Los decibeles relativos a la escala completa ( dBFS o dB FS ) es una unidad de medida para los niveles de amplitud en los sistemas digitales, como la modulación de código de pulso (PCM), que tiene un nivel de pico máximo definido. La unidad es similar a las unidades dBov y decibelios relativos a la sobrecarga ( dBO ). [1]
El nivel de 0 dBFS se asigna al máximo nivel digital posible. [2] Por ejemplo, una señal que alcanza el 50% del nivel máximo tiene un nivel de -6 dBFS, que es 6 dB por debajo de la escala completa. Las convenciones difieren para las mediciones de raíz cuadrada media (RMS), pero todas las mediciones de picos menores que el máximo son niveles negativos.
Una señal digital que no contiene ninguna muestra a 0 dBFS aún puede recortarse cuando se convierte a forma analógica debido al proceso de reconstrucción de la señal que se interpola entre las muestras. [3] Esto puede evitarse mediante un diseño cuidadoso del circuito convertidor de digital a analógico . [4] Las mediciones de los niveles de pico verdaderos entre muestras se expresan como dBTP o dB TP ("pico verdadero en decibelios"). [5] [6]
Niveles RMS
Dado que una medición de pico no es útil para calificar el rendimiento de ruido de un sistema, [7] o medir el volumen de una grabación de audio, por ejemplo, a menudo se utilizan en su lugar mediciones RMS.
Existe un potencial de ambigüedad cuando se asigna un nivel en la escala dBFS a una forma de onda en lugar de a una amplitud específica, porque algunos ingenieros siguen la definición matemática de RMS, que es -3 dB por debajo del valor pico, mientras que otros eligen el nivel de referencia por lo que que las mediciones RMS y pico de una onda sinusoidal producen el mismo resultado. [8] [9] [10] [11] [12]
La unidad dB FS o dBFS se define en el estándar AES AES17-1998, [13] IEC 61606, [14] y las Recs. ITU-T. P.381 [15] y P.382, [16] de modo que el valor eficaz de una onda sinusoidal de escala completa se designa como 0 dB FS. Esto significa que una onda cuadrada a escala completa tendría un valor RMS de +3 dB FS. [17] [18] Esta convención se utiliza en las especificaciones de micrófonos digitales de Wolfson [19] y Cirrus Logic [20] , etc.
La unidad dBov se define en el estándar de telefonía ITU-T G.100.1 de manera que el valor RMS de una onda cuadrada de escala completa se designa como 0 dBov. [21] [22] Todas las medidas posibles de dBov son números negativos, y una onda sinusoidal no puede existir con un valor RMS mayor que −3 dBov sin recorte . [21] Esta unidad se puede aplicar tanto a sistemas analógicos como digitales. [21] Esta convención es la base de la unidad de sonoridad LUFS de la UIT , [23] y también se utiliza en los medidores Sound Forge [10] y Euphonix, [24] y en las especificaciones de micrófonos digitales de Analog Devices [25] (aunque se denomina " dBFS ").
Gama dinámica
El rango dinámico medido de un sistema digital es la relación entre el nivel de señal de escala completa y el piso de ruido RMS . El piso de ruido mínimo teórico es causado por el ruido de cuantificación . Esto generalmente se modela como una fluctuación aleatoria uniforme entre - 1 ⁄ 2 LSB y + 1 ⁄ 2 LSB. (Solo ciertas señales producen fluctuaciones aleatorias uniformes, por lo que este modelo es típicamente, pero no siempre, exacto). [26]
Como el rango dinámico se mide en relación con el nivel RMS de una onda sinusoidal de escala completa, el rango dinámico y el nivel de este ruido de cuantificación en dBFS se pueden estimar con la misma fórmula (aunque con signo inverso):
El valor de n es igual a la resolución del sistema en bits o la resolución del sistema menos 1 bit (el error de medida). Por ejemplo, un sistema de 16 bits tiene un piso de ruido mínimo teórico de -98.09 dBFS en relación con una onda sinusoidal de escala completa:
En cualquier convertidor real, el dither se agrega a la señal antes del muestreo. Esto elimina los efectos del error de cuantificación no uniforme , pero aumenta el piso de ruido mínimo.
