Особенности восприятия музыкальных образов аудиосенсорной системой человека. Чудновский, С. Морозов, И. Чудновская
Особенности формирования и индивидуального восприятия музыкального образа, процесс его формирования отождествляются со сменой временных интервалов вынужденных и свободных колебаний. На временных интервалах вынужденных колебаний проявляется действие источника возбуждения, то есть происходит возбуждение музыкантом музыкального инструмента. На интервалах свободных колебаний наблюдается, собственно говоря, звучание только самого музыкального инструмента. Важным свойством фильтрации музыкального образа является фильтрация только источника возбуждения. Этот постулат основывается но том факте, что в большинстве случаев свободные колебания представляют собой набор затухающих синусоид, форма которых не меняется при фильтрации.
Оценка нелинейных искажений нашего собственного "аудиотракта" и учет психоакустики восприятия приводит к новому осмыслению технических показателей техники звуковоспроизведения и особенностей индивидуального восприятия музыкального образа.
Особенности формирования и индивидуального восприятия музыкального образа, процесс формирования музыкального образа рассмотрены в статье [1]. Здесь же мы рассмотрим особенности восприятия аудиосигналов самим человеком. В акустике для этого введена специальная область знаний психоакустика восприятия [2]. Она окажется весьма полезной при выработке подхода к эстетической оценке музыкального образа. Станет понятно, что индивид может услышать в музыкальном образе, а что нет.
Громкость музыкального образа
Под громкостью будем подразумевать субъективную оценку индивидом уровня звукового давления p. Уровень громкости обозначим через L.
На рис. 1 показаны частотные кривые равной громкости [3] для диффузного поля, то есть при прослушивании синусоидального сигнала, создаваемого несколькими пространственно разнесенными громкоговорителями в эхокамере. Уровень громкости L измеряется в фонах и вычисляется по формуле:
L = 20 lg (p/po)
где p уровень звукового давления на заданной частоте; po = 20 мкПа пороговое звуковое давление на частоте 1 кГц.
На рис. 1 отчетливо просматриваются три резонанса на частотах 400, 3500 и 12000 Гц.
Рис. 1. Кривые равных уровней громости в фонах для синусоидальных тонов
Наличие первого резонанса на частоте 400 Гц совпадает с усредненным значением первой резонансной частоты речевого тракта. Добротность этого резонанса невелика и равна 0,5, а амплитуда не превосходит 24 дБ. Введение этого резонанса в амплитудно-частотную характеристику звуковоспроизводящего тракта позволяет подчеркнуть эмоциональную окраску звучащей мелодии и придает звучанию теплый и мягкий характер. Кроме того, расширяется пространственное восприятие музыкального образа в тыловой азимутальной плоскости [4].
Наличие второго максимума можно объяснить сменой режимов пространственного восприятия. На частотах до 2 кГц пространственное расположение объекта для фронтальной азимутальной области определяется по запаздыванию сигналов, приходящих на правое и левое уши [4]. На частотах более 2 кГц пространственное расположение определяется по разным значениям амплитуд сигналов у левого и правого ушей, что вызвано экранировкой излучения головой [4]. Происходящие дифракционные явления на голове слушающего и обусловили наличие этого экстремума. Добротность возникшего резонанса равна единице. Амплитуда резонанса находится на уровне 36 дБ. Введение в амплитудно-частотную характеристику звуковоспроизводящего устройства такого резонанса благоприятно влияет на эмоциональную окраску музыкального образа. При этом наблюдается расширение стереобазы музыкального образа и увеличивается "полетность" певцов, что позволяет более отчетливо выделить их голоса на фоне музыкального сопровождения.
Наличие резонанса на частоте 12 кГц можно объяснить рудиментным следом нашей слуховой системы, поскольку всем животным присущи два отчетливых максимума на кривых равной громкости [5]. Один максимум необходим для межвидового общения, а второй для поиска животной добычи или, наоборот, защиты от хищника. Для музыкального образа этот резонанс означает еще и границу его восприятия, поэтому, введение такого резонанса расширяет звуковой диапазон частот восприятия музыкального образа. Кроме того, наличие такого резонанса значительно снижает субъективную длительность звучания царапин при проигрывании виниловых грампластинок.
