Заметим, что звукосниматели, применяемые для квадрафонического звуковоспроизведения более чувствительны, чем обычные стереофонические, к различного рода паразитным механическим колебаниям, которые должны быть сведены до минимума. Внедрение в грамзапись системы CD-4 наталкивается на значительные технологические трудности, поэтому в большинстве стран все большее предпочтение получают матричные квадрафонические системы.

9.3. Матричная квадрафония. Принцип построения квадрафонических матриц и схем логики

Наиболее общая структурная схема матричной квадрафонической

системы приведена на рис. 9.5. Сигналы от источников программ 1, 2..... п

(микрофонов, многоканального магнитофона, ревербератора и т. п.) поступают на кодирующее устройство КУ, с помощью которого они преобразуются в два

л /7,

ЛСКУ

t>4>

Рис. 9.5. Структурная схема матричной квадрафонической системы

Гр! \ . / Грг

Гр! -у/ Грг

ГрЗ ..-sjfi

комплексных сигнала Л и П. Очевидно, что требование совместимости должно быть выполнено уже в процессе кодирования, ибо слущатели, имеющие монофонические и стереофонические звуковоспроизводящие системы, не захотят добавлять к ним какие-либо приставки для получения полноценного моно- и стерео-зиучания при воспроизведении сигналов Л+П или Л, П.

При воспроизведении на приемной стороне сигналы Л и П с помощью декодирующего устройства ДКУ преобразуются в четыре сигнала Л\, Пи Лг, Яг, каждый из которых подводится к соответствующему громкоговорителю (рис 9.5).

Изложенный процесс матрицирования сигналов схематически можно представить следующим образом:

га -2-4

Л + П

: [п \

Логическая схема контроля усиления ЛКСУ вырабатывает управляющие сигналы (7у Уу2, Uy и Уу4, под действием которых изменяется коэффициент передачи управляемых усилителей У1-У4. Необходимость введения этих элементов является вынужденной мерой и будет пояснена далее.

к числу основных преимуществ систем матричной квадрафонии относятся: наличие двух каналов передачи и весьма малое отличие по предпочтительности этой системы от дискретной квадрафонической (по данным ряда авторов). Эти достоинства создают благоприятные предпосылки для внедрения систем матричной квадрафонии в грамзапись и радиовещание, как позволяющих существенно повысить качество звучания без замены основного передающего и записывающего оборудования.

Недостатком любой матричной системы является отсутствие полной разделимости (независимости) каналов воспроизведения, присущее дискретной квадрафонической системе, являющейся с этой точки зрения как бы эталоном. В матричной квадрафонической системе всегда наряду с полезным сигналом (или их совокупностью), формирующим источник звука в требуемом направлении, существуют и мещающие (вредные) сигналы, которые искажают это истинное направление (либо не позволяют его получить вообще, либо в сильной степени меняют протяженность КИЗ). Например, если мы хотим получить одиночный источник звука в позиции левого переднего громкоговорителя, то наряду с основным сигналом, излучаемым Гр1, всегда будут присутствовать мешающие сигналы (достаточно высокого уровня), излучаемые другими громкоговорителями. Наличие мешающих сигналов в системах матричной квадрафонии уменьшает область уверенной локализации КИЗ по сравнению с дискретной системой, имеющей аналогичную расстановку громкоговорителей. Степень влияния на локализацию мешающих сигналов для матричных систем удобно оценивать объективно совокупностью коэффициентов разделимости (для каждого канала воспроизведения), под которой понимается выраженное в децибелах отношение напряжений основного сигнала к каждому из мешающих при условии, что на вход кодирующего устройства воздействует один из четырех основных сигналов (Л Я Ла или Яа). Правда, этот критерий без субъективной оценки качества локализации КИЗ не является достаточным.

Конечный результат матрицирования зависит от: а) требований, предъявляемых разработчиками к потенциальным возможностям системы (например, совместимость со стерео- и моносистемами, отсутствие или наличие предпочтения по передаче информации для той или иной пары каналов и т. п.); б) выбранного способа расстановки громкоговорителей относительно слушателя в помещении прослушивания; в) принципа построения кодирующего и декодирующего устройств. Эти факторы в каждом отдельном случае определяют путь рационального выбора коэффициентов кодирования и декодирования.

Ранее (см. гл. 1) было показано, что основным свойством системы звукопередачи, определяющим ее качество в целом, является возможность воссоздания в помещении прослушивания пространственной информации. Чем большее число направлений прихода звука способна имитировать эта система при слуховом восприятии при наличии достаточно высоких электроакустических показателей, тем выше присущая ей предпочтительность С этой точки зрения следует все каналы воспроизведения считать равноценными и не отдавать предпочтение какой-либо паре каналов при выборе коэффициентов кодирования и декодирования.

Если допустить, что учитывается именно это условие, то логико-математический анализ уравнений матрицирования при стремлении получить наибольшую, но равную по величине разделимость каналов воспроизведения неизбежно приведет к двум наиболее распространенным в настоящее время системам QS (фирма Sansui США) и SQ (фирма Со1атЫа Sansui* США)

Комплексные (Л и П) и воспроизводимые сигналы {Л\, П\, Ла и Яг) для системы QS имеют внд

Л = Лх + 0,414 П, + / Ла + / 0,414Я2 ; Я=0,414 Лх + Я1 - / 0,414 Л, - jU; Л\ = Л1 + 0,707 Ях + / 0,707 Ла; Я1 = 0,707 Л, + П,-} 0,707 ; Л2 = -/0,707 Л1 + Л2 + 0,707 Я; Я2 = /0,707 Ях + 0,707 Л+Яа.

Более подробно с выбором коэффициентов кодирования и декодирования можно ознакомиться в [11]. Там же рассматриваются также матричные системы, где отдано предпочтение передней паре каналов воспроизведения.

Упрощенная структурная схема всего электрического тракта этой системы (без логики) приведена на рис. 9.6а, а разделимость каналов в табл. 9.1.

ТАБЛИЦА 9.1

Разделимость каналов в матричных системах SQ и QS

Для системы SQ аналогичные данные приведены на рис. 9.66 и в табл. 9.1, а комплексные воспроизводимые сигналы имеют вид

Л = i = i -/0,707 Ла-Ь 0,707 Яа,-

Я= Я1 = Я1 -0,707Л2 + /0,707Я2;

Ла = /0,707 Л + 0,707П ;

Яа = 0,707 Л-/ 0,707 Я.

Отметим некоторые особенности систем QS и SQ:

а) обе системы имеют постоянные коэффициенты кодирования и декодирования;

б) в обеих системах при воздействии на вход КУ одного из основных сигналов (Л Я Лг, Яг) излучают только три громкоговорителя (см табл. 9.1), при этом уровень мешающих сигналов отличается от основного лишь на 3 дБ;

в) в системе QS мешающие сигналы излучают смежные с основным громкоговорители, а диагональный громкоговоритель не работает, в то время как в системе SQ не работает один из соседних громкоговорителей, благодаря чему достигается бесконечная разделимость левых и правых каналов;

2 Назначение схемы логики и необходимость ее введения будут пояснеии далее.