Что такое выравнивание (эквализация)

Выравнивание (эквализация) применительно к системам звукоусиления относится к процессу электрического изменения сигнала, подаваемого в систему, чтобы исправить некоторую аномалию или аномалии, проявляемые естественным поведением системы. Большинство систем построено из нескольких подсистем, каждая из которых имеет индивидуальные функции передачи, если рассматривать их как автономные устройства. Рисунок 22-51 наводит на мысль о таком случае.

Рисунок 22-51. Простая система звукоусиления.

Общая передаточная функция системы будет продуктом отдельных передаточных функций, рассматриваемых как автономные устройства при двух обстоятельствах. Каждое устройство нечувствительно к импедансу источника и импедансу нагрузки, или индивидуальные передаточные функции были определены с учетом соответствующих импедансов источника и нагрузки. Предполагая, что это так,

Это будет общая форма:

В уравнении 22-140, a, b, c и т. д. и α, β, γ, δ и т. д. являются константами, которые соответственно определяют расположение нулей и полюсов. Если Hoverall отображает аномалии в отношении его амплитудных или фазовых характеристик, существует процедура для улучшения общих результатов в рамках ограниченных обстоятельств. Эта процедура сводится к отмене проблемного нуля наложенным полюсом и отмене проблемного полюса наложенным нулем. Эта процедура называется компенсацией полюса-нуля или иначе известна как выравнивание (эквализация). Теперь картина становится такой, как показано на рисунке 22-52. Передаточная функция эквалайзера должна иметь нули для неудобных полюсов и полюсы для неудобных нулей. Напомним, что для физически реализуемых систем полюса должны находиться в левой половине плоскости S.

Поэтому, если исходная система оказалась в проблемной нулевой точке в правой половине плоскости S, что могло бы иметь место, если аномалия была с не минимальной фазой, то было бы невозможно отменить этот ноль наложенным полюсом. Поэтому такая система не могла быть по-настоящему выравненной. Если попытаться экспериментально выровнять не минимальную фазовую систему, скажем, сгладить ее амплитудный отклик, этот процесс приведет к насильственному поведению в фазовом отклике и наоборот. Процесс выравнивания ограничивается системами минимального фазового сдвига. Когда выравнивание (эквализация) применяется для коррекции аномалий в системах с минимальной фазой, коррекция по амплитудному и фазовому поведению идет рука об руку и будет происходить одновременно. Выравнивание должно применяться только к минимальным фазовым системам, и даже когда оно может быть использовано, его следует использовать с осторожностью, чтобы не заставлять какую-либо подсистему выйти за пределы линейного режима.

Рисунок 22-52. Простая система звукоусиления с эквалайзером.

В качестве примера правильно применяемого выравнивания рассмотрим следующий пример. На рисунке 22-53 показана кривая амплитудного отклика широкополосного громкоговорителя, которая имеет один резонанс, центрированный на 1 кГц.

Передаточную функцию, описывающую эту систему можно представить в виде произведения передаточной функции, описывающей громкоговоритель без резонанса, Hl, с передаточной функцией, которая описывает аномальное поведение резонанса, Hr, как указано в уравнении 22-141.

В этом конкретном случае резонанс создает амплитуду 6 дБ в амплитудном отклике на резонансной частоте. Передаточная функция, соответствующая пику и общей форме резонанса, задается формулой:

Написание уравнения 22-142 в степенной форме, представленной в уравнении 22-140, легче идентифицирует полюсные и нулевые местоположения.

В обоих уравнениях 22-142 и 22-143, ω0 имеет значение 2000π. Два нуля в числителе уравнения 22-143 являются комплексно сопряженными друг с другом, имеющими отрицательные вещественные части и, следовательно, находятся в левой половине плоскости S, которая обозначает минимальную фазу. Помните, что ноль - это значение S, которое делает выражение равным нулю. Аналогично, два полюса в знаменателе также являются комплексно сопряженными друг с другом, имеющими отрицательные вещественные части и, следовательно, также расположены в левой половине плоскости S. Чтобы выровнять эту аномалию, эквалайзер должен иметь передаточную функцию, He такую, что:

Рисунок 22-53. Громкоговоритель с резонансной аномалией.

Передаточная функция требуемого эквалайзера, очевидно, должна быть просто обратной передаточной функцией аномалии. Следовательно,

Передаточная функция, требуемая эквалайзером, физически реализуема, так как ее полюса также находятся в левой половине плоскости S. Кроме того, эта передаточная функция также является минимальной фазой, так как ее нули также находятся в левой половине плоскости S.

На рис. 22-54 и 22-55 показаны графики Боде для резонансной аномалии, а на рис. 22-56 и 22-57 представлены данные эквалайзера.

Рисунок 22-54. Амплитудный отклик резонансной аномалии.

Рисунок 22-55. Фазовый отклик резонанса.

Если сложить две кривые амплитудных откликов, на рис. 22-54 и 22-56, вместе по точкам, то результат - плоская линия с 0 дБ. Аналогично, если сложить кривые фазового отклика, на рис. 22-55 и 22-57, вместе по точкам, то результат - плоская кривая в 0 радиан. Другими словами, эффект резонанса точно компенсируется действием эквалайзера. Итоговый общий отклик с эквалайзером в цепочке сигналов будет составлять громкоговоритель с широким диапазоном, который не имеет никакого резонанса, как показано на рисунке 22-58.

Следует помнить, что эквалайзер не снимает резонанс с громкоговорителя. Эквалайзер только уменьшает амплитуду и регулирует фазу сигнала возбуждения вблизи резонанса, чтобы отрицать эффекты резонанса в общем результате.

Окончательная кривая, показанная на рис. 22-58, также была бы идеализированным громкоговорителем с точками -3 дБ при 20 Гц и 20 кГц и без каких-либо резонансных аномалий или чего-то иного. Излишне говорить, что такое устройство, если оно доступно, найдет большой рынок. Однако качественное поведение на концах высокой и низкой частоты кривой отклика разумно соответствует многим реальным громкоговорителям, за исключением положений точек -3 дБ.

Рисунок 22-56. Амплитудный отклик коррекционного эквалайзера.

Рисунок 22-57. Требуемый фазовый отклик эквалайзера.

На высокочастотном конце поведение, сравнимое с низкочастотным фильтром, а на низкочастотном конце - поведение фильтра высоких частот. В тех случаях, когда такое поведение фильтра является минимально фазовым, то многие практикующие используют эквалайзеры для расширения полосы пропускания узкополосных громкоговорителей. Этот процесс увеличивает амплитуду и изменяет фазу сигнала электропривода на крайних значениях частоты, что, действительно, расширит диапазон отклика за счет предоставления больших смещений и большего рассеивания мощности в преобразователе. Большие смещения могут легко привести к нелинейному поведению и сопутствующим искажениям, в то время как более высокая мощность может привести к тепловому разрушению. Поэтому к такой практике следует относиться с особой осторожностью.

При разумном применении выравнивание является мощным инструментом. При таком использовании, оно может сделать систему, которая по своей сути хороша, еще лучше. Однако оно не может превратить плохую систему в хорошую. Процитируем старое южное выражение: «Вы не можете сделать шелковый кошелек из свиного уха!»

Рисунок 22-58. Общий отклик с эквалайзером.

 






Дата добавления: 2022-05-07; просмотров: 17;


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - 2022-2022 год. Для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь | Конфиденциальность
Генерация страницы за: 0.018 сек.