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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Le son de la télévision. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / TV Les propriétaires d'un certain nombre de téléviseurs importés n'ont pas la possibilité d'utiliser une fonction d'appareils fabriqués à l'étranger comme l'accompagnement sonore stéréophonique des programmes diffusés et de télévision par câble. Souvent, seuls ceux qui reçoivent des programmes satellite peuvent en apprécier les avantages. La manière dont le son de la télévision est transmis selon les normes existantes et comment améliorer sa reproduction est décrite dans l'article publié. La base technique de la télévision nationale s'est considérablement améliorée ces dernières années. De nouveaux équipements sont apparus dans les centres de télévision ; des moyens et des technologies modernes sont utilisés pour préparer et réaliser les émissions. La qualité de l'image s'est améliorée et le nombre de chaînes de diffusion augmente. La seule caractéristique qui n'a pas subi de changements significatifs dans la radiodiffusion et la télévision par câble est le son. Pendant de nombreuses décennies, il reste monophonique. Le son monaural semble provenir d’un seul point : le haut-parleur. À la télévision comme au cinéma, ce mode de reproduction entre en conflit avec l’image. Ce n'est que partiellement acceptable lors de l'affichage de gros plans, lorsque le son doit provenir du centre de l'écran. Avec des plans moyens et longs, il est logiquement nécessaire d'élargir l'image sonore devant le spectateur. Une amélioration radicale de la perception du panorama sonore ne peut être apportée que par des systèmes de génération et de reproduction sonore multicanaux. Il existe de nombreuses options pour les systèmes de son surround stéréophoniques à deux canaux, quadriphoniques à quatre canaux, cinq canaux ou plus. Tous (à l'exception des quadriphoniques, qui n'ont pas encore été largement utilisés) ont été portés à un haut niveau de circuits et de qualité, maîtrisés par l'industrie et utilisés dans le monde entier. Récemment, ils sont apparus dans notre pays. Considérons leurs principaux paramètres. Les enregistreurs vidéo VHS de conception simple reproduisent le son sur un canal, et les plus complexes (classe Hi-Fi) reproduisent également le son sur deux. Le mode dans lequel le son est enregistré est généralement indiqué sur la bande vidéo. Cela peut être STEREO, DOLBY STEREO, DOLBY SURROUND (avec son multicanal). L'absence de telles inscriptions signifie un enregistrement monophonique. Sur les supports utilisés dans les enregistreurs vidéo S-VHS et les lecteurs de minidisques DVD, les enregistrements sont presque toujours réalisés avec de l'audio multicanal. Tous ces appareils traitent les signaux audio, généralement à basses fréquences, sous forme analogique, tandis que les lecteurs DVD les traitent sous forme numérique. Les centres de télévision des pays étrangers transmettent le son de différentes manières. Aux USA, le système BTSC-MTS est utilisé (Broadcast Television Systems Committee - Multichannel Television Sound - son de télévision multicanal - norme du Committee on Transmitting Television Systems). Il s'agit d'un développement de la norme de télévision monophonique NTSC-M, qui a permis d'y introduire en plus l'audio multicanal. Le système prévoit la modulation de la fréquence sous-porteuse de 4,5 MHz non pas avec un son mono, mais avec un signal stéréo complexe (CSS). La structure de ce signal est représentée sur la Fig. 1, une. La fréquence sous-porteuse supprimée du signal LR est de 31,468 kHz, ce qui correspond à la deuxième harmonique de la fréquence horizontale, qui est de 15,734 kHz dans le système NTSC. En plus des habituels L+R, LR, soumis à la modulation d'amplitude (AM) et d'équilibre (BM), et aux signaux pilotes, le BTSC-MTS CSS a introduit deux canaux audio codés modulés en fréquence supplémentaires sur les sous-porteuses 78,67 et 102,27 kHz (pour usage officiel). Les récepteurs avec un chemin audio mono perçoivent uniquement le signal L+R. Les appareils dotés d'un chemin stéréo traitent tous les signaux.
