Жанр: Учеба
Информация об аудио-компонентах
...вления
на выходе аппаратов с малыми искажениями сигнала. Все указанные
обстоятельства обусловили значительное увеличение времени использования
современной аппаратуры такого класса по сравнению со старыми моделями.
За последнее десятилетие в ряде стран проведены интересные
социологические и медицинские исследования, связанные с вопросами
влияния на слух молодежных групп населения современных плейеров при
прослушивании на них музыки. Отмечено, что уровень звукового давления,
создаваемого в области, непосредственно примыкающей к барабанной
перепонке, может меняться для различных моделей портативной аппаратуры
от 70 дБ до 128 дБ (шкала А). Интересно, что при опросе слушателей
современной рок-музыки была отмечена тенденция к увеличению необходимого
для комфортабельного прослушивания программ уровня звукового сигнала на
35-45 дБ (приблизительно в 100 раз) по сравнению с уровнем нормального
восприятия речи. Исследования на группе испытуемых показали, что
большинство имело временное снижение слуха порядка 5-10 дБ (в 2-3 раза)
на одной или нескольких частотах после прослушивания плейеров с обычным
для них уровнем громкости. Отметим, что после 24 часов отдыха у всех
испытуемых аудиометрические показатели пришли в норму. В другой группе
при прослушивании музыки в течение часа с уровнями звукового давления от
90 дБ до 106 дБ снижение слуха на определенных частотах достигало 30 дБ!
Опрос большой группы молодежи показал, что определенные возрастные
группы используют портативные кассетные плейеры более четырех часов в
день при уровнях порядка 94 дБ и даже доводят его до 112 дБ... С учетом
того, что возрастные изменения в слухе у человека в среднем начинаются с
30 лет, приведенные выше данные позволяют задать вопрос: а стоит ли
искусственно ускорять этот процесс? И хотя на сегодняшний день нет
однозначных данных, указывающих на необратимые изменения слуха при
прослушивании портативных плейеров через наушники, разумный подход к
этой проблеме вполне обоснован.
Поэтому в настоящее время многие фирмы-разработчики включают в состав
своих портативных кассетных, компакт- и минидисковых плейеров системы,
автоматически ограничивающие уровень громкости (AVI-S, Ear Guard). He
пренебрегайте возможностью уберечь свой слух от звуковых ударов, не
отключайте автоматику безопасности и не форсируйте громкость своих
любимых плейеров! В одном из аудиожурналов я увидел красивую рекламу
нового усилителя. Броская надпись гласила: "Для тех, кто слышит
разницу". Так давайте же как можно дольше сохраним эту способность -
чувствовать разницу и слушать музыку во всем ее разнообразии и
богатстве.
Журнал "Stereo" N6 1997 г.
О пользе "фантомов"
Сергей Клобуков
Ну, и дела! То мы ханжески ворчим на Hi-Fi-усилитель за неотключаемый
тембр, то всерьез подумываем: "А не причислить ли к неприкасаемому High
End'y дорогущие многоканально-кодированно-электронно-обрабатывающие звук
домашние кинотеатры... Крайностям не только в мнениях, но и в
аппаратуре, противостоит спасительная середина с более спокойным
подходом к звуку и демократичной ценой. Очертив таким образом границы
влияния данного материала, можно спокойно поговорить об устройстве и
принципах работы электронных процессоров объемного звучания. Тем более,
что тему подсказала редакционная почта с вашими вопросами, уважаемые
читатели. Речь пойдет не о настоящих "театральных" процессорах
(например, разработки от Dolby Laboratries), а о многочисленных
Surround'ax, которые обнаруживаются в современных
микро-мини-миди-системах и портативном аудио под этим именем или,
например, под аббревиатурой DSP (Digital Signal Processor). Здесь пора
первый раз упомянуть "то, чего на свете нет": мнимые источники звука,
виртуальные образы, если хотите, фантомы или звуковые привидения -
"милые и симпатичные" (любопытная игра слов: привиделся звук...).
