Loudness

 

העבודה המקורית על Loudness (העוצמה הנתפסת) בוצעה על ידי פלטשר ומונסון (Fletcher and Munson) בשנות השלושים במעבדות בל. מאז, עבודת מחקר זו עברה שיפורים אשר נוספו על ידי אחרים. מתאר העוצמות (Equal Loudness Contour) אשר מוצג כאן הוא העבודה המודרנית יותר של רובינסון ודדסון (Robinson and Dadson) ואשר אומצה כתקן בינלאומי (ISO 226).

כל עקומה בגרף מייצגת את עוצמת ה Loudness ב Phons, עם יחס העוצמה ב dB ב 1KHz.

במהלך השנים הורגלנו לעבוד עם מדדים מבוססי שיא (Peak) וממוצע (RMS), כאשר האחרון מבוסס על חישוב מתמטי. במערכות אנלוגיות הוטמעו מחוונים המבוססים על מדיד dBu אשר בעקבות המגבלה המכאנית של מהירות תגובת המחטים האיטית במדדים (יחסית למדדים דיגיטליים), אפשרה לנו להבין את העוצמה הממוצעת של הסיגנל במידה מסוימת.

הרגלים אלו, לאחר המעבר למדיה הדיגיטלית הציגו את היכולת לדחוס את הטווח הדינאמי של סיגנל האודיו בשביל להגדיל את העוצמה הנתפסת שלו. ההתמודדות אשר הגיעה לשיאה בתחילת שנות ה-2000 של האומנים וחברות ההפקה השונות של הצגת יצירות עם עוצמה גבוהה יותר ויותר זכתה לשם Loudness Wars.

כתגובה לטווח הדינמי ההולך ומצטמצם אשר הפך את חווית ההאזנה ללא נעימה ומעייפת עם הצגה של רמת עיוות הולכת וגדלה, החלו מחקרים להגבלת העוצמה הנתפסת מאחר והמדדים מבוססי ה-Peak הוכחו כאינם רלוונטיים. בשנת 2006 איגוד הטלקומוניקציה הבינלאומי (ITU – International Telecommunication Union) גיבש את תקן ITU-R BS.1770 (מאז עבר 3 עדכונים וכרגע נמצא בגרסת ITU-R BS.1770-4). בתקן זה הוצגה עקומת ה-K-Weighting.

עקומה זו פותחה על מנת לנתח טוב יותר את סיגנל האודיו בשביל לפצות על יכולות השמיעה הלא ליניאריות האנושיות וכוללת שני שלבי פילטרים – Shelving ו-High Pass Filter. באמצעות עקומה זו הוגדר התקן ITU-R BS.1770-1/2/3/4 הכולל את יחידת מדידת Loudness הנקראת LKFS (Loudness K-weighted, relative to Full Scale).

בנוסף, בתקן זה הוצגה טכנולוגיית True Peak למניעת זליגה של עוצמת סאונד בין סמפלים של הדגימה הדיגיטלית למניעת עיוות דיגיטלי. לעומת ה-Peak הרגיל, חישוב ה-True Peak מתבצע באמצעות Oversampling של פי 4 מקצב הדגימה של הסיגנל המקורי.

מחקרים בתחום הראו כי תפיסת העוצמה תלויה אף בזמן הנתפס של אות האודיו, כאשר פעימת סאונד (Pulse) בזמן של יותר מ-200ms תיתפס כעוצמה דומה לרעש רציף בעוצמה זהה, בעוד אות אודיו באורך קצר ייתפס כחלש בעוצמתו.

להלן הדגמה של אותו הסיגנל באורך של 80ms ובאורך של דקה. בהקשבה לשני הקבצים מתברר כי הסיגנל הקצר יותר אכן נשמע חלש יותר.

בנוסף, בהמשך למחקר של על Equal Loudness Contour הובן שתפיסת עוצמה תלויה כמו כן ברגישות האוזן לתחומי תדרים מסוימים.

איחוד השידור האירופאי (EBU- European Broadcast Union) אימץ את המחקר עם הצגת התקן EBU-R128 (המקביל האירופאי ל-ITU-R BS.1770-1/2/3/4).

 
 
 
 
 
 
 
 
 
מדידה וניטור Loudness – נקודות מפתח - EBU-R128
  • התאמת עוצמה (Normalization) באמצעות שיא האמפליטודה (Peak) הוביל להבדלים גדולים בעוצמה הנתפסת בין תכנים שונים וערוצי שידור שונים.

  • חוסר העקביות בעוצמה הנתפסת בין התכנים השונים ובין הערוצים השונים הוא הסיבה המרכזית לרוב תלונות המאזינים.

  • כאשר עושים שימוש בחיווי מודדי עוצמה מבוססי שיא (Peak) אשר הוגדר בתקן EBU Tech 3205-E [1], אינו משקף את העוצמה הנתפסת מאחר והמחווים השונים אינן מתוכננים למדוד ממוצעים לאורך זמן.