Au Japon, les signaux sonores sont également transmis sous forme de KSS (Fig. 1, b), mais construits différemment de BTSC-MTS. La sous-porteuse du signal LR n'est pas supprimée. Le signal pilote est également transmis, mais sert uniquement à reconnaître le mode de fonctionnement. Lors de la transmission de programmes stéréo, il est modulé par une tonalité d'une fréquence de 982,5 Hz, lors d'une transmission à deux canaux (bilingues) - par une tonalité d'une fréquence de 922,5 Hz, et dans le cas d'un canal mono, le signal pilote est non modulé. Dans la norme de diffusion terrestre PAL-B/G, les signaux stéréo sont localisés en PCTV sur des sous-porteuses de 5,5 et 5,742 MHz avec modulation FM (Fig. 1c). L'un d'eux transmet le signal L+R, l'autre - 2R. L'utilisation d'un signal 2R au lieu d'un signal LR permet d'égaliser le bruit dans les canaux, qui est généralement deux fois plus fort dans le canal L que dans le canal R. Ce système s'appelle Zweiton. De plus, le signal stéréo est répété dans PCTV sous forme numérique codée à l'aide du système NICAM (Near Instantaneous Companded Audio Multiplex) utilisant RPM (relative phase shift keying). PCTV PAL-I (Fig. 1, d) contient deux signaux audio transmis simultanément : un signal mono analogique modulé en fréquence sur une sous-porteuse de 5,9996 MHz et un signal stéréo numérique sur une sous-porteuse de 6,552 MHz, codé à l'aide du système NICAM. Le signal stéréo du système NICAM est généré au centre de télévision en échantillonnant les signaux analogiques L et R dans le temps avec une fréquence d'échantillonnage de 32 kHz et en quantifiant en 256 niveaux (8 bits) dans chaque échantillon. Les informations des deux canaux sont transmises dans un flux de données numériques commun DQPSK (Digital Quadrature Phase Shift Keying) à une vitesse de 728 kbit/s. Ce flux module la sous-porteuse audio (5,85 MHz en PAL-B/G et 6,552 MHz en PAL-I) en utilisant la méthode OPM. Sur un téléviseur, le flux DQPSK est décodé, converti en signaux analogiques à deux canaux L et R. La structure du décodeur est représentée sur la Fig. 2.
La puce DD1 reçoit une sous-porteuse audio du démodulateur PCTV, modulée par un flux DQPSK et un signal pilote d'une fréquence de 54,6875 kHz. Dans la puce DD1, la sous-porteuse est démodulée et le flux numérique résultant est débarrassé de toute interférence dans un filtre numérique. Le flux DQPSK et le signal pilote sont transmis au décodeur DD2. Le décodage consiste à diviser le flux DQPSK en signaux numériques L et R, ainsi qu'à les diviser en groupes de bits (mots) correspondant aux échantillons. Les convertisseurs numérique-analogique de la puce DD2 transforment les échantillons numériques en impulsions qui, après lissage, forment les signaux analogiques L et R. Dans le même temps, la méthode de transmission du son est également reconnue. Si le signal pilote est modulé avec une fréquence de 117,5 Hz, alors un programme stéréo est transmis, s'il est avec une fréquence de 274,1 Hz - deux signaux mono, et s'il n'est pas modulé - un canal mono. Le décodeur est contrôlé par le microcontrôleur du système de contrôle TV via le bus numérique I2C. Tous les systèmes évoqués sont compatibles avec un parc de téléviseurs mono. La diffusion télévisuelle sur les chaînes satellite est organisée avec la transmission de signaux sous formes analogiques, numériques-analogiques et numériques. La diffusion par satellite se poursuit sous forme analogique dans les systèmes NTSC, PAL, SECAM. Dans le système SECAM-D/K, le son reste monophonique, comme auparavant. Sur les chaînes satellite, contrairement à la diffusion terrestre, elle est transmise sur les sous-porteuses 6,8 ; 7 ou 7,5 MHz. Dans le système PAL, l'audio sous forme analogique est organisé en un, deux ou quatre canaux. Dans le premier cas, l'une des sous-porteuses 6,5 est sélectionnée ; 6,6 ; 6,65 ; 6,8 ; 7; 7,5 MHz. La transmission audio à deux et quatre canaux est assurée à l'aide du système Wegener-Panda 1. Comme le montre la Fig. 1, d, il prévoit l'inclusion dans le PCTV de quatre sous-porteuses audio modulées en fréquence supplémentaires 7,02 ; 7,2 ; 7,38 ; 7,56 MHz. Deux d'entre eux sont utilisés pour transmettre le son stéréo d'un programme de télévision, les autres sont utilisés pour transmettre simultanément des programmes de radio. Plus de détails sur un tel système peuvent être trouvés dans [1]. Sous forme numérique, l'audio d'un signal de télévision analogique PAL est transmis via des chaînes satellite après codage à l'aide du