/
Author: Покровский Н.Б.
Tags: радиотехника электротехника развитие речи речь физиология человека акустика
Year: 1962
Text
Н. Б. ПОКРОВСКИЙ
РАСЧЁТ И ИЗМЕРЕНИЕ
РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ
ПО ВОПРОСАМ СВЯЗИ И РАДИО
МОСКВА 1962
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие ......... . 5
Введение . • 6
Глава 1. Краткий обзор методов оценки качества передачи речи , , 9
1.1. Общие п-оложения 9
1.2. Субъективные ^методы оценки качества передачи речи . ; 10
1.3. Объективные методы оценки качества передачи речи . 12
1.4. Проблемные вопросы в оценке качества систем для передачи
речи 21
Глава 2. Русские артикуляционные таблицы, принципы их построения
и характеристики ..... 30
2.1. Общие положения 30
2.2. Виды артикуляционных таблиц и их применение ... 30
2.3. Слоговые артикуляционные таблицы 34
2.4. Принципы построения и описание словесных
артикуляционных таблиц 58
2.5. Принципы 'построения и описание фразовых
артикуляционных таблиц ...... 60
Глава 8. Методика проведения артикуляционных испытаний ... 63
ЗА. Общ,ие положения 63
3.2. Комплектование артикуляционных бригад ..... 64
3.3. Тренировка артикуляционных бригад ...... 66
3.4. Порядок передачи, записи и проверки таблиц
артикуляционных элементов <при испытаниях . 68
3.5. Исправление результатов измерения 75
Глава 4. Оценка точности артикуляционных измерений .... 83
4.1. Постановка вопроса ........... 83
4.2. Основные определения и зависимости ...... 84
4.3. Исключение сомнительных результатов ..... 93
4.4. Общий порядок обработки результатов измерений . . 95
4.5. Экивалентность различных видов разборчивости в
отношении обеспечиваемой ;ими точности измерений .... 97
Глава 5. Теоретические основы расчёта разборчивости по параметрам
тракта . , . . 104
5.1. Общие замечания . . 104
5.2. Основные свойства речи 106
5.3. Основные свойства слуха . • . , . 116
5.4. Основы аналитического расчёта разборчивости . . . 124
Глава 6. Постоянные русской речи и их определение . . . . . 133
6.1. Общие замечания . 133
6.2. Фонетические постоянные и зависимости между различными
видами разборчивости русской речи 133
6.3. Зависимость слоговой разборчивости от разборчивости
формант ...... ... 142
6.4. Формантное распределение . . 147
6.5. Амплитудный состав речи . ........ 148
6.6. Спектр речи . . ........ 152
6.7. Пикфактор речи . .......... 156
6.8. Спектр формант . 156
6.9. Зависимость коэффициента восприятия от эффективного
уровня ощущения ............ 158
6.10. Автокорреляционная функция речи ....... 167
3
Глава 7. Постоянные слуха 169
7.1. Исходные замечания 169
7.2. Порог слышимости . .... 169
7.3. Логарифмическая ширина критической полосы слуха . 177
7.4. Маскировка слуха шумом и её вычисление 178
Глава 8. Постоянные трактов и их определение 187
8Л. Исходные положения 187
8.2. Суммарное затухание речевого тракта ...... 187
8.3, Характеристики элементов речевого тракта 189
Глава 9. Особенности расчёта разборчивости в некоторых
специальных случаях ..... 198
9.1. Предварительные замечания 198
*9,24 Особенности передачи и приёма речи в сильном шуме . . 199
9.3. Учёт особенностей, возникающих при использовании
ларингофонов : 215
9.4. Общая методика расчёта разборчивости речи в сильном шуме 220
9.5. Типичные закономерности изменения разборчивости при
¦различных уровнях речи и шум-а 221
9.6. Особенности расчёта разборчивости систем, содержащих
нелинейные элементы 227
Глава 10. Методика и примеры расчёта разборчивости ..... 236
ЮЛ. Исходные положения 236
10.2» Графический способ расчета разборчивости .... 238
10.3. Пример расчёта, разборчивости для высококачественного
тракта в условиях тишины 241
10.4. Пример • расчёта разборчивости для высококачественного
тракта в условиях сильное шума ....... 247
10.5. Пример расчёта разборчивости для тракта городской
телефонной связи 254
•10.6. Пример расчёта разборчивости для разговора по каналу
аппаратуры частотного уплотнения ..... 260
10.7. Пример расчёта разборчивости тракта с нелинейными
элементами , 267
10.8. Пример расчёта разборчивости радиотракта .... 275
10.9. Пример расчёта разборчивости громкоговорящей установки 280
Глава И. Основы расчёта оптимальных частотных характеристик
трактов ....... 289
11.1. Основные положения 289
11.2. Условия существования экстремума разборчивости . . 292
11.3. Методика расчёта оптимальных частотных характеристик 296
11.4. Примеры расчёта 297
Глава 12, Дальнейшее усовершенствование методов определения
разборчивости. Тональный и объективный методы измерения . 307
12Л. Общие сведения . .......... 307
A2,2. Тональный .метод . . . . , ,308
12.3. Объективный метод 311
12.4. Перспективы автоматизации процесса измерения
разборчивости 314
Приложение 1 316
Приложение 2 318
Приложение 3 368
Приложение За 386
Приложение 4 387
Приложение 5 388
Литература . . : . ¦ « 389
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
В монографии «Расчёт и измерение разборчивости речи»
излагается теория разборчивости с качественным и
количественным описанием свойств и акустических характеристик речи и
слуха, определяющих величину фонетической и смысловой
информации, передаваемой по телефонным и радиотелефонным
каналам связи.
В ней содержится описание способов экспериментального
определения разборчивости методом артикуляционных
измерений, излагается методика аналитического расчёта разборчивости
по параметрам тракта и приводится сравнительное
сопоставление артикуляционного метода с другими возможными способами
оценки качества передачи речи. Даются также основы расчёта
оптимальных электроакустических характеристик разговорных
трактов телефонной и радиотелефонной аппаратуры и
освещаются некоторые перспективные вопросы в области оценки качества
передачи речи.
Особое внимание уделено описанию методики определения
системы физических постоянных русской речи, приведены
статистические и справочные данные по этому вопросу.
Книга рассчитана на широкий круг специалистов в области
техники связи и некоторых смежных областей. Она
предназначена для использования в научно-исследовательских и проектных
организациях, на предприятиях и заводах связи, а также в ВУЗах
связи как пособие по специальным курсам проводной и
радиотехнической специализации.
Автор выражает благодарность Е, Ю. Гурбанову и Л. Р. Зин-
деру за представленные ими материалы, послужившие основой
для написания гл. 2 и 3, а также А. А. Реформатскому, М. А» Са-
пожкову, А. Д. Ткаченко и А. Г. Эльсницу за ряд ценных
замечаний, во многом способствовавших улучшению содержания
книги.
Все замечания по данной книге следует направлять в Связь-
издат (Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2).
Автор
5
ВВЕДЕНИЕ
В- любом производственном процессе треоуется, во-первых,
умение оценить качество выпускаемой продукции и, во-вторых,
наличие измерительной аппаратуры для такой оценки. В равной
мере это относится к производству и проектированию
аппаратуры для передачи речи (телефонных аппаратов, ручных и
автоматических телефонных станций, радиостанций, громкоговорящих
установок и различной электроакустической аппаратуры
специального назначения).
В Программе, принятой XXII съездом КПСС, говорится:
«Максимальное ускорение научно-технического прогресса —
важнейшая общенародная задача, требующая повседневной борьбы
за сокращение сроков проектирования новых технических
средств и освоения их в производстве. Систематическое
повышение качества продукции является обязательным требованием
развития экономики».
Основным качественным показателем телефонной и
радиотелефонной аппаратуры является качество передачи речи при
эксплуатации этой аппаратуры абонентами.
Давно прошло то время, когда качество передачи речи по той
или иной системе связи определялось случайным, более или ме1-
нее удачным (в зависимости от опыта
проектировщика-конструктора) подбором параметров отдельных элементов этой системы.
В настоящее время аппаратуру для передачи речи
рассчитывают под заданное" или максимально возможное в данных
условиях качество передачи, которое может быть измерено,
например, при приёмо-сдаточных испытаниях и выражено в
определённых измерительных единицах.
Количественное измерение качества передачи речи имеет,
однако, свою специфику и свои трудности, которые не возникают
при любых других видах измерений. Эти трудности
определяются тем, что оконечными звеньями любой системы (тракта) для
передачи речи являются люди — говорящий и слушающий
абоненты.
6
Поэтому качество речи, передаваемой в канал связи, зависит
не только от совершенства аппаратуры, установленной на
передающем конце тракта, но и от свойств голосового аппарата
говорящего, а качество приема, помимо всего прочего, зависит также
от свойств слуха принимающего.
Известно, что речевые особенности и свойства слуха не
только различны у различных людей, но даже для одного -и того же
человека обладают значительной изменчивостью и колеблются
в зависимости от воздействия внешних факторов и внутреннего
гтси^о-физиологического состояния.
Если, например, качество любой электрической или иной
машины может быть проверено путём однократного измерения
напряжения на зажимах или мощности, развиваемой на валу,
и т, п., то в аппаратуре для передачи речи однократное
измерение какой-нибудь электрической или акустической величины не
даёт ещё никаких оснований для суждения о её качестве.
Здесь сам передаваемый процесс (речь) и комбинации
факторов, влияющих ада его восприятие, настолько многообразны,
что чаще всего приходится прибегать к статистическим методам
измерения, которые позволяют получить некоторые1 устойчивые
средние величины от большого числа элементарных отсчётов.
Одним из таких методов, получившим за последние годы
преимущественное распространение и основанным на учёте
статистических свойств речи и слуха, является артикуляционный
метод, согласно которому «качество передачи речи оценивается
путём измерения разборчивости.
Разборчивость элементов речи как численная мера качества
передачи речи может быть или .измерена, или же вычислена по
известным параметрам тракта.
Изложение методов измерения и расчёта качества передачи
речи путём определения разборчивости и является основным
содержанием настоящей книги. О других способах оценки
качества передачи речи даются лишь основные понятия (гл. 1),
учитывая их значительно меньшее практическое значение.
Следует заметить, что артикуляционным методом может
определяться не только качество всего тракта для передачи речи
в целом, но и его отдельных элементов, в том числе и голосового
аппарата говорящего и слухового аппарата слушающего.
Поэтому метод артикуляции стал использоваться не только в
технике связи, но и в биологии для исследования свойств голосового
аппарата и процессов восприятия различных звуковых
раздражителей, а также и в медицине для количественной и
качественной оценки потерь слуха при различных заболеваниях слуховых
органов и их диагностике.
Артикуляционные измерения используются также в
архитектурной акустике при испытании акустических свойств
концертных залов, театров и кинотеатров.
7
Измерение разборчивости как меры качества передачи речи
получило распространение ещё в двадцатые годы текущего
столетия. Метод аналитического расчёта разборчивости на базе
исследования свойств английской речи был предложен Коллар-
дом в 1929 г, [1]!) и рекомендован Международным
Консультативным Комитетом по Телефонии (МККТФ) в 1933 г.
Позже вопросы разборчивости русской речи разрабатывались
рядом авторов в СССР (Момонкин И. Г., Сапожков М. А.,
Иофе В, К.» Быков Ю. С.) и английской речи — в США (Френч
и Стейнберг, Беранек,-Флетчер и Голт).
В более полном объёме методы измерения расчёта
разборчивости русской речи были разработаны кафедрой телефонии
Военной академии связи в сотрудничестве с Лабораторией
экспериментальной фонетики ЛГУ им. А, А, Жданова и при участии
сотрудников некоторых других научно-исследовательских
организаций [2, 3, 4].
Работы, результаты и выводы из которых использованы в
настоящей книге, проводились в Ленинграде в 1949—1958 гг.
Постоянные русской речи, полученные в этих работах, вошли
в официальные документы Международного Консультативного
Комитета по Телефонии и Телеграфии (МККТТ) как
характеристики русского языка 2).
г) Цифра в квадратных скобках означает сноску на соответствующую
работу, указанную в перечне литературы.
2) Документ Ш 26 4-й Исследовательской Комиссии МККТТ 1955-—1956.
Ответ советской делегации на вопрос № 7.
8
Глава 1
КРАТКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА
ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ
1.1. Общие положения
Многообразие причин, влияющих на качество приёма речи
по тому или иному тракту, привело к появлению различных
методов его оценки, В основе определения качества передачи лежит
оценка степени выполнения того из требований к тракту или к
восприятию принимаемой речи, реализация которого в данных
условиях считается наиболее существенной.
Рассмотрим основные показатели качества принимаемой
речи. Основными требованиями к качеству принимаемой речи
являются следующие:
1) разборчивость (внятность);
2) громкость;
3) натуральность.
Первое основное требование отооражает выполнение тем или
иным трактом своей основной функции — обеспечить, чтобы
слушающий правильно понял смысл того, что ему передаётся. Для
этого речь должна быть достаточно разборчива.
Второе требование — громкость — определяет желательный
уровень принимаемых сигналов, который в оптимальном случае
должен быть таким, чтобы разборчивость (понятность) речи
достигалась без напряжения слухового аппарата со стороны
принимающего.
Третье требование — натуральность — оценивает
способность системы воспроизводить не только смысл передаваемой
речи, но и её тембр, индивидуальные особенности голосов
различных говорящих и т. п. Для телефонной и радиотелефонной
аппаратуры общего пользования это требование является
второстепенным, однако для аппаратуры, предназначенной для
художественного воспроизведения речи и музыки, например,
радиовещательной, оно становится столь же важным, как и первые
два требования.
9
На различных этапах развития электроакустики и техники
связи предлагались и внедрялись в практику различные методы
оценки качества передачи, в которых оценивалась степень
выполнения указанных выше требований. В некоторых из этих
методов вынесение окончательной оценки качества аппаратуры
зависело до известной степени от произвола лица, проводящего
испытание. Возможность субъективных отклонений в оценках при
производстве испытаний аппаратуры различными операторами
определяется при этом тем, что качество передачи не
измеряется здесь какими-либо числовыми единицами, а лишь
оценивается условным баллом. Методы, основанные на этом принципе,
получили название субъективных.
Другие методы основаны на получении в результате
измерения определённой числовой величины, не зависящей при
правильной постановке измерений от того кем и где проводится
измерение, чем исключается влияние случайных особенностей
операторов. Эти методы называются объективными1). Заметим
при этом, что объективность их достигается лишь усреднением
достаточно большого числа субъективных оценок, позволяющим
выявить объективно существующие закономерности, присущие
самим исследуемым трактам.
1.2. Субъективные методы оценки качества передачи речи
Оценка по перекрываемому затуханию
Этот метод применяется иногда при испытаниях качества
телефонных аппаратов и переговорных устройств коммутаторов.
Сущность его состоит в том, что передающий и приёмный
аппараты размещаются в звукоизолированных помещениях и
соединяются друг с другом через магазин затуханий или искусственную
линию (рис. 1.1). В случае'необходимости создают определённый
уровень шума в этих помещениях.
') Известен также и другой подход к делению измерительных-методов на
субъективные и объективные. Иногда (предпочитают называть субъективными
все те методы, в которых человек (точнее, речевой или слуховой аппарат
человека) является составной частью измерительного тракта, а
объективными — такие методы, в которых весь измерительный процесс осуществляется
приборами без участия органов чувств человека. Такой подход к
классификации ^методов измерений также вполне обоснован, однако при этом все
рассматриваемые ииже способы нужно было бы отнести к группе субъективных,
не взирая на имеющиеся в них принципиальные различия. Поэтому нами
принят здесь другой принцип .классификации, связанной с получением
«объективного числа», характеризующего качество, независимо от состава
измерительного тракта.
10
В помещении передачи читается текст (например, газетный),
а принимающий оператор слушает через свой телефон и
устанавливает на магазине затуханий такое максимальное затухание,
м
D-
щ -
Помещение
передачи
ГЦ
i
1
/(?)
7
МЗ
/
Помещение
Щ
приема
КГ
Рис. 1.1. Схема измерения затухания,
перекрываемого телефонными
аппаратами
при котором он может ещё повторить принимаемый текст. Это
затухание и называется «затуханием, перекрываемым данной
системой аппаратов».
Большинство современных телефонных аппаратов
«перекрывают» затухание 5 неп при окружающем шуме 60 дб.
Оценка качества может производиться при этом также' в
километрах линии заданного типа.
Оценка по пятибальной шкале МККР
Этот метод рекомендован Международным Консультативным
Комитетом по Радиосвязи и применяется иногда при испытаниях
радиостанций. В процессе испытания радиостанции находятся на
требуемом по условиям 'испытания удалении друг от друга и на
них устанавливается нормальный реж<им питания и работы
передающих и приёмных устройств. После этого передают и
принимают речевой текст.
В зависимости от качества приёма принимающий оператор
выставляет субъективную оценку разборчивости по следующей
шкале:
1) неразборчиво;
2) разборчиво временами;
3) разборчиво с трудом;
4) разборчиво;
5) совсем разборчиво.
Общим недостатком обоих методов является возможность
больших субъективных отклонений в оценке различными
операторами, а второй метод к тому же даёт лишь границу качества,
не позволяя определить разницы в диапазоне от одного балла до
другого (например, между оценками «разборчиво» и «совсем
разборчиво»).
11
Недостатки, связанные с субъективностью оценок при
пользовании этими способами, создают подчас трудно преодолимые
затруднения и недоразумения при приёмо-сдаточных
испытаниях аппаратуры. Есл.и, например, завод-изготовитель сдаёт
партию аппаратуры заказчику, то естественной для представителей
изготовителя является тенденция к более «снисходительной»
оценке её качества, а для представителей заказчика — к более
«строгой».
1.3. Объективные методы оценки
качества передачи речи
Метод сравнения по громкости
В основу метода положено сравнение громкости передачи,
достигаемой на испытуемом тракте, с громкостью передачи по
эталонному тракту. Эталонный тракт содержит эталонные
микрофон и телефон, усилители, магазин затуханий и индикатор
уровня.
Разность между громкостью при передаче через эталонный
тракт и громкостью при передаче через испытуемый тракт,
выраженная в децибелах или неперах, называется эквивалентом
затухания испытуемой системы и служит в данном методе
количественной характеристикой её качества.
Для получения сопоставимых значений эквивалента
затухания при измерениях, проводимых в разных странах, параметры
эталонной системы регламентированы МККТТ.
Основная эталонная система (SFERT) для стран
Европейской зоны хранится в Центральной лаборатории МККТТ в
Женеве, а для стран Американской зоны—в Нью-Йорке. По
основной эталонной системе государства — члены МККТТ —
градуируют свои национальные эталонные системы (вторичные
эталоны). Учреждения, непосредственно проводящие проверку
телефонной аппаратуры, периодически сверяют свои рабочие
эталоны с данными вторичного эталона. Схема измерения эквивалента
затухания для какого-нибудь тракта, например для двух
телефонных аппаратов, связанных линий с определёнными по
условиям испытания параметрами, приведена на рис. 1.2.
Само измерение проводится следующим образом.
Перед двумя микрофонами (эталонным ЭМ и испытуемым
ИМ) одновременно оператор читает условную фразу, принятую
за характерную для данного языка }), причём эта фраза повто-
') Для русского языка чаще всего применялась фраза: «Не видали мы
такого невода». Иногда вместо стандартной фразы считают: «раз, два, три,
четыре, пять». В фонетическом смысле ни то, ни другое не может, конечно,
считаться отображающим свойства языка.
12
ряется необходимое число раз с примерно постоянной
громкостью, контролируемой по индикатору уровня ИУ.
Другой оператор, находясь в помещении,
звукоизолированном от помещения передачи, слушает попеременно — то с
помощью эталонного, то испытуемого телефона, сигнализируя о том,
по какому тракту он слышит громче.
эм
о- >
Ус. пер.
мз
Эталонный тракт
ИМ
ИТ
О-
ИЯ,
ил
Испытуемый тракт
Рис. 1.2. Схема измерения
эквивалента затухания по громкости
На магазине затуханий Ъя с условным нулём, включённом в
эталонный тракт, вводится дополнительное затухание АЬ, если
слышимость по эталонному тракту лучше, или выводится, если
слышимость по эталонному тракту хуже. Испытание
проводится до тех пор, пока не будет установлена одинаковая громкость
по тому и другому тракту. Тогда эквивалент затухания
оказывается численно равным величине ±АЬ, набранной в магазине
Ьэ. Знак ( + ) свидетельствует о том, что испытуемый тракт хуже
эталонного, а знак (—) — о том, что он лучше эталонного.
Согласно 'нормам, установленным МККТТ для
международных телефонных связей, величина АЬ при разговоре между
двумя абонентами должна быть не более 40 дб D,6 неп), что
приблизительно соответствует громкости непосредственного
разговора между двумя собеседниками, находящимися на расстоянии
10 м друг от друга.
Если требуется определить качество не всего тракта в
целом, а только его приёмной или передающей части, то в первом
случае передача по эталонной и испытуемой цепям ведётся через
один и тот же эталонный микрофон, а во втором случае' приём от
эталонного и испытуемого микрофонов осуществляется на один
и тот же эталонный телефон.
Так как человеческое ухо довольно точно (с погрешностью
2—3 дб) оценивает равенство громкостей двух сравниваемых
звуков, то этот метод позволяет получить достаточно
объективные результаты независимо от индивидуальных особенностей
операторов, проводящих испытания. Так, например, если прини-
13
мающий оператор имеет пониженную остроту слуха, то
громкости передачи по эталонному и испытуемому трактам будут для
него в равной степени понижены, разность же между ними
останется неизменной.
Существенным недостатком метода является то, что при
этом никак не учитывается та разборчивость, которую способен
обеспечить тот или иной тракт. Нетрудно, однако, представить
себе, что могут быть такие тракты, которые в силу наличия
частотных или нелинейных искажений обеспечивают весьма малую
разборчивость при большой громкости или, наоборот, — лучшую
разборчивость при'малой громкости. Поэтому судить по
величине эквивалента затухания о действительном качестве передачи
речи можно лишь в том случае, если частотные и амплитудные
характеристики испытуемого тракта не очень сильно отличаются
от таковых для эталонного тракта. В связи с указанным
недостатком метод сравнения по громкости находит весьма
ограниченное применение — главным образом для нормирования
качества международных связей.
Метод артикуляции
Метод артикуляции основам на оценке степени выполнения
главного требования, предъявляемого к разговорным трактам,--
обеспечения разборчивой передачи речи. Мерой разборчивости
является здесь разборчивость элементов речи—величина,
определяемая как отношение числа правильно принятых по
испытуемому тракту элементов речи (звуков, слогов, слов или фраз) к
достаточно большому общему числу переданных и выражаемая
в процентах или в долях единицы.
В некоторых литературных источниках эта величина
называется просто «артикуляцией» (звуковая, слоговая, словесная и
фразовая артикуляция). Мы будем применять термин
«разборчивость», так как в лингвистике под «артикуляцией» понимается
сам процесс произнесения речевых элементов. Поэтому качество
передачи будет характеризоваться процентом разборчивости
звуков, слогов, слов или фраз, но метод определения этих величин
называется артикуляционным методом.
Измерение разборчивости состоит в том, что передающий и
приёмный концы испытуемого тракта размещаются в
звукоизолированных помещениях, в которых создаются нормальные для
испытуемой аппаратуры акустические условия (уровни шумов),
после чего передающий оператор (диктор) читает специально
составленные таблицы слотов, слов или фраз, а принимающий
оператор записывает их на бланки. По окончании цикла приёмо-пе-
редачи сверяются принятые и переданные таблицы и
вычисляется процент правильно принятых элементов.
14
Пусть, например, в процессе измерения было передано 1200
слогов, из них правильно принято 840 и искажено 360. Тогда
слоговая разборчивость составит
5 =—-100= 70%.
1200
Чаще всего определяют именно слоговую разборчивость, т. е.
разборчивость звукосочетаний, не имеющих смыслового
значения, поскольку при приёме слов или фраз возможно в ряде'
случаев путём догадки восстановить и правильно записать
фактически искажённый трактом элемент, что усложняет получение
объективных результатов, не зависящих от степени развитости
и образованности операторов.
Измерения разборчивости проводят специально подобранные
и натренированные' бригады (артикуляционные бригады). При
достаточно большом объёме измерения, т. е. когда процент
разборчивости вычисляется по большому числу принятых слогов
(порядка нескольких сот и выше), влияние различных случайных
факторов и субъективных особенностей отдельных операторов
усредняется и артикуляционные измерения дают устойчивые,
объективные и повторимые результаты.
После того как определён процент, характеризующий
разборчивость, достигаемую на том или ином обследуемом разговорном
тракте, возникает вопрос об оценке полученной величины, т. е.
Таблица 1.1
Виды разборчивости
Слоговая S, %
Звуковая D, %
Словесная W, %
Фразовая J, %
Классы качества
слабое, но
допустимое в
особых
условиях
границы
диапазона, °/о
25—40
64—75
75—87
90—95
ширина, °/о
15
11
12
5
ворительное
границы
диапазона, %
40-55
75—82
87—93
95—97
ширина, °/о
15
7
6
2
хорошее
границы
диапазона, °/о
55-80
82-93
93—98
97-99
ширина, °/о
25
11
5
2
отличное
границы
диапазона, °/о
80 и выше
93 и выше
98 и выше
99 и выше
ширина, °/о
20
7
2
1
Суммарная
ширина
диапазона
допустимых
оценок, °/0
75
36
25
10
15
удовлетворяет ли данный испытуемый объект предъявляемым к
нему требованиям или 'нет. Для ответа на этот вопрос в
отношении аппаратуры связи существуют определённые нормы,
согласованные ме'жду различными ведомствами, производящими и
эксплуатирующими такого рода аппаратуру. Эти нормы
приведены в табл. 1.1.
Границы классов качества передачи по разборчивости,
указанные в этой таблице, были определены на основании
экспериментальной работы [5] с усреднением большого числа
субъективных мнений абонентов, которые давали ту или иную оценку
тракту, обеспечивавшему данный процент разборчивости.
Достоинством метода артикуляции, обусловившем его
широкое практическое использование, является то, что этот метод
даёт объективную количественную оценку качества передачи
речи по главному её признаку — разборчивости, причём эта
оценка может быть проведена с достаточно высокой степенью
точности. При этом величина разборчивости может быть как
измерена, так и рассчитана аналитически.
Методу артикуляции-присущи и некоторые недостатки.
Прежде всего—громоздкость артикуляционных измерений, требующих
длительного времени и артикуляционной бригады. Последнее
делает этот метод приемлемым далеко не для всех учреждений.
Эти недостатки будут устранены путём замены передающего
и принимающего операторов искусственными эквивалентами
(подробно см. гл. 12).
Методу артикуляции присущ и некоторый принципиальный
недостаток, который <не может быть прёодолён 'никакими
усовершенствованиями. Он заключается в том, что разборчивость
хотя и оценивает степень выполнения главного требования к
системе передачи речи, ио всё же не является универсальным
критерием её качества и «е позволяет судить о натуральности, т. е.
сохранении тембра и других особенностей голоса говорящего.
Метод измерения эквивалента затухания по разборчивости
(метод AEN)
Этот метод, называемый сокращённо методом AEN (франц.—
Affaiblissement Equivalent pour la Nettete), основан на
сопоставлении разборчивости речи испытуемого с разборчивостью
речи эталонного тракта.
Сущность определения качества передачи этим способом
состоит в сравнении характеристик зависимости разборчивости от
затухания для испытуемой и эталонной систем передачи. Имея
некоторую эталонную систему (см. описание метода сравнения
16
по громкости на стр. 12 и рис. 1.2)'), можно измерить разборчи-
вю'сть звуков Оэт, обеспечиваемую этой системой при различной
величине затухания Ь, введённого в эталонный тракт.
Характеристика Dэт—\х{Ь) показана на рис. 1.3.
Аналогичную характеристику DUCn =f2(b) можно получить и для
испытуемого тракта, построив её на том же графике.
Рис. 1.3. Определение величины AEN
Пусть, например, испытуемый тракт, будучи хуже эталонного,
обеспечивает меньшую величину разборчивости и более быстрое
падение её при снижении громкости приёма (т. е. при
увеличении затухания Ь). Тогда кривые D3m=fi(b) и Ducn =J2(b)
сопоставятся так, как это показано на рис. 1.3.
Если теперь задаться условно принятой за контрольную
величиной разборчивости звуков DN =80% и провести на этой
высоте прямую, параллельную оси абсцисс, то разность между
затуханиями Ъх и &2 для эталонного и испытуемого трактов
соответствующими DN =80%, выраженная в неперах или децибелах,
и явится мерой качества испытуемой системы
AEN = b± — b2.
Чем меньше величина AEN, тем лучше испытуемый тракт.
Если испытуемый тракт лучше эталонного, то величина AEN
становится отрицательной, при одинаковом качестве трактов
AEN=0. Предельная «орма величины AEN для международных
телефонных связей при шуме 60 дб составляет 49 дб.
Согласно рекомендациям МККТТ, целесообразность введения
в практику метода AEN подвергалась изучению в различных
странах — членах МККТТ — в течение 1947—1954 гг. Метод
получил отрицательную оценку на XVI Ассамблее МККТТ в Женеве
]) Эталонная система для измерения величины AEN несколько отлична от
системы SFERT и носит сокращённое название ARAEN.
2-294 17
в 1954 г. в силу своей сложности и большой условности
-полученных результатов. Существенным 'недостатком метода
оказалось то, что ввиду условности DN—80%, принятой за
контрольную цифру, возможны случаи, когда тракт оценивается при
DN =80% лучше, чем эталонный, а при некоторых других
значениях (Z)>80% или D<80%) может оказаться хуже эталонно-
**
too ¦
so-
so
40-
20-
о
l
1
i ^
i
i
i
1 i
1 1
'AW
К
1
1
1
*;
so г
4
J,
Рис. 1.4. Определение величины AEN при
другом виде характеристики Ducn =f2{b)
го, поскольку характеристики трактов Dam=fi(b) и Ducn =/2F)
могут взаимно располагаться не только согласий рис. 1.3, ео и
согласно рис. 1.4. Достоинством же этого метода является то, что
в результате применения принципа сравнения испытуемой
системы с эталонной достигается уменьшение погрешности, вносимой
артикуляционной бригадой.
Метод переспросов
Все рассмотренные выше способы оценки качества передачи
речи используют в качестве «звукового материала» «е
действительную, живую человеческую речь, а упрощённые её имитации:
стандартную фразу, артикуляционные таблицы. Это создаёт
некоторый отрыв от действительных условий разговора, вводит
известную условность, не учитывающую интонационное
разнообразие разговора абонентов по телефону.
Метод переспросов основан на статистическом наблюдении
за разговорами абонентов в реальных условиях пользования ими
переговор'ной аппаратурой. Сущность метода состоит в том, что
путём контрольного подслушивания разговоров, ведущихся
абонентами, по какой-либо цепи или каналу в течение длительного
18
времени, определяют и фиксируют число случаев, когда
разговаривающие абоненты просят повторения'нерасслышанных ими
элементов сообщений. После этого вычисляется среднее число
переспросов на 100 сек разговора. Это число и является мерой
качества передачи и характеризует её разборчивость.
Положительной стороной этого способа является полное
отсутствие каких-либо условностей 1и возможность оценки
разборчивости с точки зрения самих абонентов, пользующихся
аппаратурой. Существенный .недостаток метода — его громоздкость, так
как для получения достоверных результатов требуется весьма
продолжительное время наблюдения. Это обусловлено как
весьма длительными перерывами между разговорами, так и тем-; что
живая речь более разнообразна, чем чтение артикуляционных
таблиц. Далеко 'нei всегда допустимым и удобным является и сам
факт подслушивания разговоров, ведущихся не
подозревающими об этом абонентами. По этим причинам метод переспросов в
нашей стране практически не применяется.
Метод мнений
Метод мнений разработан английским почтовым ведомством
и предложен на XVII Ассамблее) МККТТ в 1956 г. Этот метод
так же, как и метод переспросов, основывается на
использовании в качестве испытательного материала непосредственно
самой речи, т. е. произвольных разговоров, которые, однако,
ведутся специально выделенными парами операторов.
Сущность метода состоит в следующем: 12 или 24 пары
операторов, которые не должны быть специально натренированы,
последовательно и попарно ведут произвольный разговор по
испытуемому тракту, все элементы которого должны быть
поставлены в режим, соответствующий нормальным условиям
эксплуатации данной аппаратуры.
Для облегчения выбора тем для разговоров 'и исключения
длительных пауз, которые непроизводительно увеличивали бы
общее время испытаний, передающему и принимающему
оператору выдаются листы с изображёнными на них геометрическими
фигурами, примеры которых приведены на рис. 1.5. Один
из операторов по описанию и объяснениям, которые даёт ему
другой оператор, должен 'найти требуемую фигуру из числа
имеющихся у него на контрольном листе (ведётся выбор одной
фигуры из числа 12 фигур). Кодовое слово, которым
сопровождена каждая фигура, даёт говорящему возможность
удостовериться в том, что слушающий действительно её нашёл.
Разговоры, возникающие при решении этой задачи, позволяют каждому
из операторов после е'ё разрешения оценить, на свой взгляд,
качество тракта.
2* 19
Лист говорящего
К
й побить
6 ответила
В обидели
Г позвал
Д любовь
? смех
м
Г смерти
3 знание
И голубей
р. Н спутник
Л прогнал
М ранета
Лист слушающего
хЯ
п о 6 и т ь
ь
позёал
О
смерти
v>
спутник
а
ответила
любо§ь
V
знание
0
прогнал
0
обидели
Г""^—и
смех
голубей
ракета
Рис. 1.5. Фигуры для определения качества передачи речи по методу
мнений
Оценка качества производится по табл. 1.2.
Таблица 1.2
Оценка
Отлично (Е)
Хорошо (G)
Довольно хорошо (F)
Посредственно (Р)
Плохо (В)
Характеристика качества разговора
Полное отсутствие напряжения при разговоре
Требуется некоторое сосредоточение
внимания, но без больших усилий
Для полного понимания требуется
постоянные, хотя и не исключительные усилия
Разговор возможен, но испытываются
затруднения при приёме необычных слов
Разговор возможен лишь с большим трудом
Балл
4
3
2
1
0
Как показала практика, продолжительность разговоров,
необходимая для определения нужной фигуры, составляет около
20
4 мин, причём получаются сразу 2 оценки (в баллах) — от
первого и второго оператора. Исходя из этой цифры, можно считать,
что для 12 пар операторов с учётом времени, необходимого для
смены их, потребуется общее1 время от 1 до 1,5 ч. При этом
получается 24 оценки: У\, Уг, Уз,--, У24-
Из этих данных выводится среднее арифметическое
/c-l
При 24 парах операторов средняя оценка вычисляется по 48
индивидуальным баллам.
Можно получить зависимость среднего балла У от уровня
линейного или акустического шума, затухания канала и т. д.
Объективная оценка получается здесь, как и в методе артикуляции,
путём усреднения достаточно большого числа субъективных
мнений.
Достоинство метода мнений состоит в том, что качество
тракта определяется здесь на основе действительных впечатлений
абонентов, используемых в качестве операторов, о прохождении
реальных разговоров. Существенным 'недостатком его является
необходимость привлечения к испытаниям большого числа лиц.
Исследования эффективности этого метода проводятся
сейчас, согласно рекомендации МККТТ, в ряде стран, в том числе
и в СССР.
Выводы
Сравнение рассмотренных объективных методов оценки
качества передачи речи приводит к выводу, что наиболее удобным и
позволяющим достаточно точно характеризовать качество
передачи по основному его критерию — разборчивости — является
в современных условиях метод артикуляции. Это и
обусловливает широкое, практическое применение его. Но не следует
забывать, что метод артикуляции не является полиостью
универсальным, поскольку не представляет возможности учесть все
факторы, влияющие на оценку качества аппаратуры для
передачи речи с точки зрения её потребителя.
1.4. Проблемные вопросы в оценке качества систем для
передачи речи
Поиски критерия оценки натуральности
Выше было показано, что ¦натуральность принимаемой речи
является одним из требований, учёт которого входит в общую
оценку качества систем для передачи речи. Однако при рассмот-
21
рении различных методов оценки выяснилось, что ни один из
общепринятых и распространённых методов не построен на
оценке натуральности. Нельзя считать, что это объясняется только
тем, что это требование является менее важным, чем
разборчивость и громкость. Если это и верно для большинства обычных
телефонных систем, то имеются специальные виды аппаратуры,
для которых требование натуральности весьма существенно.
Отсутствие такого метода связано в основном с тем, что до
сих пор не найдено общепризнанного количественного критерия
оценки натуральности, который выражал бы это качество в
определённых единицах, хотя поиски такого критерия ведутся уже
давно.
Трудность установления подобного критерия определяется
тем, что эта задача содержит в себе внутреннее противоречие:
— с одной стороны, необходимо установить такую меру,
которая должна быть достаточно общей, чтобы давать
правильный результат для различных случаев и различных контингентов
операторов-измерителей, поскольку в конечном итоге нас
интересует выявление определённой характеристики аппаратуры для
передачи речи;
— с другой стороны, само понятие натуральности
предполагает, что, мы интересуемся тем, как будут передаваться не
общие, а именно индивидуальные признаки, характерные1 для речи
данного лица, по которым мы могли бы, например, узнать его по
голосу.
Такого противоречия нет при установлении критерия для
оценки разборчивости. Так, например, процент разборчивости
является общей мерой, которая характеризует также, насколько
эффективно система связи способна передавать наиболее общую
характеристику речи — её фонетическое или смысловое
содержание. Простое статистическое усреднение помогает выявить это
общее и отбросить частное и не являющееся характерным для
«среднестатистического оператора». При оценке же
натуральности, наоборот, необходимо выявить способность системы
передавать это частное и специфическое.
Потери натуральности в значительной мере определяются
теми же видами искажений, что и потери в разборчивости.
Главнейшими из них являются:
а) частотные искажения типа ограничения спектра;
б) нелинейные искажения.
Что же касается самих признаков, которые должны быть
воспроизведены на приёмном конце системы, чтобы обеспечить
натуральность речи, то они чрезвычайно разнообразны. Сюда
относятся, например:
— наличие характерных частотных составляющих в спектре
речи;
— специфические для данного лица временные признаки —
22
растягивание или укорочение (вплоть до «проглатывания»)
отдельных звуков;
— подчёркивание некоторых звуков, например «окающий
акцент»;
— высота основного тона и различные пределы её изменения
в динамике речи.
Эти факторы характеризуются вполне определёнными
физическими параметрами, однако «узнавание» говорящих
определяется ещё и рядом других причин психологического характера,
не имеющих прямого отношения ни к качеству тракта, ни к
объективным физическим свойствам голоса, как, например,
определённая манера построения фраз, употребление
специфических слов и выражений и т. п. Это существенно усложняет оценку
качества трактов по натуральности в тех случаях, когда эта
оценка проводится по пропусканию через эти тракты реальной речи.
Перечисленные обстоятельства привели к тому, что
установление общего критерия натуральности оказалось весьма
трудоёмкой задачей по сравнению, например, с установлением
критерия разборчивости.
Рассмотрим те пути, по которым шли поиски объективного
критерия натуральности. Шефер [36] в 1938 г. предложил
частотную шкалу градаций натуральности, в основу которой
положена способность слуха оценивать изменение в качестве звучания
речи, подвергаемой последовательному сужению или
расширению полосы передаваемых частот. При этом учитывалось, что
слух начинает реагировать на изменение полосы пропускания
лишь при определённой величине разности А/ между шириной
полосы пропускания в предыдущем и последующем опытах.
Нахождение границ приращений А/, соответствующих появлению
реакции 1на изменение условий передачи, позволило установить в
полном спектре человеческой речи 33 такие границы — градации
натуральности. Таким образом, можно считать, что
натуральность передачи в какой-то мере характеризуется числом
градации натуральности, содержащихся в той полосе частот, которая
используется исследуемой системой. Идеальное качество
передачи предполагает сохранение всех 33 градаций, ухудшению его
соответствует уменьшение их числа.
Само собой разумеется, что эта методика не может
претендовать на сколько-нибудь достаточную общность, а является лишь
одним из возможных подходов к задаче установления
объективной оценки натуральности, который является
удовлетворительным лишь в некоторых частных случаях, ибо частотные
ограничения далеко не исчерпывают возможных причин изменения
'натуральности.
Другим возможным подходом к этой задаче является такая
методика, при которой натуральность передачи
характеризуется статистически путём определения процента узнаваемости.
23
Способ определения процента узнаваемости состоит в
следующем. Имеется группа говорящих и слушающих, причём
голоса говорящих должны быть в оригинале знакомы слушающим.
Слушающие достаточное для статистических выводов
число раз заслушивают речь говорящих через исследуемый тракт.
Так, например, может производиться 100 опытов. По окончании
серии опытов вычисляется процент случаев, в которых
говорящий был опознан по голосу слушающим, по отношению к
общему числу опытов в серии. Этот процент и предлагается считать
мерой натуральности.
В целях сведения к. минимуму возможного влияния на
узнаваемость манеры говорящих и других факторов, не имеющих
отношения к качеству тракта, но по которым они могли бы быть
узнаны, в качестве измерительных текстов рекомендуется
использовать не связную речь, а передачу отдельных коротких
фраз (Приёмо-передача одной фразы составляет один
элементарный опыт.) Достоинством этого метода является
однотипность методики проведения измерений и обработки их
результатов с общепринятым артикуляционным методом. Недостаток же
его заключается в том, что в действительности узнаваемость ещё
не определяет полностью натуральности передачи, она является,
по-видимому, лишь одной из весьма существенных сторон этого
понятия. В ряде частных случаев можно встретиться с
явлением полной узнаваемости, тогда как качество передачи будет
ещё иметь те или иные различия от натурального.
Весьма осложняет практическое использование1 метода
также и то, что коль скоро будет известно, как звучит голос
определённого диктора при данном характере искажений, этот голос
почти безошибочно будет узнаваться во всех тех случаях, когда
характер искажений будет аналогичен. Это может привести к
трудноустранимым ошибкам в сторону завышения оценки,
которая перестаёт в таких случаях быть объективной.
Другим направлением в поисках объективного критерия
оценки натуральности является попытка использовать для этой цели
понятие о коэффициенте корреляции, известное в теории
вероятности и математической статистике. Величина коэффициента
корреляции характеризует собой меру взаимной связи между
двумя процессами 1).
Для оценки качества передачи представляет интерес
корреляция между процессом на выходе и процессом на входе
тракта. Общее выражение коэффициента корреляции для этого
случая имеет вид
1) См. также гл. 6 — автокорреляционная функция речи.
24
Здесь R — коэффициент корреляции,
х — процесс на входе,
_ у — процесс на выходе,
х, у — среднестатистические значения х и у.
Естественно, что чем меньше процесс на выходе отличается
от процесса на входе, т. е. чем ближе коэффициент корреляции
к единице, тем выше качество передачи. Поэтому М. А.
Сапожков [32] рекомендовал применить измерение коэффициента
корреляции как контроль за качествам передачи в процессе
эксплуатации.
Можно также в общем считать, что при высокой степени
корреляции между выходным и входным процессами наиболее
вероятным будет сохранение тех признаков, которые определяют
натуральность речи. Отсюда и возникает идея использовать
понятие о корреляции для оценки натуральности.
Следует, однако, сразу же оговориться, что прямое
определение коэффициента корреляции R никак не может
характеризовать натуральность принимаемой речи. Это вытекает из того, что
если, например, узнаваемость в ряде случаев является
недостаточным для суждения о натуральности критерием, то
коэффициент корреляции, наоборот, является для этой цели избыточной
величиной. Поскольку эта величина определяется соответствием
друг другу <не только тех признаков во входном и выходно-м
процессах, которые важны для оценки натуральности, но и тех,
которые к этому отношения не имеют. Возможны, следовательно,
такие тракты, в которых меньшему коэффициенту корреляции
может соответствовать большая узнаваемость абонентов и
наоборот.
Использование корреляционных соотношений может быть
перспективным в разрешении вопроса об оценке натуральности
в том случае, если будет н.айдена возможность выделения той
доли общего коэффициента корреляции, которая обусловлена
соответствием только интересующих нас признаков на входе и
выходе системы.
В 1958 г. в Японии [35] был предложен и разработан ещё один
метод оценки натуральности телефонных передач. Этот метод
также является статистическим и основан на обработке функций
распределения ответов слушающих операторов на вопрос о том,
какая из двух предлагаемых им для прослушивания передач
более сходна с звучанием оригинальной речи, которое им должно
быть предварительно известно. Статистическая обработка
совокупности полученных таким образом пар сравнительных ответов,
позволяет выразить натуральность передачи в условных
единицах, связанных с объективной вероятностью положительного
ответа для данного тракта.
Достоинством метода является его достаточная
универсальность, позволяющая оценивать в одних и тех же условных едини-
25
цах потери в натуральности, обусловленные различными по своей
физической природе искажениями, например частотными
ограничениями и нелинейностью.
Такая возможность обеспечивается используемой для оценки
этих потерь разработанной в психометрии шкалой Тэрстона [37].
Шкала эта позволяет определить дозы различных по своей
Клирфактор, dS
о -55 -50 -tf -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10
!
-3,5
1 Л
1
1
1
1
1
I
1
1
1
\
Л
1
1
ci
\
N
N
г
{
\
\
\
8 7 6 5 4 3 2 1
Частота среза фильтра нч,кги
Рис. 1.6. Потери натуральности при
различных видах искажений
физической природе видов возбуждения, при которых психологи-
чеокий отклик количествен'но одинаков.
Так, например, устанавливается, что потери -натуральности
будут одинаковыми, если либо ограничить полосу пропускаемых
частот верхней границей 5 кгц, либо ввести нелинейность с
определённого вида амплитудной характеристикой и коэффициентом
нелинейных искажений порядка 23 дб.
Изложенное иллюстрируется рис. 1.6. Здесь R — потери
натуральности по шкале Тэрстона, построенные в функции от
частотного ограничения и от величины коэффициента 'нелинейных
искажений (соответственно кривьге 1 и 2).
Метод нуждается в практическом апробировании, которое
позволило бы судить о степени его общности для разнообразных
условий.
Об оценке качества синтезированной речи
Большие перспективы применения в системах
электрической связи ближайшего будущего имеют вокодерные системы
(vocoder — англ. — «кодировщик голоса»), которые позволяют
26
вести телефонный разговор в спектре частот, «суженном по
сравнению с нормальным в 10—20 раз и более.
Возможность столь существенного сужения полосы
передаваемых частот достигается благодаря тому, что по каналу связи
передаётся здесь не сам речевой процесс, а лишь сигналы,
несущие информацию об его основных параметрах.
Аппаратура для частотной компрессии речи может быть
построена на различных принципах, но основная идея её работы
одна и та же: на передающем конце специальное
быстродействующее устройство (анализатор) анализирует речь говорящего,
выделяет её основные пара(метры и передаёт информацию о 'них
с помощью определённых кодовых сигналов (функционалов) в
канал связи. На приёмном конце' синтезирующее устройство,
управляемое функционалами, восстанавливает с помощью
местных источников речевой процесс по его параметрам.
Таким образом, на приёмном конце происходит
искусственное воспроизведение (синтез) речевых звуков. Звучание
синтезированной речи в вокодерах значительно отличается от
звучания реальной речи говорящего. Это объясняется тем, что по
каналу передаётся информация лишь о наиболее общих признаках
последовательности речевых звуков, составляющих речевой
процесс, и не передаётся многое из того, что характеризует манеру
говорящего. Несколько упрощая, можно сказать, что вокодер
достаточно точно передаёт, «какие» звуки речи произносятся, но
•не передаёт или, во всяком случае, очень мало информирует о
том, «как» они произносятся в данном конкретном случае.
Естественно, что качество синтезированной речи должно
быть оценено тем выше, чем выше её разборчивость, с одной
стороны, и чем выше её натуральность, с другой стороны.
Казалось бы, что этот подход к оценке качества передачи
синтезированной речи в принципе не отличается от подхода к
оценке качества обычной речи — ведь там тоже выдвигаются
подобные требования. Однако это не совсем так. Специфика
оценки качества синтезированной речи состоит в том, что именно в
силу её низкой натуральности, оценка её по этому признаку
приобретает гораздо большее значение, чем для обычной речи. Это
обусловлено тем, что разборчивость и натуральность
синтезированной речи не находятся в тех же взаимных соотношениях
друг с другом, в каких они состоят для нормальной речи.
Для обычной телефонной аппаратуры, как правило, можно
считать, что высокой разборчивости сопутствует и наиболее
высокая натуральность передачи. Понижение разборчивости
сопровождается соответственно и понижением натуральности. Это
соответствие вытекает из того, что изменение условий передачи,
т. >е. различные виды искажений, примерно одинаково влияют
как на те признаки речи, которые обусловливают её разборчи-
27
вость (см. гл. 5), так и на те признаки, которые несут в себе
возможность отличать друг от друга различные голоса.
Не то наблюдается в системах компрессированной речи.
Здесь сознательно стремятся выявить и передать в кодовых
сигналах наиболее общие характеристики речи и устранить из
процесса передачи всё случайное и индивидуальное, ибо это то и
даёт возможность существенно сж<ать объём сигнала.
Так, например, можно себе представить, что синтезатор
вокодера будет правильно, чисто и безукоризненно с точки зрения
идеального русского произношения воспроизводить все звуки
речи и обеспечит тем самым отличную разборчивость, но
поскольку мы зачастую узнаём говорящего именно в силу
присущих е'му специфических неправильностей или отклонений от
«средней нормы», то узнать его здесь по голосу будет уже
нельзя. Поэтому вокодеры характеризуются, как правило, высокой
разборчивостью, wo крайне низкой натуральностью звучания.
С точки зрения телефонных абонентов последнее
обстоятельство оценивается как отрицательное свойство и общее суждение
о качестве передачи составляется невысоким. Отсюда
возникают затруднения и в объективной оценке качества такого рода
аппаратуры, так как весьма сложным оказывается учесть
удельный вес этих двух требований (разборчивость и натуральность)
при формировании общей объективной оценки.
Для систем, передающих обычную речь, таких затруднений не
возникает, поскольку мы можем быть почти всегда уверены, что
если та или иная система обеспечивает отличное качество
передачи по разборчивости (S > 80%), то и 'натуральность передачи
будет высокой. Поэтому можно считать, что измерение
разборчивости в таких случаях достаточно полно будет
характеризовать и качество передачи в более' широком смысле, хотя
количественного суждения о натуральности в явном виде здесь и не
будет.
В системах синтезированной речи артикуляционные
измерения 'не являются достаточными. Система оценки качества
синтезированной речи должна предусматривать:
'а) оценку по критерию разборчивости;
б) оценку по критерию натуральности;
в) установление взаимной эквивалентности измерений
указанных двух критериев.
Последнее требование1 предполагает возможность оценить,
какому, например, снижению процента разборчивости может
соответствовать определённый прирост натуральности, чтобы
общая оценка качества с точки зрения абонента осталась
неизменной.
Отсутствие удовлетворительного и достаточно общего
числового критерия натуральности делает разработку системы
оценки качества синтезированной речи проблемной.
28
Одним из возможных направлений, в котором этот вопрос
может в первом приближении решаться, является сравнение
качества звучания синтезированной речи с качеством звучания
обычной речи, пропускаемой через систему с тем или иным
естественным видом искажений, количественная оценка которых
является достаточно хорошо известной.
С установлением достаточно объективного общего критерия
'натуральности эта задача может быть разрешена более точно.
Г лава 2
РУССКИЕ АРТИКУЛЯЦИОННЫЕ ТАБЛИЦЫ, ПРИНЦИПЫ
ИХ ПОСТРОЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.1. Общие положения
Посредством артикуляционных таблиц, передаваемых через
систему связи, удаётся установить влияние «а передаваемую
речь различного рода искажающих факторов, встречающихся в
этой системе, а именно: ограничения передаваемого спектра,
амплитудных и нелинейных искажений, влияния громкости
передачи, а также уровня и спектра окружающих шумов и т. д.
Все эти факторы снижают разборчивость речи за счёт того,
что определённый звук, будучи передан через тракт, приходит
искажённым — с изменёнными характеристиками, благодаря
чему он может быть принят за другой либо вовсе не принят.
Следовательно, артикуляционные таблицы служат инструментом
для измерения разборчивости речи при её передаче через тракты
с различными характеристиками.
Естественно при этом потребовать, чтобы принятая в
эксплуатации система артикуляционных таблиц являлась таким
инструментом, который не требовал бы замены или корректировки при
переходе от одного вида искажений на испытуемых трактах к
другому виду.
Правильность результатов измерений, получаемых с одними
и теми же таблицами в различных условиях передачи речи,
является общим критерием доброкачественности этих таблиц.
2.2. Виды артикуляционных таблиц и их применение
В соответствии с различными видами разборчивости,
доступными непосредственному измерению, создаются и
соответствующие артикуляционные таблицы: слоговые, словесные, фразовые.
Разборчивость звуков лодсчитывается по результатам
измерений с слоговыми артикуляционными таблицами, где эти звуки
30
встречаются в типичных для данного языка сочетаниях с
другими звуками. Передача изолированных звуков в целях испытаний
трактов практически вряд л'и возможна, а будь она возможна, то
не соответствовала бы условию 'сохранения естественности
измеряемого процесса, поскольку в действительности звуки
встречаются в речи только в сочетаниях с другими звуками.
При этом следует иметь в виду, что разборчивость звуков,
полученная в результате испытаний со слоговыми
артикуляционными таблицами, не будет иметь ничего общего с
разборчивостью звуков в реальной речи или в передаче отдельных фраз.
Естественно, что в последних двух случаях подсчёт правильно
принятых звуков всегда даст большие значения разборчивости
звуков, чем для слоговых таблиц, где передаются не имеющие
смысла сочетания. Это объясняется те1м, что смысловые и другие
привычные ассоциации создают избыточность сообщения,
позволяющую принимающему правильно записать в контексте даже
такие звуки, которые фактически им вовсе и не были услышаны.
С точки зрения потребностей техники, интерес, однако,
представляют не эти результаты, а именно те данные, которые мы
получаем из измерений со слоговыми таблицами, так как они-то
и будут наиболее точно характеризовать способность самого
исследуемого тракта пропускать звуки речи. Данные таких
измерений в максимальной степени свободны от влияния
способности принимающих операторов извлекать дополнительную
информацию из фактора избыточности, «не имеющую отношения к
качеству самого исследуемого тракта.
Установлено, что для каждого национального языка все виды
разборчивости: звуковая — D, слоговая — S, словесная —W и
фразовая — / — связаны друг с другом однозначными
функциональными зависимостями вида S = f(D), W = f(S), J=f(W),
которые остаются неизменными для любых условий передачи на
реально существующих трактах.
В гл. 6 будет показано, как эти зависимости могут быть
получены аналитическим или экспериментальным путём. Из факта
существования этих однозначных зависимостей следует
практически весьма важный вывод, что измерения с различными
видами таблиц E, W, J) отнюдь не дополняют друг друга, а просто
являются эквивалентными друг другу (в смысле тех сведений о
качестве тракта, которые можно получить в результате проведе*
ния этих измерений). Это значит, что нет необходимости
измерять все виды разборчивости, если необходимо знать величины
D, S, W, J для данного тракта. Достаточно измерить только одну
какую-нибудь из этих величин, а остальные могут быть
получены простым отсчётом по установленной для данного языка
системе взаимозависимостей между различными видами
разборчивости.
31
Реальная речь может передаваться приятным и мелодичным
голосом или же грубым и неприятным, иметь самое различное
смысловое содержание, выражать различное эмоциональное
отношение говорящего к предмету разговора и при всём этом иметь
¦одну и ту же величину разборчивости. Это обстоятельство не
только даёт право значительно упрощать структуру таблиц по
сравнению с реальной речью, но и делает такое упрощение
желательным с точки зрения получения повышенной точности и по-
Бторяемости результатов артикуляционных измерений, поскольку
только при этих условиях можно избавиться от влияния на
результат измерения целого ряда привходящих факторов, не
имеющих отношения к свойствам исследуемого тракта.
Аналогично тому, как мы можем совершенно точно
определить весовое содержание отдельных элементов в сложном
химическом соединении по известному нам содержанию лишь одного
какого-то элемента и заранее известной химической формуле,
характеризующей состав этого соединения, так же и при
артикуляционных измерениях на трактах для передачи речи нет
необходимости иметь в таблицах все языковые формы.
Необходимо знать разборчивость определённых, достаточно
представительных форм и связь между разборчивостью этих форм и
разборчивостью других форм и связной речи. Тогда по результатам
испытаний с таблицами этих простых форм мы получаем
правильное суждение и о качестве тракта для более сложных
языковых образований или для передачи речи в целом.
Единственно необходимым условием для того, чтобы это суждение было
достоверным, является предварительное тщательное изучение и
установление существующих в языке взаимосвязей.
Наиболее целесообразным является измерение того вида
разборчивости, который в данном конкретном случае является
наиболее экономичным, т. е. при одной и той же точности
измерений требует минимальной затраты сил, средств и времени на их
производство.
Практика и логические рассуждения показывают, что в
большинстве типичных случаев производства артикуляционных
измерений в качестве основного вида артикуляционных таблиц
следует рекомендовать слоговые таблицы (таблицы не имеющих
смысла звукосочетаний).
Измерения со слоговыми артикуляционными таблицами
имеют ряд достоинств:
1) при испытаниях применяются Те же элементы, которые
имеются и в живой речи, но из них в максимально возможной
степени устранена избыточность, вред которой вкратце пояснён
был уже ранее;
2) наиболее1 важным следствием п. 1 является устранение
из процесса измерений той стороны деятельности операторов
артикуляционных бригад, которая наиболее подвержена влия-
32
нию субъективных особенностей (развитость, догадливость).
Наличие осмысленных элементов неизбежно вызывает
дополнительные субъективные1 отклонения в результатах отдельных
испытаний, а следовательно, и увеличение их общего объёма для
получения заданной точности в широком диапазоне изменения
условий передачи;
3) становится возможной количественная оценка способности
тракта пропускать отдельные звуки речи.
Подсчитывать ли при этом слоговую разборчивость 5, или
звуковую D, не имеет существенного практического значения,
так как в том или другом случае используются одни и те1 же
слоговые таблицы. Следует, правда, иметь в виду, что отработка
принятых таблиц по слогам быстрее и проще, чем по звукам
(число слогов в таблице в 3,2 раза меньше, чем число звуков).
Это и позволяет всё же рекомендовать в качестве основного вида
разборчивости именно разборчивость слогов 5. Эта
рекомендация не распространяется, однако, на все без исключения условия
производства измерений. Так, при малых значениях
разборчивости (при весьма плохой слышимости) целесообразным
является измерение разборчивости слов (иногда — звуков). Это
обусловлено тем, что в таких условиях слоговая разборчивость
стремится к нулю и с трудом поддаётся определению, тогда как
разборчивость слов, благодаря наличию смыслового фактора,
даже при очень плохом качестве приёма звуков, составляющих
слова, всё же сохраняет достаточные для отсчёта величины *).
Другим небольшим достоинством измерения разборчивости
слов является то, что обучение и тренировка бригады для чтения
слов осуществляется несколько проще и быстрее, чем для чтения
бессмысленных слогов.
Применять словесные таблицы в обычных условиях и при
массовом производстве артикуляционных испытаний неудобно
также потому, что они довольно быстро запоминаются
операторами. Поэтому требуется либо частое их пересоставление либо
составление заранее достаточно большого их числа. Опыт
некоторых исследовательских организаций показывает, что
словесных таблиц должно быть составлено около 400 штук. Только
при этом условии использованные ранее таблицы через
некоторое время забываются и вновь могут быть применены для
испытаний.
Что же касается фразовой разборчивости, то каким бы
способом не производились её измерения (см. ниже), они остаются
настолько громоздкими и требующими значительной затраты
') При хорошей слышимости это свойство измерений словесной
разборчивости из достоинства превращается в недостаток, так как величина её быстро
достигает значения, близкого к 100%, и тогда даяад значительные изменения
качества тракта приводят к лишь с трудом улавливаемым изменениям
процента разборчивости слов.
3-294 33
времени, что нельзя рекомендовать эти измерения ни в каких
случаях исследования трактов.
Измерения разборчивости фраз обычно проводятся один pas
для выявления зависимости её от других видов разборчивости
для данного языка с тем, чтобы в дальнейшем всегда иметь
возможность определить величину разборчивости фраз косвенным
путём, по имеющимся графикам или таблицам.
2.3. Слоговые артикуляционные таблицы
Требования к слоговым таблицам
Прежде всего условимся, что когда мы говорим о таблицах
бессмысленных слогов, то термин «слог» употребляется здесь
нами в условном, а не в строго фонетическом смысле. Так,
например, если слово «революция» разделить на слоги, то получится:
«ре-вю-лю-ци-я». В таблицах же' мы вполне можем использовать
сочетание «люц», состоящее^ из третьего и части четвёртого
слогов. Для наших целей нет никаких причин ограничивать себя
использованием только фонетических слогов. Поэтому такие
таблицы лишь для краткости называют слоговыми. Фактически они
являются таблицами бессмысленных звукосочетаний.
Учитывая целевое назначение слоговых артикуляционных
таблиц и высказанные выше предварительные соображения,
можно все требования, которые должны быть предъявлены к
этим таблицам, разделить на три основные группы:
1-я группа — требования, вызванные необходимостью в
достаточной мере отразить закономерности, присущие данному
языку. Их можно назвать поэтому лингвистическими
требованиями. Результирующим требованием этой группы является
обеспечение однозначной зависимости между результатами
артикуляционных измерений и качеством передачи реальной речи при
любых изменениях условий передачи.
2-я группа — требования, вытекающие из необходимости
сделать результаты измерений определяющими лишь качество
испытуемого тракта и в максимальной степени не зависимыми от
свойств его неизбежных оконечных звеньев — говорящих и
слушающих операторов. Естественно, для этого таблицы должны
обладать минимальной избыточностью.
3-я группа — требования, обеспечивающие экономичность
процесса измерений. Под экономичностью понимается здесь
возможность получения максимальной точности и повторяемости
результатов измерений при минимальной затрате врем.ени, сил
и средств на их производство.
Состав требований к слоговым артикуляционным таблицам
34
определится полностью, если уточнить все те меры, которые
должны быть предусмотрены для того, чтобы обеспечить
выполнение следующих трёх основных положений:
1) Слоговые артикуляционные таблицы должны обеспечить
однозначную зависимость между результатами испытаний и
качеством передачи реальной речи через испытуемые тракты.
