Un medidor de programa de picos ( PPM ) es un instrumento utilizado en audio profesional que indica el nivel de una señal de audio .
Los diferentes tipos de PPM se dividen en categorías amplias:
En el uso profesional, que requiere mediciones de nivel consistentes en toda la industria, los medidores de nivel de audio a menudo cumplen con un estándar formal. Esto garantiza que todos los medidores compatibles indiquen el mismo nivel para una señal de audio determinada. El estándar principal para PPM es IEC 60268-10. Describe dos diseños diferentes de cuasi-PPM que tienen sus raíces en medidores desarrollados originalmente en la década de 1930 para las redes de radiodifusión AM de Alemania (Tipo I) y el Reino Unido (Tipo II). El término medidor de programa pico generalmente se refiere a estos tipos especificados por IEC y diseños similares. Aunque originalmente fueron diseñados para monitorear señales de audio analógicas, estos PPM ahora también se usan con audio digital.
Los PPM no proporcionan un control eficaz del volumen . Los tipos más nuevos de medidores sí lo hacen, y ahora hay un impulso dentro de la industria de la radiodifusión para alejarse de los medidores de nivel tradicionales mencionados en este artículo y adoptar dos nuevos tipos: medidores de sonoridad basados en EBU Tech. 3341 y sobremuestreo de PPM verdaderos. El primero se utilizaría para estandarizar el volumen de la transmisión a −23 LUFS y el segundo para evitar la saturación digital . [2]
Al igual que muchos otros tipos de medidores de nivel de audio, los PPM originalmente usaban pantallas electromecánicas. Estos tomaron la forma de medidores de panel de bobina móvil o galvanómetros de espejo con una 'balística' exigente: el requisito clave era que el nivel indicado debería aumentar lo más rápido posible con un sobrepaso insignificante . Estas pantallas requieren una electrónica activa del conductor.
Hoy en día, los PPM se implementan a menudo como visualizaciones incrementales de "gráficos de barras" que utilizan segmentos iluminados de estado sólido en una matriz vertical u horizontal. Para estos, IEC 60268-10 requiere un mínimo de 100 segmentos y una resolución mejor que 0,5 dB en los niveles más altos.
Muchos operadores prefieren el tipo de pantalla de medidor de bobina móvil, en la que una aguja se mueve en un arco, porque sienten que el movimiento angular es más fácil de monitorear para el ojo humano que el movimiento lineal de un gráfico de barras. [3]
Los PPM también se pueden implementar en software: en una computadora de uso general o mediante un dispositivo dedicado que inserta una imagen PPM en una señal de imagen para mostrarla en un monitor de imagen.
Existe una variedad de términos como "nivel de alineación" y "nivel operativo", y su significado puede variar de un lugar a otro. En un intento por aportar claridad a las definiciones de nivel en el contexto de la transmisión de programas de un país a otro, donde pueden aplicarse diferentes prácticas técnicas, la Rec. UIT-R. BS.645 definió tres niveles de referencia: nivel de medición (ML), nivel de alineación (AL) y nivel máximo permitido (PML). Este documento muestra la lectura correspondiente a estos niveles para varios tipos de contador. [4] Nivel de alineación es el nivel de un tono de alineación de onda sinusoidal constante. Nivel máximo permitido se refiere a la indicación máxima permitida del medidor a la que los operadores deben aspirar en el habla, la música, etc., no en el tono.
Los PPM suelen utilizar pantallas en blanco sobre negro para minimizar la fatiga visual, especialmente durante períodos de uso prolongados.
Los PPM generalmente se calibran de una de estas maneras:
Cualquiera que sea el esquema utilizado, normalmente hay una marca de escala correspondiente al nivel de alineación.
La mayoría de los PPM tienen una escala aproximadamente logarítmica, es decir, aproximadamente lineal en decibelios, para proporcionar indicaciones útiles en un amplio rango dinámico .
