3770 РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

 

 

Лабораторная работа № 1

 

МНОГОКАНАЛЬНАЯ АУДИОСИСТЕМА

 

1. Цель работы

 

Целью лабораторной работы является изучение процессов воспроизведения многоканального звука с использованием комплекта аппаратуры домашнего кинотеатра.

2. Теоретические сведения

В многоканальных системах звуковоспроизведения используются следующие основные каналы:

ЛФ – левый фронтальный,

ПФ – правый фронтальный,

Ц – центральный,

Л – левый,

П – правый,

а также каналы окружающего (Surround) звука:

ЛТ – левый тыловой,

ПТ – правый тыловой,

О – канал окружающего звука.

Система звуковоспроизведения Dolby Stereo  3/2, 3/4 (отечественные аналоги Суперфон-35, АВС-стерео) введена в 1976 г. в кино, использует матричный метод кодирования 4-канального звука (ЛФ, ПФ, Ц, О) в 2-канальный Л, П полноценный стерео, а затем декодирование из 2-х каналов в 4 канала – ЛФ, ПФ, ЛТ, ПТ. Переходное затухание  между каналами составляет 8..15 дБ, полоса частот фронтальных каналов 0,1.. 15 кГц, полоса частот тыловых каналов 0,1.. 7 кГц.

Система Dolby Surround Sound (DSS) - бытовая версия Dolby Stereo - производит кодирование 3-х каналов в 2 канала и обратное декодирование (рис. 1). При этом каналы ЛТ и ПТ объединяют в один тыловой канал, обеспечивается совместимость с обычным стерео.

Система Circle Surround представляет собой Dolby Surround Sound с  полным частотным диапазоном  0,1..15 кГц тыловых каналов.

Широкое распространение получила система звуковоспроизведения  Dolby Pro Logic (DPL) 3/2, 3/4 – усовершенствованный домашний вариант DSS производит декодирование 2-канального звука в 4-канальный, причем кодирование и мониторинг – аппаратные. Обеспечивается совместимость с Dolby Stereo и с обычным стерео. Источники программ: лазерные диски, аудио СD, СD-ROM, DVD.

 

Рис. 1. Структурная схема DSS декодера

 

Рассмотрим принцип действия Dolby Pro Logic II – усовершенствованный вариант Dolby Pro Logic, обеспечивающий повышенные требования к качеству звуковоспроизведения:

-          реализация в широком диапазоне частот звукового сопровождения видео- и кинопрограмм,

-          возможность применения в домашнем кинотеатре, автомобиле, совместно с ПК и головными наушниками,

-          недорогая цифровая реализация,

-          простота эксплуатации.

В предыдущих логических декодерах, в том числе ProLogic, управление было основано на относительном различии фазы входных сигналов Л, П. Эта информация использовалась каскадом управляемой выходной матрицы для регулировки управляемых усилителей (VCA), управляющих уровнем противофазных сигналов. Противофазные сигналы устраняют нежелательные перекрестные сигналы, что дает улучшение разделения каналов.

Pro Logic II использует такие же входные сигналы и управляет ими для согласования их уровней. Согласованные по уровню аудиосигналы поступают на каскады матриц для формирования различных выходных каналов. Так как входные аудиосигналы используются как для преобразования, так и для управления, то обработка получила название логической обработки с обратной связью. Концепция управления с обратной связью долгое время была основной в аналоговых системах управления, например Долби-шумоподавители, с целью повышения точности и оптимизации динамических характеристик.

Принцип работы простейшего ProLogic кодера исходных сигналов ЛФ, ПФ, Ц, О в полные стереофонические сигналы Л, П поясняется структурной схемой рис. 2. Если на входе кодера присутствует только сигнал О, то сигналы Л, П одинаковы и противоположны по знаку. При декодировании эти сигналы вычитаются и дают сигнал окружения, идентичный по уровню исходному сигналу со сдвигом по фазе 90º. Если присутствует только сигнал Ц, то сигналы Л, П одинаковы. При вычитании они дают нулевой сигнал окружения О. Таким образом, обеспечивается высокий уровень разделения каналов Ц, О. Если сигналы Л, П содержат и другие компоненты, то в результате становится невозможным удалить центральные звуки из сигнала окружения. Разделение каналов Л, П и канала О составляет 3 дБ.

Работа активного декодера Pro Logic состоит в предотвращении просачивания доминантного сигнала («диалог») в громкоговорители окружения, частично в канал Ц, а также в некоторых случаях в каналы Л, П.

 

 

Рис. 2. Структурная схема кодера ProLogic

 

Для обеспечения полной компенсации в канале О уровень «диалога» в каналах Л, П, питающих О канал  декодера, необходимо выровнять. Это осуществляется подачей сигналов Л, П на усилители с регулируемым усилением (УРУ), как показано на рис. 3. При увеличении усиления одного УРУ усиление другого уменьшается. Осуществляя это управление достаточно точно, можно полностью устранить просачивание сигнала «диалога» из любого канала ПФ, ЛФ, Ц в канал О.

 

Рис. 3. Декодер с балансировкой регулируемого усилителя:

VCA - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (УРУ)

 

Для автоматического поддержания баланса двух сигналов, поступающих на каскад вычитания в условиях динамически изменяющихся сигналов, цепь управляющей обратной связи сравнивает уровни этих двух сигналов после полноволновой (FWR) очистки и регулирует усиление УРУ для выравнивания этих сигналов ( рис. 4). Канал Ц образуется путем сложения выходов  двух сбалансированных УРУ.

 

 

 

Рис. 4. Декодер с симметричной балансировкой регулируемого усилителя

FWR - фильтр и детектор

 

Так как ЛФ, ПФ сигналы регулируются УРУ, то они образуют оси декодера – левая-правая. Другая ось декодера – фронт-тыл – действует перпендикулярно к оси левой-правой и использует тот же основной метод управления сигналами Л+П – фронт по отношению к сигналам Л-П –тыл, для уменьшения взаимных помех в выходах ЛФ, ПФ.

Основные преимущества такой обработки:

- противофазные сигналы, питающие  выходную матрицу, могут быть согласованы для устранения перекрестных помех с высокой точностью и несложной реализацией, что обеспечивает высокое разделение каналов;

- следящее логическое управление с постоянными параметрами петли обратной связи, такое как петлевое усиление, или время отклика петли обратной связи.

Общая структура декодера системы DPL  представлена на рис. 5.

Наиболее совершенная система звуковоспроизведения Dolby Digital (АС3 - Audio Coding 3) - впервые использовалась  в 1992 г. для кинотеатров и кодирует шестиканальный звук - 5 полных каналов 3...20000 Гц  и канал СНЧ 20..120 Гц - в цифровой поток 320 кбит/с (рис. 6).  Начиная  c 1994  г., АС3 используется для спутникового вещания, а также для записи звука в DVD формате, звукового сопровождения фильмов стандарта NTSC.

Бытовая версия Dolby Digital - Dolby Surround Digital - содержит 6 каналов: ЛФ, ПФ, Ц, ЛТ, ПТ, СНЧ.

 

 

Рис. 5. Общая структурная схема декодера системы DPL

 

Впоследствии  предложено развитие стандарта 5.1:

6.1 - добавлен центральный тыловой канал, использующий матричную обработку DDS EX,

7.1 - DD THX SEX - центральный тыловой громкоговоритель заменен парой громкоговорителей с декорреляцией сигналов в них.

 

 

Рис. 6. Структура декодера системы Dolby Digital

 



 
фигуры линии длиной. чувствительность вашего микрофона Настройки