Использование программной модели аудиопроцессора АРГО. Учебное пособие

10

Форма амплитудной характеристики регулирования изменяется во времени, обеспечивая наибольшую эффективность регулирования с учетом изменяющихся текущих свойств входного сигнала. Управляющий параметр µ формы (см. рис. 1.2) может принимать положительные значения (в этом случае производится компрессия огибающей ВС), либо отрицательные (в этом случае производится экспандирование огибающей).

Скорость изменения формы выбирается такой, что, с одной стороны, обеспечивает субъективную незаметность вносимых изменений и, с другой стороны, - необходимую степень перераспределения уровней вещательного сигнала внутри динамического диапазона сигнала.

Т.к. параметры, задающие форму регулировочной характеристики, могут иметь разные значения на соседних временных сегментах сигнала, то для предотвращения неизбежных щелчков на стыке предусмотрена поотсчетная интерполяция этих параметров между сегментами (т.е. для каждого входного отсчета вычисляются свои параметры формы характеристики).

Небольшое расширение спектра, неизбежно возникающее в результате любого автоматического регулирования уровня ВС, маскируется компонентами самого сигнала, что обеспечивает относительную субъективную незаметность последствий регулирования для слушателя. Высокая скорость регулирования позволяет обрабатывать каждый звуковой объект отдельно, исключая грубые искажения фаз атаки и поддержки.

Для предотвращения подчеркивания алгоритмом АРГО слабоуровневых помех и шумов в сигнале (например, подчеркивания эффекта «придыхания» диктора), возникающего при типовом компрессировании, в регулировочную характеристику в области малых значений введен линеаризованный участок.

1.5 Раздельная полосовая обработка со взаимными временными сдвигами

Одним из способов преобразования ВС (с целью повышения качественных характеристик его звучания) при его «полосном» представлении является введение взаимных временных задержек между полосными сигналами (а именно, небольшой задержкой НЧ относительно СЧ и ВЧ). Данное явление можно объяснить уменьшением эффекта частотно-временной маскировки периферического слухового анализатора.

Однако реализация такого способа требует строгого соблюдения соотношения между временем задержки и периодом частоты раздела полос НЧ и СЧ. В противном случае наблюдаются существенные искажения АЧХ около границы раздела, обусловленные несинфазным сложением некоторых спектральных составляющих в соседних частотных полосах вблизи границы раздела. Такие искажения слышны не всегда (вероятность появления сильно зависит от спектрального состава СЗВ, характера звукоизвлечения и т.д.) и проявляются в виде посторонних тональных призвуков, "позванивания", продолжающихся некоторое время после окончания звукового объекта.

На рис. 1.3 приведен пример результирующей АЧХ в области перекрытия соседних частотных полос для нескольких значений временных сдвигов.

11

0

-1

1

-2

2 > 1 > opt

Рисунок 1.3 – АЧХ в области перекрытия частотных полос

( и – спады АЧХ фильтров полос при перекрытии)

Для минимизации амплитудно-частотных искажений результирующей АЧХ необходимо, чтобы величина введенной задержки была в кратных соотношениях с периодом частоты, являющейся граничной в полосе раздела,

Пример АЧХ при оптимальной задержке показан верхней кривой, имеющей минимальные из достижимых искажений. Отклонения от этого значения приводят к соответствующему увеличению по амплитуде пульсаций АЧХ.

Опыт использования алгоритма АРГО на сигналах программ различной жанровой направленности показал (по предпочтительности качества звучания по ССИ и результатам оценки эффективности алгоритма), что наилучшими положениями частот раздела полос являются: для трехполосного варианта алгоритма – в пределах 120 ÷ 180 Гц (НЧ-СЧ) и 1200 ÷ 1600 Гц (СЧ-ВЧ), а для двухполосного – в пределах 200 ÷ 300 Гц.

2ПАРАМЕТРЫ НАСТРОЙКИ ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ

2.1Задание режима работы «из файла – в файл»

Для сохранения настроек программной модели при выходе из приложения служит файл «data_Stat.ini» (располагается рядом с исполняемым exe-файлом модели). Этот же файл предоставляет возможность более «глубокой» настройки программной модели.

