Передача аудио сигнала без проводов. Приспособление для приема и передача звуковых сигналов Устройство для приема звуковых вещательных передач

Основные характеристики звука. Передача звука на большое расстояние.

Основные характеристики звука:

1. Тон звука (количество колебаний в секунду). Звуки низкого тона (например, звук, создаваемый большим барабаном) и высокого тона (например, свист). Ухо легко различает эти звуки. Простые измерения (развёртка колебаний) показывают, что звуки низких тонов – колебания малой частоты в звуковой волне. Звуку высокого тона соответствует большая частота колебаний. Частота колебаний в звуковой волне определяет тон звука.

2. Громкость звука (амплитуда). Громкость звука, определяемая его действием на ухо, является оценкой субъективной. Чем больше поток энергии, притекающей к уху, тем больше громкость. Удобной для измерения является интенсивность звука – энергия, переносимая волной за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны. Интенсивность звука возрастает при увеличении амплитуды колебаний и площади тела, совершающего колебания. Также для измерения громкости пользуются децибелами (дБ). Например, громкость звука хороша листьев оценивается в 10 дБ, шёпота – 20 дБ, уличного шума - 70 дБ, болевой порог – 120 дБ, а смертельный уровень – 180 дБ.

3. Тембр звука . Вторая субъективная оценка. Тембр звука определяется совокупностью обертонов. Разное количество обертонов, присущих тому или иному звуку, придаёт ему особую окраску – тембр. Отличие одного тембра от другого обусловлено не только числом, но и интенсивностью обертонов, сопровождающих звучание основного тона. По тембру легко можно различать звуки различных музыкальных инструментов, голоса людей.

Звуковые колебания с частотой менее 20 Гц человеческое ухо не воспринимает.

Звуковой диапазон уха – 20 Гц – 20 тыс. Гц.

Передача звука на большое расстояние.

Проблема передачи звука на расстояние была успешно решена посредством создания телефона и радио. С помощью микрофона, имитирующего человеческое ухо, акустические колебания воздуха (звук) в определённой точке преобразуют в синхронные изменения амплитуды электрического тока (электрический сигнал), который по проводам или с помощью электромагнитных волн (радиоволн), доставляют в нужное место и преобразуют в акустические колебания, подобные исходным.

Схема передачи звука на расстояние

1. Преобразователь «звук - электрический сигнал» (микрофон)

2. Усилитель электрического сигнала и электрическая линия связи (провода или радиоволны)

3. Преобразователь «электрический сигнал – звук» (громкоговоритель)

Объёмные акустические колебания воспринимаются человеком в одной точке и могут быть представлены в виде точечного источника сигнала Сигнал имеет два параметра, связанных функцией времени: частоту колебания (тон) и амплитуду колебания (громкость). Необходимо пропорционально преобразовать амплитуду акустического сигнала в амплитуду электрического тока, сохраняя частоту колебания.

Источники звука - любые явления, вызывающие местное изменение давления или механическое напряжение. Широко распространены источники Звука в виде колеблющихся твёрдых тел. Источниками Звука могут служить и колебания ограниченных объёмов самой среды (например, в органных трубах, духовых музыкальных инструментах, свистках и т.п.). Сложной колебательной системой является голосовой аппарат человека и животных. Обширный класс источников Звук -электроакустические преобразователи, в которых механические колебания создаются путём преобразования колебаний электрического тока той же частоты. В природе Звук возбуждается при обтекании твёрдых тел потоком воздуха за счёт образования и отрыва вихрей, например при обдувании ветром проводов, труб, гребней морских волн. Звук низких и инфранизких частот возникает при взрывах, обвалах. Многообразны источники акустических шумов, к которым относятся применяемые в технике машины и механизмы, газовые и водяные струи. Исследованию источников промышленных, транспортных шумов и шумов аэродинамического происхождения уделяется большое внимание ввиду их вредного действия на человеческий организм и техническое оборудование.

Приёмники звука служат для восприятия звуковой энергии и преобразования её в др. формы. К приёмникам Звука относится, в частности, слуховой аппарат человека и животных. В технике для приёма Звука применяется главным образом электроакустические преобразователи, например, микрофон.
Распространение звуковых волн характеризуется в первую очередь скоростью звука. В ряде случаев наблюдается дисперсия звука, т. е. зависимость скорости распространения от частоты. Дисперсия Звука приводит к изменению формы сложных акустических сигналов, включающих ряд гармонических составляющих, в частности - к искажению звуковых импульсов. При распространении звуковых волн имеют место обычные для всех типов волн явления интерференции и дифракции. В случае, когда размер препятствий и неоднородностей в среде велик по сравнению с длиной волны, распространение звука подчиняется обычным законам отражения и преломления волн и может рассматриваться с позиций геометрической акустики.

При распространении звуковой волны в заданном направлении происходит постепенное её затухание, т. е. уменьшение интенсивности и амплитуды. Знание законов затухания практически важно для определения предельной дальности распространения звукового сигнала.

Способы коммуникации:

· Изображения

Система кодирования должна быть понятна адресату.

Звуковые коммуникации появились первыми.

Звук (носитель – воздух)

Звуковая волна – перепады давления воздуха

Кодируемая информация – барабанные перепонки

Чувствительность слуха

Децибел – относительная логарифмическая единица

Свойства звука:

Громкость (Дб)

Тональность

0 Дб = 2*10(-5) Па

Порог слышимости – болевой порог

Динамические диапазон – отношение самого громкого звука к самому маленькому

Порог = 120 Дб

Частота (Гц)

Параметры и спектр звукового сигнала: речь, музыка. Реверберация.

Звук – колебание, имеющее свою частоту и амплитуду

Чувствительность нашего уха к разным частотам – разная

Гц – 1 к\с

От 20 Гц до 20 000 Гц – звуковой диапазон

Инфрозвуки – звуки менее 20 Гц

Звуки свыше 20 тыс. Гц и менее 20 Гц не воспринимаются

Промежуточная система кодирования и декодирования

Любой процесс может быть описан набором гармонических колебаний

Спектр звукового сигнала – совокупность гармонических колебаний соответствующих частот и амплитуд

Амплитуда меняется

Частота постоянна

Звуковое колебание – изменение амплитуды во времени

Зависимость взаимных амплитуд

Амплитудно-частотная характеристика – зависимость амплитуды от частоты

У нашего уха есть амплитудно-частотная характеристика

Устройство не идеально, у него есть АЧХ

АЧХ – у всего, что связано с преобразованием и передачей звука

Эквалайзер регулирует АЧХ

340 м\с – скорость звука в воздухе

Реверберация – размывание звука

Время реверберации – время, за которое сигнал уменьшится на 60 Дб

Компрессирование – прием обработки звука, когда громкие звуки снижены, а тихие звучат громче

Реверберация – характеристика помещения, в котором распространяется звук

Частота дискретизации – количество отсчетов в секунду

Фонетическое кодирование

Фрагменты информационного образа – кодирование – фонетический аппарат – человеческий слух

Волны не могут распространяться далеко

Можно увеличить мощность звучания

Электрический ток

Длина волны – расстояние

Звук=функция A(t)

Преобразовать А звуковых колебаний в А электрического тока = вторичное кодирование

Фаза – задержка в угловых измерениях одного колебания относительно другого во времени

Амплитудная модуляция – информация содержится в изменении амплитуды

Частотная модуляция – в частоте

Фазовая модуляции – в фазе

Электромагнитное колебание – распространяется без поводов

Окружность 40 тыс.км.

Радиус 6,4 тыс. км

Мгновенно!

