Главная › Услуги › Динамический диапазон звука фм в настоящее время. Часто задаваемые вопросы по динамической обработке аудио сигнала. Динамическое распространение звука в разрушаемом окружении

Динамический диапазон звука фм в настоящее время. Часто задаваемые вопросы по динамической обработке аудио сигнала. Динамическое распространение звука в разрушаемом окружении

Эммануэль Дерюти

«Почему музыка стала звучать хуже». «Поклонники жалуются, что Death Magnetic в Guitar Hero звучит лучше, чем на CD». «Даже фанаты хеви-метала считают, что сегодняшняя музыка слишком громкая!» «Dynamic Range Day объявляет новое движение против громкости». «Смерть Hi-Fi»… В прессе и сети растёт движение против «войны за громкость», практики, когда люди пытаются получить максимально возможную громкость в своих треках, чтобы заставить слушателей ощущать их более «горячими» по сравнению с конкурирующими релизами. Согласно этим статьям, неблагоразумные методы мастеринга и, более конкретно, злоупотребление brickwall-ограничителями, ставят музыку под угрозу. В современном производстве не хватает детальности, и оно жертвует качеством ради уровня. Боб Дилан в 2006 году в своём интервью заявил, что «Вы слушаете эти современные альбомы, и они звучат просто по-зверски. У них один звук везде. Нет никакой чёткости и детальности, ни в вокале, ни в чём-то другом. Всё статично».

Но не является ли замечание Дилана отражением извечного конфликта между отцами и детьми? Это был бы не первый случай, когда старая гвардия презирает то, что делает новое поколение. Хотя, верно и то, что многие звукоинженеры присоединяются к обществу, предпочитающему «более динамичную» музыку. Но объективно ли они говорят о том, что такая музыка лучше, или они просто предпочитают какой-то определённый тип звучания? Моё исследование постарается дать ответы на эти вопросы. Мы узнаем, действительно ли стала громче современная музыка, и стало ли в ней меньше динамики. Мы также рассмотрим гипотезу, что громкость может быть стилистическим признаком специфических музыкальных жанров, а не «дурной манерой», мотивированной презренными коммерческими интересами. И, наконец, мы пристально поглядим на печально известный альбом Death Magnetic группы Metallica и выясним, почему многим людям кажется, что он звучит плохо.

Действительно ли теперь музыка стала громче?

Да, это так, и здесь нет никаких сомнений. Давайте возьмём большое количество известных поп-песен, записанных в промежутке между 1969 и 2010 годами, нормализуем их так, чтобы пики стали под 0 dBFS, и измерим значение RMS. Теперь давайте рассортируем все значения согласно году релиза каждой песни. Первая диаграмма (вверху) показывает результаты эксперимента, и они реально возбуждают! Красная линия показывает усреднённые значения RMS для каждого года, а прямоугольники показывают распределение: чем темнее, тем больше песен имеет такой же уровень. Здесь, несомненно, наблюдается постоянный рост среднего уровня между 1982 и 2005 годами, и сегодняшние записи примерно на 5 dB громче, чем было в 70-х.

По общему признанию, RMS даёт только информацию об «электрическом» или «физическом» уровне аудиофайла, но никак не говорит о той громкости, что мы реально воспринимаем. Для этого, согласно нормативным рекомендациям EBU 3341, мы оцениваем «интегрированную громкость». Как видно на второй диаграмме, это значение весьма сильно коррелируется с RMS, и два графика очень похожи друг на друга. Таким образом, второй набор результатов подтверждает первый.

Давайте воспользуемся другими критериями и повторим эксперимент. К примеру, для описания динамического поведения музыки часто используется такой критерий, как крест-фактор. Говоря простыми словами, он показывает разницу между пиковым и RMS-уровнями на протяжении песни. Он является хорошим маркером, позволяющим оценить количество компрессии, применённой к музыке: обычно, чем больше компрессии, тем ниже крест-фактор. Некоторые профессионалы считают аккуратное обращение с крест-фактором залогом успешного мастеринга. В общих словах, опять же, чем ниже крест-фактор, тем громче музыка.

Третья диаграмма показывает эволюцию крест-фактора. Основываясь на тех же самых 4500 песен, этот усреднённый график, начиная с 80-х годов, показывает падение на 3 dB. Это укрепляет нас во мнении, что увеличение громкости, явно начавшееся с 90-х, было порождено компрессией. Нетрудно заметить, что эволюцию крест-фактора можно разделить на три этапа. Первый, с 1969 по 1980-й, показывает увеличение крест-фактора, обусловленное, вероятно, совершенствованием студийного оборудования, улучшением отношения сигнал/шум и, как следствие, расширением его динамического диапазона. С 1980 по 1990-й крест-фактор остаётся довольно устойчивым. Затем, с 1990 по 2010-й – в эпоху войны за громкость – крест-фактор драматически уменьшается.

Наконец, ещё один полезный и информативный критерий – это пропорция сэмплов, после нормализации близко подобравшихся к потолку 0 dBFS. Большая плотность очень громких сэмплов предполагает, что в мастер-копии был клиппинг или использовался цифровой brickwall-ограничитель. Четвёртая диаграмма отслеживает плотность пиковых сэмплов в той же самой коллекции из 4500 треков. Первые две диаграммы показывают, что музыка становится громче; третья указывает, что это происходит, вероятно, в результате компрессии динамического диапазона; а эта иллюстрирует, что компрессия, скорее всего, сопровождалась цифровым brickwall-ограничением.

Что такое динамический диапазон музыки?

Вы удивитесь, но на этот вопрос довольно трудно ответить. Интуитивно, мы чувствуем, что динамический диапазон это некий критерий, показывающий, насколько варьируется уровень в музыкальной композиции. Давайте попробуем материализовать эти догадки. Первая диаграмма сравнивает значения RMS в двух песнях: «Fuk» от Plastikman и «Smells Like Teen Spirit» от Nirvana. Очевидно, что уровень в Smells Like Teen Spirit более подвижен, чем в Fuk. И это не удивляет, поскольку Plastikman приверженец минимал-техно, тогда как для Nirvana характерны мягкие куплеты и громкие припевы.

Однако, результат меняется просто радикально, если для анализа использовать окно не 2 секунды, а 100 миллисекунд. При большем окне музыка Plastikman демонстрирует более стабильный RMS-уровень, но, как Вы видите на второй диаграмме, при меньшем времени интеграции в ней появляются более интенсивные вариации. Это обусловлено громкими и сухими барабанами. Поэтому, если мы хотим объективно измерить «подвижность уровня», то должны тщательно подумать над тем, какой масштаб использовать.

Также есть вопрос по поводу того, как фактически вычислить эту подвижность уровня. Иными словами, как получить цифровое значение, которое было бы мерой «динамического диапазона». Очевидно, мы могли бы измерить полную вертикальную амплитуду кривой RMS в заданном временном масштабе, суммируя амплитуду каждого вертикального движения. На первый взгляд, это даёт идеальную картину: снова посмотрите на первую диаграмму, на которой синяя кривая выглядит более подвижной, чем красная, и имеет большую общую вертикальную амплитуду.

Однако, на практике, этот метод ненадёжен. К примеру, изолированный пик посреди плоской RMS-кривой исказит измерение, давая ложное представление подвижности уровня. Существует более надёжный метод, используемый EBU для оценки диапазона громкости. Он заключается в вычислении распределения значений RMS. Такое распределение показано в третьей диаграмме. Затем мы измерили «разброс» распределения, используя трюк, подобный методу вероятностной выборки из арсенала описательной статистики, оставив только 5% высших значений и 10% низших. Результаты анализа в двухсекундном окне показывают более широкий разброс RMS у Smells Like Teen Spirit.

