5.2. Влияние ограничения динамического диапазона передачи
Динамический диапазон звукопередающей системы от источника сигнала до его приемника, по определению ОИРТ, представляется в виде разности трех величин, выраженных в децибелах. Уменьшае- мым является уровень максимально допустимого звукового давле- ния полезного сигнала />макс, отнесенного к звуковому давлению, обусловленному шумами £Мин, а вычитаемыми •— допуски Амакс и Алом соответственно на перегрузку и на перекрытие помех. Таким образом:
(5.1)
Предельно возможный диапазон системы, очевидно, будет
представлен равенством:
(5:2)
где #ш>л и Мл— уровни максимального полезного сигнала и шума. Как видно из равенства (5.2), нижней границей динамического диапазона является уровень шума, вносимого всеми звеньями систе- мы звукопередачи, включая первичные и вторичные помещения. Шумы в радиовещательных и телевизионных студиях нормированы ОЙРТ, и их уровни звуковых давлений не должны пре.вышать зна- чений, ограниченных соответственно кривыми 1 и 2, приведенными на рис. 5.2. В условиях кинематографии считают, что ателье для за- писи музыки имеет уровень собственных шумов около 25 дБ (3), что близко к нормированным значениям; в павильонах синхронной съемки, учитывая шум киносъемочных камер, этот уровень повыша- ется до ЗО-т-35 дБ (4). Шумы вно- сятся также усилительными уст- ройствами передающей системы и звуконосителем. Магнитные и осо- бенно фотографические звуконоси- тели увеличивают уровень шума, на 4 -ъ- 5 дБ. Если же учесть неод- нократную перезапись фонограмм, в массовой фильмокопии этот уровень возрастает до Ю-г-12 дБ. Особенно велики шумы в помеще- ниях прослушивания, достигая в залах театров и кинотеатров 30-4- -г-35 дБ, а в жилых помещениях 404-45 дБ.
Таким образом, основными- элементами, вызывающими пгумы в системе передачи, являются помещения, в которых создается и при- нимается звуковая программа. Уровни этих шумов в условиях par диовещания и ^.телевидения составляют 45-7-50 дБ, а в условиях ки- нематографа — 35-7-45 дБ.
Верхний предел динамического диапазона связан в основном с ограничением уровня звукопёредачи при прослушивании. Чтобы ^ве подходить близко к болевому порогу слухового восприятия, в мас- совых аудиториях диапазон выбирается не выше 100-г-НО дБ, а в малых — в целях исключения их перегрузки — в пределах 70-7-80 дБ. * Хотя использование усилительных устройств для увеличения верх- него уровня передачи сигналов приводит одновременно к увеличе- нию уровня шума, однако воспринимаемая громкость сигналов вы- сокого уровня нарастает быстрее, чем сигналов малых (см.. рис. 4.1), что несколько расширяет динамический диапазон.
В случае магнитной записи звука ограничителем Сверху являют- ся нелинейный участок характеристики намагничивания ленты, при фотографической записи — ширина фонограммы. При переходе в^ процессе записи за пределы названных границ наступает режим перемодуляции, характеризуемый искажениями формы кривой и по-, явлением значительных нелинейных искажений. Если нелинейные искажения, оцениваемые коэффициентом К — 2-т-3%, считать допус- тимыми, то, пользуясь характеристиками конкретных пленок, мож- но определить предельные режимы записи звука: Эти режимы позво- ляют получить предельно возможный динамический диапазон для магнитных лент, равный 45 дБ, и для фотографических — 35-т-40 дБ.
Подводя итоги, можно сделать несколько общих заключений,
Факторами, ограничивающими «снизу» динамический диапа- зон звукопёредачи, являются шумы звуконосителя, первичного и вторичного помещений. Их уровень при передаче радиовещательных, телевизионных и кинопрограмм доходит до 40 -т- 50 дБ.
Уровни шумов в первичных помещениях неодинаковы и лежат в пределах от 10 -f- 15 до 30 -ь 35 дБ, Во вторичных помещениях наибольшие шумы обычно возникают при прослушивании радио- или телепрограмм. Они в условиях городских жилых помещений мо- гут быть на 5 -т-10 дБ выше, чем в залах кинотеатров.
Основную роль в ограничении динамического диапазона «свер-' ху» играют те же звенья передающего тракта, которые ограничивали его «снизу», т. е. звуконосители и помещения. ; .
Роль звуконосителей в ограничении максимальной величины сигнала связана или с нелинейностью кривой намагничивания (при магнитной записи), или с недостаточной шириной фонограммы (при фотографической записи). Такую же роль играют акустические ус- ловия первичного и вторичного помещений. В массовых аудиториях нормальные условия восприятия связываются с предельным уровнем сигнала 90—100 дБ, а в жилых помещениях —80 дБ.
Существующие системы звукопёредачи в состоянии неискажен- но передать динамический диапазон таких натуральных сигналов, как дикторская речь, звучание большинства музыкальных инстру-
ментов, эстрадного оркестра. Однако для ряда из них динамический диапазон системы оказывается недостаточно широким. Это прежде всего относится к звучанию органа, фортепиано, симфонического, оркестра, хора и художественной речи.