8.5. Регуляторы частотных характеристик

8.5.1. Назначение и виды регуляторов частотных характеристик

Регуляторы частотных характеристик (РЧХ) являются неотъемлемой частью любого воспроизводящего устройства и предназначены для регулирования уровня сигналов в определенных частотных полосах, позволяющего изменять характер звуковой картины по желанию слушателя. На практике такие регуляторы - эффективное средство воздействия на искусственно воспроизводимую звуковую картину, которым ее можно приблизить к естественному звучанию [7, 17-20]. К регуляторам частотных характеристик относятся: частотно-зависимые ("физиологические") регуляторы громкости; регуляторы тембра (регуляторы нижних и верхних частот), регуляторы "эффекта присутствия"; многополосные регуляторы (эквалайзеры); фильтры ограничения передаваемой полосы частот (антишумовые фильтры нижних и верхних частот). Иногда к РЧХ относят и регуляторы улучшения пространственного слухового впечатления (формирователи псевдостереофонического эффекта, расширители стереофонической базы).

рЧХ путем электронной обработки сигналов позволяют придавать звуковому материалу самые разнообразные эффекты звучания.

8.5.2. Частотно-зависимые регуляторы громкости

Из физиологии слуха известно, что при снижении уровня громкости человек хуже воспринимает составляющие звука в областях низких и высоких частот звукового диапазона. Частотно-зависимые регуляторы громкости предназначены для выравнивания громкости звучания звуковой картины в соответствии с субъективными свойствами слуха человека. Как правило, это выравнивание состоит в искусственном подъеме составляющих нижних и верхних частот при малом уровне звука. Коррекция громкости, соответствующая кривой субъективного восприятия (см. рисунок 6.11), реализуется с помощью физиологических регуляторов громкости (ФРГ). Такая регулировка позволяет улучшить субъективно воспринимаемую звуковую картину при низких уровнях громкости. Во всех устройствах звуковоспроизведения предусмотрена возможность отключения ФРГ (ФРГ, регулятор субъективной громкости, регулятор громкости с тонкомпенсацией - синонимы). Это связано с определенными проблемами их использования [7, 17]. В частности, при данном положении регулятора заранее не известна субъективная громкость; реализованная в каждом конкретном звуковоспроизводящем устройстве частотно-зависимая характеристика регулировки громкости (по экономическим причинам) является аппроксимированной; нелинейная характеристика чувствительности слуха требует (теоретически) дополнительного "сжатия" сигнала, зависящего от уровня звука. Кроме того, коррекция АЧХ осуществляется с помощью минимально-фазовых цепей, хотя до сих пор неясно, чувствителен ли слух человека к фазовым искажениям, которые возникают из-за однозначной связи между АЧХ и ФЧХ; многие музыкальные инструменты при исполнении громких и тихих пассажей издают звуки с разной окраской тембра.

Пассивные ФРГ выполняются на основе -цепей с плавно или ступенчато регулируемым сопротивлением [7,17-20]. Для этой цели разработаны специальные переменные резисторы с дополнительными выводами (число этих выводов может быть в серийных переменных резисторах от одного до четырех), к которым подключаются корректирующие цепочки. Недостатками пассивных ФРГ являются значительные вносимые потери и связанное с ними ухудшение отношения сигнал/шум каналов звуковоспроизведения. Свободными от этих недостатков являются активные ФРГ.

Активный ФРГ может быть реализованы на электронном потенциометре (рисунок 8.10) [7], модель которого может быть представлена заменой электронно управляемого аттенюатора на потенциометр (переменное сопротивление).

Для того чтобы регулятору громкости придать частотную зависимость, соответствующую слуховому восприятию, один входной канал делают частотно-независимым, а второму придают желаемые свойства, обеспечивающие коррекцию при минимальном уровне выходного сигнала (рисунок 8.11).

расчетные соотношения для крайних значений положения регулятора:

При : .

При : , , ,

,

, , . (8.9)

Подъем АЧХ в области нижних частот определяется импедансом , а в области верхних частот - импедансом . Удобство такого регулятора состоит в том, что он позволяет дополнительно вводить как затухание так и ослабление сигнала изменением отношения при , благодаря чему расширяются пределы возможной регулировки усиления. Подобный принцип построения ФРГ используется в ряде фирменных программноуправлякемых ФРГ [7]