Для этого они должны:
а) составляться из фонетических элементов и их сочетаний,
полученных по законам сочетаемости звуков в данном языке, но
не обязательно быть фонетическими слогами;
б) обеспечивать частотный спектр и амплитудное
распределение, совпадающие с частотным спектром и амплитудным
распределением реальной речи.
2) Слоговые артикуляционные таблицы должны обладать
минимально возможной избыточностью.
Для этого они должны:
а) не иметь в своём составе слогов со смысловым значением;
б) не иметь в своём составе слогов, выделяющихся
специфичностью звучания, облегчающей их распознавание;
в) в минимально возможной степени содержать особенно
привычные для данного языка звукосочетания;
г) иметь достаточно большое число слогов в таблицах,
исключающее возможность их запоминания;
д) в минимально возможной степени допускать повторение в
таблицах одного и того же слога;
е) не допускать значительного ограничения типов и
структуры слогов, создающего ограниченную группу, способствующую
угадыванию плохо расслышанного слога.
3) Слоговые артикуляционные таблицы должны обеспечить
максимальную точность измерений при минимальной затрате
сил, средств и времени на их производство.
Для этого они должны:
а) быть в максимальной степени однородными (равнотруд-
ными для восприятия), т. е. результаты измерений с различными
таблицами в одних и тех же условиях не должны быть
существенно отличными друг от друга;
б) быть в максимальной степени свободными от
возникновения ошибок, связанных не с качеством тракта, а с
неоднозначностью или неопределённостью чтения, записи или проверки;
в) не вызывать необходимости иметь сложные и труднозапо-
минаемые правила обращения с таблицами при их чтении и
проверке.
Некоторые из этих требований являются
взаимно-противоречивыми и одновременное строгое выполнение их невозможно.
Поэтому при практическом составлении таблиц приходится
принимать разумные компромиссные решения и пренебрегать мене^
важными факторами в пользу более значительных.
3* 35
Условие однозначной зависимости между результатами
испытания при посредстве артикуляционных таблиц
и качеством передачи речи
Совершенно естественно требование, что если при испытании
двух трактов был получен одинаковый процент слоговой
разборчивости, то и разборчивость речи на этих двух трактах
должна быть одинаковой. Однако это будет только в том случае, если
артикуляционные таблицы отражают определённые
характеристики русского языка. Для этого они должны отразить, в первую
очередь, частотный спектр и амплитудное распределение речи.
Рассмотрим пример, иллюстрирующий невозможность
получения достоверных^результатов измерений с таблицами, не
удовлетворяющими этим условиям.
Пусть, например, таблицы составлены так, что в их спектре
отсутствуют высокочастотные составляющие, имеющиеся в
спектре речи. Тогда мы столкнёмся с таким фактом, что при
ограничении сверху полосы пропускания тракта разборчивость
речи понизится, так как мы отсечём высокочастотные
составляющие, несущие в себе известную долю информации, разборчивость
же, измеренная с помощью таких слоговых таблиц, останется
неизменной, так как в отсечённом диапазоне частот никаких
частотных составляющих не будет.
С такой же картиной мы столкнёмся, если допустим
существенное расхождение между динамическими диапазонами речи и
таблиц, т. е. пределами, между которыми лежит мощность
наиболее громких и наиболее тихих звуков в речи и в таблицах.
Очевидно, что для того, чтобы отразить частотный спектр и
амплитудное распределение, надо отразить в таблицах
пропорциональность встречаемости основных физических явлений речи.
Именно поэтому русские таблицы и должны составляться из
речевых элементов (звуков и звукосочетаний), свойственных
русскому языку, и без грубого нарушения тех пропорций, в которых
они встречаются в языке.
Следует подчеркнуть, что процент разборчивости, одного и
того же звука, произносимого в слоге в консонансе *) либо без
консонанса, отличается так же, как и разборчивость различных
звуков друг от друга, поэтому в равной мере надо стремиться
выдержать как процент встречаемости звуков, так и процент
встречаемости их в различных сочетаниях в консонансе.
Опыты со всей убедительностью подтверждают сказанное: по
телефонному тракту были переданы специально составленные
экспериментальные таблицы, в которые слоги с согласным «ф»
(типа «фан»), с согласным «с» (типа «саш»), с сочетанием «фс»
(типа «фсак») и с сочетанием «ск» (типа «скар») были размеще-
') Консонансом называется сочетание двух или нескольких согласных
36
ны между слогами-«наполнителями» по определённому шаблону.
В каждой таблице по 100 слогов содержалось 55 слогов с
указанными согласными и консонансами и 45 случайно выбранных
слогов. Такой состав таблиц был необходим для того, чтобы
операторы не уловили цели эксперимента.
Для передачи использовался телефонный аппарат с угольным
микрофоном. На приёмном конце были подключены параллельно
10 таких же аппаратов. В качестве промежуточного звена
тракта применялись: искусственная линия, эквивалентная кабелю
ПТФ-7 при установке ключей на 15 км, фильтр нч при
установке частоты среза /о= 1470 гц с дополнительным затуханием без
искажения 6 = 1,5 неп, ф'ильтр вч при установке частоты среза
и1
Таблица 2.1
ц)
Результаты испытаний приведены в табл. 2.1.
Звук
«Ф» вне консонанса
(в слогах типа «фан»)
«Ф» в консонансе (в
слогах типа «фсак»)
«К» вне консонанса
(в слогах типа «кас»)
«К» в консонансе (в
слогах типа «скаш»)
«С» вне консонанса
(в слогах типа «саш»)
«С» в консонансе «фс»
«С» в консонансе «ск»
Передача через
искусственную
линию экв. ПТФ-7
/=15 км
передано
звуков
2313
2356
2089
2356
2314
2356
2356
D, °/о
22,7
38,3
65,9
71,1
49,7
75,2
60,3
Передача через
фильтр нч
fo = 1470 гц
?>= 4-1,5 неп
передано
звуков
1064
1036
835
1078
1065
1036
1078
D, °/о
20,3
43,1
63,7
83,9
66,6
89.8
94,7
Передача через
фильтр вч
fo = 114O гц
передано
звуков ,
1044
1016
939
1056
1042
1016
1056
D, %>
31,2
35,2
51,4
87,0
71.4
81,1
89,3
Из этой таблицы следует, что для типичных искажений
(колонка 3) одного и того же звука «с», переданного через
искусственную линию без консонанса и в консонансе «фс», звуковая
разборчивость различается на 25,5%. Эта цифра почти не
отличается от разницы в разборчивости различных звуков «ф» и «с»,
') Тракт с большими искажениями был выбран для этого эксперимента с
целью получить наиболее отчётливое суждение о различиях в
характеристиках интересующих нас звуков.
37
переданных в тех же условиях без консонансов (разница 27%).
Таким образом, пропорциональность содержания в таблицах
отдельных звуков ещё не означает пропорциональности
содержания всех фонетических явлений, так как в русском языке 26,9%
слогов включают в себя консонансы.
Выдержать в таблицах строгое соблюдение процента
встречаемости различных звуков и их сочетаний пропорционально их
встречаемости в языке можно только путём многократного
повторения одних и тех же слогов, так как соответствующий
процент встречаемости звуков в языке создаётся не столько за счёт
встречаемости различных слогов, сколько за счёт их повторения.
Повторение же в таблицах одних и тех же слогов
недопустимо, так как оно противоречит условию, согласно которому
следует избегать всего, что способствует запоминаемости слогов.
Чтобы уменьшить запоминаемость слогов и таблиц, составляют
достаточно большое количество их (обычно 100 таблиц), но если
для достижения строго пропорциональной встречаемости звуков
и консонансов слоги повторить, например, 5 раз, то это почти
равносильно уменьшению количества таблиц до 20.
Таким образом, требования соблюдения строгой
пропорциональности звуков в таблицах вступает в противоречие с
требованием сделать таблицы трудными для запоминания.
Компромиссное решение — это отступление от строгой
пропорциональности и допущение повторения (некоторого
количества слогов.
Возможность отступления от строгой пропорциональности
фонетических явлений в таблицах определяется следующими
соображениями.
1. Так как у целого ряда звуков частотные составляющие
находятся в одних и тех же областях спектра, то при замене одних
звуков или звукосочетаний определёнными другими звуками и
звукосочетаниями можно, в условиях передачи множества
подобных звукосочетаний, добиться того, что средний
статистический спектр за длительное время наблюдения останется
неизменным.
2. Сокращение процента гласных в таблицах может быть
оправдано тем, что гласные вообще имеют меньшее значение для
понимания речи, чем согласные, которые являются ключевыми
звуками. Группы согласных МСКВ, ЛННГРД позволяют легко
опознать слова — Москва, Ленинград, тогда как группы гласных
ОА, ЕИА ни о чём не говорят. Причина этого заключается в том,
что основных гласных звуков !) в русском языке всего шесть (а,
э, и, ы, о, у), если не учитывать их аккомодационные оттенки,
•) В языковом мышлении у грамотных людей акустическая сторона
(произношение) часто заслоняется оптической стороной (правописание), поэтому
аккомодационные оттенки ими не замечаются.
38
поэтому они легче «угадываются» (приходится мысленно
осуществлять выбор из 'небольшой группы). Это вполне
согласуется с хорошо известным фактам, что разборчивость двухзначных
чисел на цепи сколь угодно плохого качества оказывается очень
вьгоокой вследствие малого количества возможных комбинаций,
и фактом, что при плохом качестве цепи для передачи
незнакомых слов по буквам применяют часто встречающиеся имена.
3. Относительно редко встречающиеся звуки, как правило,
являются ключевыми для тех слов, в которых они встречаются.
Отсюда следует относительно большая значимость этих звуков,
чем их встречаемость в языке.
4. Экспериментальные данные показали, что некоторое
нарушение пропорциональности не вызывает резких отклонений от
однозначности.
Для проверки этого вывода были составлены
экспериментальные слоговые таблицы двух типов с равномерным и с
пропорциональным языку распределением звуков. Эти таблицы
передавались в тяжёлых, диаметрально противоположных в отношении
спектра условиях; несмотря на это пропорциональность между
результатами испытаний с обоими видами таблиц для всех
условий в основном сохранилась (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Тип артикуляционных
таблиц
С пропорциональным
распределением звуков
С равномерным
распределением звуков
Разность
Передача через
искусственную
линию экв. ПТФ-7
/=15 км
передано
звуков
10 795
10 899
72,1
66,7
5,0
Передача через
фильтр нч
fo-1470 гц
?> = + 1,5 нсп
передано
звуков
5467
5481
э. •/,
71 ,5
63,7
7,2
Передача через
фильтр вч
fe = 1140 гц
передано
звуков
5485
5481
D, %>
69,2
64,8
4,4
Действительно, из табл. 2.2. следует, что независимо от
передачи только низких или только высоких частот спектра таблицы
с пропорциональным распределением звуков всегда давали
более высокий процент разборчивости, а разность в значении
разборчивости для «пропорциональных» таблиц и
«непропорциональных» таблиц в пределах точности испытаний (±1,6%)
оставалась одной и той же.
Соблюдения строгой пропорциональности требовать не
следует, так как оно приведёт к повторяемости слогов, повышаю-
39
щей запоминаемость таблиц, хотя абсолютная величина
разборчивости при е'ё несоблюдении, несомненно, изменится. Из всего
изложенного нужно сделать вывод, что невозможно составление
80
60
40
/
1
\
-о- речь
—* таблицы
100 200300 500 1000
5000
20
О
1
речь
таблицы
у
/
/а
г/
'го
о ю го зо
В.дй
Рис. 2.1. Сопоставление
частотных спектров речи и слоговых
артикуляционных таблиц
Рис. 2.2. Сопоставление
результатов амплитудного
анализа речи и слоговых
артикуляционных таблиц
доброкачественных таблиц, в которых была бы строго
выдержана пропорцио'налыность всех фонетических явлений.
Практика построения слоговых артикуляционных таблиц
подтвердила возможность получения достаточно хорошего
совпадения спектрального и амплитудного состава таблиц и речи, при
некотором отступлении от пропорциональности (рис. 2.1 и 2.2).
Условие минимальной избыточности
Выполнение требования минимальной избыточности
обеспечивает способность артикуляционных таблиц в качестве
«измерительного инструмента» улавливать даже небольшие изменения
качества исследуемых трактов, т. е1. делает этот «инструмент»
более чувствительным. Это обеспечивается тем, что результаты
измерений перестают зависеть от каких-либо других факторов,
кроме свойств самого тракта.
Прежде всего из слоговых таблиц должны быть исключены
все сочетания, имеющие смысл слов, по крайней мере в основных
грамматических формах. Слова, изменённые по падежам и
временам, в контексте бессмысленных звукосочетаний обычно не
воспринимаются как имеющие смысл (например, «кос», «вёл»
и т. п.). Однако и такие звукосочетания не являются
желательными.
Наличие осмысленных слов в составе слоговых таблиц
превращает их, по существу, в смешанные словесно-слоговые.
Помимо того, что эти слова легче узнаются сами по себе, они созда-
40
ют ещё другое нежелательное свойство — способствуют
запоминанию той таблицы, в которой эти слова встречаются.
Замечено, что при систематической работе артикуляционной
бригады операторы начинают запоминать отдельные, чем-либо
характерным отличающиеся слоги. Замечено также, что
тренированная бригада никогда не делает в слогах таких ошибок,
какие делают операторы 'недостаточно тренированной бригады.
Объяснить это явление можно только тем, что операторы
тренированной бригады, освоившись при многократном повторении
с таблицами, не допускают вследствие приобретённых навыков,
комбинаций, не свойственных таблицам.
Нами проводился ряд опытов, выясняющих роль догадки.
а) Операторам предлагалось выучить 'наизусть ряд имён,
соответствующих буквам алфавита. Передача таких заученных
слюв дала (по очень плохой цепи) такой же высокий процент
разборчивости, как и передача трёхзначных чисел (например, при
слоговой разборчивости 5% и соответственно словесной — 25,5%,.
разборчивость небольшой группы заученных слов — имён
составляла 85%).
б) Операторы предупреждались, что будут передаваться
слоги по очень плохой цепи E=1,4%), но вместо слогов
передавался цифровой текст. Все операторы быстро осваивались и,
начиная уже со второй цифры, вели приём цифр, а многие успели
после записи второй цифры осознать и записать первую цифру.
Всё это заставляет внимательно отнестись к вопросу о
запоминаемости таблиц и роли «догадки».
С целью борьбы с запоминаемостью таблиц при их частом
повторении в некоторых организациях ранее даже была принята
методика, согласно которой каждая таблица состояла из ста
отдельных карточек; в каждой карточке было записано по одному
слогу; перед каждым испытанием карточки перемешивались и
затем передавались каждый раз в другой последовательности.
Такая осторожность нам кажется излишней; однако все ме1-
ры для снижения фактора возможной догадки должны быть при
построении слоговых артикуляционных таблиц предусмотрены и
реализованы.
Известные предпосылки для догадки и более лёгкого
запоминания дают такие слоги, которые хотя и не встречаются как
самостоятельные слова, но употребляются в составе привычных
слов (например, «кош», «руч» легко ассоциируются с «кошка»,
«ручка» и т. п.). Таким образом, для того, чтобы измерение
разборчивости было наиболее объективным, идеальные таблицы
должны были бы содержать только слоги, вообще не
встречающиеся или редко встречающиеся в составе слов языка. При этом,
разумеется, они должны содержать только возможные в
русском языке сочетания соседних звуков, так как только при этом
условии они будут отражать спектр русской речи. Только
4L
такие таблицы способны обеспечить максимальную
независимость правильности приёма того или иного звука от приёма или
неприёма соседних звуков.
К сожалению, полностью избавиться в артикуляционных
таблицах от вероятностных ограничений, присущих данному языку,
мы не имеем возможности, так как число возможных
комбинаций, которые были бы построены по законам сочетаемости
звуков в русском языке', но не встречались бы в реальных словах
языка, недостаточно для составления большого числа
артикуляционных таблиц, необходимых для практики. Однако
несомненно, что чем ближе мы сумеем приблизиться к выполнению этого
условия, тем более высококачественными будут слоговые
артикуляционные таблицы.
Практика показывает, что при проведении массовых
испытаний общее количество слогов в таблицах, исключающее их
запоминание, должно составлять около 5000. Целесообразно,
например, иметь 100 слоговых таблиц по 50 слогов в каждой.
В этом общем количестве слогов число повторений одних и
тех же слогов должно быть минимальным. Трудно было бы при
формулировании общих требований к таблицам установить
какой-то количественный предел, ограничивающий допустимое
число таких повторений. Ясно, однако, что если число повторений
будет значительно, то это становится равносильным просто
уменьшению числа таблиц, которыми мы располагаем для
испытаний. С другой стороны, нельзя, к сожалению, вообще считать
повторения слогов недопустимыми даже и в небольшом
количестве — опять таки по той причине, что мы не располагаем
достаточным числом разных звукосочетаний, пригодных для
использования в слоговых артикуляционных таблицах.
И, наконец, ещё одно условие, выполнение которого
необходимо для ограничения влияния психологического фактора: в
слоговых таблицах должны быть представлены слоги различной
структуры.
Всякое ограничение группы, из которой слушающий
«выбирает» воспринимаемый им в данный момент слог, облегчает
догадку и делает возможной правильную запись даже в таком случае,
если тот или иной звук не будет услышан или будет искажён.
Так например, если бы операторы артикуляционной бригады
заранее знали, что все слоги имеют одну и ту же структуру,
например, «согласный — гласный—согласный», и если бы они не
услышали начального или конечного согласного, то они всё
равно его записали бы по догадке. Несомнено, что в ряде случаев
эта догадка оказалась бы правильной, т. е. был бы записан
именно тот согласный, который фактически передавался.
Таким образом, результаты испытаний с такими таблицами не
отражали бы действительную степень 'искажений, вносимых
испытуемым трактом.
42
Учитывая изложенное, на первый взгляд, казалось бы
естественным потребовать, чтобы слоговые артикуляционные' таблицы
содержали бы все те структурные типы слогов, которые имеются
в реальной речи и в тех же количественных пропорциях, в
которых они содержатся в речи.
Рассмотрим структурный состав слогов в русском языке.
В состав слогов могут входить гласные и согласные звуки.
Условимся применять в дальнейшем сокращённые
обозначения: С — согласный, Г — гласный, К — консонанс.
Слоги называются «закрытыми», если они оканчиваются
согласным звуком, и «открытыми», если они оканчиваются гласным
Таблица 2.3
Типы
слогов
С ткрытые
Закрытые
Закрытые
Структура
СГ
кг
сгс
к гс
сгк
кгк
ГС
гк
Относительное
количество
%
58
40
2
звуком.
Статистическими
исследованиями была установлена
.пропорциональность
содержания в русском языке слогов
различной структуры,
показанная в табл. 2.3.
Использовать, однако, (все
эти типы слогов в
артикуляционных таблицах оказывается
нецелесообразным, так как
некоторые из них настолько
противоречат по своим свойствам
другим требованиям к
артикуляционным таблицам (в
частности, третьей группе требований), что, приобретая достоинство
большей представительности, таблицы неизбежно получили бы
и перекрывающие это достоинство недостатки.
Так, оказалось, что нецелесообразно включать в таблицы:
а) неударные слоги,
б) открытые слоги,
в) слоги с консонансами более, чем из двух согласных.
Обоснование этого вывода будет да(но ниже, при
рассмотрении требований, обусловливающих точность и экономичность
артикуляционных измерений, так как именно этим требованиям
противоречило бы наличие в таблицах слогов перечисленных
типов.
В дальнейшем исключены были также слоги, начинающиеся
с гласного звука (ГС и ГК). Замена этих слогов на слоги типа
СГС с примерно тем же звуковым составом позволила получить
структуру таблиц, отвечающую также рекомендациям МККТТ.
Кроме того, иметь в слоговых таблицах те же самые проценты
встречаемости различных типов слогов не представляется
возможным ещё и потому, что в реальной речи высокий процент
встречаемости некоторых типов слогов создаётся только за счёт
43
частого повторения в ней одних и тех же 'слогов, что в таблицах,
как мы уже выяснили, 'недопустимо.
Поэтому принятые для использования в таблицах типы
слогов следует иметь лишь в такой пропорции, чтобы те1 из них,
которые в речи встречаются чаще, чаще встречались бы и в
составе таблиц, не считая обязательным получение точного
соответствия процента их встречаемости в таблицах и в речи.
Таким образом, слоговые» артикуляционные таблицы
должны содержать в своём составе различные структурные типы
слогов из числа встречающихся в языке, но не обязательно все
типы; безусловно должны исключаться такие структурные типы,
которые снижают достоверность и точность результатов
измерений.
В некоторых случаях проведения специальных
артикуляционных измерений условие минимальной 'избыточности
приобретает особо существенное значение.
Так, 'например, при экспериментальных исследованиях,
связанных с разработкой систем для компрессии речи, возникает
необходимость измерения разборчивости отдельных звуков
речи. Естественно, что если для этого применить таблицы с
высокой избыточностью, то действительная способность системы
правильно воспроизводить тот или иной звук будет определена
весьма неточно, так как о'на будет завуалирована большим числом
случаев, когда звук в действительности был искажён, но по
догадке восстановлен слушающими благодаря привычности
звукосочетаний.
Следовательно, соответствовать языку в таблицах должна
только лишь структура слогов (типы звукосочетаний), что
подразумевает также и безусловное соблюдение присущих языку
законов сочетаемости соседних звуков, но, по возможности, не
сами эти слоги.
Условие максимальной точности и экономичности изменений
Для соблюдения этого требования при составлении
слоговых артикуляционных таблиц необходимо предусмотреть два
основных соображения:
а) обеспечить достаточную однородность таблиц;
б) исключить из состава таблиц такие типы слогов
(звукосочетаний), которые создают возможность неопределённого или
многозначного чтения, произношения и записи, а также
неопределённости оценки полученного результата при проверке.
Рассмотрим последовательно оба эти соображения.
Обоснование требования однородности отдельных
артикуляционных таблиц достаточно просто и очевидно.
44
Результат артикуляционных измерений в целом в каждом
отдельном случае вытекает из статистической обработки частных
результатов единичных измерений, причём под единичным
измерением поднимается передача — приём одной таблицы парой
диктор — слушающий. Чем меньше рассеивание результатов
единичных измерений, тем выше точность измерения в целом и тем
меньший объём измерений можно планировать для получения
результата с заданной степенью точности. Одной из причин,
вызывающих рассеяние результатов измерения, может служить
фонетическая неоднородность применяемых при измерении
отдельных таблиц, приводящая к различным трудностям их
восприятия для слушающих. Отсюда ясно, что следует стремиться к
максимальной фонетической однородности звукового состава
таблиц. При реализации этого требования мы вновь встречаемся
с противоречием, которое, однако, без труда преодолевается за
счёт допущения ничтожной, с точки зрения практики,
погрешности.
В самом деле, с одной стороны необходимо, чтобы таблицы в
целом отражали в нужной мере фонетические явления, присущие
данному языку. С другой стороны, таблицы должны быть по
своей фонетической структуре однородными. Но для полной
однородности необходимо, чтобы уже в каждой таблице были
полностью повторены все упомянутые фонетические явле'ния (типы
слогов, звуки и звукосочетания соседних звуков), т. е. чтобы
каждая такая таблица была бы полноправным представителем
языка.
Исследование этого вопроса показало, что полностью
однородные группы могут быть созданы лишь в объёме порядка 250
слогов (800—1000 звуков).
Передача 'и приём такой большой группы слогов занимает
около 12,5 мин 'и не может осуществляться одним и тем же
лицом без утомления и вытекающих из этого ошибок. Поэтому
обычно артикуляционные таблицы включают в себя от 50 до
100 слогов. Естественно, что небольшая таблица в 50—100
слогов не может претендовать на отражение в себе всех
фонетических явлений языка, даже с теми ограничениями, которые мы
ранее сочли возможным предпринять х).
Итак, либо мы должны поступиться идеальной фонетической
однородностью отдельных таблиц с тем, чтобы комплекс этих
таблиц в достаточной мере отражал бы фонетические
особенности языка, либо — получить действительно идеально
однородные таблицы, но уже заведомо знать, что особенности языка в
должной степени отражены ими не будут.
1) Для русских артикуляционных таблиц это невозможно хотя бы
потому, что в слогах русского языка встречается свыше 70 наиболее
употребительных согласных и консонансов, каждый ,из которых может сочетаться с
различными гласными.
45
Несомненно, что первый путь является предпочтительным,
тем более, что, как показали исследования, при этом всё же
оказывается возможным получить различия в фонетической
структуре отдельных таблиц настолько несущественными, что эти
таблицы остаются практически равнотрудными для
артикуляционных измерений.
Поэтому целесообразно создавать серии таблиц (например,
по 250 слогов, разбитых на пять таблиц), идеально
эквивалентные друг другу в отношении фонетической структуры, а между
отдельными таблицами добиваться практической равнотрудно-
сти их восприятия. Следует здесь предостеречь читателя от
одного ошибочного и до некоторой степени примитивного взгляда на
требования к фонетической структуре таблиц, который был
широко распространён в первые годы развития артикуляционных
методов.
Согласно этому взгляду считалось, что для получения таблиц
однородных для восприятия, 'необходимо и достаточно выдержать
в них один и тот же процент содержания отдельных звуков речи
(гласных и согласных). Однако это требование не только не
является определяющим, но, как показали исследования ряда
научно-исследовательских организаций с различными типами
таблиц, и не строго обязательным.
В самом деле, трудность восприятия отдельного слога
определяется сложностью структуры его; звуковым составом слога;
характером сочетаний соседних звуков; вероятностными
ограничениями, т. е. степенью привычности данного звукосочетания для
слушающего.
Отсюда ясно, что удельная роль фактора пропорциональности
содержания отдельных звуков в обеспечении равнотрудносги
приёма таблиц весьма невелика и строго соблюдать её имеет смысл
лишь в том случае, если одновременно обеспечивается и
пропорциональность других определяющих факторов.
Практически можно считать, что определяющим, в смысле
обеспечения равнотрудности отдельных таблиц, являемся
соблюдение пропорциональности содержания в каждой таблице слогов
определённой структуры. Остальные факторы приближённо
обеспечиваются при этом автоматически.
Способ проверки достипнутой степени однородности таблиц
излагается ниже, !в гл. 4.
Обоснование возможности и необходимости исключения из
состава таблиц некоторых типов слогов, даже весьма
распространённых в языке, ио снижающих точность измерений в силу
присущей им неопределённости, значительно сложнее, чем обоснование
требования фонетической однородности.
В своё время этот вопрос вызвал продолжительные дискуссии
среди языковедов и акустиков. Основной линией возражений
против исключения таких слогов являлся тезис о том, что такое ис-
46
к л ючен ие «обедняет» артикуляционные таблицы и делает их
менее «представительными» с точки зрения отражения ими
структуры языка. Но слоговые таблицы вовсе и не обязаны точно
копировать 'структуру языка, из них с успехом можно исключить всё
то, что не нарушает однозначного соответствия между
результатами измерений с этими таблицами и качеством передачи
осмысленных речевых элементов, поэтому это позволяет не
рассматривать подробно соображения, базирующиеся на этом тезисе,
остановившись, в основном, на том, что мы выигрываем, исключив из
таблиц «сомнительные» слоги.
Неударные слоги
В словах реальной речи встречаются ударные слоги, т. е.
слоги, содержащие в своём 'составе гласный, на который падает
ударение», и неударные слоги, т. е. такие слоги, в которых гласные
произносятся без ударания.
Если исходить из соотношения сложности ударных и
неударных слогов, а также и статистического анализа количества не*
ударных слогов, можно предположить, что неударные слоги, про*
износимые с пониженной мощностью, имеют значение для харак*
те'ристики динамического диапазона русской речи.
Статистический анализ показывает, что слогов с неударны^
ми гласными — 65%. Однако опыт измерения динамического
диапазона таблиц, состоящих из одних ударных слогов,
показывает, что их динамический диапазон совпадает с динамическим
диапазоном речи. Это значит, что передача таких таблиц на
трактах с нелинейными искажениями будет происходить так же,
как и передача живой речи.
Более тщательное рассмотрение вопроса о неударных слогах
приводит к выводу не только о возможности, но и необходимости
их исключения из таблиц. Это вытекает из следующих
предпосылок.
Отдельный слог произносится как ударный; неударный же
слог 'можно произнести только в сочетании с ударным.
Следовательно, включение в таблицы неударных слогов возможно
только в том случае, если в них будут не только однослоговые,
но и двухслоговые звукосочетания. Так и были построены
первые русские слоговые артикуляционные таблицы, составленные
В. К. Ор финской и Л. С. Ляпуновой под руководством
академика Л. В. Щербы по заданию акустической лаборатории завода
«Красная заря» в 1940 г. Это, однако, настолько усложнило
таблицы, что сделало их практически мало пригодными. Дело в том,
что в произношении и написании неударных гласных, особенно
в слогах, не имеющих смыслового значения, возможен большой
разнобой, не позволяющий объективно оценить качество их во>
47
приятия и провести надёжное вычисление процента
разборчивости.
Практическая непригодность такого рода таблиц вынуждала
поставить вопрос о возможности исключения из таблиц
неударных слогов. Положительное решение этого вопроса
подсказывалось теми соображениями, что 'неударные слоги и особенно
неударные гласные имеют в русском языке относительно
небольшое значение для понимания речи.
Известно, что при быстром произношении некоторые
неударные гласные «выскальзывают» из слова, 'например «карандаш»
произносится как «крандаш», «надо подчеркнуть» как «над
ттдчеркнуть» и т. д. Специально поставленный эксперимент
показал, что преднамеренное искажение при произношении
неударных гласных не только не нарушает понимания этих олов, но
при передаче даже через высококачественную телефонную цепь
не замечается; следовательно, для характеристики, телефонного
тракта, даже с очень небольшими искажениями, неударные
гласные ничего не дают.
Возможны самые разнообразные произношения неударных
гласных, как, например: часы, чесы, чисы, памятник, паметник,
памитник, пята, пета, пита и т. д., не нарушающие понимания
слова. Что же касается таких, например, случаев, как мулла—мала,
то здесь различия между неударными гласными, хотя и
существенны, но процент содержания таких слов в языке незначителен.
В то же время введение неударных гласных вследствие
указанных выше причин приводит к необходимости установления
правила: «за ошибку не считается замена одной неударной
гласной другой, сходной по звучанию», как это было принято в
некоторых организациях, в которых применялись таблицы с двух-
слоговыми звукосочетаниями.
Совершенно очевидно, что введение такого правила требует
каждый раз анализа того, является ли записанный звук сходным
по звучанию или нет, а практически, вследствие того что
проверяющие таблицы не могут быть специалистами-фонетиками,
позволяет не учитывать ошибки при передаче неударных гласных и
тем, по существу, устраняет их участие в оценке качества
тракта. Этим искусственно завышается процент артикуляции, так
как в переданном тексте будет всегда иметься какой-то объём
звуков, который независимо от качества тракта считается на
основе введённого правила, принятым безошибочно 1).
Кроме того, включение в таблицы двухслоговых сочетаний
требует постановки знака ударения, что является непривычным
') Можно себе представить цепь с такими искажениями, л,ри которых ни
один звук не может быть воспринят правильно, но и при этом неударные
гласные будут считаться принятыми правильно и обеспечат какой-то
процент разборчивости.
48
для русской графики, т. е. встречается чрезвычайно ре'дко. Это
создаёт для оператора известные затруднения, в результате
чего возможны ошибки в чтении.
Таким образом, не определяя свойства цепи для передачи
звуков и звукосочетаний, неударные гласные в двухслоговых
сочетаниях затрудняют чтение для передающего оператора,
требуют большого напряжения у принимающего оператора и
затрудняют проверку, отнимая излишнее время. При этом получаются,
с одной стороны, незакономерные ошибки, не связанные с
качеством цепи, а с другой стороны, — незакономерное завышение
процента разборчивости.
Всё это привело к тому, что, например, таблицы Орфинской и
Ляпуновой, достаточно полно отражавшие особенности
русского языка, не обеспечивали точности при анализе результатов
испытания и поэтому не нашли практического применения.
Изложенные выше соображения приводят к выводу, что в
таблицах должны использоваться лишь однослоговые
звукосочетания.
Открытые слоги
Целесообразность исключения из слоговых артикуляционных
таблиц открытых слогов (т. е. слогов, оканчивающихся гласным
звуком) требует «наиболее тщательного рассмотрения, так как
относительное количество их в русском языке составляет 58%,
т. е. превышает количество закрытых слогов.
Доводами за исключение открытых слогов являются
следующие соображения.
Большой процент встречаемости в русском языке открытых
слогов создаётся только за счёт многократного повторения в
речи одних и тех же слогов, чего нельзя допустить.в таблицах. В
самом деле, каждый из 70 начальных согласных и консонансов,
встречающихся в русском языке, может сочетаться только с
пятью гласными. Следовательно, всего можно составить не
более 350 разных открытых слогов. Не менее1 50 из них составляют
односложные слова, например: что, всё, кто, ты, мы, вы и т. д.
Остаётся лишь около 300 слогов. Если же учесть, что в живой
речи большое число грамматически открытых слогов фактически
«закрывается» начальным согласным последующего слога, а
иногда даже — начальным согласным последующего слова, с
которым сливается предыдущее слово, то даже и в самой речи
процент фактически открытых слогов окажется не столь значи-
телыным.
Спектральный анализ показывает, что частотный
спектр гласного в закрытом слоге, как правило, богаче
частотными составляющими, чем спектр того же гласного в открытом
4—294 49
слоге. Так, например, гласный «а» в слоге «ТАТ» имеет более
сложную форматную структуру, чем гласный «а» в слоге «ТА».
Таким образом, можно предположить и доказать, что частотные
спектры гласных в открытых слогах уже содержатся в частотных
спектрах этих гласных в закрытых слогах.
Наличие в таблицах открытых слогов
представляет то практическое неудобство, что операторы при записи
часто приписывают в конце таких слогов согласные. Причина этих
ошибок кроется в том, что конец открытого гласного
приобретает специфическую окраску, зависящую от тех движений
произносительных органов, которые невольно делает диктор, заканчивая
произнесение отдельного слога. Если он, прочтя «та», сразу же
закрывает губы, то после гласного создаётся переходный режим
такой же, как если бы после него следовал губной смычный звук
«п». Эта окраска конечного гласного создаёт у принимающего
впечатление плохо расслышанного согласного «п», и он может
записать слог «тап». Ошибки такого рода, разумеется, не1
свидетельствуют о качестве исследуемого тракта и лишь
обусловливают незакономерное расхождение между звуковой и слоговой
разборчивостью. Указанное явление было замечено и другими
авторами, так Ю. С. Быков в инструкции для проверки своих
таблиц ввёл правило: «за ошибку не считается добавление
лишнего звука при правильном приёме звуков в «звукосочетании».
Гораздо рациональнее такого правила не вводить, а строить
таблицы так, чтобы оно не понадобилось, особенно если мы при
этом ничего существенного те теряем.
В качестве возражений против исключения из таблиц
открытых слогов можно рассматривать следующие два довода:
1) Если принимающий заведомо знает, что конечный
согласный в слоге есть, то это в некоторой степени уменьшает
объективность его приёма.
2) Имеется сомнение в том, что является ли идентичность
частотных спектров достаточным основанием, чтобы одна из
форм в языковом материале могла быть заменена другой?
Первый довод сам по себе теоретически совершенно
справедлив и не может оспариваться. Он может не приниматься во
внимание лишь по той причине1, что то достоинство, которое мы
получили бы благодаря некоторому снижению фактора
избыточности, не окупает тех недостатков и неудобств, которые при этом
появляются.
Что же касается второго сомнения, то прямой ответ на него
даёт экспериментальное исследование разборчивости гласных в
открытых и закрытых слогах. Такое исследование было
поставлено. Были проведены артикуляционные измерения с подсчётом
разборчивости гласных звуков, причём было передано равное
количество открытых и закрытых слогов — по 3850 слогов
каждого типа.
50
Передача велась с аппарата МБ с угольным микрофоном
через искусственную линию с искажениями, эквивалентную кабелю
ПТФ-7Х2 длиной 21 км. Приём осуществлялся на 7 телефонных
аппаратов МБ, параллельно включённых на конце
искусственной линии, т. е. условия были достаточно тяжелыми при
типичных искажениях. При проверке оказалось, что разборчивость
гласных в открытых слогах полностью совпала с разборчивостью
гласных в закрытых слогах (Z) = 79,6%).
Из всего изложенного следует, что открытые слоги
желательно исключить из состава таблиц.
Консонансы
В русском языке встречаются консонансы, состоящие1 из двух
и из трёх согласных звуков. Первые — часто, вторые —
значительно реже. Следует иметь в виду, что хотя в русском языке
консонанс представляет собой не одну фонетическую единицу, а
сочетание двух или трёх звуков, тем не менее, это — не просто
сумма независимых друг от друга согласных. При сочетании
согласных действия органов, участвующих в их образовании,
взаимно приспосабливаются, что в той или иной степени изменяет
звучание отдельных элементов консонанса. Поэтому
спектральные и динамические характеристики согласных вне консонанса
и в составе консонанса различны.
Различной оказывается и разборчивость согласных в этих
двух случаях, как это уже1 было показано ранее.
Эти соображения с достаточной убедительностью говорят о
необходимости включения в артикуляционные таблицы
консонансов из двух звуков. Это позволяет нам получить
разборчивость звуков в характерных для языка сочетаниях.
Иначе обстоит вопрос с консонансами, состоящими из трёх
звуков, которых содержится в языке около 1,6%. Взаимная
зависимость произношения первого и третьего согласных
маловероятна и экспериментальными наблюдениями не установлена.
Так, например, по данным Лаборатории экспериментальной
фонетики, «ф» в сочетании «фот» не отличается от «ф» в сочетании
«фс», а «с» в сочетании «фот» частично совпадает с «с» в
сочетании «фс», частично — с «с» в сочетании «ст».
Это позволяет с полным основанием исключить из таблиц
консонансы, состоящие из трёх звуков.
Следует заметить, что если бы этот вопрос решался,
например, для чешского языка, для которого особо характерны
сочетания из трёх и более согласных, то возможно, что следовало бы
принять иное решение.
4* 51
Некоторые дополнительные рекомендации
Требование обеспе'чить максимальную экономичность
измерений предполагает также, чтобы таблицы и весь процесс
обращения с ними были простыми и не требовали от операторов
специальных знаний.
Для того чтобы обеспечить лёгкое и однозначное чтение1
слогов и однозначную оценку результатов испытаний, таблицы
должны быть написаны русским шрифтом с соблюдением всех
правил русской графики. Если невозможно написать слог так,
чтобы быть уверенным в однозначности чтения, его не следует
включать в таблицу. Так, слоги, начинающиеся с сочетания «что»,
могут произноситься одними с согласным «ч» в начале, а другими —
с согласным «ш»; поэтому приходится избегать их употребления
в таблицах.
Русская орфография весьма совершенна, она точнее отражает
произношение, чем, (например, английская или французская;
поэтому в русских таблицах нет надобности пользоваться
специальными знаками; всё можно записать при помощи обычных
русских букв. Однако разное написание одних и тех же звуков
возможно и по-русски. В общерусском произношении звонкие
согласные «б», «г», «д», «з» и т. п. заменяются в конце слов
соответствующими глухими «in», «к», «т», «с» и т. д.; в написании
.же эта особенность произношения не отражается. Так, например,
говорят: «зуп», «хот», «плук», «вое», а пишут: «зуб», «ход»,
«плуг», «воз», так как в других падежах этих слов произносятся
«б», «д», «г», «з» (>ср. «зуба», «хода», «плуга», «воза»). Такое
написание отличает эти слова и им подобные1 от написания таких
слов, как «кот», «стук», «нос» и т. п., в которых произношение
конечного согласного остаётся неизменным во всех падежах
(«кота», «стука», «носа»).
Соответственно с этим основным правилом русской
орфографии звучание «рот» пишется в зависимости от значения либо
«рот», либо «род»; звучание «сток» — либо «сток», либо «стог»
и т. п.
Совершенно естественно, что оператор, привыкший к русской
орфографии, услышав слог «спак», может записать его двояко:
«спак» и «спаг». Из сказанного ясно, что написание «спаг»
отнюдь (не означает, что слог услышан неправильно, а
следовательно, оно не должно учитываться при контроле как ошибка.
Изъять из таблиц такие слоги, которые могут иметь разные
варианты написания, не представляется возможным, так как это
не единичные случаи в русском языке; такие написания
отражают основной принцип русской орфографии. Для того чтобы
при контроле и вычислении артикуляции не получилось недора-
52
зумений, необходимо указывать возможные варианты написа-
д ег в ж
ния, например: РУТ, СЭК, ФСОН, САШ и т. п., оговорив в
инструкции, что читать нужно только основное написание.
Таковы общие требования к слоговым артикуляционным
таблицам и их практическое1 преломление с учётом специфики
русского языка. К этим требованиям иногда добавляют ещё одно:
структура слогов, используемых в таблицах, должна быть такой,
чтобы обеспечить получение по возможности простых
аналитических зависимостей между разборчивостью слогов и звуков. На
первый взгляд это требование 'может показаться вторжением в
объективно существующую в природе зависимость S=f(D) для
данного языка: если эта зависимость объективно сложна, то
какое же право мы имеем требовать её упрощения? Однако, если
мы вспом'ним, что величина слоговой разборчивости (S),
получаемая измерением со специально составленными таблицами,
является хотя и достаточно точным, но тем «е менее условным
критерием качества передачи, то это сомнение отпадает:
действительно, если нам по сути дела безразлично, будет ли эта
переходная к качеству передачи реальной речи условная мера сама
по себе иметь большую или меньшую абсолютную величину —
лишь бы она была однозначно связана с одним и тем же
качеством передачи реальной речи, то мы можем предпринять любые
упрощения структуры таблиц, которые ещё не нарушают этого
последнего условия.
Для получения удобного аналитического выражения функции
S = f(D) достаточно потребовать, чтобы слоговая структура всех
таблиц была одинакова и чтобы из неё были исключены типы
слогов, имеющих второстепенное значение.
Из сказанного вытекает также, что та или иная система
таблиц, разработанная в соответствии с рассмотренными
требованиями, не может рассматриваться как единственно возможная и
единственно правильная для данного языка. Могут быть
предложены отличающиеся по своему структурному составу системы
таблиц, с большими или 'меньшими упрощениями, которые дадут
разные величины слоговой разборчивости для одних и тех же
условий измерения. Правомерность их будет определяться тем
же условием: сохраняется ли при этом однозначная зависимость
между результатом измерений и качеством передачи реальной
речи.
Естественно также, что в стране должна находиться в
обращении одна система таблиц, а не несколько, так как в противном
случае результаты, полученные в различных организациях, не
могут непосредственно сопоставляться и затрудняется
нормирование качества передачи и проектирование новой аппаратуры.
53
Описание и характеристика
слоговых артикуляционных таблиц
Таблицы, разработанные Академией связи в сотрудничестве
с Лабораторией экспериментальной фонетики имени Л. В. Щер-
бы филологического факультета ЛГУ имени А. А. Жданова,
построены с учётом лингвистических характеристик речи и
отвечают требованиям, изложенным выше. Для выполнения этих
требований предварительно был проведён анализ на частость
встречаемости звуков и звукосочетаний в русском языке (см.
приложение 1). Статистические данные получены на материале1 общим
объёмом 32 000 слогов (85 000 звуков).
Учитывая специфику телефонных переговоров, для анализа
были взяты беллетристические тексты — 75% (главным образом
пьесы) и общеполитические — 25%, записанные в полной
фонетической транскрипции. Артикуляционные таблицы содержат
слоги, составленные из звуков русского языка. Среди них
имеются как специально составленные слоги, так и слоги,
встречающиеся в реальных словах.
В соответствии с рассмотренными выше требованиями к
структуре1 слогов в таблицах, согласно которым число типов сло-
го'в должно быть достаточно представительно, чтобы сохранить
акустический спектр и ограничить действие психологического
фактора, но в то же время не включать в себя второстепенные с
этой точки зрения типы слогов, были выбраны следующие типы
слогов: С ГС, КГС, СГК.
Всего в таблицах содержится 5000 слогов, которые1
распределяются по типам следующим образом:
Трёхзвучные слоги, С ГС — 4000
всего 4000.
Четырёхзвучные слоги, (КГС — 860
всего 1000. \СГК— НО
Это в общем соответствует пропорции, в которой слоги без
консонансов и с консонансами встречаются в русской речи (см.
приложение 1) ').
Необходимо отметить, что слоги, начинающиеся в написании
с букв «я», «ё», «ю», «ё» (например, «ял», «ен», «юш», «ёк»),
состоят из трёх звуков, хотя и пишутся двумя буквами. Дело в том,
что каждая из указанных букв обозначает в начале слова два
звука: «я — йа», «е — йэ», «ю — иу», «ё — йо».
Трёхз1вучных сочетаний, реально возможных в русском
языке и не являющихся словами, имеется приблизительно 2700 —
они все помещены в таблицы. Из них 1300 повторены дважды
1) Из сочетаний согласных, имеющихся в русском языке, использованы
только наиболее часто встречающиеся.
54
для того, чтобы получить необходимое количество в 4000 слогов.
Дважды повторены такие слоги, которые содержат наиболее
часто встречающиеся звуки. В таблицах нет слогов, имеющих
смысл слов в словарной форме, т. е. существительные в
именительном падеже, глаголы в неопределённой форме. Однако
составлено около 3% слогов, имеющих смысл слова в
несловарной форме.
Основное '.написание слога (его и следует читать) напечатано
обычным шрифтом1), а варианты написания отдельных частей
в д счя ь
его напечатаны сверху мелких шрифтом: ФСЮТ, ЩАЦ, ЛЫЧ,
с з жь эв
ЗДИС, ТЫШ, ЖЕФЬ и т. п. Выше было обосновано, что эти
варианты написания при проверке принятых таблиц не должны
приниматься за ошибку. Так как при испытаниях каждая
таблица передаётся без перерыва, то число слогов в ней не должно
быть слишком большим, чтобы на качестве приёма не
сказывался фактор утомляемости. Опыт показал, что таким числом
слогов является 50-f-lOO. Поэтому таблицы и состоят каждая
из 50 слогов: 40 слогов трёхзвучных и 10 слогов четырёхзвучных.
Общее число звуков в таблице 160.
Таким образом 5000 слогов сгруппированы в 100 таблиц. При
артикуляционных испытаниях за одно измерение 'не могут быть
использованы все 100 таблиц, обычно используется только
небольшая часть из !них. Поэтому необходимо, чтобы каждая
такая часть отражала звуковой состав всех таблиц в целом. Одна
таблица, как уже указывалось, для этого содержит слишком
мало -слогов. Поэтому вое 100 таблиц разбиты на 20 серий по пять
таблиц. В каждой такой серии представлены все звуки русского
языка в слогах определённых типов. Серию составляют таблицы
с 1-й по 5-ю и с 6-й по 10-ю каждого десятка (т. е. 1—5, 6—10,
11 — 15, 16—20 и т. д.).
Распределение слогов по таблицам и расположение их внутри
таблицы выполнено таким образом, чтобы сделать таблицы по
возможности равнотрудными, иметь в них одинаковое
количество трёх-!и четырёхзвучных слогов, одинаковое общее
количество звуков A60) и избежать их лёгкой запоминаемости.
Экспериментальная проверка таблиц показала, что в пределах
точности обычных артикуляционных испытаний все таблицы можно
считать равноценными и не обязательно придерживаться
передачи их целыми сериями.
Проверка артикуляционных таблиц на соответствие их
спектральному (рис. 2.1) и амплитудному (рис. 2.2) составам
русской речи даёт практически хорошее совпадение. Это указывает
на то, что таблицы действительно отражают основные характе-
') При изготовлении таблиц для работы их следует печатать на
машинке заглавными буквами.
55
ристики речи и обеспечивают однозначную и полную оценку
качества тракта для передачи речи. Текстовая часть слоговых
таблиц приводится в приложении 2.
Выше мы подробно остановились на том методе составления
слоговых таблиц, который признаётся ^наиболее обоснованным.
Для более ясного сопоставления его с другими методами
резюмируем кратко его сущность.
Существо рекомендуемой методики составления слоговых
артикуляционных таблиц состоит в том, что все слоги
артикуляционных таблиц специально «конструируются» на основе
заранее заданных статистических и структурных закономерностей
слогообразования и физических характеристик данного языка и
с учётом технических требований, выдвигаемых практикой
артикуляционных измерений.
Известны, между тем, и другие способы составления таких
таблиц, применявшиеся различными авторами в различное
время. Рассмотрим основные из иих.
Краткий обзор других способов,
использовавшихся для составления слоговых
артикуляционных таблиц
Статистический метод
Этот метод был рекомендован МККТТ в 1932 г. при
составлении слоговых таблиц на базе международного языка
эсперанто. Сущность его следующая. Гласные и согласные звуки в
достаточном количестве и в принятой для данного языка пропорции
пишутся на отдельных карточках и помещаются в две урны.
Методом случайной выборки (вьшимая сначала согласный, затем —
гласный и снова согласный) мы получаем слоги типа «СГС» для
артикуляционных таблиц. Сочетания, имеющие смысл, а также
'невозможные в данном языке, во внимание не принимаются и
карточки вновь помещаются в урны. Аналогичным образом
могут быть получены и слоги с консонансами. Этот способ,
который мог иметь под собой какое-то основание при составлении
таблиц международного характера, оказывается неприемлемым
для составления национальных таблиц, так как никакие
языковые закономерности здесь не выдерживаются, кроме разве
частости встречаемости отдельно взятых звуков, которая, сама по
себе определяющей роли не играет.
Дополняя статистический способ учётом языковых
закономерностей, мы подходим неизбежно к тому же способу, который
был нами выше описан.
56
Метод членения речевого потока
Этот метод был предложен немецкими составителями таблиц
в 20-х годах и ими же признан недостаточным. В СССР
использовался при составлении слоговых таблиц Ю. С. Быковым в
1949—1950 гг.
Согласно этому способу, отрывки реального связного
речевого текста записываются в фонетической транскрипции (т. е. с
переводом букв в звуки), после чего проводится членение
полученного текста на отдельные звукосочетания одно-и двухсло-
говой структуры с целью сохранения как естественных
консонансов, так и неударных гласных, причём промежутки между
словами и отдельными звукосочетаниями не обязательно
являются разделами. После этого проводится перестановка
некоторых слогов для получения бессвязного текста и из полученного
таким образом слогового материала составляются таблицы.
Таблицы, в свою очередь, подвергаются правке на выравнивание в
них частоты встречаемости отдельных звуков.
Основная цель такого метода — получить таблицы,
максимально схожие с живой речью, причём предполагалось, что в
силу самого способа получения слогов, закономерности, присущие
речи, будут соблюдены здесь автоматически.
Однако очень скоро выяснилось, что этот метод создаёт лишь
видимость того, что языковые закономерности соблюдаются. На
самом же деле они оказываются при этом нарушенными самым
грубым образом. Действительно, при произвольном делении
текста в начале слогов появляются такие звукосочетания, которые
подчас оказываются невозможными для реальной речи на
данном языке. Звонкие согласные1 в массовом количестве переходят
в глухие. Так, например, если слово «резвый» разделено на
два слога «рез-вый», то, учитывая, что конечный согласный
в русском языке никогда не может быть звонким, получается, что
первый слог будет произноситься как «рее». Отсюда следует, что
пропорция содержания глухих и звонких согласных в речи и в
таблицах уже будет нарушена. Заставить же операторов
произносить слоги не по-русски (подчёркивая звонкие согласные) —
значит преднамеренно придать чтению таблиц иностранный
акцент и исказить их спектр по сравнению с спектром реальной
речи. Последняя операция по составлению таблиц —
выравнивание числа отдельных звуков в таблицах — приводит к нарушению
пропорции естественных для исходного речевого текста
звукосочетаний соседних звуков. Таким образом, от объективно
существующих в речи фонетических пропорций не остаётся и следа.
Таблицы, построенные таким способом, сохраняют лишь одну
существенную особенность реальной речи — её высокую
избыточность. Это объясняется тем, что сохраняются всё же наиболее
часто встречающиеся в речи и наиболее привычные для вос-
57
приятия звукосочетания. Но это обстоятельство противоречит
одному из основных требований, предъявляемым к слоговым
таблицам, которое предусматривает максимальную независимость
результатов измерений от действия психологического фактора.
Наглядным примером, иллюстрирующим недостатки этого
способа построения таблиц, являются таблицы, составленные
Ю. С. Быковым. Фактор избыточности в этих таблицах оказался
настолько высоким, что с учётом недостаточно тщательной
чистки этих таблиц от слогов, имеющих смысл слова, и некоторых
других .'недостатков привёл к тому, что результаты измерений с
этими таблицами занимают по своей величине промежуточное
положение между разборчивостью слов и разборчивостью
слогов, полученной по таблицам с минимальной избыточностью.
Поэтому. метод членения речевого потока нельзя отнести к
числу достаточно обоснованных методов.
2.4. Принципы построения и описание словесных
артикуляционных таблиц
Восприятие слов существенно отличается от восприятия
слогов, не имеющих смыслового значения. Для правильного
восприятия слога необходимо правильно услышать все
составляющие его звуки, для правильного же восприятия слова
достаточно услышать только часть составляющих его звуков, догадка
восполняет недослышанное. Так как вероятность догадки
зависит от степени привычности данного слова для слушающего, то
словесные артикуляционные таблицы должны содержать слова,
как можно более разнообразные по их смыслу и употреблению,
исключая специальные термины.
Эти слова не должны составлять ограниченную группу и
относиться к какой-либо узкой тематике. Ограниченная группа
артикуляционных элементов, как указывалось выше, даёт более
высокий процент разборчивости, чем это будет в
действительности. Так, 20% словесной разборчивости по таблицам,
составленным на основе изложенных здесь принципов, соответствует 81%
разборчивости ограниченной группы слов, состоящей из 32
заученных имён, и 88% разборчивости группы слов,
обозначающих двухзначные числа. Следовательно, общий объём слов в
таблицах должен быть достаточно большим и, безусловно, не
следует допускать повторения одних и тех же слов. Практика неко-
торьгх организаций показывает, что общий объём слов в
таблицах должен составлять около 20 000.
При всей важности психологического момента для
возможности узнавания слова необходим некоторый минимум
объективных предпосылок; для русского языка таким минимумом будет
правильное восприятие ударного слога и, по крайней мере, части
58
согласных в неударных слогах, а также ритмико-динамической
структуры слова в целом. Первое условие связано главным
образом с частотной характеристикой и динамическим диапазоном
русских звуков; второе — связано главным образом с
количеством слогов и с местом ударения в слове, что, следовательно,
должно быть обязательно учтено в словесных таблицах. Поэтому
таблицы должны содержать слова с возможным в русском языке
количеством слогов и местом ударения.
На основании анализа текстов из послевоенных произведений
советских писателей и газетных статей (всего объёмом в 22 000
слов) была определена относительная встречаемость разных
типов слов в русской речи.
Процент встречаемости в русской речи различных типов слов
Однослоговых слов
Двухслоговых слов с ударением
» » »
Трёхслоговых ¦ » »
» » »
» » »
Четырёхслоговых » »
» » »
» » »
» » »
Пятислоговых »
Слов из шести и более слогов
на
на
на
на
на
на
на
на
на
первом слоге .
втором »
первом »
втором »
третьем »
первом »
втором »
третьем »
четвёртом »
. 12,6%
. 15,3%
. 15,6%
. 6,0%
• 15,3%
. 8,0%
. 0,8%
. 6,6%
• 8,3%
. 1,5%
7,0%
3,0%
На основе этого анализа было составлено 50 таблиц по
50 слов каждая в соответствующей пропорции, так что каждая
таблица в миниатюре отражает ритмико-динамическую
структуру слов русской речи. Использовать в таблицах слова из
проанализированных текстов непосредственно в большинстве
случаев не удаётся, так как в тексте они встречаются в любой
форме (существительные и прилагательные — в различных падежах,
глаголы — в личной форме); в таблицах же слова должны быть
даны в словарной форме. В изолированном употреблении такие
формы, как «столе», «лома», «читая», «долин», «доке1», звучали
бы очень искусственно, иногда даже, как бессмысленные
звукосочетания. Заменить же в таких словах соответствующую форму
словарной в большинстве случаев невозможно без нарушения
числа слогов или места ударения (ср. «стола» — «стол»,
«лома», — «лом», «читая» — «читать» и т. п.). Пришлось вместо
таких слов подбирать другие, но с таким же количеством слогов
и € таким же местом ударения. Таблицы слов даются в
приложении 3 ').
1) Эти 50 таблиц составлены Лабораторией экспериментальной фонетики.
59
В таблицах слова размещены по клеткам так, чтобы их
удобно было читать и по горизонтали и по вертикали; при этом
избегались такие сочетания, которые могли бы вызвать смысловые
ассоциации, способствующие лёгкому запоминанию таблиц1).
2.5. Принципы построения и описание фразовых
артикуляционных таблиц
Как уже указывалось, смысловые (фразовые)
артикуляционные таблицы не могут использоваться в повседневных
контрольных испытаниях аппаратуры. Их «назначение состоит в том,
чтобы установить зависимость между слоговой или словесной
разборчивостью, измеренной на цепи, и способностью этой цепи
передавать связную речь. Эти таблицы должны отражать ритмико-
динамическую и мелодическую структуру речи в целом, так как
понимание смысла фразы зависит не только от того, как
расслышаны и поняты ключевые слова, но и от правильного
восприятия интонации. Например, может быть сказана фраза «как
хорошо!» в такой интонации, при которой оиа имеет
противоположный смысл «как плохо». При испытании смысловой
(фразовой) разборчивости возможно использование трёх видов таблиц:
1) таблицы, составленные по «викторинному» методу;
2) таблицы, составленные из отдельных фраз;
3) таблицы, составленные по методу «пропущенных фраз».
Первые содержат фразы в виде вопросов или предложений
назвать что-либо, вторые — не связанные друг с другом фразы,
третьи — связный текст.
Проверка разборчивости при помощи первых таблиц
проводится так, что слушающий даёт ответы на все поставленные
вопросы; по правильности ответов судят о том, правильно ли он
понял переданное. При испытаниях с таблицами второго типа
слушающий просто записывает то, что он слышит. При
пользовании таблицами третьего типа слушающий получает такую
копию читаемого текста, в которой он напечатан we весь, а с
пропусками экспериментальных фраз. Слушая, он следит по те'ксту
') Различными авторами были испробованы и другие принципы
составления словесных артикуляционных таблиц. Так, например, Ю. С. Быков
считал возможным не придерживаться строгой однотипности словесных таблиц
по числу слогов в словах :и месту ударения в них.'Это облегчает составление
таблиц, но, безусловно, снижает их однородность.
Чешские филологи, .в отличие от высказанной нами рекомендации,
считают желательным включение в словесные таблицы слов не только в
основных словарных формах, ,но и изменённых по падежам, лицам, наклонениям и
временам. Этим преследуется цель сделать словесный состав таблиц более
«живым».
Следует, однако, заметить, что никаких технических преимуществ это
приобретаемое таблицами свойство не даёт.
60
и во время коротких пауз, которые читающий делает после
экспериментальных фраз, ставит в местах пропусков знак « + »,
если он понял экспериментальную фразу, или же знак «—», если
он её не понял.
«Викторинный метод» имеет весьма существенные
недостатки. Во-первых, таблицы, составленные по этому методу,
содержат однотипные фразы и потому далеко не отражают
интонационного многообразия, присущего живой речи. Во-вторых, оии
ставят перед слушающим две задачи: не только понять
услышанное, но и суметь на него ответить. Само собой разумеется, что
решение или нерешение второй задачи никак «е может
свидетельствовать о качестве телефонной цепи. В-третьих, благодаря
однотипности вопросных предложений понимание фразы часто
сводится к необходимости понять одно слово, по отношению к
которому ставится вопрос.
Метод отдельных фраз на первый взгляд кажется самым
правильным и простым, но применяется реже других, так как
оказывается чрезвычайно громоздким, требуя много времени на
запись всего текста, притом между отдельными фразами
должны делаться довольно продолжительные паузы, что ставит
слушающего в неестественное для нормальных условий приёма речи
положение. Неестественность заключается ещё и в том, что в
живой речи каждое предложение подкрепляется общим смыслом
разговора, чего нет в этом методе. Запись же длинного
предложения без повторений чрезвычайно затруднительна, тогда как
повторение фразы, безусловно, недопустимо.
Метод «пропущенных фраз» свободен от недостатков
предыдущего метода, кроме того, он даёт возможность достаточно
полно отразить интонационную структуру речи.
Однако и он имеет недостатки: плюсы и минусы,
поставленные слушающим в тексте, не являются абсолютно объективными
свидетельствами того, правильно ли поняты экспериментальные
фразы. Субъективная оце'нка правильности восприятия в
принципе !не является недостатком, так как качество телефонных
устройств часто оценивается именно по сумме субъективных
мнений. Отсутствие объективного критерия правильности
принятой фразы является, безусловно, отрицательным моментом
только тогда, когда имеется основание подозревать, что операторы
или испытывающая организация заинтересованы в получении
определённых результатов.
Чтобы получить более объективные данные, можно
предложить слушающим вписывать в местах пропусков первые буквы
ключевых слов экспериментальной фразы. Опыт, поставленный
в Лаборатории экспериментальной фонетики, показал, что
операторы вполне успевают это сделать. Вместе с тем опыты,
проведённые нами на цепи с большими искажениями, показывают,
во-первых, что опе'раторы могут поставить первые буквы совер-
61
шенно других слов, также правильно передающих смысл фразы,
и, во-вторых, что разборчивость фраз при пользовании разными
методами почти совпадает. Таким образом, выбор того или
иного метода должен определяться только условиями испытаний.
Предлагаемые фразовые таблицы содержат более или менее
законченные отрывки из очерков и рассказов, опубликованных в
периодической печати. Экспериментальные фразы в них
заключены в скобки. В каждой таблице имеется по 50
экспериментальных фраз. Фразы не обязательно являются законченными
предложениями (от точки до точки), но они представляют только
такие части предложения, которые составляют некоторое
смысловое целое. После экспериментальных фраз возможна
естественная пауза, которая и должна быть сдельна при передаче
текста.
В тексте, отпечатанном для слушающих, пропуски,
соответствующие экспериментальной фразе, надо заключать в скобки.
