之八九會轉至數位系統的狀況下,最大的關鍵點在於聲音由類比轉進數位系統時,到底音量要對在什麼位置?錄音很重要的就是控制訊號輸入的S/N比(訊噪比:訊號與底層噪音間的比例),理論上”盡量錄到滿”是有助於S/N比拉到最大,但類比訊號若要錄到數位音量表接近滿格的狀況,其實前級要放大非常多,而所使用的前級放大器是否有能力能增益到這麼大的訊號量?類比轉數位的器材能力如何?都是要列入考量的事。底層噪音不只是收音時,錄音主體與串音、錄音主體與環境音間而已,還包括器材本身的雜訊,若是器材S/N比很優異,放大訊號也許不是問題,但若是S/N比不優異,可能本身的雜訊也跟著放大了。器材增益旋鈕或推桿都有其最佳的工作電平,過與不及對聲音品質皆不是好事。
除了S/N比的考量外,單音軌有必要錄到接近滿格嗎?混音的時候會有其他音軌,加上使用reverb等效果器,相加在一起總音量就變大了,若是單音軌都錄滿,混音的時候其實會一直在衰減該軌的音量,這樣錄滿並沒有太大的意義。
再來就是要明白錄音或A/D轉換時的音量表是什麼樣音量表,音量over或clipping的紅色警示燈亮了當然有失真危險,但不亮時是否就真的沒有失真呢?如前面介紹各種音量表的特性,其實測量時多半都需要一點時間才能指示出音量值,都會因反應快慢有所誤差,所以用眼睛看音量表僅是做參考,監聽聲音錄製真正重要還是要靠耳朵的聽力,耳力為主,音量表為輔,才是正確的錄混音方式。
做為一位錄混音師很重要的就是了解你所使用的器材,光是要看器材手冊或相關知識文件非常的多,再加上實務上經驗累積,一位錄混音的養成並非容易。版主其實工作這麼久,也是慢慢慢慢才對不同器材的不同音量表從疑問到認識,不同國家或地區採用不同的音量表及定義標準,所以想要對不同音量表的參考音量或音量校正有更多了解,可上網搜尋該音量表制定單位所發表的定義文件,了解其內容與規範。
P.S.
1. ProTools內的音量表圖為輸入1kHz、-20dB時,各種不同音量表所顯示出的反應。
2. 各種音量表的最小級距以ProTools音量表顯示裡,最小格線單位為準,也許有的圖片看的不是很清楚,請多多包涵。

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    Jazzer聲音研究室
    專業混音/母帶後期處理工程師、資深成音師,斜槓做過編曲及爵士樂手,【現場錄音聖經】、【音效聖經】、【影視聲音設計】的譯者,對各種聲音知識感興趣,樂在玩弄聲音的人。
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