величину защитного отношения по соседнему каналу существенного влияния

не оказывает. Это объясняется сравнительно невысоким весом высокочастотных составляющих в спектре модулирующего сигнала.

            Главным недостатком использования коротких волн для вещания являётся то,

что, отражаясь от ионизированного слоя, они не имеют постоянства условий распространения. Непостоянство электронной концентрации слоя приводит к тому,

что при приеме коротких волн появляются глубокие замирания и вследствие этого колебания сигнала. Амплитуда сигнала при замираниях меняется в десятки и даже в

сотни раз. Период замираний, определяемый как промежуток времени между двумя    последовательными минимумами или максимумами, колеблется от нескольких десятков

до десятых долей секунды. Так же, как и в зоне дальних замирании диапазона СВ, основной причиной замираний коротких волн следует считать интерференцию нескольких приходящих в место приема лучей, фазы которых в вследствие непостоянства пути распространения волн непрерывно изменяются

            Рассмотрим искажения радиосигнала, когда несущая модулирована колебанием частоты . Вследствие интерференции многих лучей, напряжение сигнала на входе приёмника можно представить в выражением, тождественным формуле                 (6.8)

Поскольку показатель преломления ионосферы зависит от частоты радиосигнала, каждый из трех входящих в состав модулированного сигнала (6.8) лучей распространяется по траектории, отличной от траектории других лучей, и отражается от слоев находящихся на разной высоте. Поэтому характер замирания трех лучей различный. В месте приема модулированного колебания под действием замираний непрерывно и независимо друг от друга изменяются как амплитуды, так и фазы трех спектральных составляющих. Результирующие изменения амплитуд и фаз различные для разных участков полосы частот радиоканала. Появляющиеся частотно-избирательные замирания, приводят к появлению нелинейных и частотных искажений.

            Статистические характеристики радиоканала с частотно-избирательными замираниями можно получить при измерении его частотной корреляционной функции. Частотная корреляционная функция радиоканала  описывает корреляцию замирания как функцию двух измерений частот  и , отстоящих друг от друга по шкале частот на интервал ,

,

где  и  - принимаемые сигналы в момент времени t на частотах соответственно  и .

Результаты измерений на различных трассах показали, что минимальный интервал    приемника корреляции, т. е. минимальный частотный интервал, в пределах которого наблюдается зависимое замирание, равен нескольким килогерцам, но может понижаться и до сотен герц.

            Нелинейные искажения, появляющиеся вследствие частотно-избирательных замираний, носят тот же характер, что и искажения при синхронном вещании. Как показано выше, при независимом изменении коэффициентов [см. формулу (6.8)] появляются специфические нелинейные искажения. Особенно большие нелинейные искажения возникают при пропадании несущей ( = 0). В этом случае вторая гармоника

частоты модулирующего сигнала достигает наибольшего значения.

            Степень ухудшения качества КВ вещания можно оценить по частоте

появления больших значений коэффициента нелинейных искажений (второй гармоники модулирующего сигнала) в единицу времени. Частота появления второй гармоники понижается с уменьшением коэффициента модуляции.

            Частотные искажения в КВ радиоканале, появляющиеся вследствие частотно-избирательных замираний, могут достигать больших значений. Из-за непостоянства характеристик тракта распространения его частотные характеристики также непостоянны. Если сравнить статистические усреднённые за равные промежутки времени частотные характеристики, то можно обнаружить общие закономерности.

            Спад частотной характеристики сквозного радиоканала в ВЧ области звуковых частот приводит к ухудшению разборчивости речи и ухудшению натуральности звучания. Для повышения качества вещания на передающей стороне модулирующий сигнал подвергается предварительным предыскажениям. Предыскажения обеспечивают спад коэффициента передачи на низких частотах и увеличение коэффициента в ВЧ области. Такая характеристика в известной степени компенсирует те искажения, которые вносит КВ тракт распространения.

            Обычно корректируют усреднённую частотную характеристику тракта распространения радиоволн. Особенностью такой коррекции является то, что оптимальное качество радиовещания обеспечивается лишь для какого-то небольшого отрезка времени, в течение которого частотная характеристика тракта соответствует характеристике схемы предыискажений. В отдельные моменты времени, несмотря на вводимые предыскажения, линейные искажения в сквозном радиоканале имеют большие значения.

            Оценивая качество КВ радиовещания, следует отметить, что частотно-избирательные замирания при приёме вызывают одновременно появление линейных и нелинейных искажений случайных по величине и взаимной корреляции. Хотя влияние такого рода искажений на качество передачи исследовано недостаточно и не существует норм на такие искажения, замечено, что недетерминированные нелинейные искажения более ухудшают качество передачи, чем частотные.