Размеры пропусков надо делать такими, чтобы они не требовали
от оператора отвлечения внимания на то, как уместить запись
первых букв, или иа отыскание места для записи « + » и «—».
Читать таблицы 'нужно в нормальном темпе с выражением,
соответствующем живой речи, паузы после экспериментальных
фраз надо делать несколько удлинёнными. Эти паузы нужны
для того, чтобы обратить внимание' оператора на то, что была
передана именно экспериментальная фраза, в отношении
которой он должен принять решение, правильно ли она понята, и в
то же время для того, чтобы он имел некоторое время для
принятия решения, как оценить услышанную фразу. Кроме того,
некоторые операторы сосредоточивают внимание ма передаче
настолько, что перестают следить за -напечатанным текстом; во
время этой паузы они должны отыскать место, где необходимо
сделать запись. Здесь же следует отметить, что решение о
правильности или неправильности экспериментальной фразы иногда
оператор принимает после последующей фразы,
поддерживающей её по смыслу. В случае проведения эксперимента по методу
проставления букв слушающие пишут буквы и во время паузы.
Вместо нерасслышанных слов пишутся чёрточки. В этом случае
проверка таблиц должна проходить с привлечением оператора
и не может быть механической, а должна содержать анализ
нерасслышанных или неправильно понятых слов, чтобы можно
было судить о том, понята ли фраза в целом.
В качестве примера в приложении 4 приводится выдержка
из фразовой артикуляционной таблицы отдельно для
передающего и принимающего операторов.
Глава 3
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ АРТИКУЛЯЦИОННЫХ
ИСПЫТАНИЙ
3.1. Общие положения
Измерение разборчивости проводится путём передачи по
испытуемому тракту серии таблиц, состоящих из
артикуляционных элементов речи, записи услышанного и вычисления
среднего процента правильно принятых элементов. В зависимости от
используемых артикуляционных таблиц (слоговые, словесные,
фразовые) измеряют следующие виды разборчивости:
— разборчивость звуков — D;
—• разборчивость слогов — S;
— разборчивость слов ¦— W;
— разборчивость фраз — /.
Поскольку при передаче, приёме1 и последующей сверке
артикуляционных элементов участвуют операторы, обладающие
определёнными субъективными свойствами, то и результаты
определения артикуляции могут получить недопустимые
субъективные отклонения. Эти отклонения могут быть устранены, если
ограничить влияние этих субъективных факторов, т. е. средний
результат приёма артикуляционных элементов должен зависеть
только от качества самого испытуемого тракта при постоянном,
усреднённом и эталонированном влияниях свойств
измерительной бригады и методики измерения. Важнейшими
субъективными факторами, которые вызывают такого рода отклонения,
являются: дикция и особенности слуха операторов, их внимание,
сообразительность, уровень развития и образование, сложность
передаваемого текста, степень знакомства с этим текстом, форма
изложения материала, скорость передачи и т. д.
Рассмотрим вопросы регламентации методики
артикуляционных испытаний. Такие регламентации в значительной степени
снижают влияние субъективных факторов, делают их всегда
постоянными и этим облегчают задачу получения повторяющихся,
сопоставимых результатов измерения разборчивости, проводив-
63
шихся различными бригадами в различных организациях, а
также позволяют проводить экспериментальную проверку
результатов расчёта.
Наиболее широкое применение нашёл метод слоговой
артикуляции. Вследствие отсутствия смыслового значения у
передаваемых слогов в значительной мере устраняется влияние многих
субъективных факторов. Чтобы результаты испытаний носили
¦ещё более объективный характер, МККТТ рекомендует вводить
поправочный коэффициент (коэффициент экспериментальной
практики бригады), характеризующий субъективные отклонения
данной бригады от идеальной, не имеющей никаких дефектов
слуха, произношения и внимания [6].
Рекомендации, приводимые ниже, являются результатом
обобщения опыта работы с артикуляционными бригадами в
Академии связи и ряде других организаций в течение 1947—1958 гг.
с учётом существующих рекомендаций МККТТ и ГОСТ [7].
Рекомендации касаются:
— комплектования артикуляционных бригад;
— тренировки артикуляционных бригад;
— порядка проведения передачи, записи и проверки
артикуляционных таблиц и исправления результатов измерения
разборчивости.
3.2. Комплектование артикуляционных бригад
Измерения проводят артикуляционные бригады, состоящие из
нескольких операторов, с целью усреднения их субъективных
свойств. Артикуляционные бригады комплектуют следующим
образом. Отбирают лиц, не имеющих дефектов речи и слуха,
обладающих определёнными комбинационными способностями,
вниманием и быстротой реакции. Согласно рекомендациям
МККТТ этим требованиям лучше всего удовлетворяют молодые
люди от 18 до 23 лет. Ограничение возрастного состава 23
годами вряд ли можно считать обоснованным.1) Однако надо иметь
в виду, что с возрастом изменяется внимание, быстрота реакции,
а после тридцатилетнего возраста наступает заметная потеря
слуха на частотах свыше 3000 гц (например, при частоте 4000 гц
в возрасте от 30 до 40 лет потеря слуха составляет 5 дб).2)
В бригаду можно включать операторов в возрасте до 30 лет.
}) Мы в своей .работе, впервые устанавливая постоянные русской речи,
строго выдерживали возрастной и (национальный состав бригады, которая
состояла из 8—10 человек и равного числа мужчин и женщин.
2) См. гл. 7S
64
При отборе кандидатов в бригаду сначала проводит осмотр
врач-отоларинголог, выявляя явные дефекты слуха и речи.
Окончательный отбор осуществляется после тщательного изучения
данных каждого оператора — порога слышимости, средних
результатов измерения разборчивости, получаемых при приёме и
передаче в период тренировочных испытаний. Бели окажется,
что какой-либо из операторов систематически при передаче или
приёме даёт результаты, сильно отличающиеся от других, то,
даже если он и не1 имеет явных отклонений слуха или произно-
цшния, его следует исключить из бригады.
Пороги слышимости отдельных операторов не должны
отклоняться больше, чем на ±5-f-6 дб от среднего порога слышимости
всей бригады.
В работе принимающих операторов разница результатов
испытаний объясняется главным образом различием порогов
слышимости отдельных операторов вне зависимости от их пола. Но
при 'Передаче по тракту, имеющему частотные ограничения,
результаты испытаний, 'проводимых мужчиной и женщиной, могут
значительно отличаться вследствие различия мужских и женских
голосов как по интенсивности звука, так и по спектральному
составу.
Поэтому бригаду в зависимости от требований,
предъявляемых к 'Ней, можно комплектовать либо из 50% мужчин и 50%
женщин, либо только из мужчин, либо только из женщин; что же
касается принимающих операторов, то ими могут быть лица
обоих полов.
Систематическое отклонение средних значений результатов
испытания, полученных отдельными операторами хорошо
подобранной 'и тренированной бригады, может отличаться от средних
значений, получаемых другими операторами, не больше чем на
7—10% слоговой разборчивости .при оптимальных громкостях
передачи. Следовательно, отсутствие или замена одного из
операторов артикуляционной бригады может значительно повлиять
•на средние результаты 'измерения, если состав бригады
малочислен. Для того чтобы отсутствие или замена одного из операторов
не изменила бы средний результат испытания всей бригады
больше чем на ±2%, надо, чтобы бригада состояла из 8—10 человек.
При этом наиболее полно будут отражены и основные
характеристики различных голосов, и другие субъективные особенности
операторов (исключая аномальные). Минимальное число
операторов в бригаде, допускаемое по рекомендациям МККТТ, равно
3 человекам, хотя для обеспечения равного числа мужских и
женских голосов она должна состоять не менее чем из 4 человек.
Операторы артикуляционной бригады долж'ны совершенно
свободно читать, быстро и разборчиво записывать слоги и слова
без малейшего напряжения и иметь разборчивый почерк.
5-294 65
3.3. Тренировка артикуляционных бригад
Весьма важным моментом в подготовке артикуляционной
бригады является её тренировка, конечная цель которой состоит
в такой подготовке бригады, которая позволила бы в процессе
производства самих испытаний в максимальной степени
исключить субъективные факторы. Важнейшей предпосылкой этого
является выработка у операторов определённого ритма в работе,
правильного произношения, способности поддерживать
постоянный уровень передачи и способности распознавать слоги при
различных видах искажений.
Первые тренировки следует проводить путём передачи
слогов по воздуху или через высококачественный тракт с целью
ознакомления операторов с таблицами.
Последующие тренировки проводят на трактах с
различными видами искажений, но в основном с такими, при которых
далее будут проводиться исследования. Поэтому целесообразно
создавать стабильные тренировочные тракты, состоящие1 из
элементов того же типа, что и испытуемые тракты, или элементов,
близких к испытуемым по электроакустическим параметрам, но
неизменным в течение всех тренировочных измерений.
Типичное нарастание тренированности бригады при передаче
слогов по воздуху, когда передающий оператор находится на
расстоянии одного метра от слушающих, показано -на рис. 3.1.
1
/
\
V
)
/
/
S
100
9S
90
as
80
7 / 2 3 4 5 6 7 8 9 W И 12 13 1U15 *6
Рис. З.1. График начальной
тренировки артикуляционной бригады при
передаче слогов по воздуху
Следует особо подчеркнуть, что, помимо общей тренировки
бригады, необходимо проводить дополнительную тренировку
каждый раз, когда предстоит переход к испытаниям при новом
виде искажений, и добиваться постоянства получаемых
результатов.
66
На рис. 3.2 показано, как нарастала тренированность к
новому виду искажений — ограничению низких частот — у хорошо
тренированной бригады, имеющей стаж работы 7 месяцев, но
которая до этого работала «а трактах с ограничением высоких
частот. Кривые (рис. 3.2) построены по 6 точкам, полученным
юо
во
60
ЬО
20
О
5% Передаётся полоса частот 2000'-«
4
3
2
1
< *
(
чч
ч
1
t
/- 6.3.52
2 - Н 3.52
3 - G 3.52
4 - 22 3 52
20 40 60 80 100 120
Ь дб
Рис. 3.2. Процесс нарастания
тренировки .бригады к определённому виду
искажений
в один день работы артикуляционной бригады. На том же гра*
фике указаны даты испытаний, на основе которых можно судить
о длительности процесса нарастания тренировки к
определённому виду искажений.
В течение тренировочного периода, который длился около
полутора месяцев, бригада работала 3 раза в неделю по 6
циклов за каждый рабочий день. При этом проводилась тренировка
к приёму через тракт с ограничением низких частот при
различных затуханиях и различных частотах среза фильтра вч.
Прирост разборчивости в полосе 2000—оо достиг 40%.
Наблюдения 'показывают, что чем более необычен вид
искажений, тем дольше длится период тренировки. К такому виду
искажений относится срезание низких частот при помощи
фильтра вч. Значительно быстрее происходит иарастание тренировки
к искажениям спектра, где 'не передаются высокие частоты. Это
объясняется тем, что в повседневной жизни часто приходится
встречаться с подобными искажениями, происходящими
вследствие большого поглощения окружающими предметами высоких
частот.
При отсутствии постоянной работы тренирова'нность бригады
к определённому виду искажений постепенно теряется.
Необходимо иметь контрольные тракты, обладающие стабильными
электроакустическими данными, по которым можно убедиться
в неизменности результатов, даваемых бригадой, или ввести
соответствующий поправочный коэффициент в результаты
испытаний на основе данных, полученных на контрольном тракте.
5* 67
Небезынтересным является и тот факт, что при новых
тренировках к определённому виду искажений тренированность
нарастает в пределах передачи даже одной таблицы и частично
теряется в промежутке между передачей таблиц.
При испытании разборчивости слов процесс нарастания
тренировки протекает в 6—8 раз быстрее по количеству испытаний,
чем при измерении слоговой разборчивости, хотя с учётом
большей затраты времени на производство самого испытания
выигрыш времени для тренировки бригады оказывается не столь
большим.
Добиваться получения установившихся средних значений
разборчивости необходимо лишь в случаях, когда впервые
проводятся научные исследования зависимости разборчивости от
какого-либо фактора или вида искажений. Во всех же остальных
случаях испытания однотипных трактов достаточно иметь
бригаду, обладающую общей тренированностью, и эталонные тракты
с известной разборчивостью для эталонной бригады. Тогда путём
введения коэффициента экспериментальной практики
результаты испытаний данной бригады легко приводятся к идеальным.
3.4. Порядок передачи, записи и проверки таблиц
артикуляционных элементов при испытаниях
Измерение разборчивости слогов и звуков
Результаты испытаний слоговой разборчивости сильно
зависят от методики передачи слогов через испытуемую цепь. Слоги
можно передавать или после 'некоторой вводной фразы типа
«Пожалуйста, запишите КИЗНЬ», «Вы должны прослушать
ЗАЦ» и т. д. или без вводной фразы путём передачи одних
только слогов через равные промежутки времени.
Из работ Флетчера [8] известно, что первый способ передачи
слогов несколько повышает полученный процент разборчивости
за счёт большего привлечения внимания оператора, более
естественного звучания слога в тексте вводной фразы и создания
более естественных условий работы угольного микрофона
(предварительное озвучивание); однако он очень утомителен для
передающего оператора и не даёт точной регламентации в
выдержке времени, ее говоря уже о том, что при этом удлиняется
общее время измерения.
В СССР принята рекомендованная МККТТ методика
передачи слогов без вводных фраз. Оператор диктует слоги перед
звукоприёмником испытуемого тракта ровным голосом, внятно,
без преувеличенной подчёркнутости и без растягивания гласных;
в определённом ритме — один слог в 3 секунды B0 слогов в
минуту). Слоги должны произноситься так, как они звучат в
разговорной речи в начале слова; повторение слогов не допускается.
68
За один приём (до смены передающего оператора) можно
передавать 50—100 слогов, что для тренированной бригады не
является утомительным.
Для соблюдения ритма -передачу следует вести под контролем
метронома, работающего со скоростью 20 ударов в минуту. Опыт
показывает, что операторы чрезвычайно чувствительны к
изменению ритма и скорости передачи слогов. Так, например, если
операторы натренированы на приём со скоростью 20 слогов в
минуту, то даже незначительное увеличение скорости B3 слога
в минуту) приводит к появлению торопливости, вследствие чего
увеличивается число ошибок, а при плохой слышимости
пропускаются даже целые слоги. Вместе с тем незначительное
замедление темпа передачи A7 слогов в минуту) для тех же
операторов вызывает томительное ожидание, им кажется, что они
пропустили слог.
Слишком медленный темп передачи вызывает также и
тенденцию к 'Незакономерному повышению результата измерений, так
как при этом создаются более благоприятные условия для
проявления фактора избыточности, полностью устранить который из
артикуляционных таблиц, как показано в гл. 2, невозможно.
Ещё более резкое незакономерное повышение процента
разборчивости вызывается неправильным чтением слогов с иарочитым
подчёркиванием их, растяжкой гласных, что не соответствует
нормальному речевому процессу.
Приведённые примеры свидетельствуют о том, что изменение
режима передачи приводит к изменению результатов испытания,
поэтому в процессе измерения разборчивости недопустимо
изменение »и в скорости передачи, ни в произношении слогов, т. е.
нужна строгая регламентация для получения сопоставимых
результатов испытания.
Существенное значение для результатов испытания имеет
громкость, с которой произносятся слоги. Различные операторы
(дикторы) при передаче могут поддерживать либо одинаковый
для всех уровень передачи, либо поддерживать постоянный свой,
индивидуальный, .наиболее естественный для каждого из них
уровень, либо совсем не заботиться о поддержании того или иного
уровня. Во всех этих случаях результаты испытаний будут
различны.
На рис. 3.3 приведены экспериментальные зависимости
слоговой разборчивости от затухания тракта при различных
ограничениях 'полосы передаваемых частот для двух случаев:
сплошная линия — одинаковый уровень речи, поддерживаемый
операторами; пунктирные линии — когда уровень речи операторов не
фиксировался (каждый оператор произносил слоги с наиболее
естественным для него уровнем). Из графика видно, что
изменились ine только ве'личины разборчивости, но и характер
закономерности.
69
Это изменение характера закономерности объясняется
большим разбросом уровней голосов во втором случае. Все
параметры русской речи установлены при строгой регламентации
УРОВПолоса пропускаемых
«ас/пот:
Я - SO- 10000 гц
6-50- 2000 гц
В - 50 - 900 гц
1-е фиксацией
уробня речи
2 - без jpt/ксации
уровня речи
90
80
70
60
SO
ЬО
30
го
ю
о
с.
с
iv
ь ^
1
~г~
¦/¦
2"
у
гч
\
\
¦ч
1
V
\
ч
<\ i
2\
ь
\ \
\
\
\
Ч
^_ ч
ч
\
\
\
а
s 1
>tO 20 30 Щ?0 60 70 вО 90100 ПО
Рис. 3.3. Зависимости результата
артикуляционных измерений .от .режима 'передачи
ней. Это даёт возможность обеспечить лучшее совпадение
расчётных и экспериментальных величин для различных
артикуляционных бригад (особенно малочисленных), имеющих
различный естественный уровень громкости голосов.
Рис. 3.4. Диктор, ведущий передачу, и
оборудование его рабочего места
Из рис. 3.4 видно, как сле'дует размещать индикатор уровня
речи, артикуляционную таблицу, звукоприём'ник-микрофон и
ограничительное кольцо, чтобы обеспечить удобство наблюдения
за индикатором и чтения слогов для передающего оператора
(диктора). На рис. 3.5 показана работа бригады на приёме.
Итак, интенсивность звука при произношении слогов должна
быть постоянна в течение всего измерения. Контроль за
интенсивностью звука ведётся при помощи индикатора звукового дав-
70
ления. Интенсивность звука для всех передающих операторов
должна выдерживаться одинаковой.
Хотя специальная проверка описанных выше
артикуляционных таблиц показала, что они не запоминаются, однако с целью
предохранения результатов испытаний от искажения вследствие
Рис. 3.5. Момент работы артикуляционной бригады на
приёме
облегчения восприятия отдельных слогов не следует в один день
повторять передачу одних и тех же таблиц.
Записывают принятые слоги на специально разграфлённых
бланках, что облегчает и самую запись, а при сверке позволяет
безошибочно определить местоположение переданного слога.
Для этого запись должна производиться последовательно по
строкам или столбцам в том же порядке, в каком читаются слоги
с артикуляционной таблицы. Если принимающий оператор
совершенно не воспринял переданного слога, он должен
прочеркнуть соответствующую клетку бланка для записи.
Перед чтением слогов передающий оператор сообщает
принимающему (или принимающим) 'номер передаваемой таблицы,
свою фамилию и порядок передачи.
Принимающие операторы, кроме того, на бланках отмечают
условия испытания, номер рабочего места и свою фамилию. Эти
записи облегчают работу по систематизации результатов
испытания. Форма бланка для записи слогов показана в табл. 3.1.
Испытания не должны в один день длиться более 3—4 ч, в
противном случае будет наступать утомляемость операторов,
приводящая к увеличению ошибок, снижающих процент
разборчивости и приводящих к несопоставимым результатам
измерения. Бели работа операторов организована так, что все одно-
71
временно участвуют или в приёме1, или в передаче (нет
отдыхающих в ожидании своей очереди), то после каждого часа работы
им должен предоставляться 10—15-минутный отдых.
Таблица 3.1
Форма бланка для записи слогов
Таблица .
Переда юи
Принимав
№
ций
ощий -
Условия измерений
-
Q
д
% D-
ата
Практикой работы ряда учреждений установлено, что при
работе в шумах, где получается более низкий процент
разборчивости, требуется большее напряжение внимания операторов,
утомляемость наступает гораздо быстрее и поэтому через 2—
—2,5 ч работы необходимо операторам предоставлять
полуторачасовой отдых.
При работе в шумах с уровнем выше 80 дб, как показали
исследования Лаборатории биофизики слуха АН СССР и
практические наблюдения ряда других организаций, измерения
разборчивости должны проводиться только после того, когда слух
операторов и вся нервная система адаптирует к этим условиям.
Измерения можно начинать только после воздействия на
операторов шума, свойственного испытуемому тракту,
продолжительностью не менее 15 мин.
Число правильно принятых слогов определяют путём
сравнения записи с переданной таблицей. Сверку производят не с
голоса, как это иногда делают, с целью ускорения процесса
проверки, а визуально. При сверке с голоса вносится ряд ошибок,
свойственных передаче слогов по воздуху, как это следует из
рис. 3.1. Если же при сверке с голоса оператор будет стараться
подчёркнуто чётко произносить слоги с целью устранения оши-
72
бок, то он будет приобретать тренировку в неправильном
произношении слогов во время испытаний, что также недопустимо.
МККТТ рекомендует проводить сверку лицам, не
принимавшим участие в испытании. По 'нашему мнению это требование
не является обязательным. Наоборот, сверка оператором,
производившим запись, уменьшает количество ошибок, связанных с
неразборчивостью почерка; необходимо только исключить
преднамеренные искажения результата, связанные с возможной
заинтересованностью проверяющего.
Слог считают принятым неправильно, если хотя бы один звук
в слоге записан неправильно, пропущен или добавлен — при
сверке его зачёркивают.
При измерении звуковой разборчивости отмечают каждый
неверно принятый звук, а при измерении слоговой
разборчивости достаточно отметить первый замеченный неправильно
принятый звук и на этом основании весь слог считать принятым
ошибочно, we заботясь о сравнении других звуков этого слога. Это
несколько сокращает время, необходимое для проверки таблиц
при подсчёте слоговой разборчивости.
Для удобства анализа и определения средних значений,
результаты испытаний следует сводить в таблицу (табл. 3.2).
Таблица 3.2
Сводная таблица результатов артикуляционных измерений
№
пп.
1
2
3
4
Приём
Среднее по передаче
Передача
1
S Vo
2
S Vo
3
О О /
о /о
4
SVo
№№ табл.
1
Среднее
по
приему
Среднее по
бригаде
Примечание. Форма сводной таблицы результатов измерений
предусматривает возможность передачи за один приём (без смены
передающего оператора) одной или двух таблиц по 50 слогов, т. е.
максимально единичное измерение может включать приёмо-передачу 100 слогов.
Если передаётся по 50 слогов, то столбцы (S%) на две колонки не
делятся.
73
Измерение разборчивости слов
Измерение разборчивости слов при испытании трактов
должно состоять из передачи тго испытуемому тракту серии таблиц
слов, >их записи и последующего определения процента
правильно принятых слов. Измерение разборчивости слов может
считаться целесообразным только при очень низких процентах
слоговой разборчивости, при работе в шумах, при полевых
испытаниях на движущихся объектах, где запись становится
недостаточно чёткой и поэтому прочесть при сверке слоги, не имеющие
смыслового значения, затруднительно, а также при специальных
исследованиях.
Передачу слов так же, как и передачу слогов, должны вести
ровным голосом, чётко, .но без подчёркивания начала слова.
Скорость передачи должна быть одно слово в 6 сек A0 слов в
минуту) и контролироваться при помощи метро:нома. Так же1
выполняются и остальные правила, рекомендованные при
испытании слоговой артикуляции. Следует лишь подчеркнуть, что
повторное использование уже переданной таблицы возможно здесь
только через довольно длительный промежуток времени (около
одного месяца), за который будет передано большое количество
других таблиц и оператор полностью забудет эту таблицу.
Сверку словесных таблиц производят с голоса, т. е. когда один
оператор читает, а остальные проверяют записи принятых таблиц.
Это допустимо потому, что здесь очень мала вероятность
пропустить ошибку, так как разборчивость слов при передаче по
воздуху на небольшом расстоянии при отсутствии шума близка
к 100%.
Измерение разборчивости слов по
методу выбора
Способ измерения словесной разборчивости по методу
выбора [39] состоит в том, что принимающему оператору требуется
¦не записать услышанное1 слово, как при обычных
артикуляционных измерениях, а только угадать (выбрать) услышанное слово
из группы сходных по звучанию слов, имеющихся перед глазами
принимающего и подчеркнуть его.
Так, например, если передаётся слово «план», то
принимающий оператор должен подчеркнуть его на своём бланке, где
отпечатана группа слов: «бланк, план, бант, банк». На достаточно
высококачественном тракте он сделает это без труда, а при
наличии искажений вероятность ошибки становится
существенной.
Достоинства этого метода следующие:
а) не надо создавать специальных лабораторных условий
для работы артикуляционной бригады,
74
б) нет необходимости тренировать бригаду (обычно
достаточно кратко'проинструктировать её),
в) не надо записывать услышанные слова, что упрощает и
ускоряет технику испытаний.
Эти обстоятельства делают данный метод особо
предпочтительным при производстве испытаний в трудных условиях,
например в движущихся объектах и при высоких уровнях шума.
Образец таблицы слов, применяемых при измерении по
методу выбора, приводится в приложении За. В таблицу
включаются 'слова, имеющие приблизительно одинаковую разборчивость
в пределах 20-4-70% и легко смешивающиеся друг с другом при
приёме в каждой группе из 4 слов.
При передаче такой таблицы диктор прочтёт:
Номер один: план, повадка, мол.
Номер два: плод, трение1, насыпать.
Номер три: даровой, снасть, круг.
Номер четыре: серп, обнести, 'пролить.
Номер пять: белить, повод, помыть.
Номер шесть: выбрать, налить, мост.
Номер семь: грешить, быть, принимать.
Номер восемь: вывесить, век, бред.
Номер девять: жар, вдеть, балет.
Принимающий сделает при этом 27 подчёркиваний в
имеющемся у него дубликате читаемой таблицы.
Предварительные данные показали, что величины словесной
разборчивости, получаемые по методу выбора, практически
совпадают с величинами, получаемыми обычным методом измерения
разборчивости слов, процесс же измерения упрощается.
Измерение разборчивости связного текста
Измерение разборчивости связного текста проводят только
при разработке 'нового типа таблиц для экспериментального
установления зависимости между понятностью и другими
видами разборчивости. Методика определения понятности связного
текста излагалась выше при описании принципов построения
фразовых артикуляционных таблиц в гл. 2.
3.5. Исправление результатов измерения
Общие замечания
При измерении разборчивости, как и 'при всяком другом из-
мере'нии, возможны отклонения от истинной величины. В
результате этих отклонений разборчивость, измеренная в одних и тех
же условиях для одной и той же передающей системы, оказы-
75
вается непостоянной, а колеблется от опыта к опыту, от одной
¦пары операторов к другой и, наконец, от одной бригады к другой.
Поэтому, естественно, возникает задача об исправлении
результатов измерения.
Источники отклонений при измерении разборчивости весьма
многообразны. В зависимости от того или иного происхождения
этих отклонений должны применяться и различные способы
получения истинного результата.
Все ютклонения могут быть разбиты .на две группы:
случайные и систематические.
Случайные отклонения
Как указывалось выше, при определении
разборчивости существенную роль играют условия проведения
испытания. Такие факторы, как уровень речи, чёткость произношения
и скорость передачи слогов, степень внимательности и быстроты
реакции операторов, острота слуха и слуховая память и т. д., не
являются 'постоянными и могут быть фиксированы лишь
частично.
Очевидно, что каждый из операторов и вся бригада в целом
при определённых условиях проведения испытания
характеризуются некоторыми средними для них уровнем передачи,
остротой слуха, быстротой реакции, внимательностью и т. >п.
Отклонения от этих средних значений носят чисто случайный
характер.
Помимо перечисленных случайных отклонений, связанных с
особенностями артикуляционной бригады, являющейся
одновременно и наблюдателем, проводящим отсчёт, и элементом,
начинающим и заканчивающим тракт, на результаты измерений
может влиять целый ряд случайных факторов, не связанных
непосредственно с бригадой: более или менее плотное прилегание
телефонов к уху, появление1 случайного шума, вызванного
самими операторами или проникшего извне, появление случайных
электрических помех или изменение усиления элементов
передающей системы вследствие колебания напряжения источников
питания и т. п.
Все указанные отклонения могут изменить результат
каждого отдельного испытания как в сторону увеличения, так и в
сторону уменьшения и, как всякие случайные величины,
исключаются усреднением результатов достаточно большого числа
опытов при достаточном количестве операторов.
76
Систематические отклонения
Общие замечания. Если результаты измерения
разборчивости получены не только усреднением отдельных 'результатов
в бригаде, но и усреднением результатов, полученных большим
количеством бригад, то по отношению к общему среднему все
отклонения могли бы рассматриваться как случайные. Однако
практически это не выполнимо, так как потребовало бы
громадных материальных затрат и затраты времени для получения
каждой отдельной величины разборчивости. Для оценки
измеряемой цепи при определённых условиях её работы путём
измерения разборчивости приходится ограничиваться только
определённым количеством операторов в бригаде. Поэтому отклонения,
присущие данной бригаде, после усреднения случайных
отклонений, для каждого из операторов бригады следует считать
систематическими отклонениями, характерными для данной
бригады. Учёт этих систематических отклонений и является задачей
введения поправки на бригаду.
Существует две разновидности систематических отклонений.
Переменная часть си с, т ематических
отклонений. При измерении разборчивости возможны ошибки как
при произношении слогов (замена одних звуков другими или
недостаточно ясное произношение отдельных звуков), так и при
записи их (пропуск некоторых звуков за счёт невнимательности,
неправильная запись правильно услышанных звуков и т. п.).
Ошибки подобного рода всегда ухудшают результаты
измерения, а усреднённая, измеренная величина разборчивости
включает в себя среднюю величину ошибок. Отсюда следует, что
само по себе усреднение ещё не даёт истинной величины
разборчивости.
Уже небольшое количество повторений опыта артикуляции
в одних и тех же условиях показывает (см. рис. 3.2), что средние
величины разборчивости непрерывно увеличиваются от
испытания к испытанию, и в конце концов достигают некоторой
установившейся величины. По самому характеру этих ошибок видно,
что их среднее число зависит от того напряжения внимания, с
которым приходится работать операторам при проведении
опыта артикуляции. Чем больше требуется усилий, тем более
вероятны ошибки.
Поэтому вновь начинающие операторы делают больше
ошибок, чем операторы, имеющие опыт в измерениях при данных
условиях; точно так же операторы, тренированные в одних
условиях, делают больше ошибок при переходе к новым условиям;
и, больше того, в первой половине таблицы, при переходе к
новому виду искажений, операторы делают больше ошибок, чем
во второй.
77
По мере увеличения опыта работы в разнообразных условиях;
период «освоения» в каждом данном виде условий сокращается,
(но тем не менее, всё же имеет место. Эта переменная часть
ошибок данной бригады является одной разновидностью
систематических ошибок.
Постоянная часть систематических
отклонений. Достижение бригадой устойчивых величин ещё не
является признаком того, что достигнуто истинное значение
измеряемой величины разборчивости. Установившиеся результаты
измерений, полученные одной бригадой, могут отличаться от
установившихся результатов измерений, полученных другой
бригадой. Эта разница определяется психофизиологическими данными
операторов: громкостью, высотой и тембром голосов, ясностью
и способом произношения, степенью -внимательности, быстротой
реакции и комбинационной 'способностью, которая может быть,
достигнута тренировкой.
Указанные индивидуальные качества бригады составляют
постоянную часть систематических отклонений для данной
бригады.
Метод исправления результатов измерения.
Как переменные, так и постоянные отклонения должны быть,
учтены и устранены при обработке результатов
артикуляционных испытаний, чтобы получить данные, действительно
характеризующие тракт и не зависящие от индивидуальных
особенностей конкретной бригады. Способы введения поправки на эти
отклонения могут быть различны и определяются тем смыслом,,
который вкладывается в понятие об «истинной величине
разборчивости».
Учёт систематических отклонений
Истинное значение разборчивости можно определить как
вероятность правильного приёма элементов речи на данном
тракте; оно не зависит от особенностей конкретной артикуляционной
бригады. Исходя из этого определения, введём понятие об
«идеальной разборчивости», величина которой и принимается за
истинное значение 1).
Идеальная бригада характеризуется тем, что входящие в её
состав операторы не имеют абсолютно никаких дефектов
произношения, слуха и внимания и, следовательно, свободны от каких
бы то ни было ошибок, кроме тех, которые обусловлены объек-
') Другим способом могло бы явиться отождествление истинной
величины разборчивости со средней установившейся её величиной, полученной
большим числом артикуляционных бригад. Совершенно очевидно, что
приближение к подобным образом регламентированным величинам было бы
практически чрезвычайно затруднительно и громоздко.
78
тинными свойствами испытуемого тракта. Реальная бригада не
может обладать такими характеристиками, однако
приближение к ним после соответствующего отбора и тренировки может
быть достигнуто.
Идеальная бригада при передаче через неискажающую
систему в оптимальных условиях громкости при отсутствии шумов
должна обеспечить величину разборчивости 100%. Работавшие
у нас в 1950—1952 гг. бригады давали в этих условиях слоговую
разборчивость 99,8%.
Понятие идеальной разборчивости определяет и способ
введения поправки на постоянные отклонения. Если определение
разборчивости некоторого тракта проводится идеальной бригадой,
то в 'результате 'испытаний будет получена идеальная
разборчивость формант (А), представляющая собой действительную
вероятность правильного приёма формант по данной цепи. До сих
пор мы рассматривали членение речи на фразы, слова, слоги и
звуки. Звук является элементарной частицей слышимой речи,
частотный анализ показывает, что звук, в свою очередь, может
быть разложен на свои элементарные составляющие, которые
называются формантами.
Таким образом, мож-но ввести понятие и о разборчивости
формант (А), которое позволяет успешно решать ряд задач,
связанных с проблемой измерения и особенно расчётом
разборчивости речи.
Подробное 'понятие о формантах и формантной
разборчивости дано в гл. 5.
Вероятность правильного приёма формант на том же тракте
операторами 'неидеальной бригады будет, очевидно, меньше. Она
определяется двумя факторами: вероятностью того, что
форманты дойдут до приёмного конца тракта без искажений и с
положительным уровнем ощущения А и вероятностью того, что
операторы сами не сделают ошибок при передаче и приёме г.
Так как эти две вероятности можно считать взаимно не
зависящими друг от друга, то общая вероятность правильного
восприятия формант будет равна их произведению
А0=гА. C.1)
Отсюда следует, что идеальная разборчивость формант для
дайной цепи может быть получена как частное от деления
фактически полученной разборчивости Aq на величину z,
характеризующую свойства бригады:
А = 4*-. C.2)
Величина z зависит от особенностей и степени практики
(тренированности) бригады и называется коэффициентом
экспериментальной практики.
79
Необходимо отметить, что поправка при помощи
коэффициента z не может быть непосредственно определена для слоговой
разборчивости, а должна вычисляться из сопоставления именно
разборчивости формант.
Это определяется тем, что учёт целого ряда индивидуальных
•особенностей, имеющих частотные зависимости, может быть
осуществлён для всей бригады в целом путём простого
суммирования этих особенностей отдельных операторов только через
разборчивость формант, так как ни один из видов разборчивости,
кроме разборчивости формант; не обладает свойством
суммируемости по частоте, как это будет пояснено в гл. 5.
Для исправления результатов измерений разборчивости
необходимо иметь:
а) эталонные цепи, для которых известна величина
разборчивости формант Л;
б) зависимость слоговой разборчивости от разборчивости
формант (рис. 6.11).
При этом эталонные цепи необходимо иметь с различными
видами искажений, так как одна и та же бригада для различных
видов искажений может иметь различный коэффициент
экспериментальной практики z. Кроме того, эталонные цепи
желательно иметь с разборчивостью формант, близкой к 50%, так как в
неискажающих системах при значениях разборчивости, близких
к 100%, даже небольшая ошибка в измерении слоговой
разборчивости ведёт к значительной ошибке в величине поправки.
Процесс градуировки бригады сводится к следующему:
1) измеряют с помощью данной бригады слоговую
разборчивость 50 на эталонной цепи с определённым видом искажений;
2) по зависимости S=f(A) находят соответствующее
измеренному значению слоговой разборчивости So разборчивость
формант Ло;
3) вычисляют коэффициент экспериментальной практики z
из соотношения z = —- , где А — известная для данной эталонной
/л
цепи разборчивость формант.
Исправление же результатов измерения производят в такой
последовательности:
1) измеряют слоговую разборчивость So на испытуемой цепи;
2) определяют соответствующую этой величине разборчивость
формант Л о;
3) вычисляют идеальную разборчивость формант по формуле
4) с помощью той же зависимости S=f(A) определяют
искомую идеальную разборчивость слогов 5.
80
05-
Изложенный метод 'исправления результатов измерений
достаточно прост и его следует применять в различных
организациях с целью получения сопоставимых результатов. Однако, пока
нет таких эталонных трактов, можно использовать этот метод
для получения сопоставимых результатов измерения в одном
учреждении, используя для этого
стабильные тренировочные тракты, $
для которых может быть однажды
установлено установившееся
значение разборчивости (очевидно
близкое к идеальному при хорошем
комплектовании артикуляционной
бригады).
В Академии связи при
обработке экспериментальных данных для
получения идеальной артикуляции
был принят иной метод внесения
поправки (хотя, как указывалось
выше, наши бригады были близки
к идеальным, получая
максимальную разборчивость, доходящую до
99,8%).
Была получена зависимость слоговой разборчивости от
разборчивости формант S=f(A) для неидеальной бригады.
Естественно, что при этом в оптимальных условиях разборчивость
формант была несколько меньше 1. Обозначим её через До
(ом. рис. 3.6). Так как идеальная бригада в этих условиях
получила бы А = \, то, экстраполировав кривую зависимости S=f(A)
до величины 5=1, найдём значение .4 = 1 как абсциссу,
соответствующую ординате 5=1.
При этом очевидно, что коэффициент экспериментальной
практики бригады определится выражением
Рис. 3.6. Принцип
перехода от измеренного к
идеальному значению
разборчивости
Пересчитав абсциссы в соответствии с найденной величиной
z, получим зависимость между слоговой разборчивостью и
разборчивостью формант для идеальной бригады: S=f(A)
Имея зависимость S=f(A) для идеальной бригады, можно
вводить исправления описанным выше порядком.
Следует иметь в виду, что коэффициент экспериментальной
практики учитывает, в сущности, не только постоянную, но и
переменную часть систематических отклонений. Однако нам
приходилось вследствие отсутствия эталонных трактов для
эталонирования русских артикуляционных бригад, всегда доводить
испытания до установившихся значений. Необходимо также подчерк-
6—294 81
муть, что даже при наличии эталонных трактов всё же нужна
некоторая, хотя бы небольшая, тренировка в случае перехода
бригады «а работу с новым видом искажений, так как
наблюдается нарастание тренированности от первого ко второму и
третьему испытанию. Если этого 'не учитывать, то может
оказаться, что 'измерение разборчивости на испытуемом тракте
будет происходить с другим коэффициентом экспериментальной
практики, чем на эталонном тракте.
Если имеется уверенность, что установившиеся значения
разборчивости, получаемые данной бригадой, практически не
отличаются от идеальных (что можно установить проверкой на
контрольном тракте с заведомо известной величиной
разборчивости), то при наличии достаточного времени следует
рекомендовать всегда доводить измерения до получения таких
установившихся значений. При этом вообще исключается необходимость
какого-либо исправления непосредственно полученных
результатов измерения.
Высокая степень натренированности не исключает,
естественно, необходимости оценки точности измерений, которая для
тренированной бригады является функцией числа переданных
таблиц.
Глав а 4
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ АРТИКУЛЯЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Постановка вопроса
Измеренное значение разборчивости получают как средний
результат, выведенный 'из «некоторого числа, элементарных
измерений.
Результаты элементарных измерений подвержены
отклонениям от среднего значения, имеющим случайный характер.
Общий результат измерений может быть признан тождественным
истинному значению измеряемой величины лишь с допущением
возможной погрешности. Эту погрешность стремятся довести до
сколь угодно малой величины при правильной постановке
измерений и точной математической обработке их результатов.
Последним, к сожалению, в практике часто пренебрегают,
ограничиваясь лишь вычислением средних арифметических (что
не даёт точных результатов).
Разброс результатов элементарных измерений') вызывает
следующие причины:
1. Неоднородность (в смысле неодинаковой трудности
восприятия) звукового состава артикуляционных таблиц, при
помощи которых ведут измерения. Так как в разные таблицы входят
различные речевые элементы, то и трудность их восприятия
несколько колеблется. Необходимо, чтобы эти колебания в
правильно составленных таблицах .не1 оказывали существенного
влияния на результат измерений;
2. Неоднородность состава операторов артикуляционной
бригады:
а) различия в речевых данных,
б) различия в слуховых данных,
в) различия в психических данных.
') В дальнейшем будет уточнено, что понимается под термином
«элементарное измерение».
6* 83
Одна и та же таблица может дать несколько отличающиеся
результаты измерения при приёмо-передаче её различными
парами диктор — слушающий из-за разницы в произиошении,
остроте слуха или в данных центральной 'нервной системы
(внимательность, сообразительность, быстрота реакции).
3. Случайные обстоятельства, которые нельзя учесть. Сюда
относятся случайные колебания усиления тракта, флуктуации
шумов, усталость или другие изменения в моральном состоянии
операторов, случайное отвлечение их внимания и другие подоб-
иые факторы,
Если артикуляционные таблицы составлены достаточно
тщательно, то основными причинами разброса артикуляционных
измерений являются вторая и третья из перечисленных причин.
Правильно составленные артикуляционные таблицы,
соблюдение правил подбора бригад операторов и проведения
артикуляционных измерений сводят отклонения в результатах
отдельных измерений к минимальной величине.
Для дальнейшего уточнения достоверности полученных
данных оценка точности артикуляционных измерений предполагает
решение следующих задач:
а) вычисление погрешности измерения,
б) определение числа таблиц, подлежащих передаче,
обеспечивающего получение заданной точности.
Математическим аппаратом, позволяющим решить эти
задачи, является теория вероятности. Применяя основанные на этой
теории методы математической статистики, получаем
расчётные формулы и таблицы, с помощью которых быстро
оценивается точность результатов любых артикуляционных измерений ').
4.2. Основные определения и зависимости
Реальный процесс измерения при использовании законов
теории вероятности представляют в виде абстрактной схемы,
которая по своим свойствам была бы эквивалентна реальному
процессу, но в которой интересующие нас закономерности могли бы
быть выявлены боле'е наглядно.
Задача экспериментального определения разборчивости
может быть уподоблена следующей схеме.
Имеется п урн, в каждой из которых относительное число
шаров двух цветов неизменно в течение опыта. Число п здесь соот-
') В нашу задачу не входит изложение в чистом виде основных
понятий и теорем математической статистики. Читатель, мало знакомый с этой
областью математики, найдёт их в книге В. И. Романовского «Основные
задачи теории ошибок» [19]. Здесь даётся лишь их применение к частному
случаи обработки результатов артикуляционных измерений с пояснениями,
достаточными для сознательного использования приведённых рекомендаций.
84
ветствует (при измерении, например, слоговой разборчивости)
числу слогов, которое полностью отражает фонетическую
структуру речи для данного'языка. Относительное содержание в
каждой урне шаров определённого цвета соответствует для
каждого слога вероятности быть принятым, либо непринятым.
Случайным образом проводится вынимание шаров из урн, при этом
случаи вынимания шара из любой урны равновероятны.
Делается определённое число проб и по полученному при
этом относительному количеству шаров данного цвета требуется
определить среднюю вероятность появления шаров данного
цвета из всей совокупности шаров в урнах при достаточно большом-
числе проб, а также оценить степень приближения этой
величины к истинной величине 'вероятности появления шаров данного
цвета, определяемой их процентным содержанием в урнах.
Средняя вероятность сооответствует измеренному значению
разборчивости. Раз'ность же между этой величиной и истинным
содержанием шаров данного цвета в урнах является абсолютной
погрешностью измерений. При стремлении числа опытов к
бесконечности эта разность стремится к нулю.
При артикуляционных измерениях слоги передаются не
самостоятельно, а будучи сведёнными в таблицу. Приёмо-пе'реда-
ча одного слога не может считаться элементарным измерением,
так как истинная объективная вероятность быть принятым для
различных слогов колеблется в весьма широких пределах.
Таблица содержит в себе1 50 слогов. Естественно, что она не
может отразить в себе всё разнообразие звукосочетащий русского
языка. Поэтому таблицы не могут считаться фонетически
однородными.
Строго фонетически однородными являются серии по 5
таблиц в каждой B50 слогов). Каждая серия содержит в равных
пропорциях звукосочетания всех типов, имеющиеся в языке, и
представляет совершенно одинаковую трудность для приёма.
Поэтому приёмо-передача одной серии таблиц безоговорочно
может быть принята за одно элементарное измерение величины
разборчивости. Однако передача таблиц сериями связана с
большими практическими затруднениями.
Практический подход к вопросу позволяет снова рассмотреть
возможность считать за единичное (элементарное) измерение
приёмо-передачу одной артикуляционной таблицы. Эта
возможность определяется тем, что хотя таблицы и не являются вполне
фонетически однородными, тем не менее неоднородность здесь
незначительна. Вызываемые ею отклонения в результатах
измерений оказываются весьма малыми по сравнению с
отклонениями, связанными с неоднородностью состава бригады операторов
и отклонениями вследствие действия случайных факторов. Это
обстоятельство объясняется тем, что многие звукосочетания, не
85
одинаковые строго фонетически, оказываются эквивалентными в
смысле равной трудности их восприятия.
Поэтому с точностью, заведомо достаточной для наших
целей, оказывается возможным считать таблицы практически
однородными. Не следует думать, что это утверждение
справедливо для любых, как угодно составленных артикуляционных
таблиц. Для уверенности в его подтверждении необходима
экспериментальная проверка.
Для русских слоговых артикуляционных таблиц такая
проверка была произведена следующим способом.,
Из десяти таблиц, образующих две серии, были составлены
специальные таблицы, исходя из следующего правила: в первую
таблицу включались только первые пять слогов из всех десяти
основных таблиц, во вторую — только слоги, входящие во
вторую пятёрку слогов основных таблиц и т. д. Таким образом, было
получено десять 'новых таблиц, по 50 слогов в каждой, причём
каждая новая таблица содержала по 5 слогов из каждой
основной таблицы взятых серий.
Приёмо-передачу одной таблицы можно считать за одно
единичное измерение в том случае, если результат каждого
измерения, т. е. процент правильно принятых слогов таблицы, в ряде
измерений подвержен только стохастическим колебаниям,
определяемым воздействием случайных причин, и не зависит от
различия в фонетической структуре таблиц.
Для проверки этого предположения необходимо поставить
опыт так, чтобы были обеспечены совершенно равные условия
для передачи и приёма каждой таблицы, исключающие влияние
смены операторов и предусматривающие равное влияние на все
передаваемые таблицы случайных помех. Это и достигалось
передачей новых таблиц, составленных по описанному выше
принципу.
Действительно, если во время передачи изменялись условия,
влияющие на качество приёма, то это влияние распространялось
на соответствующую группу слогов всех основных таблиц.
Влияние же различий в произношении отдельных дикторов на
восприятие одной и той же таблицы усреднялось тем, что в передаче
каждой основной таблицы участвовали все дикторы.
Подсчёт относительного числа правильно принятых слогов
производился для таблиц основного состава отдельно для
каждого принимающего оператора.
В табл. 4.1 приведены в качестве примера результаты 12
испытаний для одного слушающего с пятью таблицами одной
серии.
Если результаты измерений с каждой основной таблицей
являются выборками из одной генеральной совокупности, то
расхождения между ними случайны и, следовательно, таблицы
практически однородны.
86
Таблица 4.1
№№
испытаний
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
табл. 11
42
48
50
46
38
32
40
38
40
46
40
38
Правильно принятые слоги, °/о
табл. 12
38
52
30
44
40
34
40
38
52
44
44
42
табл. 13
42
46
32
40
40
40
38
34
40
30
48
32
табл. 14
38
50
38
42
42
36
40
44
42
38
40
36
табл. 1Б
46
46
40
36
40
30
28
36
44
52
36
42
Если же эти выборки не принадлежат одной и той же гене--
ральной совокупности (комплекс значений измеряемой
величины, подчинённый закону нормального распределения
отклонений), то расхождения между ними не случайны, и,
следовательно таблицы неоднородны.
Для ответа на этот вопрос найдём вероятность Р появления
данного или большего расхождения у между средними
значениями S{ и 5г относительных чисел правильно принятых слогов
любых двух таблиц, т. е. вероятность неравенства
P(\S1-Sz\>t).
Если эта вероятность мала, то на основании практической
невозможности маловероятных событий заключим, что расхож-*
дение между S{ и 5г не случайно и, следовательно, таблицы
неоднородны. Наоборот, если эта вероятность велика, то
расхождение' между 5i и S2 несущественно, выборки принадлежат одной
и той же генеральной совокупности и таблицы однородны.
Согласно теореме Фишера, вероятность Р определяется
выражением
87
где
к+1
2
v 2;
/ R2 \ z
1 -f — I — распределение Стюдента1).
V К/
Здесь /с = Я! + Я2—2;
Hj — число измерений в первой выборке;
пг — число измерений во второй выборке;
со
Г— гамма-функция; Г(х)=ух~1 е~* dt ;
л— наблюдаемые значения относительных чисел правильно
принятых слогов в первой выборке;
^2 — то же, во второй выборке.
Сравним, например, табл. 11 и 15:
с _ 2dsm_ 42+48+50+46+38+32+40+38440+46+40+38 ., „
Оц— — — 41, Э •
12
12
46+46+40+36+40+30+28+36+44+52+36+42 _ QO a
— — оУ,о;
12
п2 12
Y = |SU —51В| = 41,5 -39,6 =1,9;
, — 2=12+ 12 — 2 = 22;
= 0,025.
12 12
12+12
12-12-22
По таблицам для распределений Стюдента Z)(j3) 2) найдём,
что при к = 22
D @,025) =0,5.
*) Распределение Стюдента применяется для оценки вероятной
погрешности в измерениях, когда число их произвольно, и в частном случае —
невелико. В абстрактной форме оно даёт распределение вероятности отношения
абсолютной погрешности измерений (разность между генеральной и
выборочной средней) к выборочному стандарту.
2) См. В. И. Романовский. «Математическая статистика». ГОНТИ, 1938.
Поэтому
т. е. достоверно, что расхождение между 5ц и 515 чисто
случайно и не определяется их неоднородностью. Тот же результат
получается при любой комбинации из двух таблиц, взятых для
испытанных двух серий.
Отсюда следует вывод, что приёмо-передачу одной
таблицы можно рассматривать как единичное измерение, а п таблиц —
как п равноточных независимых измерений, свободных от
постоянной погрешности.
Введём следующие определения и обозначения:
Scp— среднее значение измеряемой величины, вычисляемое как
среднее арифметическое ряда единичных измерений:
D.1)
где 5/ — результаты единичных измерений,
п— число измерений,
г — стандарт измерений или среднеквадратичная ошибка-
измерений. Стандарт измерений вычисляется по
формуле
I4 / 2 (S^ ~
г=1/ -^
? п—\
D.2)
и характеризует собой среднюю величину отклонения
результатов единичных измерений 5t- от среднего значения измеряемой
величины Scp.
Дробь, стоящая под знаком корня,
2
являющаяся средним значением этого квадрата, носит
название дисперсии и также служит характеристикой рассеяния
значений Si вокруг Scp. Квадратичная форма учёта рассеяния
введена для удобства, так как среднее арифметическое суммы
п
2 (SCp — Si) всегда равно нулю.
i=l
89
То обстоятельство, что средне-квадратичное отклонение
вычисляется путём деления суммы не на п, а на п—1,
является математическим выражением того, что в данном
случае мы имеем дело с определением дисперсии по
произвольной (по объёму) выборке из генеральной совокупности
значений St l).
с — абсолютная погрешность измерения, определяемая как
максимально возможная ошибка в величине среднего
результата измерений Scp по сравнению с истинной величиной
разборчивости 5. Так, если вычислены среднее значение Scp и
абсолютная погрешность е, то истинное значение
разборчивости: 5 = 5с/7+е-
А — относительная погрешность измерения, т. е. отношение
абсолютной погрешности к среднему значению измеряемой
величины:
Д = — 100%.
Оценку точности артикуляционных измерений можно
производить как по абсолютной, так и по относительной
погрешности. В большинстве случаев практики вполне
достаточным является определение лишь абсолютной погреш-'
ности.
<S — надёжность измерений, называемая иначе доверительной
вероятностью. По своему смыслу б представляет собой
вероятность того, что истинное значение 5 не выйдет за
пределы интервала от Scp—8 до Scp-\-e, т. е. вероятность
неравенства
Так, если говорится, что абсолютная погрешность
измерения разборчивости составляет ±2% с надёжностью 0,95,
то это значит, что в 95 случаях из 100 ошибка измерений
не выйдет за пределы ±2%. Обычно при артикуляционных
измерениях требуется надёжность 6 = 0,90 (менее точные
измерения) или 6 = 0,95 (более точные измерения).
При помощи распределения Стюдента, характеризующего
закон распределения отклонений при малом числе проб п (при
артикуляционных измерениях передаётся обычно по 20—40
таблиц, что не позволяет использовать классические методы,
основанные на законе больших чисел), установлено соотношение
между 'надёжностью измерений 6, абсолютной погрешностью е,
стандартом измерений г и числом измерений п.
1) Известно, что наивероятнейшее значение выборочной дисперсии г^
всегда меньше генеральной дисперсии г2 и определено соотношением
Гм =г2—— г2, которое и даёт возможность приближённо оценить генераль-
п
ную дисперсию по данным выборочных измерений.
90
Это соотношение выражается следующим равенством:
Здесь 'новая величина t^ есть число, удовлетворяющее
равенству:
'8
8 = 2 J Ф [t, (п - 1)] dt.
в котором 0[tt (п—1)] — плотность вероятности в распределении
Стюдента,
& ?
где -= = — .
Уп г
Смысл равенства Р [ —t. —— < е < t. —— 1 = 8 может быть
\ \п Уп )
сформулирован следующим образом: если произведено п
измерений, то с доверительной вероятностью б можно заключить, что
абсолютная погрешность измерения 8 не превзойдёт —zz. части
Уп
того стандарта г, который наблюдается в измерениях.
Отсюда следует, что предельное значение абсолютной
погрешности е при заданной надёжности б определится
выражением
D.3)
Величина t в каждом конкретном случае берётся из табл. 4.2
в зависимости от числа измерений п и 'надёжности б.
Приведённые соотношения позволяют по результатам,
полученным в опыте измерения разборчивости, подсчитать среднее
значение Scp , стандарт измерения г и абсолютную погрешность е
при заданной 'надёжности б.
Оценка точности измерений звуковой разборчивости D,
словесной W и фразовой / производится по тем же самым формулам,
в которые вместо значений 5 подставляются соответствующие
значения D, W или /.
Рассмотрим теперь, как решается вторая задача: определение
объёма измерений, т. е. числа подлежащих передаче таблиц,
обеспечивающего заданную точность измерений.
91
Таблица 4.2
Число
измерений
п
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Значения /§
6=0,90
2,132
2,015
1,943
1,895
1,860
1,833
1,812
1,796
1,782
1,771
1,761
1,753
1,746
1,740
1,734
S § 5
2,776
2,571
2,447
2,365
2,306
2,262
2,228
2,201
2,179
2,160
2,145
2,131
2,120
2,110
2,103
Число
измерений
п
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
41
61
121
Значения /§
8=0,90
1,729
1,725
1,721
1,717
1,714
1,711
1,708
1,706
1,703
1,701
1,699
1,697
1,684
1,671
1,658
6=0,95
2,093
2,086
2,080
2,074
2,069
2,064
2,060
2,056
2,052
2,048
2,045
2,042
2,021
2,000
1,980
Пусть требуется определить число подлежащих передаче
таблиц п, обеспечивающее заданную абсолютную погрешность е при
надёжности б. Для этого предварительно вычисляют величину
отношения — . Стандарт отклонений г при этом должен быть
подсчитан по данным контрольного измерения с произвольным,
но 'не очень мальш числом таблиц.
Если бы была известна величина tb, то число таблиц
определилось бы непосредственно из равенства
е
г
А.
Учитывая это соотношение, по данным табл. 4.2 можно
найти такую строку, для которой -^ равно полученной величине от-
Уп
ношения —. Число п, стоящее в этой строке, и будет искомым
г
числом таблиц.
92
Для того чтобы >ие заниматься каждый раз таким подбором,
на рис. 4.1 даны заранее вычисленные зависимости п = ср[ — )для
\ r I
6 = 0,9 и 6 = 0,95. По этому графику и определяют объём
измерений п.
п
too
so
во
70
60
SO
ЬО
30
20
10
О
11
\\
\\
8= 0,90 А^
\
^-8 = 095
\
— —
0,г 0.3 О,Ь 0.5 0.6 0? 0,8 0.9 /О
Рис. 4Л. Зависимость числа измерений п
е
от отношения —
г
4.3. Исключение сомнительных результатов
Иногда некоторые из результатов единичных измерений St
значительно отличаются в ту или другую сторону от
большинства других результатов. В этих случаях следует проверить, не
являются ли эти результаты «выпадающими» точками, которые
следует отбросить как ошибочные, и не принимать их во
внимание при подсчёте среднего значения S ср.
Для этой цели проводится исследование вопроса о том,
принадлежит ли сомнительный результат к той же генеральной
совокупности, которую составляют другие результаты измерений,
или же выпадает из неё. Существо такого исследования состоит
в том, что определяют вероятность [3 появления в ряде
измерений случайного результата, отклоняющегося от среднего
значения SrP на величину, не меньшую разности Scp—SIC, где S к —
сомнительный результат. Если эта вероятность окажется доста-
93
точно малой, то на основании практической невозможности
маловероятных событий, можно полагать, что сомнительный
результат выпадает не случайно, а в силу какой-то грубой ошибки
и поэтому должен быть откинут.
Если принять за весьма малую вероятность C -< 0,05, то для
этой вероятности, подчинённой распределению Стюдента, можно
зараиее вычислить значения вспомогательной величины t§ как
функции числа измерений п:
ч
, , /я + 1
2
Р
С другой стороны, с вероятностью р можно утверждать, что
разность | 5f/, — SK\ будет не менее, чем t'pr, где г—стандарт
измерений.
Отсюда следует, что для того, чтобы определить, будет ли
вероятность появления разности |SC/,—5Л| большей или меньшей, чем
0,05, необходимо вычислить величину /, где
и сравнить её с величиной /р' для данного числа измерений п.
Поскольку вероятность р убывает с увеличением /р , то если
найденная величина t>tL, то вероятность появления разности
| Scp — SK | будет меньше 0,05, т. е. практически невозможна, и
сомнительный результат должен быть отброшен. Если же
^<^р , то вероятность появления разности \SCp — SK\ будет
больше, чем 0,05. В этом случае отклонение результата SK —
случайно и результат Sl{ может быть учтён при вычислении среднего
значения S ср.
Значения t'p , вычисленные для различных величин п при
вероятности [3 = 0,05, приведены в табл. 4.3. Здесь величина [3 = 0,05
взята до известной степени условно, однако, выбор её обоснован
тем соображением, что при этом вероятность противоположного
события, т. е. того, что отклонение \ScP — Si | ни в одном случае
не достигнет величины \SCp — S/c|, оказывается равной 1—0,05 =
= 0,95 и соответствует общепринятой для достаточно точных
артикуляционных измерений надёжности 6 = 0,95.
94
Таблица 4.3
Число измерений
п
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
4
0,041'
2,177
2,616
2,508
2,431
2,371
2,327
2,291
2,261
2,236
2,215
2,197
2,181
2,168
2,156
2,145
2,135
2,127
2,119
2,112
Число измерений
п
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
45
50
55
60
i
2,105
2,099
2,093
2,088
2,083
2,079
2,075
2,071
2,067
2,063
2,060
2,057
2,054
2,052
2,050
2,048
2,038
2,030
2,023
2,018
4.4. Общий порядок обработки результатов измерений
Приведём теперь общую схему оценки точности результатов
измерения разборчивости с изложением последовательности
операций по их обработке и проследим всё это на конкретном
примере.
Пусть в результате 16 единичных измерений слоговой
разборчивости получены значения, указанные в табл. 4.4.
Таблица 4.4
измерений
Si, %
1
22
2
25
3
22
4
19
5
30
6
21
7
25
8
19
9
20
10
12
11
25
12
18
13
23
14
30
15
18
16
28
Среди членов ряда один из них SiO=12% вызывает сомнение
в его достоверности, так как значительно отличается от других.
Выясним возможность отбросить его.
1) Находим среднее значение Scp без учёта сомнительного
результата, т. е. приняв п= 15
15
с _ А 22+25+22+19+30+21+25+19+20+-*
ЬСр — . — 1К
п 15
+ +25+18+23+30+18+28 _ OQ0/
Таблица 4.5
измерений
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
12
13
14
15
16
si
22
25
22
19
30
21
25
19
20
25
18
23
30
18
28
1
2
1
4
—7
2
—2
4
3
—2
5
0
—7
5
—5
1
4
1
16
49
4
4
16
9
4
25
0
49
25
25
2) Определяем разность \Scp—SK
ic с I 94 19 11%
3) Определяем стандарт
отклонений ряда г без учёта
сомнительною результата по формуле
п—\
Данные, необходимые для
вычисления стандарта отклонений
ряда измерений г, сведены в табл. 4.5.
Если п= 15, то 2 (Scp — SiJ =232.
Тогда
/-=
V
Г 232
15—1
= 4,05.
4) Находим вспомогательную величину t и сравниваем её с
величиной tl из табл. 4.3
J
11 — 9 79
4,05
= 2,215.
Если t> tp , то сомнительный результат должен быть
отброшен.
В нашем случае t>tp =2,215. Поэтому результат S10=12%
нужно из рассмотрения исключить.
Отсюда следует, что действительным средним значением
ряда измерений мы признаём Scp =23%.
Если бы оказалось, что ^<^ , то необходимо бы было
пересчитать значения Scp и г, включив в расчёт S10 и п= 16.
Для определения абсолютной погрешности измерения е:
1) зададимся надёжностью измерений 6 = 0,95;
2) по табл. 4.2 найдём вспомогательную величину tb для
6 = 0,95 и п= 15
*g = 2,Н5.
Вычислим абсолютную погрешность е
e = t. -^= = 2,145^2=2,24%.
ъ /п |/15
Окончательный результат измерения
S = 23±2,2% при В = 0,95.
Найдём теперь, сколько таблиц следовало бы передать, если
ограничиться точностью е = 3% при той же надёжности 6 = 0,95.
Считаем, что стандарт измерений г будет таким же, как и в
проведённом опыте, т. е. этот опыт примем за контрольное
испытание.
Определяем отношение
-±-= — =0,74.