Частотные, или линейные искажения возникают на каждом этапе передачи информации

Коэфициент передачи амплитуды

Линейные – будут передаваться сигналы с потерей информации

Можно скомпенсировать

Нелинейные – нельзя предотвратить, связаны с невосстановимым искажением амплитуды

1895 г. Эрстед Максвел обнаружил энергию – электромагнитные колебания могут распространяться

Попов изобрел радио

1896 г зарубежом Маркони купил патент, право на использование трудов Тесла

Реальное применение в начале ХХ века

Колебание электрического тока не сложно накладывать на электромагнитные колебания

Частота должна быть выше частоты информации

В начале 20-х годов

Передача сигнала методом амплитудной модуляции радиоволн

Диапазон до 7 000 Гц

AM Радиовещание длинноволновое

Длинные волны, имеющие частоты выше 26 мГц

Средние волны от 2,5 мГц до 26 мГц

Нет границ распространения

Ультракороткие волны (частотная модуляция), стереовещание (2 канала)

FM – частотная

Фазовая не используется

Несущая частота радио

Диапазон радиовещания

Несущая частота

Зона уверенного приема – та территория, на которой радио-волны распространяются с энергией, достаточной для качественного приема информации

Dкм=3,57(^H+^h)

Н – высота передающей антенны (м)

h – высота приемной (м)

от высоты антенны при условии достаточной мощности

Радио-передатчик – несущая частота, мощность и высота расположения передающей антенны

Лицензируемый

Для распространения радио-волн требуется лицензия

Сеть радиовещания:

Источник звук содержания (контента)

Соединительные линии связи

Передатчики (Луначарского, возле цирка, азбест)

Радиоприемник

Резервирование энергопитания

Радиопрограмма – совокупность звуковых сообщений

Радиостанция – источник вещания радиопрограммы

· Традиционные: Радиоредакция (творческий коллектив), Радиодом (совокупность технических и технологических средств)

Радиодом

Радиостудия – помещение, обладающее подходящими акустическими параметрами, звукоизолированное

Дискретизация по чистоте

Аналоговый сигнал во времени разбивается на интервалы. Измеряется в Герцах. Количество интервалов нужно чтоб замерить амплитуду на каждом отрезке

Разрядность квантования. Частота дискретизации – разбиение сигнала во времени на равные отрезки в соответствии с теоремой Котельникова

Для неискаженной передачи непрерывного сигнала, занимающего определенную полосу частот, необходимо, чтобы частота дискретизации была как минимум вдвое выше верхней частоты воспроизводимого диапазона частот

От 30 до 15 кГц

CD 44-100 кГц

Цифровое сжатие информации

- или компрессия – конечная цель – исключение из цифрового потока избыточной информации.

Звуковой сигнал – случайный процесс. Уровни связаны в течение времени корреляции

Корреляционные – связи, описывающие события во временных отрезках: предыдущего, настоящего и будущего

Длительные – весна, лето, осень

Кратковременные

Метод экстраполяции. Из цифрового в синусойду

Передают только разницу следующего сигнала и предыдущего

Психофизические свойства звука – позволяет уху отбирать сигналы

Удельный вес в объеме сигнала

Реальные\импульсивные

Система помехоусточива, от формы импульса ничего не зависит. Импульс легко восстановить

АЧХ – зависимость амплитуды от частоты

АЧХ регулирует тембр звучания

Эквалайзер – корректор АЧХ

Низкие, средние, высокие частоты

Басы, средние, верха

Эквалайзер 10, 20, 40, 256 полосные

Анализатор спектра – удалить, распознать голос

Психоакустические устройства

Силы – процесс

Частотное устройство обработки – плагины – модули, которые при открытом коде программы дорабатывают, посылают

Динамическая обработка сигнала

Приложения – устройства, которые регулируют динамические устройства

Громкость – уровень сигнала

Регуляторы уровня

Фейдеры \ микшеры

Фейд in \ Фейд out

Уменьшение шума

Пикосрезатель

Компрессор

Шумоподавитель

Цветовое зрение

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (фоторецепторов): высоко чувствительные палочки, отвечающие за ночное зрение, и менее чувствительные колбочки, отвечающие за цветное зрение.

В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на красный, зелёный и синий участки спектра.

Бинокулярное

Зрительный анализатор человека в нормальных условиях обеспечивает бинокулярное зрение, то есть зрение двумя глазами с единым зрительным восприятием.

Частотные диапазоны радиовещания АМ (ДВ, СВ, КВ) и ЧМ (УКВ и FM).

Радио - разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется сигнал с требуемыми характеристиками (частота и амплитуда сигнала). Далее передаваемый сигнал модулирует более высокочастотное колебание (несущее). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей - несущей). Таким образом, происходит извлечение полезного сигнала. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком (искажения вследствие помех и наводок).

В практике радиовещания и телевидения используется упрощённая классификация радиодиапазонов:

Сверхдлинные волны (СДВ) - мириаметровые волны

Длинные волны (ДВ) - километровые волны

Средние волны (СВ) - гектометровые волны

Короткие волны (КВ ) - декаметровые волны

Ультракороткие волны (УКВ) - высокочастотные волны, длина волны которых меньше 10 м.

В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.

СВ сильно поглощаются ионосферой днём, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отражённой волной.

КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т. н. зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью - более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на больши́е расстояния при малой мощности передатчика.

УКВ распространяются прямолинейно и, как правило, не отражаются ионосферой, однако при определённых условиях способны огибать земной шар из-за разности плотностей воздуха в разных слоях атмосферы. Легко огибают препятствия и имеют высокую проникающую способность.

Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).

Новые диапазоны ТВ вещания

· MMDS диапазон 2500-2700 ГГЦ 24 канала для аналогового ТВ вещания. Использовалось в системе кабельного телевидения

· LMDS: 27,5-29,5 ГГЦ. 124 ТВ аналоговых канала. С цифровой революции. Осваивается операторами сотовой связи

· MWS – MWDS: 40,5-42,4 ГГЦ. Система сотового телевещания. Высокие 5 км частоты быстрое поглощаются

2. Изображение на пиксели разложить

256 уровней

Опорный кадр, затем его изменения

Аналогово-цифровой преобразователь

На входе – аналог, на выходе – цифровой поток. Форматы цифрового сжатия

Некопменсированное видео – три цвета в пикселях 25 к\с, 256 мегабит\с

dvd, avi – имеет поток 25 мб\с

mpeg2 – дополнительная компрессия от 3-4 раз в спутнике

Цифровое ТВ

1. Упрощаем, уменьшаем количество точек

2. Упрощаем выбор цвета

3. Применяем компрессии

256 уровней – динамический диапазон яркости

Цифровое в 4 раза больше по горизонтали и вертикали

Недостатки

· Резко ограниченная территория покрытия сигнала, внутри которой приём возможен. Но эта территория при равной мощности передатчика больше, чем у аналоговой системы.

· Замирания и рассыпания картинки на «квадратики» при недостаточном уровне принимаемого сигнала.

· Оба «недостатка» являются следствием преимуществ передачи цифровых данных: данные либо принимаются качественно на 100 % или восстанавливаются, либо принимаются плохо с невозможностью восстановления.

Цифровое радио - технология беспроводной передачи цифрового сигнала посредством электромагнитных волн радиодиапазона.

Преимущества:

· Более высокое качество звука по сравнению с FM-радиовещанием. В настоящее время не реализовано из-за низкой скорости потока (типично 96 кбит/c).

· Помимо звука могут передаваться тексты, картинки и другие данные. (Больше, чем в RDS)

· Слабые радиопомехи никак не изменяют звук.

· Более экономичное использование частотного пространства посредством передачи сигналов.

· Мощность передатчика может быть сокращена в 10 - 100 раз.

Недостатки :

· В случае недостаточной мощности сигнала в аналоговом вещании появляются помехи, в цифровом - трансляция пропадает вовсе.

· Задержка звука из-за времени, необходимого на обработку цифрового сигнала.

· В настоящий момент во многих странах мира проводятся «полевые испытания».

· Сейчас в мире постепенно начинается переход к "цифре", но он гораздо медленнее, чем у телевидения из-за недостатков. Пока массовых отключений радиостанций в аналоговом режиме нет, хотя сокращается их количество в AM-диапазоне из-за более эффективного FM.