système NICAM. Sous forme numérique-analogique, les signaux de télévision sont utilisés dans les systèmes MAC et MUSE. Le système MAC (Multiple Analog Components - compactage de composants analogiques) est une option de transition des méthodes analogiques aux méthodes numériques de transmission d'un signal de télévision sur des canaux de communication. Il utilise la transmission analogique et temporelle des signaux de luminosité et de couleur et la transmission numérique des signaux audio et d'autres informations (signaux de synchronisation, télétexte, signaux de service). Leur traitement côté émission et côté réception est assuré par des méthodes numériques. Il existe plusieurs options pour construire un système : A-MAC, B-MAC, C-MAC, D-MAC, D2-MAC, HD-MAC, HD-B-MAC. Leurs principales différences résident dans les méthodes de codage du signal, la modulation de la porteuse et le nombre de canaux audio. Les signaux audio sont convertis de la forme analogique au numérique après avoir été échantillonnés à 32 kHz et quantifiés à l'aide de 14 bits par échantillon. Ils sont ensuite enregistrés en temps réel dans une mémoire tampon, où ils sont combinés avec des signaux d'information numériques par paquets de 751 bits. Au cours d'une trame, 162 paquets sont générés dans les systèmes C-MAC, D-MAC (82 paquets dans le système D2-MAC). Pendant les intervalles de suppression, les paquets sont lus dans la mémoire tampon à une vitesse de 20,25 MHz en morceaux de 195 bits par ligne (10,125 MHz et 99 bits dans le système D2-MAC) et insérés numériquement dans le signal de télévision transmis. Dans les systèmes A-MAC et C-MAC, les signaux numériques sont placés sur leur sous-base de 7,25 MHz, tandis que dans le système A-MAC, ils sont transmis en continu. Les signaux numériques par paquets sont un flux de bits qui contrôlent la phase porteuse d'un signal de télévision, qui peut prendre deux ou quatre valeurs fixes. Le système A-MAS est monocanal. dans les versions BD, jusqu'à huit canaux audio peuvent être organisés. Au niveau du récepteur, les signaux audio numériques sont séparés des informations numériques, stockées dans une mémoire tampon, à partir de laquelle ils sont lus pour une conversion numérique-analogique à vitesse normale. Le système MAC n’a pas résisté à l’épreuve du temps. À l'été 1999, sur plus de 5000 56 chaînes satellite, seules 2 fonctionnaient au standard D20-MAC et XNUMX au standard V-MAC. Les options HD-MAC et HD-B-MAC font référence aux systèmes de télévision haute définition (HDTV ou HDTV) avec un balayage de 1250 2 lignes. Ils conservent les principes utilisés dans les versions précédentes : audio numérique et signaux analogiques de luminosité et de couleur espacés dans le temps. Plus de détails sur le système MAC sont écrits dans [3 et XNUMX]. Le système MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding) a été développé et utilisé par une seule chaîne de télévision au Japon. Comme le système MAC, il transmet des signaux analogiques de luminance et de couleur avec des signaux audio numériques et des informations numériques. Comme le HD-MAC c'est un système haute définition (1125 lignes) Le signal audio du système MUSE, ainsi que les informations numériques, sont transmis selon des intervalles de suppression de champ en utilisant une modulation de phase à quadruple porteuse à un taux de transmission de 2,048 Mbit/s. Des informations plus détaillées sur le système sont contenues dans [3]. Il existe également des systèmes de compression de télévision numérique MPEG (Moving Picture Experts Group - un développement réalisé par un groupe d'experts en images animées) largement utilisés : MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4. Leur description est donnée dans [2 et 4]. Dans la télédiffusion, la compression des informations s'effectue selon le système standard MPEG-2, utilisé lors du balayage jusqu'à 625 lignes. Il se compose de normes de 20 niveaux de complexité, vous permettant de créer des algorithmes de compression d'informations dans des systèmes à des fins diverses. La partie audio de la norme est le système de compression des informations des canaux audio MUSICAM (MPEG-Audio), qui permet de traiter jusqu'à six canaux audio large bande de haute qualité. MPEG sont des normes de télévision numérique de bas niveau. En plus d'eux, il existe également un ensemble de normes mutuellement convenues qui garantissent la transmission de plusieurs programmes de télévision sur une seule fréquence par satellite (DVB-S), par