Давайте теперь изменим масштаб и измерим разброс RMS в окне 0,1 секунды. Итоги эксперимента показаны в четвёртой диаграмме и снова результаты прямо противоположны: разброс в Fuk намного больше, чем в Smells Like Teen Spirit. Теперь, проведём этот же эксперимент с другими размерами окна. Результаты представлены в последней диаграмме. Интересно, что вариации уровня в Smells Like Teen Spirit всегда больше, за исключением окон менее 0,18 секунды. Это как раз тот временной промежуток, где барабаны Fuk оказывают решающее влияние.

То, что изображено на пятой диаграмме, является хорошей кандидатурой на роль измерителя «динамического диапазона» музыки. Теперь предположим, что вместо того, чтобы пользоваться значениями RMS, мы будем иметь дело с некой единицей измерения воспринимаемой громкости, типа той, что упомянута в рекомендации ITU BS 1770. Это и есть тот самый «диапазон громкости». Основы того, как EBU определяет «диапазон громкости» находятся в документе EBU Tech 3342 и объясняются нами в главе «Измерение диапазона громкости по методике EBU».

Теперь остаётся только вопрос, нужно ли вообще использовать такой термин, как «динамический диапазон». Нет никакого официального определения для него, и это понятие можно спутать с динамическим диапазоном носителя записи, который показывает разницу между самым маленьким и самым большим уровнями, с которыми он может работать. Поэтому, в этой статье я не буду говорить о «динамическом диапазоне» музыки. Вместо этого, я буду использовать такие термины, как «RMS-вариабельность» или, в более широком смысле, «динамическая вариабельность». А термин «динамический диапазон» мы оставим для определения отношения сигнал/шум носителя записи. Я буду использовать термин «диапазон громкости» в строгом соответствии с документом EBU 3342 и термин «вариабельность громкости» во всех других случаях, вовлекающих понятие громкости вместо RMS.

Меня зовут Луи Филипп Дион (Louis Philippe Dion), я звукорежиссёр Rainbow Six: Siege, работаю в Ubisoft уже семь лет. Прежде я занимался звуковым оформлением в Prince of Persia и Splinter Cell. Также я работал продакт-менеджером собственного звукового движка компании Ubisoft.

До прихода в игровую индустрию я работал звукооператором на съёмках нескольких сериалов и фильмов. На досуге я, сколько себя помню, занимался музыкой, воспитывая к себе любовь к синтезаторам, гитарам, да и вообще ко всему, что может производить звук.

Проявляя большой интерес к техническим аспектам звука, я с энтузиазмом перешёл в индустрию игр. Я чувствовал, что, по сравнению с телевидением и кино, игры предлагают более широкий простор для инноваций и технологических прорывов. Сейчас мы только едва коснулись потенциала интерактивного звука, сведения в реальном времени и новых алгоритмов позиционирования, и мне очень интересно, что преподнесёт нам будущее.

Динамическое распространение звука в разрушаемом окружении

С распространением звука связаны три базовых аспекта физики: отражение (когда звук отскакивает от поверхностей), поглощение (когда звук проходит сквозь поверхность, но лишается некоторых частот) и дифракция (когда звук огибает объекты). Ваш слух ежедневно отмечает эти явления. В реальной жизни за предполагаемое положение источника звука отвечает множество других факторов, но я сосредоточусь именно на физике распространения звука и о том, как мы её имитируем.

Главной инновацией в Siege было обильное использование дифракции – мы для этого используем термин «обструкция». С помощью стратегического размещения на карте «узлов распространения» мы могли высчитывать простейший путь звука от источника к слушателю. Простота пути зависит от нескольких факторов, а именно, от длины пути, общей величины огибаемых углов и штрафов на степень разрушения на определённых узлах.

Например, если стена не повреждена, узел внутри неё не учитывается алгоритмом (бесконечный штраф). А вот если в ней дыра, узел будет доступен для выбора пути распространения. Затем мы виртуально смещаем источник звука в соответствии с направлением таких путей, что в конечном итоге и выступает аналогом дифракции.

Также мы применяем несколько стратегий для симуляции поглощения, называя это «окклюзией». В зависимости от источника, мы либо проигрываем заранее подготовленную приглушённую версию звука (например, шаги на верхнем этаже) или же проигрываем звук напрямую от источника с фильтрацией частот в реальном времени. Второй вариант увеличивает нагрузку на процессор, так что он преимущественно зарезервирован для звуков оружия. В реальной жизни можно одновременно услышать поглощённую и отклонённую версию звука, и мы тоже комбинируем их, давая больше информации о реальном местонахождении источника.

Наконец, для отражения (по нашей терминологии «реверберации») мы используем импульсный ревербератор. Это специальный ревербератор, «сканирующий» акустические свойства настоящей комнаты, и затем проигрывающий в ней звуки из нашей игры. На мой взгляд, этот метод на световые годы вперёд обгоняет традиционные параметрические ревербераторы – по крайней мере, для симуляционных целей. Единственный минус в том, что из-за нагрузки на процессор мы не можем применять его в большом количестве случаев. Для обхода этого ограничения мы «привязываем» реверберацию к оружию и проигрываем её обратно в направлении этого оружия, что предоставляет игроку более точную информацию о местонахождении противника.

Для чего это всё?

Разрушаемое окружение было главной трудностью во время разработки системы распространения звука. Одно дело вести звук по кратчайшему пути, и совсем другое, когда уровень изменяется во время игры – таким мы прежде никогда не занимались. Было непросто сохранять высокое качество звука, не забывая при этом о производительности. Мы поместили несколько узлов в разрушаемое окружение, и они оставались закрытыми до повреждения объекта. Мы раз за разом экспериментировали с разным количеством возможных путей распространения, пока не нащупали золотую середину между точностью и быстродействием.

Что интересно, модификаторы распространения звука работают не только в одну сторону: узлы могут как открываться, так и закрываться. Баррикадируясь и усиливая стены, игроки тоже меняют путь распространения звука. Такие преграды не обязательно должны полностью закрывать узел – в зависимости от свойств материала (дерево, стекло, бетон и т.д.), звук всё ещё может проходить насквозь, но с определённым штрафом. К примеру, деревянные и металлические баррикады имеют разные настройки приглушения звука.

С таким уровнем разрушаемости, как в Siege, случилась бы катастрофа, положись мы лишь на окклюзию без использования обструкции. Окклюзия в таком случае была бы слишком мощным «валлхаком». Играя за защиту, можно было бы просто разрушить как можно больше стен и прислушиваться, где именно идут атакующие – у них бы не было и шанса. Мы пытаемся сохранять максимальную точность звука, но симуляция «реальной физики» ещё и добавляет в игру дополнительный слой догадок о местонахождении противника, что уравнивает обе стороны. Конечно, в некоторых ситуациях этот момент может сильно расстроить, но такова и реальная жизнь.

Карта Hereford

Слышимость действий игрока

Бесшумность и бездействие являются ключевыми принципами игры, и даже с трёхминутным таймером раунда игроки предпочитают прислушиваться к соперникам. На самом деле, ещё только приступая к разработке, мы подумывали, что игровое окружение будет звучать довольно неинтересно. Тихо выжидать в спальне пригородного домика – это вам не сражение в гуще боя и не космическая схватка, верно?

На тот момент в игру были добавлены ещё не все звуки, а система их распространения находилась лишь в ранней стадии разработки. Но когда все кусочки паззла стали потихоньку собираться воедино, мы поняли, что способны добиться кое-чего посерьёзнее «поддельного напряжения». Угроза, которую вы слышите, реальна и направляется к вам. Отказавшись от тяжёлого эмбиента, мы смогли и повысить тревожность атмосферы, и создать простор для предоставления игрокам более точной информации о противнике.

Схема распространения звука на карте Hereford

Особое внимание мы уделили звукам перемещения, позволяющим просто прислушиваться, чтобы понять местонахождение врага – по звуковым подсказкам вполне можно определить вес, броню и скорость оперативника. Баррикады, гаджеты и прочие устройства также снабжены специфическими звуками.

