Ponderación de ruido ITU-R 468


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ITU-R 468 (originalmente definido en la recomendación 468-4 del CCIR , por lo tanto también conocido como ponderación CCIR ; a veces denominado CCIR-1k ) es un estándar relacionado con la medición de ruido , ampliamente utilizado al medir el ruido en sistemas de audio. La norma, [1] ahora denominada ITU-R BS.468-4, define una curva de filtro de ponderación , junto con un rectificador de cuasi-pico que tiene características especiales definidas por pruebas de ráfagas de tonos especificadas . Actualmente es mantenido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones, quien se hizo cargo del CCIR.

Se utiliza especialmente en el Reino Unido, Europa y países anteriores del Imperio Británico como Australia y Sudáfrica. [ cita requerida ] Es menos conocido en los EE. UU. donde siempre se ha utilizado la ponderación A. [2]

La ponderación M es un filtro estrechamente relacionado, una versión desplazada de la misma curva, sin el detector de cuasi-pico.

Explicación

Si bien la mayoría de los ingenieros de audio están familiarizados con la curva de ponderación A , que se basó en el contorno de igual volumen de 40 fonios derivado inicialmente por Fletcher y Munson (1933), la última curva de ponderación CCIR-468 (ahora compatible como estándar de la UIT ) es menos conocido fuera del Reino Unido y Europa. Incorporado originalmente en un estándar ANSI para medidores de nivel de sonido , la ponderación A fue diseñada para medir la audibilidad de los sonidos por sí mismos. Nunca fue diseñado específicamente para la medición de los colores más aleatorios (casi blancos o rosados).) ruido en equipos electrónicos, aunque la mayoría de los fabricantes de micrófonos lo han utilizado para este propósito desde la década de 1970. El oído humano responde de manera bastante diferente a los clics y ráfagas de ruido aleatorio, y es esta diferencia la que dio lugar a la ponderación 468, que junto con la medición cuasi-pico (en lugar de la medición rms utilizada con la ponderación A) se volvió ampliamente utilizada por emisoras de todo el Reino Unido, Europa y los países de la ex Commonwealth británica , donde los ingenieros se vieron fuertemente influenciados por los métodos de prueba de la BBC . Las compañías telefónicas de todo el mundo también han utilizado métodos similares a la ponderación 468 con medición de cuasi-pico para describir la interferencia objetable inducida en un circuito telefónico al conmutar transitorios en otro.

Historia

Investigacion original

Los desarrollos en la década de 1960, en particular la difusión de la radiodifusión FM y el desarrollo del casete de audio compacto con reducción de ruido Dolby-B , alertaron a los ingenieros sobre la necesidad de una curva de ponderación que arrojara resultados subjetivamente significativos sobre el ruido aleatorio típico que limitaba el rendimiento. de circuitos de radiodifusión, equipos y circuitos de radio. La ponderación A no estaba dando resultados consistentes, especialmente en transmisiones de radio FM y grabación de casete compacto donde se da prioridadde altas frecuencias resultó en un aumento de las lecturas de ruido que no se correlacionaron con el efecto subjetivo. Los primeros esfuerzos para producir una mejor curva de ponderación condujeron a un estándar DIN que se adoptó durante un tiempo para la medición de equipos de alta fidelidad europeos.

Los experimentos en la BBC llevaron al Informe EL-17 del Departamento de Investigación de la BBC , La evaluación del ruido en los circuitos de frecuencia de audio , [3] en el que se informaron experimentos en numerosos sujetos de prueba, utilizando una variedad de ruidos que van desde clics hasta ráfagas de tonos y rosa. ruido . Se pidió a los sujetos que compararan estos con un tono de 1 kHz, y luego se compararon las puntuaciones finales con los niveles de ruido medidos utilizando varias combinaciones de filtro de ponderación y detector de cuasi-pico que existían en ese momento (como los definidos en un estándar DIN alemán ahora descontinuado ). Esto condujo al estándar CCIR-468 que definió una nueva curva de ponderación y un rectificador de cuasi-pico.

El origen de la actual curva de ponderación ITU-R 468 se remonta a 1956. El informe de 1968 de la BBC EL-17 analiza varias curvas de ponderación, incluida una identificada como DPB que fue elegida como superior a las alternativas: ASA, CCIF y OIRT. El gráfico de la curva DPB es idéntico al de la curva ITU-R 486, excepto que esta última se extiende a frecuencias ligeramente más bajas y más altas. El informe de la BBC afirma que esta curva se dio en una "contribución de la DBP (La Administración Telefónica de la República Federal Alemana) en el Libro Rojo Vol. 1 1957 que cubre la primera asamblea plenaria del CCITT (Ginebra 1956)". DBP es Deutsche Bundespost, la oficina de correos alemana que ofrece servicio telefónico en Alemania como lo hace la GPO en el Reino Unido. El informe de la BBC afirma que "esta característica se basa en pruebas subjetivas descritas por Belger". y cita un artículo de 1953 de E. Belger.

