ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Về nguyên lý hoạt động của thiết bị triệt tiêu tiếng ồn. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Âm thanh Các vấn đề giảm tiếng ồn trong các thiết bị ghi âm từ vẫn thu hút sự chú ý của những người nghiệp dư vô tuyến và người sử dụng thiết bị âm thanh. Điều này được tạo điều kiện thuận lợi bằng việc sử dụng rộng rãi các máy ghi băng nhập khẩu được trang bị các hệ thống giảm tiếng ồn khác nhau. Việc thiếu thông tin một phần là do các hướng dẫn vận hành của thiết bị không chứa thông tin về các tính năng của việc triển khai và sử dụng các hệ thống nhúng. Kết quả là, tất cả các loại suy đoán đang lan truyền, nhưng vấn đề về chất lượng âm thanh vẫn còn. Đầu tiên, điều đáng chú ý là từ "bộ khử tiếng ồn" đề cập đến hai loại hệ thống khác nhau về cơ bản: một trong số chúng được thiết kế để loại bỏ tiếng ồn đã có trong bản ghi âm (trong tiếng Anh là Denoiser) và loại còn lại để ngăn chặn sự tích tụ của tiếng ồn. nhiễu trong quá trình truyền hoặc ghi tín hiệu (Noise Reductor) . Sự mơ hồ này thường dẫn đến nhầm lẫn và hiểu lầm, do đó, để chỉ định các hệ thống loại thứ nhất trong môi trường chuyên nghiệp, người ta thường sử dụng từ tiếng Anh - "donozer" để phân biệt với các hệ thống loại thứ hai. Các bộ khử nhiễu nổi tiếng là các bộ lọc động (DNL, DNR, HUSH, "Mayak"), nguyên tắc dựa trên việc giảm đồng thời mức tăng, tín hiệu và nhiễu trong một phần riêng biệt của phổ (thường là HF), trong đó hữu ích có thể bỏ qua tín hiệu. Ưu điểm của chúng là khả năng hoạt động với bất kỳ nguồn tín hiệu nào và nhược điểm nghiêm trọng là việc mất một số thông tin không thể tránh khỏi. Hiện nay, bộ khử nhiễu chủ yếu được sử dụng để "làm sạch" các bản ghi cũ (hoặc không thành công về mặt kỹ thuật). Chúng hiếm khi được sử dụng trong thiết bị gia dụng, thường chỉ như một công cụ hỗ trợ: xét cho cùng, để đạt được kết quả tối ưu, cần phải điều chỉnh thủ công hoặc tự động đối với một bản ghi âm cụ thể. Bộ khử nhiễu chuyên nghiệp có thể được chế tạo như một thiết bị độc lập (tương tự hoặc kỹ thuật số) hoặc dưới dạng một chương trình cho máy tính. Hãy lấy gói phần mềm NoNoise từ Sonic Solutions làm ví dụ. Bạn có thể biết ý tưởng về công việc của anh ấy bằng cách nghe đĩa "The Beatles Live at the BBC". Bộ khử nhiễu tương tự chất lượng cao nhất mà tác giả biết đến được tạo ra bởi Orban. Bộ lọc động năm băng tần này có khả năng độc đáo để phân tích cả mức độ và loại tín hiệu, ngăn không cho âm thanh hồi âm và bộ gõ tần số cao có âm vực thấp bị ăn mòn. Các hệ thống loại thứ hai (Dolby, dbx, High-Corn, Super-D, v.v.) xử lý tín hiệu hai lần: lần đầu tiên trước khi ghi hoặc truyền và lần thứ hai trong khi nhận hoặc phát lại. Do đó, chúng còn được gọi là bổ sung, trái ngược với các hệ thống thuộc loại đầu tiên, nhận được tên có điều kiện là không bổ sung. Do hoạt động của các hệ thống bổ sung dựa trên việc sử dụng kết hợp máy nén và bộ mở rộng phạm vi động, nên chúng thường được gọi là bộ nén hoặc đơn giản là bộ nén (COMpressor + exPANDER). Bộ nén thường cung cấp khả năng giảm tiếng ồn nhiều hơn và ít biến dạng hơn trong tín hiệu âm nhạc so với bộ khử nhiễu. Tuy nhiên, chúng áp đặt một số yêu cầu nhất định đối với kênh