肆拾貳、 VU 錶
VU 錶 ( volume unit meter ；音量單位錶 ) 有個特定的動態特性和阻尼特性，這是為了在個方法上去監看聲頻訊號之複合波形而開發出來的，是針對於為了對應到響度 ( loudness ) 的問題。
對於聲頻操作者們來說， VU 錶能簡單的去讀取並含有重要的意義價值。這重要的意義價值是以不規則的擺動去指示出複合訊號的響度和訊號在時間上的變動。
這些記載說明在 Chinn 、 Gannett 、和 Morris 三人的報告內，這報告出版於 1940 年 1 月的 Institute of Radio Engineers 。這後來又被定義為 IEC 60268-17 、 ANSI Standard C16.5-1961 、 ASA C16.5 1961 標準規範。
圖 6 、 傳統類比式的音量指示儀錶。 (此圖擷取自 Radio_VU_Meter_paper-7_page-4_fig-2 )
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VU 錶幾乎是普遍的使用在聲音系統內去給與我們以肉眼的視覺去檢視電平位準用的。按照正規的規定，在 VU 錶上 0 VU 的記號所指示的是：
當功率電平位準在個 600 Ω 之線路內是 0 dBm 的時候。但在線路上，它往往包括有個倍加器1 、衰減網路2 、並可能會時常的去變更更動3 。
1. 倍加器 ( multiplier ) 是用電阻器去串聯連接伏特計或歐姆計以去增加電錶之量程範圍。
2. 衰減網路 ( attenuation network ) 或簡稱為「衰減器」就比較明白了。另外有個專業術語叫「pad」，我們中文叫作「增耗墊」或「損耗墊」，這是「固定衰減器」的名詞。
3. 這「變更更動」是為了在較高的功率電平位準輸入時，去更動變更錶上的「零參考點」基準設定。最常見的是無段可變電阻器，另外一種是固定耗損網路，就是所謂的「pad」；起因是在錶上「0」 ( 零 ) 的位置點要讀得於 +4 dBm 和 +8 dBm 或是更高的功率電平位準。
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圖 7 、 音量指示儀錶的電路。
( 這圖是重繪取材自 Don Davis & Carolyn Davis, Sound System Engineering, 2nd ed., p. 55, Howard W. Sams & Co. )
◾ 如果您有 Don Davis & Carolyn Davis 寫的那本「Sound System Engineering, 2nd edition」，請參閱在 55 頁的圖 3-15 VI instrument circuit. ( 音量指示儀錶電路 ) ，這圖應該會比較清楚。
◾ 在「Sound System Engineering, 3rd edition」，請參閱在 48 頁的圖 2-13. VI instrument circuit. ，這圖比前一個版本 ( 第二版本 ) 的圖多了三條線。
◾ 類同的在「Handbook for Sound Engineers, 3rd edition」，請參閱在 Chapter 26 VU Meters and Devices 第 864 頁的「Figure 26-5. A 7500 Ω VU meter, calibrated for 1 mW reference level or 0.775 V across 600 Ω.」，這圖比較簡單化。
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VU 錶不能反應出峰化的峰值訊號值 ( peak signal value ) 讓我們的眼睛視覺讀取看到；是因為它錶頭的彈動反應速度無法在非常短的時間去反應出高能量的峰值。
於是所以，若一台機器有個 18 dBm 的輸出能力 ( 這是正的值 ) ，它的輸出在 VU 錶上那「零」處就應該讀得是調整到在 +4 dBm 。這樣的在錶上「0」的位置點，在那裡在那時是有 14 dB 的「餘裕」( headroom ) ，在那裡這時就能適當又足夠的處理瞬間即時的節目峰值 ( program peak ) 與包含有最小量的失真 ( distortion ) 。
◾ 0 VU 在專業錄音室內，是以真實的 VU 錶及它所連結的電阻器網路合成的，當橋接到個 600 Ω 的線路時能得到 +4 dBm 訊號 ( 這 +4 dBm 是在 1 mW 之上的 4 dB ) 指示在 0 VU 和 100 % 的記號處。
◾ 因為原來在標準的規範上，在 0 VU 是要 0 dB ，而後來因某種因素而 0 VU 成為 +4 dB 的標準規格，如此的所造成的偏差電壓值為 1.23 V 。
◾ 在廣播上 0 VU 應是等於 +8 dBm ，電壓值為 1.95 V 。
◾ 而半專業的和一般消費性的音響產品上 0 VU 是 -10 dBV* ，電壓值為 0.245 V 。*注意這 -10 dBV 的 V 是大寫的。
◾ 另外在樂器方面的 0 VU 是 -15 dB ，電壓值為 0.138 V 。
如果你還是搞不清楚或有點混亂，請參閱下面的這表格所列示的可能會比較清楚。
注意：這些數值並不是絕對的值，只是一般的參考標準值，可能會有所不同或差異，因此在某些時候要做測試量度以去確認其值為何。
|
使用於 |
錶上的刻度 |
電壓值 單位 V |
實際上的 VU 電平位準 |
|
廣播 |
0 |
1.95 |
+8 |
|
錄音 |
0 |
1.23 |
+4 |
|
一般音響 |
0 |
0.245 |
-10 |
|
電子樂器 |
0 |
0.138 |
-15 |
表格 21 、 在 0 VU 參考點的一般參考標準值。
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圖 8 、 音量指示儀錶的刻度。
---