Звуки, что издаёт игровой персонаж, усилены по двум важным причинам: во-первых, игрок понимает, что сильно шумит и что это может его выдать; во-вторых, это даёт понять, что необходимо замедлиться, если хочешь прислушаться. Это основа дизайна звука в Siege: передвигаясь медленнее и прислушиваясь к окружению, можно собрать больше информации и сыграть лучше.

Узлы распространения крупным планом

Итоги

Начиная работу над проектом, мы стремились к созданию тревожной атмосферы. На каком-то моменте мы добавляли для этого музыку и эффекты, но, как уже было сказано, лучшей идеей было использование самих игроков в качестве источников звука. Так что все «поддельные» звуки мы убрали, сосредоточившись на том, что действительно имеет значение.

Сегодня, спустя немалое время, всё это выглядит очевидным, но я вижу, что редкие игры отказываются от классического искусственного напряжения атмосферы. Избавление от эффектов, как по мне, придало Siege отличительное звучание, которое не только приятно на слух, но и во многом влияет на игровой процесс.

Что такое динамический диапазон?

Динамический диапазон можно определить как расстояние между уровнями самого тихого и самого громкого сигналов из возможных. К примеру, если в инструкции к процессору указано, что максимальный входной уровень сигнала до искажения равен +24 дБ, а шумовой порог на выходе равен -92 дБ, значит суммарный динамический диапазон процессора равен 24 + 92 = 116 дБ.

Динамический диапазон оркестра в среднем находится в пределах от -50 дБ до +10 дБ. Что в сумме даёт 60 дБ. Хотя вам может показаться, что динамический диапазон в 60 дБ - это мало, проведя простые расчёты, оказывается, что +10 дБ - это в 1000 раз громче, чем -50 дБ!

Динамический диапазон в рок музыке намного меньше, обычно от -10 dдБ до +10 Дб, или 20 дБ в сумме. Поэтому смешивание разных сигналов в рок музыке в единый микс довольно занудное занятие.

Для чего нам компрессия?

Допустим, вы работаете над сведением роковой записи, средний динамический диапазон у нее 20 дБ. И вы хотите добавить в микс необработанный компрессором вокал. Средний динамический диапазон у вокала равен примерно 40 дБ. Чем это чревато для микса? Слишком тихие вокальные куски будут просто не слышны, а слишком громкие будут выпирать из общей картины. В данной ситуации компрессор необходим для уменьшения (компрессии) динамического диапазона вокала в пределах 10 дБ.

В данном случае вокал будет находиться примерно на уровне +5 дБ. Диапазон - от 0 дБ до +10 дБ. Тихие фразы теперь будут выше самого низкого уровня сигнала в миксе, а громкие фразы не будут выпирать. Получается, что вокал занимает своё место в миксе.

Тот же самый принцип работает для любого инструмента в миксе. У каждого инструмента есть свое место в миксе, а хороший компрессор помогает звукорежиссеру правильно их смешать.

Разве компрессор нужен для всего?

Обычно в ответ на этот вопрос вы слышите: "Конечно же, нет! Перекомпрессированные треки звучат ужасно.” Это утверждение верно лишь в одном случае - если вы отчетливо слышите как работает компрессор на записи. Качественный дорогой компрессор, будучи правильно настроенным, звучит незаметно! Перекомпрессированный звук - это следствие ошибок в обработке конкретных инструментов, если конечно это не сделано умышленно с целью получить спецэффект.

Как вы думаете, зачем на всех дорогих микшерных пультах на каждом канале есть свой компрессор? Ответ прост - большинство инструментов нуждается в компрессии, пусть даже едва заметной. Это помогает им быть слышимыми в миксе.

Зачем нам нойз-гейты?

Давайте рассмотрим пример с вокалом. Допустим, вы установили для него диапазон в 20 дБ. Проблемы начинаются, когда компрессор усиливает самые тихие сигналы в вокальном треке. Всплывают всякие нежелательные шумы на заднем плане, куски фонограммы, попавшей в микрофон из наушников и т.п. Вы можете попробовать просто убрать громкость в паузах, но это обычно заканчивается полным провалом. Намного лучший способ - использовать нойз-гейт. Мы можем установить порог срабатывания нойз-гейта, к примеру, на -10 дБ, что соответствует нижней границе динамического диапазона вокала в нашем случае. Таким образом гейт будет автоматически убирать в ноль все нежелательные сигналы между фразами.

Если вы когда-либо пробовали сводить живую запись, вы знаете сколько проблем возникает с ударной установкой, а именно с железом, которое проникает в микрофоны, установленные на томах. Как только вы добавляете верхов на эквалайзере, чтобы сделать томы более яркими, начинают лезть наверх тарелки. И это особенно хорошо слышно через ВЧ громкоговорители в мониторах. Если же мы используем гейты на микрофонах, записывающих томы, так что железо больше не будет звучать через них в паузах, мы очень сильно прочистим общий микс и сделаем его в разы разборчивее.

Типы динамической обработки

Динамическая обработка - это процесс изменения динамического диапазона сигнала, позволяющий расширить возможности оборудования, через которое записывается или воспроизводится этот сигнал. Иными словами, мы получаем возможность записывать или проигрывать записанный сигнал без искажений и/или шума, тем самым упрощая себе задачу сведения.

Компрессор и лимитер

Пробивной, хорошо слышимый, с хорошим презенсом - это все описания звуковых сигналов, полученных при помощи их обработки компрессорами и лимитерами.

Компрессия и лимитирование - это формы управления динамическим диапазоном (громкостью) сигнала. Аудио сигналы имеют довольно большой разброс по уровням громкости. Пиковый сигнал может вызвать перегрузку в звукозаписывающей цепи, что в свою очередь вызовет искажение сигнала.

Компрессор/лимитер - это своего рода усилитель, в котором уровень громкости зависит от уровня проходящего через него аудиосигнала. Выбрав определённое значение компрессора/лимитера, сигнал будет автоматически ослабляться выше заданного уровня или порогового уровня.

В сущности, компрессия - это процесс ослабления входного сигнала в заданной пропорции. Используется для сужения динамического диапазона голоса или музыкального инструмента, позволяет производить запись без искажений. Также применяется при создании микса, уменьшая разницу частот каждой дорожки.

Вокалист, допустим, постоянно перемещается перед микрофоном и сигнал на выходе колеблется вверх-вниз, что звучит странно. В данном случае компрессор решит проблему, ослабив громкость отдельных фраз так, что в результате будет ровный вокал.

Степень ослабления сигнала зависит от соотношения компрессии и порогового уровня. Соотношение 2:1 или меньше считается слабой компрессией, при которой сигнал на выходе, превышающий пороговый уровень, уменьшается в два раза. Соотношения выше 10:1 можно называть сильным лимитированием.

Чем ниже пороговый уровень, тем большая часть сигнала подвергается компрессии (при определённом уровне входного сигнала). Важно знать меру, так как слишком сильная компрессия убивает динамику записи (при этом некоторые звукорежиссёры убивают её специально в качестве эффекта)!

Лимитирование - вид обработки сигнала, при котором подавляются всплески громкости (скачки амплитуды).

Компрессор/лимитер используется при выполнении многих задач при обработке звука, например:

Звук бочки ударной установки может затеряться среди электрогитар. И не важно, как громко звучит дорожка, бочка звучит “грязно”. Компрессия выправит звук бочки на фоне гитар.

Диапазон голоса на записи достаточно широк. Пики громкости могут сильно выпирать из общего звучания. Таких пиков может быть много, и они все разные, так что почти невозможно их выровнять через микшер. Компрессор/лимитер автоматически контролирует громкость, не искажая тонкостей вокала.

Соло гитара глушится ритмом. Не выкручивайте фейдер до предела, компрессия поставит ведущую гитару на своё место в миксе.

