Нелинейные искажения акустической системы

    Система регулировки зоны охвата в системе  МS (рисунок 13):

    

 
Рисунок 13. Регулировка зоны охвата в системе MS 

    Существует  установка микрофонов над головой  при записи музыки Overhead. Отличается большим чем в предыдущих системах расстояниями между микрофонами. Микрофоны устанавливаются на высоте 2,4-3 метра. Первые три микрофона ненаправленные и наклонены вниз на угол 30 градусов. 

    Система сферическая и  с имитацией искусственной  головы 

    Два ненаправленных микрофонов размещаются  на твердой сфере диаметром 20 см (рисунок 14)диафрагмы совмещены с поверхностью сферы. Недостатки примитивнойимитации звукового поля вокруг человеческой головы (с микрофонным углом охвата): разница между интенсивностью на микрофонах будет слишком большой. 
 

    

 
Рисунок 14. Микрофонная сферическая система 

    Два микрофона вставляются в более  современную модель головы (рисунок 15) с раковинами для ушей, носа и  т.д. Искусственная голова дороже. 

    

 
Рисунок 15.Микрофонная бинауральная система "Искусственная голова" 
а - принципиальная схема;б - общий вид;в - схема преобразования из бинаурального в стереосигнал. 

    Микрофонные системы для SorroundSound 

    Делятся на:

1. Совмещенные системы.
2. Распределенные системы.

    Система DoubleMS (рисунок 16) – эта система отличается от обычной МS дополнительным микрофоном. Четыре микрофона на два на каждое ухо.

    

 
Рисунок 16. Система DoubleMS 

    Достоинства системы: угол охвата большой (120 градусов), можно ставить близко к источникам, может производить звук на системе 5:1.

    Сферическая система для Sorround Sound(рисунок 17).

     

 
Рисунок 17. Сферическая система для Sorround Sound 

    Система Soundfield (рисунок 17). 4 микрофона. Первичный сигнал А. возможно получить сигнал в формате bi. Он имитирует сигнал от ∞-х микрофонов расположенных слева на право, вверх вниз в количестве трех штук. Biформат может конвентироваться в любые варианты системы воспроизведения моностереоSorround Sound 10:1.

     

 
Рис.17. Система Soundfield. Блок-схема и процессор 

    Система Audio-TechnicaAT 895 – система с адаптивным управлением. Она и несколько других представляет из себя микрофонные антенны, которые с помощью цифровых фильтров синтезируются различные диапазоны направленности адаптированных к окружающему пространству и характеристикам звука. Она состоит из центрального остронаправленного микрофона и 4-х кардиоидных плюс система обработки.

    Система Sorround Sound с разнесенными микрофонами: Пятиканальная система (рисунок 18): 

    

    

    Рисунок 18. Пятиканальная конфигурация центральных микрофонов 

    Система INA5  - аналогичные другим расстояния (рисунок 19).Более качественный звук воспроизводится другой системой: 3 передних для создания точного мнимого фронтального образа, задние для схватывания окружающего пространства.

    

    

    Рисунок 19. Микрофонная система типа INA-5 

    Система Fukada Tree (рисунок 20). Система дает максимальный качественный эффект передачи зала, в котором производится запись. В этой системе заданы кардиоидные микрофоны, расположенные на критическом (для данного помещения) расстоянии.

 

    

    Рисунок 20. Микрофонная система Fukada Tree 

    Критическое расстояние – это расстояние, на которое величины прямой и отраженной энергии равны друг другу. Зависит  от времени реверберации (ЭХО) и объема зала.

    Система NHKвключает несколько микрофонов (рисунок 21). Три главных совмещенных микрофона с делительным диском, два боковых записывающих периферийно источник и отражение от заданной стенки плюс 4 микрофона 8-ки для создания пространственного отражения зала, плюс два микрофона у самых боковых стенок, для дополнительного эффекта пространственного ощущения.  
 
 

     
 
 
 
 
---
 

    

    Рисунок 21. Микрофонная система типа Hamasaki (NHK) 

    Псевдобинауральная техника (рисунок 22). Система дает интересные пространственные эффекты и является смесью биноуральнойстреофании и системы SorroundSound.

 

    

    Рисунок 22. Псевдобинауральная техника

    Проводились психофизические опыты пооценке качества звука, записанного различными системами Sorround Sound. Самые высокие оценки получила система Fukada Tree.

    Стереотелефоны

    Телефон – это электроакустический преобразователь, с помощью которого электрические  сигналы преобразуются в акустические колебания, предназначенные для  работы в условиях акустической связи  с ухом.

    Составные элементы стереотелефонов:

1. Два телефона – каждый включает в себя преобразователь в корпусе.
2. Амбушюр.
3. Оголовье.
4. Кабель.
5. Соеденитель.

    Корпус  служит для защиты преобразователя  от повреждений, обеспечивает акустическую нагрузку и закрепление оголовья (при наличии).

