电平与响度的测量

2006-05-26 中国国际广播电台王泽祥王鑫依马狮网

    电平在广播、电视、音响系统中，至关重要。它是测量系统工作状态的客观参数，电平值的正确选择决定着整个系统的质量优劣。因此，正确认识和准确理解电平是十分重要的。
    响度是人耳听觉对声音强弱的主观感受。是对声音响到什么程度的主观衡量，用宋值（Sone）来表示，属于主观量，理论上无法测。而响度级方值（Phon）属于客观量，可以测（但并不与人耳能感觉到的响度成正比）。虽与声压级（dB）、响度级方值（Phon）之间有密切联系，却又不是一个简单的线性关系。要通过“等响曲线”（参见图1）和“响度与响度级关系曲线”（参见图2）综合描述。
    在广播、电视、音响系统中，习惯上用电平来进行各种客观的测量，同用分贝（dB）作为单位。它与声压级（dB）、响度级方值（Phon）和响度宋值（Sone）之间有联系，但不是一一对应的关系，情况较为复杂。现分别叙述之。
    值得注意的是：电平与响度不能混为一谈，更不能等同起来。

一. 电平
    在广播、电视、音响系统中，有两个概念需要澄清。即：“级”和“分贝”的含义。在声学中，对某个量的级来说，都是建立在对数基础上的。即：对这个量与同类基准量的比值取对数。其中：
    级的类别通常在前面加词冠来说明，如：声压级和响度级（含电平、磁平）等。
    电平，众所周知，分为两种。一是绝对电平，一是相对电平。
    1.绝对电平=20㏒（V2/V0）dBm
    式中：V2为某测量电压；V0为其基础值电压
    而绝对“零”分贝的电平，是指：
    功率为P0=1mW；电压为V0=0.775Vrms；电流为I0=1.228mA；阻抗为Z0=600?时的分贝值。称做绝对“零”分贝电平。用0dBm表示。
    常用的绝对电平单位有：dBm、dBu、dBv、dBr和dBFS等{详情请参阅本刊2005年12月12期第74页《现代音响系统中的电平及其测量》——编者注}。
    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）。
    电平在广播、电视、音响系统中，是专门用来测量和校正各种设备、系统等规定的电平值的。测量信号，使用的频率都是简谐信号（20Hz至20kHz的音频信号），通常以1kHz为参考频率。常用的测量仪器是“音频电压表”或“电平表”。而节目信号的测量要用“标准音量表”或称“节目音量表”（VU表）。
    关于标准音量表，有专门的行业标准。如，GY/Z2－79《音量表技术条件》。其中，对技术参数和具体要求是这样描述的：本技术条件的规定适用于监测语言、音乐节目的电平测量。其动特性为：
    （1）上升时间：当以0VU、1kHz的简谐信号突然加到仪表上时，指针由0上升到0VU的99%处所需时间，应为300±30ms，指针从100%降到1%所需的时间也应是300±30ms；
    （2）整流器：采用全波整流接法，当测量非平衡信号源时正反接法应给出相同指示。整流系数应为1.2±0.2。
    关于声音广播节目电平的测量，国际无线电咨询委员会和国际电报电话咨询委员会在[报告292-5中]指出，多年来一直在考虑“在录音、放音和有线或无线传输方面，应当用什么方法和什么设备来控制电平？”
    表1列出了由国际电报电话咨询委员会、欧洲广播联盟，国际广播电视组织和国际电工委员会当前建议的、一些仪表的基本特性。
    [报告292-5]中提出的术语有：
    1.dBm0s
    dBm0s用来描述测试或校正信号的电平。对于广播系统校正信号应当根据一个频率为1kHz的简谐信号来规定。
    2.0dBm0s
    0dBm0s的电平相当于所涉及系统的额定校正电平，而比广播组织之间互联点上所允许的最高电平低8dB到10dB（注：我国广播电台常选择9dB）。
    在广播中，实际的做法是校正电平相当于广播发射机最大容许调制的40%到32%——如果不压缩和（或）予加重。
    上述8到10dB（40%到32%）计入了不同国家所设定的节目峰值电平。在国际节目交换中，这种描述是可以接受的。
    3.测试或校正信号是相对于0dBm0s信号，以dB量度的信号电平，例如：-10dBm0s。
    在我国广播系统中，当前都是由各广播中心以测试或校正信号（即1kHz）、电平为+4dBu送至总局调度中心。调度中心再将此信号送至各自的发射中心，作为测试或校正信号。现代新型的发射机要求输入电平为±10dBu均能满足需要。
　
二. 响度与“ 宋（Sone）”
    响度是人耳听觉对声音强弱的感觉。
    响度可以用三种基本方法来评价：
    1.由一定数量具有正常听力的试听者主观判别，当作为基准的1kHz的纯音的响度调到试听者认为（判明）达到（等于）要求判别的声音响度时，即可进行评价。这时称做判别响度。
    2.通过对噪声的1/3倍频带或倍频谱分析的结果进行计算后求出。
    3.通过某种程度上可代表人耳的仪器来测量（如：“响度测量仪”）。
    响度的单位是“宋（Sone）”。“宋”是一个无量纲单位。定义为：一个频率为1kHz，声压级为听者听阈以上40dB的纯音的响度把它规定为1宋，响度的标度是一个主观度量。它是这样建立的：使2宋的响度建立在以40dB声压级为1宋的基准声的两倍上；4宋是1宋的四倍等等。对于一个正常的听音者，声压级提高10dB的变化等价于响度加倍，对于大约低于300Hz的低频声其响度随声压级的改变稍微大一些。