Возможности перестройки огромны и присущи только человеку.
ü Процесс перестройки называется артикуляцией . Каждому звуку речи соотв. либо определенное статич. положение, либо определенная динамика изменения положения языка, челюстей, губ, нёбной занавески т.е. определенная артикуляция. Общая длина речевого тракта у взрослого человека (от голосовых связок до губ) находится в пределах от 160 до 250мм, длина носовой полости 125мм (от нёбной занавески до ноздрей), площадь переменного сечения тракта в среднем составляет около 500-600мм квадратных. В вокальном тракте, также как и в трубах муз. инструментов имеется набор собственных частот, с соотв. модами колебаний, т.е. определенным распределением узлов и пучностей вдоль его длины.
Гармоники сигнала, сформированного при колеб. ГС при подаче в трубу или систему труб совпадая с собственными гармониками вокального тракта будут усилены за счет его резонансов.
ü Области спектральных максимумов, соотв. резонансным частотам вокального тракта, называются формантами (или резонансами вокального тракта). Каждому зв. речи помимо собственной артикуляции соотв. свое положение формант на частотной шкале.
В вокальном тракте при подъёме языка вперед и вверх сужается передняя часть ротовой полости, при этом понижается 1-я форманта ( F 1) и повышается 2-я ( F 2). При сдвиге языка назад сужается поперечное сечение тракта в области глотки; при этом повышается F 1 и понижается F 2 и т.д. Распознавание каждой фонемы (простейший звук речи) происходит в основном по положению 1-х 2-х формант F 1 и F 2, более высокие форманты определяют тембральные различия (для пения важнейшее значение имеет 3 формантная область «певческая форманта).
|
|
|
Т.о. вокальный тракт действует на зв. сигнал источника как параметрич. EQ .
Глава 6. Основные параметры микрофонов. Методы измерения.
Из консуультации знать формулы и уметь переводить Мв/Па в дБ и обратно (S/S0, где S0 = 1в/Па или 1000мВ/Па) В ответе по чувствительности обязательно писать эти формулы, чтобы не запряги решать задачи. Эквивалентный уровень шума (уровень шума определяется тем напряжением, кот. есть на выходе микрофона в тишине). Шумы определяются внутренними свойствами микрофона. У конденсаторных –шумы от предусилителя как пример. Если допустим напряжение 0,001Мв по госту это нужно выразить в эквивалентном давлении (допустим чувствительность 1мв при 1 па х=0,001/14=Па и переводится в дБ. Т.е. чувствительность делится на напряжение шума).
· Микрофон – первичное звено звукотехнич. тракта, поэтому к нему предъявляются жесткие требования:
ü по техническим параметрам: большой динамический диапазон, широкий частотный диапазон, малые нелинейные и переходные искажения и др.;
|
|
|
ü по эстетич. критериям: внешний вид, дизайн (микрофон виден зрителям на сцене, на ТВ, в аудиториях и др.);
ü по надежности : длительная работоспособность, в т.ч. и в неблагоприятных условиях, сохранение при этом стабильности параметров ( так как микрафон подвергается климатико-механич. воздействиям – ветер, влажность, температура, тряска, удары и др.);
ü по качеству звучания: минимальный уровень искажений для сохранения естественности тембров при передаче музыки различных жанров, пения, речи и др.
· Требования к параметрам микрофонов и методам измерений изложены во множестве международных и отечественных стандартов. Основные параметры микрофонов представлены в современных каталогах и технической документации прилагаемой к микрофонам.
· Определения основных параметров:
Ø Тип микрофона (Type) например, 2-х мембранный направленный микрофон градиента давления, диаметром 25мм.
Ø Номинальный диапазон частот (frequency range) – частотный диапазон, в кот. определяются параметры микрофона. Для студийных конденсаторных микрофонов обычно 20Гц-20кГц; для измерительных микрофонов может составлять 20Гц-50кГц.
