Главная  Магнитная запись 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [ 30 ] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52]

ШУМОПОДАВЛЕНИЕ В МАГНИТОФОНАХ

Одним из основных недостатков современных магнитофонов является высокий уровень шума, особенно проявляющийся при малых скоростях записи. Для йорьбы с шумом все чаще начинают применять различные устройства шумопо-павления. Эти устройства можно разделить на две группы. К первой из них относятся те, которые включаются только в тракт воспроизведения и не требуют предварительной обработки сигнала в процессе записи. Достоинством этих шу-моподавителей является возможность с их помощью улучшать качество ранее записанных фонограмм. Ко второй группе относятся устройства шумоподавления, требующие обработки сигнала как при записи, так и при воспроизведении. Эти шумоподавители содержат блоки, подключаемые к усилителю записи, и блоки, включаемые в канал воспроизведения, причем эффект компенсации создается только в случае одновременного использования тех и других блоков. Использование шумоподавителей этого типа только в канале записи или воспроизведения приводит к искажениям сигнала.

Рассмотрим принципы действия шумоподавителей.

Шумоподавите.пь DNL (Dynamic Noise Limiter) - динамический ограничи-т&пь шума. Работа шу мои сдавите ля DNL основана на том, что в спектре музыкальных сигналов содержание высокочастотных компонент зависит от громкости, причем с уменьшением громкости сигналов относительное содержание высокочастотных компонент снижается. При очень малом уровне звукового сигнала (пианиссимо) ширина спектра, излучаемого большинством музыкальных инструментов, не превышает 4,5 кГц. Поэтому без какого-либо ухудшения качества звукопередачи при воспроизведении тихих музыка.пьных пассажей полосу пропускания можно уменьшать, подавляя при этом высокочастотные компоненты шума. При передаче громких пассажей полоса пропускания до.пжна быть максимальной. Шум при этом попадает на выход полностью, но при большой громкости шум маскируется сигна.пом и его вредное влияние не столь велико. Структурная схема шумоподавителя, реализующего динамическое управление полосой пропускания, приведена на рис. 6.16. Входной сигнал поступает на фа-зорасщепитель РФ, образующий на выходе два сигнала, сдвинутые по фазе на

АРУ L

Рис. 6.15. Структурная " "- - - -

схема шумоподавителя 1780

180°. Один из них { + ) подается на сумматор 2 непосредственно, а другой после обработки в цепи управления, включающей в себя фильтр верхних частот, уси.питель, блок АРУ и удлинитель «дБ», который вносит затухание. Фи.пьтр верхних частот подавляет в сигна.пе НЧ составляющие, распо.поженные ниже 4,5 кГц. Высокочастотные составляющие сигнала усиливаются, подвергаются автоматической регулировке и также подаются на сумматор. Таким образом, на выход сумматора НЧ составляющие спектра сигнала в полосе до 4,5 кГц проходят по прямому кана.пу без изменений. Коэффициент передачи рассмотренной схемы для высокочастотных составляющих зависит от уровня сигнала. Дейст-вите.пьно, сигнал на выходе шумоподавителя (7вых=1-(72=(7вх-Ls-

В полосе до 4,5 кГц [/2=0 и (Увых=£/в. В по.посе выше 4,5 кГц зависимость

от [/вх имеет вид, показанный на рис. 6.166. Напряжение Ui пропорционально tBx (рис. 6.16а). Зависимость {Увых от t/вх может быть получена из рис. Р;16а и 6.166 графическим построением и имеет вид, показанный на рис. 6.16в. Из рисунка видно, что для сигналов с малым уровнем коэффициент передачи Уменьшается, чем и определяется подавление шумов. В шумоподавителе DNL "ороговое значение сигнала Ui, при котором начинает действовать шумоподавление, выбрано на 38 дБ ниже номинального значения и соответствует нижней Ранице динамического диапазона сигнала. Этот шумоподавите.пь улучшает отношение сигна.п/шум на частоте 6 кГц примерно на 5 дБ, на частотах свыше

кГц - более чем на 20 дБ. Шумоподавитель DNL включается только в



т-пякт воспооизведения и потому может использоваться совместно с звукозаписывающей аппаратурой разных типов, в том числе и для улучшения качества звучания старых фонограмм. Это свойство шумоподавителя, .основанное на динамической фидьтрации сигнала, используется и в профессиональных системах, предназначенных для реставрации фондовых фонограмм, техническое состояние



Рис. 6.16. Амплитудные характеристики шумоподавителя

которых не соответствует современным требованиям. Однако в отличие от шумоподавителя DNL в профессиональных устройствах полоса пропускания регулируется как со стороны высоких, так и со стороны низких частот, причем зависимость полосы пропускания от уровня сигнала может регулироваться в широких пределах. Благодаря этому удается подобрать оптимальные условия для восстановления конкретной фонограммы.

