Ю. А. Ковалгин
Э. И. Вологдин
Аудиотехника
Для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению 210400 – «Радиотехника»
квалификации (степени) «бакалавр» и квалификации (степени) магистр,
студентов, обучающихся по направлению 210700 –
«Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
соответствующих профилей подготовки
Москва
Горячая линия - Телеком
2013
Стр.1
УДК 681.84
ББК 32.871-5
К56
Ковалгин Ю. А., Вологдин Э. И.
К56
Аудиотехника. Учебник для вузов. – М.: Горячая линия –
Телеком, 2013. – 742 с., ил.
ISBN 978-5-9912-0241-1.
Рассмотрены
характеристики музыкальных и речевых сигналов;
звуковые системы телевидения, радиовещания, кинематографа, шоубизнеса.
Основное внимание в учебнике уделено цифровой звукотехнике,
в частности: аналого-цифровому преобразованию аудиосигналов;
статистическим и психоакустическим методам компрессии цифровых
аудиоданных без потерь (энтропийное, арифметическое и субполосное
кодирование, алгоритмы DST и MLP) и с потерями (стандарты MPEG-1,
ISO/IEC 11172-3, MPEG-2 ISO/IEC 13818-3 и ISO/IEC 13918-7, MPEG-4
ISO/IEC 14496-3, MPEG D Surround, а также Dolby AC-3, apt-X100,
ATRAC); частотной, временной и динамической
обработке аудиосигналов,
методам получения разнообразных звуковых эффектов. В нем
рассмотрены также звуковое оборудование и аппаратно-программные
средства аппаратно-студийных комплексов, концертных залов, студий
звукозаписи; канальное кодирование и цифровые аудиоинтерфейсы;
контроль качества аудиосигналов, систем и устройств.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению
210400 – «Радиотехника» квалификации (степени) «бакалавр»
и квалификации (степени) магистр, студентов, обучающихся по
направлению 210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы
связи» соответствующих профилей подготовки. Будет полезна специалистам
и широкому кругу читателей, интересующихся современными
технологиями телерадиовещания, кинематографа, шоу-бизнеса.
ББК 32.871-5
Адрес издательства в Интернет
Учебное издание
Ковалгин Юрий Алексеевич, Вологдин Эдуард Иванович
АУДИОТЕХНИКА
Учебник для вузов
Редактор Ю. Н. Чернышов
Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышов
Обложка художника В. Г. Ситникова
Подписано в печать 03.08.2012. Формат 60×88/16. Усл.-печ. л. 46,375.
Тираж 500 экз. (1-й завод 100 экз.) Изд. № 23241.
ISBN 978-5-9912-0241-1
© Ю. А. Ковалгин, Э. И. Вологдин, 2013
© Издательство «Горячая линия – Телеком», 2013
www.tech
b
o
o
k
.ru
Стр.2
Предисловие
Дисциплина «Аудиотехника» имеет своей целью изучение совокупности средств,
способов и методов формирования, преобразования и воспроизведения аудиосигналов,
знакомство с принципами построения звуковой аппаратуры различного назначения,
с основами проектирования и эксплуатации звукового оборудования студийных и
зрелищных предприятий при формировании, демонстрации и тиражирования аудиопродукции
шоу-, радио-, теле- и кинопрограмм.
Задачей данной дисциплины является подготовка студентов в области цифровой
аудиотехники, направленной на изучение:
• характеристик аудиосигналов и связанных с ними особенностей их восприятия;
структур звуковых систем вещания, кинематографа, шоу-бизнеса, форматов сигналов
звуковых систем;
• аппаратно-программных средств, предназначенных для формирования, преобразования
и обработки аудиосигналов;
• методов кодирования звуковых сигналов, включая помехоустойчивое кодирование,
исправление ошибок, компрессию и форматы цифровых аудиоданных;
• стандартов цифровой звукотехники;
• систем шумоподавления, электронного монтажа и редактирования фонограмм;
звуковых процессоров;
• звукового оборудования радиодомов, телецентров, киностудий, студий звукозаписи,
видео- и концертных залов;
• звуковых карт мультимедийных комплексов;
• принципов построения электромузыкальных инструментов и их интерфейсов;
• методов контроля и измерения параметров качества звуковой аппаратуры вещания,
кинематографа, шоу-бизнеса, особенностей ее эксплуатации.