因為音量錶原本早先是設計去指示個電平位準，那是成比例的非常接近到我們人類人耳聽覺所感知的訊號源之響度而設計出的。而在今日許多的 VU 錶和 LED bar graph 不再有正確恰當的電錶彈道學，這是由於價格的局限性所造成的。
然而在混音機或音控桌輸出的 VU 錶和 LED bar graph 卻是系統操作員所必須依靠信認的裝置。
因為 VU 錶的移動是以阻尼 ( 衰減減幅 ) 去反應 ( 反射 ) 個訊號在我們人耳所感知的響度，它在指示瞬時峰值的工作上做的非常差。這就是為什麼有許多 VU 錶面板上使用了內建崁入個峰值指示器 ( peak LED ) 的原因。
峰值電平位準是在超過 VU 錶所能指示出的電平位準之上的 15 dB 到 20 dB 。也因為這樣的，所以生產製造混音控制桌的設計師們意識到這個事實，並且在我們今天所用的混音機上反應了這問題。
因此就成為 0 VU = +4 dBu 了，這樣的在今日大多數的混音機就具有了 +18 dBu 到 +24 dBu 的最大值輸出電平位準。各個的差異在最大值和 0 VU 之間的就是 14 dB 和 20 dB 。這 14 dB 到 20 dB 的餘裕，是為了對於平均值到峰值比的去避免削波限幅的安全性。
如果是在節目內容中控制保持 VU 指示在大約 0 VU 的位置處，則那些不可辨別與觀察不出的峰值將不會超過這個最大輸出，因而就可避免了混音機或音控桌的輸出發生削波限幅。
總而言之，要注意的是：不要竟自的就相信混音機及音控桌的峰值指示器所指示出的是真實的削波限幅點。
有些製造商們往往設定這些指示器 ( peak LED ) 在實際削波限幅之狀態還多了 10 dB 的程度。不要被矇蔽了！要去確定的察明那 LED 閃亮時到底是多少 dB 值。
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各種聲頻錶的刻度之對照數據表
※ 有關於 VU 錶的資訊請參閱： udn部落格_音響阿國的部落格_文章分類：音量單位指示器 http://blog.udn.com/hckconsultant/article?f_ART_CATE=678136
表格內容解釋：
◾ 此表格是以 dBu 為準據，對應到 Volts 欄的 V 值以供對照。因為現今電氣聲學的裝置設備是以 dBu 為準的。而 dBm 的電壓值在基本上是與 dBu 相同的，因此可直接的代換成 dBm 。
◾ IEC Type I 的全名為 IEC 60268-10 Type I ，通用於北歐以及在德國常見，因此又有「北歐刻度」的別名。
◾ IEC Type IIa 的全名為 IEC 60268-10 Type IIa ，此即為英國 BBC 所用的 PPM 錶之規格。
◾ IEC Type IIb 的全名為 IEC 60268-10 Type IIb ，此即為 EBU 所訂的規範標準。
◾ IEC 60268-10 是類比式錶頭的標準， IEC 60268-18 是數位式錶頭的標準。
◾ DIN 是德國的 DIN 標準規範，全名為 DIN-Pflichtenheft Nr. 3/6 ，是另一種的 PPM 錶。
◾ 黃色與灰色的標記是對應到 0 dBu 的電壓值與錶上刻度的標記處。綠色是錶上刻度 0 標記對應到 dBu 與電壓值的提示。紅色是該標準的最高標記最大值。
表格 22 、各種聲頻錶的刻度之對照數據表
|
Volts |
dBu |
IEC I |
IEC IIa |
IEC IIb |
DIN |
VU |
dBFS (AD/DA) |
|||
|
單位V |
|
北歐 |
英國BBC |
EBU |
德國 |
標準規範 |
北美洲/澳洲 |
法國 |
EBU |
SMPTE |
|
12.28 |
24 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
0 |
|
10.95 |
23 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-1 |
|
9.76 |
22 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-2 |
|
8.70 |
21 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-3 |
|
7.75 |
20 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-4 |
|
6.91 |
19 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-5 |
|
6.16 |
18 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
0 |
-6 |
|
5.49 |
17 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-1 |
-7 |
|
4.89 |
16 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-2 |
-8 |
|
4.36 |
15 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-3 |
-9 |
|
3.88 |
14 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-4 |
-10 |
|
3.46 |
13 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
-5 |
-11 |
|
3.09 |
12 |
12 |
7 |
12 |
--- |
--- |
--- |
--- |
-6 |
-12 |
|
2.75 |
11 |
11 |
--- |
11 |
5 |
--- |
--- |
--- |
-7 |
-13 |
|
2.45 |
10 |
10 |
--- |
10 |
4 |
--- |
--- |
--- |
-8 |
