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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Som da televisão. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / TV Os proprietários de várias TVs importadas não podem usar uma função de dispositivos estrangeiros como acompanhamento de som estéreo de programas de televisão no ar e a cabo. Muitas vezes, apenas aqueles que recebem programas de satélite podem apreciar seus benefícios. Como o som da televisão é transmitido nos padrões existentes e como melhorar sua reprodução é descrito no artigo publicado. A base técnica da televisão doméstica melhorou significativamente nos últimos anos. Novos equipamentos surgiram nos centros de televisão, são utilizados meios e tecnologias modernas para preparar e realizar transmissões. A qualidade da imagem melhorou, o número de canais de transmissão está crescendo. A única característica que não sofreu mudanças significativas na televisão terrestre e a cabo é a trilha sonora. Permaneceu monofônico por muitas décadas. O som monofônico parece vir de um ponto - o alto-falante. Na televisão, como no cinema, essa forma de reprodução conflita com a imagem. É parcialmente aceitável apenas ao mostrar close-ups, quando o som deve vir do centro da tela. Com planos médios e gerais, é logicamente necessário expandir a imagem sonora na frente do espectador. Uma melhoria fundamental na percepção do panorama sonoro só pode ser fornecida por sistemas multicanais para a formação e reprodução do som. Estas são inúmeras variantes de estéreo de dois canais, quad de quatro canais, cinco canais e mais sistemas de som surround. Todos eles (exceto os quadriciclos, que ainda não encontraram ampla aplicação) foram levados a um alto nível de circuito e qualidade, dominados pela indústria e usados em todo o mundo. Recentemente, eles apareceram em nosso país. Considere seus principais parâmetros. Os gravadores de vídeo VHS de design simples reproduzem o som em um canal e os mais complexos (da classe Hi-Fi) também em dois. O modo em que o áudio é gravado geralmente é indicado na fita de vídeo. Pode ser STEREO, DOLBY STEREO, DOLBY SURROUND (com áudio multicanal). A ausência de tais inscrições significa uma gravação monofônica. Nas mídias usadas em videocassetes S-VHS e mini-DVD players, as gravações são quase sempre feitas com áudio multicanal. Todos esses dispositivos processam sinais de áudio, via de regra, em baixa frequência em formato analógico, e reprodutores de DVD também em formato digital. Telecentros de países estrangeiros transmitem acompanhamento sonoro de várias maneiras. Nos Estados Unidos, é utilizado o sistema BTSC-MTS (Comitê de Sistemas de Televisão de Transmissão - Som de Televisão Multicanal - som de televisão multicanal - o padrão do Comitê de Sistemas de Transmissão de Televisão). Representa o desenvolvimento do padrão de televisão monofônico NTSC-M, que possibilitou a introdução adicional de som multicanal. O sistema fornece modulação da frequência da subportadora de 4,5 MHz não com som mono, mas com um sinal estéreo complexo (CSS). A estrutura deste sinal é mostrada na fig. 1a. A frequência da subportadora suprimida do sinal LR é 31,468 kHz, que corresponde ao segundo harmônico da frequência horizontal, igual no sistema NTSC a 15,734 kHz. Além dos usuais L + R, LR, sujeitos à modulação de amplitude (AM) e balanceada (BM) e sinais piloto, dois canais de áudio codificados modulados em frequência adicionais em subportadoras 78,67 e 102,27 kHz foram introduzidos no BTSC-MTS CCC (para uso oficial). Receptores com caminho de áudio mono percebem apenas o sinal L+R. Dispositivos nos quais um caminho estéreo é fornecido processam todos os sinais.
