Wat zijn Equal-Loudness-contouren? (+ Waarom het ertoe doet) — Pro-audiobestanden

Artikel Inhoud

Elke basiscursus audioproductie of akoestiek omvat een discussie over de Fletcher-Munson Equal Loudness-contouren. Het is belangrijk voor audio-ingenieurs om de implicaties van deze grafische weergave te begrijpen in termen van mixen, masteren en hoe luisteraars de muziek die ze produceren zullen waarnemen.

Een toonproducerende machine die wordt gebruikt door Fletcher en Munson (bron)

Luidheid is een subjectief concept

Twee personen kunnen dezelfde bron op verschillende luidheidsniveaus waarnemen. Luidheid varieert ook per soort, zoals iedereen met een hond of kat kan bevestigen. De waargenomen luidheid is ook sterk afhankelijk van de frequentie en de beperkingen van de luisteraar. Amplitude daarentegen is iets dat precies kan worden gemeten door instrumenten zoals een geluidsdrukmeter. Een Pascal (genoemd naar de wiskundige en natuurkundige Blaise Pascal) is een meeteenheid voor druk en de drempel van het menselijk gehoor wordt beschouwd als 20 miljoenste van een Pascal in termen van geluidsdrukniveau (uitgedrukt als 20 x 10-6 Pa of .00002 Pa). Dat is een ongelooflijk kleine hoeveelheid druk! Het gebruik van absolute maten zoals Pascals om de amplitude te beschrijven zou omslachtig en nodeloos nauwkeurig zijn in termen van audioproductie, dus decibels worden gebruikt om amplitudeniveaus en veranderingen in relatieve termen te beschrijven. Als praktiserend ingenieur raak je snel gewend aan het effect van het veranderen van het niveau op een track met 3 dB, 6 dB, 12 dB, enz. Een verdubbeling of halvering van de amplitude wordt vaak waargenomen bij een verandering van 10 tot 12 dB geïmplementeerd. Voor de meeste mensen worden merkbare luidheidsverschillen waargenomen bij veranderingen van 2 tot 3 dB. Het is belangrijk om te beseffen dat decibel relatieve eenheden zijn, wat betekent dat ze een referentiewaarde of beginwaarde nodig hebben om betekenisvol te zijn. Dus -3 dBFS (FS = volledige schaal en verwijst naar digitale audiosystemen) is in wezen zinloos, tenzij je het vergelijkt met de luidheid die wordt waargenomen bij 0 dBFS of unity gain. Het meten van luidheid met een SPL-meter levert decibeleenheden op ten opzichte van de drempel van het menselijk gehoor of 0 dBSPL. Dus als een normaal gesprek in een kamer een niveau van 65 dBSPL zou hebben, zou je kunnen verwachten dat de dingen twee keer zo luid worden (ongeveer 77 dBSPL) bijvoorbeeld tijdens een voetbalwedstrijd van Buffalo Bills.

Hoe zit het met de frequentie?

Als je eenmaal je hoofd rond relatieve waarden zoals decibel en de subjectiviteit van luidheid in het algemeen hebt gewikkeld, voegt het overwegen van frequentie nog een extra laag complexiteit toe. De menselijke perceptie van luidheid varieert over het frequentiespectrum. Dit is de essentie van wat Harvey Fletcher en WA Munson in 1933 bij Bell Labs onderzochten. Omdat het vermogen van iedereen om te horen iets anders is, moesten ze een gemiddelde afleiden om een ​​zinvolle weergave te krijgen van het menselijk gehoor over het hele hoorbare spectrum. Zij waren de eersten die dit soort menselijke gehoorgevoeligheid testten in een onderzoek waarbij een grote steekproef van mensen werd gebruikt om een ​​gemiddeld statistisch resultaat te krijgen. Ze publiceerden hun bevindingen in een paper met de titel “Luidheid, de definitie, meting en berekening ervan.”

Sinds de oorspronkelijke studie zijn er verfijningen en herzieningen geweest die hebben geleid tot de huidige ISO 226 (Internationale Organisatie voor Standaardisatie) hieronder te zien. De afbeelding wordt nu algemeen aangeduid als de Gelijke luidheidscontouren.