    Амбушюр – деталь телефона, обеспечивающая акустическую связь с ухом.

    Оголовье  служит для соединения двух телефонов  и закрепления на голове. 

    Классификация телефонов 

1. По принципу преобразования электрического сигнала  в звуковой:

1. Электродинамические.

2. Электростатические.
3. Пьезоэлектрические.

    Электродинамические делятся на:

1. Катушечные – цилиндрическая катушка.
2. Ортоизодинамические.

    Катушечные  делятся на:

        1. С минимальной магнитной системой.

        2. С легкой магнитной системой.

    Электродинамический преобразователь стереосистемы (рисунок 23). 

    

    Рисунок 23. Электродинамический преобразователь  стереосистемы 

    Изодинамический излучатель. Изодинамический излучатель представлен на рисунке 24.

    

    Рисунок 24. Изодинамический излучатель

    Мембрана  из майлара имеет проводящие дорожки, движущиеся силой Лоренца. Магнитная система сложной формы – две перфорируемые пластины со стержневым магнитом. Полюса решётки чередуются, поэтому между соседними стержневыми магнитами создаётся магнитный зазор. Мембрана 8-10 мкм. Ток протекая по дорожке мембраны создаёт электромагнитное поле. Оно взаимодействует с полем в зазоре и колеблет мембрану.

    Ортодинамический излучатель. Принцип аналогичен, только магнитная система состоит из двух дисков с перфорацией. Диски намагничены особо: концентричные кольца с чередующимися полюсами (рисунок 25).

    

    Рисунок 25. Концентричные кольца с чередующимися  полюсами

    В магнитном зазоре между дисками  майларовая мембрана, на ней проводящие дорожки по спирали. Один контакт проводящей дорожки по центру, другой на краю излучателя. При протекании тока в дорожке происходит взаимодействие электромагнитного поля дорожки и магнитного поля дисков, мембрана колеблется. Иногда для увеличения подвижности мембрану гофрируют.

    Электростатический  излучатель. Качество звука неудачное. Между статорами высокого напряжения (1-10 кВ) между которыми обычно находятся пленки плюс поляризация. Статоры из перфорированного материала. Диэлектрик на них защищает потребителя (рисунок 26). Переменное электростатическое поле от высокого напряжения перемещает заряженную пленку к стенкам статора в зависимости от заряда стенок.

    

Рисунок 26. Электростатический излучатель 

2. По виду корпуса:
1. Закрытые  (рисунок 27 б).
2. Открытые  (рисунок 27 а).

 

Рисунок 27. Типы телефонов 

    Закрытые  телефоны замкнуты на внутреннем объеме уха. Бывают крепежные и вкладные.

    Открытые  пространственные внутри уха, свободно сообщаются с окружающим за счет неплотного амбушюра и отверстия в корпусе  и магнитопровода.  

3. По области  применения:
1. Высококачественные студийные, для контроля качества записи.
2. Бытовые.
3. Совмещенные с микрофоном (оголовье).
4. Спецсвязь.

 

4. По способу  передачи сигнала к ним:
1. Проводные.
2. Безпроводные.

 

5. По видам  процессорной обработки: в зависимости  от прграммного обеспечения.

 

    Способы оценки основных характеристик  стереотелефонов 

    Измерение параметров (чувствительности, АЧХ, и  др.) аналогично измерениям для акустической системы, но проблема заключается в  измерении звукового давления внутри ушной раковины. Для этого используют прямые и косвенные методы.

    Прямые:

1. Искусственное ухо – металлическая модель с тремя камерами для воздуха. Их объемы равны объемам камер уха, не учитывается взаимодействие уха с головой в целом.
2. Искусственная голова – более корректно учитывает прохождение звука по тканям головы. Дорогая и не совсем точная.
3. Измерительный зонт микрофона в человеческом ухе – идеальна по прохождению звука по тканям, но:
• Искажения акустического поля за счет неточности зонда.
• Разброс архитектуры камер уха и отражения дает различный результат измерения на различных личностях.

 

    Косвенные методы измерения  звукового давления в стереотелефонах 

    Для упрощения определения чувствительности наушников, эксперимент для измерения  чувствительности, проводят методом  сравнения или замещения.

    Метод замещения. Эксперту предлагается прослушать звуки определенной частоты из АС, расположенной от него на расстоянии 2 м. Причем, уровень звука выровняли так, что он одинаков для всех частот и на 1/3 октавных диапазонах, где производится работа для высоких частот. Эксперт после прослушивания сигнала из АС, вставляет в уши стереотелефоны и регулирует их громкость, таким образом, чтобы она соответствовала громкости звука из динамиков. Принимается, что выходной сигнал из стереотелефона, измеряемым микрофоном (для АС), равен выходному сигналу, обеспечивающему АС (давление на ушную камеру).