Устройство для автоматической коррекции амплитудно- частотной характеристики тракта звуковоспроизведения

 

Применение: устройство для автоматической коррекции АЧХ тракта звуковоспроизведения относится к устройствам звуковоспроизводящей аппаратуры. Сущность изобретения: устройство для автоматической коррекции АЧХ тракта звуковоспроизведения состоит из нескольких параллельных усилительных каналов и микрофонного блока, состоящего из микрофонного усилителя и полосовых фильтров. Каждый усилительный канал состоит из полосового фильтра, идентичного соответствующему фильтру микрофонного блока, усилителя с регулируемым коэффициентом усилителя и схемы управления. Для автоматической коррекции АЧХ тракта звуковоспроизведения используется эталонный сигнал с заранее известным спектром, записанный в паузах между фонограммами, в результате анализа реального спектра которого устраняются линейные частотные искажения фонограммы, обусловленные технологией ее записи, звуковым трактом и субъективной ошибкой пользователя, возникающей при ручной регулировке тембра. Таким образом создаются условия для прослушивания, при которых звучание фонограммы приближается к естественному звучанию первоисточника звука, записанного на фонограмму. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может использоваться в составе различной профессиональной и бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры.

Известны устройства корректировки фонограмм (двухполосные регуляторы тембра) [1], в которых корректировка тембра производится изменением коэффициента усиления в частотных полосах путем воздействия оператора на органы управления.

Однако такие устройства не позволяют в достаточных пределах и с высокой точностью регулировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) тракта звуковоспроизведения. Кроме того, в корректировку вносится субъективная ошибка оператора.

Известны устройства для корректировки фонограмм (эквалайзеры) [2], позволяющие более точно отрегулировать АЧХ тракта звуковоспроизведения, однако и они не позволяют избавиться от субъективной ошибки оператора. Кроме того, большое число органов управления создает трудности регулировки АЧХ для непрофессионального пользователя.

Цель изобретения - приближение звучания воспроизводимой фонограммы к звучанию первичного источника звука в реальных условиях путем автоматической коррекции АЧХ тракта звуковоспроизведения.

Для достижения цели предлагается использовать принцип анализа спектра эталонного сигнала для автоматической регулировки АЧХ тракта звуковоспроизведения.

Эталонный сигнал с заранее известным спектром, соответствующим неискаженной форме этого сигнала, записывается в паузах между фонограммами. В процессе воспроизведения происходит частное искажение спектра фонограммы и спектра эталонного сигнала в одинаковой степени. Устройство корректировки анализирует эти искажения и компенсирует их.

Данное устройство состоит их нескольких параллельных усилительных каналов с регулируемыми коэффициентами усиления. Каждый усилительный канал пропускает определенную полосу звуковых частот. Точка соединения входов усилительных каналов является входом устройства и подключается к выходу источника фонограмм. Точка соединения выходов усилительных каналов является выходом устройства и подключается к входу усилителя мощности.

Усиление каждого регулируемого усилителя может изменяться в зависимости от значения управляющего сигнала, вырабатываемого схемой управления.

Устройство работает в двух режимах. В первом режиме не учитывается влияние выходного звукового усилителя и помещения на спектр фонограммы, во втором режиме это влияние учитывается.

Принцип работы схемы управления каждого частотного канала заключается в следующем. На схему управления подаются два сигнала. Один сигнал содержит информацию об общем уровне спектральных составляющих эталонного сигнала, проходящих через данный частотный канал с центральной частотой 1 кГц. Уровень сигнала в этом канале является опорным.

Схема управления сравнивает значение отношения этих сигналов с их отношением в спектре неискаженного эталонного сигнала и вырабатывает управляющий сигнал в виде постоянного напряжения определенного значения, которое подается на управляющий вход регулируемого усилителя соответствующего частотного канала.

Если отношение сигналов, подаваемых на входы схемы управления, равно эталонному значению, то схема управления фиксирует значение управляющего напряжения на определенном уровне, соответствующем необходимому коэффициенту усиления регулируемого усилителя.

Работа канала с центральной частотой 1 кГц отличается от остальных каналов тем, что сигналы для схемы управления снимаются: один - с выхода всего устройства, другой - с выхода канала 1 кГц.

Такой подход позволяет получить динамический диапазон регулирования усиления по каждому частотному каналу больше, чем динамический диапазон регулировки усилителя соответствующего канала, сохранив при этом линейный режим работы усилителя.

Рассмотрим работу функциональной схемы устройства на примере канала с центральной частотой 1 кГц.

Эталонный сигнал подается на вход устройства, далее он поступает на входы полосовых фильтров 1 и 2 (на чертеже показаны только два частотных канала с центральной частотой 1 кГц и f кГц). Спектральные составляющие эталонного сигнала, проходящие через полосовой фильтр 1 кГц, поступают на вход регулируемого усилителя 3. В регулируемом усилителе 3 изменяется амплитуда этих спектральных составляющих эталонного сигнала в соответствии со значением управляющего напряжения, вырабатываемого блоком 4 управления.