Содержание учебника «Аудиотехника» соответствует примерной рабочей программе
одноименного курса специальности 210312 «Аудиовизуальная техника» направления
654200 «Радиотехника». Дисциплина «Аудиотехника» входит в блок специальных
дисциплин федерального компонента специальности 210312.
Данная книга — первая попытка написания учебника по данной дисциплине. Заметим,
что дисциплина «Аудиотехника» является одной из основных, входящих в
блок специальных дисциплин, определяющих подготовку дипломированного специалиста
по данной области знаний. В учебнике рассматриваются все темы, относящиеся
к различным аспектом применения знаний в области аудиотехники в телевидении, радиовещании,
шоу-бизнесе, кинематографе, аудио- и видеосистемах различного назначения.
Изучение дисциплины «Аудиотехника» базируется на физико-математической
подготовке студентов, получаемой при изучении курсов «Высшая математика», «Физика»,
«Теория электрических цепей», а также на содержательной части таких дисциплин,
как «Цифровая обработка сигналов», «Акустика», «Зрительно-слуховое восприятие
аудиовизуальных программ».
В результате изучения данной дисциплины студенты должен знать:
• основные типы профессиональных звуковых систем, применяемых в радиовещании,
телевидении, кинематографе, шоу-бизнесе, обеспечиваемое ими качество
звучания; методы его оценки;
• характеристики аналоговых и цифровых звуковых сигналов; форматы звуковых
сигналов при их формировании и воспроизведении;
Стр.3
4
• стереофонический эффект, его механизмы и природу;
Предисловие
• методы и устройства кодирования звуковых сигналов; форматы цифровых звуковых
сигналов;
• алгоритмы сокращения избыточности звуковых сигналов, включая алгоритмы
группы MPEG и ATSC;
• помехоустойчивое кодирование, методы обнаружения и исправления цифровых
ошибок;
• устройства, аппаратные средства и программное обеспечение для формирования,
обработки и воспроизведения звуковых сигналов;
• принципы построения адаптивных звуковых систем, звуковых процессоров, синтезаторов
пространственного звучания;
• профессиональное звуковое оборудование радиодомов, телецентров, киностудий,
студий звукозаписи, видео- и концертных залов;
• звуковые карты для мультимедийных комплексов: стандарты, типы и структуры
карт, средства обработки звуковых данных, технологические возможности,
области применения;
• методы синтеза звука на основе частотной модуляции, таблицы волн; принципы
работы электронных музыкальных инструментов, компьютерные музыкальные
станции, интерфейс MIDI;
• цифровые соединительные шины и интерфейсы;
• международные стандарты в области аудиотехники;
• контроль, измерение параметров и особенности эксплуатации профессиональной
звуковой аппаратуры.
В результате изучения данной дисциплины студенты должны уметь:
• разрабатывать и обосновывать технические задания на проектирование профессиональной
звуковой аппаратуры в целом, структурные и принципиальные схемы
входящих в ее состав узлов и блоков;
• обосновывать технические требования и значения параметров качества как отдельных
узлов и блоков, так и в целом звуковых комплексов различного назначения;
выполнять электрические расчеты схем узлов и блоков аппаратуры с
применением современных пакетов прикладных программ;
• проводить имитационное моделирование устройств и блоков профессиональных
аудиоустройств;
• грамотно эксплуатировать профессиональное звуковое оборудование, включая
текущий контроль и оценку его параметров качества.
Студенты должны иметь навыки и опыт работы c:
• пакетами профессиональных программ, позволяющими выполнять расчет, анализ
технических параметров и режимов работы, а также имитационное моделирование
аудиоустройств в целом, их узлов и блоков;
• аппаратно-программными средствами и устройствами, предназначенными для
формирования, обработки, кодирования, декодирования и воспроизведения звуковых
сигналов;
• современным аналоговым и цифровым оборудованием радиодомов, телецентров,
кинотеатров, киностудий, предприятий шоу-бизнеса.
