Техника звукоусиления

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2013 в 11:02, реферат

Краткое описание

Для успешного решения проблем интеграции потребовалось, чтобы электроакустика достигла соответствующего уровня развития. До этого момента многие из современных задач техники звукоусиления не удавалось решить вообще. Или же они решались либо посредством подбора акустики помещения, либо с помощью других технических средств. Например, в церквях над кафедрой проповедника размещается навес, создающий дополнительное отражение, которое усиливает и направляет человеческий голос. Акустические раструбы или переговорные трубы широко применялись уже в античном мире [2

Прикрепленные файлы: 1 файл

техника звукоусиления.docx

— 207.06 Кб (Скачать документ)

до сих  пор используемые кассетные магнитофоны  или магнитофоны с

"бесконечной"  петлей ленты) и радиотюнер;

• если необходимо, систему аварийной эксплуатации для всего комплекса или

отдельных его  частей. Она подключается к системе  громкоговорителей с

помощью схемы  обхода (см. раздел 4.5.3) и имеет приоритет перед всеми

другими передающимися  программам и регуляторами громкости, которые

могут быть включены в линии. Аварийное оборудование обычно содержит

запоминающие  устройства (кассетные и цифровые), на которые записываются различные  объявления (некоторые из устройств  содержат "бесконечную" петлю  ленты). Это оборудование требует  специального технического обслуживания и контроля. Часто оно содержит аккумуляторные системы аварийного электропитания, которые могут обеспечить бесперебойную работу всей системы  в течение определенного времени - например, 15-30 минут.

Дентальный  микшер обычно подключается через выходной коммутатор-распределитель к усилителям мощности и вспомогательным аппаратным с помощью соответствующих соединительных линий.

 

ОБОРУДОВАНИЕ  ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ

На вспомогательной  станции обычно устанавливается  достаточно простое оборудование, состоящее  часто из одной или двух систем оповещения для определенной зоны. В отелях и ресторанах применяют  также MPEG- или CD-проигрыватели, а также  кассетные магнитофоны, воспроизводящие  музыкальные программы. Если в зону охвата вспомогательной станции  входит небольшой холл или платформа  с музыкальным оборудованием, может  использоваться расширенный комплект оборудования. Для этого на вспомогательной  станции имеется возможность  подготовить собственную программу  передачи. Эта программа будет  передаваться в центральную студию и далее распределяться как центральная  программа.

Поэтому вспомогательная  станция должна иметь собственный  микшерный пульт или другое микшерное оборудование.

На стороне  воспроизведения вспомогательные  станции содержат усилители мощности и громкоговорители, которые необходимы для озвучивания соответствующей  площади.

 

ЦЕПИ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО  ОБХОДА

В распределенных системах звукоусиления имеются  индивидуальные регуляторы уровня и  устройства отключения, с помощью  которых регулируется уровень воспроизведения  звука в соответствии с реальной необходимостью и с учетом уровня внешнего шума. Эти устройства обычно устанавливают на мощной стороне  усилителей. Чтобы важные объявления или предупреждающие сигналы  были хорошо слышны, с помощью цепей  принудительного обхода должны быть обойдены контроллеры-аттенюаторы.

Как можно  видеть на рис. 4.49, при обычной работе сигнал на громкоговоритель подается по двухпроводной цепи. На вторичной  обмотке трансформатора потенциометр обеспечивает возможность уменьшить  громкость или отключить громкоговоритель.

При активации  цепи принудительного обхода регулятор  на стороне фомкоговорителя закорачивается с помощью переключающего реле. Для этого во время монтажа системы наряду с питающей линией прокладывают два дополнительных провода. Перед использовавшимися раньше трехпроводными системами данная схема имеет преимущества: обеспечивается надежное уменьшение уровня сигнала или его отключение во время обычной работы без коммутационного шума; положение регулятора громкости громкоговорителя не влияет на уровень сигнала в режиме обхода.

Приборы обработки

ОБОРУДОВАНИЕ  ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗВУКА

Различные устройства обработки звука, применяемые во время студийной записи, важны  и в технике звукоусиления. Они  используются для улучшения разборчивости, уменьшения опасности положительной  обратной связи и регулировки  или коррекции звукового баланса.

 

УСТРОЙСТВА  ЗАДЕРЖКИ

Часто именно устройства задержки обеспечивают успешное звукоусиление. Они задерживают  электрические сигналы и таким  образом исключают мешающее эхо  даже при использовании широко разнесенных  громкоговорителей. Некоторые проблемы звукоусиления, которые удалось  решить благодаря методу задержки, описаны в главе 6. В этом разделе  рассмотрено техническое построение устройств задержки.