Dolby Laboratories adoptó la nueva ponderación CCIR-468 para su uso en la medición de ruido en sus sistemas de reducción de ruido, tanto en cine (Dolby A) como en casetes (Dolby B), donde otros métodos de medición no mostraban la ventaja de tal reducción de ruido. Algunos escritores de columnas de alta fidelidad tomaron la ponderación 468 con entusiasmo, observando que reflejaba la mejora de aproximadamente 10 dB en el ruido observada subjetivamente en las grabaciones de casete cuando se usaba Dolby B, mientras que otros métodos podrían indicar un empeoramiento real en algunas circunstancias, porque no atenuaron lo suficiente ruido por encima de 10 kHz.

Estándares

La Recomendación 468-1 del CCIR se publicó poco después de este informe y parece haberse basado en el trabajo de la BBC. Las versiones posteriores hasta CCIR 468-4 se diferenciaron solo en cambios menores a las tolerancias permitidas. Este estándar se incorporó luego a muchos otros estándares nacionales e internacionales (IEC, BSI, JIS, ITU) y se adoptó ampliamente como el método estándar para medir el ruido en las especificaciones de transmisión, audio profesional y ' Hi-Fi ' a lo largo de la década de 1970. Cuando el CCIR dejó de existir, la norma fue asumida oficialmente por la UIT-R ( Unión Internacional de Telecomunicaciones ). El trabajo actual en este estándar ocurre principalmente en el mantenimiento de IEC 60268, el estándar internacional para sistemas de sonido.

La curva CCIR difiere mucho de la ponderación A en la región de 5 a 8 kHz donde alcanza un pico de +12,2 dB a 6,3 kHz, la región en la que parecemos ser extremadamente sensibles al ruido. Si bien se ha dicho (incorrectamente) que la diferencia se debe a un requisito para evaluar la intrusión del ruido en presencia de material del programa, en lugar de solo a la sonoridad, el informe de la BBC deja en claro el hecho de que esta no fue la base de los experimentos. La verdadera razón de la diferencia probablemente se relaciona con la forma en que nuestros oídos analizan los sonidos en términos de contenido espectral a lo largo de la cóclea . Esto se comporta como un conjunto de filtros poco espaciados con un factor Q aproximadamente constante , es decir, anchos de banda proporcionales a sus frecuencias centrales. Alta frecuenciaPor tanto, las células ciliadas serían sensibles a una mayor proporción de la energía total en ruido que las células ciliadas de baja frecuencia. Aunque las respuestas de las células ciliadas no son exactamente Q constante, y las cosas se complican aún más por la forma en que el cerebro integra las salidas de las células ciliadas adyacentes, el efecto resultante aparece aproximadamente como una inclinación centrada en 1 kHz impuesta sobre la ponderación A.

Dependiendo del contenido espectral, las mediciones de ruido ponderadas 468 son generalmente 11 dB más altas que las ponderadas A, y esto es probablemente un factor en la reciente tendencia a alejarse de la ponderación 468 en las especificaciones del equipo a medida que disminuye el uso de cintas de casete.

Es importante darse cuenta de que la especificación 468 cubre tanto la medición ponderada como 'no ponderada' (usando un filtro de paso de banda de 22 Hz a 22 kHz 18 dB / octava) y que ambas usan un rectificador de cuasi-pico muy especial con una dinámica cuidadosamente diseñada (A- la ponderación utiliza la detección de RMS sin ningún motivo en particular [ cita requerida ] ). En lugar de tener un simple 'tiempo de integración', este detector requiere la implementación con dos 'seguidores máximos' en cascada, cada uno con diferentes constantes de tiempo de ataque cuidadosamente elegidas para controlar la respuesta a ráfagas de tono tanto simples como repetidas de varias duraciones. Esto asegura que las mediciones del ruido impulsivo tengan debidamente en cuenta nuestra sensibilidad auditiva reducida a ráfagas cortas. Este cuasi picoLa medición también se denomina ponderación sofométrica .

Esto fue una vez más importante porque las transmisiones externas se transmitían a través de 'circuitos de música' que usaban líneas telefónicas, con clics de Strowger y otras centrales telefónicas electromecánicas. Ahora encuentra una nueva relevancia en la medición del ruido en las 'tarjetas de audio' de las computadoras, que comúnmente sufren clics cuando las unidades se inician y se detienen.