câble (DVB-C) ou par voie terrestre (DVB-T). Pour résoudre la contradiction entre image et son mono, les téléviseurs fixes utilisent parfois un système « surround mono », composé de deux haut-parleurs situés sur les côtés de l'écran. Dans les téléviseurs haut de gamme, ils sont complétés par des systèmes de haut-parleurs externes (AS). Dans les équipements fabriqués à l'étranger, à cette fin, on utilise généralement le même type d'émetteurs sonores à large bande de petite taille. Dans les téléviseurs produits dans l'ex-URSS, une tête à large bande d'une puissance de 3...4 W était généralement installée sur le côté droit du boîtier, et une tête haute fréquence de puissance inférieure était installée sur le côté gauche. Les deux haut-parleurs étaient connectés en parallèle à la sortie d’un amplificateur 3Ch commun. En même temps, le son s’étendait spatialement. Dans le même temps, l'effet pseudo-stéréophonique consistant à séparer les fréquences reproduites dans l'espace devant le spectateur a été partiellement obtenu, ce qui a amélioré la perception de l'image sonore. Mais placer plusieurs émetteurs sonores dans un corps de téléviseur ouvert commun ne pourrait pas créer une expansion notable du volume sonore. Vous pouvez améliorer la qualité de lecture des programmes monophoniques en utilisant des méthodes monoambiophoniques, lorsqu'un signal sonore est fourni à un émetteur sans traitement supplémentaire et à l'autre après un certain délai. Cela permet d'améliorer les propriétés acoustiques de la pièce, en lui donnant l'écho souhaité. Cette méthode n'a pas trouvé une large application dans la télévision monophonique et n'a été demandée que récemment dans les systèmes avec son surround multicanal. Vous pouvez également utiliser une autre méthode - la pseudo-stéréophonie avec division spatiale du spectre de fréquences du son, envoyant les basses fréquences vers le haut-parleur droit et les hautes fréquences vers la gauche. Quant aux systèmes de reproduction sonore stéréo à deux canaux, il existe deux options principales pour leur construction : la stéréo simple et étendue. Dans le premier cas, les signaux sonores reçus via les canaux L et R, après amplification, sont transmis aux haut-parleurs sans traitement supplémentaire. L'inconvénient de tels systèmes est bien connu : un panorama sonore spatial étroit ne se déroule pas autour de l'auditeur, mais devant lui sous la forme d'un mur sonore plat. Une tentative de l'élargir en écartant les enceintes conduit à l'apparition d'un espace clairement perçu au centre de « l'image » sonore. La stéréo améliorée augmente la taille de l'image stéréo en transférant une partie du signal L vers le canal R, et vice versa. Si les signaux transmis sont soumis à un traitement de phase et de temps (retard), le panorama sonore peut être considérablement élargi même lorsque les émetteurs sonores sont situés dans un boîtier commun à une courte distance les uns des autres. Il existe deux options principales pour un tel système : ISS (Incredible Surround Sound - un son incroyablement surround) et le système Qsound. Dans les deux cas, les signaux sonores sont traités par des microcircuits - des processeurs de son (SP), qui permettent de régler le volume, la balance, le timbre HF et LF. Ils traitent également les signaux audio en modes mono, pseudo stéréo, stéréo simple et stéréo étendu. Un certain nombre de microcircuits sont apparus qui mettent en œuvre ces fonctions. Ce sont TDA8421/24/25/26, TDA9860/61, CXA1735AS, LMC1982CIN/CIV avec contrôle via le bus numérique I2C. Ceux-ci incluent le processeur TDA3810, qui effectue uniquement le traitement des signaux de régime sans les ajuster. ZP est assez largement utilisé dans les téléviseurs de différentes sociétés. Ainsi, la puce TDA8425 est installée dans le téléviseur TVT-C24F4R et y forme un mode pseudo-stéréophonique lors de la réception des signaux terrestres du système SECAM-D/K [5]. Il est également utilisé dans le récepteur PHILIPS-FL [6]. Le processeur CXA1735AS fonctionne dans la télévision numérique PANASONIC-TX-28WG25C (ODD) [7]. Le téléviseur SONY-KV-28WS4R contient le microcircuit MSP3410, qui combine les fonctions de chargeur et de décodeur du système NICAM [7]. Une solution intéressante pour la partie basse fréquence du chemin audio est utilisée dans le téléviseur PHILIPS - FL. Il dispose d'un convertisseur de signal audio de deux à cinq canaux avec un algorithme de conversion pseudo-quadraphonique. Son schéma fonctionnel est présenté sur la Fig. 3.
