|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Еквалайзер звукових сигналів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Аудіотехніка Поряд із узагальненням відомостей про різні види еквалайзерів автор наводить кілька схем багатосмугових пристроїв на основі нових імпортних спеціалізованих мікросхем, дає рекомендації щодо налагодження самих пристроїв та настроювання аудіосистем з блоком еквалайзера. Сучасна аудіоапаратура та акустичні системи повною мірою забезпечують високоякісне відтворення звуку лише у спеціально обладнаному приміщенні, призначеному для прослуховування музики. Більшість житлових приміщень, особливо невеликих розмірів, непридатна для цієї мети. У будь-якій точці подібних приміщень має місце таке явище, як інтерференція (додавання з різними фазами) звукових хвиль, що прийшли безпосередньо від акустичних систем і відбитих від стін, стелі, підлоги, меблів. При цьому на деяких частотах виникають стоячі хвилі – пучності та провали інтенсивності звуку з нерівномірністю до 20 дБ. що викликає необхідність регулювання АЧХ аудіосистеми у певних смугах частот. Недостатня звукоізоляція приміщення призводить до того, що прослуховувати звукові програми доводиться з рівнем значно зниженим по відношенню до того, на якому вони формуються (приблизно 90 фон). В результаті для збереження тембру звучання потрібно підйом рівня гучності на частотах нижче 200 і вище 5000 Гц. Відповідна компенсація, яку вводять у регулятори гучності, зазвичай буває неповна. Регулювання АЧХ необхідне і для вирішення інших завдань: коригування звучання фонограм невисокої якості та похибок АЧХ апаратури, компенсування вікових змін слуху, підбору тембрального звучання на смак слухача. Для регулювання АЧХ використовують регулятори тембру та еквалайзери. Регулятори тембру – пасивні та активні – відносно прості. Детальні відомості про їх схеми з формулами розрахунку наведено в [1]. Вони дозволяють плавно змінювати АЧХ на низьких та високих частотах на величину до ±14...18 дБ на краях діапазону. Максимальна крутість АЧХ у реальних регуляторах може досягати 4...5 дБ на октаву. Чи багато це чи мало? У невеликих приміщеннях звукові коливання з частотами нижче 40 Гц сильно послаблюються, а смузі 80...200 Гц, навпаки, дещо посилюються. Спад на нижчих частотах може досягати 10 дБ та більше. Здавалося б, регулятор тембру має достатні можливості компенсації цього спаду. Але вирівняти АЧХ на цій ділянці простим регулятором тембру принципово неможливо. При підйомі рівня найнижчих частот одночасно будуть посилені і так завищені сигнали в смузі 80...200 Гц. Положення може виправити лише еквалайзер - багатосмуговий регулятор, що дозволяє встановлювати необхідний коефіцієнт передачі у вузькій смузі частот. Існують еквалайзери з ручним та електронним керуванням. Перші, у свою чергу, поділяють на графічні, параметричні та параграфічні. Графічні еквалайзери (ГЕ) донедавна були поширені найширше. Вони діапазон звукових частот розбитий на смуги (максимально - 24 смуги в еквалайзері Technics SH-8020). Регулювання коефіцієнта передачі в окремих смугах здійснюють змінними резисторами, наприклад типу СПЗ-23. з лінійним регулятором, отже становище їх движків на панелі регулювань наочно відбиває форму АЧХ, і визначає назву - графічні. У (2) розглянуто кілька таких пристроїв для лампових та транзисторних підсилювачів, що мають п'ять або шість смуг регулювання з частотами 40, 90, 250, 2000, 6000, 15 Гц. Смужні фільтри з LC-контурами через громіздкість і необхідність екранування не знайшли широкого застосування. У сучасних еквалайзерах використовуються лише пасивні та активні RC-фільтри. Детально пристрій ГЕ з активними смуговими фільтрами розглянуто [3]. де запропоновано п'ятисмуговий еквалайзер. Побудувавши такий еквалайзер, я зіткнувся з тим, що запровадження корекції регуляторами викликає помітне порушення стереобалансу звукової картини. Причина цього явища була названа [4]. Для збереження стереобалансу при будь-якому положенні регуляторів необхідно, щоб значення резонансної частоти та добротності фільтрів у лівому та правому каналах відрізнялися один від одного не більше ніж на 5%. Відмінність їхню відмінність від розрахункових значень менш істотно. Для цього пристрої використовуються пасивні компоненти з допуском не більше ±3%. Зробити це у аматорських умовах складно. Проблема вирішується застосуванням фільтрів, зібраних за схемою, показаною на рис. 1.