По умолчанию программная модель ориентирована на работу в реальном масштабе времени со звуковой картой компьютера. Для перевода модели в

12

режим «из файла – в файл» требуется открыть файл «data_Stat.ini» в любом текстовом редакторе и найти в файле в секцию [WavMode]. Далее следует:

1)Задать полю «Установить ввод/вывод из *.wav файла (Yes или No)» значение «Yes»;

2)Задать полю «Полное имя входного *.wav файла» строковое значение имени входного файла (указать полный путь);

3)По аналогии задать поле «Полное имя выходного *.wav файла»;

4)Проконтролировать корректность частоты дискретизации в поле «Частота дискретизации входного и выходного *.wav файлов» и при необходимости изменить ее;

5)Установить полю «Имя COM порта ('COM1' или 'COM2' или 'No')» значение «No».

2.2Настройка параметров регулирования сигнала ЗВ

На рис. 2.1 показана основная экранная форма программного приложения. При его работе в режиме «реального времени» следует контролировать отсутствие перегрузки по входу звуковой карты. Для эффективной работы алгоритма номинальный уровень входного сигнала должен индицироваться вблизи отметки 10 дБ.

Рисунок 2.1 – Основная экранная форма (панель приложения)

13

Переключатель «ЕСТЬ ОБРАБОТКА / НЕТ ОБРАБОТКИ» предназначен для перехода из режима штатной обработки в режим программного обхода и обратно (в режиме программного обхода входной сигнал передается на выход без обработки, но с сохранением диаграммы уровней).

В общем случае дополнительная настройка параметров регулирования не требуется. Однако при необходимости ее можно сделать, что позволяет адаптировать работу аудиопроцессора к конкретным условиям эксплуатации. При этом следует учитывать: характер передаваемой программы (соотношение информационной и художественной составляющих); уровень акустических и канальных шумов во входном сигнале, уровень составляющих «придыхания» диктора; необходимость проведения коррекции АЧХ для реализации замысла звукорежиссера или для устранения искажения АЧХ в трактах передачи сигнала ЗВ.

Для перехода в режим настройки необходимо нажать на кнопку «НАСТРОЙКА» на основной панели (рис. 2.1). После ее нажатия откроется панель «НАСТРОЙКА» (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 – Панель «Настройка»

Предусмотрена возможность настройки основных параметров регулирования сигнала ЗВ. Измененные параметры вступают в силу после нажатия кнопки «Применить».

Кнопка «Стандартные» предназначена для задания типовых (заводских) значений параметров регулирования. Для применения параметров необходимо также нажать кнопку «Применить».

14

АЧХ

Аудиопроцессор позволяет вводить коррекцию АЧХ по семнадцатиполосному интерполирующему эквалайзеру. В каждой полосе допускается независимая настройка коэффициента передачи в диапазоне от -7 дБ до +7 дБ. Полосы эквалайзера логарифмически распределены по полосе частот от 50 Гц до 15 кГц. Имеются полосы эквалайзера следующих номиналов: 50 Гц, 75 Гц,

100 Гц, 150 Гц, 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц, 600 Гц, 800 Гц, 1.2 кГц, 1.6 кГц, 2.4 кГц, 3.2 кГц, 4.8 кГц, 6.4 кГц, 8.0 кГц, 15 кГц.

Каждая полоса эквалайзера представлена на панели «Настройка» в виде линейки с «ползунком». При этом верхнему положению «ползунка» на линейке соответствует коэффициент передачи плюс 7дБ, среднему – 0 дБ, нижнему - минус 7 дБ. «Ползунок» перемещается дискретно с шагом, соответствующим 1 дБ.

В стандартном режиме в каждой полосе эквалайзера устанавливается коэффициент передачи равный нулю (то есть реализуется линейная АЧХ).

Для изменения коэффициента передачи определенной полосы следует:

-подвести курсор на «ползунок» соответствующей линейки;

-нажать правую кнопку манипулятора «мышь» и, удерживая ее нажатой, переместить курсор на требуемое место линейки;

-отпустить правую кнопку манипулятора «мышь».

Полоса

Устройство обеспечивает высококачественное ограничение полосы передаваемых частот сигнала сверху и снизу. Предусмотрено ограничение верхней частоты передаваемого сигнала на следующих значениях: 3,4 кГц, 4 кГц, 4,5 кГц, 5 кГц, 6 кГц, 6,3 кГц, 7 кГц, 8 кГц, 9 кГц, 10 кГц, 11 кГц, 12 кГц, 13 кГц, 14 кГц, 15 кГц. Соответствующие значения нижней частоты устанавливаются автоматически с учетом требований ГОСТ 11515-91.

Для выбора необходимой полосы (в общем случае – для изменения значения регулируемого параметра) следует:

-выбрать (с помощью манипулятора «мышь») на панели «Настройка» в правой части окна ввода «Полоса» кнопку с треугольником и проконтролировать появление списка допустимых значений регулируемого параметра (рис. 2.3);

-выбрать требуемое значение из списка.

