Динамический диапазон и уровни.

В процессе исполнения музыки, произнесения текста уровень акустического сигнала непрерывно меняется. Диапазон его изменений может быть очень большим. При исследованиях зависимости сигнала от времени берут достаточно большой временной промежуток: 15 секунд для речи и 1 минуту для музыки, так как за небольшим исключением, и музыка, и речь должна рассматриваться как случайный процесс для больших интервалов времени. При этом исследуют уровень с учетом того, что человек не замечает очень коротких перепадов уровня.

При определении максимального уровня введено понятие квазимаксимального уровня. Он выбирается так, чтобы длительность существования уровней больше него не превышала 2% для музыки и 1% для речи. Соответственно квазиминимальный уровень – этот такой, для которого длительность существование уровней менее его также не превышала 2% для музыки и 1% для речи.

Разность между квазимаксимальным и квазиминимальным уровнем называется динамическим диапазоном.

Для первичных акустических сигналов (то есть до микрофона) характерны такие динамические диапазоны: речь диктора – 25-35 дБ, телефонные разговоры – 25-45 дБ, небольшие ансамбли акустических инструментов – 45-55 дБ, симфонический оркестр – 65-75 дБ.

Это достаточно большой диапазон не только для радиовещания и телевидения, но и для звукозаписи.

Почему? Ограничение сверху – возможность слушать на высоких уровнях, не мешая соседям и членам семьи. Ограничения снизу – шумы как трактов передачи (носителей) так и (в большей мере) шумы помещения (уровень шума в больнице обычно оценивается в 20-30  дБ, в библиотеке 25-30  дБ, в бухгалтерии без посетителей в 30-35  дБ, разговор трех человек в обычной комнате 45-50 дБ).

Поэтому динамический диапазон для радиопередач на коротких волнах составляет 10  дБ, на УКВ и радиоточке 35  дБ.

Современные носители и усилительная аппаратура позволяет существенно расширить динамических диапазон, хотя и тут не совсем так здорово, как описывается в рекламных проспектах CD и МD носителей, хотя об этом позже. Фактически на первое место выходят условия прослушивания, а тут ситуация ухудшается – шумовое загрязнение городов и даже сельской местности постоянно растет.

При регулировке уровня звукорежиссер ориентируется не на значения уровней, определенных относительно порога слышимости, а на значения нормированных электрических уровней, когда 0 дБ считается оптимальным. При этом превышение 0 дБ в аналоговых трактах разрешается на короткое время и на небольшую величину (конкретные величины нормируются соответствующими инструкциями), а для цифровых трактов превышение недопустимо и часто может привести к непоправимому браку записи. Чем определяются, рассчитывая нормированный уровень? Для магнитной записи – максимальной намагниченностью магнитного слоя, при котором искажения не превышают допустимую величину, для теле- и радиопередатчиков – максимально возможной модуляцией сигнала (100%), для механической записи – максимальным размахом резца рекордера, когда получившаяся звуковая канавка (дорожка) не перерезает соседние и по какой уверенно может идти игла при воспроизведении. Наконец, в трактах передачи, в том числе между отдельными блоками аппаратуры, в соединительных линиях между аппаратными, на вхоже и выходе тех или иных устройств уровни нормируются, исходя из наилучшего соотношения сигнал/шум, минимума наводок, но при номинальных режимах усилительных устройств (отсутствия перегрузок и связанных с ними искажений).

Литература:

1. Йоффе В.К., Корольков В.Г. Сапожков М.А. Справочник по акустике. – М.:Связь,1979.

2. Сапожнов М.А. Электроакустика. – М.,1972.

3. Фурдуев В.В. Основы электроакустики и радиовещания. – М.,1960.

4. Цвиккер Е. Ухо как приемник информации. – М.,1971.