Автоматическое управление динамическим диапазоном

Большое число операций, ложащихся на ручную регулировку,
часто не позволяет звукорежиссеру выполнять их своевременно и с
высоким качеством. Часть операций по управлению параметрами

сора, а кривые, начинающиеся в этих точках, называются регулиро- вочными характеристиками.. Если динамический диапазон программы не очень велик, то ко- эффициент сжатия

сигналов, подчиняющимися определенным закономерностям, пере-
кладывается на автоматические устройства. Одним из таких пара-
метров является динамический диапазон, управление которым осу-
ществляется усилителем с переменным коэффициентом усиления,
называемым компрессором.

Рис.. 7.6. Кривые входного (а), управляюще- го (б) и выходного (в) сигналов при работе компрессора

На рис. 7.6, а приведена кривая изменения уровней передавае-
мого сигнала. На отрезке времени t\ —1% эти уровни выходят за

Рис. 7.7. Типы регулировочных характеристик
компрессора

пределы ni и nz динамического диапазона передающей системы.
Если их передавать не с постоянным усилением, характеризуемым
наклоном линии АВ* (рис. 7.7), а начиная с некоторого уровня
UyasB. (с точки В) уменьшить коэффициент усиления так,"как пока-
зано, например, линией В\ С\, то изменение уровня сигнала на вы-
ходе такого устройства будет представляться кривой (см. рис. 7.6, в),
укладывающейся в пределах динамического диапазона системы.
Точки В\, В 2, Вз, В* соответствуют порогу срабатывания компрес-

выбирают порядка 0,5, при большем диапазоне его можно изменить
до значения у = 0,05. Часто вместо коэффициента сжатия употреб-
ляют понятие величины компрессий, которая обратна коэффициенту
сжатия и выражается численно в виде 2:1, 3:1 или в виде 20 дБ в
10 (2:1); 30 дБ в 10 и т. д,

Если исходный сигнал изменяется очень резко, то соответствую-
щее ему быстрое изменение усиления в цепи управляющего сигна-
ла будет вызывать помехи в виде щелчков. Для устранения их в
момент срабатывания компрессора включаются линии задержки,
замедляющие Изменение управляющего сигнала. Его кривая в свя-
зи с этим нарастает в течение времени т_с и восстанавливается за
время т_в, как это показано на рис. 7.6,6. Однако эта инерционность
системы способна в динамическом режиме вносить искажения, ха-
рактерные для переходных процессов. Они проявляют себя главным
образом в виде разностных комбинационных тонов, которые крайне
нежелательны, так как очень хорошо «обнаруживаются слухом. >

Временные характеристики компрессора (время срабатывания
т_с и время восстановления т_в) не остаются постоянными, а изме-
няются в соответствии с крутизной выбранной регулировочной ха-
рактеристики. При большем динамическом диапазоне передаваемо-
го звучания следует выбирать не толыф большую величину сжатия
(например, 50 дБ в 10), но и соответственно -большие значения для ^ч

Тс И Тв.,

Результаты работы компрессора зависят еще от положения точ-
ки В (точки перегиба) на регулировочной кривой. Снижение этой
точки приводит к подчеркиванию все более низких по уровню сигна-
лов и часто используется при необходимости выделения шумов, слу-
жащих фоном для данной сцены, или пения на фоне оркестрового
звучания.

Таким образом, режим работы компрессора определяется накло-
ном регулировочной характеристики, положением *на ней точки пе-
региба и временем срабатывания и восстановления. Все "эти пара-
метры выбираются с учетом динамического диапазона программы
или исходя из типа передачи. В частности, считается, что при за-
писи речевых программ оптимальной регулировочной характеристиг-
кой является та, для которой величина сжатия соответствует 20 дБ
в 10, а временные параметры имеют значения: т_с == 0,5 — 2,0 мс и
т_в = 0,2 -т- 0,5 с. Для музыкальных передач рекомендуется вели-
чину сжатия выбирать 20 дБ -в 2 (10:1), т_с — 1-^Змси т_в =
= 0,5 -г- 2 с.

Часто компрессоры делят на группы (см. рис. 7.7):

а) собственно компрессоры, имеющие наибольшую крутизну

регулировочной кривой (2:1-т-5:1) со сниженной точкой перегиба
(кривая 2} •

б) ограничители, для которых регулировочная кривая имеет
малую крутизну (10:1-*-20:1) и точка перегиба поднята высоко
(кривая 3);

в) пйкосниматели, у которых точка перегиба (В) поднимается
почти до границы динамического диапазона системы, а регулиро-

Рис. 7.9* Заметность квадратичных (1, 3) и кубичных (2, 4) нелинейных искажений при речевых (1, S) и му- зыкальных (8, 4) передачах

Рис. 7.8. Спектр речевого сигнала без
компрессии (2), с компрессией при
Ш>%-ной (2) и 30%-ной (з) глубине мо-
дуляции

вочная характеристика занимает горизонтальное положение (кри-
вая 4).

