Динамический диапазон

5.2.3. Динамический диапазон

Для передачи любого сигнала необходимый диапазон уровней должен находиться между максимальным и минимальным уровнями сигнала. Этот диапазон в звуковой технике и акустике называется динамическим диапазоном (термин взят из теории музыки). Динамический диапазон в этом смысле понимается как субъективная концепция для громкости и объективная концепция для таких физических количественных величин, как интенсивность звука или его уровень. Необходимо различать:

• исходный динамический диапазон —характеристика исходного сигнала
источника;

• диапазон программы —динамический диапазон звукового сигнала в канале
передачи;

• диапазон   воспроизведения   —динамический   диапазон   и   условия
воспроизведения в месте нахождения слушателя.

На рис. 5.6 представлены динамические диапазоны сигналов речи и оркестра. Из рисунка следует, что исходный динамический диапазон может лежать в пределах от 30 до 100 дБ.

Структура усиления в передающем оборудовании характеризует диапазон программы, показывающий, что диапазон программы — это разность между отношением сигнал-шум и запасом на перегрузку (верхний допуск), а также защитным допуском на шум (нижний допуск). Это означает, что, с одной стороны, необходимо учитывать нижний допуск между уровнем сигнала и уровнем шума в системе (эквивалентный уровень шума хорошего микрофона составляет около 20 дБ), а с другой, что необходим запас на перегрузку для неискаженного воспроизведения отдельных пиков программы, которые могут превышать эффективную величину полезного сигнала на 20 дБ (особенно, если используются цифровые методы хранения и передачи). В системах звукоусиления обычно стремятся, чтобы нижний и верхний допуски равнялись

Рекомендуемые материалы

10 дБ. Чтобы при таких условиях попытаться передать без каких-либо ограничений сигнал с исходным динамическим диапазоном 80 дБ, внутреннее отношение сигнал-шум в системе должно составлять 100 дБ. Такого значения не удается достичь даже в самых лучших цифровых системах. Правда, как показывает качество радиопередач, этого никогда и не требуется.

Диапазон воспроизведения электроакустических систем может колебаться от 40 дБ для обычного вещания до максимум 60 дБ для цифровой звукозаписи. Таким образом, максимальный исходный динамический диапазон обычно шире, чем диапазон воспроизведения.

Поскольку помимо диапазона программы необходимо учитывать фоновый шум в помещении, где осуществляется воспроизведение, при определенных обстоятельствах отношение сигнал-шум может снижаться (рис. 5.7), что, в свою очередь, приводит к уменьшению диапазона передачи. Опыт показывает, что системы звукоусиления часто звучат довольно громко на фортиссимо, но тихие компоненты (пианиссимо) тонут в шумах системы. Ограничение сигнала (в результате перемодуляции) может приводить к недопустимым искажениям на верхнем пределе модуляции. С этим можно бороться, если намеренно изменять диапазон программы. Для этого сегодня часто используют лимитеры, которые одновременно служат в качестве устройств защиты высококачественных громкоговорителей. При передаче классической музыки следует учитывать, что использование лимитеров и усилителей с АРУ может привести к значительным искажениям оптимального уровня сигнала.

В табл. 1 указаны отношения сигнал-шум (диапазон программы, в том числе нижний допуск) электроакустических систем и устройств. Используя системы шумоподавления компандерного типа, можно достичь отношения сигнал/шум выше 70дБ.