Восприятие нелинейных искажений человеком

Слуховая система очень чувствительна к нелинейным искажениям, возникающим в акустических преобразователях.

Объективные измерения нелинейных искажений плохо соотносятся с их субъективным восприятием. Существует разница между ощущениями четных и нечетных гармоник, кратных и некратных основному тону, обертонов гармонических и интермодуляционных видов искажений.

Например, прямое сравнение разных устройств по картинам их гармонических искажений может ввести в заблуждение относительно действительного качества их звучания. Одним из наиболее очевидных случаев являются ламповые усилители. Считается, что они звучат "лучше", чем транзисторные усилители, привносящие значительно меньше искажений в целом.

Это происходит по нескольким причинам.

Во-первых, природа нелинейных искажений сложна. То, что люди в целом называют искажениями, в большей части составляют интермодуляционные искажения. Такая ситуация обусловлена негармонической антимузыкальной природой интермодуляционных искажений. Если гармонические искажения мы воспринимаем при каком-то определённом их соотношении с основным сигналом, то в случае с интермодуляционными искажениями мы воспринимаем их абсолютный уровень вне зависимости от того, как он соотносится с уровнем основного сигнала.

Во-вторых, гармоники более высоких порядков находятся уже вне слухового диапазона, а также имеют малую амплитуду колебаний, поэтому ими можно пренебречь.

В-третьих, четные гармоники воспринимаются менее раздражающе, чем нечетные. Дело в том, что чётные гармоники консонируют друг с другом и с основным тоном, тем самым придавая тембру инструмента объём и глубину. С нечетными гармониками такого не происходит. Частота, например, третьей гармоники выше частоты основного тона в три раза и соответствует ноте, лежащей от основного тона на расстоянии квинты через октаву. Таким образом, нечётные гармоники более высоких порядков менее музыкальны и создают в звучании «грязь».

В-четвертых, кроме объективных искажений, присутствующих в слышимом звуковом сигнале, существует проблема искажений, которые отсутствуют в реальном звуке, но ощущаются из-за субъективных гармоник, возникающих в улитке среднего уха при больших величинах звукового давления. Слуховой аппарат человека является нелинейной системой. Нелинейность слуха проявляется в том, что при воздействии на барабанную перепонку синусоидального сигнала в слуховом аппарате зарождаются кратные такому сигналу гармоники. Поскольку в первичном воздействующем тоне этих гармоник нет, они получили название субъективных гармоник. Естественно, это еще больше осложняет представление о предельно допустимом уровне гармоник звукового тракта. При увеличении интенсивности первичного тона величина субъективных, гармоник резко возрастает и может даже превысить интенсивность основного тона.

Существует несколько особенностей восприятия, которые необходимо учитывать звукорежиссеру в своей практике.

· чем ближе к основному тону располагаются продукты нелинейных искажений, тем больше вероятность, что они станут незаметными и не будут иметь субъективного значения;

· результаты нелинейных искажений, которые возникают на низких уровнях сигнала, могут быть гораздо более слышимыми, чем на высоких уровнях. Это, казалось бы, парадоксальное утверждение также может иметь значение для практики, поскольку нелинейные искажения в электроакустических преобразователях и трактах могут возникать и при малых уровнях сигналов;

· Если порядок нелинейности низкий, то с увеличением уровня входного сигнала дополнительные гармоники могут быть замаскированы в слуховой системе и не восприниматься как искажения, что подтверждается практикой проектирования электроакустических преобразователей. Акустические системы с уровнем нелинейных искажений 2% могут достаточно высоко оцениваться слушателями. В то же время хорошие усилители должны иметь уровень искажений 0,01% и ниже, что, по-видимому, связано с тем, что акустические системы создают продукты искажений низких порядков, а усилители — гораздо более высоких.

Не следует забывать, что интермодуляционные искажения в сложных комплексных сигналах склонны к тому, чтобы превращаться в модулированный шум. Уровень генерации шума зависит от уровня громкости и спектральной плотности музыки, хотя и здесь прямой зависимости нет. При существовании интермодуляционных искажений теряется чистота и проницательность звучания, пропадает деталировка на низких уровнях сигнала, теряется характерная "лёгкость" звучания. Очень серьёзно страдают от интермодуляционных искажений духовые оркестры и хоры. Когда все источники звука находятся в разных точках пространства, то интермодуляционных искажений возникает немного. Но когда они все вместе смикшированы и воспроизводятся через пару акустических систем, проявление таких искажений становится очевидным.

Дата добавления: 2015-07-08