Ø Чувствительность (sensitivity) – определяется отношением сигнала на выходе микрофона (напряжения U (В) к сигналу на входе микрофона, т.е. зв. давлению р(Па). Поскольку напряжение на выходе капсюля микрофона достаточно мало, чувствительность задается в мВ/Па: S = U /р(мВ/Па).
|
|
|
В зависимости от способа измерения различаются след. виды чувствительности:1)чувствительность по свободному полю, 2) по давлению, 3)по диффузному полю, 4) чувствительность на номинальном сопротивлении нагрузки, 5)чувствительность на холостом ходу.
1) Чувствительность по свободному полю – отнош. напряжения на выходе микрофона к звуковому в точке (свободного) поля до установки в ней микрофона. Измерения производятся в заглуш. камерах: на измерительный гг. подается синусоидальный (или шумовой сигнал), при поддержании постоянства уровня зв. давления в заданной точке поля на расстоянии 1м, измеряется зв. давление отдельным измерительным (управляющим) микрофоном маленького размера (чтобы не вносить искажений в структуру зв. поля). Затем в эту точку ставится измеряемый микрофон и определяется его вых. напряжение, при угле падения зв. волны 0 град. По результатам измерений определяется чувствительность.
Чувств. по давлению –чувств. измеренная по отнош. к звуковому давлению, действующему на звукоприёмную поверхность микрофона и распределенную по ней равномерно. При измерениях измерительный и испытуемый микрофон сразу ставятся практич. в одну точку. При этом развиваемое микрофоном напряжение относится к давлению в данной точке поля. Значения отличаются от чувств. по свободному полю, т.к. микрофон сам вносит искажения в структуру поля за счет дифракции на корпусе.
|
|
|
Чувств. по диффузному полю-отнош. напряжения на выходе микрофона к зв. давлению в точке диффузного поля до установки в ней микрофона. Измерения выполняются в реверберационных камерах, обеспеч. равномерное и изотропное зв. поле за счет большого кол-ва отражений. В рабочей точке устанавливается измерительный микрофон, кот. измеряет зв. давление на шумовом сигнале, затем в это точку ставится измеряемый микрофон и проводится измерение вых. напряжения, кот. относится к измеренному ранее зв. давлению.
Чувств. на номинальном сопротивлении нагрузки –отнош. напряжения, развиваемого на номинальном сопротивлении нагрузки, к зв. давлению , действующему на микрофон. Номинальная нагрузка должна подключаться к выходу микрофона и должна превышать модуль полного электрич. сопротивления микрофона более чем в 20 раз.
ü В международных стандартах на микрофоны чувствительность ( sensitivity ) – среднеквадратичное ( RMS ) значение напряжения на выходе микрофона на нагрузочном сопротивлении 1кОм на частоте 1кГц, когда на него действует давление 1Па (94дБ) в условиях свободного поля (угол приёма 0 град).
Ø Уровень чувствительности – 20 логарифмов отношения чувствительности микрофона к значению 1В/Па: Ls (дБ) = 20 lg Sm / S 0, где S 0 = 1 В/Па. Величина L (дБ) при этом получается отрицательная. Чувствит. современных конденсатиторных микрофонов находится в пределах от 8 до 40мВ/Па.
Ø Частотная характеристика чувствительности микрофона (Frequency Response) – зависимость чувствительности микрофона от частоты, (т.е. измеряется чувствительность на разных частотах). Измерения производятся по указанной выше методике определения чувствит. на различн. частотах внутри номинального диапазона, на синусоидальных или шумовых сигналах, посредством записи х-ки на спец. измерительной установке. Затем по вертикальной оси откладывается отношение чувствительности микрофона в дБ на определенной частоте Sm ( f ) к чувствительности на частоте 1000Гц, кот выражается в дБ = 20 lg Sm ( f )/ Sm (1000Гц).
Также развиваются цифровые методы измерения в незаглуш. помещениях: короткий импульс подается на измерительный гг; сигнал полученный с испытуемого микрофона вводится в комп. измерительную станцию и с помощью преобраз. Фурье вычисляются частотн. х-ка чувствительности (ЧХЧ), фазовая х-ка и 3-х мерный спектр, (т.е. зависимость ЧХЧ от времени). Из записанной частотной х-ки определяется ее неравномерность.
