Линейные искажения

Опубликовано 24.11.2010 Ведущий Филипп Болгов

При обработке музыкальных и речевых сигналов во всех звеньях электроакустического тракта, от микрофона, студийного оборудования, трактов звукопередачи и звуковоспроизведения до громкоговорителей и стереотелефонов, происходят искажения музыкального и речевого сигнала. Задачей всей современной аудио-видео индустрии является разработка таких видов аппаратуры и использование таких алгоритмов обработки сигналов, чтобы количество вносимых ими искажения было как можно меньше.
Различают линейные и нелинейные искажения. Линейные
искажения обусловлены влиянием реактивных элементов усилителя -
емкостей и индуктивностей, сопротивления которых зависят от частоты. И возникают они из-за неравномерности амплитудно-частотной характеристики усилителя и нелинейности его фазо-частотной характеристики.
Линейные искажения не нарушают амплитудных соотношений в усиливаемом сигнале. При наличии в усилителе линейных искажений сигнала, амплитудная характеристика не претерпевает никаких искажений. В связи с этим, линейные искажения часто называют частотными. Главным признаком линейных искажений является то, что они не вызывают появления в спектре выходного сигнала новых составляющих. В результате влияния линейных искажений, изменяются амплитудные и фазовые соотношения между имеющимися спектральными компонентами сигнала, и за счет этого искажают его временную структуру. Такие изменения воспринимаются как искажения тембра или "окрашивание" звука.
Пожалуй, одним из самых ярких примеров линейных искажений являются такие нарушения в телевизионном изображении как изменение динамического диапазона сигнала яркости, несоответствие сигналов яркости и цветности, а особенно - появление двойных контуров.
Неплохим способом выявления заметных линейных искажений в усилителе, является подача на его вход импульсов прямоугольной формы и наблюдение формы выходного сигнала при помощи осциллографа. Передний фронт сигнала прямоугольной формы очень чувствителен как к нарушениям равномерности амплитудно-частотной характеристики, так и к нарушениям линейности фазо-частотной характеристики. В случае заметных линейных искажений, форма прямоугольных импульсов на выходе усилителя будет существенно нарушена, что легко увидеть на экране осциллографа. Такой простой тест в какой-то степени является альтернативой необходимости исследования амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик усилителя.