Los cuasi-PPM utilizan un tiempo de integración corto para que puedan registrar picos de más de unos pocos milisegundos de duración. En el contexto original de la radiodifusión AM en la década de 1930, las sobrecargas debidas a picos más cortos se consideraban sin importancia porque el oído humano no podía detectar la distorsión debida al recorte momentáneo. Ignorar el recorte momentáneo hizo posible aumentar los niveles promedio de modulación. En la práctica moderna del audio digital, donde se espera que los estándares de calidad sean mucho más altos que los de la radio AM en la década de 1930, el recorte, incluso de picos cortos, generalmente se considera algo que se debe evitar.
En señales de audio típicas del mundo real, un cuasi-PPM subestima el pico real entre 6 y 8 dB. [5] Sin embargo, los cuasi-PPM todavía se utilizan ampliamente en la era digital debido a su utilidad para lograr el equilibrio del programa. Las sobrecargas se evitan permitiendo, normalmente, 9 dB de margen dinámico al controlar los niveles digitales con un cuasi-PPM.
La medida en que los cuasi-PPM muestran una amplitud menor que la verdadera de los picos momentáneos está determinada por el "tiempo de integración". Esto se define en IEC 60268-10 como "... la duración de una ráfaga de voltaje sinusoidal de 5000 Hz en el nivel de referencia que da como resultado una indicación 2 dB por debajo de la indicación de referencia". [6] [7] Esta norma también contiene tablas que muestran la diferencia entre los picos indicados y verdaderos para ráfagas de tonos de otras duraciones. Cuanto mayor sea el tiempo de integración, mayor será la diferencia entre los picos verdadero e indicado.
En normas anteriores se utilizaban diferentes métodos de medición y criterios, como 0,2 Neper o 80% de voltaje en lugar de 2 dB, pero la diferencia práctica entre ellos era pequeña. [8]
Un PPM Tipo I tiene un tiempo de integración de 5 milisegundos y un PPM Tipo II tiene un tiempo de integración de 10 milisegundos.
Todos los PPM tienen un tiempo de retorno mucho mayor que el tiempo de integración, para darle al operador más tiempo para ver los picos y reducir la fatiga visual. Los PPM de tipo I retroceden 20 dB en 1,7 segundos. Los PPM de tipo II retroceden 24 dB en 2,8 segundos.
El PPM se desarrolló originalmente, de forma independiente tanto en Alemania como en el Reino Unido, para su uso en redes de radiodifusión AM en la década de 1930. Se trataba de medidores de cuasi pico con algunas características en común pero, por lo demás, sustancialmente diferentes. Son superiores a los tipos de medidores anteriores que no eran buenos para monitorear los niveles máximos de audio.
Aproximadamente entre 1936 y 1937, las emisoras alemanas desarrollaron un medidor de picos de programación con un galvanómetro de espejo conocido como "Lichtzeigerinstrument" (puntero luminoso) para la visualización. El sistema constaba de un amplificador de potencia (por ejemplo, ARD tipos U21 y U71) y una unidad de visualización separada (por ejemplo, ARD tipos J47 y J48). [9] Una versión estéreo, conocida como "Doppel-Lichtzeigerinstrument", contenía dos pantallas de galvanómetro de espejo en una sola carcasa. Este tipo de pantallas todavía se utilizaron hasta la década de 1970, cuando las pantallas de gráficos de barras de estado sólido se convirtieron en la norma.
El diseño se estandarizó como DIN 45406. Evolucionó hasta convertirse en el medidor Tipo I en IEC 60268-10 y todavía se lo conoce coloquialmente como DIN PPM. En comparación con los diseños Tipo II, tiene tiempos de integración y retorno más rápidos, un rango dinámico mucho más amplio y una escala semilogarítmica, y está calibrado en dB en relación con el nivel máximo permitido. Sigue utilizándose en gran parte del norte de Europa. [10]
En la radiodifusión alemana, la señal analógica nominal correspondiente al nivel máximo permitido fue estandarizada por ARD en 1,55 voltios (+6 dBu), y esta es la sensibilidad habitual de un PPM de tipo DIN para una indicación de 0 dB. El nivel de alineación (−3 dBu) se muestra en el medidor mediante una marca de escala en −9.