Historia
La frase "dB por debajo de la escala completa" ha aparecido impresa desde la década de 1950, [27] [28] [29] y el término "dBFS" se ha utilizado desde 1977. [30]
Aunque se permite el uso del decibel (dB) junto con las unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI), el dBFS no. [31]
Niveles analógicos
dBFS no está definido para niveles analógicos, según el estándar AES-6id-2006. Ningún estándar único convierte entre niveles digitales y analógicos, principalmente debido a las diferentes capacidades de los diferentes equipos. La cantidad de sobremuestreo también afecta la conversión con valores que son demasiado bajos y tienen un error significativo. El nivel de conversión se elige como el mejor compromiso para el espacio libre típico y los niveles de señal a ruido del equipo en cuestión. Ejemplos: [32] [33] [34]
- EBU R68 se utiliza en la mayoría de los países europeos, especificando +18 dBu a 0 dBFS.
- En Europa, la EBU recomienda que −18 dBFS equivale al nivel de alineación .
- Emisoras del Reino Unido, el nivel de alineación se toma como 0 dBu (PPM 4 o -4 VU)
- El estándar americano SMPTE define −20 dBFS como el nivel de alineación .
- La calibración europea y británica para Post & Film [ aclaración necesaria ] es −18 dBFS = 0 VU.
- Las instalaciones de EE. UU. Utilizan +24 dBu para 0 dBFS.
- Correos estadounidenses y australianos: −20 dBFS = 0 VU = +4 dBu.
- En Japón, Francia y algunos otros países, los convertidores pueden calibrarse para +22 dBu a 0 dBFS.
- Especificación BBC: −18 dBFS = PPM "4" = 0 dBu
- ARD alemán y estudio, PPM +6 dBu = −10 (−9) dBFS. +16 (+15) dBu = 0 dBFS. Sin VU.
- Bélgica VRT: 0 dB (ref. VRT) = +6 dBu; −9 dBFS = 0 dB (ref. VRT); 0 dBFS = +15 dBu.
Ver también
- Profundidad de bits de audio
- Tasa de bits
- Escala completa
Referencias
- ^ M. Thurston, A; H. Pearce, T; D. Higman, M; Hawksford, Malcolm (1 de enero de 1993), Bandpass Sigma Delta AD Conversion , págs. 259–281, ISBN 9781441951311, consultado el 27 de julio de 2018 ,
En todos los casos, el nivel de potencia de referencia utilizado para las mediciones será el punto de sobrecarga del convertidor en cuestión, y las cifras se cotizarán en dBO.
- ^ Price, Jim. "Comprensión de dB" . Audio profesional . Consultado el 13 de marzo de 2007 .
- ^ Nielsen, Søren H .; Lund, Thomas. "Niveles 0dBFS + en masterización digital" (PDF) . TC Electronic A / S . Dinamarca.
Los picos entre muestras pueden ser considerablemente superiores a 0 dBFS.
- ^ Aldrich, Nika (julio de 2003). "Distorsión digital en CD y DVD: las consecuencias de los medidores de pico digitales tradicionales" (PDF) . Laboratorios Trillium Lane. Archivado desde el original (PDF) el 16 de agosto de 2010 . Consultado el 20 de noviembre de 2010 .
- ^ "BS.1770-4 (10/2015): Algoritmos para medir el volumen del programa de audio y el nivel de audio de pico real" . Unión Internacional de Telecomunicaciones . Consultado el 27 de julio de 2018 .
Los medidores que ... usan una frecuencia de muestreo sobremuestreada de al menos 192 kHz, deben indicar el resultado en las unidades de dB TP [que] significa decibelios en relación con la medición de pico real de escala completa del 100%.
- ^ "Terminología de sonoridad y nivel dBTP, LU y todo eso - BBC R&D" . BBC . Consultado el 27 de julio de 2018 .
Como puede verse en la figura, si los valores pico de la muestra son 0 dBFS, el pico real será superior a 0 dBTP.
