7.18. Передаче звука

По образу звуковых колебаний можно создать электрические колебания с такой же формой кривой, т.е. с таким же спектром. В этом случае в электрических колебаниях будет записана та же информация, что и в звуковых колебаниях. Электрическую копию звука можно передать на большие расстояния, отправить на длительное хранения ("записать"), во много раз усилить и, наконец, когда это понадобится, вновь превратить в звук.

Рис..27. Общая схема передачи звука с помощью электрических сигналов - электросвязь.

1. На передающей стороне с помощью звуковых волн создается переменный ток, график которого соответствует графику звукового давления, т.е. создается электрическая копия звука.

2. По линии связи (провода, кабели, радиоэфир ...) электрическая копия звука (переменный ток) передается на приемную сторону.

3. На приемной стороне с помощью переменного тока создают звук (по электрической копии восстанавливают звуковой оригинал).

Независимо от способа передачи электрического сигнала в любой системе передачи звука должны быть переводчики, превращающие звуковые колебания в электрические и наоборот. Главное требование к переводчику - переводчик не должен врать.

Задача неискаженной передачи звука имеет три основные части:

1. нужно без искажений преобразовать звук в ток;

2. нужно, чтобы весь спектр сложного тока без изменения прошел по всем электрическим цепям;

3. нужно, чтобы сложный ток без искажений преобразовался в звук.

Нарушение точности передачи подразделяют на следующие виды:

1. потеря акустической перспективы;

2. смещение среднего уровня сигнала;

3. ограничение частотного и динамического диапазонов;

4. маскировка шумами и помехами;

5. линейные, нелинейные и переходные искажения.

Потеря акустической перспективы получается при передаче акустических сигналов по одноканальным системам независимо от число микрофонов в месте нахождения первичного источника звука и громкоговорителей в месте нахождения слушателей. Смещение уровней получается из-за того, что слушателю не сообщается значение среднего уровня первичного акустического сигнала. В результате смещения средних уровней происходит изменение соотношения между громкостями низкочастотных и среднечастотных составляющих.

Тракт передачи сигналов в силу ряда технических и экономических причин ограничивает частотный диапазон сигнала, для расширения которого и применяют частотную коррекцию на низких и высоких частотах передаваемого диапазона.

Ограничение динамического диапазона сигнала обычно определяется сверху появлением перегрузки отдельных звеньев тракта сигналов или возникновением недопустимых нелинейных искажений, снизу - наличием шумов и помех в этом тракте. Чтобы избежать ограничения динамического диапазона сигнала, применяют сжатие его диапазона по возможности до пределов динамического диапазона тракта передачи. Динамический диапазон сигнала в ряде случаев может быть восстановлен на приемном конце тракта, но это усложняет приемную аппаратуру, а иногда это и невозможно (при амплитудном ограничении).

К линейным искажениям звукового сигнала относятся нежелательные изменения соотношений между амплитудами частотных составляющих сигнала при передаче его по тракту (изменения фазовых соотношений не играют роли в восприятии акустического сигнала). Эти искажения называют частотно-амплитудными или просто частотными.

Неравномерность частотной характеристики для информационных программ и для речевой связи определяют относительно оптимальной частотной характеристики для передачи речи. Такой характеристикой принята характеристика с подъемом 6 дБ/октавы в сторону высоких частот в диапазоне 300 ... 3400 Гц и равномерная в диапазонах 100 ... 300 и 3400 ... 5000 Гц.

Нелинейными искажениями называют искажения сигнала, обусловленные нелинейностью зависимости между вторичным и первичным сигналами в стационарном режиме.

Шумы и помехи могут быть как акустического, так и электрического происхождения. Однако независимо от происхождения их действие сводится к маскировке вторичного акустического сигнала, которая определяется повышением порога слышимости по сравнению с прослушиванием в тишине. Если в результате действия шумов порог слышимости получается не зависящим от времени, то такие шумы (по акустическим характеристикам) называют "гладкими". К этим шумам относятся речевые шумы от нескольких голосов, звучащих одновременно.

Если в результате действия шумов порог слышимости изменяется во времени в зависимости от пик-фактора шума, то такие шумы называют импульсными. Импульсные шумы не только маскируют полезный сигнал, но и искажают его, создавая комбинационные частоты шума и сигнала. Получается нечто похожее на взаимную модуляцию сигнала и шума.

Шумы электрического происхождения имеют спектр, как правило, близкий к равномерному, а шумы акустического происхождения - ближе к речевому. Частотная зависимость порога слышимости для первых имеет тенденцию роста к высоким частотам. Для речевых шумов порог слышимости почти не зависит от частоты. Индустриальные, атмосферные и станционные помехи, кроме тональных, по их действию могут быть отнесены и к импульсным, и к гладким с равномерным спектром или с низкочастотным.