7.4. Автоматическое управление динамическим диапазоном

Большое число операций, ложащихся на ручную регулировку, часто не позволяет звукорежиссеру выполнять их своевременно и с высоким качеством. Часть операций по управлению параметрами

121

сора, а кривые, начинающиеся в этих точках, называются регулиро- вочными характеристиками. .

Если динамический диапазон программы не очень велик, то ко- эффициент сжатия

сигналов, подчиняющимися определенным закономерностям, пере- кладывается на автоматические устройства. Одним из таких пара- метров является динамический диапазон, управление которым осу- ществляется усилителем с переменным коэффициентом усиления, называемым компрессором.

Рис.. 7.6. Кривые входного (а), управляюще- го (б) и выходного (в) сигналов при работе компрессора

На рис. 7.6, а приведена кривая изменения уровней передавае- мого сигнала. На отрезке времени t\ —1% эти уровни выходят за

Рис. 7.7. Типы регулировочных характеристик компрессора

пределы ni и nz динамического диапазона передающей системы. Если их передавать не с постоянным усилением, характеризуемым наклоном линии АВ* (рис. 7.7), а начиная с некоторого уровня UyasB. (с точки В) уменьшить коэффициент усиления так,"как пока- зано, например, линией В\ С\, то изменение уровня сигнала на вы- ходе такого устройства будет представляться кривой (см. рис. 7.6, в), укладывающейся в пределах динамического диапазона системы. Точки В\, В2, Вз, В* соответствуют порогу срабатывания компрес-

выбирают порядка 0,5, при большем диапазоне его можно изменить до значения у = 0,05. Часто вместо коэффициента сжатия употреб- ляют понятие величины компрессий, которая обратна коэффициенту сжатия и выражается численно в виде 2:1, 3:1 или в виде 20 дБ в 10 (2:1); 30 дБ в 10 и т. д,

Если исходный сигнал изменяется очень резко, то соответствую- щее ему быстрое изменение усиления в цепи управляющего сигна- ла будет вызывать помехи в виде щелчков. Для устранения их в момент срабатывания компрессора включаются линии задержки, замедляющие Изменение управляющего сигнала. Его кривая в свя- зи с этим нарастает в течение времени т_с и восстанавливается за время т_в, как это показано на рис. 7.6,6. Однако эта инерционность системы способна в динамическом режиме вносить искажения, ха- рактерные для переходных процессов. Они проявляют себя главным образом в виде разностных комбинационных тонов, которые крайне нежелательны, так как очень хорошо «обнаруживаются слухом. >

Временные характеристики компрессора (время срабатывания т_с и время восстановления т_в) не остаются постоянными, а изме- няются в соответствии с крутизной выбранной регулировочной ха- рактеристики. При большем динамическом диапазоне передаваемо- го звучания следует выбирать не толыф большую величину сжатия (например, 50 дБ в 10), но и соответственно -большие значения для ^ч

Тс И Тв. ,

Результаты работы компрессора зависят еще от положения точ- ки В (точки перегиба) на регулировочной кривой. Снижение этой точки приводит к подчеркиванию все более низких по уровню сигна- лов и часто используется при необходимости выделения шумов, слу- жащих фоном для данной сцены, или пения на фоне оркестрового звучания.

Таким образом, режим работы компрессора определяется накло- ном регулировочной характеристики, положением *на ней точки пе- региба и временем срабатывания и восстановления. Все "эти пара- метры выбираются с учетом динамического диапазона программы или исходя из типа передачи. В частности, считается, что при за- писи речевых программ оптимальной регулировочной характеристиг- кой является та, для которой величина сжатия соответствует 20 дБ в 10, а временные параметры имеют значения: т_с == 0,5 — 2,0 мс и т_в = 0,2 -т- 0,5 с. Для музыкальных передач рекомендуется вели- чину сжатия выбирать 20 дБ -в 2 (10:1), т_с — 1-^Змси т_в = = 0,5 -г- 2 с.

Часто компрессоры делят на группы (см. рис. 7.7):

а) собственно компрессоры, имеющие наибольшую крутизну

123

регулировочной кривой (2:1-т-5:1) со сниженной точкой перегиба (кривая 2} •

б) ограничители, для которых регулировочная кривая имеет малую крутизну (10:1-*-20:1) и точка перегиба поднята высоко (кривая 3);

в ) пйкосниматели, у которых точка перегиба (В) поднимается почти до границы динамического диапазона системы, а регулиро-

Рис. 7.9* Заметность квадратичных (1, 3) и кубичных (2, 4) нелинейных искажений при речевых (1, S) и му- зыкальных (8, 4) передачах

Рис. 7.8. Спектр речевого сигнала без компрессии (2), с компрессией при Ш>%-ной (2) и 30%-ной (з) глубине мо- дуляции

вочная характеристика занимает горизонтальное положение (кри- вая 4).