            Как показано выше, при двухполюсной амплитудной модуляции и линейном детектировании вследствие частотно-избирательных искажений радиосигнала нелинейные искажения принципиально неустранимы. Нелинейные искажения при приёме КВ радиосигнала можно существенно уменьшить, используя однополосную модуляцию. При передаче, например, одной из боковых полос и частично подавленного несущего колебания частотно-избирательные искажения приведут к появлению только частотных искажений. При организации профессиональной КВ радиосвязи в настоящее время применяют профессиональные однополосные передатчики и приёмники. Помимо резкого уменьшения нелинейных искажений, использование однополосной модуляции позволяет вдвое сократить полосу частот радиоканала и, не меняя мощности передатчика, в несколько раз увеличить мощность излучения полезного сигнала. Трудности применения ОМ в радиовещании связаны с необходимостью изменения схемы ВЧ тракта и детектора радиоприёмника.

                                               8. СТЕРЕОФОНИЯ.

      Благодаря бинауральному эффекту, человек способен определять направление на источник звука. Слуховое восприятие различного рода звучаний неразрывно связано с бинауральным эффектом. Психофизические особенности слуха позволяют выделять из общего звучания ансамбля отдельные источники звука (музыкальные инструменты или голоса исполнителей), сосредоточивать внимание в определенном направлении, отстраиваясь от звуков, приходящих с направлений, не интересующих слушателя. Следует также отметить способность слушателя подсознательно отделять отраженный звук от прямого.

            Слушатель, сидящий в концертном зале, воспринимает звуки, приходящие с различных направлений.  Звучание каждого инструмента «прозрачно», его легко выделить из общей звуковой картины. Большое значение для звучания имеет акустика зала. Все перечисленные особенности слушания натуральных звучаний (в концертном зале, оперном театре и т.п.) делают эти слушания эталоном для сравнения воспроизводимого

звука при звукопередаче.

            При монофонической передаче звука (или монофонической звукозаписи)

звуковые колебания, преобразованные в первичном звуковом поле несколькими

микрофонами, смешиваются и на приемной стороне излучаются одним громкоговорителем. В результате этого все особенности слухового восприятия, вызванные бинауральным эффектом в первичном поле, теряются во вторичном. Звучание слышится практически из небольшого пространства, ограниченного размерами громкоговорящего  устройства.

            Звучания прямых и отраженных звуков приходят к слушателю наложенными

друг на друга.

            Включение нескольких громкоговорителей, разнесенных друг от друга

на некоторое расстояние, или подключение их через устройства задержки

времени (так, называемые системы псевдостереофонии) существенного улучшения монофонической звукопередачи не приносят.

            Идеальную стереофоническую звукопередачу практически осуществить невозможно, поэтому применяют системы звукопередачи с ограниченным числом каналов. Уменьшение количества применяемых каналов приводит к появлению некоторых ошибок при звуковоспроизведении. Однако, как показали многократные исследования, для получения достаточно хорошего стереофонического эффекта при

звуковоспроизведении не обязательно иметь большое количество каналов. Если использовать всего два канала, то качество звучания резко улучшается по сравнению с монофонической (одноканальной) системой звукопередачи.

            Если принять коэффициент стереофоничности при монофонической передаче равным 0, а при большом числе каналов равным 1, то при двухканальном воспроизведении звука он находится в пределах 0,6—0,7. Поэтому двухканальная система стереофонии получила широкое развитие как бытовая система и в СССР, и за

рубежом. В последнее время все более широкое признание получает бытовая система стереофонии с четырьмя каналами (квадрафония). Рассмотрим существующие системы двухканальной стереофонической звукопередачи (звукозаписи).

            Система АВ. При этом способе звукопередачи используют два микрофона, идентичных по своим техническим характеристикам, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга (рис. 72, а, 73, а). Оба микрофона воспринимают один и тот же звук с некоторой разницей во времени прихода и различной силой звука. Этими двумя факторами определяется возможность локализации источников звука в горизонтальной плоскости при воспроизведении. При перемещении источника звука в студии

 например, слева направо, меняется время прихода и сила звука, приходя

щего к А и В микрофонам, и, следовательно, меняется громкость звучания громкоговорителей  и , причем громкость звучания громкоговорителя  уменьшается, а громкоговорителя  увеличивается. В результате этого слушатель ощутит перемещение кажущегося (виртуального) источника звука. Источник звука, находящийся на линии, проходящей посредине между микрофонами, будет с одинаковой громкостью воспроизведен обоими

громкоговорителями и услышан из точки, находящейся посредине между ними.

            При использовании системы АВ важно выбрать расстояние между микрофонами. Слишком малое расстояние ведет к уменьшению стереофоничности звука, приближаясь к монозвучанию, слишком большое - к разрыву звучания. Оптимальное расстояние 20—40 см. При увеличении расстояния до 80—100/см воспринимаемая при прослушивании звуковая картина распадается на две (правую и левую) и естественная непрерывность звуковой картины разрушается.

Рис. 72. Система двухканальной стереофонической звукопередачи:

а) - АВ     б) - ХУ   в) – МS

            Система XY. В этой системе два микрофона с одинаковыми техническими характеристиками и диаграммами направленности типа восьмёрки или кардиоиды расположены на одной стойке под углом друг к другу, так что проекция осей симметрии их диаграмм направленности образует угол 90 градусов (рис. 72, б).