Обычно,,чтобы исключить перелом регулировочной кривой, ко-
эффициент усиления компрессора" делают пер'еменньш, что превра-
щает линейный ее отрезок в криволинейный (кривая 1).

Сжатию уровней сигналов, связанному с динамическим измене-
нием усиления, сопутствует ряд искажений. Чем больше сжатие,
тем выше становится-средний уровень передачи. Субъективно это
приводит к увеличению уровня громкости с характерным для этого
случая усилением'низкочастотных и высокочастотных составляющих
сигнала (см. рис..4.1). Непропорционально большое сжатие высо-
ких уровней приводит к относительному усилению сигналов с ма-
лыми уровнями. чТак, например, если частотный спектр речевого
'сигнала имел вид кривой 1 (рис. 7.8), то после сжатия его спектр
изменяется в соответствии с кривой 2. Появляются частотные иска-
жения.

При малой величине, сжатия общее усиление сигнала и некото-
рое выделение его низко- и высокочастотных составляющих (кри-
вая 3) улучшает разборчивость речи и делает ее более естественной.
Значительное же сжатие приводит к частичной потере формант и к
неприятному подчеркиванию шипящих ж свистящих звуков, к по-
вышению уровня щумов как самой передающей системы,.так и
внешних, связанных, например, с записью звука в ателье синхрон-
ной киносъемки. Шумы особенно неприятны в паузах речи, когда
время восстановления т_в было выбрано излишне большим.

Автоматическое ^сжатие уровней влияет и на качество музыкаль-
ных передач. Это выражается в нарушении, музыкального баланса
и звуковой перспективы. Особое внимание требуют появляющиеся
при сжатии нелинейные искажений, ибо они, как показывают кри-
вые рис. -7.9, становятся очень заметными именно при музыкальных
передачах. Заметность квадратичных и кубичных искажений при
музыкальных передачах (кривые 5, 4) больше, чем при речевых
(кривые 1 щ 4). "

Как показывают измерения, нелинейные искажения, обусловлен-
ные сжатием, составляют величину порядка 2%; искажения же
разностного тона, появляющиеся при сжатии вследствие возникно-
вения переходных процессов, во много раз превосходят эту вели-
чину, да и воспринимаются на слух они более неприятно, чем гар-
монические.. •

Все это заставляет пользоваться методом автоматического сжа-
тия с большой осторожностью. В случае речевых передач допуска-
ется сжатие не более чем на 10-^15 дБ соответственно для женских
и мужских голосов. Для джазовой и популярной музыки оно должно
быть не большим 6^ 12 дБ и для симфонической музыки — не
большим З-ь 5 дБ. Чрезмерное сжатие используется иногда в по-
пулярной музыке для создания необычных звучаний.

Для устранения искажений, возникающих при автоматическом
сжатии диапазона, применяются шумоподавителй, частотные кор-
ректоры, устройства дли смещения начальной точки регулирования.
Они позволяют увеличить сжатие до 20 дБ и уложить большинство
звучаний в пределах диапазона передающей системы. Одновремен-
ное ручное управление допускается только для усиления динамиче-
ских оттенков звучания. Компрессоры включаются прежде всего в..
цепи тех каналов, в которых могут появляться очень большие сиг-
налы. На выходе же системы компрессор включают при необходи-
мости одновременно подавить все сигналы сложного источника,
например при максимальной громкости звучания всего симфониче-
ского оркестра.,

Приведем ряд общих-выводов по этому разделу.
- -1. 'Применение компрессора освобождает звукооператора от за-
боты о'перегрузке системы.и позволяет ему сосредоточить внимание
на художественной стороне! управления сигналами.

2. Сжатие диапазона осуществляется управлением тремя пара-
метрами компрессора: крутизной наклона регулировочной кривой,
положением точки перегиба и временем срабатывания и восстанов-
ления. - '••-•'.-•'-.

3. При уменьшении крутизны регулировочной кривой степень
сжатия растет, а динамика звучания все больше нивелируется.

4. Снижение точки ^перегиба приводит к сжатию диапазона, на-
чиная с меньших по уровню сигналов. Это поднимает средний уро-
вень передачи^ подчеркивает более тихие звуки и-усиливает шумы.

5. Время срабатывания и восстановления выбирают таким,
чтобы щелчки срабатывания были неслышными, а шумы наимень-
шими.

6. Величину компрессии следует выбирать в соответствии с из-
менением динамики каждого нового элемента программы передачи.