Следует отметить на рис. 1 снижение уровня равной громкости на частотах выше 6 кГц на величину -10 дБ. Наличие аналогичного фильтра в тракте звуковоспроизведения позволяет смягчить звучание большого духового оркестра на громких пассажах. Интересную коррекцию амплитудно-частотной характеристики применяла одна из фирм грамзаписи RCA. Частотный диапазон выше 200 Гц был приподнят на 36 дБ, а частотный диапазон ниже 2 кГц был ослаблен на 36 дБ. Полученные таким способом грамзаписи звучали необычно тепло и мягко. Именно такая коррекция АЧХ применялась при записи музыкальных произведений в исполнении Элвиса Пресли.
Следует отметить, что кривые равной громкости, построенные для слухового восприятия через головные телефоны, не содержат первого и третьего экстремумов [2], рис. 1.
Частотная шкала слухового восприятия
Рис. 2. Высота тона и шкала частотных групп в зависимости от частоты
На рис. 2 приведена субъективная оценка слышимости частоты синусоидального сигнала. Высота тона измеряется в мелах. Данные рис. 2 показывают, что субъективный частотный диапазон слухового восприятия уже обычного технического, и частоты выше 5 кГц играют слабую роль в формировании музыкального образа. Послед-нее означает, что верхний частотный диапазон аппаратуры звуковоспроизведения может быть ограничен до 1215 кГц без ухудшения качества звучания. Проведенные нами эксперименты показали, что усиление частот в диапазоне 24 кГц способствует большей громкости звучания тарелок, тре-угольников и щеточек, чем аналогичная коррекция с помощью регулировки тембра в области высоких частот. Снижение линейности восприятия высоты тона на частотах выше 2 кГц связано с частотным ограничением нерв-ных волокон, по которым осуществляется передача преобразованного акустического сигнала в кору головного мозга. Амплитудно-частотная характеристика слухового нерва близка к АЧХ низкочастотного фильтра второго порядка с частотой среза 2 кГц. Поэтому субъективное разрешение по частоте падает на частотах выше 2 кГц с наклоном 12 дБ на октаву (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость между уровнем интенсивности тона (по оси абсцисс) и его уровнем громкости в условиях, когла тон предъявляется на фоне шума
Временное разрешение слуховой системы восприятия
Максимальное время запаздывания звукового сигнала между ушами человека может достигать 600 мкс, а минимальная длительность воспринимаемого человеком импульсного сигнала составляет 30 мкс [2]. Последнее означает, что групповое запаздывание в системе звуковоспроизведения не должно превышать 30 мкс, а полоса звуковоспроизведения должна быть не ниже 12 кГц. Сравним характеристики длительности музыкальных образов на различных временных участках. Самые короткие времена установления имеют гласные звуки речи от 2 до 40 мс [3]. Длятся гласные звуки от 50 до 300 мс, но за это время их спектр сильно изменяется [3]. Это связано с особенностями работы голосовых связок, являющихся источником возбуждения речеобразующего тракта [6]. Наименьшее время установления 20 мс имеют духовые инструменты (трубы) и щипковые музыкальные инструменты (при возбуждении музыкального инструмента смычком время установления увеличивается до 100150 мс) [3]. Деревянные духовые инструменты (включая и флейты) имеют время установления 50100 мс [3]. Время установления это выход на полную энергетику музыкального образа. Таким образом, характерные времена установления музыкального образа существенно больше минимально разрешимого временного интервала в нашей слуховой системе. Это означает, что короткие времена разрешения, повидимому, необходимы для пространственной локации объекта акустического излучения. Реальное временное разрешение можно выбрать больше, так как слуховой нерв нечувствителен к поступающему раздражению в течение 13 мс [2], однако, для фазоманипулированных сигналов такой механизм не работает.