Обычно, ,чтобы исключить перелом регулировочной кривой, ко- эффициент усиления компрессора" делают пер'еменньш, что превра- щает линейный ее отрезок в криволинейный (кривая 1).

Сжатию уровней сигналов, связанному с динамическим измене- нием усиления, сопутствует ряд искажений. Чем больше сжатие, тем выше становится-средний уровень передачи. Субъективно это приводит к увеличению уровня громкости с характерным для этого случая усилением'низкочастотных и высокочастотных составляющих сигнала (см. рис. .4.1). Непропорционально большое сжатие высо- ких уровней приводит к относительному усилению сигналов с ма- лыми уровнями. чТак, например, если частотный спектр речевого 'сигнала имел вид кривой 1 (рис. 7.8), то после сжатия его спектр изменяется в соответствии с кривой 2. Появляются частотные иска- жения.

При малой величине, сжатия общее усиление сигнала и некото- рое выделение его низко- и высокочастотных составляющих (кри- вая 3) улучшает разборчивость речи и делает ее более естественной. Значительное же сжатие приводит к частичной потере формант и к неприятному подчеркиванию шипящих ж свистящих звуков, к по- вышению уровня щумов как самой передающей системы, .так и внешних, связанных, например, с записью звука в ателье синхрон- ной киносъемки. Шумы особенно неприятны в паузах речи, когда время восстановления т_в было выбрано излишне большим.

Автоматическое ^сжатие уровней влияет и на качество музыкаль- ных передач. Это выражается в нарушении, музыкального баланса и звуковой перспективы. Особое внимание требуют появляющиеся при сжатии нелинейные искажений, ибо они, как показывают кри- вые рис. -7.9, становятся очень заметными именно при музыкальных передачах. Заметность квадратичных и кубичных искажений при музыкальных передачах (кривые 5, 4) больше, чем при речевых (кривые 1 щ 4). "

Как показывают измерения, нелинейные искажения, обусловлен- ные сжатием, составляют величину порядка 2%; искажения же разностного тона, появляющиеся при сжатии вследствие возникно- вения переходных процессов, во много раз превосходят эту вели- чину, да и воспринимаются на слух они более неприятно, чем гар- монические. . •

Все это заставляет пользоваться методом автоматического сжа- тия с большой осторожностью. В случае речевых передач допуска- ется сжатие не более чем на 10-^15 дБ соответственно для женских и мужских голосов. Для джазовой и популярной музыки оно должно быть не большим 6^ 12 дБ и для симфонической музыки — не большим З-ь 5 дБ. Чрезмерное сжатие используется иногда в по- пулярной музыке для создания необычных звучаний.

Для устранения искажений, возникающих при автоматическом сжатии диапазона, применяются шумоподавителй, частотные кор- ректоры, устройства дли смещения начальной точки регулирования. Они позволяют увеличить сжатие до 20 дБ и уложить большинство звучаний в пределах диапазона передающей системы. Одновремен- ное ручное управление допускается только для усиления динамиче- ских оттенков звучания. Компрессоры включаются прежде всего в.. цепи тех каналов, в которых могут появляться очень большие сиг- налы. На выходе же системы компрессор включают при необходи- мости одновременно подавить все сигналы сложного источника, например при максимальной громкости звучания всего симфониче- ского оркестра. ,

Приведем ряд общих-выводов по этому разделу. - -1. 'Применение компрессора освобождает звукооператора от за- боты о'перегрузке системы.и позволяет ему сосредоточить внимание на художественной стороне! управления сигналами.

2. Сжатие диапазона осуществляется управлением тремя пара- метрами компрессора: крутизной наклона регулировочной кривой, положением точки перегиба и временем срабатывания и восстанов- ления. - '••-•'.-•'-.

3. При уменьшении крутизны регулировочной кривой степень сжатия растет, а динамика звучания все больше нивелируется.

4. Снижение точки ^перегиба приводит к сжатию диапазона, на- чиная с меньших по уровню сигналов. Это поднимает средний уро- вень передачи^ подчеркивает более тихие звуки и-усиливает шумы.

5. Время срабатывания и восстановления выбирают таким, чтобы щелчки срабатывания были неслышными, а шумы наимень- шими.

125

6. Величину компрессии следует выбирать в соответствии с из- менением динамики каждого нового элемента программы передачи.