Первые устройства задержки увеличивали время прохождения  звука с помощью узких труб [4.59], однако при этом изменялся тембр  и, следовательно, качество передачи не было высоким. Позднее магнитофоны  с «бесконечной» петлей магнитной  ленты, в которых для задержки звука использовалось несколько  головок — одна записывающая и  одна или несколько воспроизводящих, в некоторой степени позволили  решить проблему качества. Благодаря  этим магнитофонам стало возможным  практически на любое время задерживать  сигналы, изменяя скорость ленты  и расстояние между головками. К  недостаткам таких магнитофонов можно отнести сравнительно низкое отношение сигнал-шум, быстрый механический износ ленты и головок, а главное  — внезапный выход из строя  всего аппарата в случае обрыва ленты. Чтобы избежать основного недостатка, были разработаны специальные устройства, предусматривающие автоматическое переключение на режим обхода или дежурный режим.

Из-за больших  затрат на техническое обслуживание и низкой надежности эти устройства не получили широкого распространения. Они применялись главным образом  во временно устанавливаемых системах для озвучивания крупных событий.

Электронные устройства задержки звукового сигнала  были разработаны в начале 1970-х  годов. Вначале появились триггерные устройства на МОП-транзисторах [4.60], позднее — цифровые устройства задержки [4.61]. В первых моделях цифровых устройств оцифрованный во входной части сигнал подавался на регистр сдвига, управляемый тактовыми импульсами. Время задержки определялось временем нахождения сигнала в этом регистре. Задержанный сигнал вновь преобразовывался в аналоговую форму и поступал на выход. Наименьшее время задержки в таком устройстве определялось тактовой частотой (частотой дискретизации), наибольшее время задержки — тактовой частотой и длиной регистра. На рис. 4.50 изображена структурная схема данного устройства. Компьютерная обработка оцифрованного сигнала, используемая в современных устройствах задержки студийного качества, обеспечивает автоматическое управление временем задержки, а также коммутацию без шумов благодаря разделению времени задержки на очень малые шаги квантования. На рис. 4.51 представлена базовая структурная схема такого устройства задержки.

 

УСТРОЙСТВА  ДЛЯ СПЕЦЭФФЕКТОВ

Применяемые в методе цифровой задержки добавление или пропуск бит, изменения тактовой частоты могут быть использованы и для создания разнообразных  звуковых спецэффектов.

Уменьшая  или увеличивая тактовую частоту, можно  соответственно понижать или повышать тон звука. По данным [4.50], этот метод  позволяет изменять высоту тона в  диапазоне до трех октав (от +1 до —2). На рис. 4.52 изображена базовая структурная  схема такого устройства, называемого  гармонайзером. Как следует из рисунка, можно микшировать задержанный и не задержанный сигналы в необходимых пропорциях. Часть сигнала можно возвращать для создания эффектов итераций (повторений) и эха.

С помощью  устройства можно независимо воздействовать на частоту и растяжку звуковых сигналов во времени. Для этого сигнал записывают и воспроизводят с различной  частотой считывания. Важное значение эта процедура имеет для стабилизации высоты тона в запоминающих устройствах, работающих с переменной скоростью. Стабилизация высоты тона требуется для воспроизведения аккомпанемента на «живых» представлениях, где скорость действия меняется.

Малые сдвиги высоты тона раньше применялись в  так называемых подавителях обратной связи для уменьшения возможности  возникновения положительной обратной связи в системах звукоусиления [4.4]. Эти устройства сейчас используются редко, так как они могут изменить тембр звучания, однако находят применение в электронной музыке или для  создания эффектов фазирования, фланжирования и Лесли.

Для создания эффекта фазирования часть сигнала отводится и направляется на фазовые корректоры (all-pass networks), где данный сигнал подвергается переменному фазовому сдвигу. После объединения компонент возникают негармонические нули (гашение сигнала). Число нулей зависит от числа фазовых корректоров [4.50]. Создаваемый таким образом эффект — это биения фазы за счет вибрато.

Эффект фланжирования достигается с помощью изменения задержки одной компоненты сигнала по отношению к незадержанной компоненте. Это вызывает искажения типа гребенчатого фильтра, то есть нули с гармоническим отношением частот. На практике время задержки составляет от 2 до 20 мс. При меньшем значении времени задержки эффект уменьшается. Дальнейшего усиления эффекта можно достичь, использовав итерацию — обратную связь, и повторную обработку объединенного сигнала. Результат воспринимается на слух как «поворот» или «вращение» тембра.

Эффект Лесли базируется на эффекте Доплера, и его тоже можно создать посредством вращения громкоговорителей.

Все упомянутые эффекты сегодня создают с  помощью устройств цифровых спецэффектов, подобных описанным выше.

 

РЕВЕРБЕРАЦИОННЫЕ  УСТРОЙСТВА

В отличие  от устройства задержки, которое лишь повторяет сигнал с задержкой, без  изменения амплитуды и фазы, ревербератор добавляет к исходному сигналу  дополнительные и задержанные повторы  звука. Эти повторы, кроме того, некогерентны с исходным сигналом, и их плотность и затухание во времени возрастают. Длительность создаваемого таким образом процесса затухания должна быть по возможности переменной. То же относится и к частотной зависимости: обычно ожидают, что на более высоких частотах будет происходить более быстрое затухание.