No Japão, os sinais sonoros também são transmitidos na forma de um KSS (Fig. 1b), mas construídos de forma diferente do que no BTSC-MTS. A subportadora do sinal LR não é suprimida. O sinal piloto também é transmitido, mas é usado apenas para reconhecimento do modo de operação. Na transmissão de programas estéreo, é modulado com tom com frequência de 982,5 Hz, com transmissão de dois canais (bilíngue) - com tom com frequência de 922,5 Hz e, no caso de canal mono, o sinal piloto não é modulado. No padrão PAL-B / G para transmissão terrestre, os sinais estéreo estão no PDTV em subportadoras de 5,5 e 5,742 MHz com modulação FM (Fig. 1, c). Um deles transmite o sinal L + R, o outro - 2R. Usando um sinal 2R em vez de um LR, pode-se uniformizar o ruído nos canais, que geralmente são duas vezes mais altos no canal L do que no canal R. Este sistema é chamado Zweiton. Além disso, o sinal estéreo é repetido no PDTV em formato digital codificado pelo sistema NICAM (Near Instantaneous Companded Audio Multiplex - transmissão direta de áudio de dois canais) usando RPM (chaveamento de mudança de fase relativa). O PAL-I PDTV (Fig. 1d) contém dois sinais de áudio transmitidos simultaneamente: um sinal mono analógico modulado em frequência na subportadora de 5,9996 MHz e um sinal estéreo digital na subportadora de 6,552 MHz, codificado usando o sistema NICAM. O sinal estéreo do sistema NICAM é formado no centro de televisão por amostragem dos sinais analógicos L e R no tempo com uma frequência de amostragem de 32 kHz e quantização em 256 níveis (8 bits) em cada amostra. As informações de ambos os canais são transmitidas em um fluxo de dados digital comum DQPSK (Digital Quadrature Phase Shift Keying - um fluxo de dados digitais com um deslocamento de fase em quadratura) a uma taxa de 728 kbps. Este fluxo modula a subportadora de áudio (5,85 MHz em PAL-B/G e 6,552 MHz em PAL-I) em DPSK. Na TV, o fluxo DQPSK é decodificado em sinais analógicos de dois canais L e R. A estrutura do decodificador é mostrada na fig. 2.
A subportadora de áudio, modulada pelo fluxo DQPSK e um sinal piloto com frequência de 1 kHz, entra no chip DD54,6875 do demodulador PDTV. No chip DD1, a subportadora é demodulada e o fluxo digital recebido é limpo de interferência no filtro digital. O fluxo DQPSK e o sinal piloto são transmitidos ao decodificador DD2. A decodificação consiste em dividir o fluxo DQPSK em sinais digitais L e R, bem como dividi-los em grupos de bits (palavras) correspondentes a amostras. Conversores digital-analógico no chip DD2 transformam amostras digitais em pulsos, que, após suavização , formam os sinais analógicos L e R • Ao mesmo tempo, o método de transmissão de som também é reconhecido. Se o sinal piloto for modulado na frequência de 117,5 Hz, um programa estéreo é transmitido, se na frequência de 274,1 Hz, dois sinais mono e, se não for modulado, um canal mono. O decodificador é controlado pelo microcontrolador do sistema de controle da TV por meio do barramento digital I2C. Todos os sistemas discutidos são compatíveis com uma frota de TVs mono. A transmissão de televisão em canais via satélite é organizada com a transmissão de sinais nas formas analógica, digital-analógica e digital. Na forma analógica, a transmissão via satélite continua nos sistemas NTSC, PAL, SECAM. No sistema SECAM-D/K, a trilha sonora, como antes, permanece monofônica. Nos canais por satélite, ao contrário da transmissão terrestre, é transmitido em 6,8 subportadoras; 7 ou 7,5 MHz. No sistema PAL, o áudio analógico é organizado em um, dois ou quatro canais. No primeiro caso, uma das subportadoras 6,5 é selecionada; 6,6; 6,65; 6,8; 7; 7,5 MHz. A transmissão de áudio de dois e quatro canais é fornecida pelo sistema Wegener-Panda 1. Conforme mostrado na fig. 1, e, prevê a inclusão no PCTV de quatro subportadoras de áudio moduladas em frequência adicionais 7,02; 7,2; 7,38; 7,56 MHz. Dois deles são usados para transmitir o acompanhamento de som estéreo de um programa de televisão, o restante - para programas transmitidos simultaneamente. Mais detalhes sobre esse sistema podem ser encontrados em [1]. Na forma digital, o acompanhamento de som do sinal analógico de