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アナログとデジタルのレベルを合わせる方法

     

アナログ機器とデジタル機器ではレベルの定義が異なりdBVdBudBFSなどの異なる単位が使われることがあり、わかりづらい問題でもあります。また民生機器と業務機器では最大入力レベルが異なるため接続時にはこれらを合わせていく必要があります。

本ガイドでは、これらの単位やリファレンス・レベルを正しく理解し設定ができるように解説しています。

アナログ/デジタル信号のやり取りで起こる問題

近年のスタジオは、アナログとデジタルの技術が融合されています。

このようなハイブリッドな環境でストレス無く作業を行うには、アナログ機器とデジタル機器間で信号をやり取りする必要があります。

アナログ/デジタル信号のやり取りで起こる問題とは

アナログ機器とデジタル機器を録音で併用する難しさの理由の1つは、レベルの定義が異なる点です。

たとえばアナログ機器からの出力レベルが高すぎると、本体のレベルを上げていないのにオーディオ・インターフェイスの入力で音がクリップして歪んでしまうことがあります。

また、DAWやTotalMix FXでは適切なレベルの信号なのに、インターフェイスの出力からアナログ機器に入力すると、大きく歪むことがあります。

このような問題は、オーディオ・レベルの基本的な考え方を正しく理解することですべて解決できます。

アナログ・レベルの単位

アナログ信号レベルは通常、電圧の比で表現されます。

dBu(decibel unloaded)や、dBV(decibel voltage)といった単位です。

dBuとdBVはいずれも正と負の電圧変化を数値化したもので、実効値(RMS)レベルを表します。

これはピーク・レベルピークトゥピーク・レベルとは異なるものです。

このようなハイブリッドな環境でストレス無く作業を行うには、アナログ機器とデジタル機器間で信号をやり取りする必要があります。

2種類の国際標準アナログ・レベル

これまで数十年間に渡って、音楽業界では2種類のレベルが国際標準として使われてきました。

スタジオ・レベルと呼ばれる業務機用の+4 dBu、そしてコンシューマー・レベルと呼ばれる民生機用の-10 dBVです。

スタジオ・レベルの+4 dBuは、コンシューマー・レベルの-10 dBVよりも12 dBもレベルが高いため、この2つの標準レベルの違いを理解していないと、録音の際に大きな問題となることがあります。