В 2012 году ГКРЧ подписан протокол, согласно которому выделяется полоса радиочастот 148,5-283,5 кГц для создания на территории Российской Федерации сетей цифрового радиовещания стандарта DRM. Также с соответствии с пунктом 5.2 протокола заседания ГКРЧ от 20 января 2009 г. № 09-01 проведена научно-исследовательская работа «Исследование возможности и условий использования цифрового радиовещания стандарта DRM в Российской Федерации в полосе частот 0,1485-0,2835 МГц (длинные волны)».

Таким образом, на неопределённое время вещание в FM-диапазоне будет осуществляться в аналоговом формате.

В России в первом мультиплексе цифрового эфирного телевидения DVB-T2 транслируются федеральные радиостанции Радио России, Маяк и Вести ФМ.

Интернет-радио или веб-радио - группа технологий передачи потоковых аудиоданных через сеть Интернет. Также в качестве термина интернет-радио или веб-радио может пониматься радиостанция, использующая для вещания технологию потокового вещания в Интернет.

В технологической основе системы лежит три элемента:

Станция - генерирует аудиопоток (либо из списка звуковых файлов, либо прямой оцифровкой с аудио карты, либо копируя существующий в сети поток) и направляет его серверу. (Станция потребляет минимум трафика, потому что создаёт один поток)

Сервер (повторитель потока) - принимает аудиопоток от станции и перенаправляет его копии всем подключённым к серверу клиентам, по сути является репликатором данных. (Трафик сервера пропорционален количеству слушателей + 1)

Клиент - принимает аудиопоток от сервера и преобразует его в аудиосигнал, который и слышит слушатель интернет-радиостанции. Можно организовывать каскадные системы радиовещания, используя в качестве клиента повторитель потока. (Клиент, как и станция, потребляет минимум трафика. Трафик клиента-сервера каскадной системы зависит от количества слушателей такого клиента.)

Кроме потока звуковых данных обычно передаются также текстовые данные, чтобы в плеере отображалась информация о станции и о текущей композиции.

В качестве станции могут выступать обычная программа-аудиоплеер со специальным плагином-кодеком или специализированная программа (например - ICes, EzStream, SAM Broadcaster), а также аппаратное устройство, преобразующее аналоговый аудиопоток в цифровой.

В качестве клиента можно использовать любой медиаплеер, поддерживающий потоковое аудио и способный декодировать формат, в котором вещает радио.

Следует заметить, что интернет-радио к эфирному радиовещанию, как правило, никакого отношения не имеет. Но возможны и редкие исключения, которые, на территории СНГ не распространены.

Телевидение межсетевого протокола (интернет-телевидение или on-line TV) - система, основанная на двусторонней цифровой передаче телевизионного сигнала через интернет-соединения посредством широкополосного подключения.

Система интернет-телевидения позволяет реализовать:

· Управление пакетом подписки каждого пользователя

· Трансляцию каналов в формате MPEG-2, MPEG-4

· Представление телевизионных программ

· Функцию регистрации телевизионных передач

· Поиск прошлых телевизионных передач для просмотра

· Функцию паузы для телеканала в режиме реального времени

· Индивидуальный пакет телеканалов для каждого пользователя

Новые СМИ или новые медиа - термин, который в конце XX века стали применять для интерактивных электронных изданий и новых форм коммуникации производителей контента с потребителями для обозначения отличий от традиционных медиа, таких как газеты, то есть этим термином обозначают процесс развития цифровых, сетевых технологий и коммуникаций. Конвергенция и мультимедийные редакции стали обыденными элементами сегодняшней журналистики.

Речь прежде всего о цифровых технологиях и эти тенденции связаны с компьютеризацией общества, поскольку до 80-х медиа полагались на аналоговые носители.

Следует отметить, что согласно закону Рипля более высокоразвитые средства массовой информации не являются заменой предыдущих, поэтому задача новых медиа это и вербовка своего потребителя, поиск иных областей применения, «онлайн-версия печатного издания вряд ли способна заменить само печатное издание».

Следует различать понятия «новые медиа» и «цифровые медиа». Хотя и там, и здесь практикуются цифровые средства кодировки информации.

Любой человек может стать издателем «нового СМИ» с точки зрения технологии процесса. Вин Кросби, который описывает «масс-медиа» как инструмент вещания «одного многим», рассматривает новые медиа как коммуникацию «многих со многими».

Цифровая эра формирует иную медиа-среду. Репортёры привыкают к работе в киберпространстве. Как отмечается, ранее «освещение международных событий было делом нехитрым»

Говоря о взаимоотношениях информационного общества и новых СМИ, Ясен Засурский акцентирует внимание именно на трёх аспектах, выделяя новые медиа именно как аспект:

· Возможности СМИ на современном этапе развития информационно-коммуникационных технологий и интернета.

· Традиционные СМИ в условиях «интернетизации»

· Новые средства массовой информации.

Радиостудия. Структура.

Как организовать факультетское радио?

Контент

Что иметь и уметь? Зоны вещания, состав оборудования, кол-во человек

Лицензия не обязательна

(Территориальный орган «Роскомнадзор», регистр. сбор, обеспечить периодичность, минимум – 1 раз в год, свидетельство юридическому лицу, регистрируется радиопрограмма)

Творческий коллектив

Главные редактор и юридическое лицо

Менее 10 человек – договор, больше 10 – устав

Технической базой производства радиопродукции является комплекс оборудования, на котором осуществляется запись радиопрограмм, обработка и последующая трансляция. Основной технической задачей радиостанций является обеспечение четкой, бесперебойной и высококачественной работы технологического оборудования радиовещания и звукозаписи.

Радиодома и телевизионные центры являются организационной формой тракта формирования программ. Сотрудники радио и телецентров подразделяются на специалистов творческих (журналисты, звуко- и видеорежиссеры, работники отделов выпуска, отделов координации и т.д.) и технических специальностей - аппаратно-студийный комплекс (работники студий, аппаратных и некоторых вспомогательных служб).

Аппаратно-студийный комплекс - это взаимосвязанные блоки и службы, объединенные техническими средствами, с помощью которых ведется процесс формирования и выпуска программ аудио- и телевещания. В состав аппаратно-студийного комплекса входят аппаратно-студийный блок (для создания частей программ), аппаратная вещания (для РВ) и аппаратно-программный блок (для ТВ). В свою очередь, аппаратно-студийный блок состоит из студий и технических и режиссерских аппаратных, что обусловлено различной технологией непосредственного вещания и записи.

Радиостудии - это специальные помещения для проведения радиопередач, отвечающие ряду требований акустической обработки, чтобы поддерживать низкий уровень шумов от внешних источников звука, создавать равномерное в объеме помещения звуковое поле. С появлением электронных устройств для регулирования фазовых и временных характеристик все большее применение находят небольшие полностью «заглушенные» студии.

В зависимости от назначения, студии делятся на малые (эфирные) (8-25 кв. м), студии средней величины (60-120 кв. м), большие студии (200-300 кв.м).

В соответствии с замыслом звукорежиссера в студии устанавливаются микрофоны, подбираются их оптимальные характеристики (тип, диаграмма направленности, выходной уровень сигналов).

Монтажные аппаратные предназначены для подготовки частей будущих программ от несложного монтажа музыкальных и речевых фонограмм после первичной записи до сведения многоканального звучания к моно- или стереозвучанию. Далее в аппаратной подготовки программ формируются части будущей передачи из оригиналов отдельных произведений. Таким образом, формируется фонд готовых фонограмм. Из отдельных передач формируется вся программа, поступающая в центральную аппаратную. Отделы выпуска и координации осуществляют согласование действий редакций. В крупных радиодомах и телецентрах, чтобы обеспечить соответствие старых записей современным техническим требованиям вещания, существуют аппаратные реставрации фонограмм, где редактируется уровень шумов и различных искажений.