Длительность переходных процессов в транзисторных усилителях мощности составляет менее 1030 мкс, и значит, параметр временного разрешения не является решающим. Но кроме переходных процессов, за это время в усилителе должны установиться паспортные значения нелинейных искажений. Значения нелинейных искажений измеряют на синусоидальных сигналах, то есть на практически бесконечном временном интервале установления. Малые нелинейные искажения в транзисторных усилителях возможны при глубоких обратных связях. Устойчивость таких усилителей требует снижения полосы пропускания усилителя без обратной связи. В следующей публикации будет показано, что при увеличении глубины обратной связи время установления нелинейных искажений возрастает и, что самое главное, значительные нелинейные искажения возникают на первых периодах включенной синусоиды. Поэтому, с помощью таких усилителей хорошо воспроизводятся музыкальные инструменты с большим временем установления. При звучании большого музыкального оркестра или григорианского песнопения искажения оказываются существенно больше паспортных, при условии, что усилитель с глубокой обратной связью спроектирован некорректно. Существует простой субъективный способ оценки времени установления нелинейных искажений. Эти измерения можно осуществить только на небольшой громкости звучания. Для осуществления такой экспертизы нужно вплотную прислонить ухо к звуковой колонке. Желательно прослушивать большой духовой оркестр. Если звучание мягкое и не содержит коротких импульсов, щелчков или шероховатостей, то данный усилитель имеет хорошее время установления нелинейных искажений. Можно предложить следующую ассоциацию: воспроизведение виниловых грампластинок магнитными или пьезоголовками. Анализируемый параметр желательно проконтролировать по всему динамическому диапазону, для чего необходимо звуковые колонки включить через реостатный делитель и провести экспертизу снова.
По наименьшей длительности установления нелинейных искажений духовых инструментов 20 мс можно оценить ее нижнюю границу. Пусть точность воспроизведения времени установления составляет 1%, тогда длительность установления нелинейных искажений не должна превышать 200 мкс. Однако, поскольку временное разрешение нашего слуха составляет 23 мс, то оценка сверху 220 мкс. Последнее означает, что полоса пропускания усилителя без обратной связи должна быть не ниже 30 кГц. Поскольку верхние граничные частоты современных мощных биполярных транзисторов не превышают 310 МГц, то и глубина обратной связи в таких усилителях мощности не должна быть больше 3040 дБ. На самом деле и такую глубину обратной связи полностью реализовать не удается. Это вызвано необходимостью компенсации искажений, возникающих в мощных биполярных транзисторах, вплоть до 1020-ой гармоник. Такое ограничение приводит к оценке глубины обратной связи не более 2030 дБ, а также к требованию расширения полосы пропускания без обратной связи до 100300 кГц. Получающееся время установления будет гораздо меньше 20 мкс, но при этом будет обеспечен коэффициент нелинейных искажений 1%. При этом в промежуточных каскадах усиления желательно применять полевые транзисторы. Транзисторные усилители мощности, изготовленные на полевых транзисторах, имеют более узкий спектр нелинейных искажений и могут проектироваться с более глубокими обратными связями.
Полученные оценки полосы пропускания усилителей мощности могут показаться завышенными. Проведем дополнительные обоснования этим требованиям. Известно, что в лазерных проигрывателях сигналы на выходе цифро-аналогового преобразователя фильтруются двумя низкочастотными фильтрами с высокой крутизной спада вне полосы пропускания для подавления частоты дискретизации 44,1 кГц. Эти фильтры обычно выполняются как активные и, в редких исключениях, на пассивных элементах, содержащих R-, L-, C-цепочки. Звучание активных и пассивных фильтров различается. Для активных характерно мягкое пастельное звучание с тенденцией к сосредоточению спектра музыкального инструмента на основных гармониках звучания, динамиче-ский диапазон высокий, эмоции передаются легко и свободно. К недостаткам следует отнести некоторую жесткость звучания на средних частотах, особенно для певческого голоса. Для пассивных фильтров характерна субъективная высокая линейность амплитудно-частотной характеристики всего звукового тракта, расширение стереобазы, свободная прорисовка высокочастотных продуктов музыкального образа, высокий динамический диапазон. При использовании пассивных фильтров происходит выравнивание громкости звучания различных музыкальных инструментов, создается иллюзия исполнения музыкального произведения в концертном зале. К недостаткам звучания пассивных фильтров следует отнести невыразительность эмоционального звучания (подмена минорных и мажорных эмоций нейтральными) и наличие несколько дребезжащего звучания на высоких частотах. Это явление можно увязать с наличием небольших от 1 до 3% переотражений в пассивных фильтрах с групповыми временами запаздывания порядка 2040 мкс. Именно эти незначительные по амплитуде переотражения изменили характер звучания. Следует отметить, что переотражения на столь малых временах приводят к появлению дополнительных скачков фаз в музыкальном образе. Из [1] следует, что скачки фаз могут быть сопоставимы с появлением временных дефектов на временной форме источника возбуждения.
