テレビの音。スキーム、説明

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テレビの音。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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多くの輸入テレビの所有者は、放送番組やケーブルテレビ番組の立体音響伴奏などの外国製機器の機能を使用する機会がありません。多くの場合、衛星放送を受信した人だけがその利点を理解できます。既存の規格でテレビの音声がどのように伝送されるか、またその再生を改善する方法については、公開された記事で説明されています。

国内テレビの技術基盤は近年大幅に向上しました。テレビセンターには新しい機器が登場し、放送の準備と実施には最新の手段と技術が使用されています。画質も向上し、放送チャンネル数も増えています。放送とケーブルテレビで大きな変化が起きていない唯一の特徴は音声です。何十年もの間、モノラルのままです。

モノラルサウンドは単一点、つまりスピーカーから発せられているように見えます。映画と同様にテレビでも、この再現方法は画像と矛盾します。クローズアップを表示する場合、サウンドが画面の中心から発せられる必要がある場合は、部分的にのみ許容されます。ミディアムショットやロングショットでは、視聴者の目の前に音像を拡大することが論理的に必要です。

サウンドパノラマの知覚における根本的な改善は、マルチチャンネルサウンド生成および再生システムによってのみ提供できます。これらは、2 チャンネルのステレオ、4 チャンネルのクアドラフォニック、5 チャンネル以上のサラウンドサウンドシステム用の多数のオプションです。それらはすべて (まだ広く使用されていないクアドラフォニックを除く) 高い回路と品質レベルに達し、産業界で習得され、世界中で使用されています。最近、彼らは私たちの国に現れました。それらの主なパラメータを考えてみましょう。

シンプルな設計の VHS ビデオレコーダーは 1 つのチャンネルで音声を再生しますが、より複雑なもの (Hi-Fi クラス) は 2 つのチャンネルで音声を再生します。音声が記録されるモードは通常、ビデオテープに示されています。これは、STEREO、DOLBY STEREO、DOLBY SURROUND (マルチチャンネルサウンド付き) です。このような刻印がないということは、モノラル録音であることを意味します。 S-VHS ビデオレコーダーや DVD ミニディスクプレーヤーで使用されるメディアでは、ほとんどの場合、マルチチャンネルオーディオで録画が行われます。これらのデバイスはすべて、通常はアナログ形式で低周波数のオーディオ信号を処理しますが、DVD プレーヤーはオーディオ信号をデジタル形式で処理します。

外国のテレビセンターはさまざまな方法で音声を送信します。

米国では、BTSC-MTS システムが使用されています (放送テレビシステム委員会 - マルチチャンネルテレビサウンド - マルチチャンネルテレビサウンド - 送信テレビシステム委員会の標準)。これはモノラルテレビ規格 NTSC-M を発展させたもので、マルチチャンネルオーディオをさらに導入できるようになりました。このシステムは、モノラルサウンドではなく、複雑なステレオ信号 (CSS) を使用して 4,5 MHz の副搬送波周波数を変調します。この信号の構造を図に示します。 1、a. LR 信号の抑圧されたサブキャリア周波数は 31,468 kHz で、これは水平周波数の 15,734 次高調波 (NTSC システムでは 78,67 kHz) に対応します。振幅 (AM) およびバランス (BM) 変調を受ける通常の L+R、LR、およびパイロット信号に加えて、BTSC-MTS CSS では、副搬送波 102,27 kHz および XNUMX kHz 上に XNUMX つの追加の周波数変調符号化オーディオチャネルが導入されました。公式使用）。モノラルオーディオパスを備えた受信機は、L+R 信号のみを認識します。ステレオパスを持つデバイスはすべての信号を処理します。

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日本でも音声信号は KSS の形式で送信されますが (図 1、b)、BTSC-MTS とは構築が異なります。 LR 信号の副搬送波は抑制されません。パイロット信号も送信されますが、動作モードを認識するためにのみ使用されます。ステレオプログラムの送信時は 982,5 Hz の周波数のトーンで変調され、922,5 チャンネル (バイリンガル) 送信の場合は XNUMX Hz の周波数のトーンで変調され、モノラルチャンネルの場合、パイロット信号は変調されていない。