Рисунок 2.3 – Выбор полосы частот передаваемого сигнала

15

Примечание: аналогичным образом изменяются значения параметров в опциях «Режим», «Крутизна», «Порог», «ПФ НЧ» и «ПФ ВЧ», имеющих соответствующие окна ввода на панели «Настройка» и описанные ниже.

Режим

Режим регулирования определяется характером передаваемой программы, а именно, соотношением информационной и художественной составляющих. В соответствии с этим в аудиопроцессоре предусмотрена установка специально подобранных «заводских» режимов регулирования, реализующих оптимальные значения всей совокупности параметров регулирования. Возможно использование следующих оптимизированных режимов регулирования:

-классический;

-эстрадный;

-информационный;

-оповещение.

Режим задается с помощью одноименного окна ввода на панели «Настройка».

Обычно для обработки вещательных программ в диапазоне средних волн используется режим «Эстрадный», в диапазоне коротких волн – «Информационный».

Крутизна

Этот параметр определяет крутизну амплитудной характеристики для обработки аналитической огибающей и может изменяться в пределах от (задает самую высокую крутизну регулирования) до (задает самую низкую крутизну регулирования).

При обработке художественных программ крутизна может быть снижена. Стандартное значение параметра равно .

Порог

Этот параметр определяют верхнюю границу области линейности амплитудной характеристики в зоне малых значений входного сигнала. В этой области амплитуд обычно находятся шумы канала, акустические шумы, составляющие «придыхания» диктора. Минимальные значения параметра (около 200 шагов квантования) соответствуют линейности на малом участке, максимальные значения параметра (1000÷2000) соответствуют линейности на «большом» участке характеристики.

Стандартное значение параметра равно 1000.

16

ПФ НЧ и ПФ ВЧ

Эти параметры определяют требуемый пик-фактор сигнала на выходе аудиопроцессора и обычно не требуют регулировки.

АРУР

При необходимости активации блока АРУР в программной модели необходимо установить соответствующий флажок на панели «Настройка» (рис. 2.2). АРУР автоматически подстраивает уровень входного сигнала аудиопроцессора, компенсируя медленные изменения коэффициента передачи канала подачи программы, что позволяет сохранять высокую итоговую эффективность регулирования. В стандартном режиме АРУР выключен.

Дополнительный фильтр

Обеспечивает повышение крутизны фронтов АЧХ фильтра и величины затухания в зоне, находящейся выше верхней частоты выбранного частотного диапазона. Используется при повышенных требованиях к качеству фильтрации. Использование дополнительного фильтра несколько снижает относительную среднюю мощность выходного сигнала, увеличивает его пик-фактор.

Включение / выключение «Дополнительного фильтра» осуществляется с помощью флажка “Доп Фильтр” на панели «Настройка» (рис. 2.2).

Встандартном режиме «Дополнительный фильтр» выключен.

2.3Контроль параметров регулирования

Текущий контроль параметров регулирования осуществляется с основной панели (рис. 2.1). На панели отображаются:

-табло пиковых уровней входного сигнала и табло пиковых уровней выходного сигнала со шкалой уровня сигнала ЗВ на входе и выходе вычислительного блока;

-«ПФ Вх», «ПФ Вых» – соответственно, мгновенные пик-факторы сигналов на входе и выходе;

-«К АРУР» - коэффициент усиления АРУР.

17

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1Попов О.Б., Рихтер С.Г. Цифровая обработка сигналов в трактах звукового вещания: Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

– 341 с.

2Мишенков С.Л., Попов О.Б. Электроакустика и звуковое вещание: Конспект лекций. – М.: Горячая линия - Телеком, 2011. – 240 с.

3ГОСТ 11515-91. Каналы и тракты звукового вещания. Основные параметры качества. Методы измерения.

4ГОСТ Р 52742-2007. Каналы и тракты звукового вещания. Типовые структуры. Основные параметры качества. Методы измерений.

18

План УМД на 2014/15 уч.г.

С. 5, п. 22

Олег Борисович Попов Семен Анатольевич Литвин Татьяна Васильевна Чернышева

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ АУДИОПРОЦЕССОРА АРГО

Учебное пособие

Подписано в печать 02.03.2015г. Формат 60х90 1/16. Объём 1,2 усл.п.л. Тираж 50 экз. Изд. № 98. Заказ 14 .

ООО «Брис-М». Москва, ул. Авиамоторная, д. 8а.