vignette|Un VU-mètre analogique
Le VU-mètre ou vumètre est un instrument montrant le niveau de signal audio (un modulomètre). On en trouve sur le matériel audio professionnel et sur beaucoup d'appareils grand public, soit pour son utilité pratique, soit comme élément décoratif.
Dans un contexte professionnel, le VU-mètre, signifiant (mesureur d'unités de volume), aussi appelé officiellement SVI, signifiant (Indicateur normalisé de volume), est défini par des normes à partir de 1939, d'abord aux États-Unis puis internationalement.
Les appareils destinés au grand public comportent souvent des indicateurs inspirés du VU-mètre, mais qui n'en respectent pas toujours les spécifications.
Description technique vignette|Réponse d'un VU-mètreLa zone grisée est le niveau en Décibel pleine échelle (dB FS) d'un signal normalisé à , intégré sur (réponse d'un PPM); le trait bleu indique la position de l'aiguille par rapport à la graduation du VU-mètre, à gauche. Le temps est en secondes.Avec un programme comprenant des sons percussifs, comme ici, l'aiguille atteint .
Le VU-mètre est un appareil électromécanique passif comprenant un redresseur à oxyde cuivriqueCes redresseurs semiconducteurs, développés avant l'existence des diodes au germanium, présentent l'avantage d'avoir une courbe variable selon le traitement du cuivre. On obtient, avec un choix de résistances approprié, une courbe de transfert se rapprochant de l'élévation au carré qui serait souhaitable pour représenter la valeur efficace pour des tensions inférieures à . double alternance et un galvanomètre à cadre mobile dans le même boîtier. Le temps de montée de la position de repos à la position 100 % est de .
L'échelle, qui peut être graduée en pourcentage ou en décibels va de , avec pratiquement au milieu du cadran.
L'instrument a été conçu non pas pour mesurer le signal, mais pour indiquer que celui-ci approche la valeur normale, indiquée comme ou 100 %, afin de permettre aux opérateurs d'en régler le niveau. C'est pourquoi il s'appelle officiellement (Indicateur normalisé de volume).
Des appareils entièrement électroniques et des applications informatiques peuvent imiter la réponse de la version électromécanique, ce sont des VU-mètres dans la mesure où ils respectent la norme qui le définit.
Choix de conception La normalisation du VU-mètre a surgi de la nécessité de nombreux opérateurs de télécommunication et de radiodiffusion, principalement les Laboratoires Bell et des chaînes américaines de radio CBS et NBC, de coordonner leur action. On décida qu'un seul instrument, de fabrication simple, répondrait à cinq usages : indiquer un niveau correct pour qu'un signal électrique ne subisse pas une distorsion audible au passage dans les appareils, vérifier les pertes de transmission à travers les installations et les lignes de transmission, donner une indication de la sonie () de la voix ou du programme transmis, indiquer un niveau satisfaisant pour éviter les interruptions de service accidentelles, mesurer des signaux d'essai sinusoïdaux.
Parmi ces usages, deux sont contradictoires : pour éviter la distorsion, il faut suivre d'aussi près que possible le niveau de crête du signal, alors que pour une indication fiable de la sonie, il faut fournir une moyenne de la valeur efficace sur une période plus longue. Le rapport entre les deux résultats, appelé facteur de crête, est très variable selon les signaux.
On chercha donc un compromis, avec de nombreux essais psychoacoustiques recueillant l'opinion d'auditeurs sur les défauts audibles (distorsion) et sur le volume sonore perçu quand les réglages étaient effectués en se fiant à différents types d'instruments.
Le système devait aussi être simple et peu coûteux afin de pouvoir être adopté partout. Ce dernier facteur fut décisif. Le système de détection des crêtes de modulation, qui exigeait un circuit électronique, était plus coûteux à acheter et à maintenir en état ; mais il n'avait pas donné de résultats très supérieurs dans les essais psychoacoustiques.
On décida donc d'adopter un circuit de détection quadratique passifDans un VU-mètre, l'inertie du galvanomètre remplace le condensateur d'un circuit purement électronique., représentant approximativement la valeur efficace du signal dans la plage du niveau normal d'exploitation grâce à la non-linéarité du pont redresseurPour représenter la valeur efficace, il faut que la déviation de l'instrument soit proportionnelle au carré de la tension du signal., en confiant à une réserve de modulation () et à l'expérience des opérateurs la protection contre les surcharges.
Après une dizaine d'années de pratique, les techniciens conclurent de que le système fonctionnait.
Spécifications Les spécifications des VU-mètres sont régies par les normes ANSI C16.5-1942, British Standard BS 6840, et l’IEC 60268-17.
Niveau de référence
Le VU-mètre est normalement relié au circuit par un atténuateur, tel que le circuit soit chargé par une impédance de et que l'instrument affiche pour un signal sinusoïdal à ().
Échelle thumb|Échelle du VU-mètre, à gauche; réponse à un signal dont le niveau augmente progressivement jusqu'à .
L'échelle du VU-mètre se concentre sur la partie utile, soit pour ajuster le niveau à , soit pour avoir une idée de la sonie du programme (ou de la musique).
Le niveau du tient compte de la dynamique sonore et du facteur de crête habituels du signal. Pour une entrée analogique, il est à du niveau nominal. Selon la norme, le niveau nominal est à ( re ), et le niveau du se trouve donc à re .
Pour la conversion en numérique, les normes européennes prévoient que le niveau de référence de devient . En Amérique du Nord, le niveau de référence de devient .
Temps de montée thumb|Réponse du VU-mètre à un signal passant instantanément de à ().
Le temps de montée, défini par le temps nécessaire pour que l'aiguille atteigne le en partant de la position de repos lorsqu'elle est soumise à un échelon de signal l'amenant à ce niveau quand il est stable, est de .
Le dépassement momentané du 0 doit être compris entre 1 % et 1,5 %.
La réponse dynamique du VU-mètre a été choisie pour donner une indication visuelle en même temps qu'une évaluation du volume sonore subjectif. Notamment, le mouvement des aiguilles permet de repérer facilement une voix parlée que l'on entend, sur une batterie de VU-mètres correspondant à plusieurs canaux.
L'opérateur évalue à l'oreille la dynamique des sons, pour décider jusqu'où l'aiguille doit dévier.
Réponse en fréquence La norme n'exige qu'une réponse similaire pour les signaux sinusoïdaux purs dans le spectre audio.
L'indication de l'aiguille ne devrait pas dévier de plus de de à et rester dans une marge de de à .
Impédance Le Vu-mètre proprement dit (galvanomètre et redresseur) présente une impédance de . Avec le réseau d'atténuation, le circuit doit être chargé par . Le branchement du VU-mètre ne doit pas occasionner de distorsion supérieure à 0,3 %.
Surcharge Un VU-mètre doit pouvoir supporter sans dommage une surcharge équivalent à 10 fois la tension donnant pendant et une surcharge permanente de la moitié de cette valeur.
Affichage La couleur crème et la graduation de l'afficheur électromécanique sont fixés par la norme.
Notes et références Articles connexes Niveau (audio) Décibel Modulomètre Peak Programme Meter (PPM)
Bibliographie
Liens externes
Définition de référence des VU-mètres audio professionnels Questions et réponses sur le Standard Volume Indicator par John McKnight Audio Level Meters
Notes
Catégorie:Technologie du son Catégorie:Électroacoustique