Коротко говоря, подавляющее число электронных систем, модифицирующих
стереозвучание музыкальных программ, основано на идее формирования с
помощью обычной стереопары (два разнесенных на определенное расстояние
громкоговорителя) такого акустического поля, которое можно ощутить или в
совершенно другой обстановке (вместо кухни - пространство ревущего от
восторга стадиона), или при увеличении количества источников звука
(кинотеатр), или при расширении звукового пространства (настольная
магнитола с голосом системы с двухметровой стерео-базой). Немного
истории по вопросу объемности звучания.
Стерео, основанное на биноуральном (два уха!) принципе, является
самодостаточным. Два канала давно и прочно утвердились в бытовой
аппаратуре, они неплохо прорисовывают пространственную картину,
позволяют локализовать на слух музыкальные инструменты. Разительное
отличие стерео от моно не заставит вас поменять стереосистему на
одинокий до грусти точечный источник звука. А если применить четыре
информационных канала и четыре громкоговорителя? Квадрофония (Q-sound)
оказалась не простым орешком:
удорожание было явно неадекватно достигаемому эффекту. Стерео
выстояло, но его позиции в настоящее время атакуются со стороны
энтузиастов многоканального Home Cinema. И вот рядом с проблемами
объемного звука как раз и нашлось место простым электронным средствам
обработки звука: DSP, 3D-sound, Surround, Sound Retrieval System,
Incredible Sound... Как правило, такие системы с помощью того или иного
схемно-технического решения, оформленного, например, в виде микросхемы,
реализуют один или несколько алгоритмов частотно-фазовой обработки
исходного электрического сигнала. На заре портативных стереомагнитол уже
применялись простейшие схемы искусственного расширения стереобазы,
действующие по методу вычитания. А вот примеры современных "генераторов
звуковых фантомов":
Digital controlled audio processor (SGS-Thomson, TDA7344), Matrix
surround IC (NEC, PC1853), Spatializer (Desper Products), RSS (Roland),
SRS или Vivid 3D (Hughes), Incredible Sound (Philips Research
Laboratories).
Существование этих средств оправдано из-за относительной дешевизны и
универсальности. А самое главное - из-за того, что для проявления
дополнительных звуковых эффектов достаточно одной стереопары. Элементная
база разнообразных процессоров в настоящее время активно используется
разработчиками бытовой аудиоаппаратуры. Так, например, многие
современные модели мини-систем Sharp и Kenwood оснащены процессорами
Sound Retrieval System (SRS) американской корпорации Hughes; голландский
Philips выпускает широкую номенклатуру аппаратуры (от портативных аудио
до ТВ) с функцией Incredible Sound; в магнитоле Panasonic-"кобра"
установлен Spatializer.
Надо сказать, что в своем большинстве DSP довольно близки друг другу
по конечному результату. Давайте посмотрим на конкретном примере, как
используются процессоры DSP. Инженеры фирмы Sharp разработали на базе
SRS-технологии систему виртуального окружающего звучания - Virtual
Surround, которая работает со стереосигналом любого источника (кассета,
CD, LD, ТВ, видео, радио) и не требует дополнительных громкоговорителей.
Дизайнеры сделали две градации трехмерности звука при виртуальном
расширении стереобазы: музыкальный режим (Virtual I - создается
ощущение, что колонки раздвинуты от первоначального положения), режим
кинотеатра (Virtual 2 - возникает иллюзия работы дополнительных боковых
громкоговорителей). Кроме того, есть возможность воссоздать акустическую
обстановку концертного зала средних размеров (Hall, заметна
реверберация), собора с куполом (Dome, большое время реверберации
проявляется как гулкость многократных отражений) и "живое" пространство
концертной площадки (Live).
