4.4. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЕ РАДИОВЕЩАНИЯ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Основные требования к электроакустической аппаратуре радиовещания и телевидения (микрофонам и громкоговорителям) вытекают, с одной стороны, из свойств источников звуков, участвующих в программах передач — музыкальных инструментов и голоса человека и, с другой, из свойств слуха человека. Выполнение этих требований обеспечивает впечатление естественности звучания, незаметности искажений звуков, переданных аппаратами, по сравнению с натуральным звучанием при непосредственном слушании.

Специальные измерения показывают, что различные музыкальные инструменты излучают звуки в широком диапазоне частот от 15 до 15 000 Гц. Некоторые звуки, например, звон ключей или шипящие звуки речи, содержат даже ультразвуковые частоты в области Пиковые уровни звуковых давлений, т. е. уровни, которые измеряются приборами с постоянной времени около при передаче оркестровой музыки могут достигать величины 115—120 дБ. Для иллюстрации приведем данные измерений квазимаксимальных уровней источников, полученные с помощью прибора, интегрирующего за время 0,25 с.

На расстоянии спереди от источника квазимаксимальные уровни звуковых давлений, следующие:

(см. скан)

Шумы аудитории (в концертном зале и в жилой комнате) повышают порог слышимости примерно на 30—36 дБ, в киноаудитории — на По этим данным диапазон уровней, которые может воспринимать человек при слушании оркестра, находясь в первых рядах зала, составляет при слушании речи Эти результаты были получены по исследованиям, проводившимся в США в 30-х годах. Более поздние измерения, проводившиеся в привели к следующим динамическим диапазонам,

(см. скан)

Распределение уровней по частотам звукового диапазона у различных источников, конечно, различно. Статистические исследования сигнала, идущего по тракту низкой частоты во время радиовещательной передачи (работы Безладнова), показали, что наибольшие уровни встречаются на частотах 200—1500 Гц (рис. 4.13). Отсюда вытекает, что составляющие передаваемого звука, лежащие в области очень низких и очень высоких частот, меньше влияют на качество передачи, чем составляющие средних частот.

Рис. 4.13 Приближенный вид распределения уровней радиовещатетьного сигнала по частоте

Специальные опыты по прослушиванию музыки большой группой экспертов через электроакустический тракт с ограниченным диапазоном частот, проводившиеся в различное время в разных странах и, в частности, последние исследования, проводившиеся в СССР рядом институтов Министерства связи (работы А. В. Римского-Корсакова, А. М. Заездного,

Г. С. Гензеля, И. Е. Горона), позволили установить диапазоны частот, которые должна передавать радиовещательная аппаратура в зависимости от класса ее качества:

— высший класс - 30-15 000 Гц — ограничение частотного диапазона практически незаметно;

— первый класс - 50-10 000 Гц — 30% экспертов замечают ограничение диапазона;

— второй класс — 100—6000 Гц — 75% экспертов замечает ограничение диапазона;

— третий класс — 200—4000 Гц — более 90% экспертов замечает ограничение диапазона.

Ухо не очень чувствительно к неравномерности передачи уровней по частоте. Исследования показывают, что пики в частотной характеристике электроакустического тракта (величина на рис. 4.1) могут достигать 3 дБ и провалы без заметного влияния на качество передачи. Слышимость нелинейных искажений также подробно изучалась и на основании упомянутых выше последних работ, проводившихся в установлены допустимые значения нелинейных искажений в зависимости от класса передачи. Допустимый коэффициент гармоник в зависимости от частоты при синусоидальном сигнале номинального уровня дан в табл. 4.1.

ТАБЛИЦА 4.1 (см. скан)

Как видно, коэффициент гармоник нормируется только до частоты 7500 Гц в аппаратуре высшего класса. Это объясняется тем,

что только самая низкая составляющая нелинейных искажений — вторая гармоника частот 7500 Гц еще лежит на границе передаваемого диапазона частот в аппаратуре высшего класса. С понижением класса качества диапазон нормируемых искажений еще более сужается, а допустимые значения искажений растут. Некоторые устройства тракта могут вызывать заметные искажения не только при больших уровнях сигнала, близких к номинальному, но и при слабых сигналах. Поэтому при контрольных измерениях на частоте 1000 Гц следует убедиться, что коэффициент гармоник не превосходит указанные в табл. 4.1 величины при сигнале, имеющем уровень на 20 дБ ниже, чем номинальный.

На качество воспроизведения музыки и речи сильно влияет наличие посторонних шумов, прослушивающихся во время передачи. Источником их может быть и электроакустическая аппаратура — микрофоны и звукозаписывающая аппаратура. Приведем результаты исследования слышимости шумов при передаче звуковых программ. В табл. 4.2 даны в децибелах значения уровня помехи, лежащей на пороге заметности, относительно номинального уровня сигнала.

Эти данные показывают, что требования к входным цепям и микрофонам трактов передачи музыки и речи весьма жестки.

Слушатель, находящийся непосредственно в концертном или театральном зале, ощущает звуковую перспективу — направление на отдельные источники звука (музыкальные инструменты оркестра, актеров, певцов) благодаря бинауральному слуху.

ТАБЛИЦА 4.2 (см. скан)

При слушании той же программы, воспринимаемой одним микрофоном или даже группой микрофонов, при передаче сигнала по одному каналу этот эффект теряется и натуральность передачи страдает. Поэтому современные высококачественные передачи и звуковое сопровождение кинокартин (в основном широкоэкранных и панорамных) делаются многоканальными.

Идея восстановления звуковой перспективы путем передачи по нескольким раздельным каналам от нескольких микрофонов, расставленных вдоль эстрады (оркестра, сцены), была реализована Флетчером в США в 1937 г. Как оказалось, с помощью трех- и пятиканальных систем удается достаточно хорошо воспроизвести звуковую перспективу. Качество воспроизведения звуковой перспективы зависит от целого ряда условий в такой системе: от вида характеристик направленности микрофонов и громкоговорителей системы, от способа их размещения и от места расположения слушателя относительно системы громкоговорителей. Характеристики таких систем и требования к ним в настоящее время исследуются.