Телефонная связь

Понятие о звуке и слуховом восприятии.
Телефонная связь является одним из самых распространенных видов электрической связи и предназначена для передачи звуков (речи) на расстояние.
Звук — это волнообразно распространяющиеся колебания частиц упругой среды. Под звуком понимают также ощущение, вызываемое действием звуковых волн на органы слуха. Звук может распространяться в твердых, жидких и газообразных телах. Наибольшую скорость распространения звука имеют твердые, а наименьшую — газообразные тела. Так, в сухом воздухе звук распространяется со средней скоростью 330 м/с, в воде— 1200 м/с, в металлах — 2500—3000 м/с. В безвоздушном пространстве звук не распространяется. При распространении звука имеет место затухание, ослабление колебательного процесса.
Источниками звука могут быть различные колеблющиеся тела, например струны музыкальных инструментов, голосовые связки человека. Голосовой аппарат человека — сложная акустическая система, состоящая из легких с дыхательными путями, гортани с голосовыми связками и резонаторов (глотка, носоглотка, рот и нос) — служит для воспроизведения речи — членораздельных звуков, с помощью которых осуществляется языковое общение людей. Звуки человеческого голоса представляют сложное колебание, которое может быть разложено на ряд простых синусоидальных колебаний.
Синусоидальное колебание характеризуется периодом, частотой и амплитудой А. Периодом называют время (в секундах), в течение которого совершается одно полное колебание. Частотой называют количество полных колебаний в секунду. За единицу измерения частоты принят герц (Гц). Одному герцу соответствует одно колебание за период, равный одной секунде. Частота и период связаны соотношением.
Установлено, что человеческие голоса содержат колебания в пределах от 70 до 13000 Гц. Каждый голос имеет кроме основного колебания дополнительные, различной интенсивности. Основной тон основной частоты создается голосовыми связками, а дополнительные за счет резонаторов воздушных полостей рта, глотки и носа. Основной тон определяет характер голоса и соответствует следующим частотам:
Дополнительные частоты, кратные основному тону, позволяющие отличать один гласный звук от другого, называют основными формантами. В каком бы тоне и кем бы ни произносился тот или иной гласный звук, он всегда имеет в своем составе одни и те же характерные для него форманты. Большинство формант гласных звуков лежит в области частот от 300 до 3400 Гц. В зависимости от свойств речевого аппарата каждого человека, положения языка и губ, раскрытия рта дополнительные форманты придают голосу свойственный ему оттенок.
Амплитудой называют наибольшее отклонение частицы колеблющегося тела или среды. Амплитудой определяется громкость звука.
В каждой точке пространства, в котором распространяется звук, происходит изменение звукового давления. Так, в воздухе происходит сжатие и разрежение его слоев. Звуковое давление определяется силой в ньютонах (Н), действующей на площадь в 1 м2. За единицу давления принят паскаль (Па): 1 Па=1 Н/м2. Ранее пользовались единицей давления бар (дин/см2): 1 бар = = 105 Па. Речевой аппарат человека создает звуковое давление в пределах до 0,64 Па.
Силу звука, или интенсивность, определяют количеством звуковой энергии, проходящей в 1 с через площадь 1 м2, расположенную перпендикулярно направлению звуковых колебаний. Единицей измерения интенсивности звука является ватт на квадратный метр (Вт/м2). Интенсивность звука определяется формулой I—E/S=P2, где Е — энергия, Вт; 5 — площадь, м2; Р — давление, Па; р — плотность среды, кг/м3; v — скорость звука, м/с.
Мощность звуковых колебаний в полосе разговорных частот распределена неравномерно. Наибольшая мощность соответствует гласным звукам. 60% всей энергии в разговорном спектре лежит в пределах до 500 Гц и только 12% — в пределах выше 1500 Гц.
Зависимость между интенсивностью и ощущением громкости звука люди воспринимают по-разному. Психофизиологический закон слухового восприятия устанавливает логарифмическую зависимость прироста ощущения (громкости) LN (дБ) от отношения раздражений (интенсивности).
Чувствительность слуха к колебаниям различных частот неодинакова: область слухового восприятия Ограничена порогом болевого ощущения (кривая 1) и порогом слышимости (кривая 3). Пунктиром на рис. 68 показана область речи (2).
Человек с нормальным слухом различает звук в полосе частот от 16 до 22 000 Гц. С возрастом чувствительность слуха снижается до 15 000—18 000 Гц.
Слух обладает адаптацией (приспособляемостью). Так, восприимчивость уха к слабым звукам снижается после воздействия громких и порог слышимости обычно восстанавливается через 10—15 с после звукового воздействия. При действии на слух одновременно нескольких звуков различной громкости более громкий звук заглушает слабый. Таким образом, воспринимается один громкий звук и маскируется слабый.
Частотно-энергетический анализ речевых звуков и слухового восприятия показывает, что разборчивость речи определяется в основном энергией формант и их частотами. Многочисленные проверки подтвердили вывод о том, что для передачи звуков речи необходим спектр частот от 300 до J 3400 Гц, который обеспечивает хорошую разборчивость. В СССР и многих государствах Западной Европы за среднюю разговорную частоту принята расчетная частота 800 Гц, а в США и Англии — частота 1000 Гц.
Для качественной передачи вещания (музыки, пения, художественного слова) необходим более широкий спектр частот (от 30—50 до 10 000—15 000 Гц). В технике вещания, звукозаписи и воспроизведения по ширине спектра установлен соответствующий класс качества.

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120
 

Яндекс.Метрика