Fletcher Munson Equal Loudness Contour

Wat betekenen de cijfers?

De X-as vertegenwoordigt de frequentie over het hele spectrum en de Y-as identificeert de amplitude op verschillende niveaus. De phon is een eenheid van luidheid die wordt waargenomen als gelijk aan de intensiteit in decibel van een toon van 1 kHz. Dus een sinusgolf van 1000 Hz die wordt afgespeeld met 40 dBSPL is qua luidheid gelijk aan 40 telefoons. Dus voor alle praktische doeleinden kunnen we relatieve veranderingen in telefoons beschouwen als equivalent aan relatieve veranderingen in dBSPL in termen van luidheid.

Hoe de contouren lezen?

Elk punt langs een vorm of contour vertegenwoordigt een frequentie met een bepaalde amplitude. Het belangrijkste om op te merken, en de essentie van deze afbeelding, is dat elk punt dat op dezelfde vorm of contour ligt, wordt waargenomen als even luid als de gemiddelde persoon. Zoek bijvoorbeeld de blauwe lijn die de 200 Hz-lijn kruist op ongeveer 50 dBSPL in de afbeelding hierboven. Volg nu die lijn naar links totdat deze de 100 Hz-lijn kruist. Merk op dat de bijbehorende amplitude nu ongeveer 59 dBSPL is. Dit betekent dat om een ​​persoon tegelijkertijd een toon van 100 Hz te kunnen horen: luidheid als een toon van 200 Hz gespeeld op 50 dBSPL, zou deze met 9 dB moeten worden verhoogd. Of met andere woorden, wij als soort zijn op dit specifieke niveau aanzienlijk gevoeliger voor een toon van 200 Hz dan voor een toon van 100 Hz.

Dingen veranderen wanneer we het algemene niveau verhogen. Kijk naar de 200 Hz lijn bij 120 dBSPL en volg de contour naar de 100 Hz lijn. Nu zien we dat het niveau dat nodig is om een ​​even luide 100 Hz toon te creëren slechts 2 dB hoger is, oftewel 122 dBSPL. Dus hoewel we nog steeds gevoeliger zijn voor de 200 Hz toon, is het verschil tussen de waargenomen luidheid van de twee frequenties aanzienlijk kleiner geworden. Naarmate het algehele niveau wordt verhoogd, worden de contouren vlakker, vooral onder 1 kHz. Dit betekent dat we luidere basfrequenties zullen waarnemen naarmate we het algehele volume verhogen.

Als we naar de rechterkant van de afbeelding kijken, zien we een dip rond de 4.000 Hz. Met dezelfde logica betekent dit dat we gevoeliger zijn voor dit frequentiebereik dan voor enig ander. Maar er is een verschil wanneer het algehele niveau wordt verhoogd in vergelijking met lage frequenties.

Zoek bijvoorbeeld het punt waar de 4.000 Hz-lijn 35 dBSPL kruist en volg die contour naar links naar de 1.000 Hz-lijn. We zien dat het ongeveer 40 dBSPL overschrijdt, een verschil van 5 dB. Kijkend naar de 4.000 Hz-lijn bij 120 dBSPL, zien we dat de gelijke luidheid bij 1.000 Hz een verschil van maar liefst 20 dBSPL zou zijn. Dit betekent dat de toon van 4.000 Hz als 20 dBSPL luider wordt ervaren!

Nou en?

De vertakkingen van deze contouren zijn enorm qua mixen en masteren. Ik denk dat iedereen het erover eens is dat de ideale mix op alle volumeniveaus goed moet klinken, wat betekent dat de balans over het hele spectrum moet zijn zoals bedoeld door de mixtechnicus. Er zijn veel factoren die dit een uitdagende propositie maken, zoals het afspeelsysteem van de luisteraar, de akoestiek van de kamer en de betrouwbaarheid van de koptelefoon/luidsprekers. Deze dingen zijn onkenbaar en oncontroleerbaar. Maar we kunnen werken met de kennis van het psycho-akoestische fenomeen dat we hier hebben besproken, zoals weergegeven door de contouren van gelijke luidheid. De oplossing is om te beginnen met een relatief neutraal geluid op een gemiddeld niveau dat zich goed vertaalt naar meerdere luistersituaties.

