|
Известно, что электроакустическая аппаратура (микрофоны, громкоговорители, звукосниматели) и каналы передачи (усилители,
соединительные линии, передатчики, приемники) характеризуются определенными показателями, которые должны отражать в целом
искажения, возникающие в отдельных звеньях радиовещательного
тракта от микрофона в студии до громкоговорителя в приемнике или, как говорят, «от воздуха до воздуха».
Весь радиовещательный тракт и отдельные его звенья можно оценить по полосе пропускания, неравномерности частотной характеристики,
нелинейным и фазовым искажениям, шумам, помехам различных видов и динамическому диапазону передачи.
Рис. 1 Блок-схема испытания
Естественно, что факторы, искажающие передачу, стремятся свести к минимуму и возникает вопрос, нельзя ли обойтись вовсе
без искажений. Уровень современной, техники радиовещания позволяет ответить на этот вопрос утвердительно. При правильном
проектировании, конструировании и эксплуатации радиовещательного тракта можно все искажения сделать совершенно незаметными
на слух.
Однако расчеты показывают, что при таком подходе стоимость аппаратуры увеличится настолько, что трудно будет говорить
о массовом ее применении. Поэтому следует допустить некоторые приемлемые для слуха искажения, нормировать эти искажения для
различных элементов тракта.
Как подойти к нормированию искажений. С первого взгляда, это кажется очень просто: в каком-либо устройстве, например
усилителе, нужно иметь приспособление для введения различных градаций любого вида искажений и, слушая какую-нибудь передачу
через хороший громкоговоритель, подключенный к этому усилителю, следует установить, при каком значении искажений они становятся
заметными. Можно также сравнивать искусственно искаженную передачу с неискаженной и определять (на слух), какая передача
звучит приятней.
Однако так просто решить эту задачу нельзя. Дело в том, что при одном и том же значении введенного искажения одни слушатели
заметят искажение, другие его не обнаружат. Может оказаться, что некоторым слушателям искаженная передача покажется более
приятной, чем неискаженная и при звучании одного музыкального произведения искажения будут слышны, при другом — совершенно
не ощутимы.
Так как мы не располагаем прибором, который оценивал бы субъективное восприятие различных искажений, приходится воспользоваться
для этой цели методом так называемой субъективностатистической экспертизы. Блок-схема испытания приведена на рис. 1. Высококачественный
магнитофон, усилитель и широкополосный акустический агрегат составляют условно-неискажающий тракт; все виды «собственных» искажений
этого тракта весьма малы. В этот тракт могут быть включены элементы, создающие различные искажения, доза которых может изменяться.
На магнитофоне воспроизводятся особо тщательно записанные отрывки исполнения различных музыкальных произведений (отдельно
звучащие музыкальные инструменты, оркестр, речь и пение). Длительность звучания отрывков— 6-10 секунд. Акустический агрегат
устанавливают в небольшом помещении, имеющем размеры жилой комнаты, там же находятся и эксперты.
Порядок проведения эксперимента таков. Записанный отрывок воспроизводится на магнитофоне шесть раз, при этом три раза
в тракт не вводятся искажения и неискаженное воспроизведение чередуется с искаженным.
При воспроизведении без искажений перед экспертами зажигается транспарант с буквой «А». При воспроизведении искаженной
передачи зажигается транспарант с буквой «Б».
Таким образом, эксперт имеет возможность трижды сравнить неискаженную передачу с искаженной, и должен отметить, замечает
он или не замечает разницы между звучаниями, соответствующим буквам «А» и «Б» на транспаранте. Эта процедура повторяется
для различных исполнений, для различных доз введенного искажения, для различных экспертов. «Заметность» того или иного искажения
определяется как отношение числа экспертов, заметивших разницу в звучании, к общему числу экспертов; так, например, если
из 100 экспертов 30 человек заметили разницу в звучании, считают, что заметность данного искажения составляет 30%.
На основании весьма большого количества таких испытаний построены «кривые заметности» для всех основных видов искажений.
Образцы таких кривых приведены на рис. 2, 3, 4.
Из кривой (рис. 2) например, видно, что ограничение полосы пропускания тремя килогерцами замечают 100% экспертов, а из
кривой (рис. 3) можно усмотреть, что при чисто кубических нелинейных искажениях (третья гармоника) коэффициент гармоник (клир-фактор) в
10% замечают около 65% экспертов, при широкой полосе пропускания тракта, при узкой полосе пропускания имеем заметность около 45%.