С выхода регулируемого усилителя 3 сигнал через согласующий усилитель 5 поступает на выход устройства, а также через переключатель 6 на первый вход блока 4 управления. На второй вход блока 4 управления поступает сигнал с общего выхода устройства. Схема управления анализирует отношение сигналов на входах и вырабатывает управляющий сигнал, который, воздействуя на регулируемый усилитель 3, изменяет его коэффициент усиления до тех пор, пока отношение сигналов на входах блока управления не станет равным отношению этих сигналов в спектре неискаженного эталонного сигнала, после чего блок управления зафиксирует управляющее напряжение на неизменном уровне.

Переключатель 6 переключает режим работы устройства. На чертеже переключатель находится в таком положении, при котором алгоритм работы устройства не учитывает искажающее влияние выходного усилителя и помещения на тембральное восприятие фонограммы.

При переключении переключателя 6 устройство переходит в режим коррекции всего тракта (источник фонограммы - помещение 4- ухо человека). В этом случае эталонный сигнал, прошедший по тракту звуковоспроизведения и излученный в помещение для прослушивания, принимается микрофоном 7, выход которого подключен к микрофонному усилителю 8.

Сигналы для блока 4 управления канала 1 кГц снимаются с выхода микрофонного усилителя 8 и полосового фильтра 9, идентичного полосовому фильтру 1, для второго и первого входов соответственно.

Работа канала с центральной частотой f кГц отличается от канала 1 кГц. В режиме работы устройства, не учитывающем искажающее влияние помещения, сигнал на первый вход блока 10 управления подается через переключатель 6 с выхода регулируемого усилителя 11, а на второй вход - с выхода регулируемого усилителя 3 канала 1 кГц. В режиме работы устройства, учитывающем искажающее влияние помещения, сигнал на первый вход блока 10 управления подается через переключатель 6 с выхода полосового фильтра 12, аналогичного фильтру 2, а на второй вход - с выхода полосового фильтра 9, аналогичного фильтру 1.

Кнопка 13 служит для приведения устройства в состояние готовности, при котором схема управления каждого частотного канала более не фиксирует управляющее напряжение и устройство готово к приему пилот-сигнала.

Основное отличие данного устройства от других состоит в том, что для автоматической регулировки АЧХ тракта звуковоспроизведения используется эталонный сигнал с заранее известным спектром в полосе звуковых частот. Этот сигнал записывается в студии грамзаписи в паузах между фонограммами. Далее, какие бы изменения не происходили с фонограммой, вместе с ней в такой же степени этим изменениям будет подвержен и эталонный сигнал.

Устройство автоматически компенсирует линейные искажения, вносимые в спектр фонограммы трактом звуковоспроизведения, и линейные искажения, возникающие в процессе эксплуатации носителя фонограммы.

Преимущество данной системы состоит в том, что она не влечет за собой коренного изменения системы записи фонограммы и освобождает пользователя от необходимости сложной регулировки АЧХ тракта звуковоспроизведения, как это требуется в многополосовых эквалайзерах.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАКТА ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ, содержащее несколько параллельных усилительных каналов, входы и выходы которых подключены соответственно к входной и выходной клемм устройства, при этом каждый усилительный канал, выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра, вход которого является входом канала, регулируемого усилителя и согласующего усилителя, выход которого является выходом канала, отличающееся тем, что в него введены блока управления в каждом канале, выходом поключенный к управляющему входу регулируемого усилителя этого канала, микрофонный блок, выполненный в виде последовательно соединенных микрофона и микрофонного усилителя, а также в виде полосовых фильтров, число которых равно числу усилительных каналов и частотные характеристики которых идентичны частотным характеристикам соответствующих полосовых фильтров в усилительных каналах, подключенных входами к выходу микрофонного усилителя, и переключатель с двумя группами контактов для каждого канала, при этом входы первой и второй групп переключателя соединены с первым и вторым входами блока управления в каждом канале соответственно, первые выходы для первого режима работы, в котором не учитывается искажающее влияние выходного звукового усилителя и помещения на прослушивание фонограммы, первых групп переключателя соединены с выходами регулируемых усилителей соответствующих усилительных каналов, первый выход второй группы переключателя канала с центральной частотой 1 кГц соединен с выходной клеммой устройства, второй выход для режима, учитывающего искажающее влияние выходного звукового усилителя и помещения при прослушивании фонограммы, первой группы переключателя усилительного канала с центральной частотой 1 кГц соединен с вторыми выходами вторых групп переключателя в остальных каналах и с выходом полосового фильтра микрофонного блока с центральной частотой 1 кГц, второй выход второй группы переключателя усилительного канала с центральной частотой 1 кГц соединен с выходом микрофонного усилителя микрофонного блока, а вторые выходы первых групп переключателя соединены с выходами соответствующих полосовых фильтров, имеющих частотные характеристики, идентичные этим характеристикам фильтров в усилительных каналах микрофонного блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1