Способ настройки звуковоспроизводящего тракта

Изобретение относится к области звуковой техники и может быть использовано в составе бытовых стационарных звуковоспроизводящих центров. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности настройки звуковоспроизводящего тракта в соответствии с психоакустическими особенностями слушателя. Способ настройки звуковоспроизводящего тракта включает формирование тестового сигнала, оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт и последующее изменение формы амплитудно-частотной характеристики тракта по полученной оценке, при этом оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт осуществляют в соответствии с индивидуальными психоакустическими ощущениями слушателя, а тестовый сигнал представляет собой последовательность чередующихся во времени сигналов, лежащих на различных участках частот звукового диапазона. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области звуковой техники и может быть использовано в составе бытовых стационарных звуковоспроизводящих (музыкальных) центров.

Давно известен и широко применяется способ настройки звуковоспроизводящего тракта, предусматривающий формирование тестового сигнала в виде белого или розового шума, подачу тестового сигнала на вход настраиваемого тракта, оценку результатов прохождения тестового сигнала путем анализа спектра сигнала в точке прослушивания и последующее изменение формы амплитудно-частотной характеристики тракта [Прокофьев В.Г., Пахарьков Г.Н. Зарубежная бытовая радиоэлектронная аппаратура: Справочник. М.: Радио и связь, 1988, стр.22; Yamaha EQ-550. Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, стр.9]. Тестовый сигнал, воспроизведенный акустическими системами, в точке прослушивания аудиопрограмм воспринимается измерительным микрофоном и направляется в спектроанализатор для визуальной оценки отклонения формы спектра полученного сигнала от прямой линии. Далее амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) тракта корректируется путем усиления или ослабления отдельных частотных составляющих.

Устройство для реализации способа содержит генератор тестового сигнала, управляемый темброблок и спектроанализатор с дисплеем [Прокофьев В.Г., Пахарьков Г.Н. Зарубежная бытовая радиоэлектронная аппаратура: Справочник. М.: Радио и связь, 1988, стр.22; Yamaha EQ-550. Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, стр.9].

Способ-прототип, призванный обеспечить высокое качество воспроизведения аудиопрограмм, позволяет настраивать тракт лишь по показаниям спектроанализатора и в подавляющем большинстве случаев его применяют для формирования плоской АЧХ. В то же время получателем (потребителем) информации является не спектроанализатор с измерительным микрофоном, а человек с индивидуальными физиологическими особенностями. Реальный звуковой тракт должен настраиваться в соответствии с психоакустическими ощущениями слушателя и требованиями, обусловленными его эстетической культурой. Поэтому общеизвестный подход нельзя считать совершенным и полностью удовлетворяющим запросам как меломанов, так и аудиофилов. Наблюдения показывают, что плоская АЧХ звуковоспроизводящего тракта, включающего в себя и акустическую составляющую, во многих случаях приводит к ощущению сжатия музыкальной картины, потере выразительности и обеднению художественной мысли. Пропадает яркость образов. Связано это с известными психофизиологическими особенностями человека - чувствительность слухового аппарата сильно зависит от частоты, имея наибольшее значение в окрестности 3 кГц (частота резонанса слухового прохода) и, кроме того, характер этой зависимости меняется с изменением громкости, усиливаясь в области малых громкостей.

Распространенное мнение, что АЧХ высококачественного аудиотракта должна максимально близко повторять горизонтальную линию, верно лишь отчасти. С инженерной точки зрения этот подход абсолютно верный: ни усилитель, ни акустические системы и среда распространения не должны вносить частотные искажения. При таких условиях сигнал от источника будет доходить до слушателя с максимальной точностью. Однако сигнал не будет с такой же точностью воспринят слушателем - субъектом слуховых ощущений из-за вышеуказанных особенностей его слуховой системы. Наиболее точная звукопередача, с точки зрения субъекта, при плоской АЧХ будет получена лишь при условии воспроизведения музыкальной программы на той громкости, при которой она записывалась. Понятно, что в подавляющем большинстве случаев это условие не выполняется.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении возможности настройки звуковоспроизводящего тракта в соответствии с психоакустическими особенностями слушателя.

Технический результат достигается тем, что в способе настройки звуковоспроизводящего тракта, предусматривающем формирование тестового сигнала, оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт и последующее изменение формы амплитудно-частотной характеристики тракта по полученной оценке, согласно изобретению оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт осуществляет слушатель в соответствии с его индивидуальными психоакустическими ощущениями, а тестовый сигнал представляет собой последовательность чередующихся во времени сигналов, лежащих на различных участках частот звукового диапазона.

В способе в качестве тестового сигнала используют последовательность чередующихся во времени моногармонических сигналов или последовательность чередующихся во времени сигналов с полосой частот отличной от нуля.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для настройки звуковоспроизводящего тракта, состоящем из генератора тестового сигнала и многополосного управляемого темброблока, согласно изобретению генератор тестового сигнала предназначен для генерации чередующихся во времени сигналов, лежащих на различных участках звукового диапазона.

В устройстве генератор тестового сигнала генерирует чередующиеся во времени моногармонические сигналы или генерирует чередующиеся во времени сигналы с полосой частот отличной от нуля.

Генератор тестового сигнала для применения в устройстве для настройки звуковоспроизводящего тракта может содержать генератор шума, линейку полосовых фильтров, мультиплексор и формирователь адреса, выход которого соединен с адресным входом мультиплексора, выход которого является выходом генератора тестового сигнала, входы полосовых фильтров объединены и подключены к выходу генератора шума, выходы полосовых фильтров подключены к канальным входам мультиплексора.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На фиг.1 показана функциональная схема устройства для настройки звуковоспроизводящего тракта в составе самого тракта. На фиг.2 приведен график, иллюстрирующий способ. На фиг.3 показана функциональная схема одного из возможных вариантов реализации генератора тестового сигнала.