Ø Неравномерность частотн. х-ки - отнош. (в дБ) максимальной чувствительности микрофона к минимальной в номинальном диапазоне частот. ЧХ кач-венных микрофонов обладают минимальной неравномерностью, что определяет степень неискаженной передачи тембра, но в некоторых случаях делается подъём в области 2-8кГц с целью увеличения разборчивости, а также возможность снижения уровня НЧ для коррекции эффекта «близости».
Ø Х-ка направленности –зависимость чувствительности микрофона на заданной частоте в свободном поле от угла падения зв. волны. Частотные х-ки направленности – семейство ЧХЧ измеренных при разных углах пад. зв. волны в свободном поле. Х-ки для фиксированной частоты мб. записаны в полярных координатах, такие кривые называются полярными диаграммами ( Polar pattern ). Они также записываются в заглуш. камере, но микрофон при этом вращается по оси относит. излучателя.
Обычно диаграммы направ. задаются в горизонтальной плоскости, но современные цифровые технологии позволяют построить объёмные диаграммы направленности микрофонов на разных частотах. Для их оценки используются коэффициенты:
-функция направленности – отнош. чувствительности микрофона на заданной частоте при падении зв. волны под углом 
к оси чувствительности при угле падения зв. волны 0 град 
-коэфф. направленности – отнош. зв. энергии падающей на микрофон вдоль оси к энергии со всех остальных направлений 
= SM (0)2/ SM 2 диф.
- индекс направленности – 10 логарифмов коэфф. направленности: I =10 lg .
- перепад чувствительности «фронт-тыл» - разность между уровнями чувствительности микрофонов, измеренных при углах приёма 0 и 180 град. на заданной частоте в свободном поле.
ü Выбор микрофонов с различными х-кам направленности определяется условиями записи: расположением источников, структурой реверберации в помещении, уровнем шумов в окружающем пространстве, стремлением получить спец. зв. эффекты, обеспечить заданную ширину зв. панорамы и др. Поэтому выпускается множество микрофонов с различными видами х-к направленности (часто переключаемых на одном микрофоне).
Ø Уровень макс. зв. давления (max SPL –Sound Pressure Level) – уровень зв. давления, при кот. коэфф. гармонических искажений не превосходит заданного значения. В современных студийных микрофонах этот уровень достигает 140-150дБ при величине коэфф. гармонических искажений 0,5% на частоте 1000Гц.
Ø Полный коэфф. гармонич. искажений (THD – Total Harmonic Distortion) определяется по методике используемой для определения чувствительности, но при этом с помощью спектроанализатора измеряется напряжение на выходе микрофона соотв. 1-й гармонике U 1, 2-й U 2 и т.д. Коэфф рассчитывается по формуле: Кг= 
.Величина коэфф. гармонических искажений для современных микрофонов меньше 0,5%. Этот коэфф. должен быть измерен для капсюля микрофона вместе с предусилителем (частенько фирмы этим пренебрегают). Измерять значения коэфф. гармонических искажений для таких высоких уровней давления трудно из-за искажений, возникающих в измерительных громкоговорителях, поэтому используют приближенные методы (например, с помощью пистофона –камеры малого объёма, куда вставляется колеблющийся поршень и измеряемый микрофон).
Ø Эквивалентный уровень шумов (equivalent noise level) – уровень собственных шумов микрофонов. Определяется как уровень зв. давления, кот. создает напряжение на выходе микрофона = напряжению возникающему в нем, только за счет шумов при отстутств. зв. сигнала. Измерения проводятся в спец. звукоизолированных камерах. Уровень мб. рассчитан по формуле: L ш=20 lgU ш/ SmP 0. U ш – напряж. на выходе микрофона, обуслов. внешними и внутренними шумами; S м - чувствит. микрофона, ро=2x10-5 Па. Это значит, что измер. напряжение на выходе микрофона (в отсутств. внешнего зв. давления), обусловленное только шумами микрофона и затем по вышеуказанной формуле определяется какому уровню зв. давления оно будет соотв. Способы измерения немного отличаются в разных стандартах, поэтому в каталогах приводится 2 значения ЭУШ. В одном случае при измерениях используется взвешивающая кривая –А, в другом случает использ. другая форма взвеш. кривой (псофометрическая). Для студийных конденсаторных микрофонов, ЭУШ находится в пределах 10-20дБ-А по 1-му стандарту и 20-30дБ по 2-му.