televisão PAL é transmitido por canais de satélite após a codificação usando o sistema NICAM. Na forma digital-analógica, os sinais de televisão são usados nos sistemas MAC e MUSE. O sistema MAC (Multiple Analog Components) é uma versão de transição de métodos analógicos para digitais de transmissão de um sinal de televisão através de canais de comunicação. Ele usa transmissão analógica e separada no tempo de sinais de luminância e cor e transmissão digital de sinais de áudio e outros sinais de informação (sinais de sincronização, teletexto, sinais de serviço). Seu processamento nos lados de transmissão e recepção é fornecido por métodos digitais. Existem várias opções para construir um sistema: A-MAC, B-MAC, C-MAC, D-MAC, D2-MAC, HD-MAC, HD-B-MAC. Suas principais diferenças estão nos métodos de codificação de sinal, modulação de portadora e número de canais de áudio. Os sinais de áudio do formato analógico são convertidos em digital após serem amostrados a 32 kHz e quantizados usando 14 bits por amostra. Em seguida, são gravadas em tempo real na memória buffer, onde são combinadas com sinais de informação digital em pacotes de 751 bits. Durante o quadro, 162 pacotes são formados nos sistemas C-MAC, D-MAC (82 pacotes no sistema D2-MAC). Durante os intervalos em branco, os pacotes são lidos do buffer de memória a uma taxa de 20,25 MHz em blocos de 195 bits por linha (10,125 MHz e 99 bits no sistema D2-MAC) e são digitalizados no sinal de televisão transmitido. Nos sistemas A-MAS e C-MAS, os sinais digitais são colocados em sua subportadora de 7,25 MHz, enquanto no sistema A-MAS eles são transmitidos continuamente. Sinais de pacotes digitais são um fluxo de bits que controlam a fase da portadora do sinal de televisão, que pode assumir dois ou quatro valores fixos. O sistema A-MAC é de canal único. nas versões BD, até oito canais de som podem ser organizados. No receptor, os sinais sonoros digitais são separados das informações digitais, inseridos na memória buffer, de onde são lidos para conversão digital para analógico em velocidade normal. O sistema MAC não resistiu ao teste do tempo. No verão de 1999, de mais de 5000 canais via satélite, apenas 56 operavam no padrão D2-MAC e 20 no padrão B-MAC. As variantes HD-MAC e HD-B-MAC referem-se a sistemas de televisão de alta definição (HDTV ou HDTV) com 1250 linhas de varredura. Eles mantêm os princípios usados nas versões anteriores: áudio digital e sinais analógicos de crominância e luminância separados por tempo. Mais detalhes sobre o sistema MAC estão escritos em [2 e 3]. O sistema MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding) é desenvolvido e usado em apenas um canal de TV no Japão. Nele, como no sistema MAC, sinais analógicos de brilho e cor são transmitidos com sinais digitais de som e informação digital. Assim como o HD-MAC, é um sistema de alta definição (1125 linhas) O sinal de áudio no sistema MUSE, juntamente com a informação digital, é transmitido nos intervalos de apagamento dos campos de imagem usando modulação de fase portadora quádrupla a uma taxa de transmissão de 2,048 Mbps. Informações mais detalhadas sobre o sistema estão contidas em [3]. Existem também sistemas de compressão de informações de televisão digital amplamente utilizados MPEG (Moving Picture Experts Group - um desenvolvimento realizado por um grupo de especialistas em imagens em movimento): MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4. Sua descrição é dada em [2 e 4]. Na transmissão de televisão, as informações são compactadas de acordo com o sistema padrão MPEG-2, usado na varredura de até 625 linhas. É composto por padrões de 20 níveis de complexidade, permitindo a criação de algoritmos para compressão de informações em sistemas para diversas finalidades. A parte de áudio do padrão é o sistema de compressão de informações MUSICAM (MPEG-Audio) para canais de áudio, que permite o processamento de até seis canais de áudio de banda larga de alta qualidade. MPEG são padrões de televisão digital de nível inferior. Para além deles, existe ainda um conjunto de normas harmonizadas que asseguram a transmissão de vários programas de televisão numa frequência de canais por satélite (DVB-S), cabo (DVB-C) ou terrestre (DVB-T). Para resolver a contradição entre imagem e som mono, as TVs estacionárias às vezes usam um sistema "mono surround", que consiste em dois alto-falantes localizados nas laterais da tela. Em TVs de última geração, sistemas de alto-falantes externos (ACs) são adicionados a eles. Em equipamentos de fabricação estrangeira, via de regra, são utilizados para esse fim o mesmo tipo de emissores de som de banda larga de pequeno porte. Nos aparelhos de TV produzidos na ex-URSS, uma cabeça de banda larga com potência de 3 ... 