En Escandinavia se utiliza una variante del DIN PPM conocida como "nórdica". Tiene los mismos tiempos de integración y retorno pero una escala diferente, siendo 'TEST' correspondiente al Nivel de Alineación (0 dBu) y +9 correspondiente al Nivel Máximo Permitido (+9 dBu). [3] [10] [11] En comparación con la escala DIN, la escala nórdica es más logarítmica y cubre un rango dinámico algo menor.
La BBC utilizó varios métodos para medir el volumen de programas en sus primeros años, incluido el "indicador de volumen" y el "voltímetro deslizante".
En 1932, cuando la BBC se trasladó a unas instalaciones especialmente diseñadas en Broadcasting House , se introdujo el primer medidor de audio llamado "medidor de programa". Fue desarrollado por Charles Holt-Smith del Departamento de Investigación y pasó a ser conocido como el "medidor Smith". Este fue el primer metro con marcas blancas sobre fondo negro. Estaba impulsado por un circuito que proporcionaba una característica de transferencia aproximadamente logarítmica , por lo que podía calibrarse en decibelios . Las características generales fueron producto del circuito conductor y la balística del movimiento.
El primero de los PPM fue diseñado por CG Mayo, también del Departamento de Investigación de la BBC. Entró en servicio en 1938. Mantuvo la pantalla logarítmica en blanco sobre negro del medidor Smith e incluyó todas las características de diseño clave que todavía se utilizan hasta el día de hoy con sólo una ligera modificación: rectificación de onda completa , integración rápida y retorno lento. veces, y una escala sencilla calibrada del 1 al 7.
Mayo y otros determinaron los tiempos de integración y retorno mediante una serie de experimentos. Al principio, pretendían crear un medidor de pico real para evitar que los transmisores excedieran el 100% de modulación. Crearon un prototipo de medidor con un tiempo de integración de aproximadamente 1 ms. Descubrieron que el oído tolera una distorsión de sólo unos pocos ms y que un "tiempo de registro" de 4 ms es suficiente. Hicieron del tiempo de regreso un compromiso entre un regreso rápido, que cansaba la vista, y un regreso lento, que dificultaba el control. Los ingenieros decidieron que el medidor debería tardar entre 2 y 3 segundos en bajar 26 dB. [12] [13]
El BBC PPM se convirtió en objeto de varias normas formales: BS 4297:1968 (reemplazada); BS5428:Parte 9:1981 (reemplazada) y luego BS 6840-10:1991. El texto de este último es idéntico al PPM Tipo IIa en IEC 60268-10:1991. [10]
El nivel de alineación (0 dBu) y el nivel máximo permitido (+8 dBu) corresponden a las marcas de escala '4' y '6' respectivamente.
El BBC PPM fue adoptado por emisoras comerciales del Reino Unido. Otras organizaciones de todo el mundo, incluidas la UER , la CBC y la ABC , utilizaron la misma dinámica pero con escalas ligeramente diferentes. [10]
Los PPM británicos modernos tienen un espacio de 4 dB entre las marcas de escala. Los diseños más antiguos tenían un espacio de 6 dB entre '1' y '2'. A veces, esta discrepancia también se puede encontrar en la posición equivalente en las escalas derivadas CBC y ABC.