Частотозадающий ланцюг у кожному їх утворюють резистори R2 - R5 і конденсатори С1, С2. Підстроювальні резистори R1 і R2 дозволяють точно встановити необхідні значення добротності (ширини смуги пропускання) та центральної частоти фільтра. [4] наведено опис десятисмугового октавного еквалайзера, зібраного за цією схемою з використанням деталей з допуском ±10%. Частоти налаштування фільтрів у ньому дорівнюють 30, 60, 120, 240, 480, 960, 1920, 3840, 7080, 15360 Гц. Еквалайзер виходить громіздким – у стереоваріанті він містить 11 ОУ типу К157УД2, понад 250 резисторів та конденсаторів. Але це плата за можливість побудови пристрою з деталей без підбору. Доцільність використання таких смугових фільтрів була підтверджена у докладній роботі з розрахунку фільтрів (5). У ній зазначено, що їхня чутливість до розкиду номіналів компонентів у два-три рази нижча, ніж у фільтрах, які використовувалися раніше. Графічні еквалайзери широко застосовують у аудіоапаратурі. П'ятисмуговий еквалайзер підсилювача "Лас-пі-005-стерео" забезпечує регулювання АЧХ на частотах 40, 250, 100*0, 5000, 15 Гц. У вітчизняному тюнері "Корвет-000-стерео" використаний шестисмуговий ГЕ, а у стаціонарному еквалайзері з тією ж маркою є десять смуг із частотами 004; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. У сучасних радіоприймачах та підсилювачах звукової частоти ГЕ виконані на спеціалізованих мікросхемах, що спрощують ці вироби. Позитивною стороною таких ГЕ є також їх низька вартість, яка зазвичай не перевищує 1 дол. На рис. 2 і 3 показані схеми включення мікросхем BA3822LS фірми ROHM та LS2009 фірми SGS-Thomson, що утворюють п'яти-і десятисмугові еквалайзери. Ці схеми дуже прості і пояснення не потребують.
Тепер - про параметричні еквалайзери (ПЕ). Вони відрізняються від графічних меншою кількістю смуг та тем. що центральні частоти смуг та їх ширина (добротність фільтра) можуть бути змінені слухачем. Три-п'ятисмугові варіанти цих пристроїв дозволяють простими засобами забезпечити ефективне регулювання АЧХ з результатами, що досягаються в ГЕ з 8 -11 смугами. Але в кожній смузі ПЕ необхідні два регулюючих елементи та два органи управління. Способи реалізації параметричних пристроїв на базі пасивних регуляторів тембру з частотами точок перегину АЧХ, що змінюються, зазначені в [1]. Перший зразок такого двосмугового регулятора був описаний у [6]. Схема та докладний опис з формулами розрахунку п'ятисмугового ПЕ наведені у (7). За словами автора, він має широкі можливості. Перебудова частоти у смугових фільтрах передбачена в інтервалах 19...60...185; 62... 190...600: 190...600...1850; 620...1900...6000; 1900...6000...18 Гц. тобто. по два фільтри на частотну декаду, причому кожен фільтр також перекриває декаду. Постійні резистори та конденсатори повинні мати допуск не гірше ±500%. Як недолік цієї схеми слід зазначити необхідність використання лічених резисторів установки частоти фільтрів. Добротність фільтрів змінюється не більше 5...0,5. Параграфічні еквалайзери щодо побудови схем не відрізняються від параметричних. Вони лише використовується зовнішній бік ГЕ - наочне уявлення АЧХ. Є ще один клас еквалайзерів – електронні, що дозволяють встановлювати одну з кількох заздалегідь сформованих АЧХ. Форми таких характеристик для прослуховування звукових програм різного характеру та музичних жанрів вже склалися. Фірма Sony, наприклад, у своїх виробах використовує такі фіксовані установки АЧХ:
Практика показує, що більшість власників аудіоапаратури вибирають саме такі установки регуляторів тембру та графічних еквалайзерів. Для реалізації такого набору фіксованих установок АЧХ випущено низку спеціалізованих мікросхем. Зокрема, це М62412Р фірми Mitsubishi та BA3842F SMD фірми ROHM. Перемикання варіантів АЧХ виробляється у яких подачею на входи мікросхеми напруги різного рівня. У кожному із стереоканалів М62412Р форми АЧХ можуть регулюватися окремо. У мікросхемі BA3842F SMD (на рис. 4 показано схему її включення) є блок підйому низьких частот. Вони виділяються спеціальним фільтром і після додаткового посилення додаються в сигнал, що обробляється. Можливі три щаблі такого регулювання. Резистори R9, R10 підлягають підбору з метою отримання зазначених на схемі напруги.
