2.3. Рівні акустичних характеристик звукового поля, електричної потужності та напруги

Звукові коливання, що сприймаються вухом людини, а також сигнали звукового мовлення можуть змінюватися в широких межах. Це викликає ряд утруднень при їх оцінці. Тому з метою спрощення обчислень і процесу вимірювань для отримання стислого масштабу величину сигналів оцінюють не в абсолютних, а у відносних логарифмічних одиницях.

Логарифм відношення двох величин однакової розмірності і називають рівнем, який в десятковій системі логарифмів дорівнює:

. (2.4)

Одиниця вимірювання рівня отримала назву «бел». Бел є відносно крупною одиницею вимірювання. Тому частіше рівень визначають одиницею, що в 10 разів менша бела – в «децибелах» (дБ). В цьому випадку вираз (1.5) в децибелах має вид:

. (2.5)

Розрізняють абсолютні і відносні рівні.

Якщо амплітудне значення фізичної змінюваної величини А₁ виражено в логарифмічних одиницях відносно іншої змінюваної величини А₀, то рівень називають відносним.

Рівень, обчислений відносно умовної постійної величини А₀, називається абсолютним рівнем.

Умовна постійна величина, що стоїть в знаменнику, відповідає так званому абсолютному нульовому рівню, оскільки при А₁ = А₀ отримаємо N = 0.

Згідно (2.5) абсолютний рівень інтенсивності звуку

(2.6)

а абсолютні рівні звукового тиску p і коливальної швидкості v з урахуванням того, що з виразу (2.3) виходить, що I і I визначаються виразом:

. (2.7)

2.4. Властивості мовних сигналів

Інформація, що використовується для організації мовних передач, є мовою, музикою або їх поєднанням.

В місці виконання мовної передачі (первинне звукове поле) виникає первинний акустичний сигнал, який за допомогою електроакустичних пристроїв перетворюється в електричний сигнал звукового мовлення. В місці прослуховування мовної передачі (вторинне звукове поле) цей сигнал відновлюється в акустичний. Акустичний сигнал, що пройшов через тракти у вторинному звуковому полі, називається вторинним акустичним сигналом.

Первинний акустичний сигнал і електричний сигнал звукового мовлення називають також мовними сигналами, що є нестаціонарним випадковим процесом, який можна представити за допомогою інтегралів Фурье у вигляді суми ряду гармонічних коливань. Розподіл амплітуд гармонічних складових складного коливання по частоті називається спектром сигналу.

Основні характеристики мовного сигналу – це частотний склад сигналу і розподіл рівнів сигналу в часі.

Для розрахунку номінальної потужності апаратури систем радіомовлення, номінальної смуги частот, відносного рівня перешкод тощо необхідно визначити ряд характеристик мовного сигналу: максимального, мінімального і середнього рівнів, виду спектру тощо.

Оскільки через інерційність слуху ми сприймаємо не миттєві значення звукового тиску, а усереднені значення, зручніше розглядати усереднені напруги мовного сигналу, які вимірюються за допомогою спеціального приладу – вимірника рівня. Рівні цих усереднених напруг називають динамічними рівнями мовного сигналу. За допомогою самописця на стрічці можуть бути зафіксовані змінювання динамічних рівнів в часі. Отриманий графік називають рівнеграмою. Вона показує, що мовний сигнал є випадковою функцією t (часу). Тому необхідні характеристики мовних сигналів можуть бути визначені лише статистично.

Рис. 2.2. Рівнеграма уривка музичної передачі

В технічних розрахунках користуються квазімаксимальним і квазімінімальним значеннями рівнів мовного сигналу. Для їх визначення потрібні рівнеграми тривалістю, що приблизно дорівнює хвилині.

Квазімаксимальний рівень N_мaкc – це рівень, відносний час перевищення якого прийнятий таким, що дорівнює 2% для музичного сигналу і 1% для мовного. Для квазімінімального рівня відповідні значення дорівнюють 98 і 99%.