Desde su creación en 1939 hasta 2009, la pantalla PPM estuvo disponible en forma de un movimiento electromecánico de bobina móvil con una exigente especificación balística. Durante muchos años fueron fabricados por Ernest Turner and Company, [12] y en años posteriores por Sifam, con sede en Torquay. En 2009, Sifam anunció que pondría fin a la producción del movimiento de doble aguja Tipo 74. En 2010, Sifam puso fin a toda la fabricación de movimientos de medidores de PPM. Tres usuarios importantes (Bryant Unlimited, Canford Audio y TSL) realizaron pedidos finales a Sifam de grandes existencias de medidores para abastecer las actividades de fabricación y mantenimiento durante varios años. [14]
In the UK, twin-needle PPMs are sometimes used for stereo. Red and green needles are used for left and right. This colour convention comes from port and starboard navigation lights, in accordance with an ancient BBC in-joke about Broadcasting House resembling a battleship. White and yellow needles are used for sum and difference (M and S). A more recent variation is to use a black needle with a dayglo orange tip for S instead of yellow.
The sensitivity of the S indication can be increased on some meter installations by 20 dB; this is to aid line-up procedures, e.g., of stereo mic pairs, or the azimuth of analogue tape machine heads, which rely on cancellation of the S signal.
M and S meters are normally aligned to the 'M6' standard in which M = (L + R) − 6 dB and S = (L − R) − 6 dB. In other words, the sum and difference signals are each attenuated by 6 dB before being displayed on the meter. As a result, signals of identical amplitude and phase in the left and right channels make the M meter show exactly the same deflection as for the individual L and R meters. This is because summing two identical signals produces a result 6 dB louder than either source, but the M and S meters show summed signals attenuated by 6 dB to compensate. The M6 standard means that dual mono sources (e.g. a presenter panned to the centre of a stereo sound stage) can be peaked to 6 in both channels, with the M meter also showing 6.
The M6 format has largely replaced the earlier 'M3' standard in which the sum and difference attenuation is only 3 dB. This M3 format is designed to give a more accurate indication of the level of the summed mono signal when working with conventional stereo material. The premise is that in summing two signals of similar level but carrying non-phase-coherent sounds (i.e. typical stereo material), the result averages 3 dB more than either source channel (rather than 6 dB more). The M3 standard means that true stereo material can be peaked to 6 in both channels, with the M meter also showing 6. However, dual-mono sources can only be peaked to 5.25 in each channel to keep the M meter at 6.
Note: the chosen M6/M3 metering standard does not affect the relative audible balance of sounds panned to one side versus the centre – that is determined solely by the panning law of the mixing console's pan-pot.
The M6 standard is deemed a simpler form of metering for untrained broadcasters to use as it keeps the M meter at '4' for Alignment Level and '6' for peaks, without the operator having to remember to subtract 3 dB.
La radiodifusión comercial en el Reino Unido utilizó inicialmente M3 [16] , pero cambió a M6 en 1980. Esto fue ordenado por el Código de prácticas de ingeniería de la IBA . [17] Las instalaciones de la BBC utilizaron M3 hasta 1999. La BBC ahora utiliza M6 tanto en radio como en televisión, aunque muchos equipos heredados todavía están configurados para el estándar M3 "tradicional".
El PPM de la EBU es una variante del PPM británico diseñado para el control de niveles de programas en el intercambio internacional de programas. Está formalizado como PPM Tipo IIb en IEC 60268-10. Es idéntico al PPM británico excepto por la placa de escala, que está calibrada en dB en relación con el nivel de alineación, que está marcada como "TEST". También hay ticks a intervalos de 2 dB y a +9 dB, correspondientes al nivel máximo permitido.