Бас-гитару сложно записывать. Ровный звук с хорошей атакой достигается за счёт правильной компрессии. И не нужно обрезать низы микса - компрессор/лимитер позволит басу проявиться на любых частота

Экспандер

Существует два основных вида экспансии: динамическая и нисходящая. Экспансия расширяет динамический диапазон сигнала, когда он выше порогового значения. Динамическая экспансия - это, по сути, компрессия наоборот.Динамическая экспансия применяется на ТВ и радио, чтобы отменить компрессию непосредственно до передачи аудио сигнала. Компрессию с последующей экспансией называют компандированием.На данный момент чаще всего применяют нисходящую экспансию. В отличие от компрессии, которая понижает сигнал выше порогового значения, экспансия понижает сигнал ниже порога экспансии. Степень понижения определяется соотношением экспансии. Например, соотношение 2:1 понижает сигнал вдвое (это значит, что если сигнал ниже порогового значения на 5дБ, экспандер понизит его до 10дБ).Экспансию часто используют для уменьшения шумов, это очень мощный и простой нойз-гейт. Главное различие между экспандером и нойз-гейтом в том, что экспансия зависит от того, насколько сильно сигнал ушёл “под порог”, тогда как при работе нойз-гейта это не имеет значения.

Шумоподавление

Шумоподавление - процесс устранения нежелательного шума из записи посредством ограничения сигнала ниже заданного порогового значения. Как было написано выше, работа нойз-гейта не зависит от уровня сигнала ниже порога. Выход устройства открыт, пока сигнал находится выше порога.

Длительность открытия выхода определяется скоростью атаки. Длительность работы устройства, когда сигнал ниже порогового называется временем удержания. Скорость закрывания выхода определяется временем возврата. Уровень подавления нежелательного сигнала в закрытом положении определяется диапазоном.

Краткий словарь терминов

Научно доказано, что если вы хотите быстро изучить какой-то предмет, вы должны для начала разобраться с основными понятиями. Тот же принцип действует и в звукозаписи и в дальнейшей работе со звуком. Большинство инструкций и учебников предполагают наличие базовых знаний, без которых читать их затруднительно. Надеюсь, что следующий раздел поможет вам навести порядок в голове и окончательно разобраться с основами.

Компрессоры

Атака (Attack).

Атака определяет скорость действия компрессора на входной сигнал. Долгая атака (регулятор по часовой стрелке до упора) вначале позволяет сигналу (т.н. начальный переходный процесс) проходить необработанным через компрессор, тогда как короткая атака (против часовой стрелки до упора) сразу же обрабатывает сигнал согласно соотношению компрессии и установленному пороговому уровню.

Авто (Auto).

Компрессор работает в режиме автоматической атаки и возврата. Регуляторы в этом случае не влияют на процесс, а используются запрограммированные значения параметров.

Боковой канал компрессора (Compressor Sidechain).

Вход бокового канала прерывает сигнал, с помощью которого компрессор определяет необходимой уровень компрессии. При отключенном боковом канале, входной сигнал идёт сразу на главную схему компрессора. При его включении, сигнал на главную схему не поступает. Теперь можно обрабатывать управляющий сигнал эквалайзером, например, применив де-эссинг (частотная коррекция голоса). После обработки управляющий сигнал поступает обратно в компрессор через выход канала. Типичное применение бокового канала - использование компрессора для приглушения фоновой музыки во время выступления ведущего или снижения громкости ритм-гитары на фоне вокала. Теперь голос легко различим. В этом случае голосовая дорожка идёт в боковой канал, в то время как фоновая музыка - на основную схему компрессора. Теперь компрессор понижает уровень фоновой музыки (процесс называется дакинг), когда вокалист начинает петь или говорить.

Жёсткая и мягкая компрессия (Hard/Soft Knee)

При жёсткой компрессии ослабление сигнала происходит максимально быстро в момент превышения пороговой величины. При мягкой, сигнал ослабляется более плавно, после того, как он превысил заданный порог, что обеспечивает более естественное для музыки звучание.

Лимитеры.

Лимитер - это компрессор, не допускающий увеличения сигнала выше уровня порога. Например, если порог установить на 0 дБ, параметр “Ratio” выкрутить полностью по часовой стрелке, то компрессор начнёт работу в режиме лимитера при 0 дБ, и выходной сигнал никогда не превысит этого значения.

Компенсирующее усиление (Makeup Gain).

При компрессии, сжатие сигнала обычно влияет на общий уровень громкости. Регулятор усиления позволяет восстановить утерянный при компрессии уровень.

Соотношение (Ratio).

Соотношение - это зависимость между выходным и входным сигналами, этот параметр устанавливает крутизну компрессии. Например, установив соотношение 2:1, любой сигнал выше порогового подвергнется компрессии в соотношении 2:1. На каждый децибел на входе компрессора приходится 0.5 дБ на выходе, таким образом образуется компрессия, сжимающая сигнал в два раза. При увеличении соотношения, компрессор постепенно переходит в режим работы лимитера.

Время возврата (Release).

Время возврата - это время, которое проходит между тем, как уровень входного сигнала упал ниже порога, и моментом, когда уровень компрессии вернулся на нулевой (компрессор перестал ослаблять сигнал). Короткий возврат создаёт неровный, “рубленый” звук, особенно у бас-гитары. Долгий возврат слишком “пережимает” звук, расплющивая его. Любому значению времени возврата найдётся применение - подбирайте на слух.

Threshold.

Пороговый уровень компрессии (порог компрессии) определяет значение, выше которого начинается ослабление сигнала. Обычно поворот регулятора порога влево увеличивает сигнал, который подвергается компрессии (при соотношении выше, чем 1:1).

Экспандеры

Нисходящая экспансия (Downward Expansion).

Нисходящая экспансия чаще всего применяется в профессиональной звукозаписи. Сигнал ослабляется ниже порогового значения. Это стандартный способ подавления шумов.

Соотношение (Ratio).

Соотношение экспансии определяет уровень ослабления сигнала, когда он опустился ниже порога. К примеру, при соотношении экспансии 2:1 каждый децибел ниже порогового значения ослабляется в два раза. При соотношении 4:1 и выше экспандер работает почти как нойз-гейт, только без возможности регулирования времени атаки, задержки и возврата.

Нойз гейты (Noise Gate)

Атака (Attack).

Параметр "время атаки" устанавливает величину, при которой открывается гейт. Быстрая атака подходит для перкуссивных инструментов, в то время как вокал и бас-гитара требуют плавного открытия. Применение к ним слишком быстрой атаки приведёт к появлению ощутимого “шёлкания” при сведении. Щелчок при открытии присущ любому гейту, но при правильной настройке его не слышно.

Время удержания (Hold).

Время удержания - фиксированный период времени, при котором гейт находится в открытом состоянии при уровне сигнала ниже порогового. Значение этого параметра играет роль при гейтировании, например, малого барабана - после удара по нему проходит определённое время, после которого гейт резко закрывается.

Диапазон (Range).

Диапазон гейта - величина ослабления сигнала, когда гейт закрыт. Таким образом, при значении этого параметра 0 дБ ослабления сигнала вообще не происходит. Значение -60 дБ означает, что при закрытом гейте сигнал будет ослаблен (гейтирован) на 60 дБ и т.д.

Время возврата (Release).

Время возврата гейта определяет скорость, с которой гейт переходит из открытого в полностью закрытое состояние. Время возврата обычно настраивают так, чтобы сохранить естественное затухание звука инструмента или вокала. Высокая скорость возврата убирает шумы, но может вызвать “заикание” ударных инструментов, которое устраняется низкой скоростью возврата. Внимательно настраивайте этот параметр для наиболее естественного эффекта.

Пороговый уровень (Threshold).

Пороговый уровень гейта устанавливает значение, при котором гейт открывается. Принцип прост - любой сигнал выше порогового проходит нетронутым, а сигнал ниже ослабляется на величину, зависящую от настроек диапазона. Если выкрутить регулятор влево до упора - гейт будет отключен (т.е. всегда открыт), и любой сигнал проходит без ослабления.

Ниже приведены пресеты компрессии, используемые в PreSonus BlueMax. Данные пресеты - стандартные установки, своего рода отправные точки для работы со звуком.