После полного формирования программы электрические сигналы поступают в трансляционную аппаратную.

Аппаратно-студийный блок комплектуется режиссерским пультом, контрольно-громкоговорящим агрегатом, магнитофонами и устройствами звуковых эффектов. Перед входом в студию устанавливают светящиеся надписи: «Репетиция», «Приготовиться», «Микрофон включен». Студии оборудованы микрофонами и пультом диктора с кнопками включения микрофонов, сигнальными лампами, телефонными аппаратами со световым вызывным сигналом. Дикторы могут связаться с аппаратной, отделом выпуска, редакцией, некоторыми другими службами.

Главным устройством режиссерской аппаратной является пульт звукорежиссера, с помощью которого решаются одновременно и технические, и творческие задачи: монтажи преобразование сигнала.

В аппаратной вещания радиодома из различных передач формируется программа. Части программы, прошедшие звукорежиссерскую обработку и монтаж, не требуют дополнительного технического контроля, но нуждаются в совмещении различных сигналов (речь, музыкальное сопровождение, звуковые заставки и т.д.). Кроме того, в современных аппаратных вещания устанавливается оборудование для автоматизированного выпуска программ.

Конечный контроль программ осуществляется в центральной аппаратной, где на звукорежиссерском пульте происходит дополнительное регулирование электрических сигналов и их распределение по потребителям. Здесь производится частотная обработка сигнала, его усиление до требуемого уровня, сжатие или экспандирование, введение позывных программы и сигналов точного времени.

Состав аппаратного комплекса радиостанции.

Основные выразительные средства радиовещания - музыка, речь и служебные сигналы. Для сведения воедино в правильном балансе (микширования) всех звуковых сигналов служит основной элемент аппаратного комплекса радиовещания - микшерный пульт (mixing console). Сформированный на пульте сигнал с выхода пульта проходит через ряд специальных устройств обработки сигнала (компрессор, модулятор и т.п.) и подается (через линию связи или непосредственно) на передатчик. На входы пульта подаются сигналы всех источников: микрофонов, передающих речь ведущих и гостей эфира; устройств звуковоспроизведения; устройств воспроизведения сигналов. В современной радиостудии количество микрофонов может быть различным - от 1 до 6 и даже больше. Впрочем, для большинства случаев достаточно 2-3. Используются микрофоны самых разных типов.
До подачи на вход пульта сигнал микрофона может подвергаться различной обработке (компрессирование, частотная коррекция, в некоторых специальных случаях - реверберация, тональный сдвиг и т.п.) с целью повышения разборчивости речи, выравнивания уровня сигнала и т.д.
Устройства звуковоспроизведения на большинстве станций представлены CD-плейерами и магнитофонами. Спектр используемых магнитофонов зависит от специфики станции: это могут быть цифровые (DAT - цифровой кассетный магнитофон; MD - устройство записи и воспроизведения на цифровой минидиск) и аналоговые устройства (бобинные студийные магнитофоны, а также профессиональные кассетные деки). На некоторых станциях применяется и воспроизведение с виниловых дисков; для этого используются либо профессиональные "грамстолы", либо - чаще - просто высококачественные проигрыватели, а иногда и специальные "диджейские" вертушки, аналогичные используемым в практике дискотек.
На некоторых станциях, где широко применяется принцип ротации песен, используется воспроизведение музыки непосредственно с жесткого диска компьютера, куда определенный набор ротируемых на этой неделе песен записывается предварительно в виде волновых файлов (как правило, в формате WAV). Устройства воспроизведения служебных сигналов применяются самых разных типов. Как и в зарубежном радиовещании, довольно широко используются аналоговые кассетные устройства (джингловоды), носителем звука в которых служит особая кассета с лентой. На каждой кассете, как правило, записывается один сигнал (заставка, джингл, отбивка, подложка и т.п.); лента в кассетах джингловода закольцована, следовательно, сразу после использования она снова готова к воспроизведению. На многих радиостанциях, где используется традиционный тип организациях вещания, сигналы воспроизводятся с бобинных магнитофонов. Цифровые устройства представляют собой либо устройства, где носителем каждого отдельного сигнала являются флоппи-диски или специальные картриджи, либо устройства, где сигналы воспроизводятся непосредственно с жесткого диска компьютера.
В аппаратном комплексе радиовещания используются также различные устройства записи: это могут быть как аналоговые, так и цифровые магнитофоны. Эти устройства применяются как для записи отдельных фрагментов эфира в архив радиостанции или с целью последующего повтора, так и для сплошной контрольной записи всего эфира (так называемый police tape). Кроме того, в аппаратный комплекс радиовещания входят мониторные акустические системы как для прослушивания программного сигнала (микса на выходе с пульта), так и для предварительного прослушивания ("подслушки") сигнала с различных носителей перед выводом этого сигнала в эфир, а также головные телефоны (наушники), в которые подается программный сигнал, и т.п. Частью аппаратного комплекса может являться также устройство RDS (Radio Data System) - система, позволяющая слушателю, обладающему специальным приемным устройством, принимать не только звуковой сигнал, но и текстовый (название радиостанции, иногда - название и исполнитель звучащего произведения, другая инофрмация), отображаемый на специальном дисплее.

Классификация

По чувствительности

· Высокочувствительные

· Среднечувствительные

· Низкочувствительные (контактные)

По динамическому диапазону

· Речевого

· Служебной связи

По направленности

У каждого микрофона есть АЧХ

· Не направленные

· Односторонне направленные

Стационарные

Пятничный

Телестудия

· Специальный свет – освещение в студии

· Звукопоглощающее покрытие под ногами

· Декорации

· Средства связи

· Звукоизолированное помещение для звукорежиссера

· Режиссер

· Видеомониторы

· Контроль звука 1 моно 2 стерео

· Технический персонал

Передвижная ТВ-станция

Передвижная репортажная станция

Видеозаписывающее устройство

Тракт звука

Видео-камера

Тайм-код ТС

Цвет – яркость трех точек красного, зеленого, синего цвета

Четкость, или разрешающая способность

Битрейт – цифровой поток

· Дискретизация 2200 линий

· Квантование

TVL (Ти Ви Лайн)

Вещательная (broadcast)

Линия – единица измерения разрешающей способности

Аналогово-цифровой преобразователь – цифровой

VHS до 300 TVL

Broadcast более 400 TVL

DPI – количество точек на дюйм

Глянец=600 DPI

Фото, портреты=1200 DPI

TV-изображение=72 DPI

Разрешающая способность камеры

Объектив – мегапиксели – качество электр. блока

720 на 568 гб\с

Digital video DV

HD High Definition 1920\1080 – 25мб\с

Хотим мы этого или нет, но придет время, когда мы избавимся от проводов. Будет время, когда в наших домах все бытовые устройства не будут нуждаться в проводном питании, все ведет к этому.

Сегодня будет рассмотрен метод передачи аудио сигнала без проводов. Разрабатывая это устройство, я не раз натыкался, на проблемы с приемом сигнала, поскольку в итоге, сигнал получался в не желанном качестве. Очередной вариант приемника позволяет принимать и воспроизвести четкий сигнал без хрипов и помех.

Схемы почти нет, только пара компонентов - солнечный модуль от китайских зарядных устройств для мобильника (был куплен за 10$), сетевой понижающий трансформатор на 10 - 15 ватт с коэффициентом трансформации 1:10 или 1:20, два аккумулятора от мобильных телефонов (буквально с любой емкостью), и сам лазер.

Приемник аудио-сигнала:

Передатчик аудио-сигнала:

Само устройство достаточно простое, имеется приемник и передатчик сигнала. В качестве передатчика был использован обыкновенный красный лазер, который был приобретен в магазине за 1$.

При помощи трансформатора, начальный сигнал преобразуется, затем усиливается при помощи аккумулятора и питает лазерный диод. Таким образом, в луче лазера содержится информация начального сигнала, лазер играет роль модулятора – преобразователя. Сигнал, поступая на приемник усиливается и подается на вход УНЧ.