Указанные дефекты приводят к субъективному подъему громкости в области высоких частот. Снижение эмоционального баланса музыкального произведения при таких искажениях будет обсуждаться в следующей статье. Приведенные рассуждения убеждают нас в важности передачи тончайших временных нюансов в музыкальном образе вплоть до 20 мкс. Эти данные можно трактовать как самые жесткие требования к времени установления паспортных нелинейных искажений.
Динамический диапазон слухового восприятия
Рассмотрим динамический диапазон восприятия чистых тонов. Пусть генерируется синусоидальный акустический сигнал с частотой f и уровнем звукового давления I. Субъективный уровень ощущения звукового давления обозначим как L. Зависимость L от I приведена на рис. 3. При значении I меньше порога восприятия, сигнал не слышен. При превышении порога восприятия уровень громкости растет по квадратичному закону, а затем при достижении линейной зависимости, показанной на рис. 3 пунктирной линией, начинает изменяться по линейному закону. При выделении синусоидального сигнала на фоне аддитивного шума при среднеквадратичном значении шума меньше амплитуды синусоиды слышен только шум, а при превышении амплитуды синусоиды среднеквадратичного уровня шума слышен только чистый тон, причем его громкость опять возрастает по квадратичному закону, и при пересечении линейной зависимости снова выходит на линейный режим. Такое поведение кривых громкости имеет простое физическое объяснение. Аналогичный динамический диапазон имеет и оптимальный приемник, выделяющий полезный сигнал с последующим накоплением на фоне аддитивного шума. Такую же зависимость можно получить и для оптимального приема случайного сигнала на фоне аддитивного шума для случая разных распределений вероятностей амплитуд сигнала и шума. Причем решение такой задачи получается именно для распределений вероятностей амплитуд человеческой речи и музыкальных сигналов.
Указанной особенностью восприятия можно воспользоваться для субъективной оценки нелинейных искажений усилителей мощности. Пусть при прослушивании звучания усилителя отмечается необыкновенная воздушность звучания и детальная прорисовка высокочастотного диапазона воспроизведения. Эту особенность звучания можно объяснить тем, что высокочастотные нелинейные продукты в диапазоне средних частот по своей амплитуде не превосходят уровень музыкального образа в области высоких частот. Тогда уровень громкости для высокочастотных продуктов будет изменяться по квадратичному закону, то есть происходит субъективное экспандирование. В паузах между высокочастотными продуктами слышен шум, порожденный высокочастотными компонентами нелинейных искажений в области средних частот.
Некоторым экспертам весьма импонирует такое качество звучания. Создатели усилительной техники такого класса отмечают высокую энергетику высокочастотного сигнала и выдают это обстоятельство за высокое качество звучания электронной техники. На самом деле такой усилитель не принадлежит к высококачественной аудиоаппаратуре. Усилитель с действительно низким коэффициентом нелинейных искажений никогда не будет так звучать. Обычно звучание высококачественной аппаратуры более сухое, с высоким внутренним динамическим диапазоном и отчетливой прорисовкой высокочастотных продуктов музыкального образа, но с уменьшенной амплитудой звучания. При прослушивании хорошей аппаратуры возникает впечатление, что каждый музыкальный инструмент записан отдельно и не содержит больших амплитуд в области высоких частот, то есть как бы произошла низкочастотная фильтрация каждого музыкального инструмента. Еще одна особенность высококлассной аппаратуры возможность легко и быстро передавать быстрые громкие пассажи любой группы музыкальных инструментов.
