Физические характеристики и особенности распространения речевого сигнала

1.2 Физические характеристики и особенности распространения речевого сигнала

Звуковое поле характеризуется следующими характеристиками: линейные, энергетические[2].

К линейным характеристикам звукового поля относят звуковое давление, скорость колебаний и акустическое сопротивление среды.

Звуковое давление представляет силу, действующую на единицу поверхности, и измеряется в Па. Скоростью колебаний называют скорость движения частиц среды под действием проходящей звуковой волны (м/с). Удельным акустическим сопротивлением называется отношение звукового давления к скорости колебаний (Па×с/м).

К энергетическим характеристикам звукового поля относят интенсивность звука.

Интенсивностью звука или силой звука называют количество энергии, проходящее в секунду через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны (Вт/м²).

В акустике за уровень параметра принимают величину, пропорциональную логарифму относительного значения этого параметра. Таким образом, при использовании десятичных логарифмов для параметра К уровень

N = a×lg (K/K₀),

где а – коэффициент пропорциональности, определяемый размером выбранных логарифмических единиц. Как правило пользуются единицей измерения децибел (дБ), и поэтому пользуются следующими выражениями для определения уровней: для энергетических параметров N_Э = 10×lg (K_Э/K_0Э) и для линейных

N_Л = 20×lg (K_Л/K_0Л). К₀

– условное значение параметра, к которому относят величину этого параметра.

За условное (нормированное) значение нулевого уровня электрической мощности Р₀ принимают 1 мВт. Абсолютный уровень электрической мощности

N_Р = 10×lg (Р/Р₀) = 10×lg (Р_Вт/10^-3),

Р_Вт – мощность в ваттах. Этот уровень мощности измеряется в децибелах мощности (дБм).

Уровень по звуковому давлению в децибелах для воздуха определяют относительно звукового давления по величине, соответствующей нулевому значению уровня интенсивности для удельного акустического сопротивления равного 400 кг/м²×с, то есть уровень определяется выражением

L_Р = 20×lg (Р/Р₀) = 20×lg (Р_Па/2×10^-5),

где Р₀ = 2×10^-5 Па – условное действующее значение для нулевого уровня по звуковому давлению, Р_Па – действующее значение звукового давления, Па.

Человеческая речь представляет собой шумоподобный акустический сигнал, несущий амплитудную и частотную модуляцию [1]. Основная энергия акустических колебаний речевого сигнала заключена в диапазоне 70 Гц - 7 кГц, причем более 95% смысловой информации размещается в более узком диапазоне - 200 Гц - 5 кГц. Акустические колебания выше и ниже этих частот несут информацию об эмоциях и личности говорящего (устный почерк), способствует узнаваемости и несколько повышают разборчивость речи в условиях повышенных шумов.

Динамические характеристики разговорной речи весьма различны и во многом зависят от внешних условий, в которых находится говорящий. Так, спокойный, доверительный разговор, ведущийся собеседниками, находящимися рядом друг с другом, происходит обычно с уровнем порядка 55 дБ (звуковое давление); выступление в зале, а нередко и разговор по телефону около 75 дБ. При этом динамический диапазон речи также меняется в довольно широких пределах 25-45 дБ.

Акустические колебания, распространяющиеся в помещении, падают на ограждающие конструкции, в основном отражаются от них, а частично взаимодействуют с ними, вызывая соответствующие колебания конструкций, и распространяются далее в виде вибрационных колебаний. Вследствие добротности большинства строительных материалов, вибрационные колебания, вызванные речевым сигналом, могут быть приняты на значительном удалении от места проведения разговора. В этой связи следует отметить два важных аспекта. Во-первых, степень проникновения акустической энергии из воздушной среды в твердое тело зависит от соотношения акустических сопротивлений этих сред:

~×C12×C2, (1.1)

где 1 и 2 - плотность материала строительной конструкции и воздуха;

C1 и C2 - скорость звука в материале строительной конструкции и воздухе.

Это положение имеет простое и практически важное следствие, которое получило в строительной акустике название «закон массы» - чем больше масса единицы площади конструкции, тем меньше вибрационные колебания, вызванные звуком, или, проще говоря, чем толще стена, тем выше звукоизоляция.

Высокие акустические характеристики строительных конструкций создают хорошие условия для распространения вибраций, вызванных прочими источниками, такими как уличные шумы, протекание воды в системах отопления, шаги, хлопки дверей, работа бытовой аппаратуры и т. д., что создает при приеме речевой информации, распространяющейся по строительным конструкциям, комплекс так называемых структурных помех.

Следует отметить, что спектры структурных помех имеют, как правило, спадающий в сторону высоких частот характер и близки к спектрам вибраций речевых сигналов.

Уровень структурных помех в здании и величина звукоизоляции выделенного помещения являются основными факторами, определяющими возможность перехвата информации по акустическому и виброакустическому каналу.

Похожие работы

Обеспечение ИБ выделенного объекта по аудио каналу

Скачать

116603

2

19

... , с целью оценки состояния обеспечения безопасности информации; - управление допуском участников совещания в помещение; - организация наблюдения за входом в выделенное помещение и окружающей обстановкой в ходе проведения совещания. 2. основными средствами обеспечения защиты акустической информации при проведении совещания являются: - установка различных генераторов шума, мониторинг помещения на ...

Разработка системы управления качеством на предприятии

Скачать

310716

12

0

... -текущих планов мероприятий – до исполнения. -перспективных планов мероприятий – 5 лет. Выводы по разделу 1. В первом разделе были рассмотрены теоретические основы управления качеством, являющимися базовыми при разработке системы управления качеством. Был затронут международный опыт данной деятельности. При работе над первым разделом была рассмотрена и представлена в разделе, процедура получения ...

Средства радиоконтроля

Скачать

57155

1

2

... сигнал на когерентность, исключает случайные, побочные результаты измерений без потери чувствительности частотомера. Анализаторы спектра Этот уже достаточно развитый, но еще перспективный вид средств радиоконтроля предназначен для сканирования частотных спектров модулированных сигналов в различных частотных диапазонах и отображения на экране дисплея/осциллографа этих спектров. В случае, ...

Методы и средства защиты информации в сетях

Скачать

113599

3

11

... информации и дезорганизации работы абонентских пунктов; - организационно-технические мероприятия, направленные на обеспечение сохранности конфиденциальных данных. 2. Основные методы и средства защиты информации в сетях Разобрать подробно все методы и средства защиты информации в рамках ВКР просто невозможно. Охарактеризую только некоторые из них. 2.1 Физическая защита информации К ...