大声で補正されたボリュームコントロール。オーディオの芸術

大声で補正されたボリュームコントロール

オーディオの芸術

音量レベルを下げると、人は音声信号の低周波成分と高周波成分の知覚が悪くなることが知られています。このため、最新の音響再生デバイスには、等音量曲線に従って低い音量レベルで高周波と低周波を上昇させる、周波数依存の (薄く補正された) 音量コントロールが装備されています。このようにして、サウンドイメージの主観的な認識が向上します。公開された記事では、最も一般的なスピーカーの音量コントロールについて説明しています。

ラウドネス補正曲線と等しい音量曲線の一致は、理想的に設計されたラウドネスコントロール (TRG) であっても、信号ソースから始まりラウドスピーカーで終わる信号経路全体の厳密に定義された伝達係数によってのみ可能です。言い換えれば、録音プロセス中に音色バランスが実行された音量レベルは、どの信号ソースでも音量コントロールの同じ位置で達成される必要があります。計算された透過係数からの逸脱は、音のバランスの違反につながります。

内蔵スピーカーを備えた複合音響再生装置では、経路のすべての部分の信号レベルが一致しており、この条件は、いくつかの条件はありますが満たされます。ブロックデバイスのアンプは、かなり広範囲の出力電圧 (0,25 ～ 1,5V) と未知の感度 (84 ～ 94dB/W/m) のスピーカーを備えた信号ソースで動作する必要があるため、多くの高品質のアンプは、TRG とともに最大音量レギュレーターまたは入力感度レギュレーターを使用し、さらに最近ではラウドネスデプスレギュレーターを使用します。

ラウドネスは、通常、ボリュームコントロールに関連付けられた周波数依存のディバイダー (まれにフィルター) によって実装されます。タップ付きの可変抵抗器を使用する既知のほとんどのレギュレータの根本的な欠点は、音量が小さい場合の低周波数領域での周波数応答補正の程度が不十分なことです。等しいラウドネスの曲線をより適切に近似するには、複数のタップを備えた可変抵抗器を使用するか [1]、分散周波数補正を備えたコントローラーを実装する必要があります [2]。しかし、そのような制御装置は実装が非常に難しく、したがってめったに使用されません。

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工業用およびアマチュア用の両方の設計で最も広く使用されているのは、XNUMX タップの抵抗器に基づく TRG です。その図を次の図に示します。 図1。 (この図とこれ以降のすべての図では、TEG 図の隣にその調整特性が示されています)。タップは通常、可変抵抗器の合計抵抗値 (出力図の下から数えて) の 1/10 から作られます。これは、レギュレータースライドの回転角度の約 1/4 ～ 1/3 に相当します。。 RC 回路タップに接続すると、レギュレータが周波数依存の分周器になります。回路 R1C1 は可聴範囲の高い周波数での周波数応答を高め、R2C2 は低い周波数で周波数応答を高めます。しかしながら、このような調整器には重大な欠点がある。したがって、低周波数の領域で提供される周波数応答補正の程度は明らかに不十分であり (8 Hz の周波数で 10 ～ 50 dB 以下)、調整プロセス中に補正の段階的な性質が顕著になります。。

タップを通過した後に音量が減少すると、補正の度合いは変化しなくなりますが、小さい音量では補正度が最大になるはずです。抵抗器 R2 の抵抗値を下げて補正の程度を上げようとすると、タップが通過する瞬間に中間周波数での周波数応答に特性の低下が現れます。これらの欠点にもかかわらず、AF アンプの多くの設計者は、そのシンプルさのために、まさにそのような TRG を選択しています。図 1 に示されている要素の定格は、ほとんどの設計で一般的なものです。場合によっては、抵抗 R1 が欠落している可能性があります。この場合、コンデンサC1の容量は約半分になります。

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低周波領域における周波数応答補正は、レギュレータによって多少大きく行われます。その図を次の図に示します。 図2。 そのプロトタイプは 50 年代にフィリップスのラジオ受信機で使用されました [3]。著者は、現代の工業デザインにおけるそのようなレギュレーターの使用例を知りません。回路 R2C2R3 はローパスフィルターを形成し、その出力信号はレギュレーターのタップに供給されます。この TRG には、程度は低いものの、前の TRG と同じ欠点があります。