На рис. 4, где приведены кривые заметности нелинейных искажений типа «центральная отсечка» (характерных для плохо сбалансированных
двухтактных усилителей в режиме класса В), можно отметить, кроме уже известного нам повышения заметности нелинейных искажений
при расширении полосы пропускания, еще одну особенность: звукорежиссеры (тонмейстеры) дают больший процент заметности, нежели
эксперты других, категорий. Это вполне понятно, так как звукорежиссеры имеют музыкальное образование и тренированы в наблюдениях
за искажениями. Именно по этой причине в качестве экспертов при испытаниях были привлечены слушатели из различных слоев населения
(звукорежиссеры из центрального вещания, колхозники, музыканты, рабочие, студенты, научные работники, школьники).
Важным является также вопрос о необходимом количестве экспертов. Ведь, очевидно, чем больше число экспертов, тем точнее
будет результат.
Рис. 2 Кривые заметности» для основных видов искажений
Однако слишком большое количество экспертов увеличит и без того большую трудоемкость испытаний. Методы математической
статистики позволяют получить ответ на вопрос, какое минимальное число экспертов необходимо для того, чтобы полученный результат
имел заданную точность при заданной достоверности. Так, например, кривая рис. 2 построена по 8 точкам, при 1070 показаний
на одну точку, то есть всего более 8000 показаний. При этих данных получается достоверность результата, равная 99% при погрешности
±4%. Близкие к этим получаются цифры и для других видов искажений.
Теперь нужно решить, как использовать полученные кривые заметности искажений для нормирования искажений. Ведь н раньше
было известно, что большие искажения более заметны. Правда, полученные кривые заметности дают количественную меру этой заметности,
остается неясным вопрос, на какой цифре заметности можно остановиться.
Рис. 3 Кривые заметности» для основных видов искажений
При решении этого вопроса необходимо помнить, что уменьшение искажений в радиовещательной аппаратуре обходится во многих
случаях довольно дорого. Поэтому разумно «головные» участки радиовещательного тракта — студии, микрофоны, магнитофоны, студийные
усилители, передатчики проектировать на технически достижимый минимальный; уровень искажений, так как таких участков немного, и их удорожание
мало отразится на общей стоимости приемно-передающей сети. В массовых же изделиях, например приемниках, стоимость играет
существенную роль.
Рис. 4 Кривые заметности» для основных видов искажений
Это приводит к необходимости создания различных классов для радиовещательной аппаратуры. Возможная схема классификации
по принципу допустимой заметности искажений приведена на рис. 5. Высшему классу соответствует звучание, при котором искажения
и помехи «совершенно незаметны», I классу — искажения «замечаются неуверенно» квалифицированными экспертами
и «практически незаметны» для остальных экспертов, II классу—«уверенная заметность» для квалифицированных экспертов и «неуверенная заметность»
для остальных, III классу — «уверенная заметность». На графике приведены цифры, соответствующие словесному определению
заметности.
Рис. 5 Схема классификации по принципу допустимой заметности искажений
Пользуясь этой схемой и учитывая экономические соображения, возможно для каждого звена радиовещательной цепи выбрать
тот или иной класс. При этом нужно иметь в виду следующие дополнительные требования. Так как радиовещательный тракт имеет
много звеньев, необходимо его комплектовать таким образом, чтобы искажения звеньев, находящихся у начала тракта, не сказывались
заметно на общем искажении всего тракта в целом. Это требование призывает к тому, чтобы головные участки тракта работали по высшему
классу. Кроме того, необходимо, чтобы между I, II и III классами была заметная разница, иначе нецелесообразно иметь все названные
классы. По принятой классификации полоса пропускания для высшего класса определена в 30-15 000 Гц, для I — 50-10 000
Гц, для II — 100—6000 Гц и для III — 200-4000 Гц.
В данной статье кратко приведены лишь отдельные выводы большой научно-исследовательской работы, проведенной коллективами
лаборатории акустики НИИ Министерства связи, кафедр радиовещания и акустики электротехнических
институтов связи. На основе этой работы в настоящее время подготавливаются нормы на допустимые искажения и помехи различных
видов для радиовещательной аппаратуры различных классов.
И. Горон, доктор технических наук
* Примечание: эпиляция навсегда стоимость
|