  • עם השגשוג של הפקה, הפצה והשמעה דיגיטאלית, העוצמה המרבית המותרת לפי תקן ITU-R BS.645 [2]  הפכה בלתי הולמת או רלוונטית.

  • הטמעה בהתאם לתקן הבינלאומי למדידת העוצמה הנתפסת של תוכן אודיוITU-R BS.1770 [3] , שהציג את יחידות המידה LU (Loudness Units) ואת LUFS (Loudness Units, referenced to Full Scale).

  • מערכת מדידה יעילה לשיפור התאמת העוצמה הנתפסת לטווח עוצמה רחב.

בהטמעת תקן ה-EBU-R128 הוצגו:

  • יחידת חיווי חדשה הוצגה – LUFS (Loudness Unit Full Scale)

  • מדידת ה-Loudness תלויה כעת גם בממוצעי זמן ויוצגו בחיווי לפי הפרמטרים הבאים:

 

  • Integrated – זהו ממוצע ה-Loudness לאורך הזמן מתחילת הסיגנל ועד סופו.

  • Short-term – מדיד ה-Loudness המחושב מממוצע של טווח של 3 שניות.

  • Momentary – מדיד ה-Loudness המחושב מממוצע של טווח של 400ms.

  • Loudness Range – טווח שינויי של ה-Loudness, מופיע כערך LU .LU  שווה ל 1dB.

  • תקן עוצמה מרבי נקבע על 23LUFS- עם סטייה של ±1.0LU

 

למעשה יחידות LUFS ו-LKFS (לפי תקן ITU-R BS.1770) הם זהות כמעט לחלוטין מלבד הבדל של 1dB בעוצמות היעד שלהם בעוד ה-LUFS עומד על 23LUFS-, ה-LKFS עומד על 24LKFS-.

Pink Noise 80ms
Pink noise 1min

תקן ה-EBU-R128 הוא תוצאה של שנות עבודה מאומצות של קבוצת מומחי אודיו תחת השם EBU PLOUD.

לתקן זה מצורפים סדרה של המלצות לפי התחומים הבאים:

 

במסמך ה- EBU Tech 3343 הנסמך על ה-EBU-R128 אף הוצגו סטנדרטים חדשים לכיול מערכת המדדים וכן כיול מערכת המוניטורים להפקת מוסיקה או קולנוע על מנת לעמוד ביחידות המידה החדשות.

  • לכיול מערכת המדידה הדיגיטלית מכיילים לפי הסטנדרט הנוכחי (ITU-R BS.645-2) של סיגנל 1KHz בעוצמה של -18dBFS – במדיד הקריאה אמורה להיות 18LUFS-.

  • לכיול מערכת המוניטורים לתקן החדש יש לעקוב לפי התקן הבא:

LLISTref = 73 dBC SPL, using a 500-2000 Hz reference noise signal at −23 LUFS

            על מנת להשיג תוצאה זאת יש להשמיע טון מונופוני של Pink Noise המוגבל בתחום תדרים של בין 500-2000Hz המוגדרים באמצעות פילטרים שליש אוקטבה כמוגדר בתקן IEC 61260. סיגנל הבדיקה צריך להיות מכויל בקריאת המדיד עם ערך 23LUFS-. בשלב זה יש למדוד באמצעות מד עוצמה המוגדר ל-dBc במהירות תגובה Slow, עוצמה של 73dB בנקודת ההאזנה בגובה האוזניים מכל רמקול.

להורדת קובץ הכיול הרשמי - EBU-reference_listening_signal_pinknoise_500Hz_2kHz_R128.wav

להורדת חבילת קבצי הכיול המלאה של ה-EBU יש ללחוץ כאן.

תוכנות DAW רבות כיום כוללות ניטור Loudness מובנה בתקנים המוזכרים, אך להלן מספר מוצרים שונים התומכים ב-LUFS:

Nugenaudio

Plugin-Alliance Hawkeye

Izotope Insight

Izotope RX-Loudness Control

TC Electronic LM2

לינקים להעשרה:

https://tech.ebu.ch/docs/r/r128.pdf

https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.1770-4-201510-I!!PDF-E.pdf

http://www.aes.org/technical/documents/AESTD1004_1_15_10.pdf

http://productionadvice.co.uk/lufs-dbfs-rms/

https://www.digido.com/portfolio-item/level-practices-part-2/

http://music-loudness.com/

https://www.atsc.org/wp-content/uploads/2015/03/Techniques-for-establishing-and-maintaining-audio-loudness.pdf

https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.1771-1-201201-I!!PDF-E.pdf

logo-01.png
  • Facebook - White Circle

© 2020 by Safe 'N' Sound