Из принципа действия шумоподавителя DNL следует, что он подавляет только аддитивный шум, в частности шум в паузе, шум усилителей и внешние помехи.

- Компаидерные устройства. Принцип шумоподавления с помощью компандера показан на рис. 6.;! 7. Компандер состоит из двух блоков - компрессора К, находящегося в канале записи, и экспандера Э, включаемого в канал воспроиз-

Канал

Иаштльный уровень передачи

-?ПдБ

-ШБу

/ Уровень попек

/ Wтнат

-бОоБ /

Минимальный уровень передачи \

Рис. 6.17. Компандерное устройство; *

а - структурная схема; б - пояснение принципа шумоподавления

"ведения. Компрессор обладает инерционной нелинейной амплитудной характери-стшой (рис. 6.18а), осуществляющей сжатие динамического диапазона сигнала, а экспандер обладает характеристикой, компенсирующей искажения, вносимые компрессором, и расширяющей динамический диапазон сигнала. Обычно амплитудные характеристики компрессора и экспандера описываются степенной зави-

симостью, т. е. (7пых.1;= [вх.к> "ых-э=вх.э- где индексы к относятся к компрессору, а индексы э - к экспандеру. Чтобы при прохождении через последовательно включенные компрессор и экспа1щер у сигнала не возникали искажения динамического диапазона сигнала, необходимо соблюсти условие: YkYs

Обычно принимают Ук=~ и уэ=2.




Обратимся к рис. 6.17. Пусть входной сигнал имеет динамический диапазон Ibx, который шире, чем динамический диапазон канала Dk, в котором действуют помехи. Если этот сигнал без обработки передавать по такому каналу, то уровень помех превысит сигнал на малых уровнях и качество передачи окажется неудовлетворительным. Если же сигнал подвергнуть предварительному сжатию, так чтобы его динамический диапазон Dc оказался меньше Dk, то влияние помех на передачу сигнала будет в значительной степени ослаблено. Степень подавления шума зависит от уровня полезного сигнала. Максимальна Фна в паузах и для слабых сигналов.

Компандерные системы нашли широкое распространение в многокана-пьной сйязи, радиовещании и улучшают поме-дазашищенность примерно на 10... 13 дБ. р Амплитудные хяояктрпи-Однако применению компандерных уст- „ми Амплитудные характери ройств в аппаратуре звукозаписи пре- компрессора; б - экспандера

ЯЯТСТВОВаЛИ два обстоятельства. Во-Пер- < f . - hai-fu

вых, из-за различия амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик компрессора и экспандера не совпадают -1акже их временные характеристики - время срабатывания и время восстанов-.ления. При этом искажаются фронты и спады сигнала, что в случае передачи музыкальных программ недопустимо. Во-вторых, регулировка в компандере •осуществляется вне зависимости от мгновенных спектров сигнала и помехи. По-зто.му при большой разнице в спектрах сигнала и шума изменение уровня шума одновременно с изменением сигнала субъективно может быть воспринято «ак возрастание шума.

Развитие принцип компандирования по.пучил в шумоподавителе Долби. Есть две разновидности шумоподавителей этого типа - А и Б. Первый предназначен для профессиональной записи звука, второй - для любите.пьской.

Упрощенная схема шумоподавителя Долби-А приведена на рис. 6.19а. Сиг-жал, записываемый на ленту, представляет собой сумму сигнала прямого канала ж сигнала, прошедшего через блок регулирования БР, структурная схема которого приведена на рис. 6.196. Блок регулирования представляет собой компандер, осуществляющий сильное сжатие сигналов большого уровня. Благодаря

БР

Запись

Вход

"5

Вькод

ВаспроизВедение

Рис. 6.19. Шумоподавите.пь Долби-А:

а - упрощенная структурная схема; б - структурная схема блока регулирования

Этому при передаче сильных сигналов составляющая, прошедшая через прямой кана.п, значительно превышает по уровню ту, что прошла через блок регулирования, и выходной сигнал практически не отличается от входного. При малых Уровнях входной сигнал не подвергается сжатию в БР, вследствие чего относительный уровень слабых сигналов повышается. Относите-пьное убеличение уровня слабых сигналов в шумоподавителе Долби-А составляет 10 дБ.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [ 30 ] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52]

0.0008