г 4,05
По графику п = ф| —J для 6 = 0,95 находим: п = \\ таблиц.
4.5. Эквивалентность различных видов разборчивости
в отношении обеспечиваемой ими точности измерений
Измерения в одних и тех же условиях различных видов
разборчивости D, S, W, J характеризуются различным рассеянием
результатов единичных измерений, различным стандартом
отклонений от среднего значения и различной погрешностью
измерения е. А так как эти величины вполне определённым образом
связаны с числом таблиц п, подлежащим передаче для
получения заданной точности, то, естественно, может возникнуть
вопрос: не являются ли измерения какого-либо вида
разборчивости более выгодными по сравнению с измерениями других видов
в том смысле, что потребуют меньшего объёма измерений, если
точность задана?
Такие точки зрения действительно высказывались. Так,
например, в ряде работ, опубликованных в научно-технической
литературе 50-х годов, утверждалось, что выгоднее всего подсчи-
7—294 97
тывать звуковую разборчивость D, которая характеризуется
наименьшим рассеянием результатов единичных измерений1).
Впоследствии ряд авторов (А. И. Поварков, А. Д. Ткаченко,
Е. Ю. Гурбанов) показали, что такое предположение ошибочно и
исходит лишь из поверхностного рассмотрения вопроса. В
действительности же все виды разборчивости при прочих равных
условиях оказываются эквивалентными в отношении потребного
объёма измерений, и поэтому целесообразность измерения того
или иного вида разборчивости (D, S, W, J) должна определяться
другими их достоинствами и недостатками, как это было уже
изложено в гл. 2.
Рассмотрим вкратце этот вопрос с приведением обоснований
сформулированного ранее вывода.
Пусть требуется оценить качество некоторого тракта для
передачи речи при помощи различных видов разборчивости. При
этом прежде всего встаёт вопрос о необходимой точности
измерения того или другого вида разборчивости, при которой была
бы обеспечена одна и та же точность оценки способности тракта
обеспечить определённое качество передаваемой речи.
Введём следующее определение.
Будем называть эквивалентно-точными такие измерения
различных видов разборчивости, при которых различным пределам,
в которых могут заключаться измеренные значения того или
иного вида разборчивости, соответствуют одни и те же пределы
изменения условий передачи (параметров тракта).
На рис. 4.2 дан комплекс зависимостей различных видов
разборчивости D, S, W, J, N от разборчивости формант А. Здесь
N — разборчивость двузначных цифр. Можно считать, что
качество тракта пропорционально пропускаемому им относительному
числу формант А.
Из рис. 4.2 видно, что одному и тому же изменению А,
например от 0,4 до 0,5, соответствуют следующие пределы изменений
разборчивости:
— звуковой от 88,5 до 92%-, AD= 3,5%,
— слоговой от 69 » 80%, AS = 11 %,
—словесной от 96 » 98%, &W= 2%«,
— фразовой от 98,5 » 99,5%¦, А/= 1%.
Цифровая разборчивость почти не изменяется.
Перенося это соображение на оценку погрешности при
эквивалентно-точных измерениях, нетрудно сделать вывод, что для
эквивалентно-точной оценки качества тракта различными видами
разборчивости необходимо измерения этих видов разборчивости
проводить с различной точностью.
') См., например, Ю. С. Быков. «Теория разборчивости речи в линиях
связи». Оборонгиз, 1954 г.
98
Так, 'например, как это усматривается из того же рис. 4.2,
если слоговая разборчивость 5 = 50% измерена с абсолютной
погрешностью е5=3% (S = 50±3%), то измерение звуковой
разборчивости при эквивалентно-точной оценке необходимо
производить с погрешностью eD =1,6% (D = 80,0 ± 1,6%), а словесной
разборчивости — с погрешностью 8^ = 1,2% (№=91 ±1,2%).
%
0,1 0,2 0.3 О.1* 0.5 0.6 О.? 0.8 0.9 t.0
Рис. 4.2. Эквивалентная точность
различных видов артикуляционных 'измерений
Оказывается, что хотя рассеяние результатов измерения
разборчивости слогов и выше, чем для других видов, но и
необходимая точность для получения эквивалентно-точного
окончательного результата также требуется меньшая, т. е. можно вести
измерения с большей погрешностью.
Рассмотрим теперь в общем виде вопрос о необходимом об7э-
ёме 'измерений.
Если измерения любого вида эквивалентно-точны,
независимы и свободны от систематической погрешности и грубых
ошибок, то число измерений п при заданной абсолютной
погрешности е определяется зависимостью, справедливой для каждого
вида
"=<р(т)
D.4)
где г — стандарт отклонений.
Эта зависимость приведена уже выше на рис. 4.1 для
надёжности измерений 6 = 0,9 и 0,95.
7* 99
Пусть проводятся измерения любых двух видов
разборчивости которые, для общности, обозначим X uY.
Значения X и Y связаны друг с другом функциональной
зависимостью вида Y=f(X), представленной на рис. 4.3.
Из графика (рис. 4.3)
видно, что абсолютной
погрешности Х-разборчивости ех
соответствует вполне определённое
значение погрешности F-раз-.
борчивости еу.
При достаточно малом
интервале изменения X
ех и еу связаны друг с другом
у
выражением
D.5)
Рис. 4.3. Соотношение
абсолютных погрешностей х- и
^разборчивости
Предположим, что данное
значение гх с надёжностью б
получается в результате проведения измерений Х-разборчивости
объёмом в пх таблиц.
Определим объём измерений Г-разборчшюсти пу, при
котором обеспечивается эквивалентно-точная оценка тракта, т. е.
получение результата с надёжностью б, не отклоняющегося от
истинного значения Y более, чем на гх, связанного с еу
соотношением D.5).
На основании ф-лы D.4) можно записать выражения для
объёмов пх и пу:
D.6)
Найдём соотношение между пх и пу.
Из зависимости D.6) и D.5) следует, что
пу =
D.7)
Для сравнения объёмов пх и пу остаётся установить связь
между стандартами гх и гу, имея в виду, что как Х-, так и Г-из-
мерения независимы, эквивалентно-точны, свободны от система-
100
тической погрешности и грубых ошибок, а совокупность^
результатов единичных измерений, как Х-, так и F-измерений
подчиняется нормальному распределению.
При этом можно рассматривать измерение К-разборчивости
как непрямое измерение. Тогда возникает задача нахождения
стандарта К-измерений по заданной совокупности измеренных
значений X со средним значением ХсР и стандартом гх и
функциональной зависимости Y=f(X).
Будем считать, что за пределами интервала от Хср — ех до
ХсР-\-гх лежит лишь весьма незначительное число значений А\
Разложим функцию Y—f(X) в ряд Тэйлора в окрестности
точки Х = Хгр , принимая во внимание лишь те значения X,
которые лежат внутри указанного интервала:
D.8)
В интервале от ХсР—е^ до Хср-\-ех f(X) является весьма
слабо меняющейся функцией. Это даёт возможность пренебречь в
разложении D.8) всеми членами, содержащими производные
выше первого порядка.
Поэтому
), D.9)
D.10)
Из D.9) следует, что
при Х = ХеР-гх У = ПХеР)-гхПХер) |
при X = Хср + rx Y f{X) + rJ(X)\'
С другой стороны, согласно ранее обусловленному
соотношению между X и Y:
при X = Хср + rx Y = Ycp + ri/ j" • ;
Сопоставляя выражения D.11) и D.12), получаем:
при Х = Хер. D.13)
Следовательно, стандарты связаны друг с другом так же, как
и абсолютные погрешности, что логично было предположить и
на основании чисто качественных соображений.
Этот же вывод хорошо подтверждается и экспериментально.
На рис. 4.4 построена теоретическая кривая производной
S'(D) в функции от звуковой разбрчивости D и эксперименталь-
101
ные значения величин —- (точки), вычисленные по данным мно-
rD
гочисленных артикуляционных измерений, проводившихся в
1951-1953 гг.
fa», ?
3.5
з.о
г.5
2.0
1.5
КО
0.5
О
,—
smm-&if+o.8jt
.'
t
•
* W 29 30 40 5G фГ> 70 €C 90 100
Рис. 4.4. Экспериментальная проверка
соотношения —5. =S'(D)
rD
Сопоставление этих данных показывает достаточно хорошее
подтверждение соотношения стандартов
Подставив тепе'рь найденное значение гу из D.13) в
выражение D.7), получим
п
X •
Отсюда следует вывод, что при эквивалентно-точной оценке
качества тракта объём измерений различными видами
разборчивости, между которыми существуют однозначные зависимости,
не зависит от вида разборчивости:
ns
При этом предполагается, что измерения звуковой, слоговой,
словесной и фразовой разборчивости ведутся с однородными
таблицами артикуляционных элементов, и что степень
тренированности артикуляционной бригады к различным видам артику-
102
ляционных измерений одинакова. Сделанный вывод определяет,
естественно, равенство объёмов измерений в смысле одинакового
числа таблиц, но не времени, затраченного на их передачу.
Если измерения разборчивости звуков и слогов проводятся
при помощи одних и тех же таблиц, то в этом случае и время,
затраченное на передачу, будет, конечно, одно и то же. Что же
касается таблиц слов или тем более фраз, то однородные'
таблицы для измерения W и / будут несомненно более громоздкими по
содержанию речевого материала и времени, потребного «а их
передачу.
Приведённый анализ показывает бесцельность стремления
найти какие-либо доводы, связанные с достигаемой точностью
измерений, в оользу целесообразности измерять разборчивость
слогов или звуков. Поскольку в этом отношении оба эти вида
разборчивости оказываются равноценными, то выбор того или
иного из них определяется другими признаками, уже указанными
в гл. 2.
Глава 5
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЁТА РАЗБОРЧИВОСТИ
ПО ПАРАМЕТРАМ ТРАКТА
5.1. Общие замечания
Величина разборчивости, достигаемая на каком-либо
тракте, может быть не только измерена, но вычислена аналитически,
если известны акустические и электрические характеристики
этого тракта. Это обстоятельство зачастую у лиц, впервые
сталкивающихся с этой областью электроакустики, вызывает
вопрос: какова может быть достоверность и надёжность
результатов расчёта, если в процессе его мы должны считаться с
взаимодействием большого числа колеблющихся и случайных
факторов, непостоянных не только для разных людей, но и для
одного и того же лица в разное время и в различных условиях,
как например, голосовые и слуховые данные различных лиц?
Эти недоумения, однако, сразу же отпадают, как только мы
примем во внимание, что сколь бы ни разнообразны были пси-
хо-физиологические особенности различных людей, все они
могут, однако, характеризоваться некоторыми устойчивыми
среднестатистическими данными, которые и создают твёрдую базу
для расчёта среднего, наиболее вероятного результата.
Поскольку обычная телефонная и радиотелефонная аппа-
тура и не рассчитывается никогда на согласование с
особенностями каждого отдельного её потребителя, то ориентировка на
усреднённые параметры и является наиболее целесообразной1).
Возможность аналитического расчёта разборчивости имеет
большое значение в технике связи, поскольку этот метод
определения разборчивости имеет существенные преимущества
перед экспериментальным методом.
Эти преимущества следующие:
1) Отклонения в качестве передачи для лиц, слуховые или речевые
данные которых не совпадают со средне-статическими, также легко могут быть
учтены, если известен характер и величина этих отклонений.
104
1) Расчётные методы дают возможность проектировать
переговорную аппаратуру, обеспечивающую заданное качество
по разборчивости при минимальных экономических затратах, а
также оценить количественно влияние на качество передачи тех
или иных изменений в аппаратуре без её изготовления. Роль
эксперимента сводится' при этом лишь к окончательной
контрольной проверке полученных результатов.
2) Расчётные методы, по сравнению с экспериментальными,
значительно менее громоздки и во много раз сокращают
время, необходимое для получения нужного результата. Так,
например, если для получения некоторого комплекса зависимостей
слоговой разборчивости какого-либо переговорного устройства
от определяющих её причин требуется работа артикуляционной
бригады в составе 4—8 человек в течение 10 дней, не считая
времени на предварительную тренировку, то те же результаты
могут быть получены одним расчётчиком в течение нескольких
часов.
Создание расчётных методов определения разборчивости
основывается, во-первых, на изучении физических и
психофизиологических процессов и закономерностей, которые имеют место
при образовании, преобразовании, передаче и восприятии
звуков речи, и, во-вторых, на количественном определении
постоянных величин, коэффициентов и функциональных зависимостей,
которые характеризуют эти процессы и закономерности.
Следует заметить, что имеется и другой, чисто эмпирический
принцип построения расчётной методики, когда без
детального выявления физической природы процессов просто
подбирается (на основе данных эксперимента) ряд условных расчётных
коэффициентов, призванных приводить результаты расчёта в
соответствие с получаемыми в данных условиях
экспериментальными данными.
Этот принцип недостаточен не только тем, что имеет малое
познавательное значение, не позволяя уяснить истинную
сущность процессов, подвергаемых расчёту, но и тем, что даёт
значительно меньшую гарантию в достоверности результатов
расчёта в широком круге различных условий, поскольку
возможности эксперимента всегда естественным образом ограничены.
Поэтому этот подход целесообразно применять, с чисто
прикладной точки зрения, лишь в тех отдельных случаях, когда
физическая природа явления ещё недостаточно изучена и ясна.
В литературе, относящейся к последнему десятилетию, можно
найти изложение расчётных методов определения
разборчивости, построенных на эмпирическом принципе.
Из зарубежных работ в этом отношении характерна работа
Флетчера и Голта [10], обобщающая очень большой и ценный
экспериментальный материал, но дающая лишь минимальное
105
физическое истолкование сущности происходящих явлений.
В нашей литературе довольно существенный эмпирический
элемент усматривается в расчётной методике Ю. С. Быкова [11],
признанной недостаточно обоснованной на конференции,
созванной Комиссией по Акустике АН СССР в 1955 г.
Прежде чем приступить (Непосредственно к пояснению
сущности расчётной методики, необходимо изложить основные
сведения о природе и 'свойствах речи и слуха, приняв ряд
определений, терминов и гипотез, которые будут использованы также, и
в последующих главах.
5.2. Основные свойства речи
Процесс звукообразования и характеристики звуков речи
Речь может быть охарактеризована тремя группами
характеристик:
1) Семантическая или смысловая сторона речи —
характеризует смысл тех понятий, которые передаются при её помощи.
2) Фонетические характеристики речи — данные,
характеризующие речь с точки зрения её звукового состава. Основной
фонетической характеристикой звукового состава является частость
встречаемости в речи различных звуков и их сочетаний. Эти
данные были приняты во внимание при построении таблиц для
измерения разборчивости (см. гл. 2).
3) Физические характеристики — величины и зависимости,
характеризующие речь как звуковое явление'.
Помимо того, что звуки речи, объединяясь в определённые
фонетические комбинации, образуют некоторые смысловые
элементы, они также различаются и чисто физическими
параметрами: мощностью, звуковым давлением, частотным спектром,
длительностью звучания. Знание главным образом именно этих
(физических) характеристик речи в целом и её элементов является
одной из основ построения методики аналитического расчёта
разборчивости.
Рассмотрим сначала процесс образования звуков речи
голосовым аппаратом человека. Краткое изложение этого вопроса
даётся здесь с точки зрения современной формантной теории,
которая хотя и .не объясняет полностью все явления, связанные
с образованием и восприятием членораздельной речи, однако
выводы из этой теории достаточно хорошо согласуются с
практикой.
Голосовой аппарат человека схематически представлен на
рис. 5.1. В образовании звуков речи принимают участие лёгкие,
гортань с голосовыми связками, область носоглотки, язык, зубы
и губы. В процессе произношения речи лёгкие че'рез бронхи про-
106
дувают воздух в гортань и далее и через вибрирующие
голосовые связки — в полость рта. Голосовые связки, то сжимая, то
открывая голосовую щель, пропускают воздух импульсами,
частота которых приблизительно постоянна, — рис. 5.2а.
Носоглотка
Полость рта
Нёбо
Бронхи
а)
ЗВуновое давление над голосовыми
связками
IАЛАЛДД ,
дбука над еолособыми
Голосовые -
связки «у
Трахей
0fo2fo3fo nfc
Спентр сформированного
1-я форманта
\
г
1
2-я форманта
о f02f03fo nf0 ^
,
Рис. 5.1. Голосовой аппарат человека Рис. 5.2. Преобразование спектра в
процессе формирования звуков речи
Частотный спектр получающегося при этом звукового
давления содержит большое число гармонических составляющих,
амплитуды которых уменьшаются с ростом частоты, как это
представлено на рис. 5.26. Высота основного тона (первой гармоники)
этого ряда характеризует собой тип голоса говорящего: бас,
баритон, тенор, альт, контральто, сопрано, но в большинстве
случаев почти ,не играет роли для различения друг от друга
звуков речи.
Далее воздушная струя встречает на своём пути систему
резонаторов, которые образуются воздушными объёмами полости
рта и носоглотки и видоизменяются в процессе произнесения
различных звуков положением языка и зубов. Проходя через
эту систему резонаторов, одни гармонические составляющие
получают усиление, а другие, наоборот, подавляются. Тогда
картина спектра звука, излучаемого ртом принимает вид,
изображённый на рис. 5.2в. На этом рисунке ясно видны усиленные об-
107
ласти частот, характерные для спектра данного звука. Эти
усиленные области частот называются формантными областями или
просто формантами. Поскольку форманты значительно мощнее
других составляющих, то они-то главным образом и
воздействуют на ухо слушающего, формируя звучание того или иного
звука.
Таким образом, оказывается,
что по спектральному составу
звуки речи различаются друг от
друга числом формант и их
расположением в частотном спектре.
- Отсюда видно, что и разборчи-
"~ вость передаваемой речи зависит
Рис. 5.3. Характер спектра со- прежде всего от того, какая
гласных звуков часть формант дошла до уха
слушающего без искажений и
какая — исказилась, или по тем или иным 'причинам вообще не
была услышана.
Рассмотренный выше вид спектральной характеристики
соответствует в основном картине, имеющей место при
произнесении гласных звуков, обладающих явной периодичностью.
Многие согласные звуки непериодичны, поэтому их частотные
спектры являются либо полностью сплошными, либо содержат
в своём составе участки сплошного спектра. Характер спектра
таких звуков представлен на рис. 5.3.
В любом случае форманта может характеризоваться либо
занимаемой ею частотной полосой, либо средней частотой,
соответствующей максимуму амплитуды или энергии
составляющих в формантной полосе, и средним уровнем этой энергии.
Большинство звуков речи имеет одну или две форманты, что
обусловлено участием в образовании этих звуков основных
резонаторов голосового аппарата — полости глотки и
носоглотки. Максимальное число формант в звуках речи, указываемое
различными авторами, различно. Так, Коллард насчитывал для
звуков английского языка максимально до шести формант.
Л. Л. Мясников, впервые предпринявший спектральные
исследования отдельных звуков русского языка [12], отмечал
наличие максимально четырёх формант.
Последние данные исследований формантного состава
звуков русского языка, выполненных в 1955 г. Л. А. Варшавским и
И. М. Литваком [13] в связи с проблемой создания систем для
передачи речи в суженном спектре частот (вокодерные
системы), свидетельствуют о наличии не более чем двух формант в
спектральном составе этих звуков.
Авторами упомянутой работы было произведено детальное
исследование спектральных и временных характеристик
гласных и некоторых согласных звуков русского языка. Спектраль-
108
ные характеристики определялись путём снятия и полосного
анализа спектрограмм, а также путём исследования
синтетических (т. е. искусственно составляемых) звуков. Временные
характеристики исследовались путём анализа осциллограмм
слов и фраз.
Рассмотрим основные выводы из этих исследований,
позволяющие составить достаточно объективное представление о
физических характеристиках отдельных звуков речи.
А. Спектральные характеристики
1) Максимально в отдельных звуках замечено до 6
усиленных частотных областей. Однако далеко не все они являются
формантами. Некоторые из них никакого значения для
распознавания звуков не имеют, хотя и несут в себе довольно
значительную энергию.
2) Формантными являются одна или две частотные
области. Исключение из передачи любой из этих областей
вызывает искажение передаваемого звука, т. е. либо превращение
его в другой звук, либо вообще потерю им признаков звука
человеческой речи.
3) Форманты звуков речи расположены в широкой области
частот приблизительно от 200 до 8600 гц. (Последний предел
превышают лишь составляющие формантной полосы звука Ф,
которые могут лежать в области до 12 000 гц.) Однако
подавляющая часть формант звуков речи лежит в пределах от 300 до
3000 гц, что и позволяет считать эту полосу частот вполне
достаточной для обеспечения хорошей понятности передаваемой
речи. ' 1
4) Основные тоны для иследовавшихся голосов оказались
лежащими в области от 110 до 300 гц х).
5) Неформантные усиленные области частот вместе с
основными тонами занимают более широкий спектр, чем форманты.
Часть из них является общей для всех говорящих, другие же
определяются индивидуальными особенностями их голосового
аппарата. Эти усиления не создают отличительных признаков
звуков речи друг от друга, но они важны для сохранения
естественности звучания и определяют тембр голоса, позволяющий
отличать говорящих друг от друга.
Передача всех, а не только формантных, составляющих речи
важна в том случае, если требуется не только разборчивость, но
и высокая натуральность передачи.
6) Гласные звуки характеризуются чётко выраженной
дискретной картиной спектра, а согласные отличаются либо полно-
1) Вообще говоря, частота основного тона для наиболее низких голосов
может достигать 80 гц.
109
стью сплошньш спектром, либо наличием сплошного спектра в
отдельных полосах частот.
7) Форма огибающей спектра не играет роли для
опознавания звука. Она весьма далека от вида плавной резонансной
кривой, поэтому форманта характеризуется не средней частотой, а
граничными частотами занимаемой ею полосы.
В.дб „а слове.хата"
30
го-
10
I.I.III..]
В.дб
W-
30-
10
II 111.
и"Вслове „лики"
ы
L
О 1000 2000 3000 ШО 5000 О W00 2000 3000 WOO 5000 6000
Рис. 5.4. Спектры гласных звуков
1гц
В табл. 5.1 приведены границы формантных областей для
гласных и некоторых согласных звуков русской речи по данным
исследований Л. А. Варшавского и И. М. Литвака, а на рис. 5.4
показан примерный вид спектра для звуков «а» и «и». Следует
также заметить, что спектры звуков в словах отличаются от
спектров изолированных звуков — они богаче компонентами.
Таблица 5.1
Звуки
Гласные
Согласные
а
и
о
У
ы
э
3
ж
л
м
н
р
с
ф
X
ш
1-я формантная полоса, гц
1100—1400
2800—4200
400-800
200—600
200—600
600—1000
0—600
200—600
200—500
0—400
0—400
200—1500
4200—8500
7000—12000
400—1200
1200—6300
2-я формантная полоса, гц
1500—2300
1600—2500
4200—8600
1350—6300
700—1100
1600—1850
1500—3400
110
Б. Временные характеристики
1) Длительность звуков речи различна и лежит в пределах
от 20 до 260 мсек !).
2) Гласные звуки наиболее длительны, согласные звуки
менее длительны. Максимальная длительность отмечена для
звука «а», минимальная — для звука «п».
3) Ударение, имеющее место в многосложных словах,
создаётся за счёт повышения длительности гласных звуков, на
которые падает ударение. Поэтому все ударные гласные имеют
большую длительность, чем неударные.
4) Длительность гласных звуков во фразах оказалась
меньше, чем длительность звуков в отдельных словах.
5) Длительность пауз в непрерывной речи составляет в
среднем 16% от суммарного времени разговора.
В табл. 5.2 приводятся сводные данные по длительности
гласных, а в табл. 5.3 — по длительности согласных звуков
русской речи.
Таблица 5.2
Положение
гласного
Срединное
Начальное
и
конечное
Разное
а
230
о
220
а
260
о
250
а
180
о
170
Длительность гласных, мсек
Ударные гласные
Э
200
У
190
э
250
У
250
э
140
У
170
В слов
и
180
ы
190
и
260
ы
Во фра
и
140
ы
180
Неударные гласные
а х
а1
140
и
100
а1
180
э
з а х
а1
120
и
90
а2
80
У
ПО
э
190
ы
170
а2
80
У
100
э
80
ы
100
и
160
—
э
110
ы
80
Примечание. Здесь а1 и а2 — неударные а соответственно в слогах,,
соседних с ударным и удалённым от него более чем на один слог.
!) Имеется в виду средняя длительность. В отдельных случаях
длительность гласных может достигать 350 мсек.
111
Таблица 5.3
Типы согласных
Смычные
Щелевые
звонкие
глухие
звонкие
глухие
Аффрикаты
Сонанты
носовые
щелевые
дрожащие
Длительность
Твёрдые
б
100
п
20
в
100
Ф
150
ш
140
Д
100
т
30
ж
ПО
с
140
г
70
к
30
3
ПО
X
120
ц
140
м
90
н
90
л
80
Р
70
согласных, мсек
М
б'
90
п'
30
в'
80
Ф'
120
¦ и
24С
я г к и е
Д'
90
т'
100
ж'
—
i'
с'
150
г'
100
к'
40
з'
30
х'
—
ч
90
м'
90
л'
80
н'
100
й
80
Р'
40
Примечание. Знак (') обозначает мягкость согласного.
Следует заметить, что проводившиеся в последние годы
исследования признаков, позволяющих различать звуки речи друг
от друга, привели к выводу, что спектральные различия между
звуками речи являются, по-видимому, хотя и главными, но не
единственными. Для распознавания согласных столь же
существенное значение имеют и временные факторы.
Помимо характеристик отдельных звуков речи, большое
значение в технике имеют так называемые интегральные
характеристики речи, определяющие свойства речевого процесса в целом.
112
Сюда относятся спектр речи, спектр формант, амплитудный
состав речи и относительная встречаемость формант по
частотному спектру.
Спектр речи
Уровень интенсивности речи в динамике её вс' время
колеблется. Однако, если наблюдать речь в течение дли.ельного времени,
то можно определить довольно устойчивое среднее значение
этого уровня. Средние уровни интенсивности речи различны в
различных частотных полосах.
Обычно интенсивность речи в интересующей нас полосе
частот характеризуют так 'называемым спектральным уровнем
речи, т. е. уровнем энергии, приходящейся «а полосу шириной в
1 гц. Так, например, если средняя в течение длительного времени
интенсивность звука в полоске частот шириной А/ оказалась
т em „
равной 1ср —-, то спектральная интенсивность будет равна
С At
/1 = -?S- , а спектральный уровень определяется выражением
,= 101gA дб,
'О
, , л —16 em
где /о=Ю — — интенсивность (нулевого уровня, относительно
см2
которой вычисляются уровни всех других звуков.
Если известна не интенсивность, а звуковое давление р\, от-
несенное к 1 гц, то, имея в виду, что — = I > выражение
'о \ Ро /
для спектрального уровня речи можно привести к (виду
, g
Ро
где ро = 2 • 10~4 бар.
Спектром речи называется зависимость среднего в течение
длительного времени спектрального уровня речи Вр от частоты /.
Примерный вид спектра речи представлен на рис. 5.5. Эта
характеристика показывает распределение энергии речи по
различным частотам.
Разность между пиковым уровнем речи и её средним в
течение длительного времени уровнем называется пикфактором
речи (р
8-294 ИЗ
Спектр формант
4
4
S
Bp
>^
•¦ n
И
4
s
4
s
«1
Как мы только что установили, речь содержит в себе
форманты, приём которых определяет её разборчивость и неформантные
составляющие, к которым относятся основные тоны, области
частот между формантами и составляющие, зависящие от
индивидуальных свойств говорящих.
во
70
60
50
30
100 200 300 500 ЮОО 2000 3000 5000 ЮООО
Рис. 5.5. Спектр речи и спектр
формант
Поскольку понятность речи определяется только формантами,
представляет интерес выделить и построить их спектр отдельно.
Спектром формант будем -называть зависимость наивероятней-
шего в течение длительного времени спектрального уровня
формант {В'р ) от частоты /. Вид спектра формант показан на том же
рис. 5.5.
Естественно, что кривая уровня формант лежит ниже кривой
уровня речи в целом.
Следует иметь в виду некоторое различие смысла,
вкладываемого в понятие спектрального уровня речи в целом {Вр) и
спектрального уровня формант (Вр). В первом случае
определяется средний в течение длительного времени энергетический
уровень речи Вр. Во втором случае имеется в виду наиболее
вероятное значение уровня формант В'р . Эта величина отличаег-
ся от среднего энергетического уровня формантных
составляющих, определить которые было бы ве'сь'ма затруднительно в силу
трудности выделения формант из реального речевого потока.
Так как значения В'р соответствуют моде распределения
энергии формант по уровням, то эта величина может быть более
точно названа средним в течение длительного времени модальным
¦спектральным уровнем формант.
В дальнейшем мы будем иметь в виду это различие, но для
краткости изложения слово «модальный» повторяться не будет.
114
Амплитудный состав речи
Если наблюдать и регистрировать появление различных
энергетических уровней в речи в целом или в отдельных частотных
полосах, то можно установить относительную частость
появления того или иного уровня. Так,
например, нетрудно убедиться,
что чаще всего составляющие ре-
чи будут иметь уровни, близкие к
среднему, а очень мощные или,
наоборот, более тихие
составляющие появляются относительно
редко.
Характеристикой
амплитудного состава речи принято называть
зависимость относительного
числа случаев (z)t в которых
превышается тот или иной уровень, от
величины этого уровня (В). На
рис. 5.6 приведена такая
характеристика для речи в целом. Как
видно из этого рисунка, частость превышения того или иного
уровня с достаточным приближением подчиняется нормальному
закону распределения вероятностей (кривая Гаусса в
интегральной форме).
100
Рис. 5.6. Характеристика
амплитудного состава
речи
Относительная встречаемость формант
Форманты речи распределены по частотному спектру
неравномерно. В низкочастотной области их мало, в некоторой
средней части спектра сосредоточена их основная часть, в области
высоких частот содержание их снова падает. Если разбить весь
спектр на полоски шириной в 100 гц и определить относительное
процентное число формант, содержащееся в каждой полоске,
отложив это число (АЛ%) на средней частоте каждой полоски, то
получим кривую, изображённую на рис. 5.7. Эта кривая
позволяет судить о доле, которую та или иная область частот вносит в
общее содержание формант, и следовательно, о важности её для
обеспечения понятности речи.
Следует иметь в виду, что поскольку звуковой состав
различных национальных языков различен, то и их физические
характеристики получаются различными. Так, например, русский язык
характеризуется относительно большей ролью высоких частот,
чем английский. Количественно эти различия показаны в гл. 6
С фонетической точки зрения это объясняется тем, что 'в русском
8* 115
языке содержится большой процент смягчённых согласных,
которые и дают высокочастотные составляющие в спектре. Ещё
более подчёркнута роль высоких частот в польском языке за счёт
большого числа шипящих звуков.
Щоо>%
U 1000 2000 3000 W00 5000 6000 7000 8000
Рис. 5.7. Относительная
встречаемость формант
5.3. Основные свойства слуха
Процесс слухового восприятия
и пределы чувствительности слуха
Слуховой аппарат человека, схематически представленный на
рис. .8, состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.
Наружное ухо образуется ушной раковиной и слуховым
проходом, заканчивающимся барабанной перепонкой.
Среднее ухо содержит систему косточек: молоточек —
наковальня—стремя. Эта система, представляющая собой как бы
рычаг 1-го рода, передаёт колебания барабанной
перепонки,-возбуждаемой звуком, на вход внутреннего уха, увеличивая их силу-
Внутреннее ухо состоит из костяной улитки, наполненной
жидкостью — перилимфой, в которой находятся основная мембрана
уха с её колеблющимися под воздействием звуковых колебаний
волокнами и около 30 000 окончаний слуховых нервов,
передающих звуковые раздражения к слуховым центрам головного мозга.
Звуковые колебания через барабанную перепонку и систему
среднего уха передаются перилимфе, которая, перемещаясь в
улитке1, колеблет волокна основной мембраны. При этом
максимальную амплитуду колебаний получают те волокна,
собственная частота колебаний которых совпадает или близка к частоте
вынуждающего колебания. Если "амплитуда колебаний
достигнет определённой величины, то колеблющиеся волокна задевают
окончания находящихся над ними слуховых нервов и импульсы
звукового раздражения передаются в слуховые центры мозга.
В зависимости от того, какие волокна мембраны и, следователь-
J16
но, какие слуховые нервы участвуют в передаче этих
раздражений, в мозгу создаётся слуховой образ той или иной высоты тона
воспринимаемого звука. Комбинация одновременно
воспринимаемых колебаний различных частот ('например, формант)
создаёт слуховой образ того или иного сложного звука.
Слуховой
проход
Барабанная
перепонка'
Евстахиева
труба
Молоточек
| Наковальня
Стремя
К слуховому центру
т- головного
мозга
Слуховой
' нерВ
Текториальная
мембрана
Основной
мембрана
Наружное Среднее Внутреннее
ухо ухо ухо
Рис. 5.8. Слуховой аппарат человека
Наружное; среднее и внутреннее ухо называют
периферической частью слухового анализатора, а систему слуховых нервов
и соответствующие центры в коре головного мозга — его
центральной частью. Периферическая часть слухового анализатора
является, таким образом, своего рода частотным анализатором
звука, разлагающим его на частотные составляющие, а
центральная его часть осуществляет синтез этих составляющих в
осмысленный слуховой образ.
Рассмотрим основные характеристики слуха.
Минимальное звуковое давление (или интенсивность звука),
ниже которого ухо не воспринимает звука, характеризует
остроту слуха и зависит от частоты. Наиболее чувствительно ухо к
частотам от 2000 до 3000 гц. Ниже и выше этой области
чувствительность уха снижается. Зависимость чувствительности уха
от частоты называется порогом слышимости. Обычно значение
порога слышимости выражают в децибелах относительно
2. Ю~4 бар.
Естественно, что для различных людей кривые порога
слышимости различны. В технике пользуются некоторой среднестати-
ческой кривой.
117
Усреднённая
рис. 5.9. Здесь
кривая порога слышимости показана на
Ро = 201g
4
Рмин
Ро
где ро = 2-10 бар.
Существует также максимальное для каждой частоты
звуковое давление, выше которого ухо теряет ощущение звука и
воспринимает колебания как болевые раздражения. Частотная за-
А.У. дб
120
ЮО
во
60
ьо
го
о
•20
1
\
\
\
Область
слухобоео
Восприятия
11 —--.
г
j
1
1
1
1
1
f
/
. J
20 50 WO 200 500 ЮОО 2000 iOOO WOO 20000
Рис. 5.9. Область слухового восприятия
висимость этой величины называется порогом болевого
ощущения, или порогом осязания. Порог осязания мало зависит от
частоты и для большей части звукового спектра близок к 130 дб.
Усреднённая кривая порога осязания показана на том же
рис. 5.9. Здесь
т = 201g
Ро
где ро=2-1О~4 бар.
Если на ухо действует не чистый тон, а сплошной спектр
частот, то на каждое волокн-о основной мембраны уха
воздействует не только частота, соответствующая собственной частоте
колебаний этого волокна, но и группа соседних частот, лежащих
ииже и выше этой частоты в некоторых пределах.
Наибольшее слуховое возбуждение получается от частот,
близких к собственной частоте данного волокна. По мере
удаления ют этой частоты слуховое возбужде'ние уменьшается,
постепенно стремясь к нулю.
Для достаточно равномерного спектра результирующее
ощущение оказывается численно равным такому слуховому
ощущению, которое получилось бы от суммирования одинаковых
возбуждений от спектральных составляющих в пределах некоторой
полосы частот. Эта полоса частот называется критической
полосой слуха.
118
Критическая полоса слуха характеризует так называемую
интегрирующую способность слуха по частоте, так как
составляющие звука, лежащие за пределами критической полосы
слуха, уже! как бы ничего не добавляют к ощущению громкости на
данной частоте.
700
600
500
400
300
200
100
too гоо зоо 5оо woo гооо зооо sooo toooo
Рис. 5.10. Ширина критической полосы
слуха в зависимости от частоты,
соответствующей центру этой полосы
Ширина критической полосы слуха также является функцией
частоты. Обычно для удобства расчётов её выражают в
логарифмических единицах, т. е. пользуются понятием логарифмической
ширины критической полосы слуха
/7- слушание
УХОМ
в - CflywanuL
ушами
¦—»
т^
одним
? дВумя
А
/
/
\\
Л
1
к
\
*
>
где AfK — ширина критической полосы слуха, гц.
Частотная зависимость ширины критической полосы слуха
представлена на рис. 5.10.
Ощущение1 громкости воспринимаемого звука зависит от
превышения уровня его интенсивности над пороговым уровнем.
Превышение уровня интенсивности данного звука над пороговым
называется уровнем ощущения этого звука (Е).
Если данный звук является чистым тоном, уровень
интенсивности которого равен By, а пороговый уровень «а этой частоте
равен Ро, то
t = By p0.
Если же требуется определить уровень ощущения звука
сплошного спектра, спектральный уровень которого равен Bh то
для данной частоты, на которой 'порог слышимости равен Ро,
уровень ощущения определится
119
Эта величина называется эффективным уровнем ощущения
звука. Здесь величина K=\Olg&fK учитывает указанную выше
интеграцию слуховых возбуждений, создаваемых
составляющими звука сплошного спектра.
Уровни ощущения могут быть вычислены также и по
абсолютным значениям интенсивности или звукового давления. Так.
если интенсивность звука дайной частоты равна I, а звуковое
давление равно р, то уровень ощущения определится
Е= 10 lg —— = 20 lg p
'мин Рмин
где Iтл и ртн—соответственно пороговые значения интенсивности
и звукового давления.
Адаптация слуха
Человеческое ухо обладает свойством изменять свою
чувствительность, приспосабливаясь к громкости воспринимаемого
звука. При слушании тихих звуков порог слышимости опускается
и слух обостряется. При приёме очень громких звуков
происходит повышение порога слышимости, т. е. как бы загрубление
слуха. Это свойство называется адаптацией слуха. Процесс
адаптации ('приспосабливания) слуха к громким или тихим звукам
происходит не мгновенно, а с некоторым запаздыванием во
времени.
Само по себе свойство адаптации является положительной
особенностью слухового аппарата, так как оно обеспечивает
наилучшие условия взаимодействия организма с окружающей
средой, защищая слуховой аппарат от перераздражения слишком
сильными звуками и позволяя приспособиться к приёму слабых
звуков. Однако инерционность адаптации играет отрицательную
роль в процессе телефонной передачи речи.
В схемах телефонных аппаратов и других переговорных
устройств, в которых свои разговорный ток проходит через свой же
телефон (такие разговорные схемы называются схемами с
местным эффектом) под воздействием собственной громкой речи,
происходит адаптация к ней слухового аппарата, в результате чего
порог слышимости поднимается. Когда же говорящее лицо
переходит с передачи на приём, то ухо не сразу, а с запаздыванием
перестраивается на восприятие более тихих звуков входящего
разговора. В результате этого первые слова или даже фразы
могут быть не поняты, возникают переспросы.
Отрицательные последствия адаптации слуха сказываются
тем сильнее, чем больше затухание линии или канала, по
которому ведётся передача. На коротких линиях вредного действия
адаптации слуха практически не ощущается.
120
В целях борьбы с вредным действием местного эффекта
создаются специальные противоместные схемы, в которых свой
разговорный ток почти не действует на свой телефон.
Маскировка слуха
Если одновременно с передаваемым полезным звуком на ухо-
слушающего действует ещё посторонний, мешающий звук
(например, шум или другая передача), то при некоторых
соотношениях уровней и частот воспринимаемых звуков мешающий звук
может полностью или частично заглушить полезный звук. Это-
явление' ослабления слышимости «ли полного пропадания
полезного звука на фоне мешающего носит название
маскировки. Полезный звук называется при этом маскируемым, а
посторонний — маскирующим.
Физически маскировка звука объясняется тем, что
маскирующий звук вызывает подъём порога слышимости в области
частот, близких к частоте маскирующего звука, в результате чего
составляющие полезного звука, имевшие ранее уровень выше
порогового, оказываются теперь либо вообще лежащими ниже
порога 'слышимости, т. е. не воспринимаются ухом, либо
воспринимаются с уменьшенным уровнем ощущения. Эффект
маскировки проявляется не только в области частот, близких к частоте
маскирующего тона, но и в области его гармоник. Поэтому для:
достаточно высоких уровней маскировка распространяется
главным образом на частоты, лежащие выше частоты
маскирующего тона.
Рисунок 5.11 поясняет процесс маскировки полезного звука,
составляющие которого имеют частоты f\, /2, /3, маскирующим1
тоном частоты fM. В отсутствие тона частоты \м все три
составляющие полезного звука
имели уровни выше порога Ро- При
воздействии маскирующего
тона порог слышимости примет
положение, соответствующее
кривой Рж. В этом случае
составляющая частоты /i не
будет воспринята вовсе, а
составляющие частот \ч и /3
будут восприниматься со
значительно пониженным уровнем
ощущения, т. е. практически
будут еле слышны.
Если маскировка осуществляется не чистым тоном, а шумом
сплошного спектра, что главным образом и встречается в
практике, то сдвиг порога на каждой частоте (/) в силу интегрирую-
121
Замаскированная^
область
Рис. 5.11. Процесс маскировки
чистым тоном
щей способности уха будет 'создаваться всеми составляющими
маскирующего спектра, заключёнными в пределах критической
полосы частот, центром которой является данная частота /. При
равных интенсивеостях чистого тона и сплошного спектра в
критической полоске1 слуха сдвиг порога слышимости получается
также в среднем одинаковым.
Маскировка может рассматриваться не только как процесс,
•но и оцениваться количественно. Количественной мерой
маскировки является разность между порогом слышимости в тишине
и 'порогом слышимости при наличии маскирующего звука (или
шума), ибо как раз на эту величину уменьшается уровень
ощущения полезного звука. Таким образом, если Ро—порог
слышимости в тишине, а $м — порог слышимости при наличии
мешающего звука (шума), то маскировка (М) для данной частоты
определится выражением
Явление маскировки звука играет очень большую роль в ра-
;боте и в оценке качества переговорных устройств телефонной и
радиотелефонной связи.
Поэтому определению величины маскировки при воздействии
на ухо слушающего шумов различного происхождения
(имеющих, как правило, 'Оплошные спектры частот) будет посвящен в
дальнейшем специальный раздел.
Некоторые временные свойства слуха
Рассмотренное выше представление о слуховом аппарате, как
о своего рода частотном анализаторе звука, является
достаточным для уяснения основных случаев распознавания им звуков
речи и построения на этом основании теории аналитического
расчёта величины разборчивости речи для широкого круга условий
её воспроизведения. Однако оно 'не описывает исчерпывающим
образом все свойства слуха и может поэтому оказаться
недостаточным для некоторых специальных случаев.
Согласно современному уровню изучения работы слуховой
системы, последняя должна рассматриваться 'не только как
частотный анализатор, но как комплексное устройство,
обладающее способностью осуществлять различные способы анализа
звука.
Основную роль, вслед за частотным анализом, играет,
несомненно, временной анализ воспринимаемых ухом звуковых
процессов. Слуховой аппарат обладает, как установлено,
механизмом, реагирующим на временные соотношения в этом процессе
и воспроизводящим в слуховом центре мозга «временной узор>,
122
соответствующий объективно существующей временной
природе звука.
В результате исследований, про'ведённых Л. А. Чистович в
Институте физиологии имени И. П. Павлова [34], получены, в
частности, следующие выводы, имеющие отношение к вопросу о
качестве восприятия речи.
1. Временная характеристика слухового восприятия
пояснялась обычно с точки зрения основной гипотезы последействия
(остаточного ощущения), выдвинутой ещё в 1874 г. Майером.
Сущность этой гипотезы состоит в том, что она предполагает
слуховое восприятие процессом, непрерывным во времени и
сглаженным по сравнению с звуковым воздействием. Сглаживание
временной картины, возникающей в центральной части слуховой
системы, обусловлено, согласно этой гипотезе1 тем, что каждый
залп нервных импульсов, воздействующих на центральный отдел
слухового анализатора, оставляет после себя длительный процесс
возбуждения, затухающий постепенно во времени и
суммирующийся как с остатками предшествующих возбуждений, так и с
процессами, вызванными последующими залпами импульсов.
В 1955 г. Страуд предложил новую гипотезу, получившую
название «гипотезы дискретного восприятия». Согласно этой
гипотезе, ощущение звука не является непрерывной функцией
времени, а представляет собой последовательность дискретных
значений (квантов восприятия), каждое из которых создаётся
путём анализа объективно существующего звукового процесса
за отрезки времени порядка 100—150 мсек.
Опыты показали, что гипотеза дискретного восприятия, по-
видимому, более точно отражает природу работы слуховой
системы, тогда как гипотезе последействия противоречит целый ряд
фактов.
2. Существуют определённые значения сдвига во времени
между двумя сигналами, несколько колеблющиеся в
зависимости от соотношения их длительности, амплитуд и частот, которые
приводят к восприятию их либо как двух отдельных сигналов,
либо — как одного нового сигнала. Установлено, что слияние
двух сигналов в один начинается при уменьшении сдвига во
времени между «ими на величину, меньшую 100 мсек, что также
согласуется с гипотезой дискретного восприятия.
3. Если одновременно включить звучание двух различных
тонов, то человек воспринимает их, как один сложный звук. Если
же второй тон будет включён позже на 200 или более
миллисекунд, то он будет восприниматься, как отдельный сигнал,
слышимый на фоне первого.
Это свойство слуха оказывается действующим и в случае
восприятия сигналов сложного типа. В этой связи интересен
следующий пример: при одновременном начале звучания первой и
второй формант двухформантного звука «э» этот звук восприни-
123
мается нормально и ухо не может выделить его составляющих..
Если же вторая форманта присоединяется к первой через-
300—'400 мсек, го звук «э» уже не может быть услышан. Человек
воспринимает при этом звук «и» (верхняя форманта), звучащий
на фоне звука «о» ('нижняя форманта).
Это свойство слухового аппарата показывает значение
временных факторов для выделения полезного сигнала,
действующего на фоне помехи. Механизм такого выделения был бы,
вообще говоря, непонятен, если бы мы рассматривали слуховую
систему только лишь как частотный анализатор звука.
Естественно было предположить, что предварительное знание
сигнала должно существенно облегчить возможность его
выделения. Теперь уточняется, что в 'некоторых случаях может быть
достаточно для этого уже такого «знания», которое
определяется временным сдвигом между началом звучания сигнала и
помехи всего лишь на 300—400 мсек.
5.4. Основы аналитического расчёта разборчивости
Общая идея расчёта и основные расчётные формулы
Задача расчёта разборчивости состоит в том, чтобы, зная
физические характеристики речи и слуха, а также параметры
тракта 'и условия, в которых происходит передача и приём, и
пользуясь аналитическими или иными соотношениями между этими
факторами и искомой величиной разборчивости, определить её
наивероятнейшее значение.
Идея расчёта заключается в разложении речи на"
элементарные сигналы, учёте потерь этих элементарных сигналов при их
прохождении через тракт и нахождении относительного числа
их, дошедшего без искажений до уха слушающего. Такими
элементарными сигналами, формирующими звуки речи, могут
считаться форманты.
Введём понятие о разборчивости формант. Разборчивостью
формант называется относительное количество формант,
принятое слушающим, вычисленное по отношению к общему числу
формант, переданных говорящим.
Разборчивость формант, которую будем обозначать буквой
«А», не может быть непосредственно измерена, как другие виды
разборчивости (D, S, W, J), поскольку слуховой аппарат
человека не фиксирует в сознании приём отдельных частотных
составляющих сложного звука, однако она может быть вычислена.
При этом, как оказывается, разборчивость формант
является единственным видом разборчивости, который поддаётся
непосредственно расчёту, другие же виды могут быть найдены,
исходя из известных, установленных для данного языка постоянных
124
зависимостей между разборчивостью формант и другими
видами разборчивости.
Причиной этого является то, что при расчёте разборчивости
приходится иметь дело с частотнозависимыми функциями.
Количественный результат расчёта оказывается поэтому для
различных участков спектра различным. Ввиду этого задача
расчёта решается разделением спектра, используемого для передачи
речи, на элементарные узкие полосы (внутри которых можно
было бы не1 считаться с частотной зависимостью этих функций и
•относить их к средней частоте полосы), вычислением доли
разборчивости, вносимой каждой такой полосой в отдельности, и,
наконец, суммированием результатов расчёта по всем полосам.
Отсюда становится ясным, что непосредственному
аналитическому расчёту может подлежать лишь такой вид
разборчивости, который обладает свойством аддитивности, т. е1.
суммируемости по частоте, Это свойство предполагает, что сумма разбор-
чивостей, полученных при раздельном пропускании частотных
полос, оказывается равной разборчивости, полученной при
одновременном пропускании всех этих полос.
Как это следует из самого понятия о разборчивости формант,
последняя обладает таким свойством, что если в полосе частот
fi-S-f2 принято Ах формант, а в полосе /з~^- /4—А2 формант, то при
совместном пропускании этих полос будет принято A=Ai+Ao
•формант, т. е. разборчивость формант аддитивна по частоте.
Естественно, что это соотношение совершенно не
соблюдается при приёме звуков, слогов и других боле'е сложных элементов
речи. Так, например, звук, форманты которого лежат в
различных частотных полосах, не может быть распознан ни при приёме
полосы /1-J-/2, ни полосы Ь-*-/4, но безошибочно распознаётся при
совместном приёме этих полос.
С другой стороны, комбинационная способность мозга
позволяет слушающему в ряде случаев правильно воспроизвести в
сознании звуки, дошедшие не1 в полном составе своих
составляющих.
В результате этого всегда имеют место неравенства:
DSSSWW WJJ+J и равенство
Итак, после сделанных уточнений, идея расчёта сводится к
делению частотного спектра на узкие расчётные полосы, в
пределах которых все входящие в расчёт величины могли бы
считаться постоянными, определению разборчивости формант в
каждой такой полосе, суммированию на основании свойства
аддитивности разборчивости формант по всем полосам, а затем —
к переходу от разборчивости формант А к любому другому виду
разборчивости — D, S, W, J — на основании имеющихся для
данного языка взаимозависимостей между ними.
125
Перейдём к установлению основных расчётных соотношений.
По своему математическому смыслу разборчивость может
быть определена как вероятность правильного приёма формант,
звуков, слогов, слов или фраз на данном тракте. Прежде мы
пользовались определением разборчивости как отношения числа
правильно принятых элементов речи к общему числу
переданных.
Оба эти определения будут тождественны в том случае, если
при измерении берётся настолько большое число опытов, что
частость наступления события правильного приёма элементов
речи становится равной его вероятности. Отсюда становится
ясным, что измеренная величина разборчивости находится в таком
же соотношении с её истинной величиной, в каком частость
наступления события находится с е)го вероятностью, и следует
также, что результаты отдельных измерений разборчивости всегда
будут каким-то образом колебаться вокруг расчётного значения
разборчивости.
Принимая во внимание изложенное, можно сказать, что если
разборчивость формант Л по всему спектру есть вероятность
правильного приёма формант при пропускании все'х полос, то
разборчивость формант АЛ в данной расчётной полосе есть
вероятность правильного приёма формант при пропускании этой
полосы.
Рассмотрим простейший случай, когда передача речи
происходит в оптимальных условиях слышимости, т. е. слушающий
заведомо принимает всё, что передаёт говорящий.
Тогда совершенно очевидно, что при большом числе испытаний
средне'е значение разборчивости формант АЛ будет постоянным
и равным максимальной вероятности приёма формант в полосе
АЛт. Величина ДЛОТ определяется при этом
'среднестатистической долей содержания формант в данной полосе частот, т. е.
относительной встречаемостью формант по частотному спе'ктру,,
частотная зависимость которой приведена на рис. 5.7.
Так как максимально возможная суммарная разборчивость
формант во всех полосах Лт всегда равна 1, то при условии, что
число расчётных полос, на которое мы разделили спектр, равно
п, может быть 'написано первое расчётное соотношение
У ДЛ„ = 1.
J-U тк
;с=1
E.1)
Здесь величины АЛ тк— максимальные вероятности
появления формант в данной частотной полосе.
Если передача речи происходит не в оптимальных условиях,
то слушающий воспринимает не все форманты, созданные
говорящим в данной полосе, так как в процессе приёмо-передачи
126
часть их теряется в силу целого ряда разнообразных причин —
недостаточная громкость приёма, искажения, вносимые трактом,
маскирующее действие шума и др.
Тогда разборчивость формант в расчётной полосе ААК уже не
будет равна ААтк, а будет меньше этой величины и определится
соотношением
E.2)
где Рк — коэффициент восприятия, учитывающий указанные
выше потери формант.
Физически коэффициент восприятия Р может быть
истолкован как доля от общего числа формант в полосе, которая в
данных условиях 'передачи дойдёт до уха слушающего с уровнем
выше порогового.
Соотношение E.2) может быть получено также и из чисто-
вероятностных соотношений. Разборчивость формант в полосе
ЛЛК может рассматриваться как вероятность сложного
события, состоящего в одновременном появлении двух независимых
событий, вероятности которых известны. Вероятность того, что
говорящим будет передано то или иное число формант, равна
ААтк; вероятность того, что слушающий воспримет то же самое
число ААтк, в общем случае меньше 1 и равна Рк.
Тогда разборчивость формант в полосе как вероятность
сложного события иа основании теоремы умножения
вероятностей определится произведением вероятностей составляющих его
событий, т. е. получим то же самое соотношение ААк=РкААтк.
Величина коэффициента восприятия Р может принимать
значения от 0 до 1 и изменяется в зависимости от эффективного
уровня ощущения формант в полосе (см. определение в разделе
«Основные свойства слуха»). При малых уровнях ощущения ни
одна форманта не превышает по уровню порога слышимости,
коэффициент Р при этом равен нулю. По мере возрастания этого
уровня всё большее число формант оказывается лад порогом
слышимости и воспринимается слушающим. Коэффициент
восприятия при этом возрастает пропорционально числу формант,
появляющихся над порогом. При. некотором, достаточно
большом значении уровня ощущения все, даже наиболее слабые по
мощности, форманты оказываются над порогом. Коэффициент
Р принимает при этом своё максимальное значение, равное 1.
Дальнейшее увеличение уровня речи уже не повышает
вероятности приёма формант, а начиная с некоторого значения уровня,
может даже уменьшить её в силу перераздражения уха
громкими звуками.
Поэтому для точного определения зависимости
коэффициента восприятия Р от уровня ощущения формант Е' необходимо
знать статистический зашн распределения энергии формант по
уровням, являющийся одной из физических характеристик речи.
127
Зная разборчивость формант в полосе ААК, можно написать
выражение для суммарной разборчивости формант по всему
диапазону частот:
п
/с=1 /с=1
Следует заметить, что способ деления частотного спектра на
расчётные полосы является произвольным в довольно широких
пределах. Единственным требованием здесь является то, чтобы
значение частотнозависимых величин на средней частоте полосы
достаточно близко соответствовало бы среднему значению этих
величин в пределах полосы.
В различных случаях применялись как разделение спектра на
равные по ширине расчётные полосы (величина ААтк, для
каждой полосы при этом получается различной), так и выбор границ
расчётных полос так, чтобы величина ААтк в каждой полосе
была одинакова (при этом ширина полос будет различной — там,
где встречаемость формант высокая, полосы будут узкими, там
же, где форманты встречаются реже, полосы будут шире).
В дальнейшем мы будем пользоваться вторым способом, т. е.
делением спектра на равноартикуляционные полосы переменной
ширины. При этом величина ААтк, будучи постоянной и равной
ААт, может быть вынесена за знак суммы и ф-ла E.3) примет
вид
E.4)
Эту формулу можно упростить, приняв удобное для расчётов
число равноартикуляционных полос я = 20. Тогда максимальная
величина разборчивости в равноартикуляционных полосах будет
А Ат = — = 0,05 = const.
т 20
А расчётная формула примет следующий вид:
20
А = 0,05 ^ Рк. E.5)
/с=1
Таким образом, оказывается, что расчёт разборчивости
сводится по сути дела к определению коэффициентов восприятия Р к
в различных расчётных полосах.
Через посредство своего аргумента — уровня ощущения
формант— функция P=f(E') учитывает все возможные причины,
128
вызывающие уменьшение1 максимальной разборчивости формант
в полосе АА т . Действительно, уровень ощущения формант Е1
зависит от уровня речи говорящего, остроты слуха слушающего,
затухания, вносимого трактом передачи, и маскирующего
действия шума.
Рис. 5.12. Расчётная схема тракта для
передачи речи
Рассмотрим изображённую на рис. 5.12 скелетную схему
тракта для передачи речи, представленную в самом общем виде,
и составим выражение для вычисления эффективного уровня
ощущения формант Е' в узкой расчётной полосе для этой схемы.
Если спектральный уровень формант, действующий в данной
полосе на микрофон, равен В'р, логарифмическая ширина
критической 'полосы слуха равна К, затухание всего тракта от
микрофона до уха слушающего равно Ь, причём 6 = 201g —, где
Р2
Р\ — звуковое давление на 'микрофоне, а рг — звуковое давление
в ухе слушающего. Результирующая маскировка от шумов всех
видов равна М, уровень порога слышимости на средней частоте
полосы равен |3о (физический смысл всех этих величин был
пояснён ранее). Для определения уровня ощущения формант в ухе
слушающего необходимо проделать следующее:
1) определить уровень интенсивности формант на приёмном
ко'нце, для чего из уровня ,на передающем конце В'р нужно
вычесть затухание тракта и маскировку шумом;
2) взять разность между полученной величиной и уровнем
порога слышимости |3о.
Отсюда следует формула для вычисления эффективного
уровня ощущения формант в полосе
Е' = В'р + к-ф + Щ-%. E.6)
Значение Рк , соответствующее найденному значению Е',
берётся по кривой P=f(E'), являющейся постоянной
артикуляционной характеристикой речи.
В принципе возможно функционально связать величину
коэффициента восприятия Р с уровнем ощущения речи в целом
Е (вместо уровня ощущения формант Е') и строить методику
расчёта по зависимости P=f(E). При этом используется спектр
9—294 129
речи Вр (/), наиболее просто определяемый путём прямых
измерений (формантный спектр В'р (/) определяется лишь путём
косвенных измерений), и уточняются расчёты для нелинейных
систем, поскольку динамическое' состояние нелинейных
элементов определяется поступающим на них уровнем речевого сигнала
в целом, а не только уровнем формантных составляющих.
Однако при этом ввиду неодинаковой для различных частот
разности между Вр и В'р необходимо было бы для каждой
частоты иметь свою зависимость P=f(E). Вытекающее отсюда
значительное усложнение расчётной методики не оправдывало бы
тех небольших уточнений, которые в некоторых случаях могли.
бы быть получены. Если же, что является меньшим злом,
ориентироваться лишь на среднюю разность между Вр и Вр, то
полученный при этом расчётный механизм сможет обеспечить
удовлетворительное соответствие расчётных и опытных даиных лишь
для систем без существенного одностороннего ограничения
полосы пропускаемых частот.
Поэтому более рациональным и логичным следует считать
построение расчётной методики на базе использования спектра
формант В'р,
Подводя итог изложенному, приведём общую основную
схему расчёта разборчивости в порядке последовательности
операций.
1) Принимается деление частотного диапазона передачи на
определённое число расчётных полос, например на равноартику-
ляционные полосы при п = 20 и ДЛш = 0,05.
2) Для средней частоты fcp каждой расчётной полосы
вычисляется эффективный уровень ощущения формант Е' по формуле
3) Определяется величина коэффициента восприятия Р для
каждой полосы из имеющейся зависимости P=f(E').
4) Вычисляется 'на основании свойства аддитивности
формант суммарная разборчивость формант Л по формуле
к=1
или, если ft = 20 и ААтк = 0,05 = const,
20
А= 0,05 2 Ркг
к=1
5) По установленным для данного языка зависимостям
осуществляется переход от разборчивости формант А к любому
другому интересующему нас виду разборчивости (D, S, W, J). Чаще
всего определяют разборчивость слогов S.
130
Возможность упрощения общей формулы для расчёта
величины Ег
В определённых условиях можно несколько упростить
формулу для подсчёта эффективного уровня 'ощущения Е' и
исключить необходимость учёта постоянных слуха ро и к. Такая
возможность возникает в тех случаях, когда шум, воздействующий
на ухо слушающего, достигает такой величины, что
эффективный уровень ощущения шума Z превышает 10 об.
Эффективный уровень ощущения шума, рассматриваемого
как звук сплошного спектра, согласно изложенному выше,
определяется выражением
где В ш — спектральный уровень шума.
В гл. 7 будет показано, что если Z>\0 дб, то величина
маскировки, создаваемой таким шумом, становится равной его
эффективному уровню ощущения, поэтому для таких случаев
М = Z, или М = Вш + к — %.
Подставив это значение М в общую формулу для вычисления
эффективного уровня ощущения формант Е'=В'р+к—{Ь +
+М)—р0, мы исключаем из не'ё величины Ро и к. Эффективный
уровень ощущения формант определится формулой
Е' = В'р~Ь-Вш. E.7)
Таким образом, оказывается, что если шум достаточно велик,
то уровень ощущения формант, а в конечном итоге и
разборчивость, перестают зависеть от слуховых данных слушающих.
Физически это объясняется тем, что в таких условиях один
и тот же уровень шума вызывает большие потери слуха у лиц
с острым слухом, и меньшие — у лиц с меньшей пороговой
чувствительностью слуха. Поэтому и результирующий эффект
приёма оказывается для них одинаковым и не зависящим от остроты
слуха. Этот эффект определяется теперь целиком и полностью
разностью между уровнями речи (формант) и шума на
приёмном конце1 тракта.
Можно считать, что различные в обычных условиях уровни
порогов слышимости отдельных лиц при шуме нивелируются и
становятся равными уровню шума в соответствующей
критической полосе.
Для расчётных целей это обстоятельство является
благоприятным, поскольку избегается необходимость знать или
определять конкретную величину порога слышимости. Следует лишь
иметь в виду, что в области сильных шумов указанные
расчётные соотношения становятся недостаточными; так как
появляется необходимость учитывать ряд новых факторов. Особенности
расчёта разборчивости в этом специальном случае изложены
в гл. 9.
Ю* 13?
Артикуляционные постоянные
При расчётах по этой схеме используются в качестве
заданных величин артикуляционные постоянные речи и постоянные
характеристики слуха, учитываются электроакустические и
электрические параметры тракта и рассчитывается величина
маскировки шумом (М).
Артикуляционные постоянные речи могут быть разделены на
физические и фонетические.