Изучение дисциплины «Аудиотехника» требует сочетания лекций с индивидуальными
занятиями расчетного типа, лабораторными занятиями исследовательского характера,
курсовым проектированием, обеспечивающим развитие практических навыков
использования полученных знаний для решения комплексных инженерных задач.
Стр.4
Оглавление
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1 Аудиосигналы и их характеристики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Уровни, динамический диапазон и пик-фактор аудиосигналов. . . . . . . . . . 6
3
6
1.2. Распределения мгновенных значений и уровней речевых и музыкальных
сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3. Распределение длительностей выбросов и пауз речевых и музыкальных
сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4. Статистические характеристики речевых сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.5. Текущая, среднеминутная и долговременная мощности сигналов речи и
музыки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.6. Частотный диапазон и спектры музыкальных и речевых сигналов . . . . . 30
1.7. Средняя мощность речевых и музыкальных сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.8. Огибающая и мгновенная частота звуковых сигналов. . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.9. Моделирование и синтез аудиосигналов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Контрольные вопросы к главе 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2 Звуковые системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.1. Качество звучания при естественном слушании. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2. Назначение и классификация звуковых систем, форматы звуковых
сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3. Звуковые системы и качество звучания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.4. Обычная стереофоническая звуковая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.5. Стереофонический эффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.5. Стереоамбиофонические звуковые системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.6. Системы пространственного звучания с панорамным кодированием сигналов
источников звука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Психофизическая модель двухканальной звуковой системы . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Адаптивное декодирование сигналов в системах с панорамным кодированием 85
Блок управления в системах с панорамным кодированием сигналов источников
звука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2.7. Системы пространственного звучания фирмы Dolby Lab. . . . . . . . . . . . . . . 90
Система Dolby Surround . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Системы Dolby Pro Logic I и Dolby Pro Logic II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Система Dolby THX Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Системы Dolby Digital 5.1 и Dolby Digital EX 6.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2.8. Системы пространственного звучания фирм DTS Technology и Sony . . 104
Система DTS — Digital Theatre System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Система SDDS — Sony Dynamic Digital Sound. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
2.9. Бинауральные звуковые системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Передача пространственной информации и зона слушания в бинауральной
звуковой системе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Стр.737
738
Оглавление
Бифонические процессоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
2.10. Универсальный звуковой формат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2.11. Новейшие звуковые системы и технологии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Новейшие системы пространственного звучания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Амбиофонические системы больших залов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Звуковая система «Амбисоник». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Технология Wave Field Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Контрольные вопросы к главе 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
3 Аналого-цифровое преобразование аудиосигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
3.1. ИКМ с равномерным квантованием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Функциональная схема ИКМ-модулятора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Реконструкция звуковых сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Спектр ошибок округления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Звучание ошибок квантования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Технологии повышения качества звучания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
3.2. Сигма-дельта модуляция. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Основы технологии Noise Shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Математические модели сигма-дельта модуляторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Одноразрядные АЦП на основе сигма-дельта модуляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Одноразрядные ЦАП на основе сигма-дельта модуляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Многоразрядные ЦАП. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3.3. ИКМ с линейным предсказанием. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Дифференциальная ИКМ и дельта-модуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Адаптивная дифференциальная ИКМ (ADPCM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
3.4. ИКМ с неравномерным шагом квантования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Мгновенное компандирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Почти мгновенное компандирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
ИКМ с плавающей запятой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Транскодер ИКМ с плавающей запятой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Контрольные вопросы к главе 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
4 Статистические методы компрессии цифровых аудиоданных . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
4.1. Информационная энтропия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
4.2. Энтропийное кодирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
4.3. Коды переменной длины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
