Принцип действия шумоподавителей Dolby

3.6.1. Компандерные устройства. Компандерные устройства являются наиболее известными ив то же время наиболее эффективными шумоподавителями. В последнее время в этой области появились новые интересные решения. Для улучшения понимания особенностей новейших систем вначале ознакомимся с принципом работы обычных («классических») компандерных устройств и проанализируем влияние их параметров на эффективность работы.

Схематически работа компандерного устройства показана на рис.1.18.

Сжиматель (компрессор) динамического диапазона С, уста­новленный в начале тракта, преобразует сигнал таким образом, что полезные сигналы с минимальным уровнем -60 дБ, которые при обычной передаче полностью перекрывались бы помехами канала (-40 дБ), в результате сжатия превышают уровень по­мех (на 10 дБ); таким образом, увеличивается помехо­защищенность сигнала во время передачи.

Для восстановления исходного динамического диапазона и пер­воначального закона изменения уровней на выходе канала с помехами включен расширитель (экспандер) Р, действие которого обрат­но действию сжимателя, включенного в начале тракта.

Для сжатия и расширения динамического диапазона сигнала в компандерных устройствах используются авторегуляторы как инерционного типа, так и безынерционные (мгновенного действия), причем последние обычно проще в использовании. Для преобразо­вателей мгновенного действия пригодны потенциометрические схемы с включением нелинейных элементов, в качестве которых могут быть использованы диоды, варисторы и т. п. В этом случае при преобразовании сигнала возникают нелинейные искажения, од­нако при надлежащем подборе каждого из нелиней­ных элементов результирующая амплитудная характеристика будет линейной, т. е. произойдет компенсация искажений. Од­нако для высококачественной передачи музыки выполнить это тре­бование довольно сложно. Кроме того, даже если характеристики нелинейных преобразователей полностью взаимообратимы, но канал передачи имеет амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения, то полной взаимной компенсации нелинейных искажений не полу­чится. По этим причинам компандерные устройства мгновенного действия применяются лишь при передаче речи в специальных системах связи, где нелинейные искажения не играют такого большого значения, как при художественной передаче речи и музыки.

3.6.2. Шумоподавители Dolby. Шумоподавитель Dolby (названный по имени его автора – американского инженера R. Dolby) основан также на принципе компандирования сигнала, но в нем этот принцип получил даль нейшее развитие. Широкому распространению шумоподавителя Dolby способствовали усовершенствования, позволяющие преодолеть недостатки обычных компандеров.

Известны четыре разновидности шумоподавителей: Dolby- А, пред­назначенный для профессионального использования, Dolby- В – упрощенное устройство для бытовых АМФ, Dolby- С и Dolby- S – усовершенствованные варианты более высокого класса для бытовых АМФ. Принцип работы шумоподавителя Dolby- А поясняется на рис.1.19, а-г.

При записи при суммировании сигнала прямого канала с сигналом, проходящим через блок регулировки БР, форми­руется характеристика, показанная на рис.1.19, в. Блок регулировки БР представляет собой сжиматель с большим диапазоном регули­рования. Его амплитудная характеристика изображена на рис.1.19, д. Благодаря такой характеристике регулируемая составляющая ока­зывает влияние на суммарный сигнал лишь при малых входных уровнях. Это практически означает, что регулировке подвергаются сигналы на нижнем участке динамического диапазона, что благо­приятно сказывается на снижении нелинейных искажений. Подъем сигналов с низким уровнем составляет 10 дБ – именно на эту ве­личину улучшается отношение сигнал/шум.

В режиме воспроизведения сигнал с выхода блока регулиров­ки суммируется в противофазе с сигналом основного канала, по­этому характеристика приобретает вид, показанный на рис.1.19, г. Уменьшение коэффициента передачи на малых уровнях компенси­рует соответствующий подъем при записи, поэтому результирую­щая характеристика получается прямолинейной.

Особенностью блока регулировки (рис.1.19, б) является наличие четырех отдельных каналов с разделительными фильтрами на вхо­де (полосы пропускания фильтров 30 – 80, 80 – 3000, 3000 – 20000, 9000 – 20000 Гц). В каждом канале работают четыре практически независимых шумоподавителя, что значительно увели­чивает эффективность всего устройства. Если на вход устройства поступает сигнал с достаточно высоким уровнем и спектром, сосре­доточенным в пределах какой-либо одной полосы, то и в остальных трех каналах будет осуществляться полное шумоподавление. В обыч­ном же компандерном устройстве в этом случае подавления шума практически не происходит.

Помимо различных аддитивных помех (фон от устрой­ства питания, рокот от вибрации проигрывателя, щелчки), весьма эффективно подавляются модуляционные шумы, представляющие собой одну из наиболее сложных проблем в профессиональной зву­козаписи, а также шумы от копирэффекта. При разработке шумопо­давителя учитывались психофизиологические закономерности слу­хового восприятия сложных звуков. Например, высокочастотный или модуляционный шум ленты достаточно хорошо прослушивает­ся на фоне низкочастотного сигнала (контрабас, удар литавры), но довольно сильно маскируется сигналами скрипки, та­релок и других инструментов с широким спектром. Именно с уче­том этого обстоятельства было принято соответствующее деление звукового диапазона частот на полосы, число которых выбрано исходя из приемлемой стоимости и достаточной эффективности ра­боты устройства.

Глава 4

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АУДИОМАГНИТОФОНОВ

В настоящее время АМФ является достаточно отработанным представителем бытовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА). Практически никаких революционных изменений в структуре построения АМФ не происходит. В общем плане, с точки зрения БРЭА, основными областями использования АМФ остаются переносные магнитолы, аудиоплееры, музыкальные центры, автомагнитолы и т.д. Основными направлениями развития АМФ с целью удовлетворения возросших потребительских требований и необходимостью выдерживать конкуренцию с различными типами других носителей звука, таких как компакт-диски, мини-диски, флэш-карты и т.д. являются:

- совершенствование типов МЛ;

- расширение функциональных возможностей;

- конверсия технологий для обеспечения работы цифровых устройств, таких как накопители на магнитных дисках.

Рассмотрим указанные направления.

Дата добавления: 2014-01-06