ВЫВОД
В ходе выполнения задания была построена и настроена модель в MATLAB Simulink для проведения формантного анализа речевых сигналов. С помощью спектрального анализатора были получены и исследованы мгновенные спектры гласных звуков. Экспериментально определены частоты основных формант, которые совпали с теоретическими данными, что подтвердило эффективность использования кратковременного спектрального анализа для выделения ключевых акустических признаков речи.
Быларазработанамодель синтезаречеподобной(хоровой)помехи путём суммирования нескольких речевых сигналов с различными временными задержками и коэффициентами усиления. Установлено, что увеличение числа источников, а также изменение их громкости приводит к эффективному снижению разборчивости исходной речи, что подтверждает возможность использования таких помех для маскировки речевой информации.
20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.ГОСТ Р 7.0.97-2016. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Организационно-распорядительная документация. Требования к оформлению документов от 01.07.2018
2.ГОСТ 7.32-2017. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления от 01.07.2018
3. Информация с сайта. URL: https://disk.yandex.ru/d/EfxNkrrQDOebaw. Дата обращения: 09.11.2025
21
Контрольные вопросы:
1. Отличительные особенности акустических волн, основные параметры
Особенности:
•продольные механические колебания среды;
•распространяются со скоростью, зависящей от плотности и упругости среды;
•требуют материальной среды (не распространяются в вакууме);
•подвержены отражению, преломлению, рассеянию, поглощению. Основные параметры:
•амплитуда (уровень звукового давления);
•частота (Гц);
•фаза;
•скорость распространения;
•длина волны;
•спектр (гармонический состав);
•энергия / мощность;
•временные характеристики (длительность, паузы).
2.Основные каналы утечки речевой информации
1.Акустический канал (воздух) — прямая передача звука.
2.Виброакустический канал — передача вибраций через стены, трубы, перекрытия, стекло.
3.Акустоэлектрический канал — наводки речи в проводах, кабелях, электронике.
4.Оптико-акустический канал — колебания предметов (стёкол, ламп) снимаются лазерными микрофонами.
5.Радиоканал — паразитная амплитудная/частотная модуляция речи на электронных устройствах.
Обусловлены механической связью, вибрациями, электромагнитными
наводками, отражениями, колебаниями конструкций.
22
3. Основные принципы реализации микрофонов и их характеристики
Принципы преобразования:
•электродинамические — движение катушки в магнитном поле;
•конденсаторные — изменение ёмкости при колебаниях мембраны;
•пьезоэлектрические — генерация заряда при деформации пьезоэлемента;
•электретные — вариант конденсаторных, распространённые в голосовых устройствах.
Основные характеристики:
•чувствительность;
•частотный диапазон;
•направленность;
•уровень собственного шума;
•динамический диапазон;
•нелинейные искажения.
4. Направленные микрофоны — виды и применение
Основные типы:
•Кардиоидные — чувствительны спереди, подавляют тыл.
•Суперкардиоидные — более узкая диаграмма.
•Гиперкардиоидные — ещё более узкая, лёгкий задний лепесток.
•Дробовиковые (shotgun) — узкая направленность за счёт интерференционной трубки.
•Параболические — высокая дальность за счёт отражающей
тарелки.
Применение: дистанционный съём речи, подавление фонового шума, выделение источника звука.
23
5.Основные факторы, определяющие дальность распространения акустической информации
• уровень излучаемого звукового давления (громкость);
• частота: высокие поглощаются сильнее, низкие проходят дальше;
• свойства среды (температура, влажность, плотность, ветер);
• реверберация и отражения;
• наличие преград и препятствий;
• фоновый шум.
6.Основные факторы, определяющие возможности нарушителя по съёму акустической информации
• чувствительность и направленность микрофона;
• уровень фонового шума;
• дистанция до источника;
• тип помещения (акустика, звукопроводящие конструкции);
• использованиевспомогательныхустройств(лазерныемикрофоны, вибродатчики, параболы);
• наличие акустической маскировки и виброшумовой защиты.
7.Основные принципы работы нелинейных радиолокаторов (НРЛ)
• НРЛ излучает радиосигнал на частоте f.
• Нелинейные элементы (диоды, транзисторы, электронные
закладки) создают вторичное излучение на частотах: o 2f (вторая гармоника)
o 3f (третья гармоника)
• |
Приёмник НРЛ фиксирует эти гармоники. |
|
||
|
Линейные объекты гармоник не дают |
|
обнаруживаются только |
|
электронные• |
компоненты. |
|
||
24
8. Достоинства, недостатки и область применения НРЛ
Достоинства:
•обнаруживают выключенные электронные устройства и закладки;
•не требуют доступа к помещению;
•работают через мебель, стены тонкой толщины.
Недостатки:
•малый радиус действия (обычно 1–3 м);
•сильные помехи от металлоконструкций;
•необходимость близкого подхода и ручного поиска.
Областьприменения:поискэлектронныхзакладок,скрытойаппаратуры, датчиков, миниатюрных передатчиков.
9. Основные принципы работы лазерных микрофонов и способы защиты
Принцип:
•лазер направляется на стекло;
•микроколебания стекла от речи модулируют отражённый луч;
•фотодетектор восстанавливает акустический сигнал.
Защита:
•толстые, многослойные и виброизолированные стёкла;
•виброшумовые генераторы (пьезо и электромагнитные);
•плотные шторы;
•рассеивающие пленки на стекле;
•двойные рамы с демпфированием.
25
10.Основные принципы работы стетоскопов и контактных микрофонов + защита
Принцип:
• контактный датчик снимает вибрации конструкций (стены, трубы, перекрытия);
• вибрации преобразуются в электрический сигнал;
• усиливаются и фильтруются. Защита:
• виброразвязка стен (демпфирующие материалы);
• акустическая развязка конструкций;
• виброшумовые генераторы;
• повышение жёсткости или многослойности перегородок;
• исключение "звуковых мостиков".
11.Основные кратковременные характеристики сигнала
(из кратковременного анализа, КАС)
•кратковременная энергия;
•кратковременная мощность;
•кратковременный спектр;
•формантные частоты и их амплитуды;
•частота основного тона (F0);
•огибающая спектра;
•спектральные коэффициенты (например, MFCC);
•джиттер, шиммер;
•временные параметры: длительность, переходы.
12. Частотный диапазон речевых сигналов
•полный диапазон речи: 150–7000 Гц;
•основной диапазон разборчивости: 300–3400 Гц;
•по телефону передаётся до ~4 кГц.
26
13. Отличие гласных и согласных (акустически)
Гласные:
•тональные, квазистационарные сигналы;
•состоят из гармоник основного тона;
•определяются формантами F1–F3…;
•высокая энергия;
•длительность ~0.15 с;
•частотный диапазон формант ≈ 300–3400 Гц, иногда выше. Согласные:
•могут быть шумовыми, взрывными, переходными;
•низкая энергия, особенно у глухих;
•длительность ~0.08 с или меньше;
•спектры широкополосные;
•важны джиттер, шиммер, шумовые компоненты;
•высокочастотные составляющие несут основную смысловую
нагрузку. Итого:
•гласные → низко- и среднечастотные форманты, высокая энергия;
•согласные → высокочастотные шумовые компоненты, низкая энергия, максимальная информативность для разборчивости речи.
27