- ^ Davidson, J. (1961). "Medidores promedio vs RMS para medir el ruido". Transacciones IRE en audio . AU-9 (4): 108-111. doi : 10.1109 / tau.1961.1166333 . ISSN 0096-1981 .
Se llega a la conclusión de que las cantidades significativas se encuentran mediante mediciones rms. ... En este punto, se puede objetar que otras mediciones, en particular las mediciones de voltaje pico o pico a pico, también son significativas. Esto es cierto, pero no desde el punto de vista adoptado aquí. Tales medidas son aplicables solo al campo de respuesta no lineal, como ruptura dieléctrica, etc.
- ^ "Configuración de RMS" (PDF) . Adobe Audition: Guía del usuario para Windows . Adobe . 2003. Archivado desde el original (PDF) el 2007-01-27 . Consultado el 16 de marzo de 2007 . - Permite "0dB = onda sinusoidal FS" o "0dB = onda cuadrada FS"
- ^ "Referencia 0 Db" . Guía del usuario del monitor de nivel de ruido / voz activa . GL Communications, Inc . Consultado el 16 de marzo de 2007 . - La referencia "0 Db" puede ser "FS Sine Wave" o "FS Square1 1Wave"
- ^ a b Katz, Robert (28 de octubre de 2000). "Definición de cero dBFS" . Dominio digital . Consultado el 11 de junio de 2017 .
Este método produce un resultado de -3dB para una onda sinusoidal de escala completa y 0dB para una onda cuadrada de escala completa. Sound Forge utiliza este método.
- ^ "A / 85 - Técnicas para establecer y mantener el volumen de audio para televisión digital - ATSC" . ATSC . Consultado el 27 de julio de 2018 .
Muchos programas de software indican el nivel en medidores virtuales por medio de un cálculo RMS convencional, lo que lleva a una lectura de onda sinusoidal a escala completa de -3.01 dB FS, lo cual es incorrecto en el contexto de este documento.
- ^ "¿LUFS, dBFS, RMS ... WTF?!? Cómo leer los nuevos medidores de sonoridad - Consejos de producción" . Asesoramiento de producción . 2013-01-08 . Consultado el 27 de julio de 2018 .
- ^ "Estándar AES» AES17-2015: Método estándar AES para ingeniería de audio digital - Medición de equipos de audio digital " . www.aes.org . Consultado el 29 de abril de 2016 .
Debido a que la definición de escala completa se basa en una onda sinusoidal, con las señales de prueba de onda cuadrada será posible leer hasta + 3,01 dB FS.
- ^ "IEC 61606-3: 2008 Equipos de audio y audiovisuales - Partes de audio digital - Métodos básicos de medición de las características de audio - Parte 3: Uso profesional" . Comisión Electrotécnica Internacional . 2008 . Consultado el 27 de julio de 2018 .
la amplitud rms de una ... sinusoide de 997 Hz cuyo pico de muestra positiva apenas alcanza la escala completa digital positiva ... se define como 0 dB FS
- ^ "P.381 (17/03): Requisitos técnicos y métodos de prueba para la interfaz universal de auriculares con cable o auriculares de terminales móviles digitales" . Unión Internacional de Telecomunicaciones . 2017 . Consultado el 27 de julio de 2018 .
0 dBFS representa el nivel de la raíz cuadrada media (RMS) de una escala sinusoidal
- ^ "P.382 (16/07): Requisitos técnicos y métodos de prueba para interfaces de auriculares o auriculares con cable de varios micrófonos de terminales inalámbricos digitales" . Unión Internacional de Telecomunicaciones . Consultado el 27 de julio de 2018 .
0 dBFS representa el nivel de la raíz cuadrada media (RMS) de una señal sinusoidal de escala completa
- ^ Unidades de medida digitales y analógicas para preamplificador de micrófono CMOS digital ASIC ( dispositivos analógicos ): "Varios analizadores de audio utilizan la definición de 0 dBFS como una onda sinusoidal de escala completa, y los valores rms y pico en el dominio digital para una onda 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 "
- ^ "10 Grabación de audio" . Tonmeister. 23 de octubre de 2011 . Consultado el 30 de enero de 2016 .
