Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Калибровка






Сложность, связанная с использованием устройств с билинейными характеристиками компрессии, заключается в том, что такие приборы требуют проведения настройки устройства таким образом, чтобы кривые компрессии и экспандирования были согласованы между собой. Чтобы облегчить процедуру калибровки, надо определить так называемый уровень Dolby – контрольную точку на передаточной кривой. В компрессоре, который входит в состав системы шумоподавления типа А, специальный тон-генератор на референсном уровне выдает частотно модулируемый тон (так называемый тон Dolby). После этого уровень входного сигнала для экспандера настраивается так, чтобы индикатор уровня показал, что сгенерированный тон Dolby находится точно на нужном уровне.

Контрольная точка может быть в любой области кривой компрессии. К примеру, можно выбрать уровень, на котором компрессор осуществляет усиление на 6 дБ (а экспандер, соответственно, ослабляет сигнал на 6 дБ). Однако это относительно низкий уровень, и измеритель будет плохо его распознавать. Поэтому обычно в качестве контрольного выбирают уровень, который находится рядом с местом, начиная с которого усиление/ослабление сигнала становится совсем небольшим, т. е. в районе конечной точки. При производстве систем шумоподавления проверка кривых компрессии производится на основе именно этого уровня.

Так как общее (суммарное) усиление высокоуровневых сигналов является единичным, при использовании систем шумоподавления типа А усиление высоких частот и проведение дополнительной эквализации в контрольном тракте не требуется. Кроме того, в отличие от систем, имеющих передаточную кривую с постоянным наклоном, для систем типа А степень шумоподавления (10 дБ) определяется формой билинейных характеристик компрессии (т. е. насколько далеко начальная и конечная точки расположены друг от друга), а не уровнем сигнала, поступающим на вход системы шумоподавления, и не положением референсного уровня Dolby в соответствии с уровнем сигнала. Это означает, что эффект шумоподавления у систем типа А не зависит от уровня звука в целом.

Но почему для системы шумоподавления было выбрано фиксированное значение 10 дБ, а не 15 или 20 дБ? Дело в том, что значение 10 дБ позволяет осуществлять шумоподавления без слышимых побочных эффектов и при этом не слишком усложнять конструкцию прибора, сохраняя доступную цену. Кроме того, этого значения достаточно, чтобы значительно понизить уровень шума на стереозаписи со скоростью 38 см/с. Чтобы система такого типа осуществляла более качественное шумоподавление и была так же хорошо защищена от нежелательных побочных эффектов, она должна иметь значительно больше полос и, как результат, намного выше цену.

8.6.2. Конструкция систем шумоподавления Dolby типа В

Использование систем шумоподавления типа А давало очень серьезное улучшение качества звука на кассете, однако применение этой системы делало записи более дорогими. Простой подсчет показывал, что созданный на основе применявшихся тогда активных элементов прибор должен иметь только одну полосу, любое увеличение полос повлекло бы за собой значительное повышение стоимости аппарата.

Шум на кассете особенно хорошо различим в области высоких частот. Поэтому, в первую очередь, был сделан эксперимент, состоявший в том, чтобы из всех полос шумоподавителя использовать только высокочастотную. В результате система, имеющая полосу частот почти как у системы типа А (выше 3, 3 кГц), работала без слышимых побочных эффектов, но степень шумоподавления была очень низкой. Если полосу делали шире (например, от 1 кГц и выше), процесс шумоподавления был эффективнее, но появлялась модуляция шума: сигнал в такой широкой полосе не всегда маскировал изменения шума. Фактически, при расширении полосы система начинала вести себя как широкополосный компандер.

При использовании системы шумоподавления, имеющей одну фиксированную полосу, к примеру, от 3 кГц и выше, сигналы ниже 3 кГц не модулируют шум на более высокой частоте. Кроме того, когда сигналы с частотой более 3 кГц по уровню находятся выше низкоуровневого порога (стартовой точки), влияют на шум в полосе выше 3 кГц, они при этом маскируют шум. В результате происходит эффективное шумоподавление на высоких частотах без появления побочных эффектов (модуляции шума). Однако при отсутствии звука на записи и во время воспроизведения тихих сигналов шум хорошо слышен в области от 1 до 3 кГц.

Попытка расширить полосу до 1 кГц приведет к значительному повышению степени шумоподавления при наличии низкоуровневых сигналов. Однако полоса станет слишком широкой, а это приведет к тому, что сигналы в районе частоты 1 кГц, находящейся при этом по уровню выше верхней границы (конечной точки), маскируют не весь высокочастотный шум. Получается, что в области высоких частот вновь появляется модуляция шума. Особенно хорошо эффект модуляции заметен в интервале от 6 до 8 кГц.

Рис. 8.26 иллюстрирует поведение экспандера, осуществляющего шумоподавление величиной 10 дБ при полосе от 1 кГц и выше. На входе подается синусоидальный сигнал в широком динамическом диапазоне. Очевидно, что ослабление сигнала, которое производит экспандер на частоте 10 кГц, зависит от уровня синусоидального сигнала. Если синусоидальный сигнал находится на частоте 1 кГц, он почти не маскирует сигнал на 10 кГц, что приводит к появлению модуляции шума. Таким образом, вопрос состоит в том, чтобы понять, как можно обеспечить подавление шума в полосе от 1 кГц и выше и избежать при этом ситуации, когда сигналы нижней части этой полосы модулируют шум в верхней части диапазона.