-14 |
|
2.18 |
9 |
9 |
--- |
9 |
3 |
--- |
--- |
--- |
-9 |
-15 |
|
1.95 |
8 |
8 |
6 |
8 |
2 |
--- |
--- |
--- |
-10 |
-16 |
|
1.74 |
7 |
7 |
--- |
7 |
1 |
+3 |
--- |
--- |
-11 |
-17 |
|
1.55 |
6 |
6 |
--- |
6 |
0 |
+2 |
--- |
--- |
-12 |
-18 |
|
1.38 |
5 |
5 |
--- |
5 |
-1 |
+1 |
--- |
--- |
-13 |
-19 |
|
1.23 |
4 |
4 |
5 |
4 |
-2 |
0 |
--- |
--- |
-14 |
-20 |
|
1.10 |
3 |
3 |
--- |
3 |
-3 |
-1 |
+3 |
--- |
-15 |
-21 |
|
0.976 |
2 |
2 |
--- |
2 |
-4 |
-2 |
+2 |
--- |
-16 |
-22 |
|
0.870 |
1 |
1 |
--- |
1 |
-5 |
-3 |
+1 |
+3 |
-17 |
-23 |
|
0.775 |
0 |
test |
4 |
test |
-6 |
-4 |
0 |
+2 |
-18 |
-24 |
|
0.691 |
-1 |
-1 |
--- |
-1 |
-7 |
-5 |
-1 |
+1 |
-19 |
-25 |
|
0.616 |
-2 |
-2 |
--- |
-2 |
-8 |
-6 |
-2 |
0 |
-20 |
-26 |
|
0.549 |
-3 |
-3 |
--- |
-3 |
test |
-7 |
-3 |
-1 |
-21 |
-27 |
|
0.489 |
-4 |
-4 |
3 |
-4 |
-10 |
-8 |
-4 |
-2 |
-22 |
-28 |
|
0.436 |
-5 |
-5 |
--- |
-5 |
-11 |
-9 |
-5 |
-3 |
-23 |
-29 |
|
0.388 |
-6 |
-6 |
--- |
-6 |
-12 |
-10 |
-6 |
-4 |
-24 |
-30 |
|
0.346 |
-7 |
-7 |
--- |
-7 |
-13 |
-11 |
-7 |
-5 |
-25 |
-31 |
|
0.309 |
-8 |
-8 |
2 |
-8 |
-14 |
-12 |
-8 |
-6 |
-26 |
-32 |
|
0.275 |
-9 |
-9 |
--- |
-9 |
-15 |
-13 |
-9 |
-7 |
-27 |
-33 |
|
0.245 |
-10 |
-10 |
--- |
-10 |
-16 |
-14 |
-10 |
-8 |
-28 |
-34 |
|
0.218 |
-11 |
-11 |
--- |
-11 |
-17 |
-15 |
-11 |
-9 |
-29 |
-35 |
|
0.195 |
-12 |
-12 |
1 |
-12 |
-18 |
-16 |
-12 |
-10 |
-30 |
-36 |
|
0.174 |
-13 |
-13 |
--- |
--- |
-19 |
-17 |
-13 |
-11 |
-31 |
-37 |
|
0.155 |
-14 |
-14 |
--- |
--- |
-20 |
-18 |
-14 |
-12 |
-32 |
-38 |
|
0.138 |
-15 |
-15 |
--- |
--- |
-21 |
-19 |
-15 |
-13 |
-33 |
-39 |
|
0.123 |
-16 |
-16 |
--- |
--- |
-22 |
-20 |
-16 |
-14 |
-34 |
-40 |
|
0.109 |
-17 |
-17 |
--- |
--- |
-23 |
--- |
-17 |
-15 |
-35 |
-41 |
|
0.098 |
-18 |
-18 |
--- |
--- |
-24 |
--- |
-18 |
-16 |
-36 |
-42 |
|
0.087 |
-19 |
-19 |
--- |
--- |
-25 |
--- |
-19 |
-17 |
-37 |
-43 |
|
0.078 |
-20 |
-20 |
--- |
--- |
-26 |
--- |
-20 |
-18 |
-38 |
-44 |
|
0.069 |
-21 |
-21 |
--- |
--- |
-27 |
--- |
--- |
-19 |
-39 |
-45 |
|
0.061 |
-22 |
-22 |
--- |
--- |
-28 |
--- |
--- |
-20 |
-40 |
-46 |
|
0.055 |
-23 |
-23 |
--- |
--- |
-29 |
--- |
--- |
--- |
-41 |
-47 |
|
0.049 |
-24 |
-24 |
--- |
--- |
-30 |
--- |
--- |
--- |
-42 |
-48 |
|
0.044 |
-25 |
-25 |
--- |
--- |
-31 |
--- |
--- |
--- |
-43 |
-49 |
|
0.039 |
-26 |
-26 |
--- |
--- |
-32 |
--- |
--- |
--- |
-44 |
-50 |
|
0.035 |
-27 |
-27 |
--- |
--- |
-33 |
--- |
--- |
--- |
-45 |
-51 |
|
0.031 |
-28 |
-28 |
--- |
--- |
-34 |
--- |
--- |
--- |
-46 |
-52 |
|
0.028 |
-29 |
-29 |
--- |
--- |
-35 |
--- |
--- |
--- |
-47 |
-53 |
|