Вокал

Тёплый вокал. Это параметры для лёгкой компрессии с низким соотношением и расширенным диапазоном, в основном для лирических песен в живом исполнении. Вокал “на своём месте”.

Кричащий. Параметры для громкого вокала. Довольно жёсткая компрессия для вокалистов, которые не следят за расстоянием до микрофона. Голос сильно выступает из микса, создавая эффект присутствия.

Левый/правый (стерео) оверхэды. Параметры «соотношение» и «порог» здесь низкие, что даёт широкий диапазон, в который помещаются даже тарелки. Глубокие низы, общее звучание живое с невысокой реверберацией. Более пробивной звук, меньше эффекта комнаты.

Акустическая гитара. Пресет подчёркивает атаку акустической гитары и обеспечивает ровность звучания, что позволят гитаре оставаться слышимой.

Клавишные инструменты

Фортепиано. Особый пресет для выравнивания всего диапазона фортепиано - от нижнего звука до пятой октавы. Чётко слышны партии обеих рук.

Оркестр. Настройки подходят как для струнных, так и других оркестровых “наборов” синтезатора. Общий динамический диапазон снижен для удобного добавления в микс.

Контур. Настройки расширяют диапазон основного микса.

Threshold (порог)	Ratio (соотношение)	Attack (атака)	Release (возврат)
-13.4 дБ	1.2:1	0.002 мс	182 мс

Максимальное звуковое давление, создаваемое источником звука, равно 2 Па, минимальное 0,02 Па. Определите динамический диапазон источника звука и допустимый уровень шумов в помещении, если уровень шума меньше уровня сигнала на 20 дБ

N max- N min= 20 Lg = 20 Lg= 40 дБ

20 Lg = 20 дБ

P= = Па

Ответ: Dc= 40 дБ,P= Па

)Перечислите основное оборудование студий звукового вещания.

Студией называется акустически обработанное помещение, предназначенное для создания различных вещательных передач. Студии звукового вещания делятся на большие, средние и малые концертные (музыкальные), речевые, литературно-драматические студии. Каждая студия должна иметь оптимальные акустические характеристики. Стены, пол, потолок студии покрывают звукопоглощающими материалами.1.Пористый поглотитель - высокочастотный поглотитель2.Резонансный поглотитель - низкочастотный поглотитель3.Перфорированные конструкции - изменяя шаг перфорации, диаметр, толщину, расстояние, можно в широких пределах изменять частотную характеристику коэффициента поглощения. Студии оборудуются микрофонами, пультами диктора и контрольными громкоговорителями. При студиях оборудуются аппаратные, совместно образующие аппаратно студийный блок.Если студия используется для звукозаписи и вещания, то при ней оборудуется две студийные аппаратные: записи и вещания.В аппаратные для записи устанавливают пульт звукорежиссера, записывающие устройства и контрольный громкоговоритель.Вещательная аппаратная образуется пультом звукорежиссера, а так же устройствами коммутации и сигнализации о готовности последующего вещательного тракта к началу вещания.

) Опишите принцип действия и работу микрофона, применяемого в студиях для записи речи.

Микрофон - можно сказать основное звуковое устройство. Он занимается тем, что преобразует колебания звука в электроэнергию, точнее в колебания тока.Микрофоны в основе своей состоят из механико-электрической системы и акустико-механической части. Система преобразования в микрофонах развивалась с годами и выделила несколько типов микрофонов:· Конденсаторные;· Динамические;· Ленточные;

Конденсаторный микрофон

Рисунок 1. Конденсаторный микрофон

Более научно - электростатические микрофоны, в свою очередь, делятся на конденсаторные ламповые микрофоны и конденсаторные транзисторные микрофоны (по типу применяемого усилителя). А транзисторные микрофоны делятся на электретные микрофоны (они чаще работают от батареек) и обычные конденсаторные (они чаще работают от фантомного питания). Строго говоря, электретный микрофон тоже может быть ламповым, и подобные эксперименты проводились лично автором (и не безуспешно), но, в силу того, что в основной своей массе электретные капсюли по характеристикам хуже классических конденсаторных, промышленного производства электретных ламповых микрофонов, скорее всего, не существует.

В отличие от динамических, конденсаторные микрофоны устроены по принципу конденсатора. Капсюль конденсаторного микрофона не вырабатывает электричества, сколько бы мы его ни болтали. Зато он меняет свою ёмкость, так как при колебаниях под воздействием звука, мембрана, являющаяся одной из пластин колеблется относительно неподвижного, хорошо отполированного электрода. Чтобы получить электрический сигнал, на капсюль приходится подавать поляризующее напряжение (20...120В) и включать в самую простую электрическую цепь (контур): конденсатор + сопротивление + источник энергии, и тогда мы можем уже усиливать полученный сигнал, снимая его с того самого сопротивления, в контур с которым соединён капсюль-конденсатор.

Особенность состоит в том, что для усиления этого сигнала не подходит обычный вход пульта, и в каждом конденсаторном микрофоне стоит специальный согласующий каскад на полевом транзисторе или электронной лампе, после которого, уже "окрепший" сигнал можно подавать в микшерский пульт или другие устройства. Хотя сигнал с конденсаторного микрофона, как правило, больше по уровню, чем с динамического микрофона, тем не менее, он всё равно предназначен для микрофонных, а не для линейных входов устройств.Вес колеблющейся пластины-диафрагмы (мембраны) в конденсаторном микрофоне значительно меньше веса диафрагмы с катушкой динамического микрофона, поэтому, за счёт меньшей инерции, конденсаторный микрофон обеспечивает более точную и качественную звуковую картину по сравнению с динамическим микрофоном, имеют более широкий частотный диапазон.Следует отметить, что амплитуда изменения электрического сигнала, снимаемого с конденсаторной системы, в отличие от электродинамической системы не прямо пропорциональны силе звука, воздействующего на диафрагму, а имеет квадратичную зависимость. И только благодаря математике, так сказать, теории малых сигналов, инженеры делают допуск, что при столь малых амплитудах изменения ёмкости, как в конденсаторном микрофоне, нелинейностью преобразования можно пренебречь. И практика показывает, что это работает.Капсюли электретных микрофонов, в отличие от капсюлей классических конденсаторных микрофонов не требуют напряжения поляризации, так как содержат перманентно поляризованный (электретный) материал, располагающийся либо в пластине, либо в самой диафрагме. Однако, в силу технологических особенностей, создать электретный капсюль высокого качества, а, тем более, большого размера, весьма затруднительно. Поэтому электретные микрофоны получили большее распространение в бытовой технике (диктофонах, мобильных телефонах и современных домашних телефонах) и системах подзвучки инструментов и актёров на сцене.
В отличие от динамических микрофонов, все конденсаторные микрофоны требуют питания усилителя, а неэлектретные нуждаются ещё и в поляризующем напряжении. Питание конденсаторных микрофонов происходит или от батареек, или от отдельного блока питания (БП), или от фантомного питания по сигнальному шнуру.Фантомное питание начали применять как только технология электроники и схемотехники шагнула в сторону полевых транзисторов, и лампу, без которой ранее конденсаторный микрофон не мог существовать, заменили полевым транзистором, не нуждающимся ни в высоком анодном напряжении, ни в сильноточном питании накала. Ток потребления усилителя на полевом транзисторе настолько мал, что питание без проблем можно передать по тем же проводам, что и сигнал. При этом соблюсти нужно лишь одно условие, проводов в кабеле должно быть два, не считая экранирующего. Есть два способа подачи питания: либо питание идёт по отдельному (второму) проводу, либо и питание сигнал идут одновременно по двум проводам, но с разными знаками полярности. Второй способ прижился, как более универсальный, позволяющий во-первых коммутировать теми же проводами и динамические микрофоны, и, во-вторых, повышающий помехозащищённость линии (провода). Эта система называется симметричная (балансная) линия. В ней звуковой сигнал передаётся в противофазе, разъединяясь на выходе и складываясь на входе специальными трансформаторами или усилителями. Питание же усилителя конденсаторного микрофона передаётся по обоим проводам с одним и тем же знаком (+48В), и для того, чтобы оно не попало в полезный сигнал, его отфильтровывают специальными развязками, с помощью того же трансформатора или разделительных конденсаторов.При этом наличие в проводах фантомного питания нисколько не мешает динамическим микрофонам (если конечно он профессиональный симметричный и распаян правильным образом), наоборот, наличие постоянного напряжения ещё больше увеличивает помехозащищённость симметричной линии, "отталкивая" помехи уровнем ниже +48В.Следует отметить, что ламповый конденсаторный микрофон не может работать от фантомного питания, так как лампа, находящаяся внутри микрофона и усиливающая сигнал, требует своих напряжений и токов (как минимум, накальное и анодное питание), которые невозможно синтезировать (высосать) из стандартного слаботочного фантомного питания. Фантомное питание может выдержать нагрузку 10...20мА, в то время как ток накала лампы составляет до 500мА!Ламповые микрофоны делаются не для получения жирности или, как говорят, "ламповости" звука, как иногда можно встретить в источниках. Просто именно с лампового микрофона, собственно, и началась история конденсаторных микрофонов вообще. Это произошло потому, что транзисторов подходящих характеристик в то время попросту не было изобретено. Когда же транзисторы появились, их внедрение началось слишком быстро, и не всегда продуманно, поэтому большая часть транзисторных микрофонов 70...80-х годов, особенно бытовых, оказалось посредственного качества, из-за чего взоры звукорежиссёров вновь были обращены к ламповым микрофонам (та же ситуация произошла и со звукоусилительной техникой - усилителями мощности).

