Первичный телефонный сигнал

 

В образовании звуков речи принимают участие легкие, гортань с голосовыми связками,образующими голосовую щель, область носоглотки, язык, зубы и губы. В процессе произнесения речевых звуков легкие через бронхи продувают воздух в гортань и далее через вибрирующие голосовые связки - в полости рта и носа. Голосовые связки, сжимая и открывая голосовую щель, пропускают воздух импульсами, частота следования которых называется основным тоном. Частота основного тона лежит в пределах от 50-80 Гц (очень низкий голос – бас) до 200-250 Гц (женские и детские голоса).

Импульсы основного тона содержат большое число гармоник (до 40), амплитуда которых убывает с увеличением частоты со скоростью приблизительно 12 дБ на октаву.

Далее импульсы воздуха проходят систему резонаторов, которые образуются объемами полости рта и носоглотки и изменяются в процессе произнесения различных звуков положением языка, зубов и губ. Проходя через эту систему резонаторов, одни гармонические составляющие импульсной последовательности основного тона получают усиление, другие - ослабление. Спектр гласного звука имеет линейчатый (дискретный) характер (рис.2.2.) где приняты следующие обозначения: р – уровни спектральных составляющих частоты основного тона; f0 –частотаосновного тона; 1,2,3…n – гармоники частоты основного тона.

Отметим, что частота основного тона меняется в значительных пределах при переходе от гласных звуков к согласным и наоборот.

На рис. 2.2 ясно видны усиленные области частот, характерные для спектра конкретного звука. Эти усиленные области частот называются формантными областями или просто формантами. Звуки речи различаются друг от друга числом формант и их расположением в частотной области. Поскольку форманты значительно мощнее других составляющих, то они главным образом и воздействуют на ухо слушающего. формируя звучание того или иного звука.

 

 
 


 

лабление. Картина спектра звука (гласного), излучаемого ртом, принимает вид, изображенн р.

 

 

Рисунок 2.2. - Спектр сформированного речевого звука

 

Разборчивость передаваемой речи зависит от того, какая часть формант доходит до уха слушающего без искажений и какая исказилась или, по тем или иным причинам не была услышана. Представленный на рис.2.1 спектр соответствует произнесению гласных звуков, обладающих заметной периодичностью. Многие согласные звуки непериодичны и их спектры являются либо полностью сплошными, либо содержат в своем составе участки сплошного спектра( штриховая линия на рис.2.2).

Максимально в отдельных звуках замечено до 6 усиленных частотных областей. Некоторые из них никакого значения для распознавания звуков речи не имеют, хотя и несут в себе довольно значительную энергию. Спектральные исследования отдельных звуков русской речи отмечают наличие максимально четырех формант с условными максимумами на частотах 500 Гц (первая форманта), 1500 Гц (вторая форманта), 3500 Гц (третья форманта). Важными являются первые одна-две форманты (на оси частот) и исключение из передачи любой из них вызывает искажение передаваемого звука, превращая его в другой звук, либо вообще потерю им признаков человеческой речи. Первые три форманты звуков речи занимают полосу частот от 300 до 3400 Гц, что и позволяет считать эту полосу частот вполне достаточной для обеспечения хорошей разборчивости передаваемой речи, сохранения естественности звучания и тембра голоса, узнаваемости говорящего.

Следовательно, эффективно передаваемая полоса частот телефонного сигнала может быть принятой равной DFТ = 0,3…3,4 кГц.

Первичный телефонный сигнал получается на выходе микрофона телефонного аппарата и в значительной степени зависит от его характеристик.

Мощность разговорных звуков меняется в широких пределах от Wmin = 0,01 мкВт (шепот) до Wmax = 10000 мкВт (крик).

Динамический диапазон речевого сигнала Dc = = 60 дБ .

Средняя мощность речевого сигнала с учетом пауз между сигналами Wср = 10 мкВт.

Пик-фактор составляет Qреч. с. = = 30 дБ.