PAL-B/G 地上波放送規格では、ステレオ信号は、FM 変調を使用して 5,5 MHz および 5,742 MHz の副搬送波上の PCTV に配置されます (図 1c)。そのうちの 2 つは L+R 信号を送信し、もう 2 つは XNUMXR 信号を送信します。 LR 信号の代わりに XNUMXR 信号を使用すると、通常、L チャンネルの音量が R チャンネルの XNUMX 倍になるチャンネル内のノイズを均等化できます。このシステムは Zweiton と呼ばれます。さらに、ステレオ信号は、RPM (相対位相シフトキーイング) を使用する NICAM (Near Instantaneous Companded Audio Multiplex) システムを使用してエンコードされたデジタル形式で PCTV で繰り返されます。

PCTV PAL-I (図 1、d) には、同時に送信される 5,9996 つのオーディオ信号が含まれています。6,552 つは XNUMX MHz の副搬送波上の周波数変調されたアナログモノラル信号、もう XNUMX つは NICAM システムを使用してエンコードされた XNUMX MHz の副搬送波上のデジタルステレオ信号です。

NICAM方式のステレオ信号は、アナログ信号L、Rを32kHzのサンプリング周波数でサンプリングし、各サンプルを256レベル（8ビット）に量子化することにより、テレビ局で生成されます。両方のチャネルからの情報は、共通のデジタルデータストリーム DQPSK (デジタル直交位相偏移変調) で 728 kbit/s の速度で送信されます。このストリームは、OPM 方式を使用してオーディオ副搬送波 (PAL-B/G では 5,85 MHz、PAL-I では 6,552 MHz) を変調します。

テレビでは、DQPSK ストリームがデコードされ、2 チャネルのアナログ信号 L と R に変換されます。デコーダの構造を図に示します。 XNUMX.

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DD1 チップは、DQPSK ストリームと周波数 54,6875 kHz のパイロット信号によって変調されたオーディオ副搬送波を PCTV 復調器から受信します。 DD1 チップでは、副搬送波が復調され、結果として得られるデジタルストリームからデジタルフィルターで干渉が除去されます。 DQPSK ストリームとパイロット信号は DD2 デコーダに送信されます。デコードは、DQPSK ストリームをデジタル信号 L と R に分割し、サンプルに対応するビット (ワード) のグループに分割することで構成されます。DD2 チップ内のデジタル - アナログコンバーターは、デジタルサンプルをパルスに変換します。アナログ信号 L と R を平滑化すると同時に、音の伝達方法も認識されます。パイロット信号が 117,5 Hz の周波数で変調されている場合は、ステレオプログラムが送信され、周波数が 274,1 Hz の場合は 2 つのモノラル信号、変調されていない場合は XNUMX つのモノラルチャネルが送信されます。デコーダは、IXNUMXC デジタルバスを介して TV 制御システムのマイクロコントローラによって制御されます。

説明したシステムはすべて、モノラル TV のフリートと互換性があります。

衛星チャンネルでのテレビ放送は、アナログ、デジタル - アナログ、およびデジタル形式での信号の送信によって構成されます。

衛星放送は、NTSC、PAL、SECAM システムのアナログ形式で継続されます。 SECAM-D/Kシステムでは従来通りモノラル音声のままです。衛星放送では、地上波放送とは異なり、副搬送波 6,8 で送信されます。 7または7,5MHz。

PAL システムでは、アナログ形式のオーディオは 6,5 つ、6,6 つ、または 6,65 つのチャネルに編成されます。最初のケースでは、副搬送波 6,8 の 7 つが選択されます。 7,5; 1; 1; 7,02; 7,2MHz。 7,38 チャンネルおよび 7,56 チャンネルの音声伝送は、Wegener-Panda 1 システムを使用して提供されます。 XNUMX、d、これは PCTV に XNUMX つの追加の周波数変調オーディオ副搬送波 XNUMX を含めることを規定します。 XNUMX; XNUMX; XNUMXMHz。そのうち XNUMX つはテレビ番組のステレオ音声の送信に使用され、残りはラジオ放送番組の同時送信に使用されます。このようなシステムの詳細については、[XNUMX] を参照してください。

デジタル形式では、アナログ PAL テレビ信号の音声は、NICAM システムを使用してエンコードされた後、衛星チャネル経由で送信されます。

デジタルアナログ形式では、テレビ信号は MAC および MUSE システムで使用されます。

MAC システム (Multiple Analog Components - アナログコンポーネントコンパクション) は、通信チャネル上でテレビ信号を送信するアナログ方式からデジタル方式への移行オプションです。輝度と色信号のアナログおよび時間分離伝送と、音声信号およびその他の情報 (同期信号、文字多重放送、サービス信号) のデジタル伝送を使用します。送信側と受信側の処理はデジタル方式で提供されます。

