- звук - колебательное движение частиц упругой среды, вызывающее слуховое ощущение.
Источником звуковых колебаний является колеблющееся тело. Звуковые колебания могут быть периодическими и непериодическими. Периодические могут быть синусоидальные и несинусоидальные (примером несинусоидальных периодических колебаний является звуки музыкальных инструментов). Звуки разговорной речи относятся к непериодическим колебаниям.
- звуковое поле - пространство, в котором распространяется звуковые волны. Звуковое поле распространяется от источника звука во все стороны в виде звуковых волн.
Характеристики:
- скорость распространения звукового поля в воздухе при нормальном атмосферном давлении и t=20° C составляет 343 м/е.
- интенсивность звука - количество звуковой энергии, проходящей за 1 сек. через площадку в 1м2,расположенную перпендикулярно к направлению звуковой волны.
I=R*P2,где
Р=Рш/
2 -звуковое давление(Па),где
Рш - амплитудное значение волны звукового давления
К=2,41*10-3
В технике телефонной связи приходится иметь дело с величинами интенсивностей отличающихся друг от друга в 1010-1012 раз. Поэтому для удобства расчетов пользуются не абсолютными значениями, а их уровнями.
-уровнем интенсивности звука называется логарифм отношения интенсивности рассматриваемого звука к интенсивности звука, принятого за начало отсчета.
В=10lg(I/I0) [
дБ]
I0=10-12 Вт/м2-интенсивность,принятая за начало отсчета.
I-интенсивность звука,уровень которого мы определим.
Основные свойства звуковой речи:
Звуки речи образуются в речевом аппарате человека: из легких поступает воздух, который встречает голосовые связки и приводит их в колебательные движения.
1. Колебание голосовых связок создает звуковое колебание.
f=80Гц-12000Гц – частный спектр звуковых колебаний голосовых связок.
2. Тип голоса говорящего:
бас:80-320Гц;
баритон:100-400Гц;
сопрано:250-1200Гц;
дисконт: до 2500Гц.
3. Форманты - усиленные области частот. При разговоре полость рта усиливает аккорды одних частот и ослабевает другие. Каждому звуку речи соответствует усиление нескольких областей частот (до 6),но выбираются две максимальные, их и называют формантами:
звук У - форманты вблизи частот f=400 и f=800;
звук А - форманты вблизи частот f=800 и f=1200;
звук И - форманты вблизи частот f=400 и f=2500;
звук С - форманты вблизи частот f=4200 и f=8600;
Звук не свойственен русскому языку: Ф - форманты вблизи частот f=7000 и f=12000.
4.Большинство формант человеческой речи расположено в спектре частот 300-3400Гц, поэтому МККТТ рекомендует для телефонной связи передачи полосы частот 0,3-3,4 кГц.
5.Звуковое поле обладает определенной мощностью, зависящей от громкости разговора:
при средней громкости 10 мкВт - возле рта говорящего;
при крике 1000-5000 мкВт;
при шепоте 0,01 мкВт.
6.Диапазон изменения громкости звуковой речи выражается в логарифмическом масштабе и называется динамическим диапазоном речи.
Д=10lg Imax/Imin=10lg 1000/0,01=50Дб
Динамический диапазон телефонной передачи составляет всего 25-30 дБ.
Слуховое восприятие звуковых колебаний
На слух могут быть восприняты звуковые колебания в пределах 16-20000Гц.
Колебания с f<16Гц - инфразвуковые
f>20000Гц - ультразвуковые
Для каждой частоты имеется порог слышимости - это минимальная интенсивность звукового колебания, при котором звук слышен.
Нижняя кривая - частотная характеристика порога слышимости.
Увеличение интенсивности звуковых колебаний воспринимаются на слух как увеличение громкости. Максимально допустимая интенсивность звука,при некотором ощущении звука переходит в ощущение боли - порог болевого ощущения.
Верхняя кривая - частотная характеристика порога болевого ощущения - на различных частотах несколько различен.
Область звукового восприятия - между ними.
Ухо человека максимально чувствительно к частотам1000-5000 Гц. На этих частотах воспринимаются звуковые колебания с очень малыми интенсивностями.В середине обозначена область речи.
При организации телефонной связи необходимо учитывать некоторые особенности слухового восприятия:
1.Маскировка звуков - уменьшение уровня ощущения звука при одновременном воздействии передаваемого сигнала и мешающего звука. Звуки с большой интенсивностью маскируют звуки с меньшей интенсивностью. Если мешающие звуки более низкой частоты, чем передаваемые, также уменьшается чувствительность к передаваемому сигналу.
2.Адаптация слуха - способность уха приспосабливаться к интенсивности воздействующих на него сигналов. Если вслед за громким звуком сразу последует слабый, то ухо не успевает сразу приспособиться к его восприятию (порог слышимости восстанавливается через 10-15 секунд после прекращения воздействия громкого внешнего звука). Адаптация практически зависит от частоты.