Электроакустические экспандеры

Су1Дёствуют два типа приборов, расширяющих динами­ческий диапазон звукопередачи, точнее, увеличивающих от­ношение сигнал / шум во всём электроакустическом тракте или его части. Это— устройства шумопонижения (англ.: Noise reduction) и шумоподавления (англ.: Noise gate).

Уже сами названия приборов намекают на то, что в них активной областью обрабатываемых сигналов является об­ласть низких уровней, область шумов.

Рис. 2-26

 

На рис. 2-26 приведены принципиальные динамические характеристики перечисленных устройств. Из графиков вид­но, что пока уровень входного сигнала превышает порого­вое значение, коэффициент передачи экспандера любого типа равен 1, следовательно, приборы не изменяют динами­ки. Но как только входной сигнал станет ниже порога сра­батывания, коэффициент передачи уменьшается, причём в устройстве первого типа — до заранее установленной вели­чины, определяемой степенью или глубиной шумопони­жения, а в устройстве шумоподавления — до нуля (в универ­сальных приборах это соответствует бесконечной степени шумопонижения). Разумеется, порог срабатывания экспан­деров также произвольно регулируется.

В качестве примера, по рис. 2-26, динамическому диапа­зону входного сигнала в 60 дБ при шумопонижении соответ­ствует динамический диапазон выходного сигнала в 90 дБ.

Временные, частотные и сервисные характеристики опи­сываемых устройств аналогичны таковым у компрессоров и ограничителей, с той лишь разницей, что релаксация экс­пандера означает восстановление единичного коэффициен­та передачи при появлении входного сигнала высокого уров­ня, следовательно, время восстановления у него должно быть не больше длительности звуковой атаки, во избежание её «сглаживания». А время срабатывания поверяется адаптив­ными слуховыми впечатлениями, конкретно для каждого слу­чая. Предлагаемый диапазон его регулирования, как прави­ло, — от единиц миллисекунд до 3-5 секунд.

Интересным сервисным дополнением у экспандеров яв­ляется возможность слухового контроля некоего полосового фильтра, встроенного в цепь управления коэффициентом передачи. Часто бывает так, что спектр шума существенно отличается от спектра полезного сигнала, и, чтобы прибор мог точнее «различать» «плохое» и «хорошее», указанный фильтр дополнительно снижает уровень управляющего сигнала за пределами полезной спектральной области. Это оптимизирует работу устройства, если уровень шума сопо­ставим с уровнем полезного сигнала, — ведь в этом случае понятие порога срабатывания без учёта спектральных соот­ношений может лишиться практического смысла.

Рис. 2-27

 

О 'Заказ № 820

Завершая раздел о динамических регуляторах, нельзя не упомянуть ещё об одном классе устройств, относящих­ся, впрочем, к функционально детерминированным. Это— так называемые компандеры, снижающие шум, возникающий в какой-либо части технического комплек­са, преимущественно в аналоговой аппаратуре магнитной звукозаписи. Такие приборы известны под названием эк­спандеров Долби [DOLBY NOISE REDUCTION SYSTEM). Принцип их действия вкратце иллюстрируется серией гра­фиков на рис. 2-27 (на осях координат отложены уровни сигналов).

На графике а) совмещены 2 динамические характери­стики— компрессора и экспандера (отсюда и название: ком-пандер). Два взаимно-согласованных устройства дей­ствуют в области малых уровней входного сигнала, соиз­меримых с уровнем шумов, которые при аналоговой запи­си вносят электронные звенья и магнитная лента. Если бы не применять никакой обработки входных сигналов, то итоговое отношение сигнал / шум было равно А с/ш 1, как показано на графике б). Компрессор с начальным уси­лением сжимает динамический диапазон входного сиг­нала за счёт непропорционального подъёма его низких уровней, заведомо расширяя дистанцию между ними и вносимым шумом до величины А с/ш 2 > А с/ш 1 [гра­фик в)].

Эта операция выполняется перед записью на магнит­ную ленту. В процессе воспроизведения осуществляется «зеркальное» экспандирование тех же низких уровней, и восстанавливается первоначальная динамика входного сигнала. Но пониженный коэффициент передачи экспан­дера ослабляет в той же степени и внесённые шумы, сохраняя увеличенное отношение сигнал / шум равным А с/ш 2 [график г)].

В ранних компандерах Долби описанные преобразования действовали только в высокочастотной области спектра вход­ных сигналов. Разработчики полагали получаемую эффектив­ность шумопонижения достаточной, тем более, что низкоча­стотные составляющие шума магнитной ленты менее актуальны и легко маскируются низкочастотными компонен­тами полезного сигнала.

Сложные профессиональные устройства Долби обрабаты­вают весь спектр сигнала в разделённых полосах.