Таким методом возможно передавать аудио сигнал на расстояние до 10 метров, затем сигнал слабеет, но при наличии хорошего предварительного УНЧ и конечного усилителя мощности, можно принимать сигнал и на больших расстояниях.

На основе такого метода можно собрать маломощные беспроводные наушники или удлинители аудио выходов.

К вторичной (понижающей) обмотке трансформатора подаем звуковой сигнал, например от музыкального центра или же более слабый сигнал от ПК. К вторичной обмотке последовательно включен источник питания и лазерный диод.

Основные характеристики звука:

Звуковые колебания с частотой менее 20 Гц человеческое ухо не воспринимает.

Звуковой диапазон уха – 20 Гц – 20 тыс. Гц.

Передача звука на большое расстояние.

Схема передачи звука на расстояние

1. Преобразователь «звук - электрический сигнал» (микрофон)

2. Усилитель электрического сигнала и электрическая линия связи (провода или радиоволны)

3. Преобразователь «электрический сигнал – звук» (громкоговоритель)

Способы коммуникации:

· Изображения

Система кодирования должна быть понятна адресату.

Звуковые коммуникации появились первыми.

Звук (носитель – воздух)

Звуковая волна – перепады давления воздуха

Кодируемая информация – барабанные перепонки

Чувствительность слуха

Децибел – относительная логарифмическая единица

Свойства звука:

Громкость (Дб)

Тональность

0 Дб = 2*10(-5) Па

Порог слышимости – болевой порог

Динамические диапазон – отношение самого громкого звука к самому маленькому

Порог = 120 Дб

Частота (Гц)

2. Параметры и спектр звукового сигнала: речь, музыка. Реверберация.

Звук – колебание, имеющее свою частоту и амплитуду

Чувствительность нашего уха к разным частотам – разная

Гц – 1 к\с

От 20 Гц до 20 000 Гц – звуковой диапазон

Инфрозвуки – звуки менее 20 Гц

Звуки свыше 20 тыс. Гц и менее 20 Гц не воспринимаются

Промежуточная система кодирования и декодирования

Любой процесс может быть описан набором гармонических колебаний

Спектр звукового сигнала – совокупность гармонических колебаний соответствующих частот и амплитуд

Амплитуда меняется

Частота постоянна

Звуковое колебание – изменение амплитуды во времени

Зависимость взаимных амплитуд

Амплитудно-частотная характеристика – зависимость амплитуды от частоты

У нашего уха есть амплитудно-частотная характеристика

Устройство не идеально, у него есть АЧХ

АЧХ – у всего, что связано с преобразованием и передачей звука

Эквалайзер регулирует АЧХ

340 м\с – скорость звука в воздухе

Реверберация – размывание звука

Время реверберации – время, за которое сигнал уменьшится на 60 Дб

Компрессирование – прием обработки звука, когда громкие звуки снижены, а тихие звучат громче

Реверберация – характеристика помещения, в котором распространяется звук

Частота дискретизации – количество отсчетов в секунду

7207, Класс 74 d, 6

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕ

ОПИСАНИЕ приспособления для приема и передачи звуковых сигналов.

К патенту ин-ной фирмы „Акц. о-во К. П. Герц, Оптическое заведение" (С. P. Goerz, Optische Anstalt Aktiengesellschaft), в r, Прессбурге, Чехо-Словакия, заявленному 26 августа 1925 года (ваяв. свид. № 4127).

Действительные изобретатели ин-цы М. Маурер (Мах Maurer) и

Э. Гашек (Eduard Haschek), в r. Клостернейбурге, Австрия.

Предлагаемое изобретение касается устройства приспособления, с помощью которого, с одной стороны, bIOKHO установить направление поступления звуковых импульсов от какого-либо отдаленного звукового источника, а, с друroN стороны, оказывается возможность посылать вдаль звуковые импульсы в определенном изолированном направлении в виде пучка параллельных лучей.

Служащие для этой цели слуховые определители направления или мегафоны не дают удовлетворительных результатов вследствие применения в них звуковых приемников или же передатчиков произвольной воронкообразной или грушевидной формы, от действия которых звуковые лучи попадают к месту назначения после многократного отражения и отклонения в интерферированном виде, а, следовательно, уже утратив акустическую чистоту.

Хотя, в качестве звуковых приемников и передатчиков применялпсь также. и правильные, с точки зрения акустики. параболоиды вращения, в фокусе которых устанавливались микрофоны или телефоны, в особенности в тех случаях, когда по шуму. исходящему от движущегося ночью, а., следовательно, невидимого летательного аппарата требовалось определить пространственное положение этого аппарата., но и в этом случае, достижение поставленной цели не вполне безупречно, так как при применении телефонов, поступающие звуковые импульсы дают лишь очень слабые импульсы тока, прп пользовании же микрофонами, необходимые изменения наклона телефонной мембраны для отыскания направления звука, сопровождаются неизбежныип перемещениями графитовых шариков, вредно отражающимися на звуковом приеме вследствие вызываемого ими побочного шума.

Предлагаемое приспособление для приема и передачи звуковых сигналов предназначается для устранения подобных недостатков, для каковой цели звуковые лучи, в случае поступления ах параллельным пучком из одного направления, собираются в фокусе приемного параболонда и направляются далее при помощи устанавливаемого, по возможности конфокально с первым, второго полого рефлектора таким образом, чтобы они попадали в ухо наблюдателя или на мембрану микрофона, поворачиваемого лишь в азимутальном направлении, в виде пучка параллельных или сходящихся лучей, при чем для облегчения определения направления приходящих звуковых лучей, входному отверстию для этих последних в рефлекторе может быть придаваемо такое очертание, чтобы при малом угловом отклонении поступающих звуковых лучей от оси приемного рефлектора в одном направлении, получались лишь незначительные, а в другом направлении вЂ” гораздо большие потери в силе звука. В то время как для приемного рефлектора наиболее подходящей формой оказывается единственно лишь параболоид вращения, в качестве отводящего рефлектора может быть применяем возможно более вытянутый параболоид, дающий пучки параллельных звуковых лучей большой силы, или устанавливаемый опять-таки конфокально с приемным параболоидом, эллипcomp вращения, при котором возможно соединение звуковых лучей во втором его фокусе.

Если при помощи подобных комбинаций рефлекторов отводить звуковые импульсы в противоположных направлениях, то при этом получаются приспособления, могущие быть применяемыми для отправления пучков параллельных звуковых лучей.

Формы осуществления предлагаемого изобретения представлены на схематическом чертеже, при чем фиг. 1 изображает боковой вид, фиг. 2 вЂ пл устройства с параболическим отводящим рефлектором, фиг. 3 вЂ боков вид, фиг. 4 вЂ пл устройства с эллиптическим отводящим рефлектором, фиг. 5вЂ” вид спереди комплектного определителя направления звука с поворачиваемою вокруг вертикальной и горизонтальной оси звуковой базой, в соединении с оптическим визирным приспособлением для отыскания звукового источника, а также для установки направления передачи звука в отправительных устройствах, m фиг. 6 вЂ 7 вЂ вари приспособления.

На всех фигурах линией Р, вЂ” х обозначено направление оси приемного нли передаточного отражателя А; линией

Р,вЂ” у вЂ” направление оси отводящего или подводящего рефлектора В, при чем буква Р, означает общий фокус обоих рефлекторов, в котором пересекаются все звуковые лучи, приходящие из направлении ж вЂ” Р, или, наоборот, посылаемые в этом направлении. На фиг, 3 и 4 буква Р, означает второй фокус отводящего илй подводящего эллипсоида.

