RU2297712C2

RU2297712C2 - Method for tuning sound-reproducing channel

Info

Publication number: RU2297712C2
Application number: RU2005113437/09A
Authority: RU
Inventors: н Гарри Романович Аванес (RU); Гарри Романович Аванесян
Original assignee: Гарри Романович Аванесян
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2007-04-20
Also published as: RU2005113437A

Abstract

FIELD: sound engineering; domestic stationary sound-reproducing centers.

SUBSTANCE: proposed method for tuning sound-reproducing channel includes generation of test signal, estimation of results of test signal passage through sound-reproducing channel, this being followed by variation of gain-frequency response shape according to estimate obtained; results of test signal passage through sound-reproducing channel are estimated in compliance with individual psycho-acoustic sensations of listener; test signal is essentially sequence of alternating signals varying with time and lying in different sections of audio-range frequencies.

EFFECT: ability of tuning sound-reproducing channel in compliance with psycho-acoustic sensations of listener.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области звуковой техники и может быть использовано в составе бытовых стационарных звуковоспроизводящих (музыкальных) центров.The invention relates to the field of sound technology and can be used as part of household stationary sound-reproducing (musical) centers.

Давно известен и широко применяется способ настройки звуковоспроизводящего тракта, предусматривающий формирование тестового сигнала в виде белого или розового шума, подачу тестового сигнала на вход настраиваемого тракта, оценку результатов прохождения тестового сигнала путем анализа спектра сигнала в точке прослушивания и последующее изменение формы амплитудно-частотной характеристики тракта [Прокофьев В.Г., Пахарьков Г.Н. Зарубежная бытовая радиоэлектронная аппаратура: Справочник. М.: Радио и связь, 1988, стр.22; Yamaha EQ-550. Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, стр.9]. Тестовый сигнал, воспроизведенный акустическими системами, в точке прослушивания аудиопрограмм воспринимается измерительным микрофоном и направляется в спектроанализатор для визуальной оценки отклонения формы спектра полученного сигнала от прямой линии. Далее амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) тракта корректируется путем усиления или ослабления отдельных частотных составляющих.A method for tuning a sound reproducing path has long been known and widely used, which involves generating a test signal in the form of white or pink noise, applying a test signal to the input of a tunable path, evaluating the results of passing a test signal by analyzing the signal spectrum at the listening point, and then changing the shape of the amplitude-frequency characteristic of the path [Prokofiev V.G., Pakharkov G.N. Foreign household electronic equipment: Reference. M .: Radio and communications, 1988, p. 22; Yamaha EQ-550 Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, p. 9]. The test signal reproduced by the speakers at the listening point of the audio programs is received by a measuring microphone and sent to a spectrum analyzer to visually assess the deviation of the shape of the spectrum of the received signal from a straight line. Further, the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the path is adjusted by amplifying or attenuating individual frequency components.

Устройство для реализации способа содержит генератор тестового сигнала, управляемый темброблок и спектроанализатор с дисплеем [Прокофьев В.Г., Пахарьков Г.Н. Зарубежная бытовая радиоэлектронная аппаратура: Справочник. М.: Радио и связь, 1988, стр.22; Yamaha EQ-550. Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, стр.9].A device for implementing the method comprises a test signal generator, a controlled timbral block and a spectrum analyzer with a display [Prokofiev V.G., Pakharkov G.N. Foreign household electronic equipment: Reference. M .: Radio and communications, 1988, p. 22; Yamaha EQ-550 Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, p. 9].