truyền nhận (hoặc ghi-phát lại) và do đó, ứng dụng "thất thường" hơn. Ý tưởng chính, nhưng không thể tranh cãi, mà tất cả các hệ thống giảm tiếng ồn (UWB) đều dựa trên đó chứ không chỉ các hệ thống nén. là giả thiết rằng. tiếng ồn đó làm suy yếu khả năng nhận biết chỉ các tín hiệu yếu và với tín hiệu mạnh (âm lượng lớn), tín hiệu đó không thể nghe được do tác động che lấp âm thanh yếu bằng âm thanh mạnh hơn. Theo logic này, không cần mức nhiễu không đổi cả khi không có và có tín hiệu hữu ích. Đó là, sự gia tăng mức độ tiếng ồn tuyệt đối với mức tín hiệu ngày càng tăng được coi là chấp nhận được và không thể nhận thấy bằng tai. Giả định này mở đường cho việc xây dựng các hệ thống nén, trong đó mức tăng của cả hai nửa (máy nén và bộ mở rộng) thay đổi tùy thuộc vào mức tín hiệu. Trong thực tế, điều này có nghĩa là các tín hiệu yếu được khuếch đại trước khi chúng được đưa vào kênh truyền (ví dụ: đến máy ghi âm), trong khi tín hiệu mạnh đi qua mà không thay đổi (hoặc thậm chí bị suy giảm). Thao tác này được gọi là nén (compression) dải động. Ở đầu kia của kênh, một chuyển đổi ngược được thực hiện, nhờ đó tín hiệu được đưa về phạm vi mức ban đầu và nhiễu giảm khi tín hiệu yếu. Rõ ràng, khi triển khai một hệ thống như vậy, dải động, được đo bằng tỷ lệ tín hiệu được truyền tối đa với nhiễu khi không có tín hiệu, có thể vượt quá đáng kể tỷ lệ tương tự được đo cho chính kênh truyền. Rõ ràng rằng đó là chữ số đầu tiên (càng lớn) xuất hiện dưới dạng giá trị của dải động trong các đặc tính của UWB. Tuy nhiên, nó đặc trưng, đúng hơn, phạm vi của các mức chấp nhận được của tín hiệu đầu vào, trong khi tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm khi có tín hiệu (nghĩa là tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm tức thời) được xác định chủ yếu bởi các đặc tính của chính kênh truyền dẫn. Nếu không có các biện pháp bổ sung, chẳng hạn như cân bằng tần số đặc biệt, sử dụng hệ thống nhiều băng tần hoặc bộ cân bằng đáp ứng tần số động, tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm khi có tín hiệu không thể vượt quá tỷ lệ của kênh không được xử lý. Nói một cách đơn giản, nếu tiếng ồn trong kênh được nghe thấy ngay cả ở mức tín hiệu tối đa, thì không có lợi ích gì từ việc sử dụng tính năng nén. Có vẻ như thật không may, đây chính xác là những gì xảy ra trong hầu hết các trường hợp. Nó có liên quan đến thực tế là giả định phổ biến rằng bất kỳ âm thanh lớn nào đều không thể nghe thấy (che giấu) bất kỳ âm thanh yếu nào, bao gồm cả tiếng ồn, nói chung là không đúng. Các chuyên gia về tâm lý học âm thanh (khoa học về nhận thức của con người về âm thanh) đã xác định một thực tế từ nhiều thập kỷ trước rằng hiện tượng che lấp chỉ hoạt động trong một dải tần số hạn chế, chủ yếu gần tần số của tín hiệu (che lấp) lớn. Điều này được phản ánh rõ ràng nhất bởi cái gọi là "đường cong che phủ" (Hình 1, 2), đặc biệt, từ đó, nó dẫn đến điều đó khi có sự hiện diện của âm thanh dải hẹp với âm lượng lên tới 90 ... 95 phon2, thính giác của con người ở một số tần số vẫn có thể phân biệt được âm thanh gần ngưỡng nghe khi không có tín hiệu che. Và chỉ khi tăng âm lượng trên khoảng 95 phon mới dẫn đến phản xạ giảm độ nhạy, bảo vệ tai khỏi bị hư hại.