В результате ситуация на микрофонном рынке до сих пор остаётся противоречивой. Существует ряд моделей с прекрасными капсюлями, звучание которых подавлено внутренними транзисторными усилителями, и существует ряд старых ламповых микрофонов, капсюли которых уже оставляют желать лучшего, но за ними почему-то до сих пор найдётся масса охотников.Возможно, если бы история началась сразу с транзисторной техники, слово было бы за ней. Другой разговор, что само существование электронной усилительной лампы делает ненужным дополнительные изыскания и совершенствование транзисторной схемотехники микрофонов. Действительно, усилительный каскад на электронной лампе имеет ряд объективных преимуществ.Прежде всего, это большой коэффициент усиления в одном единственном каскаде (то есть сигнал преобразуется лишь один раз, в отличие от транзисторного каскада при том же усилении или, тем более, микросхемы). Во-вторых, это огромный динамический диапазон электрического тракта, обусловленный высоким напряжением питания лампового каскада. А всем известно, что большой динамический диапазон (то есть запас по перегрузке) - это, прежде, всего прозрачность звука. В-третьих, это сам принцип преобразования сигнала в вакууме, а не на пластине полупроводника (даже само это предложение уже звучит загадочно и маняще), возможно, именно он сохраняет или даже добавляет некую магию в сигнал на выходе микрофона...

Но! Всё это не делает сигнал более "жирным", и уж точно не имеет отношения к компрессии сигнала (если речь не идёт о записи какого-нибудь оперного монстра, способного создать такое звуковое давление, что сигнал в усилителе лампового микрофона подойдёт к уровню максимального). Поэтому, не ждите от ламповых микрофонов чудес, они не сделают работу звукорежиссёра по вписыванию вокалиста в фонограмму за Вас. Ламповые микрофоны всего лишь честнее, и живее своих транзисторных собратьев. И ещё один момент, касающийся выбора в пользу ламповых микрофонов - это качество капсюлей. Что же касается размеров самой лампы и выделяемого ею тепла, то эти недостатки уже давно преодолены разработкой миниатюрных ламп и нувисторов (металлокерамических миниламп).

Динамический микрофон

Рисунок 2. Динамический микрофон

Динамический микрофон (более верно - электродинамический микрофон) в свою очередь может быть катушечным и ленточным (о ленточных микрофонах мы поговорим отдельно).Механизм действия динамического катушечного микрофона можно представить как обратный механизму действия динамика. Здесь диафрагма присоединена к катушке из тонкого провода, расположенной в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом. Динамический микрофон это минигенератор электроэнергии, практически аналогичный генератору автомобиля, только катушка не крутится, а ёрзает туда-сюда (как в динамике акустической системы) под действием звука. И на обоих концах (выводах) катушки образуется электрический сигнал. Не большой (5...15мВ), но достаточный, чтобы его затем усилить и отличить от шумов усилителя. Достаточно простая конструкция динамического микрофона обуславливает его относительную дешевизну, прочность и меньшую требовательность к условиям окружающей среды. В некоторых динамических микрофонах (особенно старого образца, когда технологии были несовершенны) для расширения частотного диапазона применяются два капсюля - низкочастотный и высокочастотный, подобно двухполосным акустическим системам. В таких микрофонах имеется, как и в двухполосных акустических системах, разделительный фильтр-кроссовер, соединяющий сигналы от обоих капсюлей в один сигнал.

Ленточный микрофон

Рисунок 3. Ленточный микрофон

Несмотря на то, что ленточные микрофоны относятся по конструктивным признакам к динамическим микрофонам, мы всё же выделим их в отдельную группу, так как по звучанию они ближе к конденсаторным микрофонам. Происходит это потому, что сама ленточка, являющаяся преобразователем звука в сигнал, также как и в случае с конденсаторным микрофоном, имеет очень малый вес, малую инерцию. Кроме того, она не натянута, как мембрана в конденсаторном микрофоне, а висит достаточно свободно, поэтому собственный резонанс ленточки сдвинут в инфранизкие частоты, и не окрашивает звук ни снизу, как динамические микрофоны, ни сверху, как конденсаторные микрофоны.Алюминиевая лента, находясь в магнитном поле и повторяя колебания воздуха, генерирует электрический сигнал, подающийся на первичную обмотку трансформатора для согласования низкого сопротивления ленты с входным сопротивлением усилителя.
Хрупкость в изготовлении и эксплуатации и слабый сигнал - основные недостатки ленточных микрофонов. Преодолеть можно только последний их них: технология малошумящих транзисторов шагнула далеко вперёд, и теперь от уровня шума можно несколько отодвинуться, хотя при этом микрофон всё равно остаётся транзисторным. Производить же ламповые ленточные микрофоны, отвечающие современным стандартам, весьма затратно, поэтому и стоят такие микрофоны для рядовой студии недосягаемо дорого.

)Определите динамический диапазон D и частоту дискретизации звукового сигнала, передаваемого в цифровой форме, а так же скорость цифрового потока на выходе АЦП. При N=8, Fmax=3,4 кГц, n=2.

Решение:=6*N+2=6*8+2=50 дБ= (2,1/2,4)*Fmax=2,2*3,4= 7,48 кГц=Fg*(N+n)= 7,48*(2+8)=74,8 кбит/с

Ответ: D=50дБ; Fg=7,48 кГц; Q=74,8 кбит/с

) Приведите структурную схему АЦП для преобразования звукового сигнала в дискретную форму. Поясните назначение генератора белого шума (ГБШ).

АнтиэластичныйУстройствоАЦП

фильтрвыработки и

хранения

Рисунок 4. Структурная схема АЦП

Генератор белого шума

Самым простым методом получения белого шума является использование шумящих электронных элементов (ламп, транзисторов, различных диодов) с усилением напряжения шума.

