5.7. Заметность нелинейных искажений

Субъективная оценка нелинейных искажений часто не совпада- ет с объективной. Оказывается, что их заметность на слух зависит не только от величины коэффициента гармоник, но и от особенностей слуха, спектрального состава передаваемого сигнала и вида самих гармоник.

Исследование заметности нелинейных искажений, обусловленных появлением второй и третьей гармоник (квадратичных-и кубичных искажений), привели к результатам, выраженным графически соот- ветственно на рис. 5.19 и 5.20. На каждом из них кривые /, 2 и 3 последовательно отвечают случаям прослушивания симфонического, духового и эстрадного оркестров, а кривые 4 и 5 — прослушиванию мужского голоса в режиме пения и информационного сообщения^

Рассматривая первый рисунок, можно установить, что увеличе- ние квадратичных искажений приводит к заметному снижению ка-

4—189 8l

честна звучания. Уже при коэффициенте гармоник,' равном 5—10%, они хорошо обнаруживаются на слух. Наиболее заметны они при передаче инструментальной музыки и менее заметны — для вокаль- ного исполнения и особенно для дикторской речи. В случае куби- ческих искажений (см. рис. 5.20) кривые располагаются почти в той же последовательности, но ниже и спад их круче. Это означа-

Рис. 5.20. Кривые заметности кубичных ис- кажений

Рис. 5.19. Кривые заметности квадратичных искажений при звучании оркестров (1, 2,3) и голоса (4, 5)

Искажения типа «центральная отсечка», могущие возникнуть в процессе радиопередач, представляются в виде выпадения централь- ной части кривей звукового колебания. Результаты экспертного прослушивания оркестровых (симфонического и эстрадного) и ре- чевого сигналов при внесении искажений этого типа показывают, что в этом случае происходит еще большее снижение качества зву- чания и оценка быстро падает, становясь «недопустимо замет- ной» уже при объективной вели- _/ чине искажений порядка 4-к6%. В отличие от предыдущих видов при искажениях вида «централь- ная отсечка» наиболее критичным оказался речевой сигнал.

Ряс. 5.21. Заметность искажений: квадратичных (2, 5), кубичных (!', 5') и типа «центральная отсечка» (1", 5") для музыкальных (1, 1', 1") и речевых (5, 5', 5") звучаний

Если свести вместе, как это сделано на рис. 5.21, наиболее от- личающиеся по заметности кри- вые для искажений различного типа (1 и 5, 1' и 5', 1" и 5"), то по ним можно обнаружить, что при коэффициенте гармоник порядка 5% квадратичные искажения на- ходятся на границе «заметно», кубичные искажения—«уверенно за- метно», а искажения вида «центральная отсечка» (Z", 5") прибли- жаются к недопустимо большой заметности.

Ряс. 5.22. Заметность нелинейных искажений типа «центральная от- сечка», для звучания симфониче- ского (J"), эстрадного (8") орке- стров и речи (5") при передаче их звучаний с помощью тракта с f_a = 10000 Гц и для первого из них при f„ = 14000 Гц и 4000 Гц {кривые 2 и 2')

ет, что наибольшая заметность и в случае кубических искажений сохраняется при восприятии звучаний сложных музыкальных источ- ников. Вместе с тем большая крутизна делает кубические искаже- ния более опасными. Их заметность возрастает в 1,5-г-2 раза. Такое увеличение заметности нелинейных искажений может быть объяс- нено тем, что в случае квадратичных^искажений возникающие гар- моники смещены по отношению к основному тону на целое число октав, в случае же кубичных искажений эти смещения относительно друг друга будут равны не октаве, а дуадециме. В последнем случае консонанс будет менее совершенным и искажения более заметными на слух.

82

Искажения последнего типа, являясь симметричными, приносят » спектр основного сигнала только нечетные гармоники, а они, как ив случае кубичных искажений, для слуха более заметны. При этом заметность «центральной отсечки» возрастает вместе с увели- чением числа гармоник, что хорошо подтверждается кривыми 2 и 2', приведенными на рис. 5.22. Они показывают заметность по от- носительному числу экспертов в процентах (шкала дана справа от графика) при искажениях вида «центральная отсечка» для случаев, когда искаженный сигнал воспроизводился с помощью систем, имеющих широкий (до 14 000 Гц) и узкий (до 4000 Гц) частотный

83

4**

диапазон. Как видно из этих кривых, сокращение частотного диа- пазона передачи приводит к уходу за его пределы все большей час- ти продуктов нелинейности и к повышению оценок. То же, правда, в несколько меньшей мере, наблюдается и при восприятии нелиней- ных искажений других видов.

Следует отметить, что искажения типа «центральная отсечка» в отличие от других обнаруживаются на слух не по изменению тембра сигнала, а по все усиливающимся хрипам и треску.

Ниже приведены выводы, основанные на анализе заметности не- линейных искажений, которые могут возникнуть в трактах звуко- передачи. •

1* Субъективная оценка нелинейных искажений не совпадает с объективной, определяемой по коэффициенту гармоник.

2. Заметность этих искажений на слух зависит от их вида. Слух чувствителен меньше к четным гармоникам (квадратичные иска- жения) и больше к нечетным гармоникам (кубичные искажения).

3. Чувствительность слуха к нелинейным искажениям возрас- тает по мере увеличения числа гармоник, появляющихся в сигнале, что подтверждается на примере искажений типа «центральная от- сечка».

4. Если квадратичные искажения считать допустимыми при значении коэффициента гармоник равном 5-т-6%, то для кубичных искажений эта вел_ичина должна быть снижена до 2 4-3%, а для ис- кажений вида «центральная отсечка» — до l-r-2%.

5. Характер передаваемого сигналу влияет на- заметность на- званных искажений. Наименьшая заметность квадратичных и кубич- ных искажений характерна для голоса (речь, пение),-наибольшая заметность — для оркестровых программ. Цри искажениях типа «центральная отсечка» наибольшая заметность установлена для ре- чевых передач.

6. Заметность нелинейных искажений всех типов увеличивается вместе с расширением частотного диапазона звукопередачи.