Физические постоянные речи, необходимые для расчёта
разборчивости:
1) Кривая встречаемости формант по частотному спектру
Лга^фГ/Х называемая также формантным распределением и
представляющая собой зависимость максимальной
разборчивости формант от частоты сре'за фильтра, ограничивающего
пропускание верхних или нижних частот. Эта зависимость даёт
возможность определить границы расчётных полос, их средние
частоты и определить величины &Атк при любом способе
деления частотного диапазона-
2) Формантный спектр речи В' =ф(^.
3) Зависимость коэффициента восприятия от эффективного
уровня ощущения
Р = /(?')•
4) Зависимость слоговой разборчивости S от разборчивости
формант А
Последняя зависимость, по существу, является переходной,
связывая физические характеристики с фонетическими.
Фонетическими характеристиками речи, необходимыми для
расчёта разборчивости, являются функциональные зависимости
между различными видами разборчивости, как-то:
S = f(D), W = f(S), J = f(W).
Из постоянных слуха при расчётах используются кривая
порога слышимости fio=q>(f) и частотная зависимость
логарифмической ширины критической полосы слуха K—<p(f).
Электроакустические и электрические параметры трактов
учтены в рассмотренной схеме расчёта результирующей
величиной полного затухания тракта Ъ. Эта величина складывается
из затухания отдельных участков тракта (схема передающего
аппарата, линия, схема приёмного аппарата) и
электроакустических отдач преобразователей (микрофона и телефона).
Так как в различных случаях расчёта могут быть заданы как
результирующие параметры тракта, так и данные отдельных его
элементов, то способам измерения и расчёта параметров тракта
и его элементов будет в дальнейшем посвящена специальная
глава, так же как и постоянным речи и слуха.
Глава 6
ПОСТОЯННЫЕ РУССКОЙ РЕЧИ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
6.1. Общие замечания
Сложность речевого процесса и изменчивость
характеризующих его постоянных в течение длительного времени затрудняли
получение устойчивых данных, которые могли бы считаться
объективными характеристиками того или иного языка.
Определение постоянных русской речи с достаточной
степенью достоверности стало возможным «а основе использования
современной высококачественной акустической измерительной
аппаратуры, развития теории и практики статистических
методов измерения и установления тесного научного сотрудничества
специалистов в области электроакустики и языкознания.
6.2. Фонетические постоянные и зависимости между
различными видами разборчивости русской речи
Исходные положения
Между различными видами разборчивости — формантной,
звуковой, слоговой, словесной и фразовой — существуют вполне
определённые и однозначные для каждого национального языка
взаимозависимости. Рассмотрим эти взаимозависимости для тех
видов разборчивости, которые1 поддаются непосредственному
измерению с помощью артикуляционных таблиц. Наличие таких
однозначных зависимостей обусловлено тем, что величины D, S,
W, J являются вполне определёнными выборками из одной и той
же фонетической совокупности, представляющей собой речь, в
которой звуки, слоги, слова и фразы встречаются в
определённых статистических соотношениях и взаимосвязях. При
правильно разработанной системе таблиц эти взаимосвязи
воспроизводятся приближённо в каждой отдельной таблице, и более
точно, — в том комплексе таблиц, который используется для полу-
133
чения устойчивого результата измерений. Практически
зависимости между различными видами разборчивости могут быть
получены как аналитически, так и экспериментально. Естественно
было при определении их для русской речи применить оба
способа, имея в виду, что совпадение теоретических и опытных
данных даёт уверенность в достоверности полученных результатов.
Аналитическое определение зависимостей
между D, S, W и J
Аналитические функции S=f(D), W=f(D) и J=f(W) могут
быть вычислены по формулам, полученным на основе
приложения теории вероятности к процессу приёма и опознавания
слушающим тех или иных элементов речи.
Структура этих формул отражает основной результат
сложной деятельности сознания по восприятию осмысленных или бес-
'смысленных звуковых комплексов с учётом сопутствующего
этому процессу восстановления или, наоборот, подавления части
воспринимаемых элементов. Эта структура (т. е. вид формулы)
будет одинакова для любого языка. Численные же1 значения
постоянных коэффициентов, входящих в эти формулы, отражают
статистические пропорции, присущие фонетическому строю
данного языка. Величины этих коэффициентов (фонетические
постоянные) будут различны для различных языков.
Аналитические выражения для зависимостей между
различными видами разборчивости впервые были даны Коллардом
в 1929 г. [6].
Мы приводим вывод этих формул, так как он косвенно
интересе^ также с той точки зрения, что позволяет лучше уяснить
те моменты, «а которые следует обращать внимание при
составлении артикуляционных таблиц (см. гл.-2).
Разборчивость слогов в зависимости от
разборчивости звуков
Обозначим:
S—-разборчивость слогов, понимаемая как средняя
вероятность приёма слога;
D — разборчивость звуков, понимаемая как средняя
вероятность приёма звука;
m — число звуков в слоге;
п — максимальное число звуков в слоге;
ат — относительное количество слогов из т звуков,
содержащееся в таблицах.
134
Если бы все слоги состояли только из одного звука, то
очевидно, что имело бы место равенство
При слогах, состоящих из двух звуков, на основании теоремы
умножения вероятностей, можно утверждать, что разборчивость
слогов 5г, рассматриваемая как вероятность сложного события,
состоящего в одновременном наступлении двух независимых
событий — правильного приёма как первого, так и второго
звука, — будет равна произведению вероятностей этих двух
равновероятных событий
Аналогично можно записать, что Ss=D3, S4 = D4, S5 = D5 и т. д.,
или, в общем случае, слоговая разборчивость для слогов,
состоящих из т звуков, составит
лт
Следует иметь в виду, что вероятность правильного приёма
комбинации из т звуков зависит не только от числа звуков в этой
комбинации, но, в силу вероятностных ограничений,
существующих в языке', и от характера этих звуков. Однако, принимая во
внимание лишь некоторую среднюю вероятность, мы получаем,
тем не менее, правильную статистическую зависимость,
подтверждающуюся при достаточно большом числе опытов.
В действительности таблицы содержат слоги, состоящие из
разного количества звуков, причём доли слогов, состоящих из т
п
звуков, определяются коэффициентамиат, так что \аш= 1.
т=1
На основании той же теоремы умножения вероятностей
можно написать, что вероятность того, что, при возможности
появления слогов с различным числом звуков будет правильно
принят именно слог с числом звуков т, составит: amSm — CLmPm-
Вероятность же правильного приёма любого слога, т. е. слога
с любым числом звуков т, отождествляемая с искомой
разборчивостью слогов, на основании теоремы сложения вероятностей
определится как
л
m=l
135
Разборчивость слов
в зависимости от разборчивости звуков
Введём обозначения:
W — разборчивость слов, понимаемая как средняя вероятность
правильного приёма слова;
D — разборчивость звуков, нанимаемая как средняя вероятность
правильного приёма звука;
m — число звуков в слове;
п — максимальное число звуков в слове;
кт — относительное1 число комбинаций, имеющих смысл слова,
среди всех возможных комбинаций из т звуков;
рт — относительное число слов из т звуков в словах данного
. языка-
Согласно предыдущему вероятность правильного приёма
комбинации из т звуков равна Dm- Величина Dm представляет
собой правильную дробь. Это равносильно тому, что слушающий
должен выбрать одну комбинацию из —— возможных
комбинаций из m звуков. Число остальных комбинаций, мысленно
отбрасываемых как ошибочные, составляет величину —-^— 1.
Однако, если слушающий заведомо знает, что передаются
слова, а не любые возможные комбинации из m звуков, то
фактически он будет выбирать нужное олово, отбрасывая мысленно
не — —1 других возможных комбинаций, а значительно мень-
Dm
ше, так как из них только часть соответствует словам, а
остальные представляют собой бессмысленный набор звуков.
Поскольку доля комбинаций из т звуков, имеющих смысл
слова, составляет кт, то число слов, которые будут мысленно
отброшены слушающим как ошибочные, составит кт( 1 \
Общее же число слов, из которых слушающий проводит выбор,
будет составлять \+кт1 1 \Отсюда вероятность того, что
\Dm J
слово из т звуков будет правильно принято, т. е. разборчивость
слов из т звуков, выразится формулой
W — -
В действительности в таблицы включаются слова из разного
числа звуков в пропорции, соответствующей их содержанию в
реальной речи, что учитывается долями рт.
136
Очевидно, что если передаются слова с разным числом
звуков т, то вероятность приёма слова именно с давным числом
звуков т, по теореме умножения вероятностей составит pmWmr
а вероятность приёма любого слова, на основании теоремы
сложения вероятностей, определяется выражением
л
^F.2)
где W и D выражаются в долях единицы.
Разборчивость фраз
в зависимости от разборчивости слов
Обозначим:
/ — разборчивость фраз, понимаемая как средняя
вероятность приёма фразы;
W — разборчивость слов, понимаемая как средняя вероятность
приёма слова;
g —среднее число слов в фразе;
h —относительное число комбинаций из g слов, имеющих
смысл фразы, в общем числе возможных комбинаций из
g слов.
Общий порядок составления формулы J=f(W) аналогичен
предыдущему.. Здесь мы не рассматриваем отдельно
разборчивость фраз из различного числа слов, а в целях сокращения
громоздкости статистической работы при последующем определении
постоянных коэффициентов проводим соответствующие
рассуждения по отношению к фразе средней сложности.
Если вероятность правильного 'Приёма комбинации из g слов
равна Ws, то общее число возможных комбинаций будет равно
Число ошибочных комбинаций, мысленно отбрасываемых
слушающим, будет равно— —1, если передаются все
возможна
ные комбинации из g слов, и составит h ( 1 ], если переда-
\S )
\ )
ются только комбинации, имеющие смысл фразы.
Поэтому вероятность правильного приёма фразы, т. е.
разборчивость фраз в зависимости от разборчивости слов,
определяется дробью
J = 1 . F.3)
Здесь / и W выражены в долях единицы.
137
Величины фонетических постоянных речи
для русского языка
Фонетическими постоянными речи являются коэффициенты
ат, кт, pm,g, h- Строго говоря, они отражают лишь структуру
соответствующих артикуляционных таблиц, но так как правильно
составленные артикуляционные таблицы, в свою очередь,
обязаны воспроизводить основные закономерности фонетической и
статистической структуры реальной речи, то при этом условии их
можно считать и характеристиками самой речи.
Таким образом, величины этих постоянных зависят от
национальных особенностей языка. Естественно поэтому,
зависимости между различными видами разборчивости для разных
языков не будут одинаковы.
Отсюда следует, что попытки получения сколько-нибудь
достоверных зависимостей между различными видами
разборчивости для русской речи без предварительного детального анализа
фонетического состава языка были бы необоснованными.
Приводимые ниже результаты определения фонетических по*
стоянных получены на основании статистического анализа,
проведённого в Лаборатории экспериментальной фонетики при
Ленинградском государственном университете им. А. А. Жданова
под руководством Л. Р. Зиндера.
Определение постоянных ат. Величина
коэффициентов ат вытекает непосредственно из структуры слоговых
артикуляционных таблиц. Поскольку каждая таблица содержит 40 трёх-
звучных слогов и 10 четырёхзвучных, то а3 = 0,8, а4 = 0,4, а
общая формула зависимости между S и D принимает вид
S = 0,8D3 + 0,2D4. F.4)
Определение постоянных кт. Чтобы найти величины
кт, необходимо определить отношение числа слов, состоящих
из т звуков, к числу всех возможных в русском языке
комбинаций из т звуков. Однако подсчёт числа возможных комбинаций
по общему методу, >как это, например, делалось заграницей, даёт
неверный результат, так как не учитывает русской специфики
образования слогов. Так, например, подсчёт возможного
количества комбинаций для т = 4 при структуре типа
«гласная—согласная—гласная—согласная» (ГСГС) в общем случае даёт
20 135 комбинаций.
В русском языке слова структуры ГСГС всегда состоят из
слогов типа Г и СГС (например «и-тог», «у-кор»), поэтому
истинное число возможных комбинаций будет отличаться от 20 135.
Так как в русском языке слогов типа Г имеется 5, а слогов типа
СГС — 5329, то искомое число комбинаций будет 5X5329= 16 645-
Этот пример приведён для того, чтобы показать, насколько
сложной является задача определения фонетических постоянных,
138
т
кт
0
2
,084
0
3
,097
0
4
,024
Таблица
5
0,003
0,
6.1
6
0002
требующая, помимо владения методом.статистического анализа,
ещё и учёта данных языкознания.
Подсчёт количества слов, состоящих из т звуков,
производился по словарю, так как в артикуляционных таблицах слова
даются именно в словарной
форме. Вычисленные
значения кт приводятся в
табл. 6.1.
Слова, состоящие из
одного звука в русском языке,
воспринимаются
слушающим вместе со 'Словами, для
которых они играют вспомогательную роль. Поэтому
включён отдельно в число коэффициентов кт.
Значениями кт при т больше 6 можно пренебречь, так как
их величина меньше, чем 0,0002.
Определение постоянных р т. Для нахождения рт
анализировались современные художественные и политические
тексты с общим числом 15 000 слов.
По тем же соображениям, что и в предыдущем случае, слова
из одного звука отдельно не учитывались. Статистический
анализ выборки из 15 000 слов показал, что этот объём вполне
обеспечивает надёжность результатов.
Значе'ния коэффициентов рт даны в табл. 6.2.
Таблица 6.2
не
т
Рт
т
Рт
0
0
2
,046
9
,081
0
0
3
,078
10 "
,058
0
0
4
,043
11
,041
0
0
5
,142
12
,030
0
0
6
,136
13
,019
0
0
7
,137
8
0,101
Продолжение
14
,011
15
0,017
Определение постоянной g. На основании
вычисления относительной частости встречаемости фраз с различным
числом слов строилось распределение относительных частостей
встречаемости этих фраз. Так как это распределение оказалось
подчиняющимся нормальному закону распределения
вероятностей, то постоянная g могла быть определена как среднее
арифметическое- Анализу было подве»ргнуто 20 000 фраз, что
обеспечивало достаточную точность. Величина постоянной g" = 5.
139
Определение постоянной Л. Для определения
величины h вычислялось число возможных комбинаций из 5 слов на
основе указанного выше текста из 20 000 фраз. Это число
оказалось равным 25 985, в том числе пятисловных фраз — 268G.
Отсюда
h
2686
' 25 985
0,1.
Взаимозависимости между различными видами
разборчивости русской речи
Зависимости S=f(D), W=f(D) и J=f(W), вычисленные по
приведённым выше формулам, представлены на рис. 6.1, 6.2 и 6.3.
too
so
во
70
60
50
30
20
tO
л?
о
1 J
у
/
0 10 20 30 ЬО 50 60 7080 90100
Рис. 6.1. Зависимость слоговой 'разборчивости от разборчивости звуков
D, Уо
0
10
20
30
50
60
70
80
90
100
0
0.08
0,7
2,3
11,2
19 9
32,2
49,1
71,7
100,0
Эти зависимости проверялись экспериментально, для чего в
одних и тех же условиях измерялась разборчивость звуков,
слогов и фраз, причём передавалось по 5160 звуков, 1600 слогов.
WO
90
во
70
60
SO
30
20
W
/
/
p
/
f
i
/
t
/
A
/
1
0 Ю 20 30 Ь0 50 60 7080 90100 ' '
Рис. 6.2. Зависимость
словесной разборчивости от
разборчивости звуков
30
во
70
60
50
1*0
30
20
ГО
0
si
/
г
}
/
/
f
I
/
г
А
V
10 2030 W50 60 706030100
Рис. 6.3. Зависимость
фразовой разборчивости от
разборчивости слов
НО
1600 слов >и 2400 фраз на каждую точку зависимости
разборчивости от >ров'ня интенсивности речи. Эти измерения
обеспечивали с надёжностью 0,95 абсолютные погрешности измерения не
более 2%.
Результаты измерений обозначены на рис. 6.1, 6.2 и 6.3
белыми кружками-
Сопоставление теоретических и
опытных данных показывают, что
используемые формулы в основном
правильно отражают
закономерности, имеющие место при восприятии
различных элементов речи и
определяющие взаимосвязи между ними.
Следует подчеркнуть, что хотя
измерения разборчивости слов и
особенно фраз дают обычно несколько
больший разброс результатов
отдельных измерений, чем при
использовании слоговых таблиц, при
достаточном объёме измерений взаимоза-
100
90
ВО
70
60
50
40
30
20
10
1
/
ь
/ /
I /
If
/
4
/
й
2
*—•
/-русская
речь
2-англииска
речь
0 10 20 30 W 50 &) 70 ВО 90100
Рис. 6.4. Зависимость
словесной разборчивости от
разборчивости слогов
висимости между всеми видами разборчивости для данного языка
(D, S, W, J) получаются совершенно определёнными и
однозначными.
Поскольку основным видом разборчивости, который и
измеряется в большинстве случаев при испытаниях аппаратуры,
является слоговая разборчивость, наиболее удобно для практиче-
ии
30
80
70
60
50
U0
30
20
10
0
~п
45
//
Г
л
/Л
!/
*~
/
1- русская
речь .
2-англиискп
речь
V/ 2030
U0 5060708090%
S, °/о
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
J. %
0
41,0
86,0
92.0
95,0
96,5
97,5
98,5
99,5
99,8
100,0
Рис. 6.5. Зависимость фразовой разборчивости от разборчивости слогов
ских целей иметь зависимости всех видов разборчивости от
разборчивости слогов.
На рис. 6.4 и 6.5 приведены функции W—f(S) и J=f(S) для
русской речи, в основу построения которых положены
экспериментальные данные.
141
Интересно отметить, что шр'и малых значениях разборчивости
слогов E<10%) разборчивость фраз оказывается меньше
разборчивости слов. Это вполне закономерно, так как при плохой
слышимости фраза становится понятной лишь при правильном
приёме определённого минимума ключевых слов. По мере
улучшения общей разборчивости разборчивость фраз, естественно,
становится выше разборчивости слов.
На тех же рисунках пунктиром показаны аналогичные
зависимости для английского языка. Здесь ясно видны значительные
различия между соответствующими кривыми для русской и
английской речи.
6.3. Зависимость слоговой разборчивости от разборчивости
формант
Так как разборчивость формант 'недоступна
непосредственному измерению, то установление зависимости слоговой
разборчивости 5 от разборчивости формант А, т. е. функции S=f(A),
основывается, с одной стороны, на экспериментальных данных,
с другой стороны, на ряде логических соображений, в частности,
на гипотезе об аддитивности артикуляции формант по частоте-
Эта гипотеза, впрочем, получила полное экспериментальное
подтверждение.
Помещение
передачи
i
Помещение
приёма
1
Фильтрь/
Фвч
Ъ/
мз
Инд. у родня I
Рис. 6.6. Скелетная схема высококачественного
для артикуляционных измерений
Исходными данными для получения искомой функции S=f(A)
является семейство кривых зависимости слоговой разборчивости
от ограничения спектра фильтрами нч и вч при оптимальном
уровне приёма. Для этих измерений был разработан специальный
измерительный тракт, обеспечивший 'неискажённую передачу
речи в широком частотном и амплитудном диапазоне, причём была
предусмотрена возможность одновременного приёма 4
операторами. Схема тракта приведена на рис. 6.6. В её состав входят:
измерительный конденсаторный микрофон КМ, микрофонный
усилитель МУ, фильтры нч и вч для ограничения пропускаемой
полосы частот, магазин затуханий МЗ для установления нужного
142
уровня приёма на всех 4 рабочих местах, телефонный усилитель
ТУ, четыре магазина М31-:_4 для индивидуальной регулировки
уровня и четыре пары динамических телефонов ДТ типа ТД-4.
Тракт обеспечивал достаточно равномерную частотную
характеристику усиления в диапазоне 0—8000 гц и рабочий
динамический диапазон около 75 дб при коэффициенте 'нелинейных
искажений не более 1,2%. Частотная характеристика усиления тракта
представлена на рис. 6.7.
St%
л В, дб
30
го
ю
о
tOO 200 300 SOO IOOG ^?000 3000 5000
Рис. 6.7. Частотная характеристика
усиления тракта
100
90
80
70
60
50
40
30
20
100\ 11 11 i ii~m i щ.м
(Ю5060708090Ю0 120 ПО
? Вр опт = 97,5дб
Рис. 6.8. Зависимость
слоговой разборчивости от
суммарного уровня' принимаемой речи
1
1
1
1
1
/
1
1
Прежде всего необходимо было определить величину
оптимального уровня приёма с тем, чтобы обеспечить полное
отсутствие каких-либо потерь формантных составляющих речи в
полосе пропускания фильтров. Для этой цели была снята
зависимость слоговой разборчивости от уровня приёма,
представленная на рис. 6.8, и при всех артикуляционных измерениях
поддерживался уровень Вропт, соответствующий максимуму
разборчивости. Следует заметить, что, строго говоря, величина
оптимального уровня при различных частотных ограничениях несколько
изменяется, однако анализ показал, что при поддержании во
всём цикле измерений оптимального усиления тракта,
установленного при пропускании широкой полосы @—8000 гц),
существенного изменения конечных результатов не наблюдается.
Две основные зависимости слоговой разборчивости от
ограничения пропускаемой полосы частот фильтрами нч и вч S = <p(f),
где f — частота среза соответствующего фильтра, приведены на
рис- 6.9. !)
') Для точного .построения этих зависимостей необходим пересчёт
номинальных частот среза реальных фильтров нч и вч в частоты среза
соответствующих им идеальных фильтров. Способ этого пересчёта даётся в
приложении 5, так как для уяснения его требуется знание одной из характеристик
речи — коэффициента восприятия, способ .получения и численные значения
которого излагаются ниже.
143
Можно показать, что при соблюдении принципа
суммируемости разборчивости формант по частоте на кривых S = tp(f) могут
быть построены параллельные замкнутые прямоугольники.
Нетрудно видеть, что на графике рис. 6.9 это условие
соблюдается, что служит дополнительным подтверждением
достовер80
60
ьо
го
о
—т
У
«5
— а.
<РНЧ/
1/
\
1 /—
/
»-
V
¦ Л
1
1
1
к
-Л
S
V - - —
/PBV
too гоо зоо 5оо /ооо гооо зооо sooo юооо
fH4
480
730
970
1580
2010
3060
4160
7380
S. %>
8,6
29,2
43.8
68,6
81,5
94,0
98,1
99,6
Кч
250
720
980
1480
1920
2800
3800
7100
¦S. °/о
99,8
97,7
96,1
89,0
80.6
58,8
34,5
9,8
Рис. 6.9. Зависимость слоговой
разборчивости от ограничения пропускаемой полосы
частот фильтрами нч и вч
ности полученных зависимостей, а также экспериментальным
доказательством гипотезы об аддитивности разборчивости форманг.
Вслед за этим были проведены дополнительные измерения,
необходимые для построения зависимости S=f(A). Метод
построения этой зависимости сводится к следующему.
Пусть передаётся полоса частот 0—fb чему соответствует
разборчивость формант Л и разборчивость слогов S(A). Измеряя
зависимость разборчивости слогов при передаче полосы f—/ь
можно найти такое значение f=fa, при котором разборчивость
слогов при передаче полосы 0—\а будет равна разборчивости
слогов при передаче полосы f а—/V Тогда очевидно, что если
разборчивость слогов S(A) соответствовала разборчивости
формант А, то при передаче полосы 0—f а разборчивость формант
составит А/2 а слоговая разборчивость —S (А/2). При передаче
же полосы ]а—со разборчивость формант будет равна 1—А/2,
а слоговая разборчивость —5A—А/2).
144
Таким образом могут быть экспериментально определены
частоты f а и значения S(A/2) и 5A—Л/2), соответствующие
различным ограничениям спектра частот сверху (f\). Результаты
измерений сведены в табл. 6.3.
Таблица 6.3
fl
гц
оо
7380
4160
3060
2010
1580
970
730
480
S(A)
%
99,8
99,6
98,1
94,0
81,5
68,6
43.8
29,2
8,6
fa
гц
1960
1850
1650
1400
1060
880
610
520
335
%
80,0
77,0
71,0
62,0
47,5
37,5
19,0
11,5
2,0
Ч-т)
80,0
82,5
86,5
90,5
95,0
96,7
98,5
99,0
99,8
Графически зависимость между 5(Л), 5(Л/2) и 5A—Л/2)
представлена на рис. 6.10. Из этого графика непосредственно
вытекает зависимость между 5 и Л.
99.8
99.0
г)
0,9
0,8
07
05
03
0.2
01
о
го
11,5
-О—
98.5
19.0/
—-О
96.7
У
/
37.S
~s(i)
6i
/
90,5
f
86.5
82.S
800
qt 0,2 0,3 0,i* 0t5 06 07 0,8 0,9 @
Sfff)
Рис. 6.10. Метод построения зависимости слоговой
разборчивости от разборчивости формант
10-294
145
Так, например, точке, в которой 5(Л/2) =5A— А/2),
соответствует очевидное равенство /1 = 0,5. Кроме того, известно, что
5@,5) =0,8. _
Таким образом получают первую точку кривой о \\t\y-
/1 = 0,5; 5 = 0,8.
Значению 5G^=0,8 соответствует 5 (Л/2) =0,460 и
S(l—Л/2) =0,952. Но Л/2 = 0,25, а 1—Л/2 = 0,75.
Отсюда определяются ещё две точки:
А = 0,25; 5 = 0,460.
А = 0,75; 5 = 0,952.
Аналогичным способом последовательно находятся 5@,125)
и 5@,875) и т. д. Совокупность этих точек позволяет построить
зависимость S=f(A) для русских артикуляционных таблиц,
представленную на рис. 6.11.
ии
90
60
W
60
50
40
30
20
10
П
j
j
f
у
/
4
i
л
/
i
/
У
f
'2
У
/
f
1- Русская речь
1- Ниглийская речь
0,05
0,10
0,15
0,20
0.25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
5,0
15,0
26,0
36,0
46,2
55,0
62,5
69,0
75,0
80,0
0,1 0,1 0,3 0? 0,5 0,6 0,7 B.8 0J9 1,0
Рис. 6.11. Зависимость слоговой
разборчивости от разборчивости формант
Для сравнения пунктиром показана аналогичная зависимость
для английской речи по данным Флетчера и Голта-
А
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0.80
0,85
0,90
0,95
1,00
S.°/o
81,0
87,2
90,0
92,5
95,2
96,5
98,0
99,0
99,5
100,0
6.4. Формантное распределение
Форма'нтное распределение, т. е. зависимость разборчивости
формант от частоты, ограничивающей пропускаемый диапазон
146
'
1—•
***
л
\
/
<
/
/
/
—
"Т
частот A = q>(f), характеризует частость встречаемости формант
в различных участках спектра и позволяет определить границы
Я
1.0
0.9
07
0,6
05
Ч*
0,3
02
wo гоо зоо 5оо (соо гооо гооо sooo toooo
Рис. 6.12. Формантное распределение
и средние частоты равноартикуляцион'ных полос, необходимые
для расчёта разборчивости. Эта зависимость легко получается
простым пересчётом, коль скоро известны зависимости слоговой
разборчивости от частоты, ограничивающей пропускаемый
диапазон частот S = (p(f), и зависимость слоговой разборчивости от
формантной S = f(A).
Сопоставляя значения разборчивости формант А и частоты /
при одинаковых значениях разборчивости слогов, получим
формантное распределение A = q>(f) в интегральной форме,
приведённое :на рис. 6.12.
Кривая относительной встречаемости формант русской речи
в различных участках спектра AAwo = <p(f) дана на рис. 6.13. Эта
% с Я
too
i
/
У
fA
г
S
1
г
ч
Русская реч1
Янглииская р
\
К
Ч^
S
X
•5;
5.0
3.0
'О
/оо гоо зоо soo юоо гооо зооо sooo wooo
Рис. 6.13. Относительная встречаемость
формант 'по частоте
кривая дифференциальна по отношению к зависимости A=q>(f).
Каждая её ордината представляет относительное число формант-
ных составляющих, содержащихся в полосе шириной 100 гц,
отложенное по средней частоте этой полосы, если общее число
формант во всём речевом спектре принять за единицу.
Сопоставление этой кривой с соответствующей
характеристикой английской речи, по данным Флетчера и Голта (пунктирная
Ю* 147
кривая на рис. 6.13), свидетельствует о большой значимости для
передачи русской речи высокочастотного участка спектра.
Границы полос равной разборчивости получаются из графика
рис. 6.12 путём определения частот, соответствующих
одинаковым (по 5%) приращениям разборчивости формаит.
Границы, ширина и средние частоты равноартикуляционных
полос приведены в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Границы
полосы fi4-f2, гц
Ширина
полосы Д f
гц
Средние
частоты
о
о
о
Границы
полосы fi-r-fa, гц
Ширина
полосы Д/
гц
Средние
частоты
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
100-
420-
570-
710-
865-
1030-
1220-
1410-
1600-
1780-
-420
-570
-710
-865
-1030
-1220
-1410
-1600
-1780
-1960
320
150
140
155
165
190
190
190
180
180
250
500
650
800
950
1125
1300
1500
1700
1875
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1960-2140
2140—2320
2320-2550
2550—2900
2900—3300
3300—3660
3660—4050
4050—5010
5010—7250
7250—10000
180
180
230
350
400
360
390
960
2240
2750
2050
2225
2425
2725
3100
3500
3850
4550
6150
8600
Для удобства отсчётов по графикам значения средних частот,
приведённые в этой таблице, округлены с точностью до 25 гц.
6.5. Амплитудный состав речи
Амплитудный состав речи, т. е. распределение энергии речи
по уровням, не используется при расчёте в непосредственном
виде, однако эта характеристика служит основой для определения
спектра речи и формант и коэффициента восприятия. Кроме того,
она характеризует речевой процесс с чисто физической точки
зрения.
Характеристики амплитудного состава речи, т. е.
зависимости z=f(B) (где В — уровень речи и z—относительное число
интервалов"!', в течение которых уровень речи превосходил
данный уровень Б),были получены путём амплитудного анализа р«>
чи в ограниченных с помощью электрических фильтров полосах
частот.
Амплитудный анализ речи в полосе проводился путём
разделения речевого процесса в целом «а одинаковые временные ин-
148
тервалы и определения относительного числа (z) тех
интервалов, в которых превышался тот или иной заданный уровень (В).
Длительность временных интервалов измерения была
выбрана с учётом средней длительности звуков речи и интегрирующей
интегратор ^i
г- У~Ф
. , *__. Счетное / W «•-
У о Квадратор \ устр-бо Аг
КМ
Ус
to
Инд уробня
Рис. 6.14. Скелетная схема автоматической установки для
статистического анализа речи
способности уха. Рассмотрение данных о длительности звуков
речи и способности слуха суммировать в некотором временном
интервале громкость звука приводит к выбору длительности
интервалов измерения Т = 0,125 сек [14].
В качестве величины, определяющей интенсивность речи в
каждом интервале и её слуховое восприятие, измерялось
значение квадрата звукового давления, просуммированного в преде-
т
лах указанного промежутка, т. е. величина ) p2dt. Результаты
6
таких измерений дают возможность вычислить как уровень
интенсивности речи, превышаемый в каждом отдельном
интервале, так и среднее за длительное время значение этого
уровня.
Для подобного рода анализа была сконструирована
измерительная установка, обеспечившая получение в короткие сроки
достаточно точных результатов, поскольку основная
статистическая работа выполнялась автоматически счётными
механизмами.
Скелетная схема установки приведена на рис. 6.14, а
внешний вид её — на рис. 6.15. Установка содержит: измерительный
конденсаторный микрофои, усилительную часть, фильтры,
позволяющие выделить интересующую нас полосу частот, квадри-
рующее устройство, интегратор, суммирующий энергию за время
0,125 сек, и автоматическое' счётное устройство из 10 счётных
элементов.
Каждый счётный элемент имеет на выходе электромагнитный
счётчик, отсчитывающий число интервалов за время процесса из-
149
мерения, в течение которых уровень измеряемого сигнала
превышает порог его срабатывания.
Пороги срабатывания 10 счётчиков были равномерно
распределены по уровням, позволяя охватить измерениями
динамический диапазон до 60 дб-
Рис. 6.15. Внешний в,ид автоматической установки
для статистического анализа речи
Измерительная установка работает следующим образом.
При чтении текста перед измерительным микрофоном
напряжение, пропорциональное звуковому давлению перед
микрофоном в данной частотной полосе, усиливается и возводится с
помощью квадратора в квадрат. С помощью пульсатора (триггер-
ная схема) из речевого процесса вырезаются временные отрезки
длительностью Г = 0,125 сек, в течение которых этим
напряжением заряжается конденсатор интегратора. Напряжение, до
которого заряжается конденсатор,
т ¦
оказывается равным Uc =
=—I u?dt, т. е. пропорциональным интересующей нас величине
с J
о
т
lp2dt. Затем пульсатор переключает интегратор на вход счётной
о
150
схемы. Конденсатор разряжается, заставляя сработать то или
иное число из 10 счётчиков, в зависимости от напряжения, до
которого он был заряжен.
11-й счётчик отсчитываем общее число измерительных
интервалов в цикле измерения. Сопоставление показаний счётчиков
после определённого цикла измерений даёт процентное
распределение составляющих речи по различным уровням.
Для избежания неточностей, которые могут возникнуть
вследствие искажения звукового поля в различных измерительных
помещениях, измерения проводились в специальной заглушённой
камере, обеспечивающей почти полное отсутствие отражённых
звуковых волн.
Прежде всего требовалось установить необходимое общее
число интервалов измерения. Для получения устойчивых средних
результатов достаточно было анализировать речь в течение
1000 интервалов (общее время измерения 16,6 мин), так как
дальнейшее увеличение числа интервалов уже не вызывает
колебания средних значений.
Далее измерения проводились в следующем порядке:
1) Устанавливалась нужная полоса частот @-ь- 125,
125-5- 250, 250 н-500, 500 -+- 750, 750 -г- 1000, 1000 -*- 1500, 1500 -*-
^-2000, 2000-нЗООО, ЗОООн-4000, 4000-^8000 гц.)
2) Оператор помещался в звукоизолированной комнате.
Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 8 см от
рта говорившего-
3) Заготовленный текст читался в течение 1000
измерительных интервалов A6,6 мин). В 'качестве речевого материала
использовались произведения советских писателей и газетные
тексты. Постоянство среднего уровня голоса, свойственного тому
или иному оператору, контролировалось с помощью внешнего
индикатора.
4) По окончании цикла измерений показания счётчиков
записывались и по этим данным строились зависимости z=f(p2), где
р — звуковое давление и z — процент срабатывания того или
иного счётчика, вычисленный по отношению к 1000.
Подобные измерения были проведены в 1950 г. для 5
мужских и 5 женских голосов и в 1951 г. — для 4 мужских и 4
женских голосов с вычислением средних результатов для каждой
группы. Измерения дали совпадающие результаты.
Таким образом, каждая точка приводимых ниже
характеристик амплитудного состава и спектра ре'чи построена по
10 000 отсчётов и вторично проверена по 8000 отсчётов.
Бели в упомянутой выше зависимости z=f(p2) от абсолютных
151
значений звуковых давлений (р) перейти к их уровням (В)
относительно 2 • 10~4 бар, определяемым из соотношения
= 10 lg
во
60
60
20
О
ч.
ч
\
4-10
¦
во
60
ьо
20
—8
дб,
В,д6
\
ч
т i
1
1
-20 -15 -Ю -5 О 5 W 15
Рис. 6.16. Пример характеристики Рис. 6.17. Уореднёняая характери-
амплитудного состава речи для по- стика амплитудного состава речи
лосы частот 125—250 гц
то получим характеристики амплитудного состава речи z—f(B)
для перечисленных выше 10 частотных полос. Типичный вид
подобной зависимости для полосы 125—250 гц приведён на
рис. 6.16.
Эти зависимости, характеризующие речь с точки зрения её
динамического диапазона, оказались почти одинаковыми по
характеру для всех участков частотного спектра, претерпевая
лишь некоторый сдвиг по оси уровней в соответствии с
изменением среднего уровня составляющих речи на различных
частотах. Поэтому удобным оказывается построить усреднённую
характеристику амплитудного состава для речи в целом и в
некоторых случаях пользоваться ею, не считаясь с
незначительными отклонениями, наблюдающимися в различных участках
спектра.
Эта характеристика приведена на рис. 6-17. Для удобства
дальнейшего использования е'ё по оси абсцисс здесь отложены
уровни звукового давления, вычисленные по отношению к
среднему уровню речи Вр, принятому за условный нуль.
6.6. Спектр речи
Наличие характеристик z=f(p2) или z=f(B) даёт
возможность определить средний спектральный уровень звукового
давления речи в каждой полосе.
Среднее значение квадрата звукового давления в полосе
(Р%) может быть определено следующим образом.
152
Если обозначить длительность измерительного интервала
через At, общее число интервалов — N, и выразить z в долях
единицы, то очевидно, что суммарная звуковая энергия речи за весь
цикл измерения будет пропорциональна выражению
О О
Отсюда средняя звуковая мощность будет пропорциональна
величине
1
NAt\ рЧг 1
_ = \рЧг.
Эта величина и есть не что иное, как средняя величина
квадрата звукового давления в полосе
РсР = J
Таким образом, величины р2 могут быть без труда
определены графическим интегрированием функций p2—f(z).
Поскольку в расчётной практике пользуются уровнями ин-
тен'сивностей или звуковых давлений, отнесёнными к 1 гц, что
избавляет от необходимости учитывать действительную ширину
полосы частот, для которой определены эти уровни, то теперь
следует только перейти от уровней в заданных полосах к
спектральным уровням.
Если полосы были взяты достаточно узкими для того, чтобы
среднюю величину звукового давления, приходящегося на 1 гц
(р\) в пределах этой полосы, можно было бы считать
постоянной, то искомая спектральная величина квадрата звукового
давления определится делением полученной ранее величины р\р
на ширину полосы Af: ')
Р
%
') Так как реальные фильтры имеют далеко не идеальную характеристику
затухания, то вместо номинальной ширины полосы A f, необходимо брать,
некоторую эквивалентную ширину полосы пропускания идеального фильтра
00
о
где b{f) — характеристика затухания реального фильтра.
15»
Таким образом были определены средние значения квадрата
звукового давления, отнесённого к 1 гц, для всех 10 частотных
полос.
во
60
so
40
3D
Суммарное }?у*о-
бсе даВлемие речи
15 бар (9?5дб)
100 200 300 SGQ (Q00 2000 3000 fOOO 10000
Рис. 6.18. Спектр русокой речи.
Усреднённая кривая для мужских и женских голосов
J. гц
100
300
500
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
в
р
58,5
71,5
68,0
59,5
52,0
48,0
46,0
44,3
42,5
41,5
40,5
После этого спектральный уровень речи Вр, т. е. средний в
течение длительного времени уровень звукового давления,
приходящийся на 1 гц в децибелах по отношению к 2 • 10 бар,
определяется из соотношения
= ioig
4-10
-8
Отложив полученные таким образом величины против
средних частот соответствующих полос, получим кривую спектра
русской речи, приведённую на рис. 6.18. Эта кривая является
средней для мужских и женских голосов.
На рис. 6.19 приведены соответствующие спектры отдельно
для мужских и для женских голосов.
Следует напомнить, что, исходя из удобства измерений,
измерительный микрофон при производстве частотного и
амплитудного анализа речи помещался на расстоянии 8 см от рта- Таким
образом измеряются уровни речи на расстоянии 8 см от рта
говорящего, что соответствует среднему звуковому давлению речи
9 бар и суммарному уровню её 93 дб. Для практических целей
требуются, однако, данные для других суммарных уровней. Так,
например, при обычном телефонном разговоре звуковое
давление на микрофоне порядка 15 бар, что 'соответствует суммарному
уровню речи 97,5 дб.
К этому среднему звуковому давлению и суммарной
интенсивности A5 бар и 97,5 дб) и приведены графики на рис. 6-18
и 6.19.
154
Если .в каких-либо случаях может потребоваться спектр речи
при других суммарных уровнях (других звуковых давлениях),
то соответствующие значения Вр получаются путём параллель-
80
70
60
so
у
f /
2 /
/
f
-S
s
s
мужские 98,1A
голоса
—i. - _ женские 96,6 д
колоса
Ч
ч
ч
5
WO 200 300 500 WOO 2000 3000 5000 /0000
Рис. 6.19. Спектры /речи для мужских
и женских голосов
ного сдвига кривой спектра на соответствующее число децибел.
Пусть 'например требуется определить сдвиг кривой спектра
АВР, если среднее звуковое давление составляет 9 бар. Тогда
= 4,5 дб.
На эту величину должны быть снижены все ординаты кривой
Необходимо также иметь в виду, что в тех случаях, когда
рассматривается повышение уровня речи не за счёт приближения
к микрофону, а за счёт значительного напряжения голосовых
связок (так называемая форсированная речь), то параллельный
сдвиг кривой спектра уже не даёт правильной его картины.
В этом случае кривая спектра искажается ввиду
перераспределения энергии речи между различными частотными областями,
в частности, — перемещения максимума энергии в область
более высоких частот.
Так как с этим явлением приходится считаться главным
образом при разговорах в условиях сильного шума, то
количественные характеристики этого явления (спектры форсированной
речи) будут даны ниже, при рассмотрении особенностей передачи
речи в сильном шуме (гл. 9).
6.7. Пикфактор речи
В некоторых случаях при проектировании систем для
передачи речи необходимо бывает знать её пикфактор, т. е. превы-
155
шение пикового уровня речи над средним,
Рс — Вп — Вп.
^F Рмакс Р
Эта величина определяется по результатам тех же самых
измерений амплитудного состава речи в различных
частотных полосах, по которым получена и кривая спектра речи.
Вр =фШ.
Обычно под пиковым или максимальным уровнем ре'чи
подразумевается такой уровень её, который превышается лишь в
одном проценте интервалов за длительное время измерения..
В этом состоит некоторая условность, которая, однако, вполне
оправдана. Если за пиковый уровень принять весьма редкие,
эпизодически 'наблюдаемые выбросы звукового давления,
больше которых оно вообще не может быть, то полученная при этом
большая величина приведённой выше разности не представляла
бы 'никакого практического интереса, так как характеризовала
бы скорее отклонения от «нормальных закономерностей в
процессе передачи речи, чем сами эти закономерности-
Пикфактор речи может быть получен прямым отсчётом по>
шкале уровней характеристики амплитудного состава речи в
различных частотных полосах (рис. 6.16) или по усреднённой
характеристике для речи в целом (рис. 6.17).
Величина пикфактора pF для русской речи оказалась равной
в среднем 12 дб с весьма незначительным колебанием по частоте
± 1 дб. То же самое значение пикфактора было получено и для
английской речи [15].
6.8. Спектр формант
Формантный спектр речи не может быть получен путём
непосредственных измерений интенсивности формант в ограниченных
частотных полосах, поскольку нет возможности каким-либо
путём выделить формантные составляющие из реальной речи
в целом.
Поскольку ещё нет достоверных данных по формантному
составу всех отдельных звуков русской речи, их уровням, средним
частотам и встречаемости (в скором времени эти данные будут,
по-видимому, получены), то интегральная формантная
характеристика речи (спектр формант) не может быть определена пока
и синтезом данных по изучению отдельных звуков.
Однако модальный формантный спектр может быть получен
косвенным путём, с помощью артикуляционных измерений и
известного спектра речи в целом.
156
Если обозначить средний спектральный модальный уровень
формант через В'р, а спектральный уровень речи по-прежнему
через Вр, то
где АВ есть разность между уровнями речи в целом и форманг.
Эту разность можно найти анализом результатов
артикуляционных измерений в виде частотной зависимости AB = q(f).
Для её определения были проведены артикуляционные
измерения на высококачественном тракте в различных частотных
полосах при ограничении как верхних, так и нижних частот.
Если бы спектры речи и формант были тождественны, то при
установлении уровня приёма, соответствующего уровню
ощущения Е = ВР—р = 0, мы получили бы разборчивость слогов S,
соответствующую 50% от максимального значения разборчивости
формант А для данной полосы частот. Это следует из того, что
согласно принятому определению среднего уровня ощущения,
нулевому значению этого уровня соответствует по 50% формант
с уровнями выше и ниже1 этого значения.
& В. дб
30
20
Ю
-toi 1—i i i i ми 1—i i i 11 in/
100 200 300 500 WOO ?000 3000 5000 10000
Рис. 6.20. Разность между спектрами
речи и формант АВ=Вр—Вр
Результаты эксперимента показали, что такие соотношения
наблюдаются для частот от 3000 гц и выше лишь при повышений
уровня приёма на 5 дб выше уровня, соответствующего Е = 0, а
для нижележащих частотных полос необходимая величина этого
повышения постепенно возрастает, превышая в полосе 0—500 гц
20 дб- Очевидно, что это повышение и есть не что иное, как
искомая разность АВ между уровнями Вр и В'р . Вид зависимости
ДВ = фG) показан на рис. 6.20, откуда видно, что наибольшие
энергии 'неформантных составляющих речи наблюдаются в
области низких частот.
157
Формантный
Вр =Вр-АВ.
спектр определяется теперь разностью
На рис. 6.21 приведён спектр формант-русской речи В'р =
соответствующий среднему звуковому давлению речи 15 бар и
суммарному уровню её 97,5 дб.
10
60
50
ЬО
SO
Вр.дв
20
¦
">
Ссатветпсп
етп суммар
му фоВню
—~~
i6y-
по-
/,гц
/. гц
Вр
200
300
500
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
50,0
55,5
55,0
49,4
45,0
43,0
41,0
39,3
37,5
36,5
35,5
ЮР ZQ0 300 500 W00 200030005000 WOOD
Рис. 6.21. Формантный спектр русской речи
6.9. Зависимость коэффициента восприятия от эффективного
уровня ощущения
Факторы, определяющие зависимость P —
Согласно приведённому в гл. 5 пояснению смысла величины
коэффициента восприятия P=f{E'), последний представляет
собой вероятное относительное количество формантных
составляющих речи, которые будут иметь уровни интенсивности выше
порогового, если средний эффективный уровень ощущения формант
в данной полосе равен Е'.
В основу построения зависимости P=f(E') положено
объективное исследование закона распределения энергии речи по
различным уровням (т. е. данные амплитудного анализа речи) с
последующим статистическим учётом возможного колебания
средних уровней голосов говорящих и пороговых уровней
слушающих.
Зависимость P=f(E') определяется как результирующая
функция, учитывающая следующие распределения вероятностей:
1) распределение относительного числа формант по
уровням (Wo);
2) распределение (разброс) средних уровней голосов
говорящих IF
158
3) распределение (разброс) уровней порогов слышимости
слушающих {W2).
Следовательно, P = f(W0, Wu W2).
Распределение Wo. Построение функции P=f(E') для
идеализированной бригады
Функция W0=f(B), где Wo—относительное число (или
процент) формант, уровень которых превышает данный уровень,
и В — данный уровень, является объективной статистической
характеристикой речи, весьма мало зависящей, как показали
исследования, от состава той или иной статистической группы
лиц с нормальными речевыми данными. Для её нахождения мы
располагаем приведённой на рис. 6.17 характеристикой
амплитудного состава речи
z=f(B).
Искомая функция WQ=f(B) отличается от неё тем, что если z
есть процент интервалов, в течение которых уровень
составляющих речи в целом превышал данный уровень, причём этот
процент вычислялся по отношению ко всем интервалам измерения
за длительное время, то Wo есть процент интервалов, в течение
которых уровень только лишь формантных составляющих
превышал данный уровень, причём этот процент должен быть
вычислен по отношению лишь к тому числу интервалов, в течение
которых имела место передача формант.
Перестроение зависимости z=f(B) в зависимость Wo=f(B)
производится на основании экспериментальных данных и
некоторых гипотез, справедливость которых затем нетрудно
проверить, сопоставив данные опыта с результатами расчётов.
Прежде всего, рассматривая кривую распределения z=f(B),
будем иметь в виду, что при больших уровнях В, во всяком
случае, при уровнях, больших Вр, закон распределения энергии
речи определяется в основном энергией формантных составляющих.
Это даёт основание 'непосредственно получить нижнюю ветвь
функции W0=f(B) из данных амплитудного анализа речи, лишь
исключив из общего счёта интервалы, приходящиеся '.на паузы и
неформантные составляющие.
Обозначим:
N — общее число интервалов измерения;
Л/о — число интервалов, приходящихся на паузы и
неформантные составляющие;
п — число интервалов, в течение которых уровень речи
превышает данный уровень.
159
Тогда
откуда
п
и г —
п
N
= т = const и Wo — mz,
г N-No
т. е. между Wo и z имеется прямая пропорциональность.
Следовательно, распределение Wo может быть получено из
известного распределения z для уровней В>Вр, если найти
постоянный коэффициент пропорциональности т.
г
'.о
•р.
0.8
0.6
о.*
0,2
О
Z4»
\
ч \
\
N
Wo-1-mZ
\
\3l
OJfSY A
1 ^
1
wo=mz
\
ч\
В,дб
КО
0.9
0.8
О?
6.6
0.5
о.з
02
V
/
1
)
f
/
-зо -го -ю о ю го зо
?, дб
Рис. 6.22. Метод построения
кривой распределения
относительного числа
формант ло уровням
Рис. 6.23. Коэффициент
восприятия для
идеализированной бригады
Примем теперь две достаточно логичные гипотезы, не
противоречащие здравому смыслу.
1) На основании практически одинаковой формы
распределений z для различных частотных полос примем, что и
распределения Wq также одинаковы для всех участков спектра. Это даёт
возможность определить коэффициент т по данным
амплитудного анализа высокочастотных полос, где кривая z значительно
меньше искажена наличием неформантных составляющих.
2) Примем гипотезу о симметричности кривой распределения
уровней формант. Это допущение позволяет получить верхнюю
ветвь кривой Wo=f(B) как зеркальное отображение нижней-
С учётом этих предпосылок получается распределение Wo,
показанное на рис. 6.22.
а) Берётся усреднённая кривая z=f(B), по оси абсцисс
откладывается значение среднего уровня Вр . Этому уровню
соответствует г=0,19.
б) Влево от Вр откладывается разность между
спектральными уровнями речи Вр и формант В'р, которая для высокоча-
160
стотной части спектра составляет 5 дб. Полученная точка
соответствует среднему спектральному уровню формант В' . Но, по
определению среднего спектрального уровня формант, величине
В'р должно соответствовать 50% составляющих, уровни которых
превышают В'р. Следовательно, против уровня можно отложить
точку кривой W0=f(B) со значением 1FO=O,5. Поскольку для
этого же уровня z=0,316, то сразу определяется коэффициент т:
2 0,316
Таким образом, все точки функции W0—f(B) при В<В'р
получаются из соотношения W0 = mz. Верхняя ветвь достраивается,
исходя из принципа симметрии.
Если теперь перейти от средних уровней интенсивности В'р
к средним эффективным уровням ощущения Е', считая ?'=0,
когда средний спектральный уровень интенсивности формант
равен пороговому уровню, то получим функцию Ро=/(?'),
изображённую на рис. 6.23.
По физическому смыслу эта функция представляет собой
коэффициент восприятия идеализированной артикуляционной
бригады, все операторы которой имеют строго одинаковые
уровни голосов и порогов слышимости.
Учёт распределений Wx и W2. Построение функции P=f(E')
для типовой артикуляционной бригады
Учёт разброса средних уровней голосов и порогов
слышимости необходим ввиду того, что эти данные обычно довольно
значительно отличаются у различных людей даже при достаточно
тщательном подборе операторов артикуляционных бригад- Эго
должно быть учтено в расчётной практике, если мы хотим, чтобы
результаты расчётов совпадали с данными измерений. Если бы
передающие и принимающие операторы могли быть заменены
искусственными эквивалентами (искусственный голос и
искусственное ухо), как, например, при полной объективизации
артикуляционных измерений в тональном методе, то надобность в
дальнейшем корректировании функции Ро=/(?') не возникла бы.
Рассмотрим сначала, каковы должны быть практические
следствия разброса уровней голосов и порогов слышимости и
каково должно быть в связи с этим ожидаемое изменение вида
кривой Ро = f(E').
При малых уровнях ощущения, когда для операторов со
средними речевыми и слуховыми данными (идеализированная
бригада) коэффициент восприятия Р{Е') обращается в «уль, в реаль-
11—294 161
ной бригаде оказываются возможными такие комбинации
«говорящий— слушающий», для которых Р{ЕГ) остаётся больше нуля.
Это происходит либо за счёт повышенного уровня голоса
говорящего, либо за счёт повышенной остроты слушающего, либо за
счёт обоих этих обстоятельств при наиболее благоприятном
сочетании комбинации «говорящий—слушающий».
С другой стороны, при относительно высоких уровнях
ощущения, когда для операторов со средними данными величина
Р{ЕГ) обращается в единицу, оказываются возможными такие
комбинации, для которых Р{ЕГ) меньше единицы за счёт
меньшего уровня голоса или за счёт пониженной остроты слуха, или
за счёт обоих этих обстоятельств при наименее благоприятном
сочетании пары «говорящий—слушающий».
Таким образом, оказывается, что функция P=f{Ef)
приобретает расширенные пределы изменения и уменьшение крутизны
наклона. Естественно, поэтому, что если бы расчёт базировался
лишь на средних данных, то измеренные значения
разборчивости в одних условиях оказались бы выше расчётных, а в
других — ниже расчётных. Правильный учёт этих обстоятельств при
построении функции P=f(E/) значительно уменьшает
возможность такого расхождения.
Перейдём теперь к количественной стороне вопроса.
Прежде всего следует отметить, что двоякая задача — учёт
разбросов уровней голосов (Wi) и порогов слышимости (W2) —
фактически сводится к одному и тому же. В самом деле, для
каждой комбинации «говорящий — слушающий» понижение
среднего уровня голоса говорящего на Д|3 дб равнозначно повышению
порога слышимости слушающего на ту же самую величину
ДР дб. Поэтому, если, например, бригада имеет разброс
уровней голосов на ±6 дб от среднего значения и разброс порогов
слышимости также на ±6 дб, то такая бригада эквивалентна
бригаде с фиксированным средним уровнем голоса и удвоенным
разбросом порогов на ±12 дб. Следовательно, распределения
Wx и W2 могут быть заменены эквивалентным распределением
1F,2, причём WX2=WX + W2.
Для большого статистического коллектива разброс Wi2
подчиняется нормальному закону распределения вероятностей
(пунктирная кривая на рис- 6.24). Здесь каждая ордината пред-
ставляе'т собой вероятность появления слушающего с заданным
абсциссой отклонением порога слышимости (или уровня голоса)
от его среднего значения.
Бригада с ограниченным числом операторов характеризуется
дискретной формой распределения Wl2t так как её состав всегда
может быть разделён на 2, 3, 4 и т. д. группы, для каждой из
которых порог слышимости, или средний урове'нь голоса, можно
считать фиксированным (ординаты Wa, We и Wc на рис. 6.24).
162
Построение результирующей кривой для обоих этих случаев
аналогично.
Пусть, например, распределение порогов слышимости в
бригаде задано долями Wa, We и Wc, так что Wa-\-We+Wc =1. При
этом Wa операторов имеют пороги слышимости, равные
среднему, We— ниже на величину др и We— выше 'на ту же величину.
IV,
12
i
4
wA
Рис. 6.24. Распределение
отклонений уровней
голосов и шорогов
слышимости от их среднего
значения
Рис. 6.25. Способ учёта 1разброса
средних уровней голосов и порогов
слышимости при определении
коэффициента восприятия
Тогда для каждой из групп может быть построена функция
P0=f(E'), как это показано на рис. 6.25 — кривые POi, P02, Роз-
Точки результирующей кривой P=f(E') представляют собой по
смыслу наивероятнейшие значения величины коэффициента
восприятия при данном распределении отклонений от средних зна-
че'ний.
Отсюда следует, что значение Рк для любого произвольного
значения Е'к определится как математическое ожидание
величины Ро. В общем случае при разделении статического
коллектива на т групп величина Рк определяется формулой
m
P — Vp
•W
опк п к>
а в данном случае, при w =
P02We + P03Wc.
Результирующая кривая P=f(E') показана на рис- 6.25
сплошной линией.
Следует заметить, что разброс средних уровней голосов
должен учитываться при расчётах даже и в том случае, если при
измерениях разборчивости постоянство уровня передачи
поддерживается по индикатору. Дело в том, что при поддержании
И* 163
одного и того же среднего уровня по всему спектру неизбежно
имеет место разброс средних уровней в различных частотных
полосах. Так, например, для мужских голосов контролируемый
по индикатору уровень передачи устанавливается главным
образам за счёт низких, а для женских голосов за счёт более
высоких частот.
Таким способом и была построена функция P=f(E') для
типовой артикуляционной бригады. Для этой цели были
обследованы характеристики речи и слуха двух артикуляционных
бригад в составе 10 и 8 человек. Так как операторы
артикуляционных бригад отбирались в соответствии с требованиями,
изложенными в гл. 3, то можно было считать эти бригады
типичными, а выводы из анализа их речевых и слуховых
характеристик распространять и на другие бригады, которые будут
комплектоваться таким же способом.
Средняя по спектру величина интервала разброса составила
±6 дб для средних уровней голосов и ±6 дб для порогов
слышимости при сравнительно равномерном распределении
отклонений в этих границах. Поэтому был учтён суммарный разброс
характеристик речи и слуха ± 12 дб.
Зависимость коэффициента восприятия от эффективного
уровня ощущения формант для типовой артикуляционной
бригады P=f(E') приведена на рис. 6.26.
Если бы потребовалось построить аналогичную функцию для
более широкого статистического коллектива, например для
населения всей страны, то описанный метод даёт эту возможность,
требуя лишь наличия достаточно большой статистической
выборки из результатов обследования речи и слуха.
Коэффициент восприятия при высоких уровнях ощущения речи
Рисунок 6.26 показывает, что коэффициент восприятия
становится равным единице при достижении эффективным
уровнем ощущения формант 35 дб. Это соответствует таким
условиям приёма, когда все формантные составляющие имеют
уровень интенсивности выше порогового. Если не учитывать
никаких дополнительных факторов, то логично было бы
предположить, что при дальнейшем возрастании уровня ощущения
коэффициент восприятия должен оставаться постоянным и равным
единице, так как число формант с уровнем выше порогового
уже не будет изменяться ни в сторону увеличения, ни в сторону
уменьшения. Следовательно, не должна была бы изменяться и
максимально достигнутая величина разборчивости.
Однако опыт показывает, что при измерениях
разборчивости в тишине или в условиях умеренного шума наблюдается
сначала возрастание её с увеличением громкости приёма, а за-
164
тем _ вновь уменьшение. Оптимальной громкости приёма,
т. е. такой громкости, при которой достигаются максимальные
значения разборчивости, соответствуют уровни ощущения
формант порядка 35—40 дб. Колебания оптимальных значений
уровня ощущения формант для различных участков частотного
спектра, вообще говоря, имеют место, но они невелики. Поэтому
названные цифры можно считать справедливыми для всех
частот.
Р
1,0
0,9
0,8
0,1
0,6
0,5
0,3
0,1
'о I 1Л^Х 1" I I 1 1 I I I I 1 I ?,дб
-35-30-25-20-15-10-5 0 5 10 15 20 25 30 35
гЦЗ
Ра.
СУ/1
брос уровней,
юсов ± бдб
зброс порогов
цшимости
±6дб
/
¦
/
/
/
/
/
/
/
/
Е'
-35
—30
—25
—20
— 15
—10
—5
0
р
0
0,01
0,02
0,05
0,11
0,21
0 35
0,50
в'
5
10
15
20
25
30
35
р
0,65
0,79
0,89
0,95
0,98
0,99
1,00
Рис. 6.26. Зависимость коэффициента восприятия от
эффективного уровня ощущения формант для
типовой артикуляционной бригады
Уменьшение разборчивости при превышении оптимального
уровня ощущения формант можно трактовать как следствие
уменьшения коэффициента восприятия — часть формант
перестаёт восприниматься.
Физиологический механизм этого явления ещё не полностью
изучен.
Причиной уменьшения коэффициента восприятия является
перераздражение слухового аппарата высокими уровнями
отдельных составляющих речи, интенсивность которых по мере
165
роста общей громкости приёма приближается к порогу болевого
ощущения. Природа процессов, происходящих при этом, близка
к природе маскировки шумом, роль которого выполняет в
данном случае сама речь. Однако существенное различие между
этими процессами состоит в том, что обычная маскировка
шумом создаётся в периферической части слухового аппарата,
т. е. человек попросту не слышит тех или иных звуков; при
самомаскировке же речи (так иногда называют процесс
заглушения речью самой себя) тормозящие восприятие факторы
действуют как в периферической, так и в центральной" частях
слухового аппарата. При этом оказывается, что ухо «слышит» те или
иные звуки, сознание же их не воспринимает.
Недостаточно детальная изученность этих явлений
затрудняет точное определение их количественных характеристик.
р Между тем, в некоторых
специальных случаях .приходится
иметь дело с расчётом
разборчивости при громкостях приёма,
превышающих оптимальную.
Поэтому величина снижения
коэффициента восприятия определена
чисто эмпирическим путём,
исходя из анализа результатов
достаточно большого числа
артикуляционных измерений в различных
условиях.
На рис. 6.27 приводится
экспериментальная зависимость
P=f(Er) при уровнях ощущения
формант выше 40 дб в
отсутствии значительного шума.
Следует иметь в виду, что при
наличии шума явление
самомаскировки значительно усложняется, так как начинает всё более
сказываться взаимодействие составляющих речи и шума, ещё
более уменьшая коэффициент восприятия. Более подробно этот
¦вопрос изложен в гл. 9 при рассмотрении особенностей расчёта
разборчивости в условиях сильного шума.
Графиком, приведённым на рис. 6.27 следует пользоваться
при расчётах разборчивости в тишине или в шуме, не
превышающем 40—50 дб.
f.o
0.9
0,8
О,?
0.6
0.5
ОЛ
03
N
\
Ч
ч
iS
50 55 60 65 ?0
Рис. 6.27. Коэффициент
восприятия -при уровнях
ощущения формант, превышающих
40 дб ттри суммарном уровне
шума не свыше 40 дб
6.10. Автокорреляционная функция речи
Рассмотрим ещё одну интегральную характеристику речи —
её автокорреляционную функцию, которая хотя и не имеет
непосредственного значения при расчётах разборчивости, но при-
166
водится здесь для полноты изложения результатов
исследования характеристик речевого процесса.
Корреляционная функция R определяет степень взаимной
связи между двумя вероятностными процессами x(t) и y(t) и,
согласно принятому в теории вероятностей определению,
выражается формулой
F.5)
R= lim — [x(t)-y(t)dt.