また、このレベル差はあくまで平均RMSレベルの値であり、ピーク・レベルの差はさらに大きく20 dB以上になります。

スタジオ・レベルとコンシューマー・レベルの定義

ほぼ全てのRMEインターフェイスはこの2つの標準レベルに対応しているため、必要に応じてチャンネル毎にレベルを切り替えることができます。

そのため、どんな場面でもあらゆるアナログ・ソースに対応でき、最適なパフォーマンスを実現します。

RMEインターフェイスは業務機器用と民生機用の基準レベルに対応

デジタル・レベルの単位

デジタル側では、オーディオ信号は0と1の羅列で記述されるため、デジタル・レベルはdBuなどのアナログ・レベルの単位で表せません。

代わりに、フルスケールに対するデシベル値「dBFSレベル」を使用します。

dBFSは最大ピーク・レベルと固定されたスケールで表されます。

フルスケールの「0 dBFS」はDAWやプラグインなどのデジタルシステムが許容できる最大のレベルを意味します。

信号が0 dBFSを超えると、オーバーロードしてクリップします。

フルスケールに対するデシベル値dBFSレベル

そのため、信号レベルを0 dBFS以下に抑えて、デジタル信号に十分なヘッドルームを確保することが重要です。

デジタルとアナログ・レベルの単位の違い

TotalMix FXなどのソフトウェア・プログラムはdBFSでデジタル・レベルを表示します。

その一方、アナログ機器はdBudBVでアナログ・レベルを表示します。

dBuとdBFS

アナログ・レベルとデジタル・レベルは全く別のものなのです。

この2種類のレベル単位を混同してしまうと、制作フローの中で大きな弊害になります。

dBuは電圧比をRMSレベルで表し、dBFSは固定スケールでピーク・レベルを表します。

アナログとデジタルのレベル値

つまり、この2つの値は単純に比較できません。

0 dBu = 0 dBFSではないのです。

そのため、dBuとdBFSの値は計算式で直接変換できません。

デジタルとアナログ・レベルの単位を揃える方法

この問題は簡単な方法で解決できます。

デジタル信号の入出力レベルは、コンバーターの動作レベルによって決まるため、基準点を決めることでdBuをdBFSに変換できます。

RMEインターフェイスは、その基準点となる「基準(リファレンス)レベル」をAD/DAコンバーターの入力と出力で選択できます。

基準レベルを決めることで、DAWやTotalMix FXで0 dBFSに達した時のdBuの正確な値を知ることができます。

さらに標準のアナログ・スタジオ・レベルに対してのヘッドルームについても知ることができます。

デジタルとアナログレベルの単位の違いを解決する方法

3種類のアナログ入力基準レベル

RMEインターフェイスのアナログ入力は、以下の3種類の基準レベルを選択できます。

  • Lo Gain
  • +4 dBu
  • -10 dBV

Lo Gain設定の場合

TotalMix FXが0 dBFSの時は、入力チャンネルに+19 dBuのレベルが送られています。

つまり、スタジオ・レベル(+4 dBu)に対してヘッドルームが15 dBあります。

Lo Gain設定の場合

+4 dBu設定の場合

+4 dBu設定でTotalMix FXが0 dBFSの時は、入力チャンネルに+13 dBuのレベルが送られています。

つまり、スタジオ・レベル(+4 dBu)に対してヘッドルームが9 dB確保されます。

+4 dBu設定の場合

-10 dBV設定の場合

-10 dBV設定でTotalMix FXが0 dBFSの時は、入力チャンネルに+2 dBVのレベルが送られています。

これは、民生機レベル(-10 dBV)に対してヘッドルームが12 dBあります。

-10 dBV設定の場合

お使いのRMEインターフェイスが-10 dBVの入力レベルに対応しない場合は、TotalMix FXのチャンネル設定で基準レベル+4 dBuを選択し、ゲイン・ノブを9 dBにすると-10 dBVと同じレベルになります。

TotalMix FXのアナログ入力基準設定

3種類のアナログ出力基準レベル

RMEインターフェイスのアナログ出力では、以下の3種類の基準レベルを選択できます。

  • Hi Gain
  • +4 dBu
  • -10 dBV

Hi Gain設定の場合

Hi Gain設定でTotalMix FXが0 dBFSの時は、出力チャンネルに+19 dBuのレベルが送られています。

これは、スタジオ・レベル(+4 dBu)に対してヘッドルームが15 dBあります。

Hi Gain設定の場合

+4 dBu設定の場合

+4 dBu設定でTotalMix FXの0 dBFSの時は、出力チャンネルで+13 dBuのレベルが送られています。

スタジオ・レベル(+4 dBu)に対して、ヘッドルームが9 dBあります。

+4 dBu設定の場合

-10 dBV設定の場合

-10 dBV設定でTotalMix FXの0 dBFSの時は、出力チャンネルで+2 dBVのレベルで送られています。

これは、民生機レベル(-10 dBV)に対して、ヘッドルームが12 dBあります。

-10 dBV設定の場合

これらの基準レベルは、ほぼすべてのRME製品で利用できます。

それぞれ完全に互換性がありますが、一部の機種では仕様が異なる場合があります。

詳細はユーザーガイドをご参照ください。

 

※Fireface UCX II、ADI-2 Pro/DAC等、ヘッドルームが追加されていない、基準レベルが最大レベルを示す機種がございます。詳細はユーザーガイドをご参照ください。

実際にレベルを合わせてみましょう

elysia xfilterを使ったセットアップ

それではこれまでの内容を踏まえて、実際にレベルを合わせてみましょう。

今回はFireface UFX+の入出力チャンネル3/4に、elysia xfilterをTRSケーブルで接続する例を紹介します。

xfilterは各バンド最大+16 dBのブーストが可能な、4バンド・ステレオ・アナログ・イコライザーです。

xfilterの最大入力と出力レベルが+21 dBuなので、それを考慮して適切なレベルで信号を入力する必要があります。

たとえばDAWから0 dBFSに近いオーディオ信号を出力するとします。
DAWから0 dBFSに近いオーディオ信号を出力 

出力3/4の基準レベルをHi Gainに設定すると、平均+19 dBuのアナログ信号がxfilterに出力されます。

これは、xfilterの出力段で音が歪むまでに、理論上では+2 dBのヘッドルームしかありません。

実際には、イコライザーの各バンドをそこまで過激にブーストすることは滅多にありませんが、xfilterなどの多くのイコライザーはシリアル設計で動作し、各バンドでのゲインが累積するので、注意が必要です。

そこでFireface UFX+からの出力レベルに余裕を持たせ、出力チャンネル3/4の基準レベルを+4 dBuに設定することで、少なくとも+8 dBのヘッドルームを確保できます。

これで特定の周波数を、それぞれ十分にブーストできるようになります。

出力チャンネル3/4の基準レベルを+4 dBuに設定

一方、Fireface UFX+のアナログ入力では、入力3/4でLo Gainを選択することで、最大入力レベルが+19 dBuになります。

入力チャンネル3/4の基準レベルをLo Gainに設定

xfilterの最大出力レベルは+21 dBu、つまりFireface UFX+のアナログ最大入力値より+2 dBu高いですが、イコライザーでこのレベルまでブーストすることはほぼ無いため、実際は気にしなくて良いでしょう。

それでも確実に安全を確保したい場合は、最大+24 dBuの入力レベルに対応するADI-2 ProM-1610 ProなどのRMEコンバーターを組み込むこともできます。

最後に、TotalMix FXDigiCheck NGはあらゆる信号を表示し、モニターできます。

これらを活用することでクリップとは無縁の制作環境を作ることができます。

DigiCheck NG

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