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# System prepended metadata
title: 讓Audio Meter 「有意義的」跳動
tags: [github]
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# 1. 何謂 Meter
Audio Meter 稱為音量儀表也可以叫做電平表或甚我們平常口頭叫做Level表的東西──以客觀的數據量表彌補一些人類先天無法克服的主觀評斷困難，像是長時間工作而導致的聽覺疲乏或可用於監測聲音訊號的動態範圍、確認頻率/音像分佈、輸出時的客觀數值。
在以往只有類比訊號的世界中，VU Meter 和 PPM 佔據了多數設備的 Meter 顯示，直到數位訊號的普及加上 DAW 的泛用，各項實際的應用才開始五花八門地展開。
我們簡單以幾個對目前作業有所幫助的 Meter 來帶入介紹：
# 2. Meter 的類型
[^1]為了方便視覺和聽覺同步感受，我們這邊提供參考的音樂：
[Collage - Nine Sols](https://youtu.be/jo_-vr1FwJ0)
注意範例中畫面，當畫面出現**Play**字樣時，即刻播放上述的音樂範例
[Nine Sols on Decible](https://vimeo.com/1128596157?fl=pl&fe=sh)
影片中使用的 Meter 軟體是 Process.Audio 推出的 Decibel Windows Standalone 版本。以下文章內的介紹也是基於這個版本的 Meter 來說明。而關於這個版本的 Meter 的採用參考，可以詳閱[官方提供手冊](https://process.audio/en/products/decibel/manual)。
## 🔹 一、VU Meter(Volume Unit Meter)
VU Meter 以現在的時間線來說像是一種復古情懷的延續，你可以在很多傳統機架效果器上看到類比VU Meter，他以電壓透過磁鐵與線圈讓指針產生晃動進而顯示出電壓值來表示。
[^3]
VU Meter 的計算方式算很接近人耳的感受，因此直到現在都還是有很多數位化的 VU Meter 出現在音樂市場上。
- **反應速度：** 約 300ms（接近人耳響應時間），因此對瞬間Peak訊號較不敏感。
- **特色：**
- 👉早期錄音會希望將針指穩定在 0VU 左右，通常表示音量感一致、自然。
- 👉但不能防止訊號削波（因為峰值可能超過 0VU 而你看不見）
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## 🔹 二、Peak Meter / RMS Meter
[^4]
在數位設備當道的時代，Peak Meter 幾乎無所不在，他的主要功能即是快速的反應訊號的峰值(Peak)，讓你知道訊號是不是已經接近過載導致被削波(Clipping)而產生失真(Distortion)。
[^5]
對於數位或是[^10]類比的控台(Console)來說，最基本的 Meter 莫過於 Peak Meter，因為無論是未經處理的訊號或是已經處理完的訊號，防止訊號失真都是最重要的事，而 Peak Meter 也因此存在。
- **設計初衷：** 顯示「峰值電平」，用於預防過載。
- **反應速度：** 比 VU 快（約 10ms），但仍有緩衝，因此不會顯示每個樣本峰值。
- **特點：** 👉 適合監看「安全餘裕(Headroom)」和防止訊號過載，但聽感不準。
### True Peak Meter 的出現
Peak Meter 在數位訊號上會是一種峰值取樣的測量方式，雖然反應的速度已比 VU Meter 快上許多，但仍然會有峰值出現在取樣點之間的狀況發生，導致 Peak Meter 一切都正常但導出後卻仍然出現削波失真的狀況。
[^6]
所以在數位環境中除了 Peak Meter 外也發展出一種 True Peak 的測量方式，用 過採樣(Oversampling) 方式模擬類比輸出的狀況，這也是很多目前串流平台所應用的[^7]測量規範用以防止上傳輸出的檔案失真。
### 在 Digital Meter 上一起出現的 RMS Meter
而 RMS Meter 則是一種現在數位音樂工作站很常見的測量方式，他與 VU Meter 一樣較為接近人耳實際上的聽感，因此也是許多人在製作時的主要參考。
### 相似的 PPM(Peak Programme Meter)
而因為 Peak Meter 與 PPM 類似，但因為 Console 的特性 Peak Meter 擁有 PPM 所沒有的 Decay 速度，來較為真實呈現訊號在控台上的狀況。且因為工作環境接觸大多都屬於 Peak Meter ，因此這邊就不特別將 PPM 拆出敘述。
### 手邊的設備
根據我們目前所接觸到的設備，幾乎都是以 Peak Meter 的形式來做顯示。
| 型號 | 類型 |
| ----------------------- | ----- |
| YAMAHA PM5D | 數位混音台 |
| MACKIE 1604-VLZ Pro | 類比混音台 |