Наличие квадратичного динамиче-ского диапазона в районе порога восприятия при маскировке шумом (или сосредоточенной помехой) свидетельствует о повышенной возможности выделения нашей слуховой системой малых колебаний интенсивности, которые музыкальные эксперты увязывают с микродинамикой музыкальных произведений. При использовании усилителей с возрастающим коэффициентом нелинейных искажений в области высоких частот, о которых упоминалось выше, микродинамика музыкального образа ослабляется, так как может полностью экранироваться нелинейными продуктами среднечастотного диапазона.
Наша слуховая система представляет многоканальный спектрометр, содержащий около 4000 избирательных фильтров. Полоса прозрачности каждого фильтра зависит от частоты, например, для частоты 500 Гц она составляет 100 Гц, для 1000 Гц 200 Гц, для 2000 Гц 400 Гц [5]. Амплитуд-но-частотная характеристика каждого фильтра имеет высокую крутизну ската в области высоких частот (рис. 4). Частотные максимумы избирательных фильтров сдвинуты друг относительно друга на 1 Гц на частоте до 125 Гц, на 2 Гц на частоте 500 Гц, на 3 Гц на частоте 200 Гц и на 10 Гц на частоте 4000 Гц. Таким образом, области прозрачности соседних фильтров перекрываются по частоте. Такая расстановка фильтров позволяет нашей слуховой системе хорошо анализировать короткие импульсы, поскольку полоса прозрачности избирательных фильтров достаточно велика. Последующая нелинейная обработка позволяет получить высокое разрешение на изменение амплитуды или частоты акустического сигнала. Крутизна спада АЧХ для малых уровней акустического сигнала (в районе квадратичной характеристики громкости рис. 3) составляет около 80120 дБ на октаву, а при больших уровнях интенсивности 2040 дБ на октаву. Это означает, что при малой интенсивности акустического сигнала разрешение нашей слуховой системы выше. Иными словами, только те музыкальные произведения, в которых большие уровни интенсивности относительно редки, позволяют нам оценить его красоту и мастерство исполнителя. Этим требованиям в полной мере отвечают классическая музыка и джазовые импровизации.
Рис. 4. Амплитудно-частотные характеристики избирательных фильтров периферической слуховой системы человека
Приведенные на рис. 4 ширины технических слуховых входных фильтров были использованы для введения полос равной разборчивости [2,4], нумеруемых в барках. Расстановка барков по оси частот приведена на рис. 2. Всего барков 24, и выбор их не случаен. Это понятие было введено для оценки уровней громкости сложных сигналов. Если частотная область сигнала лежит внутри одного барка, то, в зависимости от числа тональных посылок и значений их амплитуд, изменение громкости воспринимаемого сигнала происходит по сложным законам. Если два сигнала занимают разные частотные области, то есть принадлежат различным баркам, то их громкость суммируется (рис. 3). Когда речь идет о номере барка, то автоматически подразумевается его привязка к частотной области (рис. 2).
Перейдем к накоплению сигналов во времени в нашей слуховой системе. В ходе проведения различных психоакустических экспериментов были обнаружены две маскировки для сигналов, следующих друг за другом [2,3,5].
Первая маскировка была названа маскировкой вперед. Ее суть состоит в том, что короткая первая посылка сигнала длительностью до 2030 мс не слышна, если за ней следует более интенсивный звуковой сигнал длительностью более 150 мс. Время маскировки вперед зависит от амплитуды второго сигнала. При ее увеличении время маскировки вперед увеличивается, затем выходит на константу и далее остается постоянным. Экранировка происходит для случая близких частот первой и второй посылок. Если частоты посылок разнесены по частоте более чем на один барк, то, в случае первой посылки с частотой ниже основного сигнала, маскировки вперед не происходит, а для более высокочастотной первой посылки маскировка вперед будет ослабевать с возрастанием несущей частоты первой посылки.