Рисунок 5. ГБШ

Источником шума является полупроводниковый диод - стабилитрон VD1 типа КС168, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь около 100 мкА. Шум, как полезный сигнал, снимается с катода стабилитрона VD1 и через конденсатор С1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1 типа КР140УД1208. На неинвертирующий вход этого усилителя поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания с делителя напряжения, выполненного на резисторах R2 и R3. Режим работы микросхемы определяется резистором R5, а коэффициент усиления - резистором R4. С нагрузки усилителя, переменного резистора R6, усиленное напряжение шума поступает на усилитель мощности, выполненный на микросхеме DA2 типа К174ХА10. С выхода усилителя шумовой сигнал через конденсатор С4 поступает на малогабаритный широкополосный громкоговоритель В1. Уровень шума регулируется резистором R6. Стабилитрон VD1 генерирует шум в широком диапазоне частот от единиц герц до десятков мегагерц. Однако на практике он ограничен АЧХ усилителя и громкоговорителя. Стабилитрон VD1 подбирается по максимальному уровню шума. Вместо усилителя на DA2 можно использовать любой УЗЧ с возможно более широким диапазоном рабочих частот.

)Нарисуйте структурную схему возбудителя «Синхронизатор» и поясните его работу.

Рисунок 6 .Структурная схема возбудителя «Синхронизатор»

Возбудитель «Синхронизатор» характеризуется высокой стабильностью частоты опорного генератора. Его суточная нестабильность не превышает =.Возбудитель предназначен для одновременного возбуждения двух вещательных передатчиков, работающих в ДВ и CВ диапазонах. С выхода опорного генератора ОГ напряжение частоты f=5 МГц направляется к магазину частот МЧ, в котором путем преобразования опорной частоты с помощью делителей и умножителей образуется 16 частот, имеющих номинальное значение 66,6; 99; 95 ; 100; 135; 180; 200; 225;380; 450; 900; 1000; 1180; 1315; 1530; кГц.

)Перечислите особенности организации радиовещания в диапазонах километровых и гектометровых волн, а так же преимущества и недостатки по сравнению с радиовещанием в диапазоне декаметровых волн.

В ДВ, СВ и КВ диапазонах передающие устройства работают с амплитудой модулей. Требуемая ширина полосы частот радиоканала?fn равна при этом удвоенному значению верхней частоты Fв спектра модулирующего сигнала?fn=2Fв. Согласно международному соглашению в диапазонах ДВ, CD и КВ ширина полосы, выделяемая для организации одного радиоканала, равна 9 кГц. Значения несущих частот передатчиков, работающих в ДВ и CВ диапазонах установлены кратными цифре 9. Несущие частоты следуют через интервал 9 кГц следующим образом: диапазон ДВ -155(1-й канал, 164 (2-й)…281 (15-й), в диапазоне CВ - 531 (1-канал)….1602 (120-й). Таким образом в ДВ диапазоне размещается 15, а в диапазоне CВ 120 радиовещательных каналов. Три радиоканала в CВ диапазоне с несущими частотами 1485, 1584 и 1602 кГц выделены для передатчиков с излучаемой мощностью до 1 кВт (каналы малой мощности). Значения несущих частот передатчиков, работающих в КВ диапазоне, кратны цифре 5. Если КВ РВС обслуживают одну географическую зону, то при?fп=9 кГц разнос несущих РВС принимается равным 10 кГц. При обслуживании разных гео. зон (зоны не перекрываются) допускается разнос 5 кГц. В КВ диапазоне можно организовать около 400 радиоканалов.В связи с ограниченным числом выделенных частотных каналов в ДВ и СВ диапазонах передающая сеть может быть организована с помощью станций работающих на одной волне и передающих разные программы (совмещенный, частотный диапазон), или с помощью радиовещательных станций работающих на одной волне и передающих одну программу (синхронное вещание).В диапазоне ДВ используется земная волна, способная огибать Землю и мало затухающая при распространении на большие расстояния. Радиус зоны обслуживания РВС достигает 800…1000 км.при мощности передатчиков 1000 кГц. Напряженность поля, создаваемая земной волной, не зависит от времени суток поэтому прием РВС, работающих в ДВ диапазоне отличается большой устойчивостью. Диапазон ДВ используется радиовещанием для обслуживания больших территорий. Средние волны распространяются земной и пространственной волнами. Качество приема и число принимаемых станций в диапазоне CВ зависит от времени суток. Днем наблюдается устойчивый прием земной волны, излучаемой близкими и мощными станциями.CВ сильнее поглощаются поверхностью Земли, поэтому зона обслуживания РВС днем меньше, чем в диапазоне ДВ и составляет 300…500 км. Ночью резко уменьшается затухание пространственных волн и становится возможным прием РВС расположенных далеко от места приема. Но в это время суток наблюдается замирание поля из-за интерференции в месте приема земной и пространственной волны с нерегулярной изменяющейся с амплитудой и фазой, связано с изменением электронной концентрации слоя Е ионосферы, от которого CВ отражаются. Особенно сильно выражены замирания при приеме станций, несущие частоты которые расположены ближе к коротковолновой границе CВ диапазона.Преимущества радиовещания в CВ диапазоне:1.Большая площадь обслуживания, когда отсутствуют помехи от пространственных волн дальних мешающих станций.2.Приемники ДВ и CВ в советские годы были дешевыми, экономическими. Диапазоны ДВ и CВ характеризуются сильными атмосферными и промышленными помехами. В связи с тем, что в этих диапазонах нельзя получить остронаправленные антенны, для получения в месте приема достаточной помехозащищенности применяются передатчики большой мощности (до 1000 кВт). КВ могут распространяться земной и пространственной волнами. При использовании земной волны из-за сильного поглощения в почве прием возможен лишь в пределах нескольких десятков километров. Пространственные волны при отражении от ионизирующих слоев атмосферы испытывают значительные поглощения. Это делает КВ более удобными чем CВ и ДВ при передаче сообщений на большие расстояния. Используя пространственную волну в КВ диапазоне можно передать сообщение на несколько тысяч километров. Днем возможен прием станций в диапазоне (10…25 м) (дневные волны), ночью принимаются (35…100м) (ночные волны). Главным недостатком использования КВ для вещания являются большие и частотно-избирательные замирания, затрудняющие организацию уверенного приема. Замирания на КВ происходит из-за интерференции образованной двумя или несколькими пространственными шумами, в результате уровень сигнала меняется в сотни раз (общее замирание), так же происходят замирания в отдельных участках спектра радиосигнала, включая несущую (частотно-избирательные замирания). Это вызывает появление частотных и нелинейных искажений.

)Составите структурную схему узла проводного вещания с децентрализованным питанием сети ПВ. Поясните принцип работы схемы и назначение отдельных элементов схемы.

Рисунок 7. Структурная схема узла проводного вещания с децентрализованным питанием

Программы звукового вещания от источников программ поступают на ЦСПВ. После предварительного усиления по соединительным кабелям линиям ГТС они распределяются на ОУС. По этим же соединительным линиям с ЦСПВ осуществляется дистанционное управление и контроль за работой оборудования ОУС. На ОУС происходят основное усиление сигналов звукового вещания и распределение их по МФ на ТП. Для повышения надежности ТП подключены через резервные МФ с соседним ОУС. При повреждении оборудования, например ОУС-2, ТП-2 будет получать питание от ОУС-1. Когда резервный МФ из-за большой протяженности строить экономически нецелесообразно, ТП совмещают с резервным усилителем звуковых частот. Такие станции называют блок-станциями БС. БС включают только при повреждении основного МФ. Переключение МФ, контроль за работой оборудования ТП, БС так не осуществляется по соединительным линиям с ЦСПВ.

) Объясните назначение и принцип автоматического регулирования сигнала на входе усилителя УПВ-5 при перевозбуждении усилителя со стороны входа. Нарисуйте графики зависимости амплитуды сигнала на выходе усилителя от амплитуды входного сигнала.