Do đó, tai người có một loại máy nén dải động cho phép nó hoạt động với các tín hiệu trong dải động khoảng 130 dB, với dải động được cảm nhận đồng thời (tức thời) khoảng 90 dB. Do đó, nếu khi có tín hiệu, tiếng ồn và độ méo tiếng không vượt quá ngưỡng âm thanh tuyệt đối hoặc - 90 dB so với mức tín hiệu tối đa (có tính đến độ nhạy của thính giác không đồng đều), thì sẽ không nghe thấy tiếng ồn cũng như độ méo tiếng trong bất kỳ trường hợp nào. điều kiện (và tín hiệu). Tuy nhiên, những điều kiện này không được cung cấp ngay cả bởi hầu hết các bộ khuếch đại, chưa kể đến máy ghi âm. Do đó, một cách tiếp cận khác thực tế hơn: cần thực hiện các biện pháp để đảm bảo rằng khi các tín hiệu khác nhau được tái tạo, quang phổ của các sản phẩm nhiễu và méo của hệ thống truyền âm thanh sẽ vượt qua càng xa càng tốt bên dưới các đường cong che của các tín hiệu này. Đặc biệt, đối với các sản phẩm méo xuyên điều chế, điều này có nghĩa là sự hình thành các âm khác biệt trong quá trình xử lý tín hiệu tần số cao, cũng như âm tổng từ tín hiệu tần số thấp, là điều không mong muốn. Đồng thời, độ méo hài của các âm cơ bản có thể là -50 dB và không được chú ý. Đối với tiếng ồn, bản chất nhận thức của họ khác với âm thanh "có tổ chức". Khả năng thính giác của con người cảm nhận tiếng ồn phụ thuộc vào phổ và tốc độ thay đổi của tín hiệu hữu ích và tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cho phép khi có tín hiệu ở mức 85 ... 95 dB (so với ngưỡng nghe) là từ tín hiệu 40 ..., lên đến khoảng 45...75 dB đối với âm thuần, đặc biệt là ở các cạnh của dải tần âm thanh. Trung bình là 85 ... 50 dB. Dựa trên điều này, chúng ta có thể nói rằng trong hầu hết các trường hợp, bộ khử tiếng ồn của máy nén ghi từ tính hoạt động "trên bờ vực phạm lỗi". Ngay cả khi bộ nén và bộ mở rộng được kết hợp hoàn hảo, nếu kênh phát lại bản ghi có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu khi có tín hiệu tối đa dưới 80 dB, thì vẫn có thể xảy ra trường hợp nghe thấy tiếng ồn. Mức nhiễu tương đối trong các kênh ghi-phát lại của máy ghi âm analog, ngay cả khi không có tín hiệu, theo quy định, không đạt tới -80 dB. Xuất hiện trong phần mô tả của một số máy ghi băng gia đình (ví dụ: Tandberg SE-20), giá trị này đạt được thông qua việc sử dụng hiệu chỉnh tần số không chuẩn, nhưng mất khả năng quá tải ở tần số cao hơn. Ngoài ra, khi có tín hiệu, mức nhiễu trong máy ghi âm analog luôn tăng lên, đạt giá trị từ -35 đến -60 dB ở mức tín hiệu danh nghĩa. Tiếng ồn tăng lên này là do sự hiện diện của tín hiệu và tỷ lệ thuận với cường độ tín hiệu. Đó là lý do tại sao nó được gọi là nhiễu điều chế. Khi ghi một âm thuần với mức danh định, phổ nhiễu điều chế trên máy ghi băng chất lượng tốt bao gồm hai thành phần: dải biên tương đối hẹp gây ra bởi điều chế tần số và biên độ ký sinh của tín hiệu được ghi và nhiễu dải rộng vượt quá mức nhiễu tạm dừng do 10...25 dB, tùy thuộc vào tần số tín hiệu và chất lượng băng. Các dải biên, trừ khi tổng mức của chúng không vượt quá -40...-46 dB, với độ rộng nhỏ (dưới 5...8% tần số trung tâm), hầu như không bao giờ nghe được, vì chúng nằm dưới lớp che tương ứng đường cong (Hình 3a và 3b).
