1.4.8 Шумы и помехи
Влияние шумов и помех сводится к маскировке вторичного акустического сигнала независимо от их происхождения (акустического или электрического). Шумы сдвигают порог слышимости, который не зависит от времени, если шумы относятся к «гладким», т. е. имеют пик-фактор, не превышающий 6 дБ. К этим шумам относятся различные флуктуационные шумы, например шумы дробового эффекта, речевые шумы от нескольких голосов, звучащих одновременно. Импульсные шумы создают порог слышимости, изменяющийся во времени в зависимости от пик-фактора шума и длительности импульсов. Из-за наличия постоянной времени у слуха ощущение кратковременных импульсов получается сглаженным: происходит выравнивание временной зависимости порога слышимости. Импульсные шумы не только маскируют полезный сигнал, но и искажают его, создавая комбинационные частоты шума и сигнала. Получается нечто похожее на взаимную модуляцию сигнала и шума.
Спектр шумов электрического происхождения, как правило, близкий к равномерному, а акустического происхождения – ближе к речевому. Поэтому частотная зависимость порога слышимости для первых имеет тенденцию роста к высоким частотам, так как ширина критических полосок растет с увеличением частоты. Для речевых шумов порог слышимости почти не зависит от частоты.
Индустриальные, атмосферные и станционные помехи, кроме тональных, могут быть отнесены и к импульсным, и к гладким, с равномерным или низкочастотным спектром. Кроме этих помех, приходится иногда считаться с помехами от самомаскировки речи, т. е. с маскировкой слабых звуков, следующих за громкими [15].
Борьба с акустическими шумами ведется путем устранения (или ослабления) действия источников шума, а также путем повышения звукоизоляции помещений. Учет их действия на прием речевого сигнала делается при расчете и измерении разборчивости речи.
1.4.9 Линейные искажения
В общем случае коэффициент передачи тракта
,
(1.27)
где
и
–
звуковые давления в начале и конце
тракта;
– модуль коэффициента передачи;
– фазовый сдвиг в тракте.
Частотная зависимость коэффициента передачи, называемая частотной характеристикой тракта передачи, приводит к изменению соотношений между амплитудами частотных составляющих, входящих в первичный сигнал. Субъективно эти искажения ощущаются как изменение тембра первичного сигнала. Например, если подавлены низкочастотные составляющие, то звучание будет звенящее. При подавлении высокочастотных составляющих звук глухой. При резком подчеркивании низкочастотных составляющих звучание получается бубнящим, а при резком подчеркивании высокочастотных – свистящим. Эти искажения (называемые частотными) оценивают по величине неравномерности частотной характеристики
,
(1.28)
где
и
– максимальный и минимальный коэффициенты
передачи в заданном диапазоне частот.
Неравномерность часто измеряют в логарифмических единицах, в таком случае
,
(1.29)
где и – максимальный и минимальный уровни вторичного сигнала при постоянстве уровня первичного. На рисунке 1.5 показана одна из характеристик тракта передачи сигнала. При определении неравномерности частотной характеристики следует исключать из рассмотрения пики и провалы в частотной характеристике, если они уже 1/8 октавы. Такое условие введено из-за наличия широких критических полосок слуха, а также из-за того, что при быстром изменении первичного сигнала его спектр расплывается и эти пики и провалы сглаживаются.
Рисунок 1.5 – Определение частотной характеристики и частотного диапазона
Как правило, частотная характеристика наиболее неравномерна в областях самых низких и самых высоких частот диапазона, т. е. вблизи его границ, поэтому для широкополосных трактов передачи сигнала, например вещательных, неравномерность частотной характеристики часто задают в двух диапазонах: номинальном и в основном (200–5000 Гц) [2].
Частотно-амплитудные искажения обычно устраняют путем частотной коррекции в звеньях тракта, ближайших к искажающим.
Нормы на допустимые частотные искажения были определены экспериментально. Установлено, что на низких частотах искажения более заметны, чем на высоких.