Истины ради необходимо отметить, что искусственно приобретенная
объемность стоит не только денег, но и связана с нежелательными
артефактами, которые могут проявляться, например, в нарушении тонального
баланса. Впрочем, такого рода искажения как раз и формируют
пространственные ощущения. А теперь для самых любознательных и
терпеливых хочу предложить разобраться с вопросом: "Как именно с помощью
электроники на обычном стерео достигаются эффекты объемности?" Возьмем
за основу материалы о системе, которая получила широкое распространение
в аппаратуре Philips - Incredible Surround Sound, которая является
предметом изобретения Рональда Аартса и Роберта Деккерса (авторы -
сотрудники исследовательской лаборатории Philips). Стоит лишний раз
подчеркнуть, что качество стереозвучания большинства портативных систем,
мультимедийных комплексов и ТВ ограничено малым расстоянием между
громкоговорителями, поэтому электронное расширение стереобазы часто
становится одним из немногих, сравнительно недорогих способов сделать
звучание объемным. Это обстоятельство, по-видимому, и послужило причиной
поиска нового технического решения. Суть изобретения "Расширение
стереобазы при воспроизведении звука - Incredible Sound (невероятный
звук)" поможет понять схема.
На ней изображены: слушатель, блок обработки сигнала, стереопара,
мнимые громкоговорители ("фантомы") и картина распространения прямых
(неотраженных) звуковых волн. Показано, что виртуальные источники
фактически расширяют расстояние и угол между левым и правым
громкоговорителем. Авторы, обобщив данные психоакустических
исследований, проведенных в том числе на реальных людях, получили
зависимость изменения звукового давления в левом и правом ухе при
последовательном перемещении реальных громкоговорителей от исходного
положения в расширенное. Из иллюстрации следует, что звуковые волны,
которые приходят к слушателю от смещенных динамиков, по восприятию будут
существенно отличаться от исходных по фазовым и частотным параметрам,
зависящим от времени прихода фронта волны к барабанным перепонкам левого
и правого уха, эффектов затенения и дифракции волн на голове слушателя.
Найденная функциональная зависимость трансформации звука, которая
получила название Head Related Transfer Function (HRTF), была
определенным образом заложена в электронную схему, обрабатывающую
выходной стереосигнал. Введение соответствующих изменений в левый и
правый каналы приводит к воссозданию существующими громкоговорителями в
зоне слушателя именно той структуры акустического поля, которая
характерна для модифицированного положения излучателей. Таким образом у
слушателя возникает реальное ощущение, что перед ним распахивается
звуковое пространство Можно предположить, что полученная авторами
информация была исчерпывающая, а функция имела линейную структуру,
поскольку управление ею на практике осуществляется с помощью простейшего
двухканального потенциометра. Поэтому в аудиоаппаратуре (например,
переносная магнитола AZ8070) стало возможным плавно изменять режим
расширения базы от обычного стерео (0% расширения) до максимального
проявления эффекта - 100% "невероятного звука". Кстати, группа
зарубежных экспертов, проведя сравнение по методу "двойного слепого
тестирования" упомянутых в нашей статье систем искусственного расширения
стереобазы, отметила наилучший тональный баланс и естественность
звучания именно у Incredible Sound, несмотря на то, что это техническое
решение очень просто реализуется на практике и стоит совсем недорого...
А в исследовательских лабораториях новые охотники за "привидениями"
продолжают поиски натурального звука, и не надо удивляться, если завтра
с помощью крохотной магнитолы в комнате материализуется громадный
звуковой "фантом".
Журнал "Stereo" N6 1997 г.
Правильная мощность
Дмитрий Авхимков
Всякий раз, заинтересовавшись каким-либо аудиоаппаратом, мы, как
правило, в первую очередь интересуемся его изготовителем и функциями. И
если устройство предназначено для усиления или воспрозведения звука, то
следующий наш вопрос будет о его выходной мощности, выражаемой в ваттах.
