decibelios a escala completa

El dB FS , acrónimo en inglés de Decibelios relativos a la escala completa ( decibeles relativos a la escala completa), es una unidad de nivel de señal de audio . Indica la relación entre el nivel de esta señal y el nivel máximo.

El dBFS puede referirse a diferentes cantidades dependiendo del tipo de medidor de nivel  :

• Los indicadores de nivel de pico de modulación muestran la relación entre la amplitud de la señal y la amplitud máxima;
• Los dispositivos integrados lentamente indican la relación entre el valor rms de la señal y el de la sinusoide más grande que se puede representar sin distorsión en su codificación digital.

Las lecturas de los instrumentos definidos de cualquier manera son idénticas para las señales de prueba ( sinusoides de nivel estable).

Medidores de nivel pico

Indicadores PPM ( Program Monitor Peak , es decir indicador de nivel de pico del programa), también conocido como QPPM (Quasi-PPM), los dispositivos de audio digital normalmente indican la relación de la amplitud de la amplitud máxima de la señal, expresada en dBFS , integrado con un constante de tiempo de 5 ms. Todos los niveles se evalúan con números negativos.

Dado que 5 milisegundos corresponden a más de 200 muestras digitales, la indicación de los PPM es menor que el pico de modulación real en un valor que no se puede determinar perfectamente, ya que depende de la señal. Para ayudar a evitar sobrepasos mientras se acerca al máximo, las estaciones de trabajo de audio pueden indicar el nivel de la muestra más grande que se ha producido en un cierto período de tiempo. Los indicadores de pico verdadero ( True Peak ) dan el nivel de pico real de la señal, incluso si se encuentra entre dos muestras. El nivel de pico real ( dBFS TP ) puede estar algunos decibelios por encima del nivel de la muestra más grande.

Suponga que el valor máximo es ± 32,767 (codificación con signo de 16 bits).

• Una señal cuyo número 10,000 codifica el valor pico está en el nivel 10,000 / 32,767 = 0.305 o −10 dBFS.
• Una señal con un nivel de −6 dBFS tiene un valor máximo de 32 767/2 ≈ 16000 (el uso de decibeles corresponde a una precisión de un pequeño porcentaje).

• Los instrumentos que indican el nivel máximo de señal deben dar un resultado en% FS. Lo que importa es la proximidad al máximo; el valor rms no importa, y la escala es bastante corta: por debajo del 10%, (−20 dB FS), nos preocupa más el nivel de sonido ( sonoridad ) que el nivel máximo. El resultado debería aparecer en otro indicador, con un tiempo de integración mucho más largo, como el VU-metro (VU para la unidad de volumen ), más recientemente LUFS ( unidades de sonoridad en relación con la escala completa , es decir, la sonoridad en relación con la escala completa)).
• El uso del decibel, heredado de la tecnología telefónica , se establece por la fuerza de la costumbre.

Indicadores de valor RMS

Para algunos, dBFS se refiere, no a la amplitud pico de la señal, sino, como es habitual con los decibeles en general, a una potencia, que es la de la señal sinusoidal más grande que se puede representar sin distorsión.

Un instrumento que calcula de esta manera debe necesariamente integrar la señal durante un período de tiempo suficiente para dar valores efectivos y no valores pico, incluso para las frecuencias más bajas del ancho de banda del sistema. Si 0 dBFS corresponde a la potencia de la onda sinusoidal de mayor amplitud, una onda cuadrada de amplitud completa, que tiene el doble de potencia, por lo tanto, un valor RMS √2 veces mayor, se encuentra en +3 dBFS (ver factor de cresta ), el máximo en esta vista.

Histórico

La abreviatura dBFS se atestigua en 1987 en un artículo de James Colotti, ingeniero, sobre la evaluación de la dinámica de los convertidores de digital a analógico (DAC) y de analógico a digital (ADC).

En 2007, el fabricante de circuitos integrados Analog Devices advierte sobre las consecuencias en las mediciones de la existencia de la referencia a la amplitud máxima de la señal en dispositivos digitales, mientras que los dispositivos analógicos se basan en el valor RMS.

Notas y referencias

Artículos relacionados

• Decibel (dB)
• Amplitud
• Indicador de pico verdadero

Notas

1. El espacio entre dB y FS es obligatorio según las reglas del Sistema Internacional (SI), que se aplican según la recomendación AES 17-1998, incluso si el decibel no forma parte de las unidades SI.
2. (en) Eddy Bøgh Brixen , Metering Audio , Nueva York, Focal Press,2011, 2 nd  ed. , p.  59, 91, 109
3. CEI / IEC IEC / TR 60268-18 Ed. 1.0 b: 1995
4. (en) AES , AES17-1998 (R2009): AES método estándar para la ingeniería de audio digital - Medición de equipos de audio digital (Revisión de AES17-1991) , AES,2009
5. (in) EBU / UER , EBU - Recomendación R 68-2000: Nivel de alineación en equipos de producción de audio digital y grabadoras de audio digital , Ginebra, EBU / UER,2000( leer en línea )
6. ITU-R BS.1770-1. (en) IIU , Recomendación UIT-R BS.1770-2: Algoritmos para medir la sonoridad del programa de audio y el nivel de audio de pico real , UIT,marzo 2011( leer en línea ) ; (en) UER / UER , UER - Recomendación R 128: Normalización de la sonoridad y nivel máximo permitido de señales de audio , Ginebra, UER / UER,agosto 2011( leer en línea )
7. Mario Rossi , Audio , Lausanne, Press Polytechniques et Universitaires Romandes,2007, p.  637.
8. (in) Nota de aplicación 938 Unidades de medida digitales y analógicas para preamplificador de micrófono CMOS digital ASIC ( Unidades de medida para preamplificadores de micrófono digital ASIC digitales y analógicos ) ( Dispositivos analógicos ) - '  La definición de 0 dB FS como un seno a escala completa La onda es utilizada por varios analizadores de audio, y los valores rms y pico en el dominio digital para una onda sinusoidal son iguales para estos analizadores. ... Por lo tanto, una onda cuadrada cuya parte superior e inferior están en los códigos digitales máximos tiene un valor rms de 1,414 FFS o 3,01 dB FS  ” ( “ La definición de 0 dBFS como una onda sinusoidal de escala completa es utilizada por muchos analizadores, y los valores rms y el valor pico en el dominio digital para una onda sinusoidal son iguales para estos analizadores ... Por lo tanto, una onda cuadrada cuya parte superior e inferior están en los códigos digitales máximos tiene un valor RMS de 1.414 FFS o 3.01 dBFS . ” )
9. El análisis dinámico digital de sistemas de conversión A / D a través del software de evaluación se basa en el análisis FFT / DFT (análisis dinámico digital del software de evaluación de sistemas de conversión analógico-digital basado en FFT / DFT ).
10. (en) "  nota AN-938 Aplicación  " [PDF] .