Thành phần băng thông rộng, khi phát các âm thuần túy, thường được nghe thấy (ở dạng âm thanh "bẩn") ngay cả trên máy ghi băng chính của phòng thu, vì mức tổng thể của nó hiếm khi dưới -50 dB so với mức tín hiệu. Thật không may, chỉ có hai cách để giảm mức độ của thành phần nhiễu điều chế băng rộng: cải thiện chất lượng của băng và tăng độ rộng của rãnh ghi (mỗi lần nhân đôi chỉ cho mức tăng 3 dB). Tiếng ồn điều chế gây ra rất nhiều rắc rối: mỗi cú đánh vào phím đàn piano đều kèm theo tiếng lách tách, như thể chúng được đặt bằng giấy, ống trầm của đàn organ rất rít, nhạc cụ dây bắt đầu giống nhạc cụ hơi, “cát là đổ” từ chũm chọe, v.v. Nhân tiện, lý do chính dẫn đến sự khác biệt về âm thanh khi sử dụng các loại băng từ khác nhau chính là sự khác biệt về mức độ méo xuyên điều chế và mức độ (cũng như sự phụ thuộc vào tần số) của tiếng ồn điều chế. Cách duy nhất để giảm khả năng hiển thị của sự gia tăng nhiễu băng thông rộng khi có tín hiệu - cái gọi là "thở" (thở) hoặc "bơm" (bơm) - là đưa cân bằng tần số vào tín hiệu được ghi sao cho tần số nghịch đảo cân bằng trong khi phát lại làm suy giảm các phần của phổ nhiễu không bị tín hiệu mong muốn che lấp (Hình 4).
Việc điều chỉnh tần số này có thể được thực hiện theo nhiều cách. Đầu tiên và rõ ràng nhất là sự phân chia phổ tín hiệu thành các dải riêng biệt, mỗi dải có bộ nén riêng. Do đó, sự hiện diện của tín hiệu mạnh ở một trong các dải không dẫn đến sự xuất hiện nhiễu ở các dải khác. Từ lâu, người ta đã xác định rằng để đảm bảo chất lượng hoạt động chấp nhận được của một hệ thống như vậy, cần phải có bốn đến bảy dải tần, điều này làm phức tạp đáng kể việc thiết kế bộ khử tiếng ồn và khiến hoạt động của nó trở nên quan trọng đối với độ chính xác của đáp ứng tần số của bản ghi- kênh phát lại. Do đó, Dolby-A bốn băng tần được xây dựng theo nguyên tắc này yêu cầu điều chỉnh đáp ứng tần số của máy ghi âm với sai số không quá ± 0,3 ... 0,5 dB. Phương pháp thứ hai, đơn giản hơn là sử dụng mạng cân bằng tần số cố định, được chọn theo cách sao cho đối với hầu hết các tín hiệu, đáp ứng tần số được cung cấp gần với mức tối ưu để khử nhiễu băng rộng. Chất lượng hoạt động của một hệ thống như vậy phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn các đặc tính hiệu chỉnh có thẩm quyền. Một cách tiếp cận tương tự được sử dụng trong hầu hết các bộ nén băng thông rộng (High Com, ADRS, dbx, v.v.). Thật không may, các đặc điểm hiệu chỉnh trong bộ nén băng rộng mà tác giả biết là không tối ưu. Cách thứ ba là sử dụng các bộ nén có đáp ứng tần số thích ứng, tự động thích ứng với phổ của tín hiệu đầu vào. Cách tiếp cận này (kết hợp với chuỗi có đáp ứng tần số cố định) được triển khai trong hệ thống Dolby-S / SR. Bản chất của sự thay đổi đặc tính tần số của máy nén được thể hiện trong hình. 5. Theo quy luật, một hệ thống có đáp ứng tần số thích ứng xử lý hoàn hảo các âm đơn thuần và nhạc cụ đơn âm, nhưng than ôi, khả năng thích ứng trên tín hiệu thực bị hạn chế. Vì vậy, trong hệ thống Dolby-S/SR, khi có tín hiệu băng rộng, việc "kéo dài" tần số trung bình trong quá trình ghi sẽ dừng lại. Trong quá trình phát lại, điều này dẫn đến "đột phá" về nhiễu và biến dạng trong dải tần từ khoảng 500 ... 800 Hz đến 2 ... 4 kHz ("trung bình không tự nhiên").