4.4. Арифметическое кодирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
4.5. Субполосное кодирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
4.6. Компрессирование в формате MP3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Субполосное кодирование в формате MP3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Психоакустическая модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Код Хаффмана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
Адаптивное кодирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
4.7. Квадратурно-зеркальные фильтры и вейвлет-преобразование . . . . . . . . . . 238
Основные положения теории вейвлетов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Оптимизации вейвлетных базисов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Стр.738
Оглавление
739
4.8. Компрессия цифровых аудиоданных без потерь по алгоритму DST . . . . 249
Принцип компрессирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Кодирование с предсказанием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Энтропийное кодирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Мультиплексирование и демультиплексирование звуковых сигналов . . . . . . . . . 253
4.9. Компрессия цифровых аудиоданных без потерь по алгоритму MLP . . . . 254
Система компрессии MLP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Кодирование в системе MLP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Матрицирование без потерь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Кодирование с предсказанием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Применение буферной памяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Кодирование/декодирование субпотоков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Контрольные вопросы к главе 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
5 Компрессия цифровых аудиоданных с потерями. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
5.1. Избыточность цифровых сигналов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
5.2. Семейство стандартов MPEG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
5.3. Кодеры стандарта MPEG-1 ISO/IEC 11172-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Кодирование отсчетов ЗС в Layer 1 и Layer 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
5.4. Кодирование коэффициентов МДКП в MPEG-1 Layer 3. . . . . . . . . . . . . . . . 276
Внутренний итерационный цикл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Внешний итерационный цикл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Структура цифрового потока в MPEG-1 Layer 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
5.5. Стандарт MPEG-2 ISO/IEC 13818-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
5.6. Стандарт MPEG-2 ISO/IEC 13818-7 AAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
5.7. Кодирование звуковых сигналов в стандарте MPEG-4. . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
5.8. Параметрическое кодирование звуковых сигналов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
5.9. Метод копирования спектральных полос . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
5.10. Метод кодирования CELP стандарта MPEG-4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Вокодеры с линейным предсказанием. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Векторное квантование и кодовые книги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Метод кодирования CELP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
5.11. Процедуры объединения сигналов стереопары в стандартах MPEG . . . . 323
Эффективность процедуры объединения сигналов стереопары . . . . . . . . . . . . . . 326
5.12. Компрессия цифровых звуковых данных в системах Dolby Digital . . . . . . 327
Декодер системы Dolby АС-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
5.13. Компрессия цифровых данных в системе DTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
5.14. Компрессия цифровых звуковых данных в системе SDDS. . . . . . . . . . . . . . 342
5.15. Учет временной маскировки при кодировании звуковых сигналов . . . . . . 349
Методы оценки эффективности учета постмаскировки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Эффективность учета постмаскировки в алгоритмах компресии цифровых
аудиоданных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
5.16. Применение вейвлетов при компрессии цифровых аудиоданных . . . . . . . . 356
Алгоритм перцепционного вейвлетного кодирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Стр.739
740
Оглавление
Результаты экспертной оценки качества кодека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
5.17. Новейшие алгоритмы кодирования пространственных параметров стереофонических
сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
5.18. Качество алгоритмов компрессии цифровых аудиоданных . . . . . . . . . . . . . 378
Контрольные вопросы к главе 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
6 Частотная, динамическая и временная обработка аудиосигналов. . . . . . . . . . . . . 387
6.1. Назначение и классификация фильтров частотной коррекции. . . . . . . . . . 387
6.2. Цифровые базовые фильтры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
Фильтры низких и высоких частот 1-го порядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
Фильтры низких и высоких частот 2-го порядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
Всепропускающие фильтры 1-го и 2-го порядков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Параметрические фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
6.3. Цифровые фильтры частотной коррекции аудиосигналов . . . . . . . . . . . . . . 396
Обрезные фильтры низких и высоких частот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
Фильтры плавного подъема и спада частотных характеристик . . . . . . . . . . . . . . 399
Узкополосные фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
6.4. Эквалайзеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
6.5. Основы динамической обработки аудиосигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
Громкость звучания и динамический диапазон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
Принцип динамической обработки аудиосигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
6.7. Алгоритмы работы динамического процессора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
6.8. Применение динамических процессоров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