Длительность  слышимого процесса затухания субъективно  воспринимается как длительность реверберации. Время, требуемое для затухания  сигнала от исходного уровня до —60 дБ, называют временем реверберации, даже если процесс затухания тонет в шумах. Ревербераторы должны обеспечивать изменение времени реверберации сигнала в помещении от 1 до 5 секунд.

Чтобы исключить  изменение тембра, необходимо обеспечить достаточную плотность пиков  частотной характеристики (связанную  с плотностью собственных частот). Слух человека в наибольшей степени  восприимчив к изменениям тембра в диапазоне частот от 800 Гц до 1 кГц. По данным [4.24] на этот диапазон должно приходиться по крайней мере три пика частотной характеристики (основных частот) на один герц полосы, на более высоких и низких частотах плотность может быть меньше.

В технике  звукоусиления реверберационные устройства требуются и для создания так называемого реверберационного хвоста. Применяются они также для добавления реверберации к сигналам,   полученным с помощью установленных непосредственно на музыкальных инструментах датчиков. В этом случае улучшается эстетическое восприятие звука. Различные типы реверберационных устройств описаны ниже.

 

РЕВЕРБЕРАЦИОННЫЕ  КАМЕРЫ (ЭХО-КАМЕРЫ)

Первыми профессиональными  средствами, которые использовались для искусственной реверберации звуковых сигналов, были сравнительно маленькие камеры с преимущественно  жесткими поверхностями. Сигналы, подвергающиеся реверберации, вводились в них  с помощью громкоговорителей, а  результирующие сигналы принимались  микрофонами. Желаемое распределение  и соответствующая плотность  собственных частот достигались  в том случае, если объем камеры превышал 50 м3, а размеры (длина, высота, ширина) имели оптимальное соотношение  в пределах, установленных Болтом (Bolt) [4.62]. Несоблюдение этих условий становится причиной неудовлетворительной плотности собственных частот в области низких частот, но этот эффект может быть устранен с помощью введения затухания в этом диапазоне. Одним из преимуществ естественных реверберационных камер является сравнительная простота получения различных некогерентных звуковых сигналов: все, что необходимо — это разнесение микрофонов отдельных каналов на расстояние более 2 м.

Недостаток  реверберационных камер, кроме стационарности, — малые возможности изменения времени реверберации. Изменять его можно, только применяя различные материалы, создающие разное акустическое затухание.

 

ДВУМЕРНЫЕ РЕВЕРБЕРАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Плотность основных частот в помещениях возрастает пропорционально  третьей степени частоты, но при  использовании двумерных реверберационных устройств она увеличивается только в квадрате. То же наблюдается и тогда, когда применяется реверберационная пластина [4.63], разработанная еще в 1950-х годах (позднее использовалась более компактная реверберационная фольга [4.64]). Отсюда следует, что при равных значениях в диапазоне средних частот результирующая плотность основных частот на более низких частотах оказывается выше, чем в помещении, а на более высоких — ниже [4.24].

Реверберационная пластина, которая часто используется и сегодня, представляет собой подвешенную без механического напряжения гибкую пластину из высококачественной стали квадратной формы и площадью около 2 м2. Пластина возбуждается с помощью электродинамической системы и вибрирует на своих собственных частотах. Эти вибрации воспринимаются контактными преобразователями. Время реверберации можно достаточно легко изменять, перемещая звукопоглощающую пластину, параллельную колеблющейся пластине: чем меньше расстояние между ними, тем больше энергии отбирается от колеблющейся пластины и тем короче становится время реверберации. При малом демпфировании пластина имеет большое время реверберации в диапазоне низких частот, уменьшающееся с увеличением частоты. Эта характеристика подобна той, что свойственна естественным помещениям. С увеличением демпфирования частотная характеристика линеаризуется (рис. 4.53).

Для уменьшения размеров вибрирующего элемента была разработана реверберационная фольга. Это золотая фольга толщиной 18 мкм и размером около 300x300 мм, высокочувствительная и поэтому хорошо защищенная от внешних воздействий. Ее помещают в двойной корпус и снабжают несколькими изолирующими элементами, предохраняющими от воздействия структурного шума. Фольгу можно располагать даже в звуковой аппаратной рядом с контрольными громкоговорителями, не опасаясь возникновения положительной акустической обратной связи.

Демпфирование реверберационной фольги осуществляется точно также, как и реверберационной пластины — вблизи нее помещают абсорбирующий слой. Но, в отличие от реверберационной пластины, в фольге в диапазоне низких частот достигается лишь незначительное увеличение времени реверберации по сравнению со средними частотами. Этот эффект часто оказывается положительным, поскольку в этой области исключаются изменения тембра [4.64].

Информация о работе Техника звукоусиления