Ø Отнош . сигнал/шум (S/N) рассчитывается 2-мя способами:
- S / N ratio отнош. сигнал/шум , измеренное как разница между опорным уровнем зв. давления 94дБ (1Па) и уровнем эквивалентного зв. давления, измеренного с взвешиванием по кривой А.
- S / N ratio измеренное как разница между опорным уровнем зв. давления 94дБ(1Па) и уровнем напряжения соотв. собственному шуму, измеренному с фильтром. Для студийных конденсаторных микрофонов находится в пределах 74-64дБ по одному стандарту и 84-74дБ-А по другому.
Ø Динамич. диапазон (dynamical range) – разность между максимальным уровнем зв. давления ( max SPL ), (при кот. нелинейные искажения на выходе микрофона не превышают заданную величину) и эквивалентным уровнем шумов. Например для микрофона AKG C-3000B =120 дБ.
Ø Номинальный электрический импеданс (сопротивление микрофона) – определяется как отнош. величины напряжения на выходе, к результирующему току (т.е насколько пройдя по микрофону напряжение просело). Величина выходного электрич. импеданса ( output electrical impedance ) в большинстве современных конденсаторных микрофонов находится в пределах 50-200Ом, у динамич. микрофонов до 600Ом. При этом входное сопротивление предусилителей ( input recommended load impedance ) должно быть больше выходного сопротивления микрофона в 5-10 раз и составляет обычно 1000-2000Ом. При таком соотнош. сопротивлений обеспечиваются минимальные потери в кабеле. При измерениях в начале, выполняется запись частотной зависимости уровня напряжения на выходе микрофона. Затем вместо микрофона подключается постоянное сопротивление, кот. выбирают приблизит. = сопротивлению микрофона и записывают уровень напряжения. Затем получившиеся значения напряжения от микрофона и от отдельного сопротивления примерно того же номинала вычитают друг из-друга и получившуюся разницу умножают на данный номинал сопротивления (кот. примерно одинаковый и у микрофона и отдельного сопротивления (резистора)). Полученный результат и будет номинальным электрическим импедансом. Обычно измерения производят на частоте 1000Гц. Несмотря на то, что номинал сопротивления микрофона и резистора одинаковый, разница в напряжении возникает потому, что просто отдельный резистор это активная нагрузка (простая), а микрофон – реактивная (т.е. сложный по сравнению с просто резистором прибор состоящий из множества элементов, кот. также вносят просадку по напряжению). Соотв. номинальным импедансом будет учет полного активного+реактивного сопротивления.
Ø Крутизна среза фильтра НЧ (Bass cut filter slope) - в микрофоны часто встраиваются переключаемые фильтры среза НЧ с разной крутизной и частотой среза. Используются для коррекции частотн. х-ки.
Ø Предварительное затухание (Preattenuation pad) –возможность понизить на несколько дБ уровень выходного сигнала (например, на -10дБ и т.д.) . Обычно это достигается включением в цепь предусилителя доп. шунтирующего конденсатора, или же обеспечивается понижением уровня поляризующего напряжения (однако в этом случае происходит некоторое изменение АЧХ наВЧ). Эта функция мб. полезной при работе с микрофоном при больших уровнях зв. давления.
Ø Потребляемый ток (Current consumption) – ток, потребляемый микрофоном (например меньше 2 mA и т.д. в зависимости от микрофона).
Ø Механо-климатич. требования - на микрофоны обычно задается рабочий диапазон измерения температуры и влажности окр. среды , внутри кот. чувствительность не должна изменяться более чем на +/-2дБ. Обычно динамич. микрофоны имеют рабочий диапазон по температуре = -40...+50град и 95% влажности при 20град; конденсаторные -10...+35 и 85% влажности при 20град.
Ø Также необходимой процедурой оценки кач-ва микрофонов является субъективная экспертиза, так-как кач-во микрофона полностью не может быть предсказанно только за счет измерения объективных параметров.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 394; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!