6.9. Спектральная обработка аудиосигналов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
Основы спектральной обработки звуковых сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
Слуховое восприятие нелинейных искажений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
6.10. Цифровые имитаторы звука магнитной фонограммы (сатураторы) . . . . 444
6.11. Имитация звучания ламповых усилителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
6.12. Эксайтеры, энхансеры и виталайзеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
6.13. Типовые звенья для временной обработки аудиосигналов. . . . . . . . . . . . . . 452
6.14. Звуковые эффекты на основе применения модуляций. . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
6.15. Звуковые эффекты на основе применения временной задержки. . . . . . . . 465
6.16. Звуковые эффекты на основе транспонирования спектра сигнала. . . . . . 475
6.17. Реверберация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
Ревербераторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
6.18. Алгоритмы реверберации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
6.19. Синтез пространственных сигналов в многоканальной стереофонии . . . 488
Контрольные вопросы к главе 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
7 Звуковое оборудование и аппаратно-программные средства радиокомпаний,
концертных залов, студий звукозаписи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
7.1. Аппаратно-студийный комплекс государственного радиовещания. . . . . . . 491
Аппаратно-студийный блок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
7.2. Аппаратно-студийные блоки коммерческих радиокомпаний . . . . . . . . . . . . 500
Стр.740
Оглавление
741
Студии коммерческих радиокомпаний. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502
7.3. Микшерные пульты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
7.4. Устройства (узлы, элементы) микшерных пультов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515
7.5. Радиожурналистские комплекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525
7.6. Технология производства аудиопрограмм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526
7.7. Автоматизация технологических процессов радиокомпании. . . . . . . . . . . . 532
7.8. Программные продукты для автоматизации радиовещания . . . . . . . . . . . . 539
Программные продукты компании «Трактъ» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545
7.9. Типовые комплектации АСК радиокомпаний. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567
7.10. Каналообразующее оборудование для доставки звуковых сигналов к
передатчику. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
7.11. Программные продукты для монтажа и обработки звуковых сигналов . 580
Пакеты Sound Forge 9c и Audition 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
Пакет Samplitude Producer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588
7.12. Звуковое оборудование и аппаратно-программные средства концертных
залов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
Акустические особенности БКЗ «Октябрьский». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
Измерения параметров систем звукоусиления и звукового поля в зале . . . . . . 601
Крокус Сити Холл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
Государственный Кремлёвский дворец . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614
7.13. Сабвуферные системы концертных залов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615
7.14. Звуковое оборудование и программные продукты студий звукозаписи. . 620
Аппаратно-программные средства и оборудование студий звукозаписи . . . . . . 623
Типовой состав оборудования домашней студии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629
7.15. Системы синхронного перевода речи, дискуссионные и конференцсистемы
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630
Контрольные вопросы к главе 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
8 Корректирующее и канальное кодирование аудиосигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642
8.1. Корректирующеe кодированиe аудиосигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642
Кодовые ошибки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
Обнаружение кодовых ошибок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645
Корректирующий код Рида–Соломона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646
Кодирование с перемежением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649
Маскировка ошибочных слов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652
8.2. Стандарты корректирующего кодирования CD и DVD . . . . . . . . . . . . . . . . . 653
8.3. Принципы канального кодирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658
8.4. Характеристики канальных кодов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661
8.5. Цифровые звуковые интерфейсы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664
Профессиональные интерфейсы AES3 и AES/EBU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668
Профессиональный интерфейс AES3id. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669
Профессиональные интерфейсы SDIF-3 и MAC-DSD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671
Бытовой звуковой интерфейс S/PDIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671
Профессиональный интерфейс AES10 (MADI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672
Стр.741
742
Оглавление
Звуковые карты персонального компьютера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673
Цифровой музыкальный интерфейс MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676
Контрольные вопросы к главе 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681
9 Контроль качества аудиосигналов, систем и устройств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682
9.1. Классификация методов оценки качества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682
9.2. Субъективная оценка качества аудиосигналов, систем и устройств. . . . . 684
9.3. Традиционные методы объективной оценки качества . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693
9.4. Метод комплексного статистического оценивания качества . . . . . . . . . . . . 697
9.5. Перцепционный метод объективной оценки качества аудиосигналов . . . 705
9.6. Программный пакет SpectraLab 4.32.17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721
Контрольные вопросы к главе 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728
Стр.742