В сетях ПВ возможны короткие замыкания одной или нескольких распределительных линий. Возникающая при этом перегрузка усилителя при отсутствии соответствующей защиты может привести к разрушению ламп оконечного каскада. Мощные усилители должны быть защищены от (перенапряжения)-превышения номинального значения входным напряжением, что также может привести к разрушению усилительного устройства. Поэтому для защиты усилителей от перегрузок и перенапряжений применяют автоматические регуляторы уровня сигналов программы звукового вещания. Постоянство выходного напряжения при изменении нагрузки обеспечивается глубокими отрицательными обратными связями (ООС), охватывающими оконечный каскад и весь усилитель в целом, что способствует также снижению линейных и нелинейных искажений, повышению устойчивости и стабильности работы усилительного устройства.Экономичность мощных усилителей определяется в основном режимом работы выходного каскада. Для повышения КПД ламповых усилителей их выходные каскады работают в режиме отсечки тока анода и с сеточными токами. Для уменьшения нелинейных искажений предоконечный каскад собирается по схеме катодного повторителя с малым выходным сопротивлением.Для повышения экономичности усилителей ПВ с выходной мощностью 5; 15 и 30 кВт применяют электронные регуляторы сеточного смещения ламп выходного каскада. Напряжение сеточного смещения изменяется автоматически в зависимости от уровня сигнала. При отсутствии или малом напряжении сигнала напряжение смещения наибольшее. При этом анодный ток ламп выходного каскада и потребляемая ими мощность минимальны. При увеличении уровня сигнала напряжение смещения уменьшается и анодный ток увеличивается.Для защиты усилителей ПВ от перенапряжения на входе применяют в основном потенциометрические ограничители максимальных значений уровня, на полупроводниковых диодах и полезных транзисторах.При уменьшении сопротивления нагрузки (перегрузка) возрастает выходной ток усилителя. Для защиты от перегрузки в усилителях применяют авторегуляторы, которые обеспечивают понижение входного напряжения.В усилителях УПВ-1,25 и УПВ-5 (рис. 12.13) схемы защиты одинаковы. Усилитель-ограничитель состоит из усилителя У и потенциометрического ограничителя максимальных уровней, выполненного на резисторах Ru R2, Rз, Rt и кремниевых диодах VDX и VD2. Когда диоды закрыты, их сопротивление R велико. При этом коэффициент передачи ограничителя К максимален и определяется соотношениями сопротивлений резисторов Ri... R4. При Ri - R2 = R и Rз = = R4 = r0 Кмакс - Ги/(R + r0). В зависимости от тока, протекающего через диоды в прямом направлении, их сопротивление меняется. Так как диоды VD, и VD2 включены параллельно резисторам R3 и R4, то с уменьшением сопротивления диодов уменьшается коэффициент передачи ограничителя.Напряжение, вызывающее изменение сопротивления диодов (управляющее напряжение) и вследствие этого изменение коэффициента передачи, подается к диодам с выхода УПТ. Амплитудная характеристика УПТ близка к линейной, поэтому коэффициент передачи ограничителя зависит от напряжений i и £у2, снимаемых с выходов выпрямителей, собранных на диодах VD3... VDb.Напряжения £уi и £у2 взаимно независимы: £у, является функцией перенапряжения, а £у2 - функцией перегрузки усилителя. Потенциометрами устанавливаются напряжения задержки Е3щ и Езд2, при превышении которых начинается автоматическое регулирование коэффициента передачи потенциометрического ограничителя. Сигнал к выпрямителю В, подают с выхода У, имеющего достаточно линейную амплитудную характеристику и малое выходное сопротивление. Напряжение, поступающее к выпрямителю В2, снимается с резистора г, включенного последовательно с нагрузкой. Падение напряжения на г пропорционально выходному току. При перегрузке коэффициент передачи ограничителя управляется напряжением £у2, при перенапряжении - напряжениями £у1 и £у2. Эффективность автоматического регулятора достаточно велика: при уменьшении нагрузки в два раза по сравнению с номинальным значением выходной ток возрастает всего на 1 ...2%.Увеличение входного уровня по сравнению с номинальным иа 12 дБ (перенапряжение) приводит к возрастанию выходного уровня не более чем иа 0,2 дБ.

Рисунок 8. Фрагмент схемы оконченного усилителя УПВ-5

При нормальном напряжении трехфазной питающей сети ("Фаза" - "Ноль" = 220 вольт) напряжение между фазами составляет 380 вольт. При завышенном напряжении ("Фаза" - "Ноль" = 250...270 в.) сети между фазами имеется уже примерно 420...440 вольт. Если проследить по схеме включение накальных трансформаторов 5ТР1 и 5ТР2, то мы видим, что вывод 4 5ТР1 через контакты реле 5Р3 и блокировки подключен к фазе "В", вывод 4 5ТР2 - фазе "А", а выводы 1 обеих трансформаторов - к клемме 4 платы силового ввода 5ГР1 "корпус"("0"). Таким образом на первичных обмотках этих трансформаторов завышенное напряжение. Но если отключить выводы 1 трансформаторов 5ТР1 и 5ТР2 (оставив перемычку 1-1) от корпуса ("0"), как показано на прилагаемой схеме, (точки "X" и "Y") то в этом случае трансформаторы оказываются включенными между фазами "А" и "В" последовательно. Учитывая идентичность трансформаторов, в результате на первичных обмотках 420:2=210 вольт (440:2=220 вольт), а на вторичных обмотках - 16-17 вольт, что соответствует техническим требованиям эксплуатации режима накала. Практика показала, что даже при напряжении накала ламп ГМ-100 = 16 вольт качество выходного сигнала не ухудшается, а срок службы ламп значительно увеличивается.

Графическая зависимость амплитуды (или действующего значения) выходного напряжения усилителя от амплитуды (или действующего значения) его входного напряжения на некоторой неизменной частоте сигнала получила название амплитудной характеристики.Амплитудная характеристика реального усилителя не проходит через начало координат: при отсутствии входного напряжения напряжение на выходе не равно нулю. Величина этого напряжения в реальных усилителях напряжение определяется уровнем собственных шумов усилителя и помехами3. Основными составляющими шумов усилителя являются: шумы усилительных элементов, тепловые шумы различных цепей усилителя; шумы микрофонного эффекта, вызванные воздействием на узлы и детали усилителя механических толчков и вибраций, фон, обусловленный воздействием на цепи усилителя пульсаций напряжения питания, наводки, определяемые воздействием на цепи усилителя посторонних источников сигналов и источников помех и т.п.

Рисунок 9. Амплитудная характеристика усилителя

Список используемых источников

генератор шум звуковое вещание

1)Выходец А.В., Коваленко В.И., Кохно М.Т. Звуковое и телевизионное вещание.-М.: Радио и связь, 1987.

)Кохно М.Т. Звуковое и телевизионное вещание.- Минск.:Экоперспектива 2000.

)Барановский Б.К., Булгак Б.В. Техника проводного вещания и звукоусиления.- М.:Радио и связь, 1985

)Сидоров И.Н., Димитров А.А. Микрофоны и телефоны.-М.: Радио и связь, 1993

) http://nix-studio-edition.ru/hard-and-soft/hard/1165-microtip.html

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Что такое динамический диапазон?

Для чего нам компрессия?

Разве компрессор нужен для всего?

Зачем нам нойз-гейты?

Типы динамической обработки

Компрессор и лимитер

Лимитирование - вид обработки сигнала, при котором подавляются всплески громкости (скачки амплитуды).

Компрессор/лимитер используется при выполнении многих задач при обработке звука, например:

Экспандер

Шумоподавление

Краткий словарь терминов

Компрессоры

Атака (Attack).

Авто (Auto).

Боковой канал компрессора (Compressor Sidechain).

Жёсткая и мягкая компрессия (Hard/Soft Knee)

Лимитеры.

Компенсирующее усиление (Makeup Gain).

Соотношение (Ratio).

Время возврата (Release).

Threshold.

Экспандеры

Нисходящая экспансия (Downward Expansion).

Соотношение (Ratio).

Нойз гейты (Noise Gate)

Атака (Attack).

Время удержания (Hold).

Диапазон (Range).

Время возврата (Release).

Пороговый уровень (Threshold).

Вокал

Клавишные инструменты

Контур. Настройки расширяют диапазон основного микса.

Threshold (порог)	Ratio (соотношение)	Attack (атака)	Release (возврат)
-13.4 дБ	1.2:1	0.002 мс	182 мс