Tất nhiên, sự kết hợp của các phương pháp này cũng có thể. Tất cả các phương pháp được thảo luận ở trên đều giả định rằng các đặc điểm về thời gian và mức của bộ nén và bộ mở rộng là như nhau và kênh phát lại bản ghi không làm biến dạng cấu trúc của tín hiệu. Trong thực tế, điều này không thể xảy ra, vì vậy lỗi theo dõi chắc chắn xảy ra trong các hệ thống nén. Ảnh hưởng của chúng đối với tín hiệu cuối cùng phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế của hệ thống, nhưng chủ yếu tập trung vào hai điểm: sự biến dạng của các quá trình tăng và giảm âm thanh, làm thay đổi âm sắc của chúng và sự xuất hiện của tiếng ồn hoạt động (tiếng lách cách và pops). Ví dụ, lý do chính cho sự xuất hiện của các nhấp chuột và cửa sổ bật lên là do thực tế sau. Khi bộ nén phản ứng nhanh với mức tín hiệu nhảy vọt (ví dụ: khi bạn vỗ tay), tất cả các tần số trong dải do bộ nén xử lý đều bị suy giảm đồng thời. Do sự dịch chuyển pha, các thành phần có tần số khác nhau đến bộ mở rộng với độ trễ thời gian, nhưng được xử lý đồng thời. Do đó, các lỗi xung xuất hiện trong tín hiệu đầu ra và theo đó, các lần nhấp truyền động (xem Hình 6a và 6b).
Đối với các lỗi về mức tín hiệu, chúng thường phát sinh do lỗi về đáp ứng tần số hoặc hệ số truyền của kênh ghi-phát lại. Một nguyên nhân khác gây ra lỗi là điều chế biên độ ký sinh của tín hiệu trong kênh ghi-phát lại. Và cuối cùng, ở mức tín hiệu thấp, sự xâm nhập của các nhiễu khác nhau vào mạch điều khiển của máy nén hoặc bộ giãn nở sẽ gây ra vấn đề. Để giảm sự xâm nhập của nhiễu tần số vô tuyến (và tần số hạ thấp) ở đầu vào của bộ nén, bắt buộc phải có các bộ lọc thông dải cắt các tín hiệu có tần số nằm ngoài dải tần số âm thanh. Việc không có bộ lọc như vậy thường dẫn đến khả năng khử tiếng ồn không hoạt động trong điều kiện thực tế. Chính vì những trường hợp được liệt kê ở trên mà âm thanh của máy ghi âm được trang bị bất kỳ bộ nén nổi tiếng nào sẽ không gặp vấn đề gì. Thật không may, bộ khử nhiễu hoàn hảo (hoặc gần như hoàn hảo) không tồn tại ngày nay. Hơn nữa, liên quan đến sự phát triển của công nghệ kỹ thuật số, sự chú ý chính của các nhà phát triển UWB được chuyển sang việc tạo ra các bộ khử nhiễu. Tuy nhiên, công việc cải tiến máy nén đang được tiến hành vào thời điểm hiện tại. Ví dụ, những phát triển thành công bao gồm bộ nén trong kênh âm thanh của hệ thống ghi video VHS-HiFi. Tuy nhiên, Dolby-B / C vẫn được sử dụng trong các máy ghi băng cassette hàng loạt, Dolby-S hoặc dbx ít thường xuyên hơn. Do đó, mỗi lần trước khi nhấn nút, cần cân nhắc xem có cần thiết phải sử dụng máy nén này để ghi âm hay không? Và nếu bản ghi gốc trên đĩa CD có chất lượng trung bình và máy ghi âm. Tác giả: S. Ageev, Moscow Xem các bài viết khác razdela Âm thanh. Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này. Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất: Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024 Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024
Tin tức thú vị khác: ▪ Các nhà khoa học chứng minh Nietzsche Đúng Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới
Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí: ▪ phần của trang web Câu đố vui. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Tai nạn điện. An toàn vệ sinh lao động ▪ bài viết Tại sao chúng ta coi trọng tiền bạc? đáp án chi tiết ▪ Bài viết của Sheddock. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ Xem Cuộc gọi điện thoại song song. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết tục ngữ và câu nói của người Turkmen. Lựa chọn lớn
Để lại bình luận của bạn về bài viết này: Tất cả các ngôn ngữ của trang này Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web www.diagram.com.ua |