Главная > Акустика (М. А. Сапожков)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

3.2. ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН И УРОВНИ

В процессе любой передачи уровень акустического сигнала непрерывно изменяется. Диапазон его изменения может быть довольно широким. На рис. 3.1, а показана зависимость уровня сигнала от времени, называемая уровнеграммой. Обычно она представляет временную зависимость уровня, определенного для постоянных времени или 15 ... 20 мс (объективная уровнеграмма, необходимая для определения условий прохождения сигнала через аппаратуру), или 150 ... 200 мс (субъективная уровнеграмма, необходимая для оценки восприятия сигнала). Эти уровни называют кратковременными. Для измерений пиковых значений пользуются уровнеграммой, представляющей временную зависимость пиковых уровней, определенных для постоянных времени 1...2 мс для нарастания уровня сигнала и 150 ... 200 мс для спадания сигнала.

С определенной степенью точности можно считать, что уровень сигнала изменяется, как правило, по случайному закону, поэтому его можно характеризовать интегральным распределением и средними значениями для этого распределения. Возьмем какой-либо уровень, например Для этого уровня (см. рис. 3.1, а) можно написать, что время, в течение которого уровень сигнала будет не ниже его, определится суммой где временные интервалы действия сигнала. Следовательно, относительное время пребывания уровня сигнала над заданным где длительность всего участка сигнала (она должна быть достаточно большой: не менее 15 с для речи и для музыки). При меньших интервалах времени распределение будет иметь значительный разброс из-за нестационарности процесса. Если таким образом определить величину для разных уровней, то можно построить кривую интегрального распределения уровней для данного сигнала. На рис. 3.1, б дано такое распределение для рассматриваемой уровнеграммы.

Установлено, что средние распределения уровней, полученных для первичных музыкальных и речевых сигналов, близки к нормальному распределению.

Введено понятие квазимаксимального уровня сигнала Для этого уровня относительная длительность существования уровней не ниже его равна для музыкальных сигналов и для речевых, информационных. Одновременно введено и понятие квазиминимального уровня Для этого уровня относительная длительность существования уровней не ниже его составляет соответственно что адекватно относительной длительности существования уровней не выше его, равной (см. рис. 3.1, б).

Разность между кврзимаксимальным и квазиминимальным уровнями называют динамическим диапазоном: Таким образом (см. рис. 3.2) находят динамические диапазоны для ряда первичных акустических сигналов, включая и речевой сигнал. Некоторые из них приведены в табл. 3.1. Из таблицы следует, что вещательный динамический диапазон очень широк и поэтому в большинстве случаев не может быть передан через тракты вещательных каналов без предварительной обработки, т. е. без сжатия (компрессии) динамического диапазона. Но и речевой информационный сигнал имеет широкий динамический диапазон по отношению к трактам связи, и поэтому его также приходится предварительно сжимать или считаться с наличием ограничения его в самом тракте передачи.

Поскольку уровень акустического сигнала изменяется в широких пределах, то введено понятие среднего уровня.

Средний уровень интенсивности акустического сигнала можно определить или исходя из того, как человек его ощущает, или как он воспринимается соответствующей

Рис. 3.1. Уровнеграмма (а) и построение (б) кривой интегрального распределения по уровнеграмме; динамический диапазон; пик-фактор, вероятность превышения заданного уровня

аппаратурой: как средний статистический для отдельных длительных участков и интервалов времени или как средний, измеряемый прибором, имеющим большую постоянную времени (не менее ). Для первичных сигналов необходимо знать все эти средние значения, так как первичный акустический сигнал в системах вещания и связи принимается и человеком, и аппаратурой. Все эти средние значения можно измерить, если соответственно подбирать постоянную времени прибора. Для получения длительного среднего (усредненного) значения постоянную времени берут равной 15 с для речи и для музыки.

Во всех случаях среднее значение по интенсивности в момент времени определяется выражением

где представляет характер процесса регистрации сигнала с учетом «памяти» прибора вследствие наличия у него интегратора с определенной постоянной времени; постоянная времени интегратора-регистратора; временная зависимость интенсивности сигнала.

В соответствии с определением уровня средний акустический уровень сигнала

В табл. 3.2 приведены средние значения звукового давления, создаваемого музыкальными инструментами для отрывков исполнения длительностью 15 с. В табл. 3.3 приведены такие же данные для речи. Приведенные средние значения для музыкальных инструментов характеризуют не только мощность инструменту, но и исполняемый отрывок музыкального произведения, Разность между квазимаксимальными и усредненным уровнями (за длительный промежуток времени, т. е. 15 с для речи и 1 мин для музыки) называют пик-фактором: (см. рис. 3.1). Пик-фактор показывает, насколько ниже надо взять усредненный уровень передачи по сравнению с уровнем ограничения в канале, чтобы не перегружать канал. В табл. 3.2 приведены величины пиковой мощности и пик-фактора для ряда музыкальных программ, исполняемых на различных инструментах. В табл. 3.3 такие же данные приведены для речи. Для музыкальных сигналов пик-фактор доходит до и более, а для речевого сигнала в среднем он сбставляет

Ниже приведены данные по частоте встречаемости пиков в речи:

Рис. 3.2. Интегральные распределения уровней: 1 - симфонический оркестр из 75 исполнителей: 2 — эстрадный оркестр; 3 — речь

Таблица 3.1 (см. скан)

В этом выводе пределы уровней, в которых лежит пиковое значение над средним уровнем речи, число промежутков (длительностью 1/8 с), в течение которых пиковое значение выше данного предела,

Мощность голосов и соответственно уровень, создаваемый ими, имеют очень большой разброс. Ниже приведены данные

Таблица 3.2. (см. скан) Звуковое давление и мощность, развиваемые музыкальными инструментами

Флетчера по разбросу величин мощности голоса:

Примечание. За единицу приняла средняя мощность голоса. Все эти данные относятся к сигналам, не прошедшим обработки, в том числе и воздействия акустических свойств помещения.

На рис. 3.3 приведены усредненные распределения текущей мощности речи и музыки [3.4]. Как видно из этих распределений,

Таблица 3.3. (см. скан) Звуковое давление и мощность, развиваемые голосом человека при произнесении речи


мода обоих распределений лежит около Это означает, что наиболее вероятные значения текущей мощности лежат примерно на ниже долговременного (длительного) среднего значения мощности

1
Оглавление
email@scask.ru