 
 

 

 


Рис. 8.26. Частотные характеристики экспандера с фиксированной полосой
при усилении входного сигнала

Ответ на поставленный вопрос таится в тех экспериментах, которые были описаны выше. Действительно, полоса частот, начинавшаяся с 1 кГц, была вполне подходящей до тех пор, пока сигналы выше определенной границы не присутствовали в области частот вокруг 1 кГц. При появлении в этой области громких сигналов, прибор работал более эффективно с полосой от 3 кГц и выше (аппарат больше не осуществлял шумоподавление на частоте 1 кГц, но этого больше и не требовалось, т. к. шум в этой области полностью маскировался громким сигналом).

Получается, что система шумоподавления с одной полосой может работать эффективно, но только в том случае, если ширина этой полосы может меняться в зависимости от изменений спектра сигнала. С тихими сигналами эта полоса будет осуществлять эффективное шумоподавление при ширине от 1 кГц и выше. Но при появлении в районе частоты 1 кГц сигналов, уровень которых находится выше порогового значения, специальный фильтр должен сдвинуть полосу так, чтобы громкие сигналы оказались за ее пределами.

На рис. 8.27 изображено семейство частотных характеристик для так называемой скользящей полосы экспандера. Это семейство состоит из кривых (имеющих, по сути, одинаковую форму и высоту, в данном случае 10 дБ), которые могут двигаться (скользить) вдоль частотной оси. Очевидно, прибор с такими характеристиками обеспечит высокочастотное шумоподавление: расширяя или сужая в зависимости от сигнала полосу частот, он автоматически определяет в разные моменты времени, какую кривую из семейства следует использовать. При наличии высокоуровневых сигналов управляющая схема перемещает фильтр таким образом, чтобы эти сигналы оказались в зоне передачи прямого сигнала, где не производится ослабление сигнала (или происходит минимальное его ослабление). Конечно, в этой области не происходит шумоподавления, но оно там и не нужно, ведь высокоуровневые сигналы маскируют шум. Чтобы обеспечить прохождение громкого сигнала с частотой 1 кГц, полоса должна передвинуться таким образом, чтобы этот сигнал не попал в нее (третья кривая на рис. 8.27). Это позволит избежать появления эффекта модуляции шума, а величина шумоподавления на частоте 10 кГц при этом изменится незначительно.

 
 

 

 


Рис. 8.27. Частотные характеристики экспандера со скользящей полосой
при усилении входного сигнала

Компрессор в системе шумоподавления имеет обратные характеристики: происходит повышение сигнала на 10 дБ и соответствующее смещение полосы (рис. 8.28). Громкий сигнал, поступающий на вход компрессора, вызывает смещение полосы в такое положение, при котором усиление этого громкого сигнала минимально или вообще отсутствует. Это предотвращает чрезмерное усиление сигнала и, следовательно, защищает последующие аппараты тракта от перегрузки.

 
 

 


 

Рис. 8.28. Частотные характеристики компрессора со скользящей полосой

Рассмотрим поведение компрессора при усилении сигнала на частоте 5 кГц. Не будем при этом обращать внимание на усиление других частот. Частота 5 кГц изображена на рис. 8.28 в виде пунктирной линии. Входной сигнал, уровень которого находится ниже порогового значения, повышается на 10 дБ. При появлении сигналов выше определенной границы фильтр смещается вправо по частотной оси и величина усиления сигнала на частоте 5 кГц постепенно уменьшается. Когда фильтр сместился довольно сильно, усиление на частоте 5 кГц уменьшается до единичного, и аппарат начинает передавать прямой сигнал. Передаточная кривая, иллюстрирующая работу такого устройства, показана на рис. 8.29. Она показывает, что прибор имеет билинейные характеристики.

По принципу, описанному выше, работают системы шумоподавления Dolby типа В. Такие приборы имеют скользящую полосу и обеспечивают шумоподавление на 10 дБ в диапазоне от 1 кГц и выше. Кроме того, эти приборы, как и прочие системы шумоподавления Dolby, имеют двухтрактовую структуру.

 

 

 
 

 


 

 

Рис. 8.29. Передаточная кривая компрессора на частоте 5 кГц

 
 

 


 

Рис. 8.30. Схема работы компрессора а) и экспандера б) системы Dolby B

8.6.3. Дальнейшие разработки систем шумоподавления Dolby

Итак, на смену системам шумоподавления с несколькими фиксированными полосами Dolby типа А пришли системы типа В (и позже типа С), имеющие одну скользящую полосу. Все эти системы эффективно устраняли шум в высокочастотной области на записях, сделанных на аудиокассете. В начале 80-х, взвесив все «за» и «против» для каждого типа систем, Рэй Долби разработал способ объединения всех достоинств каждой системы в новом типе шумоподавителей, который получил название Dolby SR (Spectral Recording – спектральная запись). Системы этого типа появились в 1986 году и были рассчитаны на работу с профессиональными аналоговыми записями.

При описании систем шумоподавления типа SR будет рассмотрена работа устройств только для высокочастотной области диапазона, однако по такому же принципу эта система может работать на низких и средних частотах. Так как речь идет о системах Dolby, подразумевается, что все аппараты имеют два маршрута прохождения сигнала и билинейные характеристики.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.