Приборы с двумя маршрутами прохождения сигнала

При компрессии с билинейными характеристиками высокоуровневые сигналы передаются напрямую. Из этого следует, что система шумоподавления должна иметь тракт, по которому звук во всем динамическом диапазоне будет проходить без изменений. Этот так называемый «главный маршрут» показан на схеме, изображенной на рис. 8.22, а. Но чтобы необходимая компрессия сигнала в других частях динамического диапазона была проведена, параллельно с главным маршрутом должен проходить обходной маршрут. Именно в нем будут присутствовать компрессор или лимитер. Причем конструкция должна быть такой, чтобы для громких сигналов на выходе системы шумоподавления сигнал с обходного маршрута был значительно слабее по сравнению с сигналом главного маршрута и, следовательно, доминирующим оказывался сигнал, не подверженный динамической обработке.

Рис. 8.22.Система шумоподавления с билинейными характеристиками:
а) компрессор, б) экспандер

Если максимальное значение усиления, производимое компрессором, во всем динамическом диапазоне определено, то известно и наибольшее значение усиления при работе связки главного и обходного маршрутов. Например, на рис. 8.23 показана ситуация, когда для сигналов, уровень которых ниже определенной границы («начальной точки»), звук, передающийся по обходному маршруту, усиливается на 6 дБ. Это соответствует усилению по напряжению на две относительные единицы (другими словами, повышению напряжения в два раза). То есть при усилении уровня входного сигнала на одну относительную единицу уровень сигнала, проходящего по обходному маршруту, усиливается на две единицы, а по главному маршруту – на одну единицу. В сумме общее усиление составляет три единицы. Таким образом, если уровень входного сигнала ниже известного порога, общее усиление по напряжению составит три относительные единицы (или 9, 5 дБ). Линия, соответствующая этому усилению, показана на рис. 8.23: она проходит под углом 45^о на 9, 5 дБ выше линии передачи прямого сигнала.

Рис. 8.23. Общее усиление входного сигнала компрессором

Как только уровень сигнала достигает начальной точки, усиление в обходном тракте падает по мере возрастания уровня входного сигнала. Положим, в точке А усиление в обходном тракте уменьшилось с 2 до 1, тогда общее усиление в этой точке составит две единицы (единица в главном тракте плюс единица во вторичном тракте) или, другими словами, 6 дБ. Пусть в точке В усиление во вторичном тракте опустилось до 1/10, тогда общее усиление в этой точке составит 1 + 1/10 = 1, 1 (или 0, 8 дБ). То есть высокоуровневые сигналы будут передаваться почти без усиления, что и требовалось.

Легко понять, как будет работать экспандер, соответствующий компрессору с двумя маршрутами прохождения сигнала. Схема работы этого экспандера показана на рис. 8.22, б. На этот раз сигнал во вторичный тракт поступает с выхода, и вместо того, чтобы добавляться к выходному сигналу, он вычитается из входного. При эффективной работе системы шумоподавления условия прохождения сигнала по обходному маршруту компрессора и экспандера должны быть одинаковыми.

8.5.2. Применение систем шумоподавления с двумя маршрутами
прохождения сигнала

Если для любого входного сигнала во всем динамическом диапазоне известен уровень его усиления в обходном тракте, можно вычислить результирующие характеристики компрессии. И обратно, если известно, какие характеристики компрессора нужно получить, несложно понять, как на сигнал должен воздействовать обходной маршрут. При этом точная форма кривой компрессии во всех областях динамического диапазона не важна. Главное, чтобы необходимый уровень усиления имел место ниже стартовой точки и после конечной точки.

Возьмем, к примеру, систему шумоподавления Dolby типа А. Схема ее работы показана на рис. 8.24. В той области динамического диапазона, которая расположена над самой границей низкоуровневых сигналов, компрессор в обходном маршруте этой системы работает скорее как лимитер. А для более громких звуков он начинает инвертировать сигнал по уровню (любое усиление входного сигнала вызывает такое же по значению ослабление выходного сигнала). Результирующая характеристика компрессора имеет точно определенную стартовую точку, но конечной пороговой точки у него нет. Главное, что, начиная примерно с 20 дБ, усиления не происходит (оно единичное), и на рисунке хорошо видно, что в результате компрессор имеет билинейные характеристики.

Одно из достоинств системы шумоподавления с двумя маршрутами прохождения сигнала состоит в том, что максимальный вольтаж на выходе обходного маршрута компрессора может лишь незначительно превосходить максимальный вольтаж на выходе или входе всего прибора. Это позволяет использовать при создании аппарата простые и соответственно недорогие компоненты. Такое достоинство было особенно актуально в 1965 году, когда появились первые шумоподавители типа А. Применяя современные интегральные схемы, можно получить передаточные кривые любых требуемых форм.

Рис. 8.24. Передаточные кривые компрессора в системе Dolby A

8.6. Конструкция систем шумоподавления Dolby