Способ-прототип, призванный обеспечить высокое качество воспроизведения аудиопрограмм, позволяет настраивать тракт лишь по показаниям спектроанализатора и в подавляющем большинстве случаев его применяют для формирования плоской АЧХ. В то же время получателем (потребителем) информации является не спектроанализатор с измерительным микрофоном, а человек с индивидуальными физиологическими особенностями. Реальный звуковой тракт должен настраиваться в соответствии с психоакустическими ощущениями слушателя и требованиями, обусловленными его эстетической культурой. Поэтому общеизвестный подход нельзя считать совершенным и полностью удовлетворяющим запросам как меломанов, так и аудиофилов. Наблюдения показывают, что плоская АЧХ звуковоспроизводящего тракта, включающего в себя и акустическую составляющую, во многих случаях приводит к ощущению сжатия музыкальной картины, потере выразительности и обеднению художественной мысли. Пропадает яркость образов. Связано это с известными психофизиологическими особенностями человека - чувствительность слухового аппарата сильно зависит от частоты, имея наибольшее значение в окрестности 3 кГц (частота резонанса слухового прохода) и, кроме того, характер этой зависимости меняется с изменением громкости, усиливаясь в области малых громкостей.The prototype method, designed to provide high quality playback of audio programs, allows you to configure the path only according to the readings of the spectrum analyzer and in the vast majority of cases it is used to form a flat frequency response. At the same time, the receiver (consumer) of information is not a spectrum analyzer with a measuring microphone, but a person with individual physiological characteristics. The real sound path must be adjusted in accordance with the psychoacoustic sensations of the listener and the requirements due to his aesthetic culture. Therefore, the well-known approach cannot be considered perfect and fully satisfying the needs of both music lovers and audiophiles. Observations show that the flat frequency response of the sound reproducing path, which includes the acoustic component, in many cases leads to a feeling of compression of the musical picture, loss of expressiveness and impoverishment of artistic thought. The brightness of the images disappears. This is due to the well-known psychophysiological characteristics of a person - the sensitivity of the hearing aid is highly dependent on the frequency, having the greatest value in the vicinity of 3 kHz (resonance frequency of the auditory meatus) and, in addition, the nature of this dependence changes with volume, amplifying in the region of low volumes.

Распространенное мнение, что АЧХ высококачественного аудиотракта должна максимально близко повторять горизонтальную линию, верно лишь отчасти. С инженерной точки зрения этот подход абсолютно верный: ни усилитель, ни акустические системы и среда распространения не должны вносить частотные искажения. При таких условиях сигнал от источника будет доходить до слушателя с максимальной точностью. Однако сигнал не будет с такой же точностью воспринят слушателем - субъектом слуховых ощущений из-за вышеуказанных особенностей его слуховой системы. Наиболее точная звукопередача, с точки зрения субъекта, при плоской АЧХ будет получена лишь при условии воспроизведения музыкальной программы на той громкости, при которой она записывалась. Понятно, что в подавляющем большинстве случаев это условие не выполняется.The widespread belief that the frequency response of a high-quality audio path should be as close as possible to the horizontal line is only partially true. From an engineering point of view, this approach is absolutely correct: neither the amplifier, nor acoustic systems and the propagation medium should introduce frequency distortions. Under such conditions, the signal from the source will reach the listener with maximum accuracy. However, the signal will not be received with the same accuracy by the listener - the subject of auditory sensations due to the above features of his auditory system. The most accurate sound transmission, from the point of view of the subject, with a flat frequency response will be obtained only if the music program is played at the volume at which it was recorded. It is clear that in the vast majority of cases this condition is not fulfilled.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении возможности настройки звуковоспроизводящего тракта в соответствии с психоакустическими особенностями слушателя.The technical result achieved by using the present invention is to provide the ability to customize the sound reproducing tract in accordance with the psychoacoustic features of the listener.

Технический результат достигается тем, что в способе настройки звуковоспроизводящего тракта, предусматривающем формирование тестового сигнала, оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт и последующее изменение формы амплитудно-частотной характеристики тракта по полученной оценке, согласно изобретению оценку результатов прохождения тестового сигнала через звуковоспроизводящий тракт осуществляет слушатель в соответствии с его индивидуальными психоакустическими ощущениями, а тестовый сигнал представляет собой последовательность чередующихся во времени сигналов, лежащих на различных участках частот звукового диапазона.The technical result is achieved by the fact that in the method for tuning the sound reproducing path, which includes generating a test signal, evaluating the results of passing the test signal through the sound reproducing path and then changing the shape of the amplitude-frequency characteristics of the path according to the obtained estimate, according to the invention, the listener evaluates the results of passing the test signal through the sound reproducing path in accordance with his individual psychoacoustic sensations, and the test signal L represents a sequence of alternating signals in time lying in different parts of the audio frequency range.

