3. Порядок выполнения работы

1. Подготовительный этап

1. Исследование амплитудной характеристики компрессора будем выполнять в следующей последовательности:

• формирование амплитудной характеристики компрессора;

• создание тестовых сигналов;

• обработка тестовых сигналов компрессором, сохраняя эти сигналы;

• измерение уровня сигналов на выходе компрессора;

• сопоставление полученных сигналов.

Для исследования работы компрессора необходимо сформировать его амплитудную характеристику, т.е. задать значения порогового уровня N_пор, коэффициента сжатия γ_к≈(0,3…0,7) в формулах (3.1) - (3.4), и времени срабатывания t_у и восстановления t_в. Их величину выберите, учитывая соображения, приведённые в п.2.2, а также значения для авторегуляторов, приведённые в табл. 3.1. Значение N_пор принять равным (-10…-25)дБ.

2. Для проведения исследований характеристик компрессора понадобятся испытательные сигналы. Их параметры определяются статическими (амплитудной и амплитудно-частотной) и динамическими характеристиками устройства. Будем считать, что исследуемые устройства широкополосные. В этом случае исследования статической и динамических характеристик можно выполнить на одной частоте. Её значение, равное 2000Гц, возьмём из стандарта ОСТ 45.138 -99. Исследование амплитудной характеристики выполняется на трёх гармонических сигналах с уровнями: N_вх1=0дБ, N_вх2= N_пор и N_вх3=(N_пор-30)дБ.

3. Для формирования испытательного сигнала запустите программу Sound Forge и создайте файл сигнала в окне данных, последовательно выбрав: File→New. В открывшемся окне установите параметры создаваемого сигнала: частота дискретизации 44100Гц - стандартная частота для CD, количество разрядов квантования (Bit-depth) равным 16bit и каналы - моно. Нажмите ОК. Выберите последовательно в основном меню: Tools→Synthesis→Simple. В открывшейся панели меню выберите: в выпадающем меню набора предустановок→Untitled, форму волны→Sine (синусоидальная), длительность→10 секунд, частота→2000Гц, вставить новое колебание→Start of file, установите уровень сигнала равным 0 дБ. Нажмите ОК.

Сохраните сформированный сигнал под именем: Синус 0.wav (в формате *.wav - Microsoft) в папку тестовые сигналы, создав её в папке с номером своей группы на диске D компьютера.

4. Аналогично, см. п.3.1.3, сформируйте ещё два гармонических сигнала частотой 2000Гц и уровнями:

• равным N_пор, сохранив синтезированный сигнал под именем: Синус Nп.wav;

• на 30 дБ ниже выбранного порогового, т.е. N=(N_пор-30) дБ, сохранив синтезированный сигнал под именем: Синус Nп-30.wav.

2. Исследование характеристик компрессора

1. Исследование АХ компрессора.

Активируйте курсором «мыши» первый испытательный сигнал «Синус 0.wav», кликнув на нём. Перед обработкой его компрессором необходимо настроить параметры последнего. Для этого вызовите панель настроек Dynamics, рис.3.3, выбрав в основном меню Effects→Dynamics→Graphic. Откроется панель, на которой можно выбрать предустановленные параметры в выпадающем меню. При выполнении лабораторной работы выберите Untitled и установите вручную, выбранные в п.3.1.1 параметры статической характеристики (амплитудную характеристику). Для этого курсором «мыши» установите значение уровня выходного сигнала при входном равном -84дБ, (предварительно рассчитав его по (3.3)). Регулятором Threshold установите значение выбранного в п.3.1.1 порогового уровня. Установите усиление компрессора (Output gain) – 0дБ. Установите регуляторами динамические характеристики компрессора, выбранные в п.3.1.1. (в дальнейшем параметры компрессора нужно будет изменять только при обработке реальных ЗС). Нажмите клавишу ОК.

2. Сохраните полученный сигнал, добавив в конце его имени букву «к». В первом случае сигнал будет иметь имя «Синус 0к.wav». Воспроизведите полученный файл. Запишите показания измерителя уровня (ИУ).

3. Обработайте компрессором остальные два сигнала: «Синус Nп.wav», «Синус Nп-30.wav», повторив методику, п.3.2.1. Сохраняйте полученные сигналы, добавляя в конце их имени букву «к». Включая воспроизведение полученных файлов, записывайте показания ИУ.

4. Постройте амплитудные характеристики компрессора, используя уровни его входных и выходных сигналов.

5. Исследование динамических характеристик компрессора

Исследование динамических характеристик выполняется на сигнале представляющем собой радиоимпульсы с прямоугольной огибающей и частотой заполнения 2000Гц, рис.3.4.а.

а) б)

Рис. 3.4. Осциллограммы сигналов: а) – входной испыта-

тельный сигнал, б) – сигнал на выходе компрессора

6. Для формирования тестового сигнала выберите в основном меню: File→New. В открывшемся окне установите параметры создаваемого сигнала: частота дискретизации 44100Гц - стандартная частота для CD, количество разрядов квантования (Bit-depth) равным 16bit и каналы - моно. Нажмите ОК.

7. Создайте сигнал высокого уровня длительностью 0,05 с. Для этого выберите последовательно в основном меню: Tools→ →Synthesis→Simple. В открывшейся панели меню выберите: в выпадающем меню набора предустановок→Untitled, форму волны→Sine, длительность→0,05 секунды, частота→2000Гц, вставить новое колебание→End of file, уровень сигнала установите равным (N_пор+5) дБ. Нажмите ОК.

