Главная Промышленная автоматика.

дованиях являлся процент слушателей, отметивших то или иное изменение качества звучания.

Представление о заметности ограничения воспроизводимого диапазона частот дает рис. 3-8, где графически показано число слушателей (в процентах), которые заметили изменение качества звучания, когда полоса пропускания канала, по которому передаются сигналы со спектром от 40 до 15 000 Гц, ограничивалась либо сверху - частотами 10 000, 6000, 4000 Гц (рис. 3-8, а), либо снизу- частотами 50, 100, 200 Гц (рис. 3-8 6).

80 60

** - - J 1

О f-000

6000 Гц 70000


8 П 76 20 %

% 80

20 О

то Гц zoo

80 60

Z h в 8 W %

Рис. 3-8. Заметность ограничения частотного диапазона по высоким {а) и низким (б) частотам в каналах монофонической (/) и стереофонической {2)

звукопередачи.

Рис. 3-9. Заметность квадратичных {а) и кубичных (б) искажений.

Ограничение сверху частотой 10 000 Гц оценивается как неуверенно заметное (его замечают в среднем 40% слушателей), а ограничение частотой 6000 Гц - как уверенно заметное (его отмечают примерно 80% слушателей). Некоторое влияние на заметность искажений имеет характер музыки: так, например, ограничение полосы меньше заметно при прослушивании эстрадной музыки, чем симфонической.

Наличие пиков в частотной характеристике замечается в зависимости от того, в каком они находятся сочетании: опыты показали, что два пика 5 дБ на частотах 150 и 8000 Гц дают заметность в 50%, в то время как пики той же величины на 3000 и 8000 Гц имеют заметность 90%. Большая заметность в последнем случае обусловлена тем, что пик 3000 Гц попадает в область максимальной чувствительности слуха.

Что касается заметности спада краев характеристики, то некоторое представление дают следующие цифры: заметность

56 -

т

3

-.•а

щ

.v<r

Щ

ЩШДг. 1

......

ШШгёпада в 6 дБ на 6000 Гц может быть оценена в 75-85%, а на 100 Гц -в 50-607о; при спаде 9 дБ заметность увеличивается pit соответственно до 90 и 70%. -

Нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью характеристики передачи канала записи или канала воспроизве--,,,,, до вызывают появление в выходном сигнале дополнитель-ШКМых составляющих (продуктов нелинейности) с частотами, не pf: содержащимися во входном сигнале. При возникновении нелинейных искажений в выходном сигнале, кроме колебания с ча-11 стотой входного сигнала, присутствуют его четные и нечетные Шгармоники, если на вход подан один синусоидальный сигнал, 1а комбинационные колебания - суммарные и разност-

йдные различных порядков, если входной сигнал представляет со-Шбой смесь колебаний различной частоты. Продукты нелинейно-ijli сти выражают в процентах относительно уровня основного сиг-рШ:Шала..-

щ§М В настоящее время нет метода измерения" нелинейных ис-кажений, который являлся бы исчерпывающий, т. е. давал пол-ршое согласование результатов измерений со слуховым восприя-тием искажений. Тем не менее существующие методы позво-1; ляют с известным приближением оценить качество аппаратуры: наиболее распространенными являются метод гармоник, метод

Щ; взаимной модуляции и метод разностных колебаний. При изме-

IP синусоидальный сигнал желаемой частоты и амплитуды и на *Е выходе измеряются все гармоники. Мерой искажений является ПК коэффициент гармоник, представляющий собой отношение эф-

ренйи методом гармоник на вход испытуемого объекта подается

№-Г7, к.

фективного значения совокупности высших гармоник к эффективному значению первой гармоники.

Метод гармоник является наиболее распространенным, однако он непригоден в области высоких частот, так как могут быть измерены только те гармоники, частота которых не пре-iti? вышает верхней граничной частоты полосы пропускания испы-шп туемого аппарата. Коэффициент гармоник не всегда согласуется со слуховым восприятием: так, например, известно, что нечет-щ1гные гармоники более неприятны для слуха, чем четные, а осо-Щ бенно неприятные комбинационные тона вообще не учитыва-

ются методом гармоник, iir Метод взаимной модуляций (интермодуляции) предусматривает подачу на вход испытуемого объекта смеси двух синусоидальных сигналов обычно с частотами 400 и 4000 Гц, и отношением амплитуд соответственно 4 : 1. При этом за меру искажений принимается коэффициент амплитудной модуляции сигнала4000 Гц сигналом 400 Гц на выходе измеряемого объекта.

При,методе разностных колебаний на вход подаются также два сигнала, но с одинаковой амплитудой. Если системе свойственны квадратичные искажения с преобладающим значением квадратичного члена в уравнении характеристики передачи, то

-} -

tel."

fiii-.:.:. . I

шщдг .



