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
3.3. ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН И СПЕКТРЫАкустический сигнал от каждого из первичных источников звука, используемых в системе вещания, связи, телевидения и т. п., как правило, имеет непрерывно изменяющиеся форму и состав спектра. Эти спектры могут быть дискретными, сплошными и смешанными, высокочастотными и низкочастотными. Дискретные спектры могут быть гармоническими, т. е. представляющими спектр сложного тона, и тональными, т. е. представляющими суммарный спектр ряда сложных тонов, некратных по частоте. Сигнал с гармоническим спектром может быть представлен в виде ряда Фурье
где Комплексная амплитуда
В вещественной форме ряд Фурье имеет вид
где
Отсюда
Спектр тонального сигнала с некратными частотами со
где
Для сплошного спектра его плотность (по амплитуде)
а сигнал имеет вид
Для процессов, ограниченных во времени, введено понятие текущего спектра
и мгновенного
где
Рис. 3.4. Огибающая спектрального уровня В и третьоктавных уровней Для резонансного контура В практике часто приходится иметь дело с энергетическим спектром сигнала. Под ним подразумевается огибающая квадратичных значений амплитуд частотных составляющих сигнала (для дискретных спектров) или плотности спектра квадрата амплитуд Для удобства введена логарифмическая мера оценки плотности спектра аналогично оценке по уровню интенсивности. Эта мера называется уровнем спектральной плотности или спектральным уровнем. Спектральный уровень Очень часто для представления спектра вместо спектральной плотности пользуются интенсивностью или звуковым давлением, измеренными в октавной, полуоктавной или третьоктавной полосе частот, и соответственно определяют уровни в этих полосах. В этом случае спектральный уровень У каждого источника звука, даже того же самого типа, спектры имеют индивидуальные черты, что придает звучанию этих источников, как говорят, характерную окраску. Эта окраска называется тембром. Существуют понятия тембра скрипки, тромбона, органа и т. п., а также спектра голоса: звонкий, когда подчеркнуты высокочастотные составляющие; глухой, когда они подавлены по отношению к среднему голосу. Чаще всего необходимо знать средний спектр для однородных источников звука и усредненный спектр за длительный интервал времени (15 с для информационных сигналов и 1 мин — для музыкальных). Усредненный спектр можёг быть только сплошным и достаточно сглаженным по форме. Такие сплошные спектры хорошо характеризуются зависимостью спектральной плотности от частоты и вероятностью появления уровня в октавной полосе. На рис. 3.5 приведены усредненные спектры максимальной мощности для различных значений вероятности появления заданных уровней в октавных полосах, там же приведены средние спектры. Эти спектры даны для речи и различных музыкальных звучаний. На рис. 3.6 приведены усредненные частотные распределения (спектральные плотности) средней мощности для речи и ряда музыкальных звучаний. В табл. 3.2 и 3.3 даны акустические мощности в пределах полосы с максимальным уровнем. Пример. Определить, какова вероятность появления уровня речи на Когда спектры имеют спад в ту или иную сторону, то их оценивают тенденцией т. е. средним наклоном спектральной кривой в сторону низких или высоких частот.. Так, речевой спектр в диапазоне выше 500 Гц оценивают тенденцией спектра в Если известны спектральные или октавные уровни сигнала, то можно оцределить его суммарный уровень. Если спектр задан в форме уровней в октавных (третьоктавных или полуоктавных) полосах, то достаточно перевести эти уровни (в каждой из полос) в относительные интенсивности Пример. Заданы уровни в октавных полосах, найти суммарный уровень.
Суммарный уровень Если заданы спектральные уровни сплошного спектра, то точное значение суммарного уровня для всего спектра определится интегралом
где Пример. Задан равномерный спектр, соответствующий рис. 3.8. Спектральный уровень равен
в то время как для составляющей около 100 Гц уровень в частотной группе (см. рис. 2.3) равен
Пример. В табл. 3.4 приведены спектральные уровни для речевого сигнала на средних частотах третьоктавных полос, там же дана ширина третьоктавных полос в Частотный диапазон акустического сигнала определяют из кривой спектральных уровней. Но так как нет четких определений границы частотного диапазона, то (кликните для просмотра скана)
Рис. 3.7. Частотные диапазоны первичных источников звука Таблица 3.4. (см. скан) Данные примера расчета суммарного уровня
Рис. 3.8. Спектральные уровни некоторых шумов: 1 — белого; 2 — розового; 3 — речевого. На графике показан суммарный уровень для каждого типа шума диапазоны для ряда первичных источников звука, в том числе и для речи. Как видим, весь оркестр имеет широкополосный спектр, Флейта-пикколо и труба имеют соответственно высокочастотный и низкочастотный спектры. Акустические шумы могут рассматриваться и как акустические сигналы, и как помехи. На рис. 3.8 приведены три типа шумов: белые, розовые и речевые. Термин «белые» относится к шумам, имеющим одинаковую спектральную плотность во всем частотном диапазоне. Термин «розовые» относится к шумам, имеющим тенденцию спйда на
|
1 |
Оглавление
|