8. Далее присоедините к этому колебанию сигнал низкого уровня длительностью 0,45 с. Для этого выберите: Tools→ →Synthesis→Simple. В открывшейся панели меню выберите: в меню предустановок→Untitled, форму волны→Sine (синусоидальная), длительность→0,45 секунды, частота→2000Гц, вставить новое колебание→End of file, уровень сигнала установите равным (N_пор-15) дБ. Нажмите ОК.

9. Повторите дважды последовательно п.3.2.7 и п.3.2.8 для формирования трёх перепадов сигнала высокого и низкого уровней. Полученный сигнал должен иметь вид, изображённый на рис.3.4.а. Сохраните этот сигнал под именем «ДС.wav».

10. Обработайте сформированный сигнал компрессором. Для этого вызовите панель настроек Dynamics, рис.3.3.а, выбрав в основном меню Effects→Dynamics→Graphic. Откроется панель настроек параметров, в которой, сохранив настройки установленные ранее в п.3.2.1, нажмите клавишу ОК. Сохраните полученный сигнал, добавив в конце его имени букву: «ДСк.wav». При правильно сформированном сигнале «ДС.wav» и верных установках параметров компрессора, полученный сигнал должен иметь вид, приведённый на рис.3.4.б. Измерьте длительность переходных процессов: времени установления t_у и времени восстановления t_в, выделяя курсором переходной процесс (длительность выделенного фрагмента указывается в правом нижнем углу файла данных).

11. Сжатие динамического диапазона файла речевого ЗС.

Загрузите файл речевого сигнала. Приведите значение его пикового уровня к нулю дБ. Для этого нажмите на панели инструментов клавишу Process и в спадающем меню выберите пункт: Normalize. В открывшейся панели выберите из Набора→Untitled, установите точку в окне Peak level, а регулятором установите уровень 0дБ. Нажмите ОК. Сохраните сформированный файл ЗС в свою папку, добавив к его имени букву «н».

Обработайте этот файл компрессором. Для этого вызовите панель настроек Dynamics, рис.3.3, выбрав в основном меню Effects→Dynamics→Graphic. Откроется панель настроек параметров, на которой, изменяя величину сжатия сигнала (но сохранив ранее установленный порог), прослушайте получающийся сигнал, нажав клавишу Preview. Подберите наиболее понравившееся звучание, нажмите клавишу ОК. Рассчитайте коэффициент сжатия γ_к речевого сигнала по формуле (3.4), используя установленную АХ.

12. Исследование влияния коэффициента сжатия на заметность шумов в звуковом сигнале.

Загрузите файл речевого сигнала, сформированный в п.3.2.11. Ограничьте его длительность (30..40) с. Введите в этот сигнал шум. Для этого предварительно сформируйте файл шумового сигнала: последовательно выберите File→New. В открывшемся окне установите: частоту дискретизации - такую же как и у файла речевого сигнала, длину кодового слова (Bit-depth) - такую же как и у файла речевого сигнала, каналы - моно. Нажмите ОК. Выберите последовательно в основном меню: Tools→Synthesis→Simple. В открывшейся панели меню выберите: в выпадающем меню набора предустановок→ →Untitled, форму волны→White Noise (белый шум), длительность→ →установите на 10 с больше длительности файла звукового сигнала, вставить новое колебание→Start of file, установите регулятором его уровень равным N_ш=-(30…40) дБ. Нажмите ОК. Сохраните его под именем «Шум. wav».

Для введения этого шума в сигнал скопируйте шумовой сигнал в буфер, выделив весь файл: Edit→Select All и скопируйте его: Edit→Copy. Переместитесь на файл ЗС, установите курсор «мыши» в начало файла. Введите в него шум, выбрав в основном меню: Edit→Paste Special→Mix. В открывшейся панели установите регуляторы Source и Destination в положение – 0 дБ. Чтобы убедиться, что все операции проделаны корректно, воспроизведите сформированный файл ЗС. На последних 10 секундах синтезированного файла индикатор уровня (ИУ) должен показать введённое в сигнал значение уровня шума. Сохраните файл под именем «Сигнал+шум.wav».

13. Обработайте сформированный сигнал «Сигнал+шум.wav» компрессором. Для этого вызовите панель настроек Dynamics, рис.3.3, выбрав в основном меню Effects→ →Dynamics→Graphic. Откроется панель настроек параметров, на которой, сохранив установки сделанные в п.3.2.11, нажмите клавишу ОК. Включив воспроизведение, прослушайте файл. Как изменилось звучание? Измерьте с помощью ИУ и запишите значение уровня шума (на последних 10 с). Рассчитайте разницу между уровнями шума: сформированного в п.3.2.12 и измеренного в этом пункте лабораторной работы.

14. Загрузите файл музыкального сигнала. Нецелесообразно использовать ритмичную и тяжёлую музыку, т.к. на ней сложно будет заметить исследуемые параметры. С помощью измерителя уровня (ИУ) измерьте его динамический диапазон, как разность между максимальным и минимальным уровнями. Обработайте этот ЗС компрессором. Для этого вызовите панель настроек Dynamics, рис.3.3, выбрав в основном меню Effects→Dynamics→Graphic. В открывшейся панели настроек параметров установите пороговый уровень равным (-15…-30)дБ исходя из динамического диапазона выбранного сигнала. Значение N_пор должно быть больше минимального уровня в выбранном файле музыкального сигнала. Изменяя величину сжатия сигнала, прослушайте получающееся звучание, нажав клавишу Preview. Подберите наиболее понравившееся звучание, нажмите клавишу ОК. Измерьте динамический диапазон обработанного ЗС. Рассчитайте коэффициент сжатия γ_к музыкального сигнала по формуле (3.4), используя установленную АХ.