Випускаються і складніші мікросхеми, що дозволяють вибирати до 15 фіксованих установок АЧХ, як у музичному центрі Sony МНС RX110AV. Інші типи таких пристроїв надають можливість самому слухачеві формувати три - п'ять власних установок АЧХ нарівні з фіксованими, обраними при проектуванні мікросхеми. Але всі такі прилади керуються спеціальним мікроконтролером. Прикладом може бути мікросхема ТЕА6360 фірми Philips. Кількість зовнішніх компонентів для неї мінімальна, змінні резистори відсутні. Строго кажучи, еквалайзер із такою мікросхемою можна назвати графічним лише в тому випадку, якщо при його регулюванні на табло виводиться форма АЧХ. Відповідне програмне забезпечення мікроконтролера та нові ергономічні індикатори такі можливості надають. У зв'язку з тим, що схема включення мікросхеми ТЕА6360 у деяких виданнях наведена з помилками, на рис. 5 показано її правильний варіант.
Розглянемо інші характеристики еквалайзерів. Смуга пропускання у них. як правило, дорівнює 20 ... 20 Гц. Цей параметр для аудіоапаратури зазвичай вказують одночасно з величиною нерівномірності коефіцієнта передачі в даній смузі, але стосовно еквалайзера подібна характеристика є зайвою. Рівень вхідного сигналу дорівнює 000...0,2 і рідко перевищує стандартний 0,5 В. Коефіцієнт нелінійних спотворень - менше 0,8 %. Коефіцієнт передачі за середнього стану регуляторів близький до одиниці. Межі його регулювання зазвичай становлять ±11 дБ. хоча в літературі зустрічаються описи конструкцій еквалайзерів з межами регулювання ±15...24 дБ (в одній з них було зазначено можливість розширення цього діапазону до ±40 дБ). При будь-якій зміні посилення в будь-якій смузі частот еквалайзер по-новому перерозподіляє енергію вхідного сигналу, посилюючи або послаблюючи інтенсивність гармонік, що складають його, з частотами в межах регульованої смуги. Це означає, що на його виході виникає сигнал з гармонійним складом, що відрізняється від вхідного. Будь-яке відхилення регуляторів від середнього становища призводить до появи фазових спотворень, помітність яких зростає з глибиною корекції коефіцієнта передачі та збільшенням частотного діапазону регулювання. Поява подібних спотворень у сигналі, що пройшов еквалайзер, - плата за можливість глибшого регулювання АЧХ. Поширена думка, що при зміні посилення в смугах не більше ніж на ±4...6 дБ спотворення, що виникають, цілком допустимі і практично непомітні навіть для людини з музичним слухом. Значні зміни в одній-двох смугах 10 - 12-смугового еквалайзера також можна. Але ширше використання його можливостей викликає поява помітних шурхіт, дзвонів, уривчастих призвуків. У переносній та невисокій якості стаціонарної апаратури зараз найчастіше зустрічаються пасивні двосмугові регулятори тембру з фіксованими точками перегину АЧХ. описані в [1], або три-і чотирисмугові ГЕ. Можливості цих приладів близькі, але еквалайзери виявляються переважно з більшої наочності форми АЧХ. Невисокі характеристики апаратури цього класу дозволяють без особливої шкоди якості відтворення звуку використовувати весь діапазон регулювання рівня передачі смуг. В апаратурі високого класу застосовують еквалайзери з п'ятьма та більше смугами регулювання. З урахуванням сказаного робочий діапазон регулювання повинен перевищувати ±4...6 дБ. Неодмінним доповненням такого еквалайзера є аналізатор діапазону вихідного сигналу. Доцільність застосування еквалайзера про системи вищого класу (Hi-End) у багатьох джерелах ставить під сумнів. Зупинимося на методах встановлення АЧХ, які практично не висвітлені в літературі, хоч і відносно складні. Еквалайзер повинен виправляти недоліки двох видів: постійно діючі (знижений рівень гучності, дефекти АЧХ апаратури, акустичних систем і приміщення), а також оперативні - коригування неякісних фонограм, підбір бажаного забарвлення звуку. Способи їхнього виправлення різні. Коригування похибки АЧХ потрібно рідко - при встановленні аудіосистеми в приміщенні, після її ремонту, зміни інтер'єру в приміщенні. Рекомендується почати її з уточнення місця встановлення акустичної системи для того, щоб, не порушуючи розмірів зони прояву стереоефекту, максимально зменшити інтенсивність стоячих хвиль у приміщенні, що виявляється в нерівномірності звукового поля