1.4.6 Первичный речевой сигнал

Импульсы основного тона имеют пилообразную форму, и поэтому при их периодическом повторении по­лучается дискретный спектр с большим числом гармо­ник (до 40), частоты которых кратны частоте основно­го тона. Огибающая спектра основного тона имеет спад в сторону высоких частот с крутизной около 6 дБ/окт. Например, для мужского голоса уровень гар­моник на частоте 3000 Гц ниже уровня на 100 Гц при­мерно на 30 дБ.

Через речевой тракт при произнесении звуков прохо­дят или тональный импульсный сигнал, или шумовой, или тот и другой вместе. Речевой тракт представляет собой сложный акустический фильтр с рядом резонансов, создаваемых полостями рта, носа и носоглотки, т. е. с помощью артикуляционных органов речи. Вследствие этого тональный или шумовой спектры с монотонной огибающей превращаются в спектры с рядом максиму­мов и минимумов. Максимумы спектра называют формантами, а нулевое значения – антиформантами. Огибающая спектра для каждой фонемы имеет индивидуальную и вполне определенную форму. При произнесении речи спектр ее непрерывно изменяется, в результате чего образуются формантные переходы. Частотный диапазон речи находится в пределах 70 – 7000 Гц [2].

1.4.7 Вторичный сигнал

В идеальном случае вторичный сигнал должен точно воспроизводить первичный, но это не всегда требуется, так как слух человека может и не заметить их несо­ответствие. Нарушение точности передачи, замечаемое слухом, бывает самого разнообразного вида. Рассмотрим основ­ные из них: потерю акустической перспективы, смеще­ние уровней, ограничение динамического и частотного диапазона сигнала, помехи, искажения.

Потеря акустической перспективы. При передаче звукового сигнала по одноканальной системе получается ощущение слушания одним ухом, даже при наличии нескольких микрофонов в помещении, откуда ведется передача, и при разнесенных вторичных источниках звука. Источник звука для слуха будет всегда ка­заться находящимся в некотором среднем положении по отношению к фактическим вторичным источникам, по­скольку временной сдвиг и разность уровней для обоих ушей слушателя не зависят от местонахождения пер­вичного источника звука. Этот дефект может быть до некоторой степени исправлен с помощью стереофониче­ской системы передачи, основанной на многоканальной системе передачи сигнала.

Смещение уровней. Поскольку по тракту пе­редачи сигналов не передается информация об абсолют­ных уровнях звучания первичного сигнала, то слуша­тель (а при массовом слушании – оператор на прием­ном конце) по своему усмотрению устанавливает уро­вень вторичного сигнала. При этом не всегда можно восстановить нужный уровень первичного сигнала из-за недостаточной мощности аппаратуры на приемном кон­це, а также из-за условий слушания (например, в квар­тирах с плохой звукоизоляцией).

Смещение уровней приводит к изменению соотноше­ния между громкостями низкочастотных и среднечастотных составляющих первичного и вторичного сигна­лов, так как смещение среднего уровня вторичного сигнала вверх по отношению к среднему уровню первично­го приводит к субъективному повышению громкости низкочастотных составляющих, смещение вниз – к их ослаблению.

Ограничение динамического диапазона. Поскольку динамический диапазон канала ограни­чен снизу шумами, а сверху – перегрузкой и нелинейно­стью отдельных звеньев канала передачи, то во избежа­ние искажений его сжимают в начале тракта. Этот дефект мо­жет быть частично исправлен путем расширения дина­мического диапазона сигнала на конце тракта, что не всегда возможно, так как на приемном конце может быть неизвестно, насколько был сжат этот диапазон.

Ограничение частотного диапазона. По­скольку тракт передачи акустических сигналов не про­пускает весь их частотный диапазон, говорят об огра­ничении частотного диапазона [4].

Помехи. При передаче на сигнал накладываются различного рода помехи, в том числе шумы электриче­ского и акустического происхождения. Последние име­ются как в месте нахождения первичного источника звука, так и в месте нахождения слушателя.

Искажения. По сути дела все перечисленные несоответствия первичного и вторичного сигналов явля­ются искажениями в широком смысле этого понятия. Но обычно под этим термином понимают более узкий тип искажений. К ним относятся линейные, нелинейные, па­раметрические и переходные (временные) искажения