システムを構築するには、A-MAC、B-MAC、C-MAC、D-MAC、D2-MAC、HD-MAC、HD-B-MAC のいくつかのオプションがあります。それらの主な違いは、信号エンコードの方法、搬送波変調、およびオーディオチャネルの数にあります。

オーディオ信号は、32 kHz でサンプリングされ、サンプルあたり 14 ビットを使用して量子化された後、アナログ形式からデジタルに変換されます。その後、それらはリアルタイムでバッファメモリに記録され、そこで 751 ビットパケットのデジタル情報信号と結合されます。 162 フレーム中に、C-MAC、D-MAC システムでは 82 パケットが生成されます (D2-MAC システムでは 20,25 パケット)。ブランキング期間中、パケットはバッファメモリから 195 MHz の速度で 10,125 ビット/ライン (D99-MAC システムでは 2 MHz および XNUMX ビット) のチャンクで読み取られ、送信されるテレビ信号にデジタル的に挿入されます。

A-MAC および C-MAC システムでは、デジタル信号は 7,25 MHz サブベースに配置されますが、A-MAC システムではデジタル信号は連続的に送信されます。

デジタルパケット信号は、テレビ信号の搬送波位相を制御するビットストリームであり、2 つまたは 4 つの固定値を取ることができます。

A-MAS システムはシングルチャネルです。 BD バージョンでは、最大 8 つのオーディオチャンネルを編成できます。

受信機では、デジタルオーディオ信号がデジタル情報から分離され、バッファメモリに保存され、通常の速度でデジタルアナログ変換のためにバッファメモリから読み取られます。

MAC システムは時の試練に耐えられませんでした。 1999 年の夏、5000 以上の衛星チャネルのうち、D56-MAC 標準で運用されていたのは 2 チャネル、V-MAC 標準で運用されていたのは 20 チャネルのみでした。

HD-MAC および HD-B-MAC オプションは、1250 ラインスキャンの高解像度テレビシステム (HDTV または HDTV) を指します。これらは、以前のバージョンで使用されていた原理、つまりデジタルオーディオと、輝度と色の時間的に分離されたアナログ信号を保持しています。 MAC システムの詳細については、[2 および 3] に記載されています。

MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding) システムは開発され、日本の 1125 つのテレビチャンネルのみで使用されています。 MAC システムと同様に、アナログの輝度および色信号をデジタルオーディオ信号およびデジタル情報とともに送信します。 HD-MACと同様に高精細度システム（XNUMX本）です

MUSE システムのオーディオ信号は、デジタル情報とともに、2,048 重搬送波位相変調を使用して 3 Mbit/s の伝送速度でフィールドブランキング間隔で伝送されます。システムの詳細については、[XNUMX] に記載されています。

また、デジタルテレビ圧縮システム MPEG (Moving Picture Experts Group - 動画専門家のグループによって行われた開発) である MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 も広く使用されています。それらの説明は [2 および 4] に記載されています。

テレビ放送では、最大 2 ラインをスキャンするときに使用される MPEG-625 標準システムに従って情報圧縮が行われます。 20 レベルの複雑さの標準で構成されており、さまざまな目的に合わせてシステム内で情報圧縮アルゴリズムを作成できます。この規格のオーディオ部分は、MUSICAM オーディオチャネル情報圧縮システム (MPEG-Audio) であり、最大 XNUMX つの広帯域高品質オーディオチャネルを処理できます。

MPEG は低レベルのデジタルテレビ規格です。これらに加えて、複数のテレビ番組を 1 つの周波数の衛星 (DVB-S)、ケーブル (DVB-C)、または地上波 (DVB-T) チャネルで送信することを保証する、相互に合意された一連の規格もあります。

画像とモノラル音声の間の矛盾を解決するために、据え置き型テレビでは、画面の両側に配置された 2 つのラウドスピーカーで構成される「サラウンドモノラル」システムを使用することがあります。ハイエンド TV では、外部スピーカーシステム (AS) が追加されます。