В функциональную схему по фиг.1 входят генератор 1 тестового сигнала, мультиплексор 2, управляемый темброблок 3, усилитель 4, акустическая система 5, слушатель 6. Выход генератора 1 подключен к первому информационному входу мультиплексора 2, выход которого соединен со входом темброблока 3, выход которого соединен со входом усилителя 4, выход которого соединен со входом акустической системы 5. В точке прослушивания располагается слушатель 6, управляющий темброблоком. Второй информационный вход мультиплексора служит для подключения к нему источника полезного сигнала, например, проигрывателя компакт-дисков.

График по фиг.2 содержит представленную в трех измерениях спектрограмму тестового сигнала, расположенную в системе координат: S(ω) - спектральная плотность, ω -частота и t - время.

Функциональная схема (фиг.3) генератора 1 тестового сигнала содержит генератор 7 шума, линейку N полосовых фильтров 8, мультиплексор 9 и формирователь 10 адреса, выход которого соединен с адресным входом мультиплексора 9, выход которого является выходом генератора 1, входы полосовых фильтров 8 объединены и подключены к выходу генератора 7 шума, выходы полосовых фильтров 8 подключены к канальным входам мультиплексора 9. Формирователь 10 адреса содержит генератор 11 тактовых импульсов и адресный счетчик 12, разрядный выход которого является выходом формирователя, а счетный вход соединен с генератором тактовых импульсов.

Процедура настройки звуковоспроизводящего тракта состоит в следующем.

На вход усилителя 4 (фиг.1) через многополосный управляемый темброблок 3 (эквалайзер) подают поочередно сигналы различной частоты от генератора 1. Указанные тестовые сигналы усиливаются в блоке 4, излучаются акустической системой 5 и воспринимаются в точке прослушивания слушателем 6. По субъективному ощущению уровня громкости каждого из предъявленных тестовых звуков слушатель устанавливает их равенство путем усиления или ослабления в многополосном темброблоке 3. В результате, после сравнения всех предъявленных звуковых сигналов и их уравнивания, что для повышения точности может происходить в несколько итераций, слушатель устанавливает индивидуальную АЧХ тракта, которая позволяет ему воспринимать звуки различной частоты как равногромкие. Поскольку зависимость чувствительности слуха от частоты наблюдается во всем звуковом диапазоне, то целесообразно включить в тестовый сигнал сигналы, распределенные по всему диапазону, например, с интервалами, как это показано на фиг.2. В данном примере чередуются четыре сигнала с полосой частот Δω (узкополосный шум) и центральными частотами ω₁, ω₂, ω₃ и ω₄ соответственно. Причем ω₄>ω₃>ω₂>ω₁, а длительность Δ_t каждого из четырех сигналов выбирается достаточной для оценки уровня громкости и внесения коррекции в частотную характеристику.

Характер чередующихся звуков может быть различным, например, тестовые сигналы могут быть моногармоническими с равными амплитудами, то есть чистыми тонами с Δω=0 или псевдошумовыми, как показано на фиг.2. Время действия Δt каждого из сигналов может быть одинаковым для всех, но может быть и разным. Подача сигналов, их чередование может быть как автоматической, так и ручной. Все это влияет на несущественные особенности, но концепция измерений и настроек остается прежней.

Одним из примеров реализации генератора 1 может быть схема (фиг.3), в которой белый шум от источника 7 шума делится на N парциальных псевдошумовых сигналов и поочередно при помощи мультиплексора 9 подается на выход генератора 1. Разделение происходит в полосовых фильтрах 8-1÷8-N, каждый их которых имеет полосу пропускания Δω_n с центральной частотой ω_n (n=1, 2,...N). Полоса пропускания фильтров может быть как одинаковой, так и различной, например, может сохраняться постоянной относительная величина Δω_n/ω_n и др. (на фиг.2 показан упрощенный пример). Перебор адресов коммутируемых каналов мультиплексора 9 осуществляет формирователь 10 адреса, в составе которого находится адресный счетчик 12, отсчитывающий количество импульсов, поступающих с тактового генератора 11. Конечно, от автоматической смены адресов можно и отказаться, тогда в качестве формирователя 10 следует использовать управляемый вручную задатчик кодов.

Устройство для настройки состоит только из генератора 1 тестового сигнала и управляемого темброблока 3 (фиг.1). Что же касается мультиплексора 1, то его следует отнести к одному из элементов тракта, позволяющему коммутировать на вход темброблока 3 либо тестовый сигнал, либо полезный от выбранного источника. Темброблок 3 после настройки тракта продолжает функционировать как неотъемлемая составляющая тракта.

1. Способ настройки звуковоспроизводящего тракта, включающий формирование тестового сигнала, оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт и последующее изменение формы амплитудно-частотной характеристики тракта по полученной оценке, отличающийся тем, что оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт осуществляют в соответствии с индивидуальными психоакустическими ощущениями слушателя, а тестовый сигнал представляет собой последовательность чередующихся во времени сигналов, лежащих на различных участках частот звукового диапазона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тестового сигнала используют последовательность чередующихся во времени моногармонических сигналов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тестового сигнала используют последовательность чередующихся во времени сигналов с полосой частот, отличной от нуля.