Если указанные комбинации рефлекторов служат для отыскания направления приходящих звуковых лучей, те предпочтительно ограничивать поверхность приемного отражателя А, и входное отверстие отводящего отражателя В плоскостью, проходящею перпендикулярно к плоскости хР,у через общий фокус Р, и через расположенную по главному меридиану точку пересечения Х, обоих отражателей. Этим достигается то, что paze при совершенно незначительном отклонении направлений звука от оси хР, получаются весьма заметные ослабления звука в направлении оси у, между тем как даже более значительные отклонения от названного направления дают в противоположном направлении у совершенно незаметные ослабления звука.

Если описываемое приспособление служит для передачи направленных звуковых импульсов, то следует ограничение передаточного отражателя А, а также выходного отверстия нз подводящего рефлектора В, расположенного по оси

Р, х выполнять коническою поверхностью Х,Р,Х„ для которой образующею служйт E,Í,. При этом рекомендуется устанавливать направление звуковой передачи при помощи простого, расположенного своей осью параллельно Р,х диоптра или другого какоголибо визирного приспособления.

Также и в приемных звуковых устройствах является полезным, для нахождения звукового источника, присоединять к комбинации рефлекторов кольцевой или какой-либо другой диоптр, визирное направление которого соответствует линии E,õ.

Если источник звука связан с поверхностью земли, то для отыскания его положения достаточно азимутальной поворачиваемости оси Р,х, укрепленной на штативе комбинаций отражателей, при чем укрепление это должно допускать также и поворачивание вокруг оси Е, у. Если, однако, источником звука является невидимый летательный аппарат, то одновременно должны быть определяемы его акустический азимут и угол высоты, для чего можно пользоваться изображенной на фиг. 5 комбинациею рефлекторов при участии двух наблюдателей, из которых один должен определить азимутальную, а другойвЂ” вертикальную плоскость звука.

На вертикальной цапфе 1 штатива укреплена со свободою азимутального вращения вилка 2, образующая собой опору для горизонтальной опорной рамы 3, на которой накрепко насажены втулки 4, 5 для отражателей. Для достижения высокой чувствительности, звуковые отражатели в данном случае попарно обращены в разные стороны.

Обе образующие собою азимутальную звуковую базу комбинации отражателей состоят, при описываемой форме выполнения, из попарно соединенных между собою рефлекторов 7, 8, обе же, применяемые в качестве вертикальной звуковой базы, комбинации отражателей состоят каждая из трех, попарно конфокально установленных отражателей 9, 10, 11, а именно, из параболоидальных входных рефлекторов 9, r. которым конфокально примыкают перпендикулярные к оси вилки 3, эллиптические отводящие отражатели 10, связанные, в свою очередь, с внутренними эллипсоидальными или параболоидальными отводящими рефлекторами 11, направляющими звуковые лучи либо в слуховой орган наблюдателя, либо к вертикально расположенной мембране микрофона 13, который при таком устройстве не подвергается никаким изменениям наклона, а потому не дает мешающих побочных шумов ни при азимутальном, ни при вертикальном поворачивании рефлекторов. Броме того, на опорной раме 3, для облегчения отыскивания источника звука, установлена зрительная труба 12.

Если дело идет о восприятии помощью микрофона импульсов, исходящих от находящихся на большом расстоянии источников звука, значительного протяжения, например, целых театральных оркестров и сценических представлений, то для этой цели оказывается пригодной форма выполнения, при которой к приемному параболоиду конфокально примыкают не одна, а две, расположенных по одной оси отводящих полых поверхности (в виде эллипсоидов илм параболоидов), так, чтобы с фокусом приемного параболоида, как показано на фиг. 6, совпадало по одному фокусу обоих отводящих эллипсопдов, в плоскости вторых фокусов которых устанавливается по микрофону. Звуковые лучи., поступающие параллельно оси приемного параболоида, воспринимаются поровну каждым из отводящих эллипсоидов, между тем как вся совокупность лучей, поступающих параллельно направлению 1, воспринимается эллипсоидом В, совокупность же лучей, поступающих параллельно направлению И. воспринимается и отводится к микрофону эллипсоидом В. Вместо отводящих рефлекторов эллипсоидальной формы, в данном случае могут быть, конечно, применены и параболоидальные отражатели с наставленными цилиндрическими трубчатыми частями (фиг. 1, 2).

Б приемнику параболоиду могут быть также конфокально присоединяемы четыре IIO!Iblx отводящих поверхности (эллипсоидальные или параболоидальные) таким образом, что все они образуют прямоугольный крест.

На фиг. 7 схематически представлена еще другая форма выполнения, соответствующая фиг. 3. Собственно приемное устройство составлено при этом из двух. зеркально отражающих одна другую половин. На штативе S укреплена поворотная дуга В, соединенная с достаточным зазором при помощи вертикальных цапф Я, с отводящими отражате-. лями В. Корпус каждого из обоих отводящих рефлекторов накрепко связан с сегментами червячных колес Я, и Я, находящихся в зацеплении с червячным шпинделем Вр, приводимым во вращение при помощи маховичка Ь. Прп поворачивании этого маховичка, оба отводящих рефлектора В поворачиваются вокруг своих cooTBeTcTBóþùnõ цапф Я в противоположных направлениях, вследствие чего оси обоих приемных рефлекторов А устанавливаются под сходящимися углами друг к другу.

При отсутствии такого устройства получалось бы, например, при передаче. исполнения оркестром музыкальных произведений, то неудобство, что пространство между вертикальными плоскостями, проходящимп через осн приемных рефлекторов, оказалось бы мертвым пространством. Звуковые BoJIHbI, KoTophIe чаправлялись бы из этого пространства к описанному приспособлению, не воспринимались бы последним, так как в приемном рефлекторе они отражались бы в ту сторону, где не имеется отводящего отражателя. Если, поэтому требуется принять звуковые волны из подобного звукового источника, то толькочто описанное приспособление может быть установлено таким образом, чтобы оси приемных отражателей пересекались перед центром звуковых волн, в этом случае можно быть вполне уверенным, что все звуковые волны, выходящие из упомянутого источника к приспособлению, будут восприняты этим последним.

Описанное приспособление может быть использовано и для того, чтобы по величине сходнмости осей приемных рефлекторов и по расстоянию пх фокусов определить удаление звукового источника, Предмет патента.

1, Приспособление для приема и передачи звуковых сигналов, состоящее пз отражающих звук вогнутых поверхностей, характеризующееся тем, что одна из отражающих поверхностей А (фиг. 1 п 2), служащая приемным пли передаточным отражателем и выполненная в впде па; раболопда вращения, соединена с конфокально с нею устанавливаемою второю полою поверхностью вращения В, применяемою в качестве отводящего или приводящего отражателя.

2. В охарактеризованном в и. 1 приспособлении устройство отводящего илн подводящего отражателя, отличающееся тем, что присоединенный к параболоидальному приемному илп передаточному отражателю А, конфокально с ним, отражатель В выполнен или в виде эллипсоида вращения и служит для отведения звуковых лучей к одному центру, или выполнен в виде параболонда вращения и служит для получения параллельного пучка звуковых лучей.

3. Приспособление, охарактеризованное в п. и. 1 п 2., отличающееся тем, что поверхность приемного и отводящего отражателей ограничена плоскостью, проходящий через общий их фокус Р, и через лежащую в плоскости обеих осей отражателей точку пересечения Н, главных меридианов, перпендикулярно к названной плоскости (фиг. 3 и 4).

4. Видоизменение охарактеризованного в и. 3 приспособления, отличающееся тем, что поверхность подводящего н передаточного отражателя ограничена по имеющей с ним общую ось конической поверхности, вершина которой расположена в фокусе Г„ производящею же которой служит прямая, соединяющая этот фокус с точкой пересечения Н, главных меридианов обеих поверхностей (фиг. 3).

Статья по акустике из журнала "Наука и жизнь" №10 за 1939 год, в которой рассказывается об особенностях передачи музыки на расстоянии (те же вопросы возникнут позже при звукозаписи) - реверберация, неравномерность распространения звуковых волн в помещении, различия в мощности звучания музыкальных инструментов и т.п.