- ^ "Hoja de datos de WM7216E" (PDF) . Mayo de 2016.
Tenga en cuenta que, debido a que la definición de FSR se basa en una onda sinusoidal, es posible admitir una salida de señal de prueba de onda cuadrada cuyo nivel sea + 3dBFS.
[ enlace muerto permanente ] - ^ "Hoja de datos CS7250B" (PDF) .
Tenga en cuenta que, debido a que la definición de FSR se basa en una onda sinusoidal, es posible admitir una salida de señal de prueba de onda cuadrada cuyo nivel sea +3 dBFS.
- ^ a b c "G.100.1 (15/06): El uso del decibel y de los niveles relativos en las telecomunicaciones de banda vocal" . Unión Internacional de Telecomunicaciones . Consultado el 27 de julio de 2018 .
El nivel de un tono con una amplitud digital (valor pico) de x superior es, por tanto, L = –3,01 dBov.
- ^ Zopf, Robert. "Carga útil del protocolo de transporte en tiempo real (RTP) para ruido de confort (CN)" . tools.ietf.org . Consultado el 30 de abril de 2016 .
Por ejemplo, en el caso de un sistema de ley U, la referencia sería una onda cuadrada ... y esto ... representa 0dBov
- ^ "BS.1770-4 (10/2015): Algoritmos para medir el volumen del programa de audio y el nivel de audio de pico real" . Unión Internacional de Telecomunicaciones . 2015 . Consultado el 27 de julio de 2018 .
Si se aplica una onda sinusoidal de 0 dB FS, 1 kHz ... a la entrada ..., la sonoridad indicada será igual a −3,01 LKFS.
- ^ "Nota de aplicación 1: Medición del sistema 5: pico frente a promedio" (PDF) . Enero de 2002.
En una escala logarítmica de dB, la diferencia entre el pico de una onda sinusoidal y el nivel medio RMS es de 3 dB. Euphonix basa su medición en el sistema de medición Audio Precision, que se adhiere a la técnica de promedio RMS.
- ^ "Comprensión de la sensibilidad del micrófono" . Analógico . Consultado el 30 de enero de 2016 .
por lo que la salida de un micrófono digital se debe escalar de pico a rms bajando el valor dBFS. Para una entrada sinusoidal, el nivel rms es de 3 dB (la medida logarítmica de (FS√2) por debajo del nivel de pico ... Una señal de entrada sinusoidal de 94 dB SPL dará un nivel de salida de pico de –26 dBFS, o un nivel de salida de –29 dBFS nivel rms.
- ^ Watkinson, John (2001). El arte del audio digital 3ª edición . Prensa Focal. ISBN 978-0-240-51587-8.
- ^ Control automático . Reinhold Publishing Corporation. 1957-01-01.
- ^ Diario de Hewlett-Packard . Compañía Hewlett-Packard. 1962-01-01.
- ^ El Experimentador General de Radio . Compañía General de Radio. 1969-01-01.
- ^ Robert, Talambiras (1 de mayo de 1977). "Algunas consideraciones en el diseño de sistemas de digitalización de audio de amplio rango dinámico" .
Cuando se trabaja con convertidores A / D, resulta conveniente definir una referencia de 0 dB para una onda sinusoidal de escala completa a escala completa. ... El ruido de cuantificación en el ancho de banda de Nyquist para un convertidor de 16 bits sería -98.08dbFS
Cite journal requiere|journal=
( ayuda ) - ^ Taylor 1995, Guía para el uso del sistema internacional de unidades (SI), Publicación especial NIST SP811
- ^ http://wiki.ibs.org.uk/faq/index.php?title=dBFS#dBFS [ enlace muerto permanente ]
- ^ Eberhard Sengpiel. "Conversión de nivel de decibelios (dB) a voltios" . Sengpiel Audio . Consultado el 30 de enero de 2016 .
- ^ http://www.broadcastpapers.com/whitepapers/paper_loader.cfm?pid=393 [ enlace muerto permanente ]
enlaces externos
- Definición de referencia de audio AES Pro de dBFS
- dBFS - Glosario de Sweetwater