Вторая маскировка была названа маскировкой назад. Ее суть состоит в том, что наша слуховая система с постоянной времени 150 мс запоминает уровень предшествующего сигнала большой амплитуды. Для меньших амплитуд первого сигнала это время будет меньше. Таким образом, время экранировки назад растет с амплитудой первого сигнала до уровня 150 мс, а затем рост этого времени прекращается. Если последующий сигнал меньше уровня маскировки, то он не слышен. Если частота второго сигнала ниже первого, то эффект маскировки отсутствует. Если частота второго сигнала выше первого, то с увеличением частоты уровень маскировки уменьшается, однако для удвоенной и утроенной частоты второго сигнала эти уровни существенно возрастают. Причем маскировка второй и третьей гармоники наблюдается и при одновременном воздействии первого и второго сигнала. Если амплитуды второй и третьей гармоник выше первой, то такой экранировки не наблюдается. Таким образом, в нашей слуховой системе происходит интенсивное подавление нелинейных продуктов на второй и третьей гармониках. Для более высоких гармоник такой эффект отсутствует.
Маскировка назад связана с порогами адаптации при воздействии сложных акустических сигналов. На рис. 5 приведены пороги адаптации, возникающие в слуховой системе при воздействии сосредоточенного сигнала. При малых уровнях сигнала, когда кривая громкости имеет квадратичную зависимость, порог адаптации сосредоточен в узкой полосе частот. Это приводит к тому, что синусоиды, находящиеся в частотном диапазоне адаптации, с амплитудой меньше порога адаптации, не слышны. С увеличением интенсивности сосредоточенной помехи частотная зона адаптации расширяется. АЧХ зоны адаптации представляет перевернутую по частоте АЧХ фильтра периферической слуховой системы (рис. 4). Это очевидно, поскольку для фильтров с более высокой резонансной частотой низкочастотный сигнал менее ослаблен. Отметим еще одно важное обстоятельство: частоты ниже интенсивной маскирующей частоты не экранируются, поскольку увеличения порога адаптации там не происходит.
Рис. 5. Сдвиг пороговой слышимости после 11-с раздражителя тоном 1000 Гц
Маскировка назад увязывается с понятием внутреннего динамического диапазона музыкального образа. Действительно, при наличии интенсивного низкочастотного компонента происходит последующая временная экранировка практически для всего частотного диапазона на время в 150 мс. Это позволяет нам ощутить невероятный динамический диапазон низкочастотного компонента. Если коэффициент нелинейных искажений аппаратуры велик, или нарушен спектральный баланс (высокочастотные продукты слишком приподняты), или в усилителе имеются зна-чительные параметрические искажения, приводящие к появлению паразитной амплитудной модуляции, то эффект внутреннего динамического диапазона пропадает. Это исключительно важный параметр, позволяющий оценить дефекты всего звуковоспроизводящего тракта.
Восприятие амплитудно-модулированных (АМ) сигналов
При воздействии чистого тона в нашей слуховой системе устанавливается порог адаптации, и сам сигнал становится практически неслышным. При прослушивании АМ-сигналов порог адаптации будет устанавливаться по его среднему значению. Изменение огибающей во времени будет выделяться нашей слуховой системой. Причем чем больше глубина модуляции, тем громче слышна огибающая [2,3,5]. Громкость зависит от частоты модулирующей функции. Поскольку постоянная маскировки назад составляет 150 мс, то наибольший выигрыш в громкости достигается для частоты 4 Гц. Полученные нами оценки полностью соответствуют результатам психоакустических экспериментов [2,3,5]. Выигрыш в громкости для АМ-сигналов достигает 20 дБ для частоты модулирующей функции 4 Гц. Для частот модулирующей функции более 100 Гц вы-игрыш в громкости практически отсутствует. При уровне акустического сигнала 80 дБ в АМ-сигнале человек уверенно выделяет огибающую при 1,5% модуляции, а для уровня 40 дБ при 5%. Это означает, что с увеличением интенсивности акустического сигнала, возможности анализа тонкой структуры музыкального образа возрастают. При частоте модулирующей функции менее 7 Гц человек может уверенно оценить и значение частоты модуляции. Для частот модуляции от 20 до 40 Гц АМ-сигнал воспринимается как звук [р], а при частоте модуляции выше 50 Гц как неприятный шумовой процесс.