Если процессы х и у абсолютно независимы друг от друга.
то корреляционная функция R = 0. В другом предельном случае,
когда между хну существует однозначная функциональная
зависимость, связь между ними перестаёт быть вероятностной и
корреляционная функция R становится равной 1.
В случае, если исследуется взаимная связь между
значениями какого-либо параметра одного и того же процесса при
различных значениях независимого переменного, то функция R для
такого случая называется автокорреляционной функцией. Она
характеризует внутренние связи, присущие данному процессу.
Автокорреляционная функция речи может рассматриваться
как мера взаимной связи между значениями звукового давления
речи в моменты времени, разделённые промежутком т, и
определяется выражением
т
-L \p(t)-p(t + т)Л. F.6)
R = lim
Автокорреляционная функция речи может измеряться
экспериментально с помощью автоматических измерительных уст-
'.о
0.8
06
0.2
О
-0.2
-04
1
\
\
\
\
\
R - Com J-jTp(t)p(t+z)dl
t
г
=¦«.
L
¦О—
Z, мсен
Рис. 6.28. Автокорреляционная функция речи
167
ройств, обладающих способностью фиксировать соотношение
между звуковыми давлениями речи в моменты, разделённые
весьма короткими промежутками времени.
Вместе с тем, она может быть вычислена и аналитически по
известному спектру речи ^(оо), исходя из известного
соотношения
00
R,x) = Г F ((d) • cos Tend а).
F.7)
Ниже приводятся результаты аналитического определения
функции R(t), вычисленной по известному спектру русской
речи. Графическое интегрирование в правой части этого
выражения было выполнено по методу трапецеидального приближения.
Результаты вычисления сведены в табл. 6.5,
автокорреляционная функция речи дана на рис. 6.28.
Таблица 6.5
т, мсек
0
0,05
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
R, ом
1,000
0,951
0,734
0,419
0,111
—0,123
—0,268
—0,326
т, мсек
1,4
1.6
1.8
2,0
2,5
2,8
3.0
3.1
R, ом
—0,338
—0,313
—0,256
—0,197
—0,064
—0,003
0,024
0,031
1
т, мсек
4,3
4,5
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
R, ом
0,031
0,036
0,023
0,006
—0,009
0,001
0,005
—0,004
Автокорреляционная характеристика речевого процесса не
даёт суждения о каких-либо существенно новых его свойствах
по сравнению со спектральной характеристикой, но она
позволяет выявить периодическую часть процесса.
Глава 7
ПОСТОЯННЫЕ СЛУХА
7.1. Исходные замечания
К числу постоянных слуха, используемых при
артикуляционных расчётах, относятся:
1) порог слышимости — зависимость минимально
воспринимаемого ухом уровня звукового давления р0 от частоты f;
2) логарифмическая ширина критической полосы слуха и её
частотная зависимость K = q>(f);
3) зависимость маскировки слуха М от эффективного уровня
ощущения шума ;г.
Пояснение физической сущности этих величин было уже
сделано в гл. 5. Ниже будут приведены количественные
характеристики их и методы вычисления маскировки от шумов
различного происхождения.
7.2. Порог слышимости
Существуют два различных определения порога
слышимости:
а) порог слышимости по измерению давления в свободном
звуковом поле, или, сокращённо, порог слышимости по полю
(ПСП);
б) порог слышимости по измерению давления в слуховом
проходе, или, сокращённо, порог слышимости по давлению
(ПСД).
Соответственно с этим применяются два различных способа;
измерения порога слышимости, которые дают и разные
количественные результаты.
Порогом слышимости по полю (ПСП) называется тот
уровень звукового давления, измеренный без присутствия головы
слушающего в свободном звуковом поле, который при введении
169
слушающего в данную точку поля становится минимально
воспринимаемым.
Принцип измерения этой величины таков: в свободном
(лишённом отражений) поле создаётся звук. Испытуемый
оператор, порог слышимости которого требуется определить,
помещается в этом звуковом поле. Уровень интенсивности звука
доводится до такого значения, при котором оператор перестаёт
его воспринимать. После этого оператор выводится из
звукового поля, и с помощью неискажающего поля малогабаритного
акустического измерителя (зонда или конденсаторного
микрофона) измеряется уровень звукового давления в точке
пространства, находящейся на середине линии, соединявшей центры ушей
выведенного оператора.
Порогом слышимости по давлению (ПСД) называется
минимально воспринимаемый уровень звукового давления,
измеренный непосредственно в фиксированной точке слухового
прохода (у входа в слуховой канал или возле барабанной
перепонки).
Принцип измерения состоит в том, что звуковое давление в
слуховом проходе создаётся либо с помощью телефона,
приставленного к уху, либо с помощью внешнего источника звука и
измеряется путём непосредственного введения конца трубки
акустического зонда в слуховой проход.
Этот метод требует тщательности и осторожности, чтобы не
травмировать ухо.
Пороги слышимости для отдельных лиц очень сильно
различаются друг от друга в силу индивидуальных особенностей этих
лиц, поэтому для расчётных целей используют усреднённые
данные, полученные статической обработкой результатов измерений
порогов слышимости у нескольких десятков и даже сотен и
тысяч людей.
Многочисленные исследования показали, что характеристики
слуха не имеют никаких национально обусловленных
особенностей, поэтому для расчётных целей могут с успехом
использоваться статистические данные по параметрам слуха,
накопленные в разных странах.
Различают также пороги слышимости бинауральные (при
слушании двумя ушами) и моноуральные (при слушании
одним ухом). Бинауральные пороги лежат несколько ниже моно-
уральных. Это объясняется как тем, что при слушании двумя
ушами результирующий порог определяется наиболее
чувствительным ухом (чувствительность правого и левого уха у
большинства людей в какой-то мере отличается), так и сложением
слуховых ощущений, если чувствительность ушей одинакова.
Пороги слышимости измерялись в различное время многими
исследователями в СССР, в США и в Англии, а возможно, и в дру-
J70
гих странах. Эти измерения проводились в различных целях и
разными методами.
На рис. 7.1 приведены бинауральные пороги слышимости по
полю, полученные в США (американский стандарт) — кривая 1,
в Англии (британский стандарт) — кривая 2 и в СССР —
кривая 3.
А
°t
30
20
-10
-20
ч
ч
ч
т
\
Я.
1-амер стамда,
- 2-брит станда,
3-лаб биофизим
2
- Л
/
и
4
100 200 300 SOO 1000 2000 3000 ?000 10000
Рис. 7.1. Бинауральный порог
слышимости по 'свободному звуковому лолю
Сопоставление друг с другом результатов этих измерений
весьма затруднительно, так как различными были не только
методы измерений, но и сами контингенты лиц. Так, например,
американский стандарт [16] относится к лицам с наиболее острым
слухом. Британский стандарт использует последние по времени
измерения Робинсона и Дэдсона [17], выполненные ими в 1956 г.
на группе в 90 человек различных возрастных категорий от 16
до 63 лет с нормальным слухом (кривая 2 относится к
возрастной группе в 20 лет), при этом порог слышимости
непосредственно измерялся в свободном звуковом поле, создаваемом
громкоговорителем.
Кривая 3 построена по данным работы, выполненной
Лабораторией биофизики слуха Академии наук СССР в 1954 г. при
обследовании 2000 человек с нормальным слухом в возрасте
от 18 до 25 лет. Измерения велись с помощью телефонов, а
затем результаты их были пересчитаны на условия восприятия
звука в свободном поле с помощью приближённых и
усреднённых значений соответствующих поправок. Эта расчётная
кривая, в отличие от непосредственно измеренных зависимостей /
и 2, показана пунктиром.
Обращает на себя внимание, что все Tptf кривые несколько
различаются друг от друга. Поэтому следует считать, что при
решении конкретных задач, связанных с величиной порога слы-
171
шимости, лучше всего измерять реальный порог слышимости
представителей того контингента лиц, который должен быть
принят во внимание и в условиях, наибольшим образом
соответствующих конкретной решаемой задаче.
so
ьо
30
JO
to
0
-to
ч
"¦¦ ¦
Робинсон
.. и Дэдсон,
1956 *
/
г
//
/
*
ф
1
}
t
Возраст
50 лет
40 "
SO »
20 .,
tOO POO 300 500 1000 2000 3000 5000 IOQOO
Рис. 7.2. Потери слуха в зависимости от
возраста
Это не всегда практически осуществимо. Для случаев, когда
измерения порога слышимости невозможны, можно
рекомендовать базировать приближённые расчёты на кривую 2,
полученную наиболее совершенным способом, непосредственным
измерением в свободном звуковом поле и с использованием
новейшей аппаратуры.
Рис. 7.2 иллюстрирует влияние возраста испытуемых на
величину порога слышимости [17]. Из рисунка видно, что с
возрастом происходит потеря чувствительности слуха в области
высоких частот. На частотах ниже 2000 гц потери слуха с
возрастом не отмечаются.
Для выявления закономерности распределения кривых
порога слышимости в большом статистическом коллективе
Министерство здравоохранения США совместно с фирмой Белл в 1938—
1940 гг. провело обследование слуха около полумиллиона
человек различных возрастов и с самым разнообразным состоянием
слуховой функции [18].
Результаты этих измерений приводятся на рис. 7.3.
Параметрами на кривых являются относительные количества лиц,
выраженные в процентах, пороги слышимости которых имеют
величину ниже соответствующей данной кривой. Сплошной линией на
этом рисунке изображена 50-процентная кривая, являющаяся
средней для всего обследованного контингента лиц, в числе
которых были люди как с нормальным слухом, так и с
отклонениями от нормального слуха.
Следует иметь в виду, что абсолютные значения пороговой
чувствительности на рис. 7.3 не сопоставимы с таковыми на
172
рис. 7.1, так как измерения проводились с помощью телефона,
а при приведении их результатов к условиям слышимости в
свободном звуковом поле не было принято во внимание
приращено, ™
120
/00
so
so
40^
.20
0
-го
к—
вшшт
¦••»
—
¦¦в
¦*¦
Ч
¦и
1 ,
=
1»,
*
т
ш
т
"-^^
"^
^щ
/
в
>
•
У
•
<**
/
/
Ф
/
Порог
осязания
99 У.
90%
so'A
п
100 200 300 500 1000 2000 3000 SO0O 8000
Рис. 7.3. Статистическое распределение
пороговой чувствительности слуха
ние громкости при слушании звука от внешнего источника по
сравнению с слушанием звука той же интенсивности через
телефон (см. ниже — поправка ф3).
А, **
so
SO
20
10
• ю
\
\^
s.
/ - CuSuoh и Уайт
г - Лэдсон и Кинг
3 - Лоб биофизики
3
2
**
WO 200 300 500
WOO
2000 3000 5000 10000
f,
Рис. 7.4. Моноуральный порог слышимости
по давлению
Столь же различны и опубликованные в литературе данные
измерений порога слышимости по давлению. Большинством
авторов измерялся при этом моноуралъный порог слышимости.
На рис. 7.4 сопоставлены моноуральные пороги слышимости
по давлению, полученные Сивианом и Уайтом [19] в США —
173
кривая /, Дэдсоном и Кингом [20] в Англии — кривая 2 и
Бабкиным, Глёкиным и Шейвехманом [21] в СССР — кривая 3.
Во всех этих случаях измерения велись с помощью
телефонов. Кривая / обобщает результаты обследования большого
числа лиц разных возрастов и при различных методиках измерения,
причём порог слышимости определён по давлению у барабанной
перепонки.
Кривая 2 относится к 20 человекам с нормальным слухом в
возрасте от 18 до 25 лет, порог слышимости определён по
давлению у входа в слуховой канал.
Кривая 3 построена по данным измерений для 2000 человек
с нормальным слухом также в возрасте от 18 до 25 лет, порог
слышимости определён по давлению у входа в слуховой канал.
Представляется весьма затруднительным судить о том, в
какой мере разница между этими кривыми обусловлена
действительными различиями в характеристиках слуха обследованных
групп и в какой — различиями в принятой методике
эксперимента.
Для перехода от бинаурального порога к моноуральному,
а также от порога ПСП к порогу ПСД при различных условиях
восприятия звука необходимо знать соответствующие поправки.
На рис. 7.5 приведена разность cpi в децибелах между моно-
уральным и бинауральным порогом слышимости [22].
Пороги слышимости по полю и по давлению отличаются друг
от друга благодаря усилению звука, создаваемому присутствием
головы и слуховым каналом. Так, если в свободном звуковом
поле звуковое давление имеет уровень Бь то при введении в это
поле человека и измерении уровня звукового давления у входа
в слуховой проход его величина возрастает и оказывается
равной В2 = В
У„дб
100 ZOP 500 WOO Z000 50U0 WOOD
Рис. 7.5. Разность между
бинауральным ,и моноураль-
ным порогами слышимости
20
15
W
5
0.
Mill
Ю0 200 5D0 1000 2000 5000 WC00
Рис. 7.6. Разность между
уровнями звукового
давления у входа в слуховой
канал и в свободном звуковом
поле
Величина поправки фг, определяющей разность в децибелах
у входа в слуховой канал, в свободном поле и между уровнем
звукового давления в зависимости от частоты, приводится на
рис. 7.6. Эта поправка определяет и разность между порогами
слышимости ПСП и ПСД в том случае, если звук создаётся
внешним источником [23]. Если же источником звука является
174
телефон, то величина порогового уровня опять-таки
претерпевает изменение.
Как показали весьма тщательные исследования, звуковые
давления, измеренные в одной и той же определённой точке
слухового канала и создающие в ухе равногромкое ощущение, ока-
20
15
10
5
Нптгп
у
№ 200 500 100020005000 ЮООО
Рис. 7.7. Разность между
уровнями звуковых
давлений в ухе, создаваемых
телефоном и полем при
одинаковой громкости
20
15
10
5
0.
I I III
I LM4-J
100 200 sna 10002000 5000 10000
Рис. 7.8. Разность уровней
звуковых давлений у
барабанной перепонки и у
входа в слуховой ка.нал
зываются неодинаковыми для случаев создания звука
телефоном и полем. В первом случае требуются более высокие
звуковые давления.
На рис. 7.7 приведена частотная зависимость величины фз —
разности уровней этих звуковых давлений при одинаковой
громкости, выраженная в децибелах [24]. Таким образом,
получается, что ухо как бы более чувствительно к звуку, создаваемому
полем, чем к звуку, создаваемому телефоном.
Причина этого явления состоит в изменении физических
свойств уха, закрытого телефоном.
Иногда порог слышимости ПСД вычисляют не по давлению
у входа в слуховой канал, а по давлению у барабанной
перепонки. Разность уровней звукового давления у барабанной
перепонки и у входа в слуховой канал, выражаемая величиной ф4 в
децибелах, дана на рис. 7.8 [25]. Из этого рисунка видно, что
звуковое давление у барабанной перепонки выше, чем у входа в
слуховой канал. Причиной этому являются резонансные
явления в наружном ухе.
Следует заметить, что величины поправок фь фг, фз, Ф4,
приведённые на рис. 7.5—7.8, полученные различными авторами
путём непосредственных измерений, без достаточного
статистического усреднения и взаимоувязки друг с другом не могут
считаться окончательно установленными и не дают достоверных
результатов при переходе от одного вида кривой пороговой
чувствительности слуха к другому её виду (кроме поправки фь
которую можно считать определённой достаточно точно). В
частности, сопоставление пороговых кривых ПСП и ПСД, имеющих
достаточно плавную форму, показывает, что и поправки ф2 и ф3,
по-видимому, в среднем не должны иметь столь резко
выраженный «пиковый» характер с большим числом выбросов, как это
следует из рис. 7.6 и 7.7.
Поэтому для расчётных целей нами была определена при-
175
'ближённая величина этих поправок статистическим методом,
исходя не из непосредственных измерений в человеческом ухе,
а из сопоставления, усреднения и сглаживания разности между
ранее измеренными наиболее достоверными пороговыми кривы-
40
30
20
W
0
-W
-20
1.ПСД-П-бинаур.
2.ПСД-П-бинт/ц
З.ЛСД-7- бинаур.
4. ЛСД-7 ~ моноур.
Лги
100 20D300 500 Ю00 20003000'500010000
Рис. 7.9. Порог слышимости в типичных
условиях восприятия звука, -где' П —
источник звука — .поле; Т — источник звука—¦
телефон
ми ПСД и ПСП. Это позволило получить взаимосвязанную
систему пороговых кривых для различных условий и поправок для
перехода от одного из них к другим.
В частности, можно приближённо считать, что среднее
повышение чувствительности слуха к звуку, поступающему из
внешнего звукового поля, по сравнению с звуком, создаваемым
телефоном (ф3), равно 6 дб независимо от частоты.
На рис. 7.9 приведены пороговые кривые для различных
условий восприятия звука. За основу этого семейства характеристик
(кривая 1) взята реально измеренная кривая бинаурального
порога слышимости по полю, соответствующая кривой 2 на
рис. 7.1. Кривая 2— бинауральный порог слышимости по
давлению у входа в слуховой канал при внешнем источнике
звука — получена из кривой / добавлением к ней поправки ср2.
Кривая 3 — бинауральный порог слышимости по давлению у
входа в слуховой канал для случая, когда источником звука
служит телефон — получается повышением кривой 2 на величину
поправки ср3. Кривая 4 — моноуральный порог слышимости по
давлению при слушании через телефон — получается из
кривой 3 добавлением к ней поправки фь
При расчётах разборчивости необходимо пользоваться
каким-либо одним видом порога (ПСД или ПСП), подходящим
для данного частного случая, и увязывать с ним другие
характеристики тракта. Для обычных телефонных трактов, когда
задаётся звуковое давление на входе микрофона и оконечным при-
176
ёмником является телефон, удобнее использовать порог
слышимости по давлению. В этом случае все отдачи
преобразователей должны быть вычислены по давлению.
Если же мы рассчитываем разборчивость речи при слушании
её через громкоговоритель, причём задаётся или вычисляется
звуковое давление в свободном звуковом поле, куда затем
мысленно помещается слушающий, то естественно использовать
порог слышимости и отдачу приёмного преобразователя
(громкоговорителя) по полю.
В целях повышения точности расчётов, которые должны
экспериментально проверяться определённой артикуляционной
бригадой, целесообразно измерить средний порог слышимости
для операторов данной конкретной бригады.
7.3. Логарифмическая ширина критической полосы слуха
В гл. 5 уже приводился график зависимости ширины
критической полосы слуха AfK от частоты. В расчётной практике
используется, как уже указывалось, несколько преобразованный вид
этой физической величины — её логарифмическая ширина к,
определяемая выражением
к = lOlgA/,,
дб
28
26
22
20
f - ноноуральное
слушание
2 - бинауральное
слушание
мм
мм*
м"
/
/
/
/
>
/<?/? гоо зоо 5оо woe гооо зооо sooo юооо
Рис. 7.10. Логарифмическая ширина
критической полосы слуха
На рис. 7.Ю показана частотная зависимость величины к для
моно- и бинаурального слушания [18].
Значениям к, отложенным на этом графике, можно придать
такой физический смысл: при слушании одним ухом чистый тон
частотой, например, 1000 гц, становится слышным на фоне шума
12—294 177
сплошного ^спектра в том случае, когда его уровень превышает
спектральный уровень шума на 18 дб, при слушании же двумя
ушами этот тон «ачинает восприниматься при превышении над
спектральным уровнем шумя уже 'на несколько меньшую
величину — 16,5 дб.
На этом соображении основана и методика измерения
величины к. Для этой цели определяются пороговые уровни
слышимости чистых тонов на фоне белого 1) шума, а затем
логарифмическая ширина критической полосы слуха вычисляется как
разность между этими пороговыми уровнями и спектральным
уровнем шум-а.
7.4. Маскировка слуха шумом и её вычисление
Различного рода шумы и помехи, затрудняющие восприятие
речи, могут иметь разнообразное происхождение и
характеристики. Так, различают: акустические шумы, собственные шумы
аппаратуры, линейные, атмосферные, индустриальные, речевые
помехи, помехи, специально создаваемые в радиотрактах, и
помехи от местного эффекта.
Все эти виды помех можно разделить на два класса,
различающихся по своим временным характеристикам: шумы,
непрерывные во времени и импульсные шумы и помехи-
Для обычных телефонных трактов наиболее характерными
являются непрерывные во времени шумы, для которых широко
разработаны общие методы р:асчёта маскировки. Такого рода
шумы не вызывают искажений формант звуков речи, а приводят
лишь к 'неприёму их вследствие маскировки.
Что же касается импульсных (прерывистых) шумов и помех»
то, помимо явления маскировки, здесь может наблюдаться
также и искажение формант речевых звуков.
Расчёт маскировки и потерь восприятия речи от импульсных
помех, помимо частотных спектров, требует также знания
амплитудных и временных характеристик помехи [32] и в каждом
отдельном случае имеет свои особенности, зависящие' от вида
помехи.
Рассмотрим подробнее методику расчёта маскировки от не-
прерьшных шумов и те характеристики слуха, которые при этом
используются.
На рис. 7.11 представлены возможные пути проникновения
шума в тракт телефонной передачи и, в конечном счёте, в ухо
слушающего. Из этой схемы следует, что в общем случае суммарный
уровень шума в ухе слушающего складывается из четырёх со-
') «Белым» шумом условно называют шум, все частотные составляющие
которого имеют одинаковый уровень.
178
ставляющих, спектральные уровни которых мы обозначим через
ВШ1> -"ц/2' "ш$1 "ш&"
Здесь ВШ1 — спектральный уровень шума, проникающего в
ухо слушающего из помещения приёма через щели между
телефоном и ухом.
г.апраВление передачи
щ лр
Рис. 7.11. Пути проникновения шума в
тракт телефонной передачи речи
Величина этой составляющей шума определяется
выражением
где В шпр — спектральный уровень шума в помещении приёма;
Ь3— затухание, вносимое слуховой раковиной телефона
или специальной заглушкой, т. е. число децибел, на
которое ослабляется внешний шум благодаря
наличию телефона или заглушки 1);
Вш2— спе'ктральный уровень шума, проникающего в тракт
из помещения передачи через микрофон
передающего аппарата.
Этот уровень вычисляется по формуле
В«* = Вштр - ЬТр + 5 мТ- ул, G.2))
где В шпер — спектральный урове'нь шума в помещении передачи;
ЬТр — затухание участка тракта между микрофоном
передающего конца и телефоном приёмного конца;
SMT — усиление системы микрофон— телефон. Эта
величина определяется через произведение отдач
микрофона и телефона: 5 мТ = 20 lg AM AT-t
'(м— затухание направленности или шумостойкость
микрофона. — параметр, показывающий, насколько
•) Здесь величина Ь3 определяется выражением 63=201g, —— где
Pi
Реп — звуковое давление в свободном поле и рх — звуковое давление в ухе
слушающего под заглушкой.
12* 179
менее интенсивно микрофон реагирует !на
окружающий его шум, чем на речь,
ш
здесь Up и 1/ш — соответственно напряжения,
развиваемые микрофоном от речи и шума при
одинаковой их интенсивности. Для микрофонов,
применяемых в обычной телефонной аппаратуре, часто
считают, что чм = 0, хотя на частотах свыше 1000 щ
она может достигать 6 дб;
ВШз— спектральный уровень шума, проникающего в ухо
слушающего через микрофон приёмного аппарата
и цепь местного эффекта,
Вшъ = ВШпр — Ьмэ + SmT —- y*. G.3)
где Вшпр — спектральный уровень шума в помещении приёма,
SMT— усиление системы микрофон—телефон,
Ьмэ — затухание местного эффекта,
здесь Uм —напряжение, развиваемое микрофоном,
'как генератором, UT — напряжение на своём
телефоне, как приёмнике;
Чм— шумостойкость микрофона;
Вшь— спектральный уровень линейного шума,
возникающего вследствие электрических помех, попадающих
в канал связи-
Если задано напряжение помех на входе согласованно
нагруженной линии, то спектральный уровень линейного шума в ухе
слушающего определяется выражением
где Vап— эффективное значение напряжения электрических
помех на полосу частот шириной 1 гц, полученное
спектральным анализом и измеренное на зажимах
согласованно нагруженной линии;
Лт— отдача телефона;
ZT, ZA— модули входных сопротивлений соответственно
телефона и линии;
Ье— затухание схемы приёмной части тракта.
180
В случае задания напряжения помех непосредственно на
входных зажимах телефона эта формула упрощается и принимает
вид
= 201g-
2-10
—4
G.5)
Для того чтбы найти спектральный уровень В ш
результирующего шума от всех источников в ухе слушающего, необходимо
просуммировать мощности составляющих шумов и вычислить
уровень для полученной суммарной мощности по формуле
G.6)
Формула G.6) выражает операцию логарифмического
сложения, которая сокращённо записывается следующим образом:
G.7)
Здесь ( + ) — символ логарифмического сложения.
Логарифмическое сложение уровней шумов удобно
производить графически. На рис. 7.12 представлен график, используемый
для этой цели.
В,-Вг,дб
о г и б в ю 12 и> ts ie го
Рис. 7.12. График для логарифмического сложения
Порядок пользования графиком поясним «а примере.
Требуется найти суммарный уровень Вш шума, состоящего
из двух компонент: ВшХ = Ш дб и Вш2 =90 дб.
Для этого из большего уровня вычтем меньший, определив
тем самым разность АВ:
АВ = Д„я — В„л = 90 — 80 = 10 дб.
181
Этой разности, взятой по оси абсцисс графика на рис. 7.12.
соответствует по оси ординат величина АВШ = 0,4 дб, которую
нужно прибавить к большему из двух суммируемых уровней.
Следовательно, искомый суммарный уровень шума будет
равен
Вш = Вш2 + А Вш = 90 + 0,4 - 90,4 дб.
Если с помощью этого графика требуется найти суммарный
уровень более чем для двух составляющих, то сначала
находится логарифмическая сумма двух составляющих, а затем
полученный результат суммируется логарифмически с третьей
составляющей и т. д.
Практически можно считать, что если один из
суммирующихся шумов .имеет уровень, превышающий уровень другого шума
более чем на 10 дб, то уровень результирующего шума будет
просто равен наибольшему уровню.
Маскировка, создаваемая шумом, является функцией
эффективного уровня ощущения шума Z, т. е- превышения уровня
спектра шума над -порогом слышимости.
Как уже известно, эффективный уровень ощущения шума
определяется по формуле
г = Вш + к-%. G.8)
Здесь может возникнуть вопрос: каким же видом порога
слышимости необходимо пользоваться при вычислении уровня
ощущения суммарного шума, который содержит как составляющую,
проникающую из внешнего поля, так и составляющую,
воспроизводимую телефоном? Можно использовать любой из видов
порога, но тогда и в соответствующие величины уровней
шумов должны быть внесены поправки фг, Фз или ф4, приводящие
эти величины к определённым одинаковым условиям.
Так, например, если вычисляется эффективный уровень
ощущения результирующего шума, складывающегося из
составляющей Вш1, проникающей из окружающего пространства,
имеющего уровень шума в свободном звуковом поле, равный Вшпр , и
линейной составляющей Вш2, проникающей через телефон, и если
мы используем порог слышимости по давлению для случая,
когда источником звука является телефон, то суммарный уровень
шума должен быть определён с учётом поправки фз при
вычислении величины Вш1.
ш
где
182
В
= Вшпр — Ь3 + ср8.
Здесь поправка ср3 учитывает то приращение громкости,
которое получается при слушании звука из внешнего звукового
поля по сравнению с громкостью звука, воспроизводимого
телефоном.
Маскировка М, создаваемая шумом сплошного спектра на
данной частоте, связана с спектральным уровнем ощущения шума
функциональной зависимостью M=f(Z), изображённой на
рис. 7.13.
М, дб
во
w
70
60
SO
30
го
to
n
/
/
/
/
/
/
.
/
-ю о ю >го so uo so во ?о во
Рис. 7.13. Зависимость маскировки от
эффективного уровня ощущения шума
Функция M=f(Z) является одной из характеристик слуха и
имеет общее аналитическое выражение в виде
M = Z + D, G.9)
где
G.10)
Слагаемое D является поправочным членом для малых
уровней ощущения шума. Нетрудно видеть, что с ростом величины
Z поправка D быстро уменьшается, стремясь к нулю. Начиная с
Z=10 дб можно считать, что D=0 и маскиро;вка при всех
значениях Z>10 определяется простым соотношением
M = Z. G.11)
Из рис. 7,13 видно также, что небольшая маскировка слуха
имеет место даже при отрицательных значениях эффективного
уровня ощущения шума. Это объясняется тем, что хотя
спектральные составляющие шума ещё не достигают порога
слышимости, слуховые волокна внутреннего уха уже находятся в со-
183
стоянии некоторого возбуждения, ослабляя тем самым
чувствительность уха.
Зависимость M=f(Z) на этом рисунке изображена лишь до
значения Z=80 дб. В силу сложности явлений, происходящих в
слуховом анализаторе при высоких уровнях шума, до последних
лет не имелось достоверных данных для суждения о законе
маскировки для этих случаев. В ряде работ можно было встретить
упоминание о том, что при высоких уровнях шума маскировка
возрастает интенсивнее, чем уровень ощущения шума. Это
явление предлагалось оценивать эмпирической поправкой, т- е.
вычислять маскировку по формуле M = Z+m, где т есть поправка,
зависящая от уровня ощущения шума и частоты (см. например,
упоминавшуюся уже ранее работу Френча и Стейнберга,
опубликованную в 1947 г.).
Однако позднейшими исследованиями было установлено, что
те дополнительные потери восприятия речи при высоких уровнях
шума, для объяснения которых и была привлечена гипотеза об
увеличении маскировки на величину поправки т, в
действительности связаны с другими возникающими в этих случаях
явлениями в слуховом анализаторе. Это позволило считать, что закон
изменения маскировки М с изменением уровня ощущения шума
остаётся неизменным и вплоть до порога болевого ощущения
описывается тем же простым равенством M=Z.
В заключение коснёмся кратко вопроса об определении
маскировки от прерывистых шумов, встречающихся в некоторых
специальных случаях эксплуатации радиотрактов.
Исследованиями ряда авторов установлено, что:
1) величина маскировки, создаваемой прерывистым шумом,
зависит от уровня интенсивности этого шума, его временной
характеристики и частоты;
2) при малой частоте повторения шумовых импульсов и
постоянном коэффициенте заполнения временного интервала
импульсами шума (впоследствии эта величина получила название
«скважности» шума) маскировка оказывается незначительной.
При возрастании частоты повторения импульсов шума она
растёт и в пределе достигает той же величины, что и при
непрерывном шуме;
3) при прочих равных условиях маскировка возрастает с
уменьшением «скважности» шума, т. е. при увеличении
заполнения временного интервала шумовой помехой.
Исследованиями Е. В. Рожанской A952 г.) было найдено, что
функция M=f(Z) для прерывистого шума является нелинейной,
конкретный же её вид зависит от временных параметров шума.
Расчётные величины основных параметров слуха, отнесённые
к средним частотам равноартикуляционных полос, используемых
при вычислениях разборчивости, сведены в табл. 7.1-
184
Таблица 7.1
Основные расчётные параметры слуха
00
ел
полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
fcp,
гц
250
500
650
800
950
1125
1300
1500
1700
1875
2050
2225
Порог слышимости
по полю
Ре. дб
1 ухо
13,6
7,0
6,5
6,3
6,1
5,7
5,3
4,9
4,0
3,1
2,5
2,3
2 уха
12,0
5,5
5,0
4,8
4,5
4,0
3,5
3,0
2,0
1,0
0,3
0
Порог слышимости пс
в слуховой
внешний источник
звука
1 ухо
14,1
9,0
7,5
7,0
6,6
6,9
7,3
8,4
8,8
9,1
9,0
8,3
2 уха
12,5
7,5
6,0
5,5
5,0
5,2
5,5
6,5
6,8
7,0
6,8
6,0
давлению
канал) р0,
(v входа
дб
источник звука—
телефон
1 ухо
20,1
15,0
13,5
13,0
12,6
12,9
13,3
14,4
14,8
15,1
15,0
14,3
2 уха
18,5
13,5
12,0
11,5
11,0
11,2
11,5
12,5
12,8
13,0
12,8
12,0
Поправки, дб
"Pi
1,6
1,5
1,5
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
0,5
2,0
1,0
0,7
0,5
1,2
2,0
3,5
4,8
6,0
6,5
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
0,2
0,8
1,1
1,3
1,5
1,5
1,6
1,9
2,3
3,0
3,7
4,5
Логарифмическая
ширина критической
полосы слуха
к,
1 ухо
16,8
17,0
17,3
17,6
17,8
18,2
19,0
19,5
19,9
20,4
20,7
21,1
дб
2 уха
15,2
15,5
15,8
16,1
16,2
16,5
17,2
17,4
17,9
18,3
18,5
18,8
Оо
О)
Продолжение
полос
1
13
14
15
16
17
18
19
20
icp,
гц
2425
2725
3100
3500
3850
4550
6150
8600
Порог слышимости
по полю
1 ухо
2,2
2,1
1,8
0,6
— 0,5
0,2
10,1
19,5
2 уха
- 0,2
— 0,5
- 1,0
- 2,5
- 4,8
- 3,5
5,5
14,0
Порог слышимости пс
в слуховой
внешний источник
звука
1 ухо
7,4
6,1
5,3
5,6
6,0
8,2
13,3
20,5
2 уха
5,0
3,5
2,5
2,5
2,7
4,5
8,7
15,0
) давлению
канал) j30,
(у входа
дб
источник звука—
телефон
1 ухо
13,4
12,1
11,3
11,6
12,0
14,2
19,3
26,5
2 уха
11,0
9,5
8,5
8,5
8,7
10,5
14,7
21,0
"Pi
2,4
2,6
2,8
3,1
3,3
3,7
4,6
5,5
Поправки, дб
<Р2
5,2
4,0
3,5
5,0
7,5
8,0
3,2
1,0
9»
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
9*
5,0
6,5
8,6
11,0
11,8
10,5
3,5
1,5
Логарифмическая
ширина критической
полосы слуха
к, дб
1 ухо
21,4
22,0
22,8
23,5
24,1
25,2
26,4
27,5
2 уха
19,0
19,4
20,0
20,4
20,8
21,5
21,8
22,0
Примечание \ср—средние частоты равноартикуляционных полос;
«рх—разность между моноуральным и бинауральным порогами;
?2—разность между уровнями звукового давления у входа в слуховой проход и в
свободном поле;
срз—разность между уровнями звуковых давлений, создаваемых у входа в слуховой проход
или у барабанной перепонки телефоном и полем при одинаковой громкости;
94—разность между уровнями звуковых давлений у барабанной перепонки и у входа в
слуховой канал.
Глава 8
ПОСТОЯННЫЕ ТРАКТОВ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
8.1. Исходные положения
Постоянными трактов, с которыми имеют дело при расчётах
разборчивости, являются: суммарное затухание тракта,
затухания и усиления его элементов и электроакустические отдачи
преобразователей. Под элементами тракта понимаются здесь
электроакустические преобразователи (микрофон и телефон),
телефонные аппараты или другие приёмо-передающие схемы,
усилители, линии или каналы связи, а также и все другие
элементы, которые могут быть включены в электрическую или
электроакустическую часть системы для передачи речи.
8.2. Суммарное затухание речевого тракта
Затуханием тракта для передачи речи условимся называть
величину, определяемую как 20 логарифмов отношения звукового
давления на микрофоне говорящего к звуковому давлению,
создаваемому в ухе1 слушающего.
Если обозначить:
Ро — звуковое давление на микрофоне,
ре — звуковое давление в ухе слушающего,
Ь — затухание тракта,
то
g
Ре
Знание этой величины достаточно для расчёта разборчивости
любого, сколь угодно сложного тракта, если известны параметры
речи, слуха и шума, воздействующего на ухо слушающего, как
это видно из основной расчётной формулы для аналитического
расчёта разборчивости, определяющей эффективный уровень
ощущения формант:
187
Величина Ь легко определяется непосредственно, если есть-
•возможность измерить звуковые давления: Ро— на передающем'
конце и ре — иа приёмном конце.
Звуковое давление ро измеряется с помощью акустического^
зонда или измерительного 'конденсаторного микрофона,
устанавливаемого рядом с микрофоном тракта. Давление ре измеряется-
обычно с помощью искусственного уха, а в некоторых случаях—
также с помощью акустического зонда на естественном ухе.
Для получения необходимых для проведения расчётов
значений Ъ на средних частотах равноартикуляционных полос
строится частотная характеристика 6 = ф(/).
Если тракт не обладает существенной нелинейностью, то для
этой цели задаются удобными для измерения значениями р0 •на
контрольных измерительных частотах и фиксируют
соответствующие им значения ре, вычисляя затем значения Ъ, по которым
строится характеристика 6 =
Искомые значения Ь на средних частотах
равноартикуляционных полос берутся из полученной характеристики графическим
путём.
Может быть рекомендована также схема для
непосредственного измерения затухания тракта Ь без предварительного
определения величин ро и ре. Эта схема изображена на рис. 8.1,, где:
Рис. 8.1. Схема измерения суммарного затухания
тракта.
М \\ Т — микрофон и телефон тракта, ТГ — тональный
генератор, МЗ — магазин затуханий, Гр — громкоговоритель для
озвучения микрофона, A3— акустический зонд, ИУ— искусственное
ухо, УАЗ — усилитель акустического зонда, ЛВ{ — ламповый
волы метр акустического зонда, ЛВ2 — ламповый вольтметр
искусственного уха.
Измерение проводится следующим образом.
На каждой измерительной частоте устанавливаются с
помощью тонального генератора ТГ при нулевом значении
затухания магазина МЗ, нужное для измерений значение звукового
давления р0 и замечается соответствующее ему звуковое
давление ре. Первое измеряют акустическим зондом A3 с индикато-
188
ром JIBh а второе — искусственным ухом И У с индикатором
J1B2- Затем, введением затухания на магазине МЗ звуковое
давление на микрофоне р0 уменьшают до тех пор, пока оно не
станет равным отмеченному ранее звуковому давлению ре. Тогда
очевидно, что показание магазина МЗ будет равно затуханию b
испытуемого тракта.
Для трактов, обладающих нелинейными свойствами,
отношено
яие—- непостоянно для различных уровней передаваемого сиг-
Ре
нала. Способ учёта этого обстоятельства даётся в гл. 9.
8.3. Характеристики элементов речевого тракта
Факторы, определяющие суммарное затухание тракта
В некоторых случаях неизвестно суммарное затухание тракта
•и нет возможности получить его непосредственным измерением.
Тогда необходимо подсчитать его по характеристикам отдельных
элементов этого тракта, т. е. характеристикам передающего и
приёмного преобразователей, усилителей, линий или каналов
связи.
Задача расчленения суммарного затухания тракта на его
составляющие, вносимые отдельными элементами, возникает
также в тех случаях, когда 'необходимо выявить влияние изменения
параметров какого-либо из элементов на суммарную
разборчивость передачи по тракту.
М
I
Пер.
схема
Канал
связи
Пр.
схема
nl
-Ъ-
Рис. 8.2. Распределение суммарного затухания
тракта по его элементам
Рассмотрим компоненты суммарного затухания Ъ для
типового тракта аппаратуры для передачи речи в наиболее общем
виде.
Любой такой тракт может быть расчленён согласно рис. 8.2
на следующие части: передающий преобразователь (микрофон),
передающая схема, канал связи (в частном случае — линия),
189
приёмная схема, приёмный преобразователь (телефон). Для
этого тракта затухание определится по формуле
Ре
(8.1)
Звуковые давления р0 и ре можно выразить через отдачи
преобразователей:
и
А
¦м
Здесь Uм— напряжение, развиваемое микрофоном на
согласованной нагрузке;
Лм — отдача микрофона при работе на
согласованную нагрузку.1)
UT — напряжение на телефоне;
А т — отдача телефона.
Тогда
b —
(8,2)
Введём обозначения:
ZM — сопротивление микрофона,
ZT — сопротивление1 телефон а-
Равенство (8.2) не нарушится, если выражение, стоящее под
знаком логарифма, умножить на величину
Vzt
m
/
600
= 1.
При этом из (8.2) получим
b = 20 lg
20 lg
600
600
(8,3)
Первый член ф-лы (8.3) по своему смыслу представляет
логарифм отношения мощности, которую микрофон отдал был в
согласованную нагрузку
ГА
кг.
мощности, отдаваемой им теле-
фону через тракт передачи
, т. е. является рабочим
затуханием Ьр электрической части тракта между микрофоном и
телефоном.
') Следует иметь в виду, что отдачу микрофона часто определяют не при
работе на согласованную нагрузку, а в режиме холостого хода. Тогда необхо-
димо учесть, что Аи="
190
Таким образом,
uMVz.t
(8.4)
Второй член ф-лы (8.3) является логарифмом произведения
приведённых отдач микрофана Ам и телефона А'г, так как
Рис. 8.3. Распределение суммарного затухания
тракта 'по его элементам .при измерениях в
рабочем режиме
Назовём эту величину приведённым усилением системы
микрофон—телефон
SMT=20\gA'MA'T. (8.5)
Здесь и в дальнейшем знак (') применяется для обозначения
приведённых (к 600 ом) величин отдач и усиления. Далее
будет показано, что в некоторых случаях удобнее пользоваться не-
лриведёнными значениями Ам иЛг
Тогда формула затухания тракта приобретает вид (8.6)
'мГ
(8.6)
Величина Ьр, в свою очередь, может быть разложена на свои
составляющие.
Для этого ограничим сначала анализ рассмотрением
электрически длинных трактов, т. е. таких, для которых .изменение
сопротивления нагрузки на одном конце канала не вызывает
изменения входного сопротивления >на другом его конце.
Практически это имеет место всегда, когда собственное затухание канала
превышает 1,5 неп, а также для всех трактов с усилителями.
Входное сопротивление такого канала, очевидно, будет равно его
волновому сопротивлению.
Введём следующие обозначения:
ZAl — волновое сопротивление канала при передаче слева
направо;
— волновое сопротивление канала при передаче справа
налево;
191
Z
Uq — напряжение1, развиваемое микрофоном на входном
сопротивлении канала (т. е. на сопротивлении 2Л1 .если
предположить, что передача ведётся слева направо);
Ьс — собственное затухание канала.
Вернёмся теперь к ф-ле (8.4), определяющей величину
рабочего затухания.
Равенство (8.4) не нарушится, если выражение под знаком
логарифма помножить на величину
Vz,
в Of/ i 7
7= (/ 7~
Г ^Л2 r ¦/w
= 1.
Тогда из (8.4) получаем
20lg
VT,
201g
72
(8.7)
. Первое слагаемое этой формулы является рабочим
затуханием передающей схемы
(8.8)
у zMu0
Второе слагаемое есть рабочее затухание приёмной схемы Ье,
если рассматривать линию как генератор с внутренним
сопротивлением Z^2 и электродвижущей силой е, а телефон — как
приёмник
Ъе = 20 lg
е VZ,
(8.9)
Третье слагаемое представляет собой собственное затухание
канала
20 Is
(8.10)
Таким образом, рабочее затухание электрической части
тракта является суммой рабочего затухания передающей схемы Ь
рабочего затухания приёмной схемы Ье и волнового затухания
канала Ьс
Ьр = Ь0 + Ье + Ьс, (8.11)
192
а затухание тракта в целом определится, исходя из ф-л (8.6) и
(8.11)
b = bo + be + bc-S'MT. (8.12)
Если нет надёжных данных по рабочему затуханию
приёмной и передающей частей тракта и номинальным отдачам
преобразователей, то для их определения следует провести
специальные измерения по известной в технике связи и
электроакустике методике. Однако целесообразно несколько упростить
ф-лу (8.12), а вместе с тем и проводимые измерения.
Для этой цели можно рекомендовать:
а) проводить измерения отдач не микрофона и телефона, а
передающего и приёмного аппаратов в целом — А\ и А2;
б) проводить измерение отдачи передающего аппарата не на
согласованную нагрузку или в режиме холостого хода, а на
реальную нагрузку (вход канала). Это исключает необходимость
пользования приведёнными значениями отдач;
в) вместо собственного затухания измерять затухание
передачи между входными и выходными зажимами канала Ьт при
включённом передающем и приёмном устройствах, т. е. в
реальных условиях эксплуатации.
В этом случае суммарное затухание тракта распределится по
его элементам согласно схеме1 на рис. 8.3.
Для этой схемы
ft = 201g^- = 201g U\ = 20 lg %L - 20 lg АгА2,
но так как lg = — = bT, a 20 lg AXA2 = S12,
то b = bT —S12. (8.13)
Именно эта формула является 'наиболее удобной для расчётов
в большинстве случаев практики. Удобство её состоит также и в
том, что она с одинаковой точностью применима не только в
случае электрически длинного канала, но и в случае канала с
любым сколь угодно малым или большим затуханием.
Следует заметить также, что точность определения
результирующей величины затухания тракта Ь повышается, если
подсчитывать её по данным измерения результирующих характеристик
нескольких элементов тракта, так как в этом случае меньше
будет накапливаться погрешности, неизбежной при каждом
отдельном измерении. Так, например, величина А\ является
результирующей характеристикой микрофона и передающей схемы, а
величина А2 — результирующей характеристикой телефона и
приёмкой схемы.
13-294 193
С этой точки зрения наиболее желательным являлось бы
непосредственное измерение величины Ъ, однако, как уже
указывалось выше, это не всегда возможно, а также часто
необходимо бывает исследовать влияние на разборчивость передающей
части, приёмной части, преобразователей или параметров канала
Рис. 8.4. Схема измерения отдачи
передающей части разговорнаго тракта
связи. В таких случаях возможно выделять интересующий нас
элемент, объе'диняя остальные элементы тракта общей
характеристикой.
На рис. 8.4 приведена схема измерения отдачи передающей
части схемы для телефонного аппарата А\ (отдача телефонного
аппарата на передачу) или отдачи передающей части любой
другой аппаратуры.
При помощи акустического зонда (может быть использован
конденсаторный микрофон) на микрофоне М, помещённом в
звуконепроницаемой камере, поддерживается на каждой частоте
одно и то же звуковое давление, например р\ = \Ь бар, которое
создаётся генератором ЗГ и громкоговорителем Гр. Ламповый
вольтметр ЛВ2 измеряет напряжение U\, возникающее при этом
на выходных зажимах, нагруженных на реальный вход тракта
или его частотнозависимый эквивалент Zн.
Искомая отдача на каждой данной частоте определится как
A -Ul
Pi
На рис. 8-5 представлена схема определения отдачи
приёмной части тракта Л2, в частности, отдачи телефонного аппарата
на приём. Здесь ламповым вольтметром ЛВХ измеряется
напряжение, подводимое от генератора ЗГ к линейным зажимам
аппарата, которое' поддерживается постоянным.
При этом с помощью лампового вольтметра ЛВ2
определяется звуковое давление р2, создаваемое телефоном Т в камере
искусственного уха ИУ.
194
Тогда отдача телефонного аппарата на приём
и9
Рис. 8.5. Схема измерения отдачи приёмной
части разговорного тракта
Определение затухания местного эффекта
Затуханием местного эффекта называется затухание' схемы
телефонного аппарата, измеренное от зажимов микрофона до
зажимов телефона, при нагрузке линейного выхода аппарата на
сопротивление, соответствующее номинальной величине
входного сопротивления линии, по которой производится передача.
Определение этой величины, характеризующей степень
нежелательной связи между передатчиком и приёмником своего
собственного телефонного аппарата, производится в соответствии
с рис. 8.6. Для этой схемы, в которой Zn — входное
сопротивление линии, затухание местного эффекта ^.^определится
Ьмэ = 20 lg
и
м
(8.14) Вша
М I
Ьмэ
1
1
ч/З
Рис. 8.6.
затухания
где Uм и Ut — напряжения на
зажимах микрофона и телефона в их
реальной схеме включения.
Практически частотная
зависимость Ьмэ может быть определена
либо путём измерения перепада
напряжений между микрофонными и
телефонными зажимами с
последующим вычислением по приведённой
выше формуле, либо получена непосредственным отсчётом в
единицах затухания общими методами измерения затухания
передачи четырёхполюсников 1).
!) Иногда противоместные свойства телефонного аппарата характеризуют
величиной рабочего затухания противоместности Ьпр, определяемого
выражением
Определение
местного
эффекта
~я7- (8Л5)
где Uo — напряжение, отдаваемое микрофоном в согласованную нагрузку,
, UT — напряжение на телефоне в реальной схеме включения,
RM — сопротивление микрофона,
ZT — сопротивление телефона.
13* 195
Эта характеристика, однако, менее удобна для
артикуляционных расчётов, так как для точного вычисления уровней звука,
проникающего в ухо слушающего через цепь местного эффекта
при этом становится необходимым учитывать также степень
рассогласования микрофона с нагрузкой.
Величина затухания местного эффекта связана с рабочим
затуханием противоместности соотношением
Ьпр = Ьмэ + 20 Ig ^±^ + 20 lg Y* , (8.16)
где Z ех — входное сопротивление схемы телефонного аппарата,
измеренное от микрофонных зажимов.
Определение затухания, вносимого слуховой раковиной
или заглушкой
Затухание заглушки может измеряться двумя способами:
а) по отношению звуковых давлений у входа в слуховой
канал (или у барабанной перепонки), создаваемых внешним
звуковым полем в отсутствие телефона или заглушки (р0) и при
наличии телефона или заглушки (pi).
Тогда затухание заглушки определится формулой
63l=201g^-, (8.17)
Pi
б) по отношению звуковых давлений в свободном звуковом
поле (рсп ) и под заглушкой (pi). В этом случае затухание
заглушки будет
632 = 20lg-^, (8.18)
Pi
В первом случае1 величина Ь 3 характеризует лишь
собственные свойства заглушки, во втором же случае величина Ь3
учитывает также усиление слухового канала фг-
Величины Ьз2 и Ь31 связаны друг с другом зависимостью
Применяя имеющиеся частотные характеристики заглушек в
расчётах разборчивости, необходимо точно знать, каким
способом получена данная характеристика.
Так, если вычисляется уровень шума в ухе слушающего Вш1
по известному уровню шума в помещении приёма Вшпр, то
разность между Вшпр и затуханием Ь3 , определённым по пункту «б»
сразу даёт искомую величину
196
Если же величина Ь3 определена по отношению звуковых
давлений у входа в слуховой какал, то для вычисления уровня
ВшХ под заглушкой требуется учесть ещё усиление слухового
канала
В гл. 7, при пояснении способа вычисления уровня шума в ухе
слушающего, нами использовались значения Ъ3, определённые
по отношению звуковых давлений в свободном звуковом поле.
Определение частотной зависимости величины Ь3
выполняется путём непосредственного измерения звуковых давлений р0 и
Pi или рсп и р\ при помощи акустического зонда при выборе
удобных для отсчёта величин этих давлений для каждой частоты.
Глава 9
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА РАЗБОРЧИВОСТИ
В НЕКОТОРЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ СЛУЧАЯХ
9.1. Предварительные замечания
Аппаратура для передачи речи 'настолько разнообразна по
назначению и принципам действия составляющих её элементов,
что в целом ряде частных случаев встречаются особенности и
свойства, которые не учитываются общей методикой расчёта
разборчивости, изложенной в гл. 5. В частности, необходимость
исследования воздействия на разборчивость передаваемой речи
новых явлений, не описанных ранее, возникает при
проектировании переговорной аппаратуры, предназначенной для связи в
условиях сильного шума, а также при расчёте разборчивости в
системах, содержащих в себе нелинейные элементы.
Областью сильных шумов условно называют область шумов,
интегральные уровни которых превышают 90 дб. Эта граница
обусловливается биологическими особенностями слухового и
голосового аппарата человека, так как приблизительно с 90 дб
начинает проявляться эффект действия (новых факторов, с
которыми не приходится считаться в области умеренных шумов.
Возникновение новых факторов в основном обусловлено тем,
что ухо слушающего работает при этом в условиях звуковых
возбуждений, интенсивность которых превышает ту, которую
человеческое ухо испытывает в процессе нормальной повседневной
деятельности. В связи с этим изменяются и реакции слухового
анализатора на эти возбуждения, причём немаловажную роль
играет приспособление органа слуха к защите слухового центра
от травмирующего или ееприятного перераздражения сильным
звуком. Подвергаются некоторым изменениям и функции
речевых органов.
Подобные акустические условия существуют в шумных цехах
заводов — главным образом металлообрабатывающих, в
служебных помещениях самолётов и машинных отделениях морских
судов. При проектировании телефонной или радиотелефонной
аппаратуры, предназначенной для связи в перечисленных объек-
198
тах, необходимо иметь в виду, что уровни шумов в них могут
составлять 130—135 дб, т. е. достигать порога болевого ощущения
и даже превосходить его.
9.2. Особенности передачи и приёма речи в сильном шуме
Новые факторы, подлежащие учёту
Новыми факторами, подлежащими количественному учёту при
расчёте разборчивости в условиях сильного шума, являются:
1) повышение общего уровня речи и частотная деформация
спектра речи и формант;
2) изменение параметров 'слуха, обусловливающих
маскирующее действие шума;
3) изменение разброса порогов слышимости операторов
артикуляционных бригад относительно среднего порога для
бригады;
4) эффект оглушения слуха громкой речью (самомаскировка
речи)-
Отдельно в дальнейшем будут рассмотрены особенности
расчёта, возникающие при использовании в качестве передающих
преобразователей речи ларингофонов вместо микрофонов.
Повышение уровня и частотная деформация спектра речи
Если говорящее лицо находится в условиях сильного шума,
то 'наблюдается явление непроизвольного повышения им
уровня своего голоса. По-видимому, основную роль здесь играет
подсознательное стремление говорящего слышать свою собственную
речь, осуществляя тем самым самоконтроль над тем, что
говорится. Отсутствие такого самоконтроля непривычно и приводит
к потере говорящим уверенности, что собеседник его слышит.
Предполагают, что другой вероятной причиной этого явления
может быть также растормаживающее действие звукового
раздражителя на моторные центры речи.
Количественно это явление может быть охарактеризовано
¦наиболее вероятным приращением суммарной интенсивности
речи в зависимости от суммарного уровня шума,
воздействующего 'на говорящего. Опыт для определения этого приращения
должен быть поставлен так, что каждому из говорящих
предоставляют возможность вести передачу (читать текст) с наиболее
естественной для данного уровня шума громкостью, а затем
производят усреднение результатов, полученных для ряда
говорящих.
199
Такие исследования проводились в (наших работах в 1952 г.
На рис. 9.1 представлена усреднённая зависимость приращения
суммарной интенсивности спектра речи АВР в зависимости от
суммарного уровня окружающего шума Вшъ. Здесь величина
10
5
0
1-тум eyiadt
спектре
2-шум низк(
част, спекл
<ого
L
1-
\У
у*
70 75 80 85 90 95 ЮО
Рис. 9.1. Зависимость приращения
суммарного уровня речи от уровня шума,
воздействующего яа 'Говорящего
А Вр представляет собой разность между суммарным уровнем
интенсивности речи при данном уровне шума Вмъ и суммарным
уровнем интенсивности речи в тишине (93 дб в точке).
Выявление этой зависимости было проведено для двух типов
частотного спектра шума:
а) шум гладкого спектра, т. е. с одинаковой интенсивностью
на всех частотах;
б) шум падающего спектра (низкочастотный шум), имеющий
понижение уровня спектра с повышением частоты
приблизительно 6 дб еа октаву.
Испытаниям подверглись операторы артикуляционной
бригады в числе 8 человек D мужчин и 4 женщины).
Рис- 9.1 показывает, что, вообще говоря, стремление
форсировать голос проявляется уже в области умеренных шумов,
начиная с 72—75 дб. Однако здесь это обстоятельство не имеет
существенного значения, так как артикуляционные измерения в
этих условиях проводятся при регламентированном среднем
уровне голоса, соответствующем нормальному звуковому давлению
на микрофоне (обычно 15 бар). Поэтому подсознательная, но
ещё слабо выраженная, тенденция к форсированию речи
полностью подавляется сознательным стремлением выдержать
заданный средний уровень, контролируемый по индикатору (см.
методику проведения артикуляционных измерений — гл. 3).
Когда уровень шума приближается к 100 дб, напряжение
голосовых связок достигает своей предельной величины и дальней-
') Основная часть этих исследований выполнена В. Ф. Штурбиным.
200
шее повышение громкости речи становится уже невозможным.
Из рис (9.1) видно, что шум гладкого спектра значительно
сильнее воздействует на говорящего, чем низкочастотный шум того
же суммарного уровня. Это объясняется тем, что максимум
интенсивности низкочастотного шума лежит в области спектра,
где расположено лишь небольшое количество речевых
составляющих, а потому и оказываемое им маскирующее действие на
слух говорящего небольшое.
Форсирование (повышение громкости) речи
сопровождается не только ростом суммарной интенсивности создаваемого
говорящим спектра частот, но и перераспределением энергии в
пределах этого спектра, поэтому максимум энергии речи
смещается в область более высоких частот. Эта своеобразная ча-
стотеая деформация спектра форсированной речи объясняется
тем, что при напряжении голосовых связок возрастает частота
их колебаний и определённым образом изменяется соотношение
интенсивностей составляющих спектра на различных частотах.
Вр.дб
SO
60
70
60
50
40
3D
го
А
/
/
=
^ —
ч
S
ч
ч
0-нормаль
спектр с t
марным щ
нем 97,5 at
ч .
МЫ
юд
1
й
is:
ч
¦«•
*ъ
f.zu
100 200300 500 WOO 2000 5000 WOOD
Рис. 9.2. Частотный спектр форсированной
¦речи при различной степени
форсирования (&.В р)
На рис. 9.2 представлено семейство кривых спектра речи при
различной степени её форсироваиия, соответствующей
приращению суммарного уровня речи от 0 до 14 дб.
В области частот 800—900 гц обращает 'на себя внимание
характерный перегиб кривой спектра, всё более явно
выраженный по мере роста степени форсирования-
В расчётах разборчивости при наличии форсирования речи
необходимо вводить поправку оа повышение уровня и
деформацию спектра речи. На каждой расчётной частоте следует
поэтому считать уровень формантного спектра равным не В 'р (уровень
спектра для нефорсированной речи, рис. 6.21), а Вр-^АВ^, где АВ'
201
есть поправка, учитывающая изменение уровня спектра формант
при форсировании речи.
Измерения, на основании которых получены графики рис. 9.1
и 9.2, проводились для спе'ктра речи в целом. Выделить из
речевого процесса формантные составляющие для 'измерения их
уровня на данном этапе развития техники акустических
измерений пока нельзя.
Однако простая и логичная гипотеза позволяет обойтись и
без этого. Она состоит в том, что поскольку деформация спектра
вызывается изменением состояния речевых органов, то это должно
совершенно одинаково сказываться как на формантных, так и на
неформантных составляющих. Иными словами, как формантные,
так и неформантные составляющие будут искажаться одинаково.
Если в какой-либо области спектра напряжением голосовых
связок вызвано изменение спектра речи на АВ р дб, то и уровень
формантных составляющих в этой области изменится :на те же
АВР дб.
Поэтому можно считать, что поправка на изменение спектра
речи является одновременно и поправкой на изменение спектра
формант. Эта гипотеза вытекает из рассмотрения физического
процесса при форсировании ре!чи и подтверждается
практическими данными, полученными на основе её принятия-
Такая трактовка вопроса позволяет считать форсирование
речи эквивалентным включению в тракт некоторого усилителя с
заданной частотной характеристикой, обеспечивающей
определённый характер амплитудных искажений.
АВр.дб
25
W
/5-
/0-
5
О
/
1—»-
ДВР=3,506
WO 200 300 500 WOO 20003000 5000 WOOD
Рис. 9.3. Поправки на изменение формант-
ного спектра форсированной речи в
зависимости от частоты и степени фо.рсирования
Величина поправки АВр к нормальному уровню спектра,
соответствующему суммарному среднему звуковому давлению речи,
равному 15 бар (97,5 дб) берётся из семейства кривых на
графике рис. 9.3. Здесь АВр дано в функции от частоты и общего
повышения уровня спектра согласно рис. 9.1. Для каждой расчёт-
202
ной частоты величина АВрг складывается из двух поправок:
р — поправки на общее повышение уровня спектра,
соответствующей как бы параллельному сдвигу нормальной кривой
спектра вверх на АВр 66, и АВ р/— поправки на искажение формы
кривой, соответствующее данной степени форсирования, так что
Порядок определения этой величины при расчётах
разборчивости должен быть следующим.
Если вычисляется разборчивость в случае, когда уровень
голоса передающего оператора не фиксируется, то по суммарному
уровню шума, действующего на говорящего, находится общее
повышение уровня спектра А Вр согласно рис. 9.1, а затем по
величине1 А Вр для каждой расчётной частоты определяется
поправка &В'р по графику рис. 9.3. Полученная величина А В'р
добавляется к значению уровня формант, соответствующего
суммарному звуковому давлению речи 15 бар (рис. 6.21) -
Если уровень шума превышает 100 дб, то величина поправок
А В р и АВр принимается равной их максимальному значению
при Вшъ
Изменение свойств слуха, определяющих
величину маскировки шумом
В гл. 7 приведена кривая зависимости маскировки М от
эффективного уровня ощущения шума Z при изменении величины
Z от —10 до 80 дб. Принято считать, что при Z>10 дб закон
изменения маскировки выражается приближённо равенством
M = Z независимо от частоты.
Исследования, в результате которых был установлен этот
закон, относились к области умеренных шумов (в среднем
диапазоне частот разговорного спектра эффективным уровням
ощущения шума Z = 80 дб соответствуют и спектральные уровни
интенсивности шума Вш того же порядка). Для шумов более
высокого уровня достаточно достоверных данных длительное время
не было.
Френч и Стенберг в своей работе1 «Факторы, определяющие
понятность звуков речи», относящейся к 1947 г. [15], считали,
что при уровнях ощущения шума Z, больших 50 дб, маскировка
начинает возрастать быстрее, чем уровень ощущения шума и при
Z>50 дб определяется соотношением M = Z + m, где m —
добавка, равная нулю при Z = 50 дб и возрастающая по мере
повышения Z. Результаты более поздних исследований не подтверди-
203
ли этого соотношения. Было установлено (для средних частот
разговорного спектра), что можно считать закон M — Z
справедливым и при дальнейшем росте уровня ощущения шума Z вплоть
до порога болевого ощущения.
т, дв дб
V
100
К90\
Ч7^
S
s
¦—
к
V
»«.
^>.
