3.9. Линейные искажения.

Линейные искажения изменяют амплитудные и фазовые соотношения между имеющимися спектральными компонентами сигнала и за счет этого искажают его временную структуру. Такие изменения воспринимаются как искажения тембра или «окрашивание» звука.

При звукопередаче первичные соотношения между частотными компонентами звука должны быть сохранены. В связи с этим, качество любого участка звукового канала оценивается его амплитудно-частотной (сокращенно частотной) характеристикой, для обозначения которой часто используют аббревиатуру АЧХ. Под АЧХ понимают график зависимости коэффициента передачи от частоты сигналов, подаваемых на вход данного участка канала или отдельного звукотехнического устройства. Коэффициент передачи - это отношение величин сигналов на входе усилителя и его выходе.

Частотная характеристика тракта передачи (частотная зависимость коэффициента передачи) изменяет соотношения между амплитудами частотных составляющих. Это приводит к субъективному ощущению изменения тембра.

Показателем степени частотных искажений, возникающих в каком-либо устройстве, служит неравномерность его амплитудно-частотной характеристики, количественным показателем на какой-либо конкретной частоте спектра сигнала является коэффициент частотных искажений.

Коэффициент частотных искажений — отношение коэффициента передачи на средних частотах к его значению на данной частоте.

В реальных условиях частотная характеристика во всем диапазоне звуковых частот (от 20 до 20000 Гц) прямолинейной не бывает из-за наличия в схеме индуктивностей и емкостей, меняющих свое сопротивление переменному току при изменении его частоты.

Частотные искажения оценивают по величине неравномерности частотной характеристики

В общем случае коэффициент передачи тракта

где р1 и р2 — звуковые давления в начале и конце трак­та; \К\—модуль коэффициента передачи; ф — фазовый сдвиг в тракте.

Коэффициент передачи, как правило, зависит от ча­стоты. Так как слух не реагирует непосредственно на сдвиг фаз между составляющими сигнала, в дальней­шем его не будем рассматривать и под термином «ко­эффициент передачи» будем подразумевать его модуль.

Частотная зависимость коэффициента передачи, на­зываемая частотной характеристикой тракта передачи, приводит к изменению соотношений между амплитуда­ми частотных составляющих, входящих в первичный си­гнал. Субъективно эти искажения ощущаются как изме­нение тембра первичного сигнала.

Например, если по­давлены низкочастотные составляющие, то звучание бу­дет звенящее. При подавлении высокочастотных состав­ляющих звук глухой. При резком подчеркивании низко­частотных составляющих звучание получается бубня­щим, а при резком подчеркивании высокочастотных — свистящим. Эти искажения (называемые частотными) оценивают по величине неравномерности частотной ха­рактеристики

где Кмакс и Кмин — максимальный и минимальный коэф­фициенты передачи в заданном диапазоне частот.

Неравномерность часто измеряют в логарифмичес­ких единицах, в таком случае

где Lмакс и Lмин — максимальный и минимальный уровни вторичного сигнала при постоянстве уровня первичного. На рис. 3.4 показана одна из характеристик трак­та передачи сигнала.При определение неравномерности частотной характеристики следует ис­ключать из рассмотрения пики и провалы в частотной

Рис 3.4. Опреде­ление неравномер­ности частотной характеристики и частотного диапа­зона

характеристике, если они уже 1/8 октавы. Такое усло­вие введено из-за наличия широких критических поло­сок слуха, а также из-за того, что при быстром измене­нии первичного сигнала его спектр расплывается и эти пики и провалы сглаживаются.

Как правило, частотная характеристика наиболее неравномерна в областях самых низких и самых высо­ких частот диапазона, т. е. вблизи его границ, поэтому для широкополосных трактов передачи сигнала, напри­мер вещательных, неравномерность частотной характе­ристики часто задают в двух диапазонах: номинальном и в основном (200—5000 Гц).

В тех случаях, когда аппаратура не может быть из­готовлена с заданной неравномерностью, в требуемом частотном диапазоне оговаривают частотный диапазон, в котором неравномерность не превышает заданную норму.

Частотно-амплитудные искажения обычно устраня­ют путем частотной коррекции в звеньях тракта, бли­жайших к искажающим.

Нормы на допустимые частотные искажения были определены экспериментально. Установлено, что на низ­ких частотах искажения более заметны, чем на высоких.