Mixen op luider dan gemiddelde niveaus zorgt ervoor dat de technicus de lage frequenties overcompenseert door de bas te veel te verzwakken om het geluid in evenwicht te brengen met de waargenomen luidheid van hogere frequenties. Dus als de mix op lagere volumes wordt afgespeeld, klinkt de bas dun.

Mixen op zeer zachte niveaus heeft het tegenovergestelde effect, omdat de technicus een zwak klinkend laag zal overcompenseren. Dus wanneer de mix op hogere volumes wordt afgespeeld, zal de bas overweldigend zijn.

De oplossing is om een ​​gelukkige middenweg te vinden die door de meeste ingenieurs wordt gedefinieerd als ergens tussen de 70 en 85 dBSPL ten hoogste. Dit is een relatief veilig bereik in termen van zowel nauwkeurig waargenomen spectrale balans als vermoeidheid van de luisteraar, wat een ander probleem is. Lange perioden van luisteren, vooral bij hogere volumes, zullen uw vermogen om goede beslissingen te nemen aantasten. Zie mijn artikel over best practices hier.

Het is ook een goede gewoonte om de mix op zeer lage en zeer luide niveaus te controleren om te horen hoe deze reageert op extreme situaties. Er zal altijd sprake zijn van een compromis. Misschien zijn uw luisteraars slim genoeg om hun eigen aanpassingen te maken op basis van hun systeem. Ik heb nog steeds een Denon-ontvanger die ik in het midden van de jaren 80 heb gekocht (een van de weinige stukjes technologie die de tand des tijds heeft doorstaan), en hij heeft een regeling die variabele luidheid wordt genoemd. Deze regelaar past het low-end volume aan op basis van het totale volume om het spectrum in balans te houden. Dit is heel wat anders dan een rechttoe rechtaan bastoonregeling.

Denon-ontvanger

conclusies

Houd tijdens het mixen altijd rekening met de luisterniveaus, niet alleen voor de spectrale balans, maar ook voor de veiligheid van uw oren. Het doel moet zijn om een ​​goed compromis te vinden, zodat de mix zich goed vertaalt in verschillende situaties. Overweeg, voordat u radicale aanpassingen maakt, hoe dingen klinken op andere luisterniveaus en wees u bewust van onze beperkingen als mens.

Enkele geweldige referenties hieronder voor nieuwsgierigen en autodidacten:

Ballou, Glen M. Handboek voor geluidstechnici. Elsevier / Focal Press, 2008.

Everest, F. Alton. Kritische luistervaardigheden voor audioprofessionals. Thomson Cursus Technologie, 2007.

Everest, F. Alton., en Ken C. Pohlmann. Master handboek akoestiek. McGraw-Hill, 2009.

Howard, David M., et al. Akoestiek en psychoakoestiek. Focale Pers, 2013.

Willem, Moylan. De mix begrijpen en maken: de kunst van het opnemen. Focale Pers, 2013.


Bekijk mijn andere artikelen, recensies, interviews, en mijn video-tutorialreeks, Synthese 101 exclusief beschikbaar op The Pro Audio Files.

Volg me op Twitter: @PMantione
Instagram: philipmantione

Philip Mantione

Philip Mantione

Philip Mantione is een componist, synthesizer, gitarist, pedagoog en geluidskunstenaar die actief is in de experimentele muziekscene van LA. Zijn muziek is wereldwijd te zien geweest op festivals, musea en galerieën. Zijn huidige project is TriAngular Bent, een elektro-akoestisch trio met Don Preston (stichtend lid van Frank Zappa’s Mothers of Invention) en circuitbendingvirtuoos Jeff Boynton. Details bij philipmantione.com

CreditSource link

We will be happy to hear your thoughts

Leave a reply

Bjornleukemans
Logo
Enable registration in settings - general
Compare items
  • Total (0)
Compare
0