Но лишь для знатока не возникнет никаких трудностей в сопоставлении
количества этих самых ватт на канал с конструкцией, ценой и самое
главное - с реальным качеством и характером звучания. Для подавляющего
числа покупателей понятие мощности неоднозначно, изменчиво или вообще
бессмысленно. Скажем, как понять, что усилитель в сто ватт весит 12
килограммов и стоит 400 долл., а мыльница-бумбокс (магнитолка) весит 2-5
кг.,стоит от 50 долл. и, как утверждает броская лейба (этикетка) на ней,
имеет мощность, к примеру, ватт 150-200. Что это, китайские товарищи
совершили грандиозный прорыв в области электронной технологии, а может,
это совсем другие ватты (доллары ведь тоже разные бывают), какие-нибудь
тайваньские или малайские, или все же это коварный рекламный обман,
позволяющий всучить совсем неразбирающимся покупателям аппаратуру низшей
стоимостной категории и низшей категории качества. Есть два относительно
честных способа получить объективную информацию об аппаратуре такого
рода. Во-первых, достаточно посмотреть на задней стенке количество
требуемых элементов питания или снять крышку батарейного отсека. Это
позволит вам определить напряжение внутреннего источника питания при
работе от батарей. Ну, а во-вторых, вам нужно узнать потребляемую от
сети мощность, о чем должно быть написано на той же стенке или в
паспорте. Если эти данные по каким-либо причинам вам недоступны (нет
паспорта, аппарат имеет только сетевое питание и т.п.), то можно снять
крышку и оценить его начинку. Первым в порядке рассмотрения будет
источник питания, то есть сетевой трансформатор. Во всех дешевых и малых
по весу моделях (пусть даже больших по габаритам) применяются небольшие
и маломощные трансформаторы, а именно способные выдать не больше 8-10
ватт, при напряжении 10-15 вольт и токе меньше одного ампера, граммов
500 весом и примерными размерами 5х5х5 см. Дальше по схеме идет
одноамперный предохранитель, маломощные выпрямительные диоды и
фильтрующий конденсатор малой емкости (что-нибудь около 1000 мкФ).
Оконечный усилитель в таких аппаратах выполнен на однодолларовой
микросхеме. Здесь абсолютно неважно, имеет ли микросхема паспортную
выходную мощность: 4 или 8 или 15 ватт.
Выходная мощность аппарата в целом (для стерео - сумма по двум
каналам) полностью зависит от напряжения внутреннего источника питания и
его максимального тока и в общем случае не может превышать потребляемую.
Для оценки нам будет достаточно вспомнить закон Ома, всеобщий,
универсальный и единственным образом связываюищий воедино ток,
напряжение и сопротивление нагрузки. Здесь очень важно понимание, что
чем больше размах выходного сигнала, тем выше мощность, но в то же время
амплитуда сигнала на выходе не только не сможет превысить напряжения
питания, но и всегда на несколько вольт меньше.
В нашем случае размах сигнала будет меньше питания на примерно на 2-3
вольта и для 12-вольтного питания составит вольт 10, что в переводе в
эффективное значение мощности для четырехомных динамиков составит меньше
четырех ватт на канал, а при восьмиомных меньше двух ватт на канал. (Как
пример, выход 15 ватт на четырехом-ную нагрузку требует напряжения
питания в районе 30 вольт при потребляемом токе в 2 ампера.) Это при
условии, что напряжение не просаживается (не уменьшается) под
воздействием нагрузки. Но как правило, маломощный блок питания дает
просадку даже при такой ничтожной нагрузке, и реальная выходная мощность
будет еще меньше. Приведенный пример определяет верхнее предельное
значение максимальной мощности для любого режима, что пикового, что
постоянного. Большему значению просто физически неокуда взяться. Лишнее
подтверждение этому - встроенные в корпус простецкие, малогабаритные
двух-пятиваттные динамики, которые вряд ли выдержат даже кратковременную
перегрузку. Общий уровень громкости таких аппаратов вполне соответствует
указанным 2- 5 ваттам. Подобная конструкция характерна, в большей или
меньшей степени для любой переносной или носимой аппаратуры.
Разработчики для уменьшения веса аппарата вынуждены экономить на весе
всех блоков, что равно уменьшению мощности.
А как же обозначенная в рекламе цифра в 100-200 ватт? Обозначенная
как PMPO, что расшифровывается как пиковая музыкальная выходная
мощность, эта цифра является по сути скрытым параметром, доступным для
точной оценки лишь специалистам. Но в принципе прикинуть реальные
возможности аппарата может любой, даже далекий от техники человек.