| YAMAHA MG20XU | 類比混音台 |
| XDS/PMW 1000 | 媒體工作站 |
| SONY PVM / ikegami HQLM | 專業監視器 |
[^13]
[^14]
[^9]數位混音器會有訊號從類比轉為數位(Analog-to-Digital Converter : ADC)與數位輸出成類比(Digital-to-Analog Converter : DAC)的過程，因此訊號在控台上的表現方式與類比混音器相比也會有所差異。類比訊號一般的 Meter 單位為 dBu，而數位設備的 Meter 則以 dBFS(Full Scale : 滿刻度) 作為標準。
類比混音器的設計允許訊號在超過 0dBu 後仍有**大量的餘裕(headroom)**。具體來說：
- **0 VU 參考電平 = +4 dBu**（專業錄音室標準）
- **類比設備最大訊號處理能力 = +24 dBu**
- [^12]**可用餘裕 = 20 dB**
這表示即使類比訊號越過 0dBu 後，仍然可以額外增加高達 20 dB 的訊號才會觸及真正的失真點。但訊號在 +4 dBu 之上的 20 dB 餘裕中訊號會逐漸進入軟削峰(Soft clipping)的飽和區，產生溫暖的諧波著色，而非立即失真。
[^11]
加上 **軟性失真特性(Soft Clipping)** ：當類比電路(晶體管、運算放大器等)被推向極限時，會產生**軟性失真**：
- 波形峰值會逐漸**圓滑化**而非生硬切割
- 這種漸進式的非線性回應聽起來較溫和、自然，甚至在音樂應用中常被視為有利的聲音著色
而數位訊號則是有著 **硬性失真特性(Hard Clipping)** 特性
數位音訊系統的基本限制在於**位元深度(bit depth)**。每個樣本由固定數量的位元組成(例如 24-bit)：
- **0 dBFS = 絕對最大值**，代表所有可用位元都已滿
- 訊號**無法超過 0 dBFS**——沒有額外位元存儲更大的值
- 任何嘗試超過此值的樣本會被**硬性切割**，簡單來形容就是聲音聽起來破破的
根據 EBU 以及 SMPTE 的標準
>+ 4 dBu = -20 dBFS ( 美規 ) = -18 dBFS ( 歐規 ) = 0 VU = 1 . 228V
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## 🔹 三、LUFS Meter（Loudness Units Full Scale）
響度是近年來聲音產業很熱門的一個名詞，在人類的感官中，以畫面或影像來舉例，亮部(High Light)一定是第一時間最能快速吸引眼球的；而在聲音與音效中，響度較大的同樣也是能快速達到刺激感官。
#響度戰爭 就是一個大家為了爭奪感官衝擊在響度控制上的競爭。
但無意義且無限制提高平均響度卻也容易讓作品喪失動態，人在強力的感官刺激後也會快速地進入感官疲乏。
因此有意義地規範響度則是一個比較合理並具客觀參考性的使用方法。
我們要做的並不是盡可能的推高響度犧牲動態，而是能夠明確地比起其他 Meter 擁有離實際聽感更接近的測量方式來進行參考。
> 這邊聲音大一點，那邊聲音小一點
你幾乎沒有辦法能夠知道大一點是多大，小一點是多小；根據 Console 上的 Peak Meter 指示也會讓人很困惑
> 這片頭在 Console Peak Meter 上都已經 -15 dBFS 了 為什麼聽起來還不如新聞帶上一段 - 20 dBFS 大？
我們若能理解讀數的意義並給出客觀基準：表示現在輸出的響度可能要再幫我降到 -25 LUFS-S，或是待會這段情境請不要超過 - 32 LUFS-S。不管是指示或接受指示的人應該都不會感到太彆扭。
如今在眾多的串流平台(諸如 YouTube, Spotify, Apple Music, Netflix 等)已經會對於[^8]來源檔案的聲音經過一些響度調整，而 EBU 也針對廣電提出關於響度的參考標準。
[^2]在台灣雖然沒有明確地規範指引，但在新聞電視這項以資訊傳播的主要脈絡中，主播、記者、受訪者的人聲可以說是傳達資訊的重要媒介，我認為在合理範圍內盡可能地提升這些聲源的響度，對於資訊接收者是絕對的獲益。
- **類型說明：**
- LUFS **Momentary (M):** 400ms 時間窗，即時音量感。
- LUFS **Short-term (S):** 約 3 秒平均值，接近短句或段落聽感。
- LUFS **Integrated (I):** 全段節目平均值，用於 Loudness 正規化（例如 -23 LUFS 或 -16 LUFS）。
- **用途：**
- 👉模擬人耳的真實聽覺響應，用於 Loudness 標準化。
- 👉 LUFS 是「聽起來多大聲」的最可靠量測方式。
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## 🔹 四、Histogram（響度分布圖）
簡單來說即是 LUFS Meter 加上時間軸的呈現方式。透過 Histogram 可以很清楚地知道在過去哪段時間的響度分佈狀況是如何。
- **用途：**
- 👉顯示整段音訊中不同 Loudness 區間出現的比例。