В способе в качестве тестового сигнала используют последовательность чередующихся во времени моногармонических сигналов или последовательность чередующихся во времени сигналов с полосой частот отличной от нуля.In the method, as a test signal, a sequence of alternating in time monoharmonic signals or a sequence of alternating in time signals with a non-zero frequency band is used.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для настройки звуковоспроизводящего тракта, состоящем из генератора тестового сигнала и многополосного управляемого темброблока, согласно изобретению генератор тестового сигнала предназначен для генерации чередующихся во времени сигналов, лежащих на различных участках звукового диапазона.The technical result is also achieved by the fact that in the device for tuning the sound reproducing path, consisting of a test signal generator and a multi-band controlled timbral block, according to the invention, the test signal generator is designed to generate time-varying signals lying in different parts of the audio range.

В устройстве генератор тестового сигнала генерирует чередующиеся во времени моногармонические сигналы или генерирует чередующиеся во времени сигналы с полосой частот отличной от нуля.In the device, the test signal generator generates alternating in time monoharmonic signals or generates alternating in time signals with a frequency band other than zero.

Генератор тестового сигнала для применения в устройстве для настройки звуковоспроизводящего тракта может содержать генератор шума, линейку полосовых фильтров, мультиплексор и формирователь адреса, выход которого соединен с адресным входом мультиплексора, выход которого является выходом генератора тестового сигнала, входы полосовых фильтров объединены и подключены к выходу генератора шума, выходы полосовых фильтров подключены к канальным входам мультиплексора.The test signal generator for use in the device for tuning the sound reproducing path may include a noise generator, a line of bandpass filters, a multiplexer and an address generator, the output of which is connected to the address input of the multiplexer, the output of which is the output of the test signal generator, the inputs of the bandpass filters are combined and connected to the output of the generator noise, the outputs of the bandpass filters are connected to the channel inputs of the multiplexer.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На фиг.1 показана функциональная схема устройства для настройки звуковоспроизводящего тракта в составе самого тракта. На фиг.2 приведен график, иллюстрирующий способ. На фиг.3 показана функциональная схема одного из возможных вариантов реализации генератора тестового сигнала.The invention is illustrated graphic material. Figure 1 shows a functional diagram of a device for tuning the sound reproducing path as part of the path itself. 2 is a graph illustrating a method. Figure 3 shows a functional diagram of one of the possible embodiments of a test signal generator.

В функциональную схему по фиг.1 входят генератор 1 тестового сигнала, мультиплексор 2, управляемый темброблок 3, усилитель 4, акустическая система 5, слушатель 6. Выход генератора 1 подключен к первому информационному входу мультиплексора 2, выход которого соединен со входом темброблока 3, выход которого соединен со входом усилителя 4, выход которого соединен со входом акустической системы 5. В точке прослушивания располагается слушатель 6, управляющий темброблоком. Второй информационный вход мультиплексора служит для подключения к нему источника полезного сигнала, например, проигрывателя компакт-дисков.The functional circuit of FIG. 1 includes a test signal generator 1, a multiplexer 2, a controlled tone block 3, an amplifier 4, an acoustic system 5, a listener 6. The output of the generator 1 is connected to the first information input of the multiplexer 2, the output of which is connected to the input of the tone block 3, the output which is connected to the input of the amplifier 4, the output of which is connected to the input of the speaker system 5. At the listening point is a listener 6, which controls the timbral unit. The second information input of the multiplexer is used to connect to it a source of a useful signal, for example, a CD player.