Достаточно осмотреть заднюю панель или заглянуть в техописание. Там
обязательно будет указана мощность потребляемая аппаратом от сети.
Разделите ее пополам и получите предельное значение выходной мощности
(что пиковой, что постоянной) на канал. Для большинства магнитол цифра
будет та же: 2-5 ватт. А обещанные 100- 200 ватт
- это, мягко говоря, плод творческого подхода к делу, рекламного
отдела фирмы- производителя, для продвижения своей продукции на
потребительском рынке. Говорить о полноценной пиковой мощности можно
лишь в отношении аппаратуры высокого качества, класса Hi-Fi и Hi-End.
Здесь данный параметр подразумевает возможность усилителя за очень
короткий отрезок времени выдать в нагрузку (акустическую систему) сигнал
максимальной амплитуды (всегда несколько меньше напряжения питания) при
токе, в 2-4 раза превышающим номинальный, определяемый по формуле Uпит/R
нагр.ном.
Такое увеличение тока обусловлено тем, что сопротивление колонки
из-за индуктивной и емкостной составляющей на некоторых характерных
частотах может уменьшиться в 2-4 раза от номинального. Конкретное
минимальное значение сопротивления будет всецело зависеть от конструкции
колонки и особенно от примененных разделительных фильтров. Но в наиболее
тяжелом токовом режиме усилитель работает при резких изменениях
амплитуды сигнала, а именно на его крутых фронтах. Таким образом пиковая
мощность характеризует возможность неискаженной передачи усилителем
пикфактора музыкального сигнала. Этот параметр, значительно влияя на
верность звучания, не изменяет общего уровня громкости. Обеспечиваются
такие токовые перегрузки за счет применения в конструкции мощного
трансформатора, но все же наиболее важная роль принадлежит фильтру
питания большой емкости, тоже, кстати, громоздкому и тяжелому. Именно он
отвечает за постоянство питающего напряжения независимо от потребляемого
тока, не допуская просадок напряжения. Естественно, выходные транзисторы
рассчитаны на большой максимальный ток и установлены на массивные
теплоотводы.
Небезынтересная деталь: в мощных усилителях (от 100 ватт),
претендующих на предельно высокое качество звука, встроенная защита от
перегрузок начинает срабатывать при выходных токах 20 ампер и больше.
Это раза в четыре превышает максимальный ток, рассчитанный исходя из
номинального сопротивления колонок. Если в таком усилителе защита будет
срабатывать, например, при 5 амперах, ограничивая выходной ток, то о
пиковой мощности можно и не вспоминать.
Ограничение усилителем выходного тока приводит к появлению переходных
интермодуляционных искажений. Все пики сигнала окажутся срезанными, а
фронты сглаженными. При использовании обычных колонок пиковая мощность
усилителя никак не может превысить его четырехкратной максимальной
мощности. Если же колонки имеют аномально большую емкость или
индуктивность (например, из-за режекторных фильтров), то мощность в пике
сигнала может непредсказуемо возрасти. Из всего выше сказанного следуют
еще две причины, по которым совершенно несерьезно говорить о пиковой
мощности в недорогой аппаратуре. Во-первых, выходные микросхемы имеют
защиту от токовых перегрузок, срабатывающую на сравнительно небольших
значениях выходного тока и соответственно гарантирующую
интермодуляционные искажения. И во-вторых, звуковой тракт недорогих
аппаратов почти всегда соответствует уровню качества ниже среднего (в
моделях известных фирм в районе до 500 долл. дела обстоят не лучше), а
значит, все фронты и пики сигнала будут безжалостно искажены и сглажены;
и каким бы ни был выходной усилитель - просто нет условий для
возникновения пикового режима.
Этих трех причин вполне достаточно, чтобы для аппаратов типа "большая
мыльница" делать однозначное заключение: пиковая мощность равна
максимальной и в большинстве аппаратов составляет те же 2-5 ватта на
канал.