            Стереофонический эффект получается вследствие различия чувствительности микрофонов к звуковым волнам, приходящим с различных направлений. Если источник звука находится в крайнем левом положении (ось х), то звук воспринимается только микрофоном Х. Чувствительность микрофона Y в направлении Х равна нулю. Слушатель услышит звук, исходящий только из громкоговорителя А. Аналогично звук, приходящий со стороны направления Y, воспринимается только микрофоном Y и его услышат из громкоговорителя B/ Источник звука, находящийся на оси , будет одинаково воспринят обоими микрофонами, и слушатель его услышит посредине между громкоговорителями. При сложении диаграмм направленности обоих микрофонов

(рис. 72, а, штриховая линия) видно, что громкость источника звука, расположенных на оси , усиливается, и они как бы приближаются к слушателям.

            Звуки приходят к микрофонам X и Y в одно и тоже время, поэтому различия во времени прихода звука нет. В системе используется различие в силе звука, воспринимаемого обоими микрофонами. Из-за отсутствия информации о временных сдвигах эффект локализации в системе XY выражен несколько слабее, чем в системе AB.

            Система MS. При звукопередаче по системе MS микрофоны также расположены на одной вертикальной стойке. Однако один микрофон с широкой диаграммой направленности (круг или кардиоида) направлен на середину сценической площади

(рис 72, в). Этот микрофон входит в канал, обозначенный буквой М. Другой микрофон имеет диаграмму направленности в виде восьмёрки. Он расположен так, чтобы воспринимать информацию с боковых сторон сцены (канала S)/ После обработки сигналов, полученных на выходе каналов M и S в блоке суммарно-разностного преобразователя СРП, образуются стереофонические сигналы, направляемые в дальнейшем на громкоговорители A и B. Для образования сигнала, подаваемого к громкоговорителю А, на выходе каналов M и S сигналы складываются, а сигнал для громкоговорителя B образуется при вычитании сигналов в каналах M и S.

            Таким образом, система MS отличается от системы XY способом образования передаваемой информации о правой или левой сторонах звукового поля. Путём суммарно-разностного преобразования систему стереофонической звукопередачи (звукозаписи) XY можно преобразовать в систему MS, например, X+Y=M, X-Y=S. Система MS более удобна, так как микрофон канала M, получающий информацию со всей сцены, может непосредственно использоваться для обычной монофонической передачи звука.

            Совместимость. Под совместимостью стереофонической и монофонической звукопередачи понимают возможность слушать стереофоническую звукопередачу, пользуясь монофонической аппаратурой. При этом в результате простого сложения информации обоих каналов, за исключением стереофоничности, слушатель должен получить всю информацию о передаче. Все перечисленные выше системы удовлетворяют требованию совместимости, так как в них по одному каналу передаётся информация о левой стороне звукового поля, а по другому – о правой стороне, а сумма их представляет информацию обо всём поле. На практике же полная совместимость не всегда достигается.

            Различают техническую и художественную совместимости стереофонической звукопередачи (звукозаписи). Техническая совместимость определяется по тому, насколько качественные показатели суммы сигналов правого и левого каналов удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сигналам монофонической звукозаписи. Техническая совместимость обеспечивается выбором электроакустической и усилительной аппаратуры и их техническими характеристиками. Художественная совместимость определяется тем, насколько в монофоническом сигнале правильно переданы соотношения громкостей отдельных исполнителей и групп.

            Если не принять мер, обеспечивающих художественную совместимость, то при моновоспроизведении могут появиться пики и провалы звучаний, нарушающие баланс звучаний.

            Искажения при стереофонической звукопередаче. Действие различных видов искажений (амплитудных, нелинейных, шумов) примерно одинаково при моно- и стереовоспроизведении, если эти искажения имеются в обоих стереоканалах. Если искажения появляются только в одном из каналов, то они заметны меньше. К специфическим искажениям для системы стереофонической звукопередачи относятся: разбаланс уровней громкости в каналах, переходные помехи между каналами, разбаланс фазовых характеристик стереоканалов.

            Разбаланс уровней громкости. Если угол, под которым слушатель видит громкоговорители, равен , а источник звука расположен посредине, то разбаланс уровней громкости () на 1 дБ вызывает смещение кажущегося источника звука в среднем на угол , при разбалансе в 3 дБ смещение не превышает , при разбалансе 12 дБ и больше звук кажется исходящим из точки, где размещен громкоговоритель более громкого канала. Увеличивая временный сдвиг между канальными сигналами можно также осуществить изменение положения кажущегося источником звука.

            Переходные помехи между каналами. Если стереофонические сигналы проникают из одного канала в другой, то снижается эффект «стереофоничности». Снижение качества стереофонической передачи практически незаметно, если величина переходного затухания между стереоканалами в полосе пропускания достигает 25 дБ. При понижении переходного затухания до 15 дБ снижение стереофонического эффекта становится уверенно заметным.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5