ч
V
>
—
ч
/
<^
»—¦
/
——
у
<-"
*-*
.»"
и*
Ч
«0
-5Z?
70
ВО
90
100
!
«о
It
I
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
wo 200300500 юоо 2оо1Г ЪоооЧоооо
Рис. 9.4. Изменение логарифмической
ширины критической полосы слуха в
зависимости от частоты и
спектрального уровня шума
Но при очень низких и очень высоких частотах, эта
закономерность не подтверждается, и в зависимости от соотношения
уровней и частот составляющих шума может изменяться как в
сторону повышения, так и в сторону понижения величины
маскировки М.
Для уточнения этого вопроса Л. А. Варшавский в 1953 г.
провёл опыты, результаты которых иллюстрируются семейством
кривых на рис- 9.4. Здесь т — величина отклонения от закона
M = Z, которая построена в функции частоты /ив
предположении, что во всех случаях величина Z по-прежнему определяется
формулой Z = Blu+K—Ро- Параметром на кривых tn = q>(f)
является спектральный уровень интенсивности шума Вш.
Рис. 9.4 показывает, что в действительности закономерность
M = Z соблюдается лишь для среднего участка спектра вокруг
частоты 870 гц, где все кривые пересекаются (т = 0). (Обращает
на себя внимание факт, что та же самая частота соответствует
точке перегиба кривых спектра речи при её форсировании, хотя
трудно сказать, является ли это совпадение случайным или
выражает собой некоторое соответствие между характеристиками
речи и слуха.)
При более низких и более высоких частотах действительный
закон маскировки определяется соотношением M = Z + m,
причём т принимает как положительные, так и отрицательные
значения в зависимости от соотношения между частотой и
уровнем составляющих шума.
204
Общей тенденцией является повышение величины т с ростом
интенсивности шума для низких частот и понижение её с ростом
интенсивности шума для высоких частот.
Физическая природа явлений, вызывающих приведённую на
рис. 9.4 закономерность возникновения и изменения величины т,
ещё не вполне ясна, поскольку недостаточно исследована в этом
отношении физиология слухового анализатора. Можно
высказать лишь некоторые гипотезы, основываясь в дополнение к
результатам описанного эксперимента на общих логических
предпосылках.
Прежде всего обратим внимание, что возможна двоякая
физическая трактовка равенства: M = Z-\-m.
С одной стороны, его можно трактовать так, что в данных
условиях эффективный уровень ощущения шума Z определяется
по-прежнему формулой Z = BM \- к—[30, а величина маскировки М
получает положительное или отрицательное приращение т, т. е.
в прямом смысле слова имеет место изменение закона
маскировки.
С другой стороны, то же равенство можно истолковать и так,
что изменяется на величину т именно эффективный уровень
ощущения шума, который становится равным Z + m, а закон
маскирования остаётся неизменным, т. е. маскировка М остаётся
равной эффективному уровню ощущения шума.
Первая точка зрения, соответствующая взглядам 'на этот
вопрос Френча и Стейнберга, менее логична и в некоторой
степени даже противоречит доводам здравого смысла.
В самом деле, если предположить, что маскировка
превышает эффективный уровень ощущения шума (т>0), то
приходится допустить возможность того, что более слабый звук
маскирует более сильный, что представляется абсурдным. Трудно
представить также, чтобы с повышением интенсивности
раздражения интенсивность маскирования падала бы (т"<0), что
пришлось бы допустить для высокочастотного участка спектра.
Более обоснована вторая точка зрения, предполагающая
изменение величины Z, которая в общем случае должна
вычисляться по формуле
Так как Вш и [30 — величины заданные и строго
определённые, то изменение уровня ощущения при этом приходится
отнести за счёт изменения ширины критических полос слуха — к.
Предположение об изменчивости критических полос слуха было
сделано Л А. Варшавским, который ввёл понятие об
эффективной ширине критической полосы слуха кэфф, где
кэфф ~ к + т-
205
Это предположение и принято нами, так как оно не приводит
к каким-либо противоречивым выводам. Такое предположение
находится также в соответствии с результатами работ Флетчера
и Мэнсона, которые при исследовании маскировки
широкополосным шумом пришли к выводу, что порог слышимости для тона
данной частоты (в отличие от узкополосного шума, где этот
порог зависит именно от ширины критической полосы)
определяется шириной полосы частот, близкой к критической, но, вообще
говоря, не равной е'й [26].
То обстоятельство, что в одних условиях (низкие частоты)
т возрастает с ростом интенсивности шума, а в других
условиях (высокие частоты) — уменьшается, может быть объяснено
тем, что интегрирующая способность органа слуха при
повышении интенсивности звукового раздражителя испытывает две
противоположные тенденции:
стремление к возрастанию ввиду повышения силы
возбуждения волокон основной мембраны уха;
стремление к сокращению в силу понижения
чувствительности этих волокон.
Можно допустить, что в исследованном диапазоне уровней
и частот иа низких частотах преобладает первая тенденция, а на
высоких — вторая.
При обычных артикуляционных расчётах в условиях
сильного шума учитывать каким-либо способом изменение ширины
критической полосы слуха к на величину т, однако, не требуется,
поскольку эффективный уровень ощущения формант Ег в этих
условиях вообще не зависит от ширины критической полосы слуха
?' = В'р + (к + т) - Ъ - [Вш + (к + т)- р0] ~% =
= В'р-Ь-Вш.
Это и понятно, так как приращение (положительное или
отрицательное) уровня ощущения шума на величину т
нейтрализуется точно таким же приращением интенсивности
воспринимаемой ухом речи.
Необходимость учёта закономерностей, выражаемых
семейством функций tn = q)(f) на рис. 9.4, возникает лишь при
специальных исследованиях, например, при определении величины
маскировки М, создаваемой сильным шумом.
Изменение разброса порогов слышимости
артикуляционных бригад
Всякая артикуляционная бригада характеризуется средним
значением порога слышимости и отклонением (разбросом) ин-
206
дивидуальных порогов отдельных операторов от этого среднею-
значения. Этот разброс влияет на наклон кривой зависимости
коэффициента восприятия р от уровня ощущения Е'. Для
получения расчётным путём величин разборчивости, которые
согласовались бы с экспериментально измеренными значениями
необходимо в силу этого обстоятельства принимать во внимание
разброс порогов слышимости операторов бригады.
При построении зависимости P=f(E') в гл. 6 была принята
в качестве характерной для нормальной артикуляционной
бригады величина разброса порогов Д|3о=±6 дб от среднего
значения. Разброс порогов вполне определённым образом меняется в
зависимости от уровня интенсивности шума.
Давно известно явление так называемой нивелировки
порогов слышимости при возрастании суммарного уровня шума
приблизительно до 80—90 дб. Объясняется это тем, что лица с
более острым слухом сильнее реагируют на раздражение' шумом и
поэтому имеют значительный подъём порога слышимости, а лица
с менее чувствительным слухом дают меньший сдвиг порога.
Поэтому оказывается, что пороги слышимости под воздействием
шума различаются для отдельных операторов значительно
меньше, чем в тишине, т. е. происходит их нивелирование.
До 1952 г. полагали, что то же самое будет наблюдаться и
при дальнейшем повышении уровня шума, однако выяснилось,
что при уровне1 шума 80—90 дб вновь начинается возрастание
разброса порогов.
Обзор современных работ в области физиологии слуха
позволяет установить причины этого явления.
Так, исследованиями А. Араповой, Ю. Клаас и А. Князевой
[27] установлено два типа падения чувствительности слуха:
а) при воздействии звуковых раздражителей малой
интенсивности понижение чувствительности слуха происходит в узких
полосах частот, соответствующих частотам раздражителя.
Чувствительность теряется вследствие периферической адаптации в
кортиевом органе <и быстро восстанавливается (в течение
0,5-^-3,0 сек после прекращения раздражения);
б) при воздействии звуковых раздражителей большой
интенсивности понижение чувствительности происходит в широкой
полосе- Оно связано с процессами, происходящими в
центральной нервной системе (падение возбудимости центрального
элемента слуховой системы от перераздражения чрезмерным
количеством нервных импульсов) и отличается стойкостью действия.
Этот процесс у различных лиц происходит с большим
индивидуальным своеобразием, что и вызывает опять значительное
увеличение разброса порогов слышимости.
Различные лица по-разному выделяют требуемый звук на
фоне шума. Это объясняется различием в интенсивности
тормозных процессов, происходящих в коре головного мозга.
207
П. Кудрявцев и А. Фролов [28] приводят следующие выводы
по этому вопросу:
а) чем активнее проявляется процесс торможения в
отношении мешающего тома, тем меньшая интенсивность
интересующего нас тона будет воспринята, как звуковое ощущение;
б) лица, имевшие острый слух и большую силу тормозного
процесса, теряют эти качества, а лица имевшие умеренные
данные, сохраняют их неизменными;
в) наиболее пригодными для длительной слуховой работы
являются лица со средней остротой слуха, для которых сила
тормозного процесса мало меняется во времени.
К аналогичным выводам приводит также изучение опыта
работы артикуляционных бригад. Результаты измерений, которые
дают отдельные операторы, находящиеся на приёме, несколько
отклоняются от среднего значения результата по бригаде. Эти
отклонения в той мере, в какой они определяются постоянными
особенностями слуха и внимания оператора, имеют достаточно
систематический характер. Усреднение результатов отдельных
операторов, с их отклонениями в ту и другую сторону, даёт
приближение к истинному значению разборчивости тракта. При этом
оказывается, что операторы, которые в тишине систематически
давали несколько повышенные результаты, при действии
сильного шума чаще всего дают более низкие результаты измерений
по сравнению с другими и наоборот.
Следующий пример является характерным в этом отношении.
а) При измерении слоговой разборчивости в условиях
умеренного шума наиболее высокие результаты в бригаде постоянно
наблюдались у оператора Кондратенко, а наиболее низкие — у
оператора Бородина. Соотношение этих результатов показано
для пяти различных условий передачи на одном из трактов при
шуме с уровнем 70 дб на рис. 9-5.
б) При измерениях на некотором другом тракте,
проводившихся в поле сильного шума с уровнем 118 дб, процент
правильного приёма у оператора Бородина показал относительное
превышение над результатами других операторов, а у оператора
Кондратенко, наоборот, произошло относительное снижение
результатов. Это иллюстрируется второй парой кривых на том же
рис. 9.5.
Особенности слухового восприятия следует учитывать также
при комплектовании артикуляционных бригад, если имеется в
виду их систематическая работа в условиях шума. Если,
например, для получения меньшего разброса результатов измерений
бригада укомплектована операторами с приблизительно
одинаковыми показателями работы для тихих условий, то в условиях
сильного шума эти показатели, как правило, будут иметь
весьма значительный разброс. Отсюда следует, что в ответственных
208
случаях подбор операторов должен проводиться в конкретных
условиях работы.
Обследование разброса порогов артикуляционных бригад,
подобранных для работы в умеренном шуме, когда этот разброс
имеет величину ±6 дб, показало, что в сильном шуме A00 дб и
выше) величина этого разброса возрастает почти вдвое и
достигает ±10 дб.
Шум 7036
^_ Ontparmjp
Кондратенко
— — Оператор
Бородин
Условия
передачи
Рис. 9.5. Сопоставление индивидуальных
результатов измерения слоговой
разборчивости для лиц с различной
реакцией на действие шума
-шумЬ0-?5 дб
г- - 75-90 »
3- » 90-120 -
Рис. 9.6. Характер изменения
крутизны функции p=f(E')
при различной интенсивности
шума
Для учёта этого явления в расчётах разборчивости следовало
бы пользоваться не одной кривой коэффициента восприятия, а
семейством этих кривых, причём крутизна наклона каждой из
них соответствовала бы величине разброса порогов для данной
величины уровня шума.
На рис. 9.6 показан характер изменения зависимости
P=f(E') для различных уровней шума без влияния других
факторов, сопутствующих действию сильного шума на слуховую
функцию.
Поскольку при высоких уровнях шума изменение характера
функции p-f(E') происходит не только в силу повышения
разброса порогов слышимости, 'но и в результате оглушения слуха
громкой речью, то в практических расчётах рациональнее
учитывать эти два обстоятельства не раздельно, а совместно.
Явление перегрузки слуха громкой речью
(самомаскировка речи)
Для того чтобы слушающий мог различать передагваемую
речь >на фоне сильного шума, приходится доводить её уровень
до весьма большой величины. Это может осуществляться как
14—294 209
путём форсирования голоса, так и (главным образом) путём
использования в переговорной аппаратуре усилителей-
При этом уровни принимаемой речи достигают таких
значений, при которых "наступает утомление и перераздражение
слуха избыточно громкими звуками, интенсивность которых в ряде
случаев становится близкой к порогу болевого ощущения. В
результате этого наблюдается относительное понижение
способности правильного слухового восприятия звуков, а следовательно,
и потери в разборчивости принимаемого речевого текста. Это
явление носит название1 «самомаскировки речи» или перегрузки
слуха громкой речью.
Естественно, что перегрузка слуха громкой речью может
наблюдаться и в отсутствии всякого шума, если повышать уровень
ощущения принимаемой речи за пределы оптимальной
громкости, соответствующей величине этого уровня в 35—40 дб. Об
этом уже было упомянуто в гл. 6. Однако в тишине мы
сталкиваемся с такими условиями приёма речи лишь в
'исключительных 'случаях, так как нет необходимости доводить усиление
трактов связи до избыточной громкости. Для шумных же условий
такой режим работы является типичным.
Для уяснения возможности и способов количественного
учёта явления самомаскировки речи в расчётах разборчивости,
рассмотрим сначала физиологическую природу происходящих при
этом процессов.
Потери чувствительности слуха при воздействии 'на него речи
с высоким уровнем интенсивности позволяет провести некоторую
аналогию с маскировкой посторонним шумом и предположить,
что речь, как и посторонний шум, также создаёт еекоторый
сдвиг порога, маскируя сама себя, откуда и появился термин
«самомаскировка». Однако такая трактовка этого вопроса
является, как это показали дальнейшие исследования, лишь
весьма поверхностной и недостаточной. Физическая природа явления
маскировки и самомаскировки не одна и та же.
Основное различие их состоит в том, что процессы,
связанные с маскировкой слуха шумом, происходят в основном в
периферической части слухового анализатора, т. е. в кортиевом
органе, если, конечно, отвлечься от общего подавляющего действия
чрезмерно сильного шума .на организм и нервную систему
человека, зависящего от времени пребывания в шуме.
Процессы же, вызывающие самомаскировку речи, в большой
мере обусловлены нарушением нормального взаимодействия
периферической и центральной частей слухового анализатора, т. е
взаимодействия кортиева органа с слуховым центром мозга.
Речь содержит в своём составе как громкие, так и тихие
звуки, спектры их быстро меняются, сменяя один другой. Одна из
возможных причин потери слышимости может состоять в том,
что громкие звуки, вызывая адаптацию к ним порога слышимо-
210
сти, маскируют тем самым следующие за ними тихие звуки. Если
бы этот вид маскировки, который получил название «остаточная
маскировка», играл основную роль в процессе самомаскировки
речи, то природа её, действительно, почти не отличалась бы от
природы маскировки шумом.
Однако Л. А. Варшавский и И. М. Л'итвак, исследовавшие
этот вид маскировки, установили, что подъём порога слышимости
после приёма наиболее сильных составляющих речи исчезает во
времени настолько быстро, что последующая маскировка не
может считаться существенной причиной снижения разборчивости
при высоких уровнях принимаемой речи. Количественно эффект
её действия настолько мал, что при расчётах разборчивости
вообще нет смысла с ним считаться.
С другой стороны, в 1955 г. И. К. Самойлова при анализе
характера ошибок, совершаемых операторами артикуляционных
бригад при приёме слогов на повышенной громкости, заметила,
что искажаются или вообще не принимаются чаще всего
согласные звуки, стоящие перед громкими гласными. Таким образом,
оказывается, что громкие звуки «маскируют» преимущественно
не последующие, а предшествующие им тихие звуки. На первый
взгляд это явление, которое1 было названо «предшествующая
маскировка», кажется парадоксальным, так как в момент приёма
слабого звука маскирующего сильного звука ещё нет, тем не
менее этот слабый звук оказывается замаскированным и не
принятым-
Это явление получило, однако, в результате дальнейшего его
изучения и экспериментального исследования достаточно
логичное объяснение [29, 30]. Результаты сравнительных исследований
предшествующей и остаточной маскировки короткими
тональными сигналами показали, что временной интервал, в котором
проявляется предшествующая маскировка, значительно больше
временного интервала, в котором проявляется остаточная
маскировка. Поэтому и влияние первой на разборчивость
оказывается большим, чем второй.
Причинами «предшествующей маскировки» являются два
обстоятельства:
— скорость распространения нервного импульса от
окончания слухового нерва до слухового центра в значительной мере
зависит от интенсивности раздражителя. Эта скорость тем
больше, чем выше интенсивность. Поэтому получается, что громкий
звук «обгоняет» тихий и маскирует его уже в слуховом центре;
— большая разница в уровнях тихого и громкого звуков
приводит к тому, что сознание реагирует лишь на последнее,
наиболее сильное, раздражение.
Процесс этот аналогичен случаю, когда человек получает
сначала лёгкий укол, а затем —• сильный удар палкой по голове.
Естественно, что в сознании останется впечатление лишь от по-
14* 211
следнего воздействия. Из этого следует, что перегрузка слуха
громкой речью создаёт потери разборчивости, вызываемые,
главным образом, нарушениями нормальной работы центральной
части слухового анализатора. Поэтому следует заметить, что
укоренившееся название этого явления «самомаскировка» речи не
вполне точно, так как оно не определяется подъёмом порога
слышимости в окрестности маскирующего тона.
Одновременное воздействие на слуховой орган речи и шума
высокой интенсивности ещё более усложняет этот процесс.
Исследование показали, что эффект оглушения громкой речью,
выражающийся в потере1 разборчивости, зависит не только от
интенсивности самой речи, но и от уровня шума. При одной и той
же интенсивности речи доля потерь, обусловленная чрезмерной
громкостью речи, растёт по мере увеличения уровня шума,
воздействующего на слушающего, независимо от роста обычной
маскировки, вызванной этим шумом.
Влияние шума на эффект оглушения громкой речью
обусловлено, по-видимому, взаимодействием следующих основных
факторов:
а) возрастанием пиковых значений интенсивности звукового
раздражителя при повышении уровня шума в силу возможного
сложения совпадающих по времени и фазе компонент речи и
шума;
б) изменением реакций слухового аппарата ввиду
адаптирования его шумом;
в) взаимной модуляцией составляющих речи и шума.
Последнее явление состоит в том, что в силу нелинейности уха,
частотные составляющие ре'чи и шума, взаимодействуя друг с
другом, могут создавать комбинационные тоны, искажающие
спектр принимаемого сигнала.
Удельный вес каждого из названных явлений в создании
результирующего эффекта оценить очень трудно, но
количественно его определяют экспериментальным путём.
Перейдём к количественной оценке потерь разборчивости за
счёт оглушения слуха громкой речью и способу их учёта в
методике расчёта разборчивости-
В целом ряде ранее разработанных методов расчёта
предлагалось рассматривать речь на равных основаниях с шумом и
вычислять результирующую маскировку от всех видов шумов, в
том числе и самой речи, путём логарифмического сложения
уровней всех этих шумов и речи.
Примером могут служить методы, предложенные Френчем и
Стейнбергом в США и Ю. С. Быковым в СССР. Так как, однако,
оказалось, что доля маскировки, создаваемая речью, не столь
велика, как если бы мы действительно заменили речь шумом с
уровнем спектра, равным уровню спектра речи, то условно было
принято считать, что самомаскировка речи определяется не дей-
212
ствительным спектром речи, а некоторым уменьшенным, но
пропорциональным ему спектром. Таким образом, было введено
понятие о «маскирующем спектре речи». В расчётной методике
Френча и Стейнберга уровень маскирующего спектра был принят
на 24 дб меньшим, чем спектр речи, т. е. вычислялся по
формуле Врм—Вр—24. В методике Ю. С. Быкова маскирующий
уровень речи Врм принят на 6—8 дб меньше среднего уровня
спектра речи Вр с незначительным изменением по частоте1.
Последующая практика расчётов разборчивости показала,
однако, что такой метод учёта явления самомаскировки речи не
даёт удовлетворительного совпадения результатов расчёта и
эксперимента при различных вариациях условий передачи.
Объясняется это, по-видимому, тем, что отождествление речи
с эквивалентным шумом и исключение из рассмотрения
процесса деятельности центральной части слухового анализатора, не
соответствует действительной физической природе этого
явления, а потому и не отражает присущих ему закономерностей при
изменении условий передачи.
В действительности основной причиной потери разборчивости
при перегрузке слуха громкой речью является процесс
торможения восприятия речевого сигнала центральной частью слухового
анализатора (слушающий не принимает сигнал -не потому, что
сигнал не воздействует на слуховой нерв, а потому, что нет
реакции 'на это воздействие в виде осознанного звукового образа).
Поэтому целесообразно ввести количественную коррекцию не в
величину маскировки М, а непосредственно в величину
коэффициента восприятия, т. е- в функцию P = f(E/).
Так как величина коэффициента восприятия определяется в
конечном итоге всеми условиями передачи речи на данном
тракте, то этим способом удаётся в удобной форме учесть и
зависимость потерь разборчивости, трактуемых теперь как потери
восприятия от соотношения между уровнями речи и шума.
Количественная сторона явлений, связанных с взаимодействием
периферической и центральной части слухового анализатора,
недостаточно изучена, поэтому пока нешьзя непосредственно
подсчитать долю потерь восприятия, создаваемого каждой из
действующих при этом причин.
Поэтому результирующие потери восприятия при высоких
уровнях речи были определены экспериментальным способом
путём измерения разборчивости на высококачественном тракте при
различных уровнях речи, различных частотных ограничениях
спектра и различных уровнях шума, воздействующего на ухо
слушающего.
При этом путём обратного перехода от измеренной
разборчивости к величие коэффициента восприятия и сопоставления
его с коэффициентом восприятия в нормальных условиях, можно
было определить уменьшение коэффициента восприятия за счёт
213
оглушения слуха громкой речью при различной интенсивности
шума 1).
На рис. 9.7 приведено семейство кривых p=f(E'), где Е'—
спектральный уровень ощущения формант над
замаскированным порогом при различном суммарном уровне интенсивности
Параметр
на криВых -суммарный
уродень шума
40 -30 -20 -10 0 10 20 30 ЬО 50 60 70
Рис. 9.7. Зависимость коэффициента восприятия
от эффективного уровня ощущения формант при
различных уровнях шума
шума. Здесь первая кривая, относящаяся к уровню шума
?w<! 40 дб, при уровнях ощущения 'ниже 35 дб является
'нормальной кривой коэффициента восприятия, а отрезок её при
уровнях ощущения выше 35 дб был уже воспроизведён ранее
на рис. 6.27.
Максимальное значение аргумента (Ег) для каждой из
кривых соответствует приближению к порогу болевого ощущения,
при больших значениях уровней речи артикуляционные
испытания уже не могли производиться.
Из рис. 9.7 следует, что чем выше уровень шума, тем при
меньших уровиях ощущения реч'И над замаскированным
порогом уже начинают появляться потери восприятия за счёт оглу-
шен:ия уха громкой речью. Так, если при Bw=40 дб и ниже это
явление 'наступает лишь при ?'>40 дб, то для Bw = 100 дб оно
становится заметным уже при ?">—30 дб. Не следует при этом
') При таком способе определения изменённых функций P=f(E')
автоматически учитывается и ранее рассмотренное уменьшение их крутизны за
счёт повышения разброса порогов слышимости. Удельный вес последнего
обстоятельства, однако, весьма незначителен.
214
забывать, что фактическая громкость речи, воспринимаемая ухом,
будет в обоих случаях приблизительно одинаковой.
Семейство кривых p-f(E'), изображённое на рис. 9.7,
может быть рекомендовано для расчёта разборчивости при
высоких уровнях принимаемой речи и различных уровнях шума.
Следует иметь в виду, что эксперименты, явившиеся основой
для получения этих зависимостей, проводились при
использовании шума гладкого спектра. Поэтому возможно, что
при резко различных формах огибающей спектра шума
результаты расчёта окажутся менее точными.
Этот вопрос, а также выяснение возможности "некоторых
изменений в установленных закономерностях, которые могут
наблюдаться в различных частотных областях (полученные
кривые отражают средние для этих областей соотношения)
подлежат дальнейшему исследованию.
9.3. Учёт особенностей, возникающих при использовании
ларингофонов
Приведение характеристики отдачи ларингофона
к виду, пригодному для расчёта разборчивости
Затруднения в применении общих расчётных формул к
трактам с ларингофонами определяются тем, что общепринятая и
регламентированная техническими условиями форма измерений и
изображения частотных характеристик отдачи ларингофонов че
приспособлена к непосредственному использованию в расчётных
формулах, характеризующих параметры тракта. Эти формулы
определяют, как известно, соотношения между акустическими и
электрическими величинами (см. формулы для вычисления отдач
микрофонов и телефонов). Отдача из ларингофона КЛ
определяется обычно в форме
К Е
где Е — электродвижущая сила, развиваемая ларингофоном
на данной частоте механического возбуждения;
х — колебательная скорость, сообщаемая ларингофону на
этой частоте.
Однако спектр колебательных скоростей, создаваемый горлом
говорящего человека, с трудом поддаётся измерению. Кроме того,
этот спектр создаётся не только формантными, но и неформант-
ными составляющими колебаний горла, выделить которые из
общего спектра очень трудно.
215
Если каким-либо способом определён1 формантный спектр
колебательных скоростей горла хф (f), то спектр эдс ларингофона,
определяющий разборчивость речи, определится произведением
Еф(П = хФ(ПКг (9.1)
Этот спектр уже даёт возможность подсчитать полезное
напряжение, создаваемое ларингофоном на выходе передающей
части тракта, а следовательно, и уровень ощущения формант на
приёмном конце.
Способы приведения характеристик ларингофонов к виду,
пригодному для расчётов разборчивости на основе соотношения
(9.1), рассматривались в работах И. Л- Галунова и М. А. Сапож-
кова в 1948—1950 гг.
Однако в силу трудности получения достаточно достоверных
данных для расчётов этими способами следует считать более
целесообразным непосредственное измерение такой
характеристики отдачи ларингофона, которая прямо могла бы быть
использована в расчёте без необходимости перехода от
механических величин (колебательные скорости) к электрическим или
акустическим величина'.м. Подобной характеристикой является
характеристика отдачи ларингофона как эквивалентного
микрофона.
При этом под отдачей ларингофона Ал подразумевается
отношение напряжения U, развиваемого ларингофоном на
согласованной нагрузке, к звуковому давлению речи р в
произвольной точке звукового поля, в которой задан определённый
суммарный уровень речи *)
А - и Г ш 1
Р 1бар J
Определение характеристики Ал —q>(f) проводится в три
этапа.
1-й этап — запись напряжения, развиваемого ларингофоном
(парой ларингофонов), возбуждаемым речью, на ленту
магнитофона.
Измерение проводится по схеме рис. 9.8. На входе
магнитофона М устанавливается (путём предварительной градуировки
на контрольных чистых тонах) такое же напряжение, как и на
согласованной с ларингофонами нагрузке RH. Для этой цели
служат высококачественный усилитель с высокоомным входом,
магазин затуханий МЗ и контрольные ламповые вольтметры ЛВ\ и
ЛВ2. Затем ларингофоны возбуждаются речью и производится
запись развиваемого ими напряжения на ленту магнитофона.
1) Можно также определять отдачу ларингофона отношением эдс к тому
же звуковому давлению.
216
Продолжительность записи должна быть такой, чтобы
обеспечить удобство работы с записанным процессом при его
последующем анализе. Достаточной является запись в течение двух минут.
2-й этап — полосный анализ записанного речевого процесса
при помощи фильтров, выделяющих определённую полосу ча-
Рис. 9.8. Измерение эквивалентной
отдачи ларингофона — 1-й этап
Рис. 9.9. Измерение эквивалентной
отдачи ларингофона — 2-й этап
стот. Этот анализ состоит в определении напряжения,
развиваемого ларингофоном в данной узкой полосе, и осуществляется по
схеме рис. 9.9.
При воспроизведении записанного речевого процесса в
нижнем положении переключателя П на сопротивлении 600 ом
устанавливается такое же напряжение, какое было при записи на
нагрузке RH.Затем переключатель П переводится в верхнее
положение, и при помощи болометра с большим временем
интеграции измеряется напряжение, создаваемое составляющими
речевого процесса в узкой полосе, выделенной фильтром.
3-й этап — вычисление отдачи ларингофона путём деления
напряжения U, созданного ларингофоном в узкой полосе, на
суммарное звуковое давление р, составляющих речи в той же
полосе, измеренное или отнесённое к определённой точке
звукового поля. Эти величины могут быть легко вычислены по
имеющемуся спектру речи. Тогда отдача одного или пары ларингофонов
(согласно схеме на рис. 9.8) определится формулой
А — —
Л щ
Р
Приведём в качестве примера данные по определению отдачи
пары последовательно включённых ларингофонов типа ЛА-5 и
полученную описанным выше способом её частотную
зависимость.
Запись (и воспроизведение речевого процесса были
осуществлены при помощи магнитофона РМС-16 при продолжительности
записи две минуты. Характеристика отдачи определена по
усреднённым данным, полученным от четырёх операторов. Звуковое
давление речи отнесено к точке, в которой её суммарный уровень
составляет 97,5 дб A5 бар).
217
Характеристика AA=q>(f) приведена на рис. 9.10.
При расчётах разборчивости с использованием этой
характеристики полагают, что действительная схема эквивалентна схе-
л
6,0
5,0
3,0
2,0
ш
I
/
/
s
S
ч
S
ч
1гц
'о 5ba юоо tfoo гйоо 2sm
Рис. 9.10. Эквивалентная
частотная характеристика лары
ларингофонов типа ЛА-5
ме, в которой вместо ларингофона (пары ларингофонов)
включён микрофон с отдачей, равной Алмв/бар, на который
воздействует спектр речи с суммарным уровнем 97,5 дб, если передача
СП
У4-
рл/?р
87,5 дб
1
I
N
Канал
связи
>
Рис. 9.11. Расчётная схема замещения
ларингофона эквивалентным микрофоном
ведётся без какого-либо форсирования голоса, т. е. при той же
интенсивности работы голосового аппарата, что и при
разговоре через микрофон (рис. 911). В случае форсирования речи
уровень спектра формант повышается на соответствующее число
децибел при неизменной отдаче Ал.
Шумовые и собственные помехи, возникающие
при передаче речи с помощью ларингофонов
Общие соображения. Если передача ведётся из
шумного помещения, то, помимо речевых колебаний, снимаемых с
горла говорящего, ларингофон будет в какой-то мере
воспроизводить и воздействующий на него внешний акустический шум.
Хотя современные ларингофоны обладают достаточно высокой
218
шумо'стойкостью ]), тем не менее при сильных шумах
приходится принимать в расчёт и снижение разборчивости, вызываемое
этим шумом. Кроме того, при снятии речи с горла возникает
большое число неформантных частотных составляющих,
искажающих формантный спектр речи.
Учёт шума в помещении передачи. Шум в
помещении передачи, воздействующий на ларингофон,
учитывается те'м же 'Способом, что и при микрофонной передаче. Сущность
такого учёта состоит в том, что рассчитывается повышение
суммарного уровня шума в ухе слушающего за счёт составляющей,
проникающей из помещения передачи через канал связи в
приёмный телефон.
Если известна отдача ларингофона, поставленного в
микрофонный режим, то расчёт ведётся в полном соответствии с
порядком, изложенным в гл. 5.
Отдача ларингофона, работающего в микрофонном режиме,
или шумовая отдача ларингофона Алш будет во много раз
меньше, чем его отдача в качестве эквивалентного микрофона Ал . Она
определяется выражением
д _ иш мв
Рш ' бар
где U ш — напряжение, созданное шумом в узкой полосе частот
на выходе ларингофона;
рш — звуковое давление шума в этой полосе.
Величина Алш может быть измерена тем же самым способом,
что и отдача А А с тою лишь разницей, что вместо человеческого
голоса ларингофон должен возбуждаться внешним шумом.
Соотношение между отдачами Али Алш может быть учтено при
помощи введения понятия о так называемом эквивалентном
коэффициенте шумостойкости ларингофона Тш •
Эквивалентным коэффициентом шумостойкости ларингофона
называется отношение отдачи ларингофона как эквивалентного
микрофона Ал к шумовой отдаче ларингофона в микрофонном
режиме AJ
лш.
Ш .
') Коэффициентом шумостойкости ларингофона (Зш) называют
отношение отдач ларингофона при механическом (К л) и при акустическом
возбуждении (КЛа)- Чаще всего это отношение выражают в логарифмических еди-
кл
ницах. Тогда Sw=20!g — . Численно коэффициент шумостойкости
показывайся
ет, .насколько интенсивнее ларингофон реагирует на единицу механического
/ см \
возбуждения I J — , чем на единицу акустического возбуждения A бар).
\ сек/
Современные ларингофоны обеспечивают величину рш 'порядка 60—70 дб.
219
Ввиду значительного убывания с ростом частоты
колебательной скорости гортани, а следовательно, и величины Ал,
эквивалентная шумостойкость Yw ларингофона с частотой
уменьшается. Возможно, что для расчётов разборчивости окажется
допустимым пользоваться некоторым средним значением ?ш . если
получить его частотную характеристику в некоторых случаях
окажется затруднительно. Тогда Алш =—.
Следует иметь в виду, что численно коэффициент ?ш
отличен от коэффициента шумостойкости рш,определяемого ГОСТом
на ларингофоны, хотя и выражает собой характеристику того же
физического его свойства — шумозащищённости.
Учёт влияния неформантных составляющих,
генерируемых ларингофоном. Опыт расчётов
разборчивости ва трактах с ларингофонами показывает, что,
несмотря на то, что спектр речи на выходе ларингофона,
по-видимому, более «засорён» не'формантными составляющими, чем
спектр на выходе микрофона, всё же специального учёта этого
обстоятельства обычно не требуется, так же как этого не
делается при микрофонной передаче.
По-видимому, влияние наличия неформантной части спектра
в том и другом случае в достаточной мере учитывается уже тем,
что мы ведём расчёт по форма'нтному спектру, а не по спектру
речи, т. е., исходя из меньшей интенсивности возбуждающего
колебания, чем та, которая фактически воздействует на
ларингофон или микрофон.
9.4. Общая методика расчёта разборчивости речи
в сильном шуме
В результате всего изложенного выше можно в общем виде
сформулировать последовательность и особенности операций по
расчёту разборчивости в условиях сильного шума.
1) Сохраняется общая расчётная формула, определяющая
суммарную разборчивость формант
20
А = 0,05 У Рк.
к=1
2) Аргумент функции Р—\(ЕГ) для каждой расчётной
полосы определяется общей формулой
Е' = В'р + АВр-Ь-Вш. (9.2)
Здесь В'р — спектральный уровень формант «а входе
микрофона (или эквивалентного микрофона согласно
9.2) при отсутствии форсирования речи;
220
АВ'р — поправка на деформацию спектра формант при
форсировании голоса. Берётся согласно рис. 5.1
Ь — суммарное затухание тракта от микрофона
передающей части тракта до уха слушающего на
приёмном конце тракта (вычисляется так же,
как и для тихих условий, согласно, гл. 8), если
в качестве 'передающего преобразователя
применён ларингофон, то величина Ь
рассчитывается с учётом его отдачи как эквивалентного
микрофона согласно 9.2.
Вш — уровень результирующего шума в ухе
слушающего. Подсчитывается путём
логарифмического суммирования уровней составляющих его шу-
,,,,„. D D I \ \ Ft / I \ й ./ I \ R
MUii. IJ =j(Jul \ 1/ l-JUti \~\ ) LJUlo у—(~ I LJ ,W4"
3) Величина коэффициента восприятия р в зависимости от
найденного значения уровня ощущения Е' >в отличие от тихих
условий берётся из семейства кривых функций P=f(E'),
приведённых на рис. 9.7 и учитывающих повышение разброса порогов
слышимости и эффект оглушения слуха громкой речью.
4) Переход от вычисленной указанным способом
разборчивости формант Л к другим видам разборчивости (D, S, W, J)
осуществляется по тем же зависимостям, что и для тишины.
Справедливость этих зависимостей также и для области
сильных шумов подтверждена как нашими экспериментами, так
и специальными опытами, поставленными для этой цели
Институтом биофизики Академии наук СССР. Результаты этих
опытов показали, что при воздействии «на операторов сильного шума
возрастает лишь разброс результатов единичных измерений
вокруг среднего значения функций S=f(D), W=f(S) и J=f(W),
сами же эти средние значения остаются неизменными, т. е. такими
же, что и в тихих условиях.
9.5. Типичные закономерности изменения разборчивости
при различных уровнях речи и шума
В проведённых 'нами работах в период 1951—1955 гг. были
экспериментально исследованы некоторые закономерности в
изменении разборчивости речи в зависимости от её уровня при
') Если передача /ведётся при фиксированном уровне голоса, то
поправка АВр =0.
Так как в области сильных шумов эффективный уровень ощущения
шума Z всегда больше 10 дб, то эффективный уровень ощущения формант Е'
определяется независимо от уровня порога слышимости |3о и
логарифмической ширины критической полосы слуха к.
221
различных уровнях шума, действующего на слушающего. Эти
исследования позволили выявить ряд факторов, описанных выше,
которые должны были быть учтены в методике расчёта
разборчивости. Результаты их представляют также и
самостоятельный интерес, так как уточняют характер некоторых
зависимостей, считавшихся до последнего времени спорным, и дают
представление о тех величинах разборчивости в шуме, которые могут
быть получены в наиболее общих условиях.
SO 70 SO tW 1
/ / / / /
0 20 hQ 60 80 WO 120 1W
Рис. 9.12. Зависимость слоговой
разборчивости от уровня
громкости речи и шума (по Яновскому)
В 1935 г. была опубликована работа Хартмана и
Яновского [31], в которой приводилось семейство зависимостей слоговой
разборчивости от уровня речи при различном уровне шума, т. е.
S=f(Bp) при Вш = const. Это семейство, известное в
литературе под названием «кривые Яновского», воспроизводится на
рис. 9.12. Характерной особенностью этих кривых является
наличие оптимума разборчивости, тем более явно выраженного.
чем выше уровень шума. Длительное время эти характеристики
считались отражающими действительную картину изменения
разборчивости речи в шумах. На основании наличия резко
выраженного максимума разборчивости делался вывод, что для
телефонных трактов, работающих в условиях сильного шума,
существует оптимальное, наиболее выгодное значение усиления,
выше и ниже которого разборчивость резко падает.
Однако в 1950 г. Флетчер и Голт [10] предложили другое
семейство кривых, из которого следует как раз
противоположный вывод о том, что по мере нарастания уровня шума
максимум разборчивости становится всё менее явным, пока, 'наконец,
не пропадёт вовсе. Зависимости, полученные Флетчером и Гол-
том, приведены на рис. 9.13.
Указания на то, что закономерности, указанные Яновским,
не подтвердились в ряде частных случаев, были даны и другими
авторами ещё до появления работы Флетчера и Голта.
222
Тщательно поставленные опыты с использованием
высококачественной аппаратуры позволили как выяснить истину, так и
получить соответствующие закономерности для русского языка.
S% Продень речи
--' минус
/уровень
* шума
-30 дб
тгодб
1036
суммарный
уровень шума
Ю 20 30 W 50 ВО 70 80 SO 100 НО 110 130
П
,дб
Рис. 9.13. Зависимость слоговой разборчивости
уровня речи и шума для английской речи
от
На рис. 9.14 представлено экспериментальное семейство
характеристик S=f(Bp) при разных уровнях шума гладкого спект-
30
20
10
50 ВО 70 60 SO 100 1/0
Суммарный
уровень
шума
В
10 20 30 kO 50 60 70 80 SO 100 110 120 130
Рис. 9.14. Зависимость слоговой разборчивости от
уровня речи и шума для русской речи
ра. Характер полученных закономерностей тот же, что и для
кривых Флетчера и Голта. Количественные различия обусловлены
двумя причинами: различием в ширине частотного диапазона,
принятого в тех и других опытах, и особенностями языка (изве-
223
стно. что абсолютная величина слоговой разборчивости в
одинаковых акустических условиях и даже при одной и той же
разборчивости формант для русского языка выше, чем для
английского) .
Такие же опыты были проделаны при измерении
разборчивости в узких полосах частот передаваемой речи.
70
60
50
30
го
10
050 60 70 ' 80 30 100 W 120
Рис. 9Л5. Зависимость слоговой
разборчивости от уровня речи .и шума для уз-
кополосного тракта
/
Суммарный. уро8
/
/
Полоса
пропусками^
500+i500Zijf
/
/
/
/
/
/
/
?Hb(L
,80
j
SO
*
У
-too
/
1ума
ч
*-—
/
/
/
В качестве примера на рис. 9.15 приводятся зависимости
S=f(Bpv,) при пропускании полосы от 500 до 1500 гц. Шум
действует на слушающего по-пре'жнему в широкой полосе. Отсюда
видно, что ничего принципиально нового сужение полосы
частот передаваемой речи в рассматриваемые закономерности не
вносит.
Можно считать установленным, что максимум разборчивости
речи наблюдается лишь в тишине и при небольших уровнях шума
и исчезает с повышением уровня шума, а при шумах ^высокого
уровня разборчивость монотонно возрастает с ростом усиления
тракта вплоть до порога болевого ощущения.
Интересно отметить, что такая закономерность остаётся
справедливой как для различных спектральных характеристик шума
(исследовались также шумы с падающей интенсивностью при
возрастании частоты — низкочастотные шумы), так и для
трактов с самыми разнообразными частотными характеристиками
усиления.
Было высказано предположение, что кривые, подобные
полученным Яновским, могли бы иметь место для трактов с резко-
резонансными характеристиками усиления. Это нашло бы своё
объяснение в том, что для таких трактов в силу значительной
224
разницы в уровнях частотных составляющих звуков речи,
лежащих в различных частотных областях, слабые составляющие при
повышении общего уровня речи всё сильнее маскировались бы
сильными, вызывая вновь понижение разборчивости после
достижения некоторого максимума.
ф
мз
60
40
20
О
Sr,d6
-20
\f
\
WO 200 500 1000 2000 5000
f,ai
10000
Рис. 9.16. Схема и частотная характеристика усиления резкорезонансного
тракта
Для проверки этого предположения был поставлен опыт
измерения разборчивости на резкорезонансном тракте. В качестве
передатчиков и приёмников были применены электромагнитные
телефоны с острорезонансными
характеристиками отдачи.
Результирующая частотная характеристика
этого тракта (бар на бар)
представлена на рис. 9.16. Па этом же
рисунке дана скелетная схема этого
тракта.
Измерения проводились при
отсутствии внешнего акустического
шума и при шуме гладкого спектра
с уровнями 80 и 100 дб. Уровень
речи на приёмном конце изменялся
введением в тракт того или иного
затухания b при помощи магазина
МЗ. В функции от этого затухания и
построены кривые S=f(b),
изображённые на рис. 9.17.
50
ЬО
30
20
10
О
с
с
0
s
s
\ f
Сут
ypot
/
л
J
ч
\
1еи
50
W
и
h
N
Ь
рн
Ь (
дб
дб
10
S
ыи
лума
дб
1
Ъ.дб
О /0 20 30 ЦО 50
Рис. 9.17. Зависимость
слоговой разборчивости
от затухания для тракта
с резкорезонансной
характеристикой
Результаты этого исследования на первый взгляд явились
несколько неожиданными. Резонансный тракт не дал
экстремальных значений разборчивости не только при высоких уровнях
шума, но и для тихих условий, хотя уровень речи на приёмном
конце доводился каждый раз до порога болевого ощущения.
Поэтому следует признать, что в опытах Хартмана и Яновского
была допущена какая-то ошибка, либо они проводились для
15—294 225
столь специфичных условий, характеристика которых нам «е
известна, что полученные из них результаты не имеют какого-либо
общетеоретического или практического значения.
Физиологические основы слухового восприятия речи в
сильном шуме, изложенные выше, позволяют удовлетворительно
объяснить как закономерности изменения функций S=f(Bp) при
различном уровне шума для обычных трактов, так и результаты,
полученные для резонансного тракта.
Это объяснение -может быть дано следующим образом.
В тишине, когда порог слышимости наиболее чувствителен,
или при незначительном шуме по мере роста усиления ухо
воспринимает всё большее число речевых составляющих и
разборчивость возрастает до тех пор, пока все, даже наиболее слабые,
форманты не оказываются воспринятыми ухом. Этот момент,
при котором коэффициент восприятия становится равным 1,
соответствует оптимальной громкости приёма и максимуму
разборчивости. При дальнейшем повышении усиления новые
форманты над порогом слышимости уже не появляются, но зато всё
большее и большее число частотных составляющих речи
начинает приближаться к порогу болевого ощущения. Поэтому,
после достижения определённой величины усиления
разборчивость начинает падать.
При наличии же сильного шума порог слышимости
значительно загрубляется. Поэтому, хотя при росте усиления тракта
отдельные, наиболее мощные составляющие речи также начинают
приближаться к порогу болевого ощущения, однако
разборчивость при этом всё же продолжает возрастать потому, что в
промежутках между появлением этих пиков мощности, повышение
усиления всё ещё благоприятно влияет на восприятие слабых
составляющих речи, которые до этого были замаскированы.
Оказывается, что приём становится уже невозможен из-за наличия
указанных пиков, вызывающих боль в ушах, несмотря на то, что
имеется ещё возможность улучшения приёма формант,
приходящих в промежутки между этими пиками-
Экстремальное значение разборчивости могло бы быть
достигнуто в таких условиях, если бы слуховой аппарат смог
выдерживать дальнейшее повышение усиления.
То же самое явление мы имеем и при резонансной
характеристике тракта, где описанный процесс ещё более явно выражен
и проявляется даже в отсутствие значительного шума, поскольку
здесь имеется ещё большая разница в уровнях наиболее громких
и наиболее тихих составляющих речи. Этим и можно объяснить
факт иеполучения оптимума разборчивости на резонансном
тракте даже и при шуме весьма малого уровня.
Интересным выводом из проведённого анализа является тот
факт, что при приёме речи в условиях сильного шума имеется
неиспользуемый резерв роста разборчивости речи, который опре-
226
деляется большой разностью в уровнях наиболее мощных и
наиболее слабых звуков и не может быть использован в силу
физиологических особенностей слухового аппарата. Этот резерв мог
бы быть использован, если произвести нивелирование уровней
составляющих речи путём сжатия её динамического
диапазона.
Простейшим способом сокращения разницы в уровнях
сильных и слабых звуков является обычное амплитудное
ограничение по максимуму при помощи нелинейных систем. Такое
амплитудное ограничение незначительно снижает разборчивость в
тишине, но может повысить её в условиях шума, так как
создаётся возможность дальнейшего повышения усиления слабых
составляющих без перераздражения слухового аппарата.
Наилучшие результаты в этом смысле достигаются, однако,
не при простом ограничении высоких уровней, а при так
называемом «клиппировании» речи, обеспечивающем такую компрессию
амплитудного диапазона, при которой все речевые элементы
передаются с приблизительно одинаковым уровнем.
9.6. Особенности расчёта разборчивости систем, содержащих
нелинейные элементы
Нелинейные элементы и их характеристики
До сих пор мы полагали, что все элементы, входящие, в
состав тракта телефонной передачи, являются линейными или
обладают незначительной нелинейностью, которой можно
пренебречь при расчётах разборчивости. Для таких элементов
соотношение между уровнями сигнала на входе и на выходе
постоянно и не зависит от абсолютной величины уровня сигнала,
поступающего на вход.
Это соотношение определяется так
называемой амплитудной характеристикой
системы, т. е. зависимостью амплитуды
(или уровня) сигнала на выходе от
амплитуды (или уровня) сигнала на входе.
Для линейных систем амплитудная ха- ., ^_.,
о П — -* и ft»
рактеристика выражается прямой
линией, исходящей из начала координат под „ «юл
' in ю\ Рис- 9.18. Амплитудная
некоторым постоянным углом (рис. 9.18). характеристика линей-
Для таких систем затухание тракта Ь, ной системы
учитываемое при расчёте уровня
ощущения формант по формуле Е'=ВР +«— (Ь + М)—130, является
постоянной для каждой частоты величиной, которая не зависит
от уровня сигнала Вр. Нужно заметить, что в подавляющем
числе практических случаев расчёта мы имеем дело именно с
такими системами.
15* 227
Тракты передачи речи могут также содержать в себе
нелинейные элементы. Для этих элементов соотношение между
уровнями сигнала на входе и выходе непостоянно и зависит от
величины входного уровня.
Нелинейные элементы могут быть как четырёхполюсниками
(электронная лампа, детекторы и нелинейные усилители,
различного рода амплитудные ограничители), так и двухполюсниками
(сухие выпрямительные элементы, термисторы, варисторы).
Для двухполюсных элементов критерием для отнесения их к
классу линейных или нелинейных систем является наличие или
отсутствие прямой пропорциональности между током и
напряжением, приложенным к двухполюснику. Если прямой
пропорциональности нет, то двухполюсник является нелинейным.
Однако, имея в виду, что в системах для передачи речи
энергия передаётся в одном направлении всегда по паре проводов,
условимся в дальнейшем под нелинейным элементом понимать
некоторый четырёхполюсник. Он может быть либо по своей
природе четырёхполюсной системой (электронная лампа,
полупроводниковый элемент), либо содержать в себе двухполюсный
элемент, включённый последовательно или параллельно и
придающий всей системе нелинейные свойства (рис. 9.19).
Частным случаем нелинейного
элемента является угольный микрофон,
который условно можно представить в
виде акустико-электрического
четырёхполюсника, амплитудная характери-
т -т-г j стика которого есть зависимость вы-
"J ^j j~~° ходного напряжения от звукового дав-
J i Uffbix ления, действующего на вход.
т- ! ° Наиболее общей и типичной ампли-
тудной характеристикой нелинейного
"Ъ""°7* элемента является функция, изобра-
] жённая на рис. 9.20а. Такая характе-
ристика имеет прямолинейный участок
*""""¦" J АВ, на котором явление нелинейности
чен'ия'нелииейных ™- не проявляется вообще, нижний загиб
ментов в тракт телефон- ОА и верхний загиб ВС.
ной .передачи Если амплитуда сигнала на входе
нелинейного элемента не выходит за
пределы проекций точек Л и В на ось абсцисс (точка А' и В'),
то система ведёт себя как линейная. В этом случае расчёты
ведутся в полном соответствии с изложенной ранее методикой для
линейных систем.
Если же рабочий диапазон входных амплитуд захватывает
участки верхнего и нижнего загибов или хотя бы один из них,
то в случае, если нелинейность существенна, следует учесть её в
228
расчёте разборчивости речи либо оценить характер погрешности,
которая может быть получена в результате пренебрежения этим
явлением. Разновидностями амплитудных характеристик
нелинейных элементов являются кривые 9.20 бив — на рис. б
имеется только верхний загиб, на рис. в — только нижний загиб.
Рис. 9.20. Типичные формы амплитудных
характеристик нелинейных элементов
Иногда, для простоты анализа, амплитудные характеристики
нелинейных элементов рассматривают в идеализированном
(спрямлённом) виде, как это показано на рис. 9.21 (а, б, в). При
этом предполагается, что через нелинейную систему вообще не
проходят сигналы с амплитудой меньше, чем Ult а сигналы с
амплитудой, большей чем ?/г, на выходе будут иметь постоянную
амплитуду (рис. 9.
Рис. 9.21. Спрямлённые амплитудные
характеристики нелинейных элементов
В некоторых случаях специально стремятся к такому
прямолинейному виду амплитудных характеристик, добиваясь
ограничения по максимуму (рис. 9.216), ограничения по минимуму
(рис. 9.2\в), или двустороннего амплитудного ограничения
сигнала (рис. 9.21а).
Частным случаем амплитудной характеристики нелинейного
элемента является характеристика степенного вида, при которой
соотношение между амплитудами сигнала на входе и выходе
выражено уравнением
Пример амплитудной характеристики степенного вида при
показателе степени п — 3 приведён на рис. 9.22.
229
Часто амплитудную характеристику изображают в
логарифмических масштабах по обеим осям координат, что представляет
большие удобства при проведении расчётов. Тогда по осям
откладывают не абсолютные значения напряжений Uвх и UBux,
а величины 20\gUex и 20 lg UBblXf выражая их в децибелах
по отношению к 1 в или 1 мв.
Рис. 9.22. Амили- Рис. 9.23. Амплитудная ха-
гудная характери- рактеристика нелинейной
стика степенного системы в логарифмиче-
вида .ском 'масштабе
На рис. 9.23 показан вид амплитудной характеристики,
приведённой на рис. 9.20а, в логарифмическом масштабе.
Влияние нелинейности на разборчивость речи
Рассмотрим влияние нелинейности на величину
разборчивости речи при её передаче через тракт, содержащий в своём
составе нелинейный элемент. При этом будем приближённо
рассматривать формантные составляющие речи как
синусоидальные колебания. Такое представление оправдывается тем, что фор-
мантная область в большинстве случаев представляет собой
сравнительно узкую область частот, в которой составляющие
расположены достаточно близко друг к другу. Получающееся
при этом колебание близко к синусоидальному с некоторой
средней частотой. От действительно 'синусоидального оно отличается
тем, что амплитуда и фаза его периодически изменяются во
времени со сравнительно малой частотой, зависящей тем или иным
образом от разностей частот составляющих.
Наличие в тракте нелинейного элемента вызывает
возникновение двух явлений, различным образом влияющих на
разборчивость речи.
Во-первых, вследствие наличия нелинейности искажается
форма кривой сигнала на выходе по сравнению с формой кривой
сигнала на входе1). В результате этого на выходе возникают
') Под формой кривой 'подразумевается форма временной
характеристики.
230
дополнительные частотные составляющие, отсутствовавшие в
исходном сигнале.
Количественно этот эффект оценивается, как известно,
коэффициентом нелинейности системы
к =
где U2, U3k.., Un — амплитуды возникших гармоник,
U\ — амплитуда первой гармоники (входной сигнал).
Так как при этом в спектре сигнала на входе сохраняется и
составляющая с частотой входного сигнала, то наличие
дополнительных составляющих может оказать лишь косвенное влияние
на восприятие формант, повышая несколько порог слышимости
вследствие вызываемой им'и маскировки. Практика показывает,
что влияние этого явления на разборчивость в большинстве
случаев незначительно. Так, например, 'понятность речи остаётся ещё
удовлетворительной, если коэффициент нелинейности угольного
микрофона достигает 25%. Это объясняется тем, что, как
правило, уровни возникающих паразитных составляющих имеют всё
же величину, значительно меньшую уровня полезной
составляющей A-я гармоника). Известно также, что влияние
нелинейности на разборчивость при одной и той же величине
коэффициента нелинейности будет совершенно различным в зависимости
от того, определяется ли эта нелинейность нижним или верхним
загибом амплитудной характеристики. Поэтому величина
коэффициента нелинейности сама по себе не является показательной
для оценки качества тракта по разборчивости и учитывать её
в расчётах не имеет практического смысла. Не следует при этом
забывать что при проектировании трактов, предназначенных для
высококачественного воспроизведения речи и музыки, борьба за
уменьшение коэффициента нелинейности имеет чрезвычайно
большое значение, так как, не изменяя или почти не изменяя
разборчивости, дополнительные частотные составляющие могут
значительно исказить натуральность и тембральную окраску
передаваемых звуков.
Во-вторых, результатом наличия в тракте нелинейного
элемента является нарушение пропорциональности между
амплитудой входного синусоидального сигнала и амплитудой
синусоидальной составляющей той же частоты на выходе. Этот эффект
может оказать непосредственное влияние на восприятие фор-
мантных составляющих речи, а следовательно, и на её
разборчивость.
Рассмотрим отдельно влияние на разборчивость речи
верхнего и нижнего загиба амплитудной характеристики нелинейного
элемента. Используем при этом для простоты рассуждений
спрямлённые амплитудные характеристики рис. 9.21 б я в. Это
231
влияние качественно легко себе представить, если сопоставить
нелинейную характеристику с соответствующей, т. е. имеющей
тот же наклон, линейной характеристикой. На рис. 9.21 б и в
эти линейные характеристики показаны пунктирной линией.
При ограничении по максимуму (9.21 б) влияние
нелинейности скажется лишь в том, что произойдёт нивелирование по
уровню всех формант, амплитуда которых превышает величину 0вх0,
соответствующую точке перегиба характеристики.
Если при этом выходной уровень, соответствующий порогу
слышимости, не лежит выше точки перегиба, то ни одна
форманта не будет потеряна для восприятия вследствие нелинейности
амплитудной характеристики. Поэтому величина разборчивости
будет почти та же, что и для линейной системы.
Если же выходной уровень, соответствующий порогу
слышимости, лежит выше точки перегиба, то из восприятия выпадают
все форманты сигнала и величина разборчивости становится
равной нулю, т. е. система вообще становится неспособной к
передаче речи.
В случае ограничения по минимуму (9.21 в) все форманты с
амплитудой на входе, меньшей, чем величина Uex0 , вообще не
пройдут на выход, а форманты с амплитудой, превышающей
Uexo > будут ослаблены по сравнению с тем, какими они были бы,
если бы система была линейной. Это приводит к заметному
уменьшению разборчивости при передаче речи через такую
систему.
Из всего сказанного можно сделать вывод, что снижение
разборчивости в цепях с нелинейными элементами обусловлено
главным образом наличием нижнего загиба их амплитудных
характеристик. Верхний загиб в большинстве случаев мало влияет
на величину разборчивости.
Учёт влияния нелинейности при расчёте
разборчивости речи
Рассмотрим сначала общий случай: пусть задан тракт
телефонной передачи, состоящий из некоторого числа элементов,
представляющих собой ряд последовательно включённых
четырёхполюсников. Пусть один из этих четырёхполюсников
(безразлично какой) обладает нелинейными свойствами.
Расчётная схема для этого случая представлена на рис. 9.24»
Обозначим затухание участка тракта от его начала до входа
в нелинейный элемент через Ь\, затухание самого нелинейного
элемента — через Ьнэ , затухание от выхода нелинейного
элемента до конца тракта — через Ь2. Пусть на вход тракта действует
речь со средним уровнем формант Вр, а порог слышимости для
речи равен Р+ Р
232
На первый взгляд казалось бы, что если имеется амплитудная
характеристика нелинейного элемента нэ вида Ввых =ф[ВвЛГ], по
которой всегда можно определить затухание нелинейного
элемента для каждого данного уровня сигнала Ьнэ =Ввх—Ввых, то
коэффициент восприятия Р может быть определён, как и для
линейных систем, из зависимости Р=](Е'), где Е' = В'—{Ьх-\-Ьнэ-\-
'' в' в в в
Нелинейные свойства си f' м р" , тр
стемы мы, как будто бы, учи- в'р*|^->Л~ 1 i Тшш J j j 1HL
тываем уже тем, что берём ве- |К-У TL=iJTL—-Г~м"
личину b нэ соответствующей j i i i
заданному среднему уровню I— —Ь, -4-—^т"""*" ^*~—*"*
сигнала В Данной ПОЛОСе ча- рис 924. Расчётная схема тракта,
СТОТ. содержащего нелинейный элемент
Однако более тщательное
рассмотрение процесса передачи речи через нелинейную
систему показывает, что этого недостаточно для правильного
определения действительной величины коэффициента Р.
Известная 'нам функция P=f(E/) построена, исходя из
определённого среднего уровня речевого сигнала, выше и ниже
которого лежат по 50% формантных составляющих, и известного,
установленного из анализа речи говорящих, закона
статистического распределения относительного числа формант по уровням.
При передаче речи через линейную систему при любых
преобразованиях её в этой системе закон распределения формант по уров-
>ням в ухе слушающего остаётся тем же самым, что и на
передающем конце тракта. Это и даёт право форму кривой P=f(E')
для приёмного конца тракта считать тождественной форме
кривой распределения уровней формант, установленной
экспериментально исследованием речи говорящих.
Нелинейная же система не только изменяет величину
среднего уровня сигнала 'на её выходе, но искажает и первоначальный
закон распределения уровней формант вокруг этого среднего.
Последнее легко представить себе, рассмотрев, например,
передачу сложного сигнала через такую нелинейную систему, усиление
которой возрастает для сильных сигналов и падает для слабых.
Естественно, что динамический диапазон уровней сигнала на
выходе будет растянут по сравнению с динамическим
диапазоном уровней на входе, и действительный коэффициент
восприятия формант ухом слушающего уже не будет соответствовать
закону распределения формант в речи говорящего.
Новую кривую P=f(E/) можно было бы построить, но это
значит, что для каждой конкретной амплитудной характеристики
нелинейного элемента мы должны были бы перестраивать и
кривую коэффициента восприятия P = f(B'). Этого неудобства
можно, однако, избежать, если расчётную формулу строить, исходя
233
из рассмотрения явлений не в ухе слушающего, а на входе
нелинейного элемента или на входе тракта [3,38].
Для этого введём понятие» от условном эффективном уровне
•ощущения формант.
Условным эффективным уровнем ощущения формант Е'н
назовём превышение среднего уровня формант на входе тракта
В'р над таким уровнем на том же входе В'р0, которому
соответствует пороговый уровень |3 = |3о—к «а выходе тракта, т. е. в ухе
слушающего. При этом уровне (В'0) на входе нелинейного
элемента создаётся уровень ря, а на его выходе — $к. Соотношение
между $к и Рч определяется нелинейной амплитудной
характеристикой вида Вшх =(р(Ввх ).
Очевидно, что все форманты, уровень которых на входе
нелинейного элемента выше В'р0 будут восприняты ухом слушающего,
а форманты, уровень которых не достигает В'^ будут подавлены.
По полученному таким образом условному уровню ощущения
Е'н коэффициент восприятия определяется той же функцией
P=f(E'H), что и для линейной системы, так как до прохождения
нелинейного элемента закон распределения формант по уровням
не подвергается искажению-
Порядок расчёта для схемы рис. 9.24 при этом сводится к
следующему:
1. Находим уровень рк на выходе нелинейного элемента:
2. По амплитудной характеристике Ввых = ц>{Ввх) находим
уровень |3Н на входе нелинейного элемента как абсциссу точки,
ордината которой равна $к.
3. Определяем условный уровень ощущения формант на
входе нелинейного элемента.
В'р0 = ^н + Ьг.