В то же время любые ссылки на лабораторно измеряемую величину РМРО
выглядят совершенно неуместно. Что касается всяких дорогих и престижных
мини- и миди- комплексов со значением PMPO в одну-две тысячи ватт (на
все каналы), то приблизительная оценка габаритов и массы усилительного
блока наводит на мысль, что указанная чудовищная мощность - не что иное,
как рекламный трюк производителей. В любом случае при покупке аппаратуры
пиковая мощность не может быть ориентиром, так как достоверность этого
параметра весьма трудно проверить. Гораздо надежнее доверять
собственному слуху при прослушивании и экспертным оценкам
специализированных журналов.
Журнал "Stereo" N6 1997 г.
DVD - первые шаги
Юрий Дедов
В 1979 году компании Philips и Sony закончили разработку стандарта на
цифровую звуковую систему формата CD, а двумя годами позже начался ее
серийный выпуск дисков и аппаратуры для их воспроизведения. Это событие
было настолько выдающимся, что историю аудиотехники начали делить на две
эпохи: до рождения диска CD и после него. Система CD первой внесла в
массовую аудиотехнику два существенных новшества, а именно цифровую
обработку и оптический способ записи, которые в последующие годы
получили дальнейшее развитие и в других областях звуковой и
аудиовизуальной техники.
Компакт-диск серьезно потеснил с первого места в рейтинге самого
популярного носителя звука - магнитофонную ленту. Нет необходимости
говорить о многочисленных преимуществах цифровой обработки сигнала. В
области бытовой аппаратуры яркими примерами такого преимущества
являются, например, такие форматы, как DAT, мини-диск, DV, а также
цифровое радио- и телевизионное вещание, не говоря уже о средствах
мультимедиа. Следует тем не менее напомнить по крайней мере три основных
преимущества оптического способа записи перед магнитным:
- во много раз большая плотность записи, а тем самым и больший объем
информации на носителе записи;
- намного большая величина соотношения сигнал/шум, связанная с тем,
что энергия черпается не из носителя информации, а приходит извне;
- бесконтактный способ считывания сигнала, при котором носитель
сигнала не изнашивается, причем степень чистоты поверхности носителя не
оказывает какого бы то ни было серьезного влияния на качество
воспроизведения.
Кроме этих основных преимуществ следует отметить также намного более
продолжительный срок службы записей, которые практически невозможно
повредить путем постоянного их использования. Для компакт-кассеты,
например, изготовители гарантируют не менее 800 прогонов без потери
качества записи (особенно это касается высоких частот), а для CD таких
ограничений просто не существует.
Кроме того, большим преимуществом компакт-диска перед магнитной
лентой является его механическая стойкость к климатическим воздействиям,
более удобное хранение и, конечно, удобство управления, которое заложено
в самой структуре записи. И наконец последнее, что особенно прельщает
изготовителей, - возможность простого и быстрого тиражирования записей
при отличном качестве.
От видео к аудио и обратно
По прошествии ряда лет может показаться, что жрицы богини судьбы,
стоявшие у колыбели серебряного звукового цифрового компакт-диска
(переодетые в спецодежду сотрудников отделов новых разработок фирм
Philips и Sony), остались довольны судьбой новорожденного, Компакт-диски
быстро вытеснили с рынка своих черных аналоговых виниловых
сестер-грампластинок, а вскоре проникли и в другие области. При
разработке CD было заложено несколько возможных вариантов его развития,
и в течение последующих лет на рынке появились компакт-диски,
предназначенные для записи информации на средствах мультимедиа (CD-ROM),
с информационными, учебными и развлекательными программами (CD-I), а
также для любителей фотографии (Photo CD). Тем не менее богини судьбы
остались не совсем довольными, поскольку они ожидали рождения
компакт-диска, на котором можно записывать не только звук, но и
изображение, Вероятно, звуковой компакт-диск был для них всего лишь
побочным и не очень-то желательным потомком.
В шестидесятых и семидесятых годах попытки создания диска, на котором
можно было бы записывать изображение, были предприняты сразу несколькими
фирмами.
Цель, поставленная перед ними, была одинаковой, однако пути ее
достижения сильно отличались. Например, фирма Telefunken разрабатывала
классический механический прин
...Закладка в соц.сетях