A finales de la década de 1930 se consideró el uso de PPM en los EE. UU., pero se rechazó en favor de un "indicador de volumen estándar" ( medidor VU ) por motivos de costo. Una investigación conjunta de CBS , NBC y Bell Labs encontró que el uso de un diseño experimental de PPM (con un tiempo de integración relativamente largo de 25 ms) en el control de los niveles del programa daba solo una ventaja de 1 dB sobre el vúmetro, en términos de salida promedio. nivel para una determinada cantidad de distorsión. Se consideró que esto era demasiado pequeño para justificar un gasto mucho mayor. También se descubrió que los vúmetros daban lecturas más consistentes que los PPM al comparar los niveles de programa en el extremo de envío y recepción de líneas largas sujetas a un retraso de grupo , que alteraba la forma de onda. [18] Esta conclusión ha sido cuestionada por otros. [19]
Un mito ampliamente creído es que el PPM se desarrolló como una alternativa superior al vúmetro. De hecho, el PPM fue lo primero y, en todo caso, el vúmetro se desarrolló como una alternativa económica al PPM. [18]
En 1980, ABC tenía alrededor de 100 PPM en uso en salas de control de Nueva York y su Oficina de Noticias de Washington, y estaba encargando nuevas consolas con PPM instalados. Estos eran PPM de tipo II con las siete marcas denominadas −22, −16, −12, −8, −4, 0 y +4. ABC descubrió que lo mejor era una versión modificada del medidor EBU basada en la 'escala A' del vúmetro, ya que permitía a los operadores usar su jerga habitual, como "nivel cero", etc. [19] La apariencia es similar a una escala EBU excepto que los números son 8 dB más bajos.
Para ayudar a la alineación tanto de los vúmetros como del PPMS, ABC en Nueva York utilizó una señal de prueba especial conocida como ATS. Un tono de 440 Hz alternaba entre un tono constante a +8 dBu (indicado a 0 VU y −8 PPM) y ráfagas de tono a +16 dBu (indicado a 0 VU y 0 PPM). [19]
En 1978, los PPM ya se utilizaban en la planta de Vancouver de la Canadian Broadcasting Corporation. Se utilizaban unos 30 o 40 PPM, y sólo se conservaban uno o dos vúmetros para resolver disputas de telecomunicaciones . Estos son PPM de tipo II con las siete marcas etiquetadas −6, 0, +4, +8, +12, +16 y +20: esta escala muestra niveles absolutos en dBu (o dBm en 600 Ω). La apariencia es similar a la del ABC PPM excepto que todos los números son 16 dB más altos. [19]
La South African Broadcasting Corporation (SABC) utiliza un PPM Tipo II modificado con una placa de escala en blanco y negro calibrada en porcentaje y dB en relación con el nivel máximo permitido, que es +6 dBu. El nivel de alineación es 0 dBu o 50%.
IEC 60268-18 es un estándar parcial para un PPM diseñado para su uso con audio digital tanto en uso profesional como de consumo, utilizando "pantallas incrementales de tipo barra o punto o pantallas numéricas". Una pantalla de este tipo muestra el nivel relativo a 0 dBFS. El tiempo de integración puede tener cualquier valor inferior a 5 ms; por lo tanto, tanto los medidores de pico verdadero como los de cuasi pico pueden cumplirlo, y diferentes medidores pueden indicar niveles muy diferentes a pesar del cumplimiento del estándar. El tiempo de retorno tiene el mismo valor que un medidor de Tipo I: 1,7±0,3 segundos para una caída de 20 dB. [20]
IEC 60268-10 especifica tres variantes: Tipos I, IIa y IIb, conocidos coloquialmente como tipos DIN, British y EBU respectivamente. Los tipos IIa y IIb se diferencian únicamente en las marcas de escala. [6]
Las variantes Nordic, ABC, CBC y SABC no están especificadas en IEC 60268-10. El PPM nórdico utiliza balística tipo I con una escala diferente. Las variantes ABC, CBC y SABC utilizan balística Tipo II con diferentes escalas.
Los parámetros para el medidor VU y el modulómetro Nagra se incluyen en la siguiente tabla para comparar. Alguna información se ha obtenido de la Rec. UIT-T. J.15. [8]
El 'modulómetro' es un tipo patentado de cuasi-PPM que se encuentra en los productos Nagra . Tiene un tiempo de integración (−2 dB) de 7,5 ms, [21] y una escala semilogarítmica con una apariencia entre la de un vúmetro y la de un PPM tipo DIN. Una versión estéreo ("doble módulo") utiliza un movimiento de medidor con dos agujas coaxiales.