4 W geralmente era instalada no lado direito do gabinete e uma de alta frequência e menor potência no lado esquerdo. Ambos os alto-falantes foram conectados em paralelo à saída de um amplificador 3H comum. Ao mesmo tempo, o som se expandiu espacialmente. Ao mesmo tempo, foi parcialmente alcançado um efeito pseudo-estereofônico de separação de frequências reproduzíveis no espaço à frente do visualizador, o que melhorou a percepção da imagem sonora. Mas a colocação de vários emissores de som em uma caixa comum de TV aberta não poderia criar uma expansão tangível do volume do som. É possível melhorar a qualidade de reprodução de programas monofônicos usando métodos de monoambifonia, quando um sinal de áudio é alimentado a um emissor sem processamento adicional e ao outro após um certo atraso. Isso permite melhorar as propriedades acústicas da sala, dando-lhe o boom desejado. Este método não encontrou ampla aplicação na televisão monofônica e foi procurado apenas recentemente em sistemas com som surround multicanal. Você pode usar outro método - pseudo estereofonia com uma separação espacial do espectro de frequência do som, alimentando baixas frequências no alto-falante direito e altas frequências no esquerdo. Quanto aos sistemas de reprodução de som estereofônico de dois canais, existem duas opções principais para sua construção: estéreo simples e estendido. No primeiro caso, os sinais de áudio recebidos pelos canais L e R. após a amplificação são transmitidos aos alto-falantes sem processamento adicional. A desvantagem de tais sistemas é bem conhecida - um panorama sonoro espacial estreito se desdobra não ao redor do ouvinte, mas na frente dele na forma de uma parede sonora plana. Uma tentativa de expandi-lo espalhando o alto-falante leva ao aparecimento de uma falha claramente percebida no centro da "imagem" do som. O estéreo estendido aumenta o tamanho da imagem estéreo passando parte do sinal L para o canal R e vice-versa. Se os sinais transmitidos forem submetidos a processamento de fase e tempo (atraso), o panorama sonoro pode ser significativamente expandido mesmo quando os emissores de som estiverem localizados em um compartimento comum a uma pequena distância um do outro. Existem duas opções principais para esse sistema: ISS (Incredible Surround Sound - som incrivelmente surround) e o sistema Qsound. Em ambos os casos, os sinais de áudio são processados \u8421b\u24bpor microcircuitos - processadores de som (SP), que fornecem controle de volume, equilíbrio, agudos e graves. Eles também lidam com sinais de áudio em mono, pseudoestéreo, estéreo simples e estéreo estendido. Surgiram vários microcircuitos que implementam essas funções. Este é TDA25/26/9860/61, TDAXNUMX/XNUMX, CXA1735AS, LMC1982CIN/CIV com controle de barramento digital I2C. Isso inclui o processador TDA3810, que executa apenas processamento de regime de sinais sem seu ajuste. O ZP é bastante utilizado em TVs de diversas empresas. Assim, o chip TDA8425 é instalado na TV TVT-C24F4R e forma um pseudo modo estereofonia ao receber sinais terrestres do sistema SECAM-D/K [5]. Também é usado no receptor PHILIPS-FL [6]. O processador CXA1735AS funciona na TV digital PANASONIC-TX-28WG25C (ODD) [7]. A TV SONY-KV-28WS4R contém o chip MSP3410, que combina as funções do RFP e do decodificador do sistema NICAM [7]. Uma solução interessante para a parte de baixa frequência do caminho do som é usada na TV PHILIPS - FL, que possui um conversor de um sinal de áudio de dois canais para um de cinco canais com um algoritmo de conversão pseudo-quadrafônico. Seu diagrama de blocos é mostrado na Fig. 3.