Восприятие частотно-модулированных (ЧМ) сигналов
Рассмотрим воздействие на слуховую систему следующих друг за другом синусоидальных сигналов различной частоты и одинаковой амплитуды. Первый сигнал устанавливает порог адаптации, так что второй сигнал наблюдается на уровне его отсечки. Чем дальше по частоте разнесены сигналы, тем лучше мы их различаем. При малом разносе частот до 24 Гц время действия второго сигнала должно быть увеличено до 2030 мс, то есть на то время, когда уровни адаптации, по-рожденные первым сигналом, начнут уменьшаться. Минимально различаемые сигналы по частоте соответствуют расстановке экстремумов избирательных фильтров периферической слуховой системы по частоте. Уровень разрешения составляет менее 2 Гц для частот ниже 2000 Гц. Иная картина наблюдается при наличии скачков фазы на синусоидальном сигнале. Мы уверенно выделяем скачки фазы в единицы градусов. При скачке фазы в 180о происходит субъективное усиление громкости до 40 дБ.
Вернемся к нелинейным искажениям звуковоспроизводящей аппаратуры. Из данных кривой громкости (рис. 3) можно подсчитать, что коэффициент нелинейных искажений нашей слуховой системы составляет примерно 12%. Поэтому проектирование системы звуковоспроизведения с нелинейными искажениями менее 1% вряд ли целесообразно. Тем более, как отмечалось выше, при малом коэффициенте нелинейных искажений трудно обеспечить малое время установления этих искажений. Ну а если время установления нелинейных искажений пренебрежимо мало, то, что происходит при их увеличении? Ведь именно в ламповых усилителях нелинейные искажения достигают до 10%, и, тем не менее, они звучат достаточно прилично. Более того, эмоциональная окраска музыкального произведения в ламповом усилителе часто выражена более сильно, чем в транзисторном. Почему? Объяснить этот факт можно, опираясь на нелинейные процессы в нашей слуховой системе. Здесь нужно учесть два фактора. Нелинейные искажения в лампах в основном сосредоточены на второй и третьей гармониках. Более высокие гармоники в ламповых усилителях прак-тически отсутствуют. Вторая и третья гармоники экранируются слуховыми порогами адаптации. Таким образом, все преимущество ламповых усилителей сводится к более выраженным низкочастотным комбинационным искажениям. Далее нужно анализировать частоты этих искажений.
Если частота комбинационных искажений ниже 7 Гц, то она будет вызывать усиление эмоциональности в музыкальном образе. Об этом мы более подробно расскажем в следующей публикации. Если комбинационные частоты лежат в диапазоне 1025 Гц, возникают "в"- и "р"-образные покачивания музыкального образа. Это воспринимается на слух как странное изменение интенсивности музыкального образа. Такие искажения заметны на слух, но не привносят неприятных ощущений. Если комбинационные частоты лежат выше 50 Гц, возникают неприятные на слух искажения музыкального образа. Попытаемся объяснить это с помощью мгновенной частоты аналитического сигнала. Значение мгновенной частоты аналитического сигнала музыкального образа на временах вынужденных и свободных колебаний непрерывно меняется [6], и возникающие комбинационные искажения непрерывно флуктуируют по амплитуде. Это может привести к появлению в музыкальном образе неприятных импульсов, щелчков, шероховатостей. Так что за увеличение эмоциональной компоненты музыкального образа приходится расплачиваться дополнительными искажениями.
Тел.: 208 4059
|
EdwardQuoro пишет... Здравствуте! Нашел в интернете ресурс с познавательными видеороликами. Мне он понравился. Советую
20/03/2021 05:03:15 |
|
Russellgof пишет...
07/04/2021 11:01:36 |
| Ваш комментарий к статье | ||||