мерой искажения является отношение эффективного напряжения разностного сигнала с частотой /2 - fi к среднему арифме-

тическому эффективных напряжений сигналов исходных частот, измеренное на выходе объекта.

Если возникают кубичные искажения, то они оцениваются отношением суммы эффективных напряжений разностных сигналов 2f2 -fi и 2/i - /2 к среднему арифметическому эффективных напряжений сигналов исходных частот, помноженному на 4/3.

При соответствующем выборе частот /1 и f2 метод разностных колебаний позволяет исследовать нелинейные искажения в области высоких частот вплоть до верхней граничной частоты полосы пропускания испытуемого объекта, тогда как метод "взаимной модуляции более пригоден для исследования в области низких и средних частот.

Перечисленные методы измерений обычно не дают согласованных результатов, так как каждый из них оценивает определенный вид искажений. Восприятие нелинейных искажений зависит от их вида (квадратичные или кубичные), величины искажений, ширины полосы пропускания и формы частотной характеристики канала, включенного после искажающего объекта, а также от характера передаваемого звука. Представление о заметности нелинейных искажений слушателями, не имеющими профессиональной тренировки, дает рис. 3-9, из которого видно, что слух менее чувствителен к квадратичным искажениям (рис. 3-9,а), чем к кубичным (рис. 3-9,6); верхняя и нижняя границы заштрихованных областей показывают разброс полученных результатов в связи с тем, что к оценке заметности искажений привлекались различные по составу группы слушателей. Так, например, из числа слушателей, наиболее способных к слуховой оценке, 50% замечают искажения, когда вторая гармоника достигает 6%, а третья гармоника 5%; эти цифры соответственно изменяются на 24% и 10% для менее разбирающихся слушателей. Приводимые данные относятся к передаче звука по каналу с полосой-пропускания 40-14 000 Гц. С сужением полош чувствительность слуха к искажениям ослабевает; утрачивается, кроме того, различие в заметности квадратичных и.кубичных искажений.

Некоторые авторы на основании сопоставления прослушивания и измерения указывают, что полные гармонические искажения 10% отмечаются как неприятные в области 400-4000 Гц, где чувствительность слуха наибольшая; в то же время интермодуляционные искажения 10% являются приемлемой нормой.

Неравномерность движения носителя записи. Для получения правильной тональности звучания средняя скорость движения носителя при воспроизведении должна совпадать с принятой при записи; это означает, что в случае механической записи на диск должна сохраняться одна и та же частота вращения

.-.-Ml

Ш


диска при записи и воспроизведении. Если при воспроизведении шж диск вращается с большей-или меньшей частотой, чем при за-

МШ:х-

HHCHj то звучание имеет соответственно повышенную или пони-1 женную тональность. Следует, однако,

W СТВУ19Т Приемы записи-воспроизведения с транспонированием.

заметить, что суще-


шгйиси-воспроизведения

например, с преднамеренно пониженной тональностью при записи и последующим ее восстановлением при воспроизведении. " прием используется при высокочастотных способах за-

квадрафонических и видеопластинок, когда рекордер не в состоянии непосредственно обеспечить запись требуемых высокочастотных сигналов.

Помимо поддержания выбранного значения средней скорости должна быть также обеспечена равномерность движения носителя записи. Из выражения (2-7) следует, что если сигнал, записанный с длиной волны X, воспроизводить при неравномер-

IpXTOTbl

ной линейной скорости носителя У, то неизбежна девиация ча

Таким образом, полезный,сигнал оказыва-

/ у

11Стся частотно-промодулированным. Возникают искажения звука, называемые детонацией, которые оцениваются коэффициентом детонации, %:

„=:я)4100,

ского сигнала, Af

.у.-

Среднее значение частоты воспроизводимого гармониче-

максимальное отклонение частоты от указанного среднего значения, -коэффициент взвешивания.

Для механической записи на диск, вращающийся с номинальной частотой вращения и, последнее выражение на основании формулы (2-8) может быть преобразовано, %:

-

it-100.

(3-5)

Заметность детонации зависит от частоты воспроизводимого сигнала, его громкости и от того, какова частота детонации, т. е. от того, как быстро происходят периодические изменения высоты тона. Детонацию с частотами 0,2-10 Гц принято называть, «плаванием» (английский термин «wow»). Эта низкочастотная детонация ощущается как периодические колебания «высоты тона. При частотах детонации в интервале 10-30 Гц прослушивается дробление звука (типа «трели»). При еще бЬ-йтлее высоких частотах детонации" звук становится хриплым и -«жестким». Детонации с частотами выше 10 Гц соответствует английский термин «flutter». Наиболее заметна детонация с частотой, близкой к 4 Гц.

