Спектральное представление системы Dolby SR

В этой системе сигналы записываются не «впрямую», а с учётом не только их уровня, но и спектрального состава. Необходимо проанализировать кривые равной громкости на рис. 8.33,особенно только две, соответствующие максимальному и минимальному уровням слышимости.

Очевидно, что все реально воспринимаемые звуки будут находиться в области, ограниченной этими двумя кривыми. Более громкие находятся за пределами болевого порога, а более тихие нам попросту не слышны.

Вот в соответствии с этим «окном слышимости» и построена работа системы Dolby SR. При её разработке было учтено, что самые низкочастотные и самые высокочастотные звуки, которые находятся по краям звукового диапазона, даже при довольно значительных их абсолютных уровнях, тем не менее, не будут слышны, или, если и будут слышны, то крайне незначительно.

Рис. 8.33. Кривые равной громкости

При обработке входного сигнала, помимо особого компрессирования, Dolby SR ещё и изменяет его АЧХ – так, чтобы она в максимально возможной мере совпадала с соответствующей кривой равной громкости.

Например, что будет, если для сигнала малого уровня преобразовать его АЧХ таким образом, чтобы она совпала с низшей из кривых равной громкости, т. е. поднять среднечастотную область?

На рис. 8.34 приведены две АЧХ – исходного сигнала (прямая пунктирная линия), и его же – после указанной обработки (верхняя пунктирная кривая).

Затем к полученному рисунку АЧХ обработанного сигнала добавлен ровный широкополосный шум, т. е. имитируется прохождение сигнала через тракт записи-воспроизведения, где этот шум неизбежно появится.

Рис. 8.34. Две АЧХ

На рис. 8.35 двумя пунктирными линиями изображены два сигнала. Верхняя кривая – это спектр входного сигнала, преобразованный кодером системы Dolby SR, а нижняя прямая – спектр шумов передающего тракта.

Что получится с нашими сигналами после восстановления на приёмной стороне (на выходе Dolby SR) исходной линейной АЧХ?

На рис. 8.36 верхняя пунктирная прямая изображает спектр записанного сигнала после его восстановления декодером Dolby SR, а нижняя пунктирная кривая – это спектр шума тракта, получающийся после декодера.

Рис. 8.35. АЧХ + шум

Рис. 8.36. Линейная АЧХ +шум по минимальной из кривых

Для наглядности здесь же приведена низшая из кривых равной громкости, соответствующая порогу слышимости (сплошная кривая).

Видно, что, помимо восстановления исходного сигнала, при этом произошло и перераспределение спектра шумов. В области НЧ и ВЧ – уровень сигнала шума даже повысился. Однако из-за малой чувствительности слуха человека на краях диапазона эти шумы будут неслышимы, и увеличение их абсолютного уровня никакого влияния на собственно звук не окажет. А вот в области средних частот, где чувствительность уха максимальна, шум стал значительно меньше, и благодаря этому общий уровень воспринимаемых ухом шумов значительно ослабится.

Таков основной принцип работы системы Dolby SR в той его части, которая касается изменения ею АЧХ тракта передачи в паре кодер-декодер.

Конечно, кроме изменения АЧХ в системе Dolby SR, также производится и компрессирование сигнала в кодере с последущим его экспандированием в декодере. Однако невозможно выделить в аппаратной реализации Dolby SR отдельные корректоры АЧХ и отдельные компрессоры и экспандеры. Все эти функции выполняются одними и теми же узлами – частотнозависимыми компрессорами. Для этого фирма Dolby разработала особую конструкцию такого компрессора, который совмещен со скользящим фильтром, аналогичным применяемым в денойзерах. При его работе одновременно изменяется и АЧХ сигнала, и осуществляется его компрессия и экспандирование.

Заключение

В пособии были рассмотрены некоторые вопросы, связанные с формированием и обработкой важной части мультимедийной информации – аудио (звуковой) информации.

Методы формирования и обработки звука постоянно развиваются и совершенствуются. Поэтому автор ни в коей степени не претендует на окончательную полноту представленного материала, однако он считает полезным изучение материалов пособия.

Список литературы

1. fdstar.com/2008/04/10.htm

2. Тропченко А. Ю., Тропченко А.А. Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики Методы сжатия изображений, аудиосигналов и видео Учебное пособие по дисциплине «Теоретическая информатика» / Санкт-Петербург. 2009.

3. http://websound.ru/theory/digitalsound.htm

4. Чернецкий М. Системы шумоподавления / Звукорежиссер: электрон. журн. 2001. № 9. URL: http://rus.625-net.ru/archive.htm.

5. Гендри К. Системы шумоподавления / Звукорежиссер: электрон. журн. 2004. № 6,7,8. URL: http://rus.625-net.ru/archive/z0604/noise.htm; http://rus.625-net.ru/archive/z0704/noise.htm; http://rus.625-net.ru/archive/z0804/hendri.htm