Da fonte de sinais analógicos ou do decodificador NICAM, os sinais estéreo L e R entram no DA1 RFP, dele diretamente para os amplificadores 3H A1 e A3 e depois para os AC L e R conectados a eles. Em paralelo, eles chegam aos somadores S1 e S2, nos quais os sinais L+R e LR são formados. O primeiro deles passa por um filtro passa-baixo através do amplificador A2 para o alto-falante central M. O sinal LR após o amplificador A4 entra na parte traseira esquerda e direita AC SL e SR, conectados em série com enrolamentos conectados opostamente. Isso garante a antifase dos sinais que chegam ao AC. Os sistemas estendidos de estéreo e pseudo-quadrafonia melhoraram a qualidade da reprodução do som, mas falharam em resolver o problema de obter som de alta qualidade. Hoje é formulado da seguinte forma: o campo sonoro deve ser volumoso, envolver o ouvinte por todos os lados e por cima, garantindo que as direções para as fontes sonoras aparentes coincidam com sua posição real no espaço durante a transmissão. O problema de reproduzir esse som foi resolvido pela primeira vez no cinema, quando os sistemas de som surround multicanal apareceram nas salas de concerto - sistemas Dolby. Surround, THX e CS. Ao mesmo tempo, o equipamento de gravação de vídeo doméstico em fita magnética no formato VHS, amplamente utilizado, levou à transferência em massa de filmes para fitas de vídeo para exibição em casa. Ao mesmo tempo, naturalmente, surgiu a necessidade de preservar o som surround ao dublar um filme em um videocassete. Isso levou à criação de variantes de vídeo Dolby Surround - Dolby Pro Logic Surround de quatro canais com representação analógica de sinais de áudio e Dolby Digital de seis canais com representação digital. O Dolby Pro Logic Surround converte as informações de áudio multicanal em dois canais quando gravadas em fita e as converte de volta em multicanal no visualizador. A informação sonora é dobrada e desdobrada de acordo com um algoritmo mais complexo do que o usado na pseudoquadrafonia. Das fontes disponíveis, a descrição mais completa dos princípios de operação deste sistema pode ser encontrada em [8]. A conversão no lado receptor ocorre no decodificador de áudio (DZ). Um exemplo de uso do sistema Dolby Pro Logic Surround é a TV SONY-KV-28WS4R [7]. em que o DZ é o chip TC9337F-015. Existem outros chips semelhantes. Por exemplo. NJW1102AF. O sistema acústico do modelo KV-28WS4R é construído de forma semelhante ao considerado conforme o esquema da fig. 3. Para enfatizar o efeito estéreo e localizar melhor a direção da fonte sonora, o sensoriamento remoto ajusta o ganho dos amplificadores em todos os canais para que permaneça inalterado no canal com nível de sinal máximo e seja reduzido nos demais. Existem outras opções para construir a parte acústica do aparelho com som surround. Às vezes, um alto-falante de banda larga adicional é instalado no centro, acima da TV, para reproduzir o som de fontes que se movem verticalmente. Os alto-falantes traseiros podem estar localizados não atrás do visualizador, mas ao lado, alinhados com ele. Em vez de mono, sinais pseudo estéreo podem ser alimentados a eles. A conclusão lógica do processo de aperfeiçoamento dos sistemas de reprodução de som na televisão foi a criação do conceito de home video theater. Sua composição e capacidades são descritas em detalhes em [8 - 10]. Sua parte de vídeo é uma TV de tela grande ou projetor de vídeo, um videocassete de última geração, equipamento para receber programas de satélite. A parte de áudio é um amplificador multicanal com RF multimodo e DZ, um conjunto de alto-falantes. Então, o que os radioamadores podem fazer para melhorar a reprodução do som da televisão? Primeiro, recomendo implementar a capacidade existente de visualizar vídeos com som estéreo. É verdade que isso exigirá um centro de música ou qualquer instalação estéreo, um videocassete com caminho estéreo e fitas de vídeo com índices ESTÉREO, DOLBY ESTÉREO. Conselhos práticos úteis podem ser encontrados em [11]. Se você seguir esse caminho, também obterá som surround gravado em fitas de vídeo com o índice DOLBY SURROUND na versão DOLBY Pro Logic. Mas isso implicará em uma séria alteração do sistema de áudio: serão necessários sensoriamento remoto, um amplificador de quatro canais e cinco alto-falantes externos. Em segundo lugar, pode-se limitar à reprodução pseudo-estéreo do acompanhamento sonoro de programas no ar e a cabo. Mas para isso você terá que modificar o caminho de áudio da TV introduzindo nele o RFP, o segundo amplificador 3H e alto-falantes. Informações mais detalhadas sobre a RFP são dadas em [12]. Literatura
Autor: V.Brylov, Moscou
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