外国製の機器では、この目的のために、原則として同じタイプの小型広帯域音響エミッターが使用されます。旧ソ連で製造されたテレビでは、通常、出力 3 ～ 4 W の広帯域ヘッドがケースの右側に取り付けられ、出力の低い高周波ヘッドが左側に取り付けられていました。両方のスピーカーは共通の 3Ch アンプの出力に並列に接続されました。同時に音は空間的に広がりました。同時に、視聴者の前方の空間で再生周波数を分離する疑似立体音響効果が部分的に達成され、音像の知覚が向上しました。しかし、一般的なオープン TV 本体に複数の放音器を配置しても、音量を顕著に拡大することはできません。

サウンド信号が追加処理なしで一方のエミッターに供給され、一定の遅延後にもう一方のエミッターに供給される場合、モノアンビオフォニー方式を使用してモノラルプログラムの再生品質を向上させることができます。これにより、部屋の音響特性を改善し、望ましいエコーを与えることができます。この方法はモノラルテレビでは広く応用されておらず、マルチチャンネルサラウンドサウンドを備えたシステムで需要が高まったのはつい最近のことです。

また、別の方法を使用することもできます。音の周波数スペクトルを空間的に分割し、低周波を右のスピーカーに、高周波を左のスピーカーに送信する擬似ステレオです。

2 チャンネルステレオサウンド再生システムの構築には、シンプルステレオと拡張ステレオという 2 つの主なオプションがあります。最初のケースでは、チャンネル L と R を通じて受信した音声信号は、増幅後に追加の処理を行わずにスピーカーに送信されます。このようなシステムの欠点はよく知られています。狭い空間サウンドのパノラマがリスナーの周囲ではなく、平らな音の壁の形でリスナーの前に展開されます。スピーカーを広げて音を拡大しようとすると、音の「イメージ」の中心にはっきりと認識できるギャップが現れます。

エンハンスドステレオでは、L 信号の一部を R チャネルに転送し、その逆も行うことにより、ステレオイメージのサイズが増加します。送信信号に位相および時間処理 (遅延) を適用すると、サウンドエミッターが共通のハウジング内に互いに近距離に配置されている場合でも、サウンドパノラマを大幅に拡大できます。

このようなシステムには 8421 つの主なオプションがあります。ISS (Incredible Surround Sound - 信じられないほどのサラウンドサウンド) と Qsound システムです。どちらの場合も、音声信号はマイクロ回路、つまり音量、バランス、HF および LF の音色を調整するサウンドプロセッサ (SP) によって処理されます。また、モノラル、擬似ステレオ、シンプルステレオ、および拡張ステレオモードでオーディオ信号を処理します。これらの機能を実装するマイクロ回路が多数登場しています。これらはTDA24/25/26/9860、TDA61/XNUMX、

I1735C デジタルバス経由の制御を備えた CXA1982AS、LMC2CIN/CIV。これらには、調整せずにルーチンの信号処理のみを実行する TDA3810 プロセッサーが含まれます。

ZP はさまざまな会社のテレビで非常に広く使用されています。したがって、TDA8425 チップは TVT-C24F4R TV に搭載されており、SECAM-D/K システムの地上波信号を受信する際に疑似ステレオモードを形成します [5]。 PHILIPS-FL 受信機でも使用されています [6]。 CXA1735AS プロセッサは、PANASONIC-TX-28WG25C (ODD) デジタル TV [7] で動作します。 SONY-KV-28WS4R TV には、NICAM システム [3410] の充電器とデコーダの機能を組み合わせた MSP7 マイクロ回路が含まれています。

PHILIPS - FL TV では、オーディオパスの低周波部分に対する興味深いソリューションが使用されており、擬似クワドラフォニック変換アルゴリズムを備えた 3 チャンネルから XNUMX チャンネルへのオーディオ信号コンバーターが備えられています。そのブロック図を図に示します。 XNUMX.

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アナログ信号源または NICAM デコーダからのステレオ信号 L および R は、DA1 ZP に送られ、そこから直接 3Ch アンプ A1 および A3 に送られ、その後、それらに接続されている AC L および R に送られます。それらは加算器 S1 と S2 に送られ、そこで L+R 信号と LR 信号が生成されます。最初の信号は、ローパスフィルターを通過し、アンプ A2 を介して中央の AC M に送られます。アンプ A4 の後の LR 信号は、背中合わせの巻線で直列に接続された後部の左右の AC SL および SR に送られます。これにより、スピーカーに到達する信号の位相がずれることが保証されます。

強化されたステレオおよび擬似クアドラフォニックシステムにより、サウンド再生の品質は向上しましたが、高品質のサウンドを得るという問題は解決できませんでした。今日、それは次のように定式化されています。音場は三次元であり、リスナーを全方位および上方から包み込む必要があります。