График по фиг.2 содержит представленную в трех измерениях спектрограмму тестового сигнала, расположенную в системе координат: S(ω) - спектральная плотность, ω -частота и t - время.The graph in FIG. 2 contains the spectrogram of the test signal presented in three dimensions, located in the coordinate system: S (ω) is the spectral density, ω is the frequency, and t is time.

Функциональная схема (фиг.3) генератора 1 тестового сигнала содержит генератор 7 шума, линейку N полосовых фильтров 8, мультиплексор 9 и формирователь 10 адреса, выход которого соединен с адресным входом мультиплексора 9, выход которого является выходом генератора 1, входы полосовых фильтров 8 объединены и подключены к выходу генератора 7 шума, выходы полосовых фильтров 8 подключены к канальным входам мультиплексора 9. Формирователь 10 адреса содержит генератор 11 тактовых импульсов и адресный счетчик 12, разрядный выход которого является выходом формирователя, а счетный вход соединен с генератором тактовых импульсов.Functional diagram (Fig. 3) of the test signal generator 1 comprises a noise generator 7, a line of N band-pass filters 8, a multiplexer 9 and an address driver 10, the output of which is connected to the address input of the multiplexer 9, the output of which is the output of the generator 1, the inputs of the band-pass filters 8 are combined and connected to the output of the noise generator 7, the outputs of the bandpass filters 8 are connected to the channel inputs of the multiplexer 9. The address generator 10 comprises a clock pulse generator 11 and an address counter 12, the discharge output of which is an output shaper, and the counting input is connected to a clock generator.

Процедура настройки звуковоспроизводящего тракта состоит в следующем.The procedure for tuning the sound reproducing path is as follows.

На вход усилителя 4 (фиг.1) через многополосный управляемый темброблок 3 (эквалайзер) подают поочередно сигналы различной частоты от генератора 1. Указанные тестовые сигналы усиливаются в блоке 4, излучаются акустической системой 5 и воспринимаются в точке прослушивания слушателем 6. По субъективному ощущению уровня громкости каждого из предъявленных тестовых звуков слушатель устанавливает их равенство путем усиления или ослабления в многополосном темброблоке 3. В результате, после сравнения всех предъявленных звуковых сигналов и их уравнивания, что для повышения точности может происходить в несколько итераций, слушатель устанавливает индивидуальную АЧХ тракта, которая позволяет ему воспринимать звуки различной частоты как равногромкие. Поскольку зависимость чувствительности слуха от частоты наблюдается во всем звуковом диапазоне, то целесообразно включить в тестовый сигнал сигналы, распределенные по всему диапазону, например, с интервалами, как это показано на фиг.2. В данном примере чередуются четыре сигнала с полосой частот Δω (узкополосный шум) и центральными частотами ω₁, ω₂, ω₃ и ω₄ соответственно. Причем ω₄>ω₃>ω₂>ω₁, а длительность Δ_t каждого из четырех сигналов выбирается достаточной для оценки уровня громкости и внесения коррекции в частотную характеристику.At the input of amplifier 4 (Fig. 1), through a multi-band controlled timbral block 3 (equalizer), signals of different frequencies from the generator 1 are fed alternately. These test signals are amplified in block 4, emitted by the speaker system 5, and perceived at the listening point by listener 6. By subjective sense of level the volume of each of the presented test sounds, the listener establishes their equality by amplification or attenuation in the multi-band timbral block 3. As a result, after comparing all the presented sound signals and their equalization Ivanov, that to increase the accuracy can occur in a few iterations, the listener sets the individual frequency response path, which allows it to accept different frequency sounds like ravnogromkie. Since the dependence of hearing sensitivity on frequency is observed in the entire sound range, it is advisable to include in the test signal signals distributed over the entire range, for example, at intervals, as shown in Fig.2. In this example, four signals alternate with a frequency band Δω (narrow-band noise) and center frequencies ω ₁ , ω ₂ , ω ₃ and ω _4, respectively. Moreover, ω ₄ > ω ₃ > ω ₂ > ω ₁ , and the duration Δ _{t of} each of the four signals is selected sufficient to assess the volume level and make corrections to the frequency response.