En la práctica típica de las grabadoras de cinta analógicas de Nagra, el nivel de alineación se considera −8 y el nivel máximo es 0. Por lo tanto, los grabadores de sonido que utilizan mezcladores de ubicación normalmente envían un tono a 0 VU o PPM 4 (británico) y ajustan la ganancia de la grabadora Nagra para leer − 8 en el modulómetro.
Algunas grabadoras digitales más nuevas, por ejemplo, la Nagra VI, tienen módulos mostrados como gráficos de barras calibrados en dBFS. [22] Para estos, el nivel de alineación es como para cualquier otro PPM digital, es decir, −18 dBFS (EBU) o −20 dBFS (SMPTE).
Para utilizar los PPM de forma eficaz para controlar los niveles de sonido es necesario comprender los fundamentos y las limitaciones del diseño.
Muchos ingenieros prefieren el PPM al vúmetro mucho más lento que se utiliza en los EE. UU., pero su uso requiere cierta interpretación. Aunque proporciona una útil advertencia de sobrecarga, no representa ni el nivel máximo real ni el volumen subjetivo. La BBC tiene tablas que muestran las configuraciones recomendadas para diferentes tipos de programas, como discursos, música clásica, etc., que intentan tener en cuenta estos últimos.
Independientemente del tipo de programa, suele haber un Nivel Máximo Permitido nominal, como se indica en un PPM. Se espera que los operadores mantengan los niveles por debajo, dentro de lo razonable. Las prácticas varían entre países y organizaciones. En el Reino Unido, el nivel máximo permitido es 8 dB por encima del nivel de alineación, lo que corresponde a '6' en la escala británica de PPM. Las normas ITU-T para circuitos internacionales de programas sonoros especifican un nivel máximo permitido de 9 dB por encima del nivel de alineación. En consecuencia, +9 dB está representado por una marca en la escala EBU PPM.
Debido a que los PPM cuasi-pico no indican ni volumen ni picos verdaderos sino algo entre ambos, es importante dejar suficiente margen dinámico al usarlos en el control de niveles de audio digital. La convención EBU (R68) prevé esto al definir el nivel de alineación como −18 dBFS. [23] Por lo tanto, un pico al nivel máximo permitido como se indica en un cuasi-PPM corresponde a −9 o −10 dBFS. Este margen de 9 a 10 dB permite el error del operador, ya que el pico verdadero suele ser varios dB superior a la indicación de PPM, y el procesamiento posterior de la señal (por ejemplo, conversión de frecuencia de muestreo) puede aumentar la amplitud.
SMPTE RP 0155 recomienda un nivel de alineación diferente, correspondiente a 0 VU, de −20 dBFS. [24] Las dos convenciones dan como resultado niveles de tono de alineación que difieren en 2 dB, pero en la práctica el nivel de modulación del programa tiende a ser similar.
La SMPTE y la UER acuerdan que, independientemente de si se utiliza −18 o −20 dBFS como nivel de alineación, ese nivel debe declararse y que en ambos casos el programa debe alcanzar un nivel máximo permitido de −9 dBFS cuando se mide en un IEC 60268-10 cuasi-PPM con un tiempo de integración de 10 milisegundos. [25]
IEC 60268-10 se ocupa principalmente de los PPM altamente especificados Tipo I y Tipo II utilizados en radiodifusión. Sin embargo, también contiene una breve sección sobre PPM para aplicaciones "secundarias y de consumo". Los requisitos incluyen un mínimo de una pantalla tipo gráfico de barras de 12 segmentos que cubra un rango de −42 dB a +6 dB en relación con el nivel máximo nominal, y los mismos tiempos de integración y retorno que un PPM Tipo I. [6]
existe la posibilidad de que el ISP suba +8dBFS