Uso actual de ponderación 468

La ponderación 468 también se utiliza en la medición de distorsión ponderada a 1 kHz. La ponderación del residuo de distorsión después de eliminar la fundamental enfatiza los armónicos de orden alto, pero solo hasta 10 kHz más o menos donde la respuesta de los oídos cae. Esto da como resultado una sola medición (a veces llamada medición de residuo de distorsión ) que se ha afirmado que se corresponde bien con el efecto subjetivo incluso para amplificadores de potencia donde se sabe que la distorsión de cruce es mucho más audible de lo que sugerirían las mediciones normales de THD ( distorsión armónica total ).

La BBC y muchas otras emisoras siguen exigiendo la ponderación 468, [4] con una conciencia cada vez mayor de su existencia y del hecho de que es más válida en ruido aleatorio donde no existen tonos puros. [ cita requerida ]

A menudo, tanto las cifras ponderadas A como las ponderadas 468 se citan para el ruido, especialmente en las especificaciones de los micrófonos.

Aunque no está destinada a esta aplicación, la curva 468 también se ha utilizado (desplazamiento para colocar el punto de 0 dB a 2 kHz en lugar de 1 kHz) como "ponderación M" en normas como ISO 21727 [5] destinadas a medir el volumen o la molestia. de bandas sonoras de cine. Esta aplicación de la curva de ponderación no incluye el detector de cuasi-pico especificado en el estándar ITU.

La ponderación M está disponible en Avee Player versión 1.3.0 o posterior. [ cita requerida ]

Resumen de la especificación

Nota: este no es el estándar definitivo completo.

Especificación de la curva de ponderación (medida ponderada)

La curva de ponderación se especifica mediante un diagrama de circuito de una red de ponderación y una tabla de respuestas de amplitud.

Arriba está el diagrama de circuito del filtro de ponderación ITU-R 468. Las impedancias de fuente y sumidero son ambas de 600 ohmios (resistiva), como se muestra en el diagrama. Los valores se toman directamente de la especificación ITU-R 468. Tenga en cuenta que, dado que este circuito es puramente pasivo, no puede crear la ganancia adicional de 12 dB requerida; cualquier resultado debe corregirse con un factor de 8,1333 o +18,2 dB.

Tabla de respuestas de amplitud:

Los valores de la tabla de respuesta de amplitud difieren ligeramente de los resultantes del diagrama de circuito, por ejemplo, debido a la resolución finita de los valores numéricos. En la norma se dice que el capacitor de 33.06 nF se puede ajustar o se puede usar un filtro activo.

El modelado a mano del circuito anterior y algunos cálculos dan esta fórmula para obtener la respuesta de amplitud en dB para cualquier valor de frecuencia dado:

donde

Requisitos de respuesta de ráfagas de tono

Ráfagas simples de 5 kHz:

Respuesta de ráfaga de tono repetitiva

Ráfagas de 5 ms, 5 kHz con frecuencia de repetición:

Medida no ponderada

Utiliza HPF de 22 Hz y LPF de 22 kHz 18 dB / década o más (se agregarán tablas)

Ver también

  • Filtro de ponderación
  • Contorno de igual volumen
  • Ponderación de ruido
  • Ponderación A
  • Medidas del sistema de audio

Referencias

  1. ^ "RECOMENDACIÓN UIT-R BS.468-4 - Medición de voltaje de ruido de audiofrecuencia" (PDF) . www.itu.int . Unión Internacional de Telecomunicaciones . Consultado el 18 de octubre de 2016 .
  2. ^ "1910.95 - exposición al ruido ocupacional. | Administración de salud y seguridad ocupacional" . www.osha.gov . Consultado el 28 de octubre de 2018 .
  3. ^ Informe del Departamento de Investigación de la BBC: la evaluación del ruido en los circuitos de audiofrecuencia. http://downloads.bbc.co.uk/rd/pubs/reports/1968-08.pdf
  4. ^ "468 - Ponderación en detalle" . Lindos . Consultado el 12 de julio de 2011 .
  5. ^ "ISO 21727: 2016 (en) Cinematografía - Método de medición de la sonoridad percibida de material de audio de películas de corta duración" . ISO . 2016 . Consultado el 28 de julio de 2018 .

Otras lecturas

  • Libro de referencia del ingeniero de audio , 2a edición de 1999, editado por Michael Talbot Smith, Focal Press
  • Introducción a la psicología de la audición 5a ed, Brian CJ Moore, Elsevier Press

enlaces externos

  • Definición de referencia de audio profesional AES de ponderación ITU-R 468
  • Diagramas de circuito del juego de filtros de ponderación
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