Характер чередующихся звуков может быть различным, например, тестовые сигналы могут быть моногармоническими с равными амплитудами, то есть чистыми тонами с Δω=0 или псевдошумовыми, как показано на фиг.2. Время действия Δt каждого из сигналов может быть одинаковым для всех, но может быть и разным. Подача сигналов, их чередование может быть как автоматической, так и ручной. Все это влияет на несущественные особенности, но концепция измерений и настроек остается прежней.The nature of the alternating sounds can be different, for example, test signals can be monoharmonic with equal amplitudes, that is, pure tones with Δω = 0 or pseudo noise, as shown in Fig.2. The duration Δt of each of the signals can be the same for all, but it can be different. Signaling, their alternation can be either automatic or manual. All this affects non-essential features, but the concept of measurements and settings remains the same.

Одним из примеров реализации генератора 1 может быть схема (фиг.3), в которой белый шум от источника 7 шума делится на N парциальных псевдошумовых сигналов и поочередно при помощи мультиплексора 9 подается на выход генератора 1. Разделение происходит в полосовых фильтрах 8-1÷8-N, каждый их которых имеет полосу пропускания Δω_n с центральной частотой ω_n (n=1, 2,...N). Полоса пропускания фильтров может быть как одинаковой, так и различной, например, может сохраняться постоянной относительная величина Δω_n/ω_n и др. (на фиг.2 показан упрощенный пример). Перебор адресов коммутируемых каналов мультиплексора 9 осуществляет формирователь 10 адреса, в составе которого находится адресный счетчик 12, отсчитывающий количество импульсов, поступающих с тактового генератора 11. Конечно, от автоматической смены адресов можно и отказаться, тогда в качестве формирователя 10 следует использовать управляемый вручную задатчик кодов.One example of the implementation of generator 1 can be a circuit (Fig. 3), in which white noise from a noise source 7 is divided into N partial pseudo-noise signals and, alternately, is applied to the output of generator 1 using a multiplexer 9. Separation takes place in bandpass filters 8-1 ÷ 8-N, each of which has a passband Δω _n with a central frequency ω _n (n = 1, 2, ... N). The filter passband can be either the same or different, for example, the relative value Δω _n / ω _n and others can be kept constant (Fig. 2 shows a simplified example). Enumeration of the addresses of the switched channels of the multiplexer 9 is carried out by the address generator 10, which includes an address counter 12 counting the number of pulses coming from the clock generator 11. Of course, you can refuse to automatically change the addresses, then manually controlled code generator should be used as the generator 10 .

Устройство для настройки состоит только из генератора 1 тестового сигнала и управляемого темброблока 3 (фиг.1). Что же касается мультиплексора 1, то его следует отнести к одному из элементов тракта, позволяющему коммутировать на вход темброблока 3 либо тестовый сигнал, либо полезный от выбранного источника. Темброблок 3 после настройки тракта продолжает функционировать как неотъемлемая составляющая тракта.The device for tuning consists only of the generator 1 of the test signal and the controlled timbral block 3 (figure 1). As for the multiplexer 1, it should be attributed to one of the elements of the path, which allows switching to the input of the tone block 3 either a test signal or a useful one from the selected source. The timbral block 3 after tuning the path continues to function as an integral component of the path.

Claims

1. The method of tuning the sound reproducing path, including the formation of a test signal, evaluating the results of the passage of the test signal through the sound path and the subsequent change in the shape of the amplitude-frequency characteristics of the path according to the resulting assessment, characterized in that the evaluation of the results of the passage of the test signal through the sound path is carried out in accordance with individual psychoacoustic sensations of the listener, and the test signal is a sequence of alternating the time signals lying in different parts of the audio frequency range.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a test signal using a sequence of alternating in time monoharmonic signals.

3. The method according to claim 1, characterized in that as a test signal using a sequence of alternating in time signals with a frequency band other than zero.