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
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|
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--- |
-42 |
-∞ |
-∞ |
-50 |
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註：如果您在此部落格的網頁閱覽這表格會有各種不便利，請至 Facebook 阿國的相片夾，是作成「jpg」檔的，無鎖允許右鍵下載。
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這表格在上載到這頁面時在格式上有什麼問題；可能是我在原來表格中有作了什麼特殊設定我已經不記得了。因此請您包涵。
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網際網路資源：
◾ 維基百科_VU meter [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/VU_meter
◾ 維基百科_Equal-loudness contour [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contour
◾ 維基百科_Fletcher-Munson curves [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Fletcher%E2%80%93Munson_curves
◾ 維基百科_Robinson-Dadson curves [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Robinson-Dadson_curves
◾ 維基百科_Peak programme meter [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_programme_meter
◾ 維基百科_Amplitude [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Amplitude
◾ 維基百科_Analog multiplier [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_multiplier
◾ 維基百科_Electrical network [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_network [中文]
◾ 維基百科_Alignment level [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Alignment_level
◾ 維基百科_Headroom [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Headroom_(audio_signal_processing)
◾ 維基百科_Distortion [英文] http://en.wikipedia.org/wiki/Distortion
◾ AES_Historical Committee_[ Early History of the Evolution of the Volume Indicator ] ( 1984 ) by John K. Hilliard. An original contribution, finally published. ( PDF檔 22KB ) http://www.aes.org/aeshc/pdf/hilliard_early-history-of-vi.pdf
◾ AES_Historical Committee_[ A New Standard Volume Indicator and Reference Level ] ( 1940 ) by Chinn, Gannett, and Morris. The classic IRE paper on the development of the “vu meter”. Includes the history of volume indicators, the engineering factors in designing the meter, and the text of the original standard. ( PDF 檔 2.69 MB ) http://www.aes.org/aeshc/pdf/chinn_a-new-svi.pdf
◾ AES_Historical Committee_[ Some Question and Answers on the Standard Volume Tndicator ] by Jay McKnight. A personal interpretation of the Chinn et al paper. ( PDF 檔 46 KB ) http://www.aes.org/aeshc/pdf/mcknight_qa-on-the-svi-6.pdf
◾ AES_Historical Committee_[ “Measuring the Dynamics of a Standard Volume Indicator ( SVI )” ] by Jay McKnight. A “How to do it” paper. ( PDF檔 49 KB ) http://www.aes.org/aeshc/pdf/mcknight_svi-measurement.pdf
◾ Adam’s Amplifiers_DIY vacuum tube guitar electronics_Attenuation [英文] http://amps.zugster.net/articles/attenuation