на низьких частотах. Для цього слід спробувати перемістити гучномовці в інше місце або розгорнути їх по відношенню до слухача. Невеликі зміни розміщення меблів, рух дзеркал, картин, фотографій можуть внести істотні зміни в розподіл звукового поля. Регулятори еквалайзера у цій стадії перебувають у середньому положенні. Звукове поле (особливо це стосується найнижчих частот) має бути дифузним -s його інтенсивність у всіх точках приміщення повинна бути однаковою або рівномірно спадати в міру віддалення від випромінювачів звуку. На практиці можна лише наблизитись до цього ідеалу в межах зони, в якій спостерігається стереоефект і розміщуються слухачі. Можливо, для нього доведеться застосувати додаткові звуковипромінювачі. Потім частотах, де рівномірність звукового поля не досягнуто, її виправляють регулюванням еквалайзера. Для виконання цієї корекції необхідна вимірювальна апаратура: генератор шуму, мікрофон з відомою АЧХ звукового тиску, аналізатор спектру. Еквалайзери високого класу, які випускають провідні зарубіжні фірми, комплектуються такою апаратурою для їх налаштування. Якщо немає вказаного набору апаратури, її замінять звуковий генератор та мікрофон із мілівольтметром. Нарешті можна використовувати касету з вимірювальною магнітною стрічкою, а місцезнаходження точок максимумів (мінімумів) звукового тиску визначати на слух. Отримане положення регуляторів еквалайзера (їхні двигуни повинні розташовуватися у вигляді плавної кривої) слід розглядати як нульовий для даної аудіосистеми в даному приміщенні. Непогано, якщо воно буде позначено на панелі регулювань. Це дозволить легко повертатися до нього після будь-яких змін АЧХ. Оперативне регулювання повинне проводитися лише на якийсь час, для отримання якого-небудь особливого звучання певного музичного твору, і після його закінчення - повертатися до вихідного положення регуляторів. У зв'язку з цим найкращим рішенням проблеми регулювання тембру звуку є положення, коли в аудіосистемі є два еквалайзери: один - для вдосконалення акустичних властивостей апаратури і приміщення, а другий - для оперативного коригування тембрального забарвлення музичних творів, що прослуховуються. Як перший раціонально встановити 10 - 12-смуговий октавний ГЕ або п'ятисмуговий ПЕ. Велика кількість органів регулювання у них є благом, оскільки дозволяє здійснити точне налаштування АЧХ. Як другий краще підібрати простіший пристрій: електронний з фіксованими установками або п'ятисмуговий ГЕ. Більш витонченим способом вирішення цього завдання буде застосування електронного еквалайзера, що формує різноманітні установки користувача АЧХ. Кожна з них повинна рсалізовувати коригування акустичних властивостей апаратури та приміщення, а також накладати на це коригування один із названих раніше звукових ефектів. Прийнято вважати, що регулювання ГЕ здебільшого виробляють наосліп, випадковим перебором установок регуляторів, і найкраще їх становище зазвичай досягається. Це ще більшою мірою відноситься до ПЕ Полегшити цю роботу, зробити її усвідомленою можна тільки за допомогою вбудованого аналізатора спектру - пристрої для вимірювання та відображення рівнів сигналів у кількох частотних смугах. Включений в аудіотракт, він дозволяє контролювати розподіл енергії вхідного сигналу за частотою та об'єктивно керувати цим процесом з метою досягнення оптимального звучання. література
Автор: B.Брилов, м.Москва
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Транскраніальна магнітна стимуляція покращила короткочасну вербальну пам'ять ▪ Зберігання електроенергії в цеглах ▪ Інсуліновий пластир для діабетиків
▪ розділ сайту Радіоелектроніка та електротехніка. Добірка статей ▪ стаття Абу Мухаммад Мусліх ад-Дін ібн Абд Аллах Сааді Ширазі (Сааді). Знамениті афоризми ▪ стаття Яке лихо уможливило появу пейзажу на тлі робочого столу Windows XP? Детальна відповідь ▪ стаття Мальва. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Як звучать CD (домисли та реальність). Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Магічне зникнення кубика. Секрет фокусу
Коментарі до статті: Володимир Дякую! Дуже докладний і наочний посібник, навіть для початківців хоч трохи розуміють у звуку.
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page