Художественное вещание завоевало себе прочное место в советском быту. Передача музыки и живого слова на огромные расстояния уже давно перестала казаться чудом. А когда чудо становится обыденностью, начинаются "мелкие придирки". Раньше радиослушателя привлекала сама возможность услышать артиста, исполняющего свой номер в каком-нибудь далеком городе. Теперь его в первую очередь интересуют качество и натуральность передачи.

Вместе с ростом художественных требований слушателя росла и совершенствовалась радиовещательная техника. Современный первоклассный приемник дает очень высокое качество передачи. Однако всем известно, что в концертном зале оркестр звучит лучше, натуральнее, чем по радио. Чего же недостает современному приемнику для создания полной художественной иллюзии при передаче, например, симфонической музыки?

Прежде чем ответить на этот вопрос, познакомимся с основами техники передачи звука на расстояние.

Простейшая схема передачи звука.

Звуковая волна представляет собой колебания частиц воздуха, распространяющиеся от частицы к частице со скоростью примерно 330 м/сек. При звучании какого-либо тона частицы воздуха совершают колебательные движения. Высоту тона определяет число таких колебательных движений в секунду, называемое частотой тона.

Всем известно, что звуковая энергия очень быстро убывает с расстоянием, что "крикнуть" из Москвы в Харьков нельзя. Поэтому для передачи на далекие расстояния звук надо превратить в какой-то другой вид энергии, способный перемещаться с большей скоростью и меньшими потерями. Обычно таким переносчиком служит электрический ток, передающий энергию на большие расстояния с огромной скоростью, равной почти 300 000 км/сек.

Простейшая схема электрической передачи звука изображена на рис. 1, Здесь М - прибор, превращающий звуковые колебания в электрические и называемый микрофоном. Он заставляет электроны в проводах колебаться по такому же точно закону, по какому колеблются частицы воздуха под действием звука. Но микрофон создает очень маленькие мощности, поэтому вслед за ним ставится усилитель У1 – специальное устройство, которое во много раз повышает эти мощности, не меняя характера колебаний. Проволочная линия П соединяет место передачи с местом приёма. Длина ее часто достигает нескольких сот километров. Пройдя такое большое расстояние, колебания заметно ослабевают. Поэтому на приемном конце ставится второй усилитель У2, который увеличивает мощность колебаний до нужной величины. Последний элемент схемы, громкоговоритель Г, служит для обратного превращения электрической энергии в звуковую: колебания частиц воздуха, создаваемые громкоговорителем, имеют точно тот же характер, что "колебания электронов в проводах, т. е. громкоговоритель точно воспроизводит звуковые сигналы, возникающие перед микрофоном".

Такова схема, лежащая в основе всякой передачи звука, в том числе и радиопередачи.

Что недостаёт ещё современному приёмнику?

Попробуем теперь ответить на вопрос, поставленный в самом начале статьи.

Человек, глухой на одно ухо, не в состоянии определить направление звука. Человек, у которого оба уха слышат одинаково хорошо, легко определяет, с какой стороны к нему приходит звук. Сама собой напрашивается мысль, что человек определяет направление звука благодаря тому, что слушает одновременно двумя ушами. Современная акустикa рисует этот процесс так: для высоких звуков, имеющих частоту выше 3 тыс. колебаний в секунду, голова человека служит почти непреодолимым препятствием, и за ней образуется "звуковая тень", т. е. пространство, почти лишенное звуковой энергии (рис. 2, а); при этом дальнее ухо слышит звук слабее, чем ближнее, т.е. направление звука человек осознает за счет разности громкостей; низкие звуки, частота которых лежит ниже 3000 колебаний в секунду, свободно огибают голову человека (рис. 2, b), и оба уха воспринимают почти одинаковую громкость; для таких частот основную роль играет то, что звуковая волна достигает ближнего уха на несколько долей секунды раньше, чем дальнего, т. е. здесь важна разница во времени.

Благодаря этим явлениям человек, слушая симфонический оркестр, по звуку угадывает положение отдельных инструментов на сцене. Чтобы оркестр передавался по радио "натурально, чтобы звук не сделался мертвым, "плоским", надо на месте приёма воспроизвести перспективу звука, его объем.

Ни один современный приемник, как бы "чисто" он ни работал, такого эффекта создать не может, так как к слушателю звук всегда приходит из одной точки - громкоговорителя. Чтобы передача была действительно натуральной, надо создать такие условия, при которых слушатель, не видя оркестра, мог бы легко определять, (вправо или влево, близко или далеко от него расположен каждый инструмент. Это значит, что если оркестр играет в зале № 1, а слушатели находятся в зале № 2, то в любой точке зала № 2 должны создаваться такие же звуковые колебания и в той же последовательности, как и в соответствующей точке зала №1. Из этого условия вытекает другое, более конкретное.

Дело в том, что звуковая волна, распространяясь в закрытом помещении, встречает на своем пути стены и другие препятствия. При этом она частью поглощается данным предметом, а частью отражается от него и распространяется дальше, но уже по другому направлению. Каждая звуковая волна может испытать несколько отражений раньше, чем достигнет уха слушателя. Так как звук распространяется сравнительно медленно, в больших помещениях такая волна-путешественница может дойти до уха слушателя через несколько секунд после того, как звук прекратился. Это интересное явление, позволяющее слышать источник звука, когда он уже перестал звучать, носит название реверберации.

Опыты показали, что роль отраженных волн очень велика. В концертном зале они составляют примерно девять десятых всех звуковых волн, достигающих уха слушателя. Поэтому для точного воспроизведения необходимо, чтобы все отражения в зале № 2 происходили точно так же, как в зале №1, т. е. оба зала должны иметь одинаковый объем, одинаковую форму и одинаковые акустические свойства.

Уяснив задачу, попробуем найти для нее правильное решение. Как всегда при решении новых вопросов начнем с "научной фантастики", т. с. найдем решение, заведомо невыполнимое, но идеально отвечающее поставленным требованиям. После этого можно "спуститься с небес на землю" и найти практическое решение, наиболее близкое к идеальному.

"Научная фантастика".

Пусть передача происходит в зале №1, а слушатели находятся в зале №2, причем оба зала одинаковы. И представим себе, что в зале №1 между публикой и оркестром повешен некий волшебный занавес, густо усеянный бесконечным множеством мельчайших микрофонов, но совершенно "прозрачный" для звуковых волн. Такой же занавес помещен между публикой и воображаемым оркестром в зале №2, но он уже покрыт сетью мельчайших громкоговорителей. Число и размещение их точно совпадают с числом и размещением микрофонов на первом занавесе. Каждый микрофон соединен с соответствующим ему громкоговорителем по схеме рис. 1.

Для воспроизведения всех нюансов при игре симфонического оркестра нужно передавать бесконечно широкую полосу частот. Кроме того, передающая система должна воспроизводить все мощности звука, которые для большого симфонического оркестра могут изменяться в 10 млн. раз!

Чтобы схема была во всех отношениях идеальной, условимся, что каждая из получившихся передающих систем, которые назовем каналами передачи, воспроизводит все частоты и все громкости одинаково точно. Ясно, что, выполнив все эти условия, мы получим идеальное воспроизведение: как только в зале № 1 зазвучит оркестр, репродукторы в зале № 2 точно воспроизведут пространственный узор звуковых колебаний, возникших в первом зале.

К сожалению, описанную передающую систему мы можем построить лишь мысленно. Выясним, насколько можно и нужно приблизиться к такому идеальному решению на практике.

"Спускаемся на землю".

Сначала вспомним о том что слушатели никогда не рассаживаются среди оркестрантов, а всегда на значительном расстоянии от них. При этом неточности объемной передачи звука становятся менее заметными подобно тому, как на большом расстоянии скрадываются недостатки плохого чертежа. А если требования снижаются, можно попробовать заменить бесчисленное множество каналов передачи всего лишь двумя или тремя.