На слуховую оценку детонации влияет, кроме того, характер звука. Как показывают исследования, слух более восприимчив к детонации чистых тонов, т. е. синусоидальных сигналов и

f.-.S-.J..,. .-

r-.-.t---.-



в известных условиях замечает ее уже при д=0,005%. К детонации сложных звуков слух менее чувствителен; детонация наиболее заметна на музыкальных произведениях медленного темпа для арфы -ИЛИ рояля. Слух реагирует не только на цериодиче-ские изменения высоты тона, но и на хаотические и скачкооб-разные изменения; он способен заметить однократное скачкообразное изменение тональности, начиная с 0,27о, и медленные изменения, когда они достигают 1-27о. Г

В аппаратах механической записи и воспроизведения причиной неравномерности движения носителя чаще всего бывает несовершенное выполнение движущего механизма: эксцентриситеты вращающихся деталей, несбалансированность ротора двигателя, нестабильность трения в сцеплениях и др. В связи с этим детонация происходит не с одной частотой, а с несколькими, каждая из которых определяется частотой вращения соответствующей детали движущего механизма. \ Определение с помощью анализатора частот, вызывающих детонацию, позволяет выявить дефектные детали движущего механизма.

Для того чтобы результаты измерения коэффициента детонации были сравнимы между собой и соответствовали слуховой оценке, в измерительный прибор должен быть включен фильтр, учитывающий различие восприятия детонации, происходящей с разной частотой [коэффициент я!) в уравнении (3-5)]. Характеристика такого фильтра (рис. 6-44) и технические данные измерительного прибора (детонометра) приведены в Публикации

386 МЭК в 1972 г.

Помехи от вибраций движуиего механизма. При воспроизведении грамзаписи движущий механизм, главным образом его двигатель, является источником механических вибраций. Эти вибрации через диск с пластинкой и тонарм в той или иной сте- пени передаются игле звукоснимателя и, следовательно, искажают воспроизведение: звучание сопровождается низкочастотной помехой - рокотом. Помехи от вибраций не имеют периодического характера, однако в спектре рокота наиболее выражены составляющие 50-100 Гц (при частоте питания-, двигателя 50 Гц). Рокот особенно явственно прослушивается в паузах записи, поэтому его принято оценивать отношением выходных напряжений при проигрывании немых канавок /7н и при воспроизведении сигнала сравнения Uf. Относительный уровень рокота в децибелах определяют по формуле

= 201g-. (3-6)

Согласно Публикации 98А МЭК измерительный прибор, используемый в этом случае, должен иметь две частотные характеристики - взвешивающую, учитывающую чувствительность слуха, и равномерную, имеюнхую горизонтальный ход в области частотного спектра рокота (рис. 6-45).

Л

.-\.;.

Ш-У-

с

т

U 1 -

L-;. V"-.

:M

„V.-;--Vh.-.-.-;i .

3-2. Специфические показатели,

относящиеся к стереофонической записи

Для получения при воспроизведении стереофонической записи известного соответствия звучанию первоисточника необходимо выполнить ряд специфических требований, несоблюдение которых приводит к искажениям и частичной или полной потере стереофонического эффекта. Основными показателями, в которых отражены эти требования, являются правильность сторон, баланс каналов, фазирование каналов и переходное затухание между ними.

Правильность сторон. Правильность- сторон звуковой базы означает соответствие кажущегося расположения исполнителей при воспроизведении их расположению во время записи; левая и правая стороны звуковой базы относительно обращенного к ней слушателя должны соответствовать тем же сторонам при записи. Несоблюдение этого требования приведет, например, к тому, что инструменты оркестра, находящиеся справа, при стереовоспроизведении будут слышны слева, и наоборот, т. е. правая и левая стороны оркестра как бы поменяются местами. Во избежание такого искажения звукового поля необходимо соблюдать правильность включения стереофонических каналов при записи и воспроизведении, что контролируется с помощью приборов и путем прослушивания. Желательно, чтобы слушатели находились по линии симметрии между громкороворите-лями левого/и правого каналов, причем при квадрафоническом воспроизведении с четырьмя громкоговорителями, расставлен- ными по углам комнаты, предпочтительна группировка слушателей ближе к середине.

Разбаланс каналов. Этим показателем определяется расхождение стереоканалов по чувствительности. Он оценивается (в децибелах) отношением выходных напряжений при воспроизведении сигналов 1000 Гц одного и того же уровня:

D = 20 Ig

(3-7)

где f/i

У:К"У

i72 -большее и меньшее напряжения первого и второго канала соответственно.

Обычно допускается разбаланс до 2 дБ, в противном случае происходит кажущееся смещение середины звуковой базы в сторону канала с большим усилением.

Рассогласование каналов по ходу частотных характеристик. Такое рассогласование неблагоприятно сказывается на стереовоспроизведении. Оно может привести к кажущемуся «перескакиванию» источников звука в ту и в другую сторону относительно слушателя, если их спектр звучания попадает в область рассогласования частотных характеристик. Показатель рассогласования характеризуется наибольшим расхождением





0 1 2 3 4 5 6 7 8 [9] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

0.0032