◾ Blackstone Appliances_Distortion 101 [英文] http://blackstoneappliances.com/dist101.html
◾ DK-Technologies_[ Audio Levels and Readings ] ( PDF 檔 561 KB ) http://www.dk-technologies.com/downloads/Audio%20Levels.pdf
◾ Dorrough Electronics Inc._[ Home page ] http://www.dorrough.com/
◾ Electronic Musician_Magazine Articles Jan 01, 2003_[ Meter Matters ] http://emusician.com/mag/emusic_meter_matters/index.html
◾ Sound on Sound_May 2000 Articles_[ Surround Sight ] http://www.soundonsound.com/sos/may00/articles/dkaudio.htm
◾ Sound on Sound_June 2000 Articles_[ Meter Rules ] http://www.soundonsound.com/sos/jun00/articles/metring.htm
◾ udn部落格_音響阿國的部落格_文章分類：音量單位指示器 http://blog.udn.com/hckconsultant/article?f_ART_CATE=678136
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參考書籍資料：
◾ 亞馬遜網路書店_[ Sound System Engineering, 3rd edition ] Chapter 2 Using the Decibel_by Don Davis. http://www.amazon.com/Sound-System-Engineering-Third-Davis/dp/0240808304/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1287244315&sr=1-1
◾ 亞馬遜網路書店_[ Handbook for Sound Engineering, 3rd edition. ] Chapter 26 VU Meters and Devices_by Glen Ballou. http://www.amazon.com/Handbook-Sound-Engineers-Third-Ballou/dp/0240807588/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1287244381&sr=1-1
◾ AES R2-2004 [ AES project for articles on professional audio and for equipment specifications-Notations for expressing levels ] http://www.aes.org/publications/standards/search.cfm?docID=9
◾ AES17-1998 ( r2009 ): AES standard method for digital audio engineering -- Measurement of digital audio equipment ( Revision of AES17-1991 ) http://www.aes.org/publications/standards/search.cfm?docID=21
◾ International Electrotechnical Commission ( IEC )_IEC 60268-10 Ed. 2.0, 1991-03-13 [ Sound system equipment. Part 10: Peak programme level meters ] http://webstore.iec.ch/webstore/webstore.nsf/artnum/018760
◾ International Electrotechnical Commission ( IEC )_IEC 60268-17 Ed. 1.0, 1990-10-30 [ Sound system equipment. Part 17: Standard volume indicators ] http://webstore.iec.ch/webstore/webstore.nsf/artnum/001383
◾ International Electrotechnical Commission ( IEC )_IEC 60268-17 Corr. 1, 1991-09 [ Corrigendum 1 - Sound system equipment. Part 17: Standard volume indicators ]
◾ International Electrotechnical Commission ( IEC )_IEC/TR_60268-18 Ed. 1.0, 1995-11-22 [ Sound system equipment - Part 18: Peak programme level meters - ◾ Digital audio peak level meter ]
http://webstore.iec.ch/webstore/webstore.nsf/artnum/018772
…
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