Это предположение было проверено американцами Сноу и Стейнберг, которые проделали следующий опыт (рис. 3): в зале, отведенном для передачи, выделялась так называемая "звуковая площадка", по которой мог перемещаться говорящий человек. На площадке были отмечены 9 контрольных позиций, показанных на нашем рисунке. Вдоль одной из сторон площадки размещались 3 микрофона. Каждый микрофон соединялся по схеме рис. 1 с соответствующим громкоговорителем на "фиктивной звуковой площадке", удаленной от первого бала и отгороженной легким занавесом от большой контрольной аудитории. В последней находилась группа из 12 наблюдателей, обладающих хорошим музыкальным слухом . Каждый наблюдатель имел карандаш и листок бумаги, на котором была проведена линия, изображавшая занавес.

Диктор на звуковой площадке говорил с 15 позиций, включая 9 контрольных, а наблюдатели отмечали для каждой позиции кажущееся положение диктора относительно занавеса на своих листках. 15 позиций вместо 9 были взяты для того, чтобы исключить возможность запоминания.

Результаты измерении для двух и трех каналов передачи даны на рис. 4 (a и b). Как и следовало ожидать, два канала дают меньшую точность воспроизведения, чем три канала, что особенно заметно на средних позициях (позиции 4, 5, 6). Правда, многие читатели скажут, что и три канала дают далеко не блестящие результаты. Для таких придирчивых читателей мы помещаем рис. 4 с, соответствующий тому случаю, когда диктор перешел на фиктивную звуковую площадку и наблюдатели слушали его голос непосредственно. Как видео из рисунка, слуховой аппарат человека сам дает очень большую ошибку.

Несовершенство человеческого слухового аппарата позволяет ввести еще одно очень важное упрощение.

Несколько раньше мы говорили, что для идеального воспроизведения игры симфонического оркестра нужно передавать бесконечно широкую полосу частот, а это практически невыполнимо. Но человеческое ухо способно слышать лишь звуки, частота которых лежит в пределах от 16 до 20000 колебаний в секунду. Передавать частоты, лежащие вне этих пределов совершенно бессмысленно: ухо их все равно не услышит. Кроме того, чтобы крайние частоты слышимых звуков воздействовали на ухо, они должны иметь огромную интенсивность. В симфоническом оркестре они очень слабы, поэтому можно еще больше сократить передаваемую полосу, ограничив ее частотами 40 и 15 000 периодов в секунду. Такую полосу частот уже нетрудно передать равномерно.

В отношении диапазона громкостей, наоборот, человеческое ухо обычно недоиспользуется. Раньше мы уже говорили, что для большого симфонического оркестра отношение самого громкого звука к самому тихому равно примерно 10 млн. В то же время для человеческого уха отношение самого громкого звука, воспринимаемого без боли, к самому тихому, который ухо может уловить, достигает 10 млрд. раз. Значит, можно расширить диапазон громкостей симфонического оркестра в тысячу раз! Для этого достаточно поставить в конце каждого канала специальный регулятор громкости, который мог бы во много раз усиливать наиболее громкие звуки и ослаблять наиболее тихие. В руках опытного дирижера это устройство позволяет значительно увеличить художественный эффект, создаваемый игрой оркестра.

Итак, от идеализированной, фантастической схемы мы пришли к реальной, практически выполнимой передающей системе, не только дающей хорошее объездное воспроизведение, но я увеличивающей воздействие на слушателя по сравнению с натуральной передачей.

Однако, не все обстоит так гладко, как до сих пор казалось.

Новое затруднение.

Дело в том, что различные инструменты симфонического оркестра по-разному излучают звуковую энергию. Инструменты нижнего регистра, такие, как литавры, тромбон-бас и др., излучают звуковую энергию почти равномерно во все стороны. Инструменты верхнего регистра, такие, как пикколо, скрипка или арфа, излучают почти всю звуковую энергию по вполне определенному направлению. Это объясняет тот факт, что во всяком концертном зале, как бы хорош он не был, симфонический оркестр звучит в разных местах по-разному.

Для примера возьмем мало вероятный, но показательный случай, когда на сцене играют лишь скрипка и тромбон-бас. На рис. 5 штриховкой показана часть зала, в которую скрипка излучает почти всю звуковую энергию. Считаем, что тромбон-бас излучает энергию равномерно во все стороны. Если бы в зрительном зале не было реверберации, то зритель в точке А слышал бы и скрипку и тромбон, а зритель в точке В слышал бы… только тромбон. В действительности, благодаря явлению реверберации, звук скрипки после многократных отражений дойдет до точки В, но будет несколько ослаблен и изменит свою окраску.

Как нетрудно догадаться, это новое для нас явление сильно затрудняет передачу симфонической музыки по проводам. Действительно, теперь для идеального воспроизведения необходимо, чтобы громкоговорители передавали звук каждого инструмента по тому направлению, которое для него характерно, иначе пространственный узор звуковых колебаний будет грубо искажен. В то же время невозможно построить громкоговоритель, который "сортировал" бы оркестровую музыку по инструментам, а затем по направлению. Выходит, что передающая система, которую мы недавно так высоко оценивали, принципиально не может дать натурального воспроизведения даже при бесконечно большом числе каналов. Как же быть?

Прокрустово решение.

Древние греки в одном из своих сказаний упоминают о свирепом великане Прокрусте. Этот великан укладывал людей в постель и, если она оказывалась для лих коротка, обрубал выступавшие часта тела, а если длинна - растягивал им суставы.

Часто при решении технических трудностей приходится поступать по примеру этого древнего великана. В частности, в описанной системе угол, в пределах которого излучает свою энергию громкоговоритель, подобен прокрустову ложу, которое нельзя увеличивать или уменьшать. Углы, в пределах которых излучают звук различные музыкальные инструменты, подобны жертвам великана, которых надо кромсать или растягивать, чтобы приспособить к этому ложу.

Исходя из такого принципа, американец Флетчер, автор описанной нами передающей системы, использовал два громкоговорителя в каждом канале. Один громкоговоритель, воспроизводивший только низкие частоты, излучал звуковую энергию равномерно во все стороны, подобно инструментам низшего регистра. Другой, воспроизводивший высокие частоты, излучал звуковую энергию в пределах угла, лежавшего по середине между наибольшим и наименьшим углами для инструментов высокого регистра. При этом для одних инструментов угол излучения срезался, для других растягивался, но оркестр в целом звучал почти натурально.

Первую публичную демонстрацию своего устройства Флетчер провел в апреле 1933 г., причем слушатели находились в Зале Конституции, в Вашингтоне, на расстоянии 140 миль от оркестра, который играл в Академии музыки в Филадельфии. Эта демонстрация дала блестящие результаты и вызвала много восторженных отзывов слушателей.

В 1935 г. опыты Флетчера были весьма успешно повторены в Москве Центральной лабораторией Граммпласттреста под руководством проф. И. Е. Горон.

Обе эти демонстрации наглядно показали, что в отношении точности расположения инструментов слушатель обычно мало требователен, и поэтому "прокрустово решение" в данном случае вполне себя оправдывает.

В данном очерке мы говорили лишь об объемной передаче симфонической музыки. Однако описанная система должна получить гораздо большее применение и в радиовещании и в звуковом кино. Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить разочарованные лица кинозрителей, которые видят актера двигающимся на экране, а звук его голоса воспринимают откуда-то со стороны, из неподвижной точки - громкоговорителя. Вполне понятно, что с развитием высококачественного телевидения те же неприятности предстоит испытать будущему радиозрителю, если только в то время не будет объемной передачи звука.

Нa строительстве величайшего памятника нашей эпохи - Дворца Советов впервые поставлен вопрос о применении системы Флетчера для объемного воспроизведения звука в Большом зале Дворца.

Передача аудио сигнала без проводов. Приспособление для приема и передача звуковых сигналов Устройство для приема звуковых вещательных передач

Мы в соцсетях

Категории