Тема 2. Каналы звукопередачи

Звуковые акустические колебания преобразуются микрофоном в переменное электрическое напряжение, являющееся точным отображением звукового процесса. Условимся эти электрические колебания звуковых частот называть сигналом передачи или звуковым сигналом. Далее, этот сигнал, по каналу передачи доставляется к потребителю (слушателю) либо в виде электрических колебаний, подобных по форме звуковой волне.

Под каналом звукопередачи будем понимать всю совокупность технических средств, с помощью которых осуществляется передача на расстояние, а затем и воспроизведение звуковых сигналов. Каналы звукопередачи, в зависимости от своего назначения, могут быть построены по различным схемам. Однако, независимо от того, используется ли канал для звукоусиления в залах, для звукозаписи или для звукового вещания (т.е. для передач звуковых программ на большие расстояния радиослушателям или телезрителям), основными частями его схемы являются:

— микрофон, т.е. преобразователь акустических (звуковых) колебаний в электрические;

— усилители электрических колебаний (звуковых сигналов);

— соединительные линии, по которым передаются сигналы;

— громкоговоритель (или головной телефон), вновь преобразующий электрические сигналы (колебания) в акустические (звуковые) сигналы.

Если речь идет о звуковом или телевизионном вещании, то частью канала звукопередачи считают и так называемый эфирный участок, т.е. пространство, в котором распространяются радиоволны, несущие сигналы изображений и звука, а также передатчик с передающей антенной и радиоприемник (или телевизор) с приемной антенной и громкоговорителем. Любая часть канала звукового вещания, выполняющая определенные функции, называется звуковым трактом.

Уровень передачи звукового сигнала

Важной характеристикой звукопередачи в какой-либо точке канала является величина электрического напряжения сигнала — от нее в итоге зависит громкость звучания программы у слушателя. Но оценка уровня сигнала в единицах электрического напряжения (вольтах или его долях) осуществляется только при настройке аппаратуры, когда необходимо, например, установить нормальное усиление в трактах. В этом случае в качестве калибровочного передается чистый синусоидальный сигнал на средней частоте звукового диапазона (обычно это сигнал с частотой 1000 Гц), а измерения можно производить обычным вольтметром, который подключается параллельно электрической цепи.

Однако, в практике эксплуатационной работы уровень сигнала оценивают обычно в децибелах, и пользуются для измерений не вольтметром, а специальным прибором, так называемым измерителем уровня

Часто возникает необходимость оценить абсолютный уровень сигнала в определенной точке цепи. При этом под абсолютным уровнем понимают выраженное в децибелах отношение данного уровня к уровню, условно принятому за нулевой. В технике связи, радиовещания и звукозаписи за нулевой уровень принимают напряжение равное 0,775 Вольта. Этот уровень еще называет номинальным. На индикаторах уровня он обозначается как 0 Дб или 100%. Уровни звукового сигнал, меньшие номинального, будут обозначаться в децибелах со знаком минус (например -20 Дб).

Амплитудно-частотная характеристика

Любой сложный звук состоит из ряда различных по частоте колебаний, соотношения уровней которых для данного звучания являются совершенно определенными.

Естественно, что при звукопередаче первичные соотношения между частотными компонентами звука должны быть сохранены. В связи с этим, качество любого участка звукового канала оценивается его амплитудно-частотной (сокращенно частотной) характеристикой, для обозначения которой часто используют аббревиатуру АЧХ. Под АЧХ понимают график зависимости коэффициента передачи от частоты сигналов, подаваемых на вход данного участка канала или отдельного звукотехнического устройства. Коэффициент передачи — это отношение величин сигналов на входе усилителя и его выходе.

Подадим на вход какого-либо усилителя переменное напряжение звуковой частоты и, поддерживая неизменным его уровень, начнем менять частоту колебаний, контролируя уровень выходного напряжения. В идеальном случае усиленное выходное напряжение усилителя на всех частотах должно было бы быть одинаковым по величине. Графически частотная характеристика такого усилителя — прямая линия, параллельная оси частот, на рис. 11 — кривая "а".

В реальных условиях частотная характеристика во всем диапазоне звуковых частот (от 20 до 20000 Гц) прямолинейной не бывает из-за наличия в схеме индуктивностей и емкостей, меняющих свое сопротивление переменному току при изменении его частоты.

Частотную характеристику можно построить, если по оси абсцисс отложить в логарифмическом масштабе частоты, а по оси ординат выраженные в децибелах значения отношений коэффициентов передачи на соответствующих частотах к коэффициенту передачи на средней частоте, например, на частоте 1000 Гц. Частотная характеристика обычно имеет понижения как в области низших так и в области высших частот звуково­го диапазона (кривая "б").

Рассмотрим теперь, как частотная характеристика влияет на качество воспроизведения.

Подъемы и завалы в области высших и низших звуковых частот — суть частотные искажения. Они субъективно воспринимаются обычно так. Завалы высших частот (от 3—4 кГц и выше) придают звучанию тусклость, ухудшают разборчивость речи. Излишнее усиление (подъем) высших частот приводит к подчеркиванию шипящих и свистящих звуков и к неестественно резкому звучанию музыки, раздражающему слух.

Завал низших частот (100—200 Гц и ниже) лишают звучание полноты, сочности, нарушают красоту тембра, а их чрезмерное усиление вызывает ощущение неприятного, бубнящего звучания.

Величина неравномерности частотной характеристики в диапазоне звуковых частот нормируется. При нормировании учитывается заметность искажений на слух. Для студийной части тракта звукового вещания (радио и телевидения) и для профессиональных студий звукозаписи неравномерность частотной характеристики в рабочем диапазоне частот (для оборудования высшего класса качества — от 30 до 15000 Гц) не должна превышать 1 дБ, т.е. коэффициенты передачи на разных частотах не должны отличаться друг от друга более чем на 12%.