送信中に見かけ上の音源の方向が空間内の実際の位置と一致するようにします。

このようなサウンドを再生する問題は、マルチチャンネルサラウンドサウンドシステム - ドルビーシステムがコンサートホールに登場したときに映画で初めて解決されました。

サラウンド、THX、CS。同時に、VHS 形式の磁気テープに家庭用ビデオ録画装置が普及したことにより、家庭で鑑賞するためにフィルムがビデオカセットに大量に転送されるようになりました。同時に、当然のことながら、映画をビデオカセットにダビングする際に、サラウンドサウンドを保存する必要性も生じました。これにより、ドルビーサラウンドシステムのビデオバリアント、つまりオーディオ信号のアナログ表現を備えた 4 チャンネルのドルビープロロジックサラウンドシステムと、デジタル表現を備えた 6 チャンネルのドルビーデジタルシステムが作成されました。

ドルビープロロジックサラウンドは、磁気テープに記録するときにマルチチャンネルのオーディオ情報を 8 チャンネルに変換し、視聴者がマルチチャンネルに逆変換する機能を備えています。音声情報は、擬似クワドラフォニーで使用されるアルゴリズムよりも複雑なアルゴリズムを使用して縮小および展開されます。入手可能な情報源から、このシステムの動作原理の最も完全な説明は [XNUMX] にあります。

受信側の変換はオーディオデコーダ (AD) で行われます。 Dolby Pro Logic Surround システムの使用例としては、SONY-KV-28WS4R TV [7] があります。リモコンには TC9337F-015 チップが使用されています。他にも同様のマイクロ回路があります。例えば。 NJW1102AF。 KV-28WS4R モデルの音響システムは、図に基づいて説明したものと同様に構成されています。 3.

ステレオ効果を強調し、音源の方向をより適切に定位させるために、DZ はすべてのチャンネルのアンプのゲインを調整し、最大信号レベルのチャンネルではゲインが変化せず、残りのチャンネルではゲインが低下します。

サラウンドサウンドを備えたデバイスの音響部分を構築するための他のオプションもあります。垂直方向に移動する音源からの音声を再生するために、追加の広帯域スピーカーがテレビ上部の中央に設置される場合があります。リアスピーカーは、視聴者の後ろではなく、視聴者の横に沿って配置できます。モノラルの代わりに、擬似ステレオ信号を供給することもできます。

テレビの音響再生システムを改善するプロセスの論理的な結論は、ホームビデオシアターの概念の作成でした。その構成と機能については、[8 ～ 10] で詳しく説明されています。そのビデオ部分は、大画面テレビまたはビデオプロジェクター、ハイエンドビデオレコーダー、および衛星番組を受信するための機器です。オーディオ部分は、マルチモード入出力を備えたマルチチャンネルアンプ、スピーカーのセットです。

テレビの音声再生を改善するためにアマチュア無線家は何ができるでしょうか?

まず、ステレオサウンドでビデオを視聴する既存の機能を実装することをお勧めします。確かに、これにはステレオシステムまたはステレオ設備、ステレオパスを備えた VCR、インデックス STEREO、DOLBY STEREO を持つビデオカセットが必要です。 [11] に役立つ実践的なアドバイスが記載されています。

このパスをさらに進めると、DOLBY Pro Logic バージョンの DOLBY SURROUND インデックスを持つビデオカセットに記録されたサラウンドサウンドも取得できます。ただし、これにはオーディオシステムの大幅な作り直しが必要になります。リモコン、4 チャンネルのアンプ、および 5 つの外部スピーカーが必要になります。

第 3 に、放送およびケーブル番組のサウンドの擬似ステレオ再生に限定できます。ただし、これを行うには、ZP、12 番目の XNUMXH アンプ、およびスピーカーをテレビに導入して、テレビのオーディオパスを変更する必要があります。 ZP に関する詳細情報は [XNUMX] に記載されています。

文学

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Sokolova N.サウンドエンジニアリング「ホームシアター」。 - ラジオ、1997 年、第 5 号、p. 17-19。
試聴室。これは何ですか？ - ラジオ。 1996年、第3号、p。 25.26.
Dyakonov V.P. 家庭用オーディオ機器。 - スモレンスク: ルシッチ。 1997年。
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著者: V.ブリロフ、モスクワ

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