- 👉幫助觀察整體動態範圍與 Loudness 分布是否集中或分散。
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## 🔹 五、Spectrum Analyzer（頻譜分析儀）
一個非常常見的分析工具，透過頻譜分析我們可以清楚地知道當前的音訊頻率的構成。我們能用這個 Meter 快速且清楚地知道現在的訊號高頻與低頻的狀況，在一些極端或想要修正的頻率上提供清楚地指引。
例如收人聲的麥克風盡可能地不需要收到80Hz以下的超低頻(因為人基本上很難發出這樣的聲音)，但環境中確實有可能會有產生80Hz的聲源或噪音被麥克風收錄；或是在人講話的同時可能在6.3kHz常會有脣齒音特別突出；或是新聞帶因為收錄設備的關係產生高/低頻的噪音；直升機旋槳的噪音都可在加上 Spectrum Analyzer 後搭配帶通濾波器就可以很快速地檢查並加上等化器或濾波器調整。
- **用途：**
- 👉 顯示聲音在不同頻率範圍的能量分布。
- 👉 用於 EQ 調整、檢查低頻/高頻間的平衡。
# 3. Meter 的插入點
在了解手邊設備的 Meter 採用的形態後，也要能了解該 Meter 目前顯示的訊號插入點為何。
首先我們要先能知道該設備基本的聲音訊號過程(Signal Flow) ，根據訊號處理的順序而選擇 Meter 插入的點也會得到完成不同的結果。
我們這邊以 PM5D 和 內建的 Peak Meter 來舉例：
例如如果我把 Meter 插入在(Plug in) 在 Pre-fader 的位置上，意指我即使推了 Fader ，也不會對 Meter 造成任何改變。因為 Meter 測量的點是訊號在進入 Fader 處理階段之前。
了解這個運用後，在一些比較複雜的混音條件中也能夠快速地利用設定去調動 Meter 的位置來達到確認經過效果處理後的測量結果。
例如我可能在麥克風訊號後插入了均衡器，將某些頻段削減了，若想要確認經過均衡器前後的狀況，這時候 Pre-eq 和 Post-eq 的 Meter 就會有助於判讀。
又或是我今天推了 Fader 發現聲音明顯已經失真了，但訊號一路從訊號源進入ADC到 Gain 和 Att 再到 EQ / Comp / Gate，到底在哪個環節過度的放大訊號而造成 Clip， Meter 這時候也起了關鍵性作用。若訊號未經 Gain 放大就已經失真，那無論後續做甚麼效果的調整也都無濟於事；亦若再進入 Att 放大後才失真，那麼去調前項的 Gain 或是後項的效果器(Comp make-up gain等)也是緣木求魚。
# 4. 結論
除了上述提到的五種 Meter 外，甚還有測量聲場平衡的 Phase Scope, 頻譜分析 Spectrogram 等。
我們若能精確地瞭解這些讀數所代表的意義，就如同手上擁有更多協助自己判斷並處理聲音的工具。而工具永遠都不嫌少，我們也不會因為有了某些工具就捨棄原本的武器(天生的聽覺還是一個最終的把關者)，但對於在何種狀況需要運用到哪種相對正確的工具來輔助你解決問題，對於操作者來說就是經驗與技術上的累積。
本文同步刊載於 [HackMD]()
[^1]: YouTube music 有自己的響度規範以及因為平台是非無損串流，這邊的 Decibel Meter 只是為了簡易講解各Meter的作用，僅供參考。
[^2]: 公視已經有些標案的檔案提交規範採取了 EBU 的響度標準
[^3]: 串流音樂平台的響度指南 https://digilog.tw/posts/1657
[^4]: Decibel 提供的 Digital Meter
[^5]: PM5D Master
[^6]: 終結響度戰爭~你所應知道的響度知識 https://vocus.cc/article/6140440ffd897800017d37df
[^7]: 單位通常是dBTP https://digilog.tw/posts/1657#p5
[^8]: https://vocus.cc/article/6140440ffd897800017d37df
[^9]: 若訊號是數位訊號輸入則不需要轉換
[^10]: 類比訊號在 Clipping 比較不像數位訊號般嚴謹，訊號更像是緩慢、漸進地壓平頂部，有時會對於聲音染上一種特殊的效果，因此有很多類比效果器會有一些 Clipping 的應用。
[^11]: Analog vs. Digital Clipping https://www.realhd-audio.com/?p=2181
[^12]: 訊號在 +4 dBu 之上有 20 dB 的餘裕，在這個範圍內訊號會逐漸進入軟削峰的飽和區，產生溫暖的諧波著色，而非立即失真
[^13]: YAMAHA MG20XU Level Meter
[^14]: MACKIE VLZ 1604 PRO Level Meter。值得留意的是 MACKIE 有個特立獨行的設計，根據官方文件說明他們將原本 Meter +4 dBu = 0VU 的標準點更改為 0 dBu = 0VU 為了方便判讀。也因此 Meter 上的 Peak 才會是 +28 dBu 而非標準 +24 dBu。(在比較新的機型版本中又將 Peak 更改為 +20 dBu 但 0dBu = 0VU的設計未變)