A partir d'une source de signaux analogiques ou d'un décodeur NICAM, les signaux stéréo L et R vont au DA1 ZP, de celui-ci - directement aux amplificateurs 3Ch A1 et A3, puis aux AC L et R qui leur sont connectés. ils arrivent aux additionneurs S1 et S2, dans lesquels génèrent les signaux L+R et LR. Le premier d'entre eux passe à travers un filtre passe-bas à travers l'amplificateur A2 jusqu'à l'AC M central. Le signal LR après l'amplificateur A4 va aux AC SL et SR arrière gauche et droit, connectés en série avec des enroulements dos à dos. Cela garantit que les signaux arrivant aux haut-parleurs sont déphasés. Les systèmes stéréo et pseudo-quadraphoniques améliorés ont amélioré la qualité de la reproduction sonore, mais n'ont pas pu résoudre le problème de l'obtention d'un son de haute qualité. Aujourd'hui, il est formulé ainsi : le champ sonore doit être tridimensionnel, enveloppant l'auditeur de toutes parts et d'en haut, s'assurer que les directions des sources sonores apparentes coïncident avec leur position réelle dans l'espace lors de la transmission. Le problème de la reproduction d'un tel son a été résolu pour la première fois au cinéma, lorsque des systèmes de son surround multicanaux sont apparus dans les salles de concert - Systèmes Dolby Surround, THX et CS. Dans le même temps, la généralisation des équipements d'enregistrement vidéo domestique sur bande magnétique au format VHS a conduit au transfert massif de films sur cassettes vidéo pour le visionnage à domicile. Dans le même temps, naturellement, le besoin s'est fait sentir de préserver le son surround lors du doublage d'un film sur une cassette vidéo. Cela a conduit à la création de variantes vidéo du système Dolby Surround : le système Dolby Pro Logic Surround à quatre canaux avec une représentation analogique des signaux audio et le système Dolby Digital à six canaux avec une représentation numérique. Dolby Pro Logic Surround permet la conversion des informations audio multicanaux en deux canaux lors de l'enregistrement sur bande magnétique et la conversion inverse en multicanal pour le spectateur. Les informations sonores sont réduites et développées à l'aide d'un algorithme plus complexe que celui utilisé en pseudo-quadraphonie. Parmi les sources disponibles, la description la plus complète des principes de fonctionnement de ce système peut être trouvée dans [8]. La conversion côté réception s'effectue dans le décodeur audio (AD). Un exemple d'utilisation du système Dolby Pro Logic Surround peut être le téléviseur SONY-KV-28WS4R [7]. dans lequel la télécommande utilise la puce TC9337F-015. Il existe d'autres microcircuits similaires. Par exemple. NJW1102AF. Le système acoustique du modèle KV-28WS4R est construit de manière similaire à celui présenté selon le schéma de la Fig. 3. Pour accentuer l'effet stéréo et mieux localiser la direction vers la source sonore, le DZ ajuste le gain des amplificateurs dans tous les canaux afin qu'il reste inchangé dans le canal avec le niveau de signal maximum et soit réduit dans le reste. Il existe d'autres options pour construire la partie acoustique d'un appareil avec un son surround. Un haut-parleur large bande supplémentaire est parfois installé au centre au-dessus du téléviseur pour reproduire le son des sources se déplaçant verticalement. Les haut-parleurs arrière peuvent être situés non pas derrière le spectateur, mais sur le côté, dans l'alignement de lui. Au lieu de mono, ils peuvent être alimentés par des signaux pseudo-stéréo. La conclusion logique du processus d’amélioration des systèmes de reproduction sonore à la télévision a été la création du concept de cinéma vidéo domestique. Sa composition et ses capacités sont décrites en détail dans [8 - 10]. Sa partie vidéo est constituée d'un téléviseur ou vidéoprojecteur grand écran, d'un magnétoscope haut de gamme et d'équipements de réception de programmes satellites. La partie audio est un amplificateur multicanal avec entrée et sortie multimode, un ensemble de haut-parleurs. Que peuvent faire les radioamateurs pour améliorer la reproduction sonore de la télévision ? Tout d'abord, je recommande de mettre en œuvre la possibilité existante de regarder des vidéos avec un son stéréo. Certes, cela nécessitera un système stéréo ou toute installation stéréo, un magnétoscope avec un chemin stéréo et des cassettes vidéo avec les indices STEREO, DOLBY STEREO. Vous trouverez des conseils pratiques utiles dans [11]. Si vous allez plus loin dans cette voie, vous obtiendrez également un son surround enregistré sur des cassettes vidéo avec l'index DOLBY SURROUND dans la version DOLBY Pro Logic. Mais cela entraînera une sérieuse refonte du système audio : vous aurez besoin d'une télécommande, d'un amplificateur à quatre canaux et de cinq haut-parleurs externes. Deuxièmement, vous pouvez vous limiter à la reproduction pseudo-stéréophonique du son des programmes diffusés et câblés. Mais pour cela il faudra modifier le chemin audio du téléviseur en y introduisant un ZP, un deuxième amplificateur 3H et des enceintes. Des informations plus détaillées sur le ZP sont données dans [12]. littérature
Auteur : V.Brylov, Moscou
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