議論されたレギュレータの低周波数での周波数応答の増加の程度が不十分であることは、一次補正回路の使用によって説明されます。 TRG (図 3) では、R4C3 回路の導入により小音量時の補正の深さが増加し、エンジンからタップまでの可変抵抗器のセクションとともに、周波数に依存する XNUMX 番目の抵抗を形成します。ディバイダー。

20 段階の補正を使用すると、26 Hz の周波数で最大 50 ～ 45 dB の最小音量で周波数応答を高めることができます。この利点の裏返しとして、ボリュームコントロールの範囲が 50 ～ XNUMX dB に狭められますが、ほとんどの場合、これで十分であることがわかります。

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場合によっては、タップ付き可変抵抗器の使用が望ましくない場合があります。の上図4 は、周波数応答を補正するためのフィルター方法を使用した、タップのない可変抵抗器上の TEG 回路を示しています。信号の中周波数を抑制する R2R3R4C1C2 フィルターは、低い音量レベルで動作し始め、これによりオーディオ範囲の低周波数と高周波数が引き上げられます。このようなレギュレータの変種はアマチュアの開発で広く使用されています。図 3 に示したものと同様の補正回路を追加することで、最小音量時の低周波数での周波数応答の増加の度合いを高めることができます。

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ただし、検討されているすべての方式は、周波数応答の固定的で決して理想的な補正を提供するものではなく、場合によっては、トーンバランスを調整するためにトーンコントロールの使用が必要になります。調整可能な補正を備えた TRG を作成したり、TRG とトーンコントロールを組み合わせたりする試みは 50 年代に行われました。おそらく、このアイデアの最初の実装の 3 つは、ドイツの会社「Continental」の受信機の音量制御でした [XNUMX]。この回路では、XNUMX つのタップを持つ抵抗上のパッシブ TEG とともに、調整可能な周波数依存フィードバックループが使用され、アンプの出力トランスからレギュレーターに供給されます。

トランジスタアンプのボリュームおよびトーンコントロール用に組み合わされたパッシブユニットの元の図を次の図に示します。図5 [4]。ここで、可変抵抗器Ｒ３は、回路Ｒ１Ｃ１、Ｒ２Ｃ２、Ｒ４Ｃ４とともに高周波における補正調整回路を構成する。ボリュームコントロールタップ R3 に接続された C1R1 チェーンは、低域補正を提供します。最小減衰位置における低周波数での周波数応答は、抵抗 R2 によってわずかに増加します。低域補正の深さは抵抗R2で調整します。

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現在、周波数応答を調整するための広い範囲は冗長に見えるため、コンデンサC2を除外し、コンデンサC1と抵抗R1をジャンパに置き換え、可変抵抗R6の抵抗を100kOhmに減らすことは理にかなっています。このような改良の後、高周波数領域での周波数応答の低下がなくなり、低周波数での周波数応答調整範囲が10dBに狭められます。

著者が開発した、タップ付きの抵抗器に基づいて調整可能な補正を備えた単純な TEG の図を以下に示します。 図6。 補正の深さは、可変抵抗器 R1 を使用して、低いオーディオ周波数と高いオーディオ周波数に対して同時に調整されます。より高い周波数の領域での調整が必要ない場合は、コンデンサ C2 を削除し、抵抗 R3 の抵抗を 10 kΩ に下げることができます。

このような TRG の欠点は (実際、一次回路を備えたすべての回路と同様)、最小音量での低周波数の補正が不十分であることです。すでに述べたように、図 3 に示したものと同様の補正回路を追加することにより、低周波での周波数応答の増加の度合いを高めることができます。提案された原理を使用すると、産業用音響再生機器にラウドネス制御を簡単に導入できます。

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以下のTEG回路（図7）も筆者が開発したもので、補正フィルタC3R6R7と周波数依存分周器R2R3C2を併用することで広い補正範囲を実現しています。可変抵抗器 R2 はボリュームコントロール、R1 は低周波補正コントロール、R4 は高周波補正です。

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出版物: www.bluesmobil.com/shikhman

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