Естественность звучания

Все звуки: человеческого голоса, музыкальных инструментов и т. п. представляют собой колебания воздуха. Каждая нота, каждый музыкальный тон создаются колебаниями определенных частот. Однако одна и та же нота у различных исполнителей звучит по-разному. Именно поэтому мы узнаем голоса знакомых певцов, отличаем звуки скрипки. Это объясняется тем, что звуковые колебания, создаваемые голосом или инструментом, состоят не только из основного тона, но и дополнительных, более высоких по частоте колебаний, характерных только для данного голоса или инструмента. Без этих дополнительных колебаний или, как их называют, обертонов или гармоник голоса певцов или звуки инструментов лишились бы своей индивидуальной окраски (тембра): скрипку нельзя было бы отличить от флейты, голос одного певца — от голоса другого.
Поэтому приемник должен воспроизводить не только колебания основных частот, но по возможности и все обертоны, излучаемые источниками звука, причем нужно сохранить правильное соотношение между громкостью звучания колебаний всех частот, не выделяя одних тонов и не приглушая других. Иначе говоря, приемник не должен вносить частотных искажений.
Человеческое ухо слышит звуковые колебания, частоты которых лежат приблизительно в пределах от 16 до 16 ООО гц. Однако воспроизводить в радиопередаче всю эту полосу частот по ряду причин трудно. Опытным путем определены те нормы частотных искажений, которых ухо почти не замечает и которые можно поэтому считать вполне допустимыми.
К сожалению, громкоговорители не удается изготавливать так, чтобы они одинаково хорошо воспроизводили всю полосу частот, требующуюся для естественного звучания. Поэтому в лучших радиоприемниках применяют по нескольку громкоговорителей, чаще всего по 3—4 громкоговорителя: одни из них предназначаются для воспроизведения более высоких звуковых частот, другие — более низких.
Применение в одном радиоприемнике нескольких громкоговорителей дало возможность устранить еще один недостаток радиоприемников, известный под названием «звучащей точки». Натуральные источники звука обычно имеют какую-то протяженность. Оркестр, хор, актеры на сцене и т. п. занимают некоторую площадь, и производимые ими звуки, если мы слушаем их непосредственно в месте исполнения, доносятся к нам с разных направлений. Мы различаем эти направления благодаря наличию двух ушей. Однако при радиоприеме с одним громкоговорителем все звуки исходят из него, как бы из одной точки, и мы чувствуем известную неестественность звучания радиопередачи.
Если применить в радиоприемнике несколько громкоговорителей, поместив один из них или два на передней панели, а два — на боковых стенках, то звуки от последних будут направляться к стенам помещения, отражаться от них и оттуда доходить до слушателей. Такая система получила название системы объемного звучания, поскольку звуки приходят из разных мест объема помещения. Подобная система устраняет впечатление «звучащей точки», но не даёт слушателям возможности определить расположение источников звука. А мы могли бы это осуществлять, так как улавливаем звуки двумя ушами. Это явление называется стереофоническим эффектом. В настоящее время осуществлено и стереофоническое звуковоспроизведение
Само собой разумеется, что применение нескольких громкоговорителей и других устройств, нужных для воспроизведения очень широкой полосы частот и реализации других высоких показателей, о которых речь будет дальше, удорожает радиоприемники. Все это может быть полностью осуществлено лишь в приемниках высшего класса и лишь в какой-то степени в приемниках более дешевых.
У нас принято деление радиоприемников в качественном отношении на пять классов: высший, первый (I), второй (II), третий (III) и четвертый (IV). О разнице между ними, хотя бы в отношении полосы воспроизводимых частот, можно судить по таким цифрам.
Настольные приемники высшего класса конструируют так, что во время приема радиовещательных станций, работающих на длинных, средних и коротких волнах, они могут воспроизводить полосу звуковых частот от 60 до 20000, а низших только от 200 до 3000 гц. Как видно, качество приема радиостанций на приемники последних классов весьма далеко от идеального.
Вместе с тем при приеме ультракоротковолновых радиовещательных станций, которые работают с частотной модуляцией, воспроизводимая полоса звуковых частот расширяется в 2—3 раза. В этом случае настольные приемники высшего класса имеют полосу воспроизводимых звуковых частот от 60 до 15 ООО гц, а приемники того же класса, но в мебельном оформлении (здесь можно увеличить число громкоговорителей и их размеры) — даже от 40 до 15 ООО гц, т. е. в воспроизводимую ими полосу входят почти все частоты, которые способно воспринимать человеческое ухо. Соответственно верхняя граница полосы звуковых частот у приемников первого класса расширяется примерно до 12 ООО гц, у приемников второго класса до 10 000 гц, а у приемников третьего и четвертого классов до 7 000 и 6 000 гц соответственно. Вот какие качественные преимущества можно получить на УКВ с частотной модуляцией.
Заметим, что у переносных радиовещательных приемников, где вследствие ограниченного объема конструкции не только нет возможности разместить несколько громкоговорителей, но и единственный громкоговоритель приходится делать небольшого размера, воспроизводимая полоса значительно сокращается со стороны нижних звуковых частот. Поэтому переносные приемники, которые можно было бы отнести к высшему классу, в настоящее время изготавливать невозможно, а переносные приемники даже первого класса практически не воспроизводят частот ниже 150 гц, второго класса — ниже 200 гц, а третьего и четвертого классов — ниже 300 и 450 гц соответственно. Как видно, от простых переносных приемников нельзя ожидать такого же качества воспроизведения передач, как от приемников стационарных.
Но можно ли считать, что отсутствие частотных искажений является достаточной гарантией естественного звучания передачи?
Исследования показали, что этого считать нельзя. Наряду с частотными искажениями наблюдаются нелинейные искажения. Так называют искажения, проявляющиеся в том, что в воспроизводимом звуке изменяется интенсивность звучания обертонов (гармоник) или появляются дополнительные частоты. Сильные нелинейные искажения проявляются в виде хрипов и дребезжаний, сопровождающих воспроизводимую передачу.
Установлено, что ухо почти не замечает нелинейных искажений, если энергия возникших дополнительных колебаний не превышает 3—5% по отношению к энергии колебаний тех частот, которые необходимо передать без искажений. Такому условию удовлетворяют приемники высшего класса. У приемников других классов допускаются большие нелинейные искажения; они и доходят до 10 и даже 12% у приемников IV класса.