3.2. ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН

В процессе любой передачи уровень акустического сигнала непрерывно изменяется, причем диапазон его изменения может быть довольно широким. На рис. 3.1а

Рис. 3.1. К определению динамического диапазона: a) уровнеграмма; б) построение интегрального распределения по ней

показана зависимость уровня сигнала от времени, называемая уровнеграммой. Обычно ее дают для уровня, определенного при постоянной времени измерителя, равной или 150-200 мс (субъективная уровнеграмма), или 20-30 мс (объективная уровнеграмма).

Поскольку уровень сигнала изменяется, (как правило, по случайному закону, то его интегральное распределение и среднее значение можно определить следующим образом. Возьмем какой-либо уровень, например (см. рис. 3.1а). Можно написать, что время, в течение которого уровень сигнала будет не ниже определится суммой где временные интервалы действия сигнала. Следовательно, относительное время пребывания уровня сигнала над заданным равно где длительность всего участка сигнала (она должна быть достаточно большой: не менее для речи и 1 мин для музыки). Если таким образом определить величину для разных уровней, то можно построить кривую интегрального распределения уровней для данного сигнала. На рис. 3.16 дано такое распределение для рассматриваемой уровнеграммы.

Установлено, что средние распределения, полученные для первичных музыкальных и речевых сигналов, по форме близки к нормальному распределению. Введены понятия квазимаксимального и квазиминимального уровней сигнала и Их определяют по относительному времени пребывания уровня сигнала над соответствующим уровнем. Для квазимаксимального уровня это время условились брать равным двум процентам для музыкального сигнала и одному — для речевого, а для квазиминимального — соответственно 98 и 99% (см. рис. 3.16). Выбор именно таких значений для и мин основан на том, что более краткие пики и резкие минимумы сигнала практически не воспринимаются слухом (для речевого сигнала процент взят меньше, чем для музыкального, так как очень краткие звуки в речи все же несут некоторую информацию).

Разность между, квазимаксимальным и квазиминимальным уровнями называют динамическим диапазоном

Динамический диапазон (в децибелах) для разных видов сигналов следующий:

(см. скан)

Как видим, вещательный динамический диапазон настолько широк, что в большинстве случаев он не может быть передан через тракты вещательных каналов без предварительной обработки, т. е. без сжатия (компро-миссии) динамического диапазона. Но и речевой информационный сигнал имеет широкий динамический диапазон по отношению к трактам связи и поэтому его приходится предварительно сжимать или же мириться с появлением значительных искажений его в самом тракте передачи.