4. Находим величину коэффициента восприятия Р по
зависимости P=f(E'), считая, что Е' равно полученному значению/Г.
Можно пользоваться и несколько видоизменённой формой
того же самого метода расчёта.
Преобразуем для этого конечную ф-лу (9.3):
я; = я;-р„-*1, (9.4)
тде величина Рк определяется, как
К = Р + h + Ь'Мя _ (9.5)
ЗдесьЬ'н~ затухание нелинейного элемента для случая,когда
уровень сигнала на входе равен В10. Оно определяется по той же
амплитудной характеристике нелинейного элемента фк =ф(Рк).
Подставив (9.5) в (9.4) и учитывая, что |3 = Ро—к, получим новую
234
расчётную формулу
К = В'Р + * - Фг + ^ + 6.) - Ро- (9.6)
Нетрудно видеть, что условный средний уровень ощущения
формант Е 'н отличается от действительного среднего уровня
ощущения формант Е' тем, что в формулу для его подсчёта вместо
действительного затухания Ьнэ входит затухание Ь'^э
соответствующее пороговому значению сигнала на выходе тракта.
Если в частном случае нелинейным элементом тракта
является угольный микрофон, то его амплитудная характеристика,
используемая в расчётах, берётся в форме функции уровня
напряжения на выходе схемы от уровня звукового давления на
входе. Уровень напряжения вычисляется при этом по
отношению к 1 в или 1 мв.
Вообще говоря, для точных расчётов разборчивости в
трактах с угольными нелинейными преобразователями типа
микрофона, следовало бы иметь амплитудные характеристики таких
преобразователей для всех частот, для которых выполняется
расчёт.
Однако такие характеристики не могут быть измерены
непосредственно, так как при воздействии чистых тонов микрофон
(или другой преобразователь) не будет находиться в таком же
динамическом состоянии, в котором он находится при
воздействии речи. Амплитудная же характеристика, снятая при
воздействии спектра частот -не будет вполне точно отражать
динамические соотношения для каждой частоты-
Л. А. Варшавский в 1952 г. предложил способ перехода к
амплитудным характеристикам для отдельных частот, исходя из
характеристики, снятой при воздействии спектра [3].
Этот способ базируется на двух логичных допущениях:
1) при заданной амплитуде подвижного электрода эдс
микрофона не зависит от частоты;
2) форма амплитудной характеристики при речи
определяется теми частотными составляющими, которым соответствуют
наибольшие эдс на выходе микрофона.
Опыт показывает, что без существенной для расчётов
погрешности, можно принимать за такие составляющие частоты
максимальной отдачи микрофонов, хотя, строго говоря, это не одно
и то же. Спектр эдс при речи незначительно отличается по своей
форме от частотной характеристики отдачи и измерение его в
большинстве случаев не имеет практического смысла, поскольку
'Невысокая точность снятия таких характеристик и
нестабильность параметров угольных преобразователей вообще не
оправдывает применения сложных расчётных методов, уточняющих
несущественные погрешности.
Пример расчёта разборчивости для системы с нелинейным
микрофоном приводится в гл. 10.
235
Глава 10
МЕТОДИКА И ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА РАЗБОРЧИВОСТИ
10.1. Исходные положения
Приведённые в этой главе примеры расчёта разборчивости
для различных условий передачи речи преследуют две
основные задачи.
Во-первых, проиллюстрировать практическое применение
тех закономерностей и аналитических соотношений между
качеством передачи и определяющими её параметрами
трактов, которые были ранее установлены. При этом приводится
наиболее удобная последовательность расчётных операций, а
также наиболее рациональные формы и таблицы, в которые
рекомендуется сводить промежуточные и конечные результаты
расчётов.
Во-вторых, сопоставить результаты расчёта с результатами
экспериментальных поверочных измерений разборчивости на
тех же трактах. Такое сопоставление необходимо для оценки
степени достоверности, которую обеспечивает предлагаемая
методика, а также и для проверки правильности определения
речевых постоянных.
Примеры, рассмотренные здесь, подобраны так, чтобы
проиллюстрировать методику расчёта в применении к
системам проводной телефонной связи, радиотелефонной связи и к
громкоговорящей аппаратуре.
Рассматриваются также случаи расчёта в различных
акустических условиях, т. е. как в условиях тишины, так и при
сильном шуме. Широкий круг различных условий передачи
необходим и для проверки универсальности расчётной методики.
Наибольшее значение для оценки достоверности постоянных
русской речи имеет сопоставление результатов расчёта и
эксперимента для высококачественного тракта в условиях тишины
при различном ограничении частотного спектра сверху и снизу,
поскольку в этом случае речевые постоянные выступают в
наиболее явном виде и непосредственно определяют величину
разборчивости.
Следует заметить, что сопоставление результатов расчёта
и эксперимента требует очень тщательно продуманных мер,
236
которые позволили бы свести к минимуму все трудно
учитываемые и нестабильные факторы, вызывающие неправомерные
расхождения между данными расчёта и опыта, не зависящие от
степени достоверности расчётной методики и правильности
проведения измерений.
Приведём перечень основных факторов, определяющих
естественные расхождения между сравниваемыми теоретическими и
экспериментальными данными.
1. Несоответствие среднестатистических постоянных речи или
слуха, по которым ведётся расчёт, конкретным постоянным
данной артикуляционной бригады. Величина погрешности,
обусловленной этой причиной, могла бы быть количественно оценена
лишь на базе анализа разброса параметров речи и слуха
большого числа операторов и артикуляционных бригад. Пока мы
фактически почти лишены возможности учитывать это
обстоятельство в большинстве случаев практики.
2. Погрешность в расчётах, связанная с естественным
сглаживанием расчётных кривых в их окончательном виде.
3. Погрешность в расчётах, зависящая от неточности
измерения характеристик трактов. Особенно большой неточности
следует ожидать при пользовании так называемыми «номинальными»
характеристиками аппаратуры без проведения специальных
измерений на конкретном испытуемом образце. При постановке
таких измерений следует стремиться к определению
результирующих характеристик всего тракта в целом, чтобы избежать
накапливания погрешностей, имеющих место при измерении
характеристик отдельных элементов тракта, хотя это и не всегда
возможно.
4. Погрешность измерений, связанная со случайным
изменением характера шума или питающих напряжений во время
проведения артикуляционных измерений по сравнению с их
значениями в момент измерения характеристик шума или тракта. Эта
погрешность сводится к минимуму разумным выбором времени
и места измерения и тщательным контролем над режимом
работы аппаратуры.
5. Погрешность измерений, обусловленная
экспериментальной практикой бригады. Лучше всего, если измерения каждый
раз будут доводиться до получения установившихся значений
разборчивости в каждом новом условии передачи (см. гл. 3).
6. Погрешность измерений, зависящая от числа испытаний.
В тех примерах, в которых ниже дано сопоставление результатов
расчёта и эксперимента, артикуляционные испытания
проводились в среднем с абсолютной погрешностью ±2% (см. гл. 4).
Следует предостеречь от далеко идущих выводов из
сравнения расчётных и опытных данных для одного какого-то значения
разборчивости, рассчитанного и измеренного для одного
фиксированного режима. Если ставится задача проверки расчётной
237
методики, то рекомендуется сопоставление расчётных и
экспериментальных кривых, полученных при изменении какого-либо
определённого параметра системы, например, затухания или
усиления тракта, полосы пропускаемых частот или уровня шума.
Только в этом случае можно сделать достаточно обоснованные
общие выводы.
В помещённых ниже графиках, иллюстрирующих подобное
сопоставление, расчётные кривые показаны сплошными
непрерывными линиями, а результаты эксперимента — точками,
соответствующими данным измерения при заданных значениях
переменного параметра.
В каждом случае проведения артикуляционных расчётов,
можно выделить следующие основные этапы:
1) формулировка задачи расчёта;
2) определение или получение необходимых исходных
данных;
3) составление схемы расчёта, включающее в себя выбор
расчётных формул и определение последовательности их
использования;
4) проведение самого расчёта, сводимого обычно в таблицы;
5) графическое представление результатов расчёта, если эта
требуется поставленной задачей.
10.2. Графический способ расчёта разборчивости
В некоторых случаях удобно заменить расчёт коэффициентов
восприятия для всех расчётных полос с их последующим
суммированием непосредственным графическим определением ф^р-
мантной разборчивости А по вычисленной частотной
характеристике эффективного уровня ощущения E'=q(f) с помощью
специального бланка-номограммы1).
Такой бланк получают следующим образом.
п
Заменим суммуХ^Рк&Атк интегралом \PdAm тогда
где Р — коэффициент восприятия, dAm —дифференциал
функции Am = q(f), Am — значение А при пропускании полосы частот
от 0 до f и при Р= 1 (рис. 6.12). Если построить величину Р в
функции от Ат, то площадь, ограниченная этой кривой и осью
абсцисс, определяет значение А.
!) Предложено Л. А. Варшавским
238
Для сведения к минимуму потребного объёма
вычислительных операций построение этой зависимости удобно проводить не
в натуральных, а в функциональных шкалах по осям абсцисс и
ординат. Бланк, с нанесёнными на него шкалами (рис. 10.1),
представляет собой номограмму для графического расчёта
разборчивости.
35l
25
го
15
Ю
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
(it
~35Ю0
1
\~500
1000
00
I—
woo \zzoo
O-o
ж
Ot
:л
иа!м
ОС 500010
f,zu
800 1200 1600 шошгаютшшввоо
Рис. 10.1. Бланк-номограмма для
графического расчёта разборчивости
На этом бланке по оси частот абсцисса, соответствующая
каждой частоте f, пропорциональна той величине Ат, которая
соответствует пропусканию полосы частот от 0 до /. Так
например, /=10 000 гц соответствует Ат=\, при /=1960 гц
пропускается 10 равноартикуляционных полос, следовательно, Дш=0,5
и частота 1960 гц соответствует половине шкалы частот к т. д.
Эта шкала построена по данным функциональной
зависимости Лт=ф(/) согласно рис. 6.12.
Точно так же по оси ординат фактически отложены
величины, пропорциональные коэффициенту восприятия Р, но против
каждой отметки записана величина спектрального уровня ошу-
щения формант ?', соответствующая данному значению Р. Эта
шкала строится по данным зависимости P = f(E/) согласна
рис. 6.26.
Если площадь всего бланка принять за единицу, то формапт-
ная разборчивость исследуемого тракта определится полынте-
гральвой площадью Q функции E' = q(f), нанесённой на бланке.
Если площадь бланка взять равной 100 см2, то разборчи-
239
•вость формант А >в процентах оказывается численно равной
подынтегральной площади кривой ?'=ф(/) ib cm2, т. е.
= -^- -100 =
юо
При использовании такого бланка отпадает необходимость
расчёта спектрального уровня ощущения формант Е' по всем
расчётным полосам. Достаточно вычислить значения Е' дня
нескольких характерных частот, определяющих форму кривой
E' — q>(f), причём эти частоты не обязательно должны
соответствовать средним частотам равноартикуляционных полос.
Вп-Ю0см2
ш 600 то woo 20Ш гиюшштшвеаю
Рис. 10.2. Пример расчёта разборчивости
при помощи бланка-номограммы
При существенной неравномерности частотной
зависимости ?1/=ф(/) несколько затруднительно достаточно точное вы ш-
сление площади Q (если нет планиметра). Поэтому данный
метод расчёта можно рекомендовать для быстрых приближённых
вычислений.
Следует иметь в виду, что расчётный бланк, приведённый
на рис. 10.1, позволяет определять разборчивость лишь для
случаев, когда приём ведётся в таких акустических условиях, в
которых нет потерь восприятия от избыточной громкости речи и шума
(см. гл. 9), т. е. в полной мере и с достаточной точностью он прн-
240
му
1
чтч
1
Ф6Ч
&.
ч
мз
—
ту
>
годен для области умеренных шумов и уровней ощущения Е', не
превышающих 40 дб.
Таким же способом, однако, могут быть построены и бланки
номограммы для других акустических условий. В основу
построения функциональной шкалы по оси ординат для этих
условий должны быть положены зависимости P=f(E')t
изображённые на рис. 9.7.
10.3. Пример расчёта разборчивости
для высококачественного тракта в условиях тишины
Исходные данные
1. Блок-схема тракта приведена на рис. 10.3.
2. Среднее суммарное звуковое давление речи на
микрофоне— 15 бар (97,5 дб).
3. Уровень шума в
помещениях приёма и пере- р пп , . ¦—-тп—у—L~\\ |_Н
дачи около 35 дб. Более ~*jKH > ЬгМ П*—П m П > N
«тихих» условий для про- |
ведения артикуляционных 915дб кЗиндцр
испытаний практически Рис. 10.3. Блок-схема измерительного
добиться было бы крайне тракта
затруднительно.
4. Характеристика усиления тракта задана специально из»
меренной частотной зависимостью величин уровня чистого тона
на входе тракта |3Э, при которой уровень этого тона на выходе
тракта имеет пороговое значение |3Ж при переменном затухании
Ь = 0.
Так как функция |Зв =(р(/) измерена в реальных условиях, т. е.
при наличии заданного шума и с учётом реального порога
слышимости артикуляционной бригады, то она учитывает
одновременно усиление тракта ST и порог слышимости бригады в
условиях заданного шума Рж=|3о + Л1, где |3о — порог слышимости в
тишине.
Наличие характеристики |3Э =<p(/), которая может
рассматриваться как некоторый эквивалентный порог слышимости,
повышает достоверность расчёта, так как избегается накопление
неточностей, связанных с отдельным определением усиления
тракта ST, порога слышимости C0 и маскировки М. Частотная
зависимость рэ=ф(/) дана на графике рис. 10.4.
5. Спектральный уровень формант В'р = о (/) при звуковом
давлении речи \Ъбар, функция P=f(E') и зависимость 5=/(Л)
берутся по данным гл. 6.
6. Приём производится на два головных телефона. Значение
16—294 241
логарифмической ширины критической полосы слуха к=
для бинаурального слушания — согласно табл. 7.1.
\
\
ч
ч
—
¦¦-—-^
г*
/
/
, ,
' i
?
/зз,дС
20
Ю
О
-10
-20
i I ,
100 200 500 Ю0П 2000 5000 10000 Рис. 10.4. Эквивалентный порог
слышимости «а входе тракта
Последовательность расчёта и расчётные формулы
Различная степень отступления от оптимальной громкости
приёма достигается введением в тракт различных значений
затухания Ь. Оптимальная громкость соответствует такой величине
этого затухания, при которой будет наблюдаться максимум
разборчивости.
Эффективный уровень ощущения формант определяется по
формуле
?' = В'р + к + ST— %-M — b.
Однако, поскольку |30 + M—ST=$3, то
После расчёта величин Е'к для всех равноартикуляционных
полос и определения соответствующих значений коэффициента
восприятия Рк разборчивость формант Л для данного значения
затухания Ъ определяется по формуле
/с=1
а искомая разборчивость слогов 5 — из графика S=f(A).
Расчёт слоговой разборчивости сведён в табл. 10.1 — 10.3. В
тех же условиях, для которых проводился расчёт, были
проведены артикуляционные измерения. Результаты расчёта и их
сопоставление с данными эксперимента представлены на рис 10 5
и 10.6.
Основной вывод, вытекающий из достаточно близкого
соответствия теоретических (расчётных) и опытных данных, состоит
главным образом в подтверждении рекомендуемой схемы
расчёта и постоянных русской речи В'р =ф(/), P=f(E'), S=f(A) no
существу для всех возможных случаев ограничения частотного
спектра.
242
Полоса пропускания фнч
1—04-420 щ
2—0-^570 »
3—О-г-865 »
4—0-=-1410»
5—0-=-1960»
6_0ч-2900 »
0
10 20 30 40 50 60 7Q 60 SO 100
Рис. 10.5. Сопоставление расчёта и
эксперимента при ограничении " спектра
фильтрами нч
Полоса пропускания фвч
1— 570-т-оо гц
2— 865-т-ос »
З—1410-v-oo »
4— 1960ч- оо »
5—2900-j-cx) »
6—4050-v-oo »
10 Z0 30
50 60 70 60 SO 100
Рис. 10.6. Сопоставление расчёта и
эксперимента при ограничении спектра
фильтрами вч
16*
243
о
о
с
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
fa, гц
250
500
650
800
950
1125
1300
1500
1700
1875
2050
2225
2425
2725
3100
3500
¦3850
4450
6150
8600
в'р. дб
55,0
55,0
53,0
51,2
49,7
48,4
47,4
46,5
45,8
45,3
45,0
44,7
44,5
43,8
42,8
41,8
41,2
39,9
37,3
35,1
к, дб
15,2
15,5
15,8
16,1
16,2
16,5
17,2
17,4
17,9
18,3
18,5
18,8
19,0
19,4
20,0
20,4
20,8
21,5
21,8
22,0
1 dt
4,5
-12,7
— 16,7
— 18.6
— 19,4
—19,4
-19,3
—19,3
— 19,4
— 19,6
— 19,8
—20,1
—20,4
—21,2
—22,0
—21,8
—21,3
—19,4
—12,2
- 7,0
е'о, дб
65,7
83,2
85,5
85,9
85,3
84,3
83,9
83,2
83,1
83,2
83,3
83,6
83,9
84,4
84,8
84,0
83,3
80,8
71,3
64,1
Ь=20 дб
?', дб
45,7
63,2
65,5
65,9
65,3
64,3
63,9
63,2
63,1
63,2
63,3
63,6
63,9
64,9
64,8
64,0
63,3
60,8
51,3
44,1
Р
0,97
0,76
0,73
0,73
0,74
0,74
0,76
0,76
0,76
0,76
0,76
0,75
0,75
0,74
0,73
0,74
0,76
0,80
0,92
0,98
Таблица
Ь=30 дб
Е', дб
35,7
53,2
55,5
55,9
55,3
54,3
53,9
53,2
53,1
53,2
53,3
53,6
53,9
54,4
54,8
54,0
53,3
50,8
41,3
34,1
р
1
0,90
0,87
0,86
0,87
0,88
0,88
0,90
0,90
0,90
0,90
0,89
0,88
0,88
0,87
0,88
0,90
0,93
1,0
1,0
?', дб
25,7
43.2
45,5
45,9
45,3
44,3
43.9
43,2
43,1
43,2
43,3
43,6
43,9
44,4
44,8
44,0
43,3
40,8
31,3
24,1
10.1
0 дб
Р
0,98
0,99
0,97
0,97
0,97
0,98
0,98
0,99
0,99
0,99
0,99
0,99
0,98
0,98
0,97
0,98
0,99
1,0
1,0
0,97
Продолжение
Ь=50 дб
Е', дб
15,7
33,2
35,5
35,9
35,3
34,3
33.9,
33,2,
33,1
33,2.
33,3
33,6
33,9
34.4
34.8
34,0
33,3
30,8
21,3
14,1
Р
0,90
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1.0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,99
0,96
0,87
Ь=60 дб
Е'. дб
5,7
23,2
25,5
25,9
25,3
24.3
23,9
23,2
23,1
23,2
23,3
23,6
23,9
24,4
24,8
24,0
23.3
20.8
11,3
4,1
Р
0,67
0,97
0,98
0,98
0.98
0,98
0,97
0,86
0,97
0,97
0,97
0,97
0,97
0,98
0,98
0,97
0,97
0,85
0,81
0,62
Ь=70 дб
Е', дб
-4,3
13,2
15,5
15,9
15,3
14,3
13.9
13,2
13,1
13,2
13,3
13,6
13,9
14,4
14.8
14,0
13,3
10,8
1,3
-5,9
Р
0,37
0,85
0,90
0,90
0,90
0,87
0,87
0,86
0,85
0,86
0,86
0,86
0,87
0,87
0,88
0,87
0,86
0,81
0,54
0,33
Ь=80 дб
Е', дб
— 14,3
3,2
5,5
5,9
5,3
4,3
3,9
3.2
3,1
3,2
з.з
3,6
3,9
4,4
4,8
4,0
3,3
0,8
- 8,7
— 15,9
Р
0,12
0,59
0,66
0,67
0,66
0,62
0,61
0,59
0,59
0,59
0,59
0,60
0,61
0,63
0,64
0.62
0,59
0,52
0,24
0,09
Ь=90 дб
Е'. дб
—24,3
- 6,8
-4,5
- 4,1
- 4.7
— 5.7
- 6,1
- 6,8
- 6,9
— 6,8
- 6,7
-6,4
- 6,1
- 5,6
- 5,2
- 6,0
- 6,7
О 9
-18,7
—25,9
Р
0,03
0,30
0,36
0,38
0,36
0,33
0.32
0,30
0,30
0,30
0,30
0 31
0,32
0,33
0,34
0,32
0,30
0,23
0,06
0,02
Ь=1С0 дб
Е', дб
—34,3
— 16,8
—14,5
-14,1
-14,7
—15,7
-16,1
—16,8
—16,9
— 16,8
-16,7
— 16,4
— 16,1
—15,6
—15,2
-16,0
—16,7
— 19,2
—28,7
-35,9
р
0
0,08
0,11
0,12
0,10
0,10
0,09
0,08
0,08
0,08
0,08
0,09
0,09
0,10
0,10
0,09
0,08
0,06
0
0
244
<3
«о
тракт
ное в
введён
шие,
тух;
со
С
(
ч
о
о
о
оо
о
о
со
о
о
¦ч*
о
со
о
CN
3
X
К
з4
S
5
а
s-
^»
полос
ооо
см
со о
оо
ооо
ю
см о
•—о
ооо
со ою
ооо
Г-. СО
ю о о
о осм
ю
О Tf
от о ю
оо •*
от
оо •*
О О "*
о
ою
ооо
—«ою
от
OON
О О ^f
о
см
1
1
о
—
оо о
о о
ооо
со —•
со ою
ооо
ю
—• со
t-^ о см
о о см
см ю
(МО"
— оот
см
¦* оо
ю осо
~°~
ю
о от
от осм
*—t
от
Is- от
отоо
—«ою
ю
о от
от осм
т—1
ю
СО ОО
—• осм
со
о
ю
о
см
СО
со осо
ооо
г-, ю
о оот
—> ою
см
о — ю
с^ о ю
см ю
о-— о
оо ю
см
о
ооо
ю-— о
со осм
со
ю
оот
от —< о
со ою
со •
ю
—| ОТ
от ~-* о
со ою
со
см
со оо
CD —| Ю
со о со
1 со
о
от ю
со о оо
см
ю
ю
оо
1
1
о
о
осо
CD ОЮ
оо —
оо о
о —>ю
см ою
СО ОТ
от-—ю
со о ю
СО
СО
CD 00
юсм о
ю о см
ю
со см
ю со о
ю о от
ю
ю
от со о
ю о см
ю
см
оо со ю .
ю оо
CD
со
см со ю
Ю О CD
ю
со 14
¦«*• см ю •
Ю ООО .
w со
-1410
1
о
СМ
о осо
от
оо •«*•
ОТ — О
см ою
см
ю
о оо
NWO
ю осм
ю
СО —>
см ¦* о
со о о
см
оот
от ¦«*• о >
отоо
о
оо ^f io
от рот
00 ;
от •* ю ;
оо о ^f *
ю
<-< оо
NCOIO ,
t-^ о ю .
ю
VO •
-1960
р .
о
I
о
ою
смоо
-О1>
см сч?ю
•* ооо
со
ю
со о
оо р о
ю
отоо .
= °>8
COS
со ю о
СО О/—
—н ОТ
оот
О^ CJD CD
со осо
юоо . ¦
f^CO'O
со о со
•г4 ' ОТ
ю
—¦ CnI
см оот
—< ¦ ОО
Кюо '
ООП .
7-1 00 :
'х со*
от
1
о
7 :
-^оо
ю
СО^
офюр
от
ОО ОТ
юою
см
COCO
Ю ОТ1О
00 ООТ
—ц _ от
• ю
см оо „^
г> от .о
— о
¦*—1
. СО
с© оо
ю ото
от оЬ
»-* о
ю
а> о
см
""Л °°
U5 О*р
8
1
1
о
о
см
1
245
Таблица 1Q<8
№№
полос
18—20
15-20
11—20
8—20
5—20
3—20
4050—ОО
2900—ОО
1960-ое
1410—ОО
865—оо
570—ОО
Величины
*А
S, %
SP
А
S, %
*А
S, %
SP
А
S, %
"л
S, %
SP
А
S, %
20
2,70
0,135
23,0
4,93
0,246
45,0
7,93
0,397
69,0
10,21
0,510
80,5
12,45
0,622
89,0
13,91
0,696
93,0
30
2,93
0,147
25,0
5,58
0,279
51,0
9,13
0,456
75,5
11,83
0,592
86,5
14,46
0,723
93,5
16,19
0,810
97,0
40
2,97
0,148
25,0
5,91
0,295
53,5
9,85
0,492
79,0
12,82
0,641
90
15,75
0,787
96,0
17,69
0,885
98,0
Затухание,
50
2,82
0,141
24,0
5,82
0,291
53,0
9,82
0,491
79,0
12,82
0,641
90
15,82
0,791
96,5
17,82
0,891
98,5
введённое в тракт, дб
60 \ 70
2.38
0,119
19,0
5,30
0,265
48,5
9,19
0,460
75,5
12,10
0,605
87,5
15,03
0,752
95,0
16,99
0,850
98,0
1,68
0,084
11,8
4,29
0,215
38,5
7,75
0,387
67,5
10,32
0,516
81,0
12,96
0,648
90,0
14,76
0,738
95,0
80
0,85
0,042
3,4 •
2,70
0,135
23,0
5,13
0,256
46,5
6,90
0,345
61,5
8,79
0,440
74,0
10,12
0,506
80,0
90
0,31
0,015
0,3
1,27
0,063
7,5
2,53
0,126
21,5
3,43
0,172
31,0
4,44
0,222
40,0
5,20
0,260
46,5
100
0,06
0,003
0
0,33
0,016
0,3
0,69
0,035
2,2
0,93
0,046
4,1
1,22
0,061
7,0
1,45
0,073
9,7
Примечание. SP подсчитывается суммированием значений Р по строкам табл. 10.1; Л = 0,05 SP.
10.4. Пример расчёта разборчивости
для высококачественного тракта в условиях сильного шума
Исходные данные
1) Схема тракта представлена на рис. 10.7.
2) Спектр передаваемой речи в полосе 250—3000 гц
частотным искажениям не подвергается.
ту т „
Рис. 10.7. Схема тракта с электрическим
иием шума
введе-
3) Шум вводится в тракт электрическим путём в полосе
частот 200—8200 гц.
4) Уровни речи и шума на приёмном конце тракта определе'
ны непосредственно у входа в слуховой канал под телефонами.
5) Суммарные уровни шума взяты равными 60, 80, 100 и
120 дб.
Последовательность расчёта и расчётные формулы
1. Так как при суммарном уровне шума 60 дб и выше
спектральный уровень ощущения шума Z>10 дб, то для вычисления
спектрального уровня ощущения формант Е' применяем
формулу
Здесь сумма В' +ST по своему смыслу представляет
спектральный уровень формант на приёмном конце. Обозначим эту
сумму для упрощения дальнейших расчётов через В"р\
откуда
•' = В"р - Вш.
2. Согласно условию задачи разборчивость должна быть
рассчитана в функции от суммарного уровня речи ?pS.
Зададимся значениями
В _ = 60, 80, 100, 120 дб.
247
Величины формантных приёмных уровней В"р для этих
значений В ъ
для
определяются, исходя из того, что известны
= 97,5 дб.
уровни
В'р ро
Они даны в табл. 10.1 предыдущего примера. Очевидно, что
для любого суммарного уровня ВрЪ величина спектрального
рЪ
р
уровня В"р будет отличаться от В' на столько децибел, на
сколько В Е отличается от 97,5 дб. Поэтому
где Д Връ = 97,5 - ВрЪ .
Для взятых нами суммарных уровней величины
ляются из табл. 10.4.
В "
опредеТаблица 10.4
№№
полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
97,5
ВР
55,0
55,0
53,0
51,2
49,7
48,4
47,4
46,5
45,8
45,3
45,0
44,7
44,5
43,8
42,8
Суммарный уровень речи Вр^у
60 .
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
37,5
вр
17,5
17,5
15,5
13,7
12,2
10,9
9,9
9,9
8,3
7,8
7,5
7,2
7,0
6,3
5,3
80
ДВРЯ
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
В"р
37,5
37,5
35,5
33,7
32,2
30,9
29,9
29,0
28,3
27,8
27,5
27,2
27,0
26,3
25,3
дб
100
*вря
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
-2,5
ВР
57,5
57,5
55,5
53,7
52,2
50,9
49,9
49,0
48,3
47,8
47,5
47,2
47,0
46,3
45,3
120
—22,5
—22,5
—22,5
—22,5
—22,5
-22,5
—22,5
—22,5
—22,5
—22,5
-22,5
—22,5
—22,5
—22,5
—22,5
В"р
77,5
77,5
75,5
73,7
72,2
70,9
69,9
69,0
68,3
67,8
67,5
67,2
67,0
66,3
65,3
Примечание. Указанные в таблице уровни Вр обеспечивают
суммарный уровень 60, 80, 100, 120 дб в полосе 0—10 000 гц, однако
мощность составляющих речи за пределами полосы 250—3000
пренебрежительно мала по сравнению с мощностью внутри этой полосы. Поэтому
погрешность в определении величин Вр составляет не более десятых долей
децибела.
248
Спектральные уровни шума Вш при заданных интегральных
уровнях Вш i определяются следующим образом:
= IQlg
= 10
'0
= 8200 - 200 = 8000 гц,
101gA/= 10lg 8000-39 дб.
Суммарный уровень шума Вш s,
Спектральный уровень шума Вш
дб
дб
60
21
80
41
Таблица
100
61
10.5
120
81
Расчёты разборчивости для каждого из суммарных уровней
шума F0-80—100-120 дб) сведены в табл. 10.6—10.9.
В этих таблицах величины коэффициента Р для 1-й полосы
(fcp = 250 гц) и 15-й полосы {fcp = 3100 гц) уменьшены против
значений, соответствующих графику на рис. 9.7, так как эти
100
90
80
70
60
50
ЬО
30
20
W
Полоса
пропускания
Ш+зооогц
'*
50 60 70 60 80 100 ПО 120
Рис. 10.8. Расчётные кривые и экспериментальные
точки зависимости слоговой разборчивости от
уровня речи при различных уровнях шума
полосы частично ограничены фильтрами, пропускающими полосу
частот от 250 до 3000 гц.
На рис. 10.8 построены расчётные кривые S=f(Bp^, ) при раз-
249
s
Таблица 10.6
№№ полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Итого
BpS=40 дб
it
ВР
- 2,5
- 2,5
- 4,5
- 6,3
- 7,8
- 9,1
-10,1
-11,0
-11,7
-12,2
-12,5
— 12,8
-13,0
-13,7
-14,7
S
?'
-23,5
-23,5
—25,5
-27,3
-28,8
-30,1
—31,1
—32,0
—32,7
-33,2
-33,5
—33,8
-34,0
—34,7
-35.7
Р=0,150
А=0,0075
S=0,05%
р
0,025
0,035
0,030
0,015
0,010
0,010
0,010
0,005
0,005
0,003
0,002
0
0
0
0
вш
5—60 дб
Вр\; = 60 дб
п
ВР
17,5
17,5
15,5
13,7
12,2
10,9
9,9
9,0
8,3
7,8
7,5
7,2
7,0
6,3
5,3
Е'
- 3,5
11 О у 0
— 5,5
- 7,5
— 8,8
— 10,1
-11,1
—12,0
-12,7
-13,2
—13,5
-13,8
— 14,0
-14,7
-15,7
;р=2,92
Л=0,146
S=25%
Р
0,20
0,38
0,31
0,25
0,21
0,20
0,19
0,16
0,15
0,15
0,13
0,12
0,12
0,11
0,05
, Вш=21 дб
ВрЕ=80 дб
п
ВР
37,5
37,5
35,5
33,7
32,2
30,9
29,9
29,0
28,3
27,8
27 5
24,2
27,0
26,3
25,3
В'
16,5
16,5
14,5
12,5
11,2
9,9
8,9
8,0
7,3
6,8
6,5
6,2
6,0
5,3
4,3
Р
0,50
0,84
0,82
0,80
0,77
0,75
0,73
0.72
0,70
0 68
0,67
0,66
0,65
0,64
0,32
SP=10,25
Л=0,51
S=80,
5%
Връ-100 дб
п
ВР
57,5
57,5
55,5
53,7
52,2
50,9
49,9
49,0
48,3
47,8
47,5
47,2
47,0
46,3
45,3
Е'
36,5
36,5
34,5
32,5
31,5
29,9
28,9
28,0
27', 3
26,8
26,5
26,2
26,0
25,3
24,3
Р
0,450
0,870
0,880
0,875
0,880
0,885
0,885
0,885
0,885
0,880
0,880
0,880
0,880
0,875
0,400
SP=12,29
Л=0,615
S=88%
Bpj = 120 дб
н
ВР
77,5
74,5
75,5
73,7
72,2
70,9
69,9
69,0
68,3
67,8
67,5
67,2
67,0
66,3
65,3
Е'
56,5
56,5
54,5
52,5
51,5
49,9
48,9
48,0
47,3
46,8
46,5
46,2
46,0
45,3
44,3
Р
0,50
0,66
0,67
0,69
0,70
0,72
0,73
0,75
0,76
0,76
0,78
0,78
0,78
0,79
0,50
SP=10,57
Л=0,529
S=82%
Таблица 10.7
to
сл
№№ полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Итого
BpS = 40 дб
п
ВР
- 2,5
- 2,5
- 4,5
- 6,3
-7,8'
- 9,1
—10,1
—11,0
-11,7
—12,2
-12,5
—12,8
—13,0
—13,7
-14,7
Е'
-43,5
—43,5
—45,5
-47,3
—48,8
—50,1
-51,1
-52,0
-52,7
—53,2
-53,8
-54,0
-54,7
-55,7
ЯР=0
Л=0
s=o
р
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
вш"
2 = 80 дб
Вр% = 6§ дб
п
вр
17,5
17,5
15,5
13,7
12,2
10,9
9,9
9,0
8,3
7,8
7,5
7,2
7,0
6,3
5,3
Е'
—23,5
-23,5
—25,5
—27,3
-28,8
—30,1
—31,1
—32,0
—32,7
-33,2
—33,5
—33,8
—34,0
-34,7
-35,7
SP=0,150
Л=0,0075
S=0,05%
Р
0,025
0,035
0,030
0,015
0,010
0,010
0,010
0,005
0,005
0,003
0,002
0
0
0
0
ВШ=М дб
ВpS =80 дб
ВР
37,5
37,5
35,5
33,7
32,2
30,9
29,9
29,0
28,3
27,8
27,5
27,2
27,0
26,3
25,3
Е'
— 3,5
— 3,5
— 5,5
- 7,5
— 8,8
—10,1
-11,1
-12,0
-12,7
-13,2
—13,5
—13,8
—14,0
-14,7
-15,7
Р
0,20
0,38
0,31
0,25
0,21
0,20
0,19
0,16
0,15
0,15
0,13
0,12
0,12
0,11
0,05
SP=2,73
Л=0,136
S=23%
в
п
вр
57,5
57,5
55,5
53,7
52,2
50,9
49,9
49,0
48,3
47,8
47,5
47,2
47,0
46,3
45,3
pS = lC0
Е'
16.5
16,5
14,5
12,5
11,2
9,9
8,9
8,0
7,3
6,8
6,5
6,2
6,0
5,3
4,3
SP=8,6
•
дб
Р
0,40
0,68
0,67
0,65
0,64
0,63
0,62
0,60
0,59
0,58
0,57
0,57
0,56
0,55
0,30
1
4=0,430
S=72%
в
п
вр
77,5
77,5
75,5
73,7
72,2
70,9
69,9
69,0
68,3
67.8
67,5
67,2
67,0
66,3
65,3
PS = 120
Е'
36,5
36,5
34,5
32,5
31,2
29,9
28,9
28,0
27,3
26,8
26,5
26,2
26,0
25,3
24,3
дб
Р
0,400
0,640
0,660
0,680
0,685
0,690
0,695
0,700
0,700
0,700
0,700
0,700
0,700
0,700
0,700
SP= 10,05
Л=0,5
-80%
10.8
с
а-
Табли
45
«5
II
из3
VO
о
о
7
45
7
о.
VO
о
о
я
о.
Q3
J§
о
II
VO
о
со
II
и?"
VO
о
¦Ч"
II
о.
Q,
ь,
* о.
ИЗ
* о.
CQ
0,
* о.
03
г О.
03
полос
1
350
о
16,5
ю
150
о
ю
со
1
ю
ю
,025
о
ю
-23
37,5
о
ю
-43
ю
о
ю
-63,
ю
см
1
550
о
16,5
ю
250
о
ю
со
1
ю
ю
035
о
ю
-23
37,5
о
ю
-43
ю
!i
о
ю
—63,
to
см
1
см
545
о
14,5
ю
ю
220
о
ю
ю
ю
ю
ю
о
со
о
о
ю
tf
с
3
35,5
о
ю
-45
ю
to
о
ю
U
С?
:>
ю
р
со
520
о
12,5
со
180
о
ю
t^
со
ю
015
о
ю
с
33,7
о
со
1-
со
О
со
-67
со
со
1
500
о
см
см
о
CD
о
оо
оо
1
см
см
ю
,010
о
оо
-28
32,2
о
оо
-48
см
см
о
оо
00
со
оо
1
ю
490
о
СП
СП
СП
о
150
о
о
1
СП
о
ю
,010
о
ое-
30,9
о
_
—50
СП
о
о
_
-70
__
СП
1
CD
470
о
СП
оо
СП
со
о
о
—
1
СП
о
о
о
*—4
со
1
29,9
о
*—4
-51
СП
о
_
-71
-ю,
460
о
о
со
о
со
120
о
о
см
1
о
,005
о
о
с
с
29,0
о
о
с
U
о
о
о
-72
о
1
оо
450
о
со
со
оо
со
115
о
см
1
со
оо
,005
о
см
со
28,3
о
-52
со
оо
о
-72
(^
1
СП
430
о
оо
CD
оо
со
113
о
см
со
1
оо
003
о
см
а
а
3
3
27,8
о
см
—53
оо
о
см
-73
см
с
о
425
о
ю
CD
Ю
СО
см
о
ю
со
1
ю
,002
о
ю
—— оо
27,5
о
to
—53,
ю
о
ю
-73
ю
-12
420
о
см
CD
см
со
о
о
о
оо
СО
1
см
о
оо
ее—
см
см
о
оо
—53
см
о
оо
-73
оо
см
1
см
415
о
о
CD
О
СО
о
о
о
о
о
$
о
о
¦л
О1
н
3
27,0
о
о
-54
о
о
о
I-
р
о
с
3
СО
410
о
со
ю
со
66
090
о
со
со
о
t^
с
р
26,3
о
г-
-54
со
со
о
-74
СО
1
200
о
со
со
ю
CD
040
о
t^
ю
со
ю
о
tr
с
3
25,3
о
—55
со
ю
о
и
3
1
to
ю
со
CD
со
II
а.
о
о
II
а,
У\
о
ю
о
II
о
II
а.
о
II
а,
У\
ОГО
н
см
со
со
о
II
см
о
п
II
ю
t^
о
<—)
о
II
о
II
о
II
II
СО
со
ю
II
СО
о
о
II
о
II
со
о
II
СО
252
Таблица 10.9
ft
hp
57,5
57,5
55,5
53,7
52,2
50,9
49,9
49,0
48,3
47,8
47,5
47,2
47,0
46,3
45,3
Вш =12С дб
Вр ? = 100 дб
Е'
—23,5
-23,5
—25,5
-27,5
—28,8
—30,1
-31,1
—32,0
—32,7
—33,2
—33,5
—33,8
—34,0
-34,7
—35,7
Sp= 0,070
Л = 0,003?
S= 0
Р
0,015
0,020
0,020
0,010
0,005
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-
ВР
77,5
77,5
75,5
73,7
72,2
70,9
69,9
69,0
68,3
67,8
67,5
67,2
67,0
66,3
65,3
Вш = Я1 дб
ВрЪ = 120 дб
Е'
- 3,5
— 3,5
— 5,5
-7,5
- 8,8
— 10,1
-11,1
— 12,0
— 12,7
—13,2
— 13,5
—13,8
—14,0
—14,7
—15,7
2 р= 1,109
Л = 0,055
S - 6%
р
0,100
0,160
0,140
0,110
0,100
0,090
0,080
0,070
0,060
0,055
0,055
0,050
0,050
0,045
0,025
Результаты расчёта представлены в табл. 10.10
Таблица 10.10
Вр J-. дб
40
60
80
100
120
S°/n при суммарных уровнях шума Вш^, (дб)
60
0,05
25,0
80,5
88,0
82,0
80
0
0,05
23,0
72,0
80,0
100
0
0
0,05
15,3
59,0
120
0
0
0
0
6,0
253
личных шумах. На том же рисунке кружками нанесены
экспериментально измеренные в тех же условиях значения слоговой
разборчивости, заимствованные из ранее приведённого рис. 9.14.
Сопоставление показывает, что расчётные кривые
экспериментально подтверждаются. Тенденция к несколько большему
наклону экспериментальных зависимостей свидетельствует о
повышенном разбросе порогов слышимости, имевшем место в
измерявшей бригаде.
10.5. Пример расчёта разборчивости для тракта городской
телефонной связи
Исходные данные
1) Разговорный тракт содержит в своём составе:
— два абонентских телефонных аппарата ТАН-5;
— две абонентские линии с постоянным затуханием по
0,75 неп каждая;
— два питающих мостика АТС-47 с подключёнными к ним
оконечными приборами соединительной линии;
— магазин затуханий при Z=600 ом, имитирующий
переменное затухание соединительной линии между РАТС.
Схема тракта приведена на рис. 10.9.
15бар
Рис. 10,9. Расчётная схема тракта городской
телефонной связи
2) Звуковое давление речи на микрофоне передающего
аппарата принято равным 15 бар (97,5 дб).
3) Суммарный уровень шума в помещении Вш1] =40 дб.
Спектральная характеристика шума показана на рис. 10.10.
Линейным шумом можно пренебречь.
4) Частотная характеристика заглушения слуховой
раковины телефона, измеренного как разность уровней звука в
свободном звуковом поле и у входа в слуховой канал под
заглушкой, дана на рис. 10.11.
5) Частотные характеристики отдачи телефонного аппарата
ТАН-5 на передачу {Ai) и на приём {А2), измеренные согласно
рекомендации, приведённой в гл. 8, даны на рис. 10.12 и 10.13.
254
X6m.9ff
20
10
О
40
~с°№ 200 500 ЮОО 2000 500010000
Рис. 10.10. Спектральная
характеристика комнатного шума
11
Суммарный иробень
Wdd
ч,
ч
s i
20
15
10
¦¦И
_
ту
•
i
1гц
100 200 S00 Ю00 2000 5000 Ю000
Рис. 10.11. Заглушение слуховой
раковины телефона
то
80
60
20
0
•
Л /
ь
\
\
100 200 300 500 ЮОО 200030005000 10000
Рис. 10.12. Частотная характеристика
отдачи телефонного аппарата ТАН-5 на
передачу
255
350
300
250
ZOO
150
100
50
О
100 ZOO 300 500 1000 2000 5000 10000
Рис. 10.13. Частотная характеристика отдачи
телефонного аппарата ТАН-5 на приём
30
го
15
ю
0 500
6
.
I
W
>
Заштрихованная
площадь -затихание, д
носимое приборами пи г
мостиков яте
1500
2500 3500
f.Zu,
5ODO
Рис. 10Л4. Затухание тракта городской
телефонной связи
.256
6) Затухание Ь электрической части тракта между
зажимами передающего и приёмного телефонных аппаратов было
измерено в реальной схеме включения (рис. 10.9).
На рис. 10.14 приведена частотная зависимость затухания Ь
для случая ЬСл=0. Значения b для других затуханий Ъсл
получаются параллельным сдвигом этой кривой вверх на
соответствующее число децибел (8,7 дб на каждый неп).
7) Так как реальный порог слышимости артикуляционной
бригады, проводящей контрольные измерения разборчивости,
неизвестен, то примем для расчёта средний моноуральный порог
слышимости по давлению j30 согласно табл. 7.1. Из этой же
таблицы берутся значения логарифмической ширины критической
полосы слуха к при моноуральном слушании.
8) Величины В'р и зависимости P=f(E') и S=f(A) берутся
согласно гл. 6.
Последовательность расчёта и расчётные формулы
1. Вычисляется величина маскировки М, при этом ввиду
малой величины шума в помещении приёма и достаточно высокого
затухания местного эффекта пренебрегаем составляющей шума,
которая могла бы проникнуть через цепь местного-эффекта, т. е.
принимаем во внимание только шум в помещении приёма.
Расчётная формула
Z = Bm + k — Ь3— р0,
M=f(Z), согласно рис. 7.13.
2. Определяется эффективный уровень ощущения Е' по
формуле
Е' = В'р + к + S12-
где S12
3. После определения коэффициента восприятия Р для всех
взятых равноартикуляционных полос, согласно зависимости
Р=/(?'), формантная разборчивость находится по формуле
А = 0,05
а искомая слоговая разборчивость — согласно зависимости
S=f(A).
Расчёт сведён в табл. 10.11 и 10.12.
') Множитель 10 ~ под знаком логарифма появился .потому, что
величине бар
на отдачи А\ выражена в — , а отдачи Лг — в — .
бар в
17—294 257
Таблица 10.11
№№
полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
тср' Ч
250
500
650
800
950
1125
1300
1500
1700
1875
2050
2225
2425
2725
3100
вш
к
ьз
Ре
Z1)
м
дб
16,5
11,0
9,0
7,5
5,5
4,5
3,5
2,6
1,5
1,0
0
—0,5
-1,0
—2,0
-3,0
16,8
17,0
17,3
17,6
17,8
18,2
19,0
19,5
19,9
20,4
20,7
21,1
21,4
22,0
22,8
0,8
0,9
1,0
1,1
1,3
1,5
1,9
2,4
2,9
3,5
4,2
4,8
5,8
7,6
11,0
20,1
15,0
13,5
13,0
12,6
12,9
13,3
14,4
14,8
15,1
15,0
14,3
13,4
12,1
11,3
12,4
12,1
11 ,8
11,0
9,4
7,3
7,3
5,3
3,7
2,8
1,5
1,5
1,2
0,3
-2,5
12,4
12,1
11,8
11,0
9,5
7,5
7,5
6,0
5,0
4,4
3,7
3,7
3,5
3,1
2,0
№№
полос
г
В , дб
н
55,0
55,0
53,0
51,2
49,7
48,4
47,4
46,5
45,8
45,3
45,0
44,7
44,5
43,8
42,8
i
к, дб
16,8
17,0
17,3
17,6
17,8
18,2
19,0
19,5
19,9
20,4
20,7
21,1
21 ,4
22,0
22,8
MB
бар
4,5
8,7
16,5
21,3
33,0
95,0
67,0
52,0
61,5
97,0
108,0
78,0
44,0
25,0
12,0
20 lg АхАг
А б0Р
/12»
6
56,0
80,0
116,1
350,0
150,0
60,0
34,0
22,7
18,0
16,0
14,0
13,5
14,0
12,0
6,0
• ю-3
S12, дб
—12,0
- 3,3
5,5
17,4
13,8
15,0
7,0
1,7
0,8
3,8
3,6
0,4
- 4,2
— 10,5
—22,9
М, дб
12,4
12,1
11,8
11,0
9,5
7,5
7,5
6,0
5,0
4,4
3,7
3,7
3,5
3,1
2,0
Ре, дб
Ъ, дб
Е', дб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
?' =
20,1
15,0
13,5
13,0
12,6
12,9
13,3
14,4
14,8
15,1
15,0
14,3
13,4
12,1
11,3
19,5
15,4
14,5
14,1
14,1
14,6
15,0
16,8
17,8
18,8
19
20
21
22
24,2
7,8
26,2
36,0
48,5
44,1
46,6
37,6
30
28
31
31
27,9
23,5
17,5
5;2
0,73
0,98
1,00
0,93
0,97
0,96
1,00
0,99
0,99
0,99
0,99
0,98
0,98
0,93
0,66
1Р= 14,08
А =-0,709
S = 93%
258
На рис. 10.15 приводится зависимость S=f(bCA), построенная
по данным табл. 10.12. Кружками на том же графике отмечены
результаты измерений, выполненных на реальном тракте,
собранном согласно схеме рис. 10.9.
wo
90
Ш
70
60
50
UQ
50
°0 1,0 2.0 '~40 \D 5.0
Рис. 10.15. Сопоставление расчёта и
измерения разборчивости городского
телефонного тракта
)
—-^
N
\
N
-
\
\
\
Ъсл
Е', дб
—0,9
17,5
27,3
1,0
35,4
37,9
28,9
21,4
20,2
22,5
22,4
19,2
14,8
8,8
—3,5
sp =
А =
S =
=1 неп
р
0,47
0,92
0,99
1,00
1,00
1,00
0,99
0,96
0,95
0,97
0,97
0,95
0,85
0,77
0,39
¦- 13,18
= 0,659
90,5%
Е', дб
—9,6
8,8
18,6
31,1
26,7
29,2
20,2
12,7
11,5
13,8
13,7
10,5
6,1
0,1
— 12,3
SP =
А —
S =
2 неп
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
11
0 1
Р
,21
,77
,94
,99
,98
,99
,95
,85
,82
,88
,88
,81
,66
,50
,25
48
O4
85%
л
Е', дб
-18,
0,
9,
22,
18,
20,
11,
4,
2,
5,
5,
1.
- 2,
- 8,
-21,
ЪР
А
S
3
1
9
4
0
5
5
0
8
1
0
8
6
6
0
=
3 неп
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
8,"
Р
,06
,50
,79
,97
,93
,95
,82
,62
,58
,65
,65
,55
,41
,23
,04
7Ъ
0,437
74%
Ь ¦=
ел
Е', <
—27
— 8
1
13
9
11
2
— 4
— 5
— 3
— 3
— 6
— 11
—17
—29
ИР
А
S
16
,0
,6
,2
,7
,3
,8
,8
,7
,9
,6
,7
,9
,3
,3
,7
„ .
—
4 неп
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
р
,01
,22
,52
,87
,78
,82
,58
,35
,31
,39
,37
,28
,17
,08
,01
5.76
0,288
51%
Таблица
Е', дб
—35,7
—17,3
- 7,5
5,0
0,6
3,1
— 5,9
—13,4
— 14,6
— 12,3
—12,4
— 15,6
—20,0
—26,0
—38,3
VI р 1
10.12
неп
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3,1
р
,08
,26
,65
,51
,59
,31
,14
,11
,15
,15
,10
,05
,01
1
1,155
26%
17*
259
Сопоставление расчётных и экспериментальных данных
показывает удовлетворительное соответствие между ними.
Обращает на себя внимание участок кривой, соответствующий малым
затуханиям @—1,5 неп), где экспериментальные данные имеют
значительную тенденцию к снижению по сравнению с
расчётными.
Это обстоятельство, выявляющееся при измерениях с
реальными телефонными аппаратами и ие имеющее место на
высококачественных измерительных трактах1), было замечено и
другими исследователями. Учесть его сознательно в расчёте
затруднительно, прскольку физическая природа явления пока не ясна.
Имеется гипотеза, согласно которой дополнительные потери
разборчивости при малых затуханиях тракта возникают в
подобных случаях вследствие завихрения потока воздуха в отверстиях
решётки амбушюра микрофона (явление турбулентности). При
наличии же достаточного затухания в разговорном тракте
искажающее воздействие перестаёт оказывать влияние на приёмный
конец.
Предположение это пока ещё не может считаться
доказанным. Поскольку, однако, при малых затуханиях разборчивость
телефонных трактов всегда достаточно высока, то существенного
практического значения этот вопрос не имеет.
10.6. Пример расчёта разборчивости для разговора
по каналу аппаратуры частотного уплотнения
Исходные данные
1. Скелетная схема тракта представлена на рис. 10.16.
2. У абонентов установлены телефонные аппараты АТС —
БАГТА завода ВЭФ. Частотные характеристики отдачи
телефонных аппаратов на передачу Л[ и на приём А2 измеренные в
реальной схеме включения, представлены на рис. 10.17 и 10.18.
3. Междугородный разговор происходит через городские
станции системы АТС-47, междугородные коммутаторы на МТС и
аппаратуру частотного уплотнения типа К-60, которая работает по
четырёхпроводной системе. Затухание абонентских линий на
частоте 1000 гц равно 0,5 неп. Затухание соединительных линий
между АТС и МТС на частоте 1000 гц равно 0,25 неп.
4. Для удобства расчёта измерена результирующая
характеристика затухания местной части тракта Ь\ между зажимами
абонентского аппарата и входом (выходом) канала аппаратуры
К-60. Эта характеристика учитывает затухание абонентской и
') Последнее указывает, что ни установленная система постоянных речи,
ни общая методика расчёта в этом расхождении не повинны.
260
6ДГТД
К-60
6ДГТД j
Рис. 10.16. Расчётная схема тракта
междугородной связи
60
50
30
20
10
мв
дар
, Ь ги
100 200 500 1000 ?П00 5000 10000
Рис. ЮЛ7. Отдача телефонного
аппарата БАГТА АТС на передачу
600
>Ч
500
Ш)
300
200
100
0
1 г
!
1
*>—
к!
100 Z00 500 WOO 2000 500010000
Рис. 10.18. Отдача телефонного
аппарата БАГТА АТС на приём
261
соединительной линий, а также затухания станционных
четырёхполюсников на АТС и МТС (эти затухания приблизительно
одинаковы и составляют на частоте 1000 гц около 0,1 неп каждое).
Частотная зависимость 6i = cp(/) приведена на рис. 10.19.
га
15
w
5
О 500 10001500 2000 2500 3000 3500 kOOO Ш05000
Рис. 10Л9. Затухание (местной части тракта
\
60
50
40
30
20
W
¦¦ о.
5. Полоса пропускания канала К-60 составляет 300—3500 гц.
Остаточное затухание канала Ьк в этой полосе складывается из
усиления канала SK, равного 2 неп, и затухания удлинителей и
дифференциальных систем, которое составляет на передающем
конце четырёхпроводного тракта 62=1,5 неп и на его приёмном
конце 63= 1,3 неп.
Таким образом, номинальное остаточное затухание канала
равно bK = SK—{bu+b^=2,0—A,5+1,3) -0,8 неп G 56).
Частотная зависимость
величины Ьк с учётом
кварцевого канального фильтра
представлена на рис. 10.20.
6. Среднее звуковое
давление речи на микрофоне
принято равным 15 бар
(97,5 дб).
Уровень шума в
помещениях передачи и приёма
Вшо =50 дб. Спектральная
характеристика шума
аналогична таковой в
предыдущем примере, а поэтому
отдельно не приводится.
Разница состоит лишь в том, что в настоящем случае спектральные
уровни берутся на 10 дб выше, чем в примере 10.5, поскольку
суммарный уровень шума там составлял 40 дб.
8. Напряжение линейного шума на выходе канала дальней
связи составляет Uлш = \,\ мв. Спектр линейного шума считаем
равномерным.
262
М.ги,
100 Z00 Ш 1000 2000 5000 10000
Рис. 10.20. Частотная характеристика
остаточного затухания канала К-60
9. Речевые постоянные (В' , Р) берутся согласно гл. 6,
постоянные слуха при моноуральном слушании (р0, к) —согласно
гл. 7 аналогично предыдущему примеру.
Последовательность расчёта и расчётные формулы
1. В соответствии с заданной шириной полосы частот,
пропускаемой каналом, принимаем в расчёт 15 равноартикуляционных
полос, начиная с первой.
2. Так как вычисление эффективного уровня ощущения
результирующего шума Z показывает, что для всех расчётных
полос, кроме 15-й, Z>10 дб, то расчёт эффективного уровня
ощущения формант Е' будем вести по сокращённой формуле,
независимо от параметров слуха |30 и к:
Е' = В'р-Ь-Вш.
Здесь суммарное затухание тракта Ь от микрофона
передающего конца до уха слушающего на приёмном конце
определится, согласно исходным данным, по формуле
Поэтому окончательно
E' = B'p + S12-2b1-bK-Btu.
Аналогично предыдущему примеру
Sia = 20 lg Л±Л210~3, дб.
3. В этой формуле спектральный уровень результирующего
шума Вш определяется путём логарифмического сложения
акустического шума помещения приёма ВшХ и линейного шума Вш2,
приведённых к уху слушающего:
Уровень акустического шума помещения приёма у входа в
слуховой канал равен
Ь
3,
агде Вш0 — уровень шума в помещении,
Ь3 —заглушающее действие слуховой раковины телефона
{рис. 10.11 предыдущего примера).
263
Уровень линейного шума у входа в слуховой канал подсчи-
тывается следующим образом:
о 2IO_4 ,
где иш2 — спектральная величина напряжения шума на входе
приёмного телефонного аппарата;
Л2 — этдача телефонного аппарата на приём.
В свою очередь, величина 1/ш2 может быть приближённо
подсчитана по известному суммарному напряжению линейного
шума на выходе канала дальней связи V лш с учётом того, что
спектр этого шума равномерный, по формуле
иш*=---^=- Ю 20 ,
ш2 Уд/
Здесь Af=f2—fi = 3500—300 = 3200 гц.
Окончательно
\—4
Ь±
Мы пренебрегли в этом примере шумом, проникающим через
тракт из помещения передачи Вш3, и шумом, проникающим
через цепь местного эффекта Вш, на том основании, что
уровень этих шумов будет более чем на 10 дб ниже уровня
суммарного шума ВШ1{ + )ВШ2.
В этом нетрудно убедиться, если для любой из частот в
пределах интересующей нас полосы вычислить значения Вш3 и Bmi
по формулам:
где bмэ — затухание местного эффекта от микрофона до уха
слушающего, которое для телефонного аппарата
БАГТА составляет на средних разговорных частотах
25—30 дб.
Например, для частоты 800 гц:
Вш3 = Вш0-Ьмэ=\7,5-\7,9 = -0А дб,
Вш* = Вш0-Ь=\7,5-25,0 - - 7,5 дб.
264
Таблица 10.13
полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Акустический шум
Вш0,
дб
26,5
21,0
19,0
17,5
15,5
14,5
13,5
12,6
11,5
11,0
10,0
9,5
9,0
8,0
7,0
И/1
h,
дб
0,8
0,9
1,0
1,1
1,3
1,5
1,9
2,4
2,9
3,5
4,2
4,8
5,8
7,6
11,0
Dw0 О
Вши
дб
25,7
20,1
18,0
16,4
14,2
13,0
11,6
10,2
8,6
7,5
5,8
4,7
3,2
0,4
-4,0
3
Линейный I
илш в
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
19,5-10-6
blt дб
16,7
11,2
9,5
8,6
8,1
8,0
8,1
8,5
8,9
9,2
9,6
10,0
10,4
10,8
11,3
лум
А бпР
в
65,0
70,0
133,0
232,0
63,0
27,0
22,0
16,0
11,9
11,9
16,5
20,0
20,0
6,0
2,5
Вш2
дб
—0,8
5,5
12,7
18,5
7,6
0,4
-1,5
-4,6
-7,6
-7,9
—5,5
-4,2
-4,6
-15,5
—23,6
UAUiA2
ъ V& f
2-Ю-4
в . , б
ш
25,7
25,7
19,1
20,4
15,1
13,0
11,6
10,2
8,6
7,5
5,8
5,2
3,9
0,4
—4,0
полос
1
2
3
4
5
6
7
8
V
дб
55,0
55,0
53,0
51,2
49,7
48,4
47,4
46,5
S12 =
бар
4,0
7,5
10,8
24,0
53,0
21,5
15,1
19,5
20UMxA
.fig» '
е
65,0
70,0
133,0
232,0
63,0
27,0
22,0
16,0
, 10~3
S12, дб
-11,7
-5,6
3,2
15,0
10,5
-4,6
-9,5
— 10,2
2Ь„ дб
33,4
22,4
19,0
17,2
16,2
16,0
16,2
17,0
Ьк,дб
9,1
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
Таблица
Bw,d6
25,7
25,7
19,1
20,4
15,1
13,0
11,6
10,2
?', дб
—24 9
-5,7
20,1
21,6
21,9
8,4
3,1
2,1
10.14
р
0,02
0,32
0,95
0,96
0,97
0,75
0,60
0,56 ¦
265
Продолжение
№№
полос
9
10
11
12
13
14
15
в'р>
дб
45,8
45,3
45,0
44,7
44,5
43,8
42,8
?' =
37
44
59
26
21
18
4
ВР ¦
ме
бар
,5
,0
,5
,8
,0
,5
,0
м— *^
11
11
16
20
20
6
2
12
ар
в
,9
,9
,5
,0
,0
,0
,5
ю-3
—7
—5
—0
—5
7
—19
—40
дб
,0
,6
,2
,7
,5
,0
,0
-ьк-
17
18
19
20
20
21
22
дб
,8
,4
,2
,0
,8
,6
,6
Ьк,дб
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
Вш'дб
8,6
7,5
5,8
5,2
3,9
0,4
-4,0
*л =
S =
?'. дб
4
6
12
6
5
—4
—30
9,07
0.45С
75%
,0
,8
,8
,8
,-3
,2
,8
\
0
0
0
0
0
0
0
р
,62
,71
,85
,71
,67
,37
,01
4. Для определения разборчивости формант используем
известную формулу
15
Л = 0'052Р«'
к=1
после чего слоговая разборчивость 5 берётся по графику S=f(A).
Расчёт сведён в табл. 10.13 и 10.14.
Итак, в результате расчёта получен вывод, что при
нормальном междугородном разговоре обеспечивается качество
передачи, укладывающееся в норму хорошего (см. табл.
1.1—хорошее качество передачи S = 55-f-80%).
Интересно отметить значительную роль характеристик
местной части цепи в формировании результирующей
характеристики междугородного тракта. Это приводит к тому, что высокая
степень равномерности остаточного затухания канала сводится
на нет большими частотными искажениями, вносимыми
местными линиями и телефонными аппаратами.
Если скорректировать характеристики телефонных аппаратов
(например, путём применения усилителей со специально
рассчитанной характеристикой усиления) так, чтобы по всему
разговорному спектру обеспечивалась результирующая отдача 5i2 = 0,
И подсчитать для этого случая аналогичным способом величину
разборчивости, то получим цифру 5 = 86%, т. е. отличное
качество передачи.
266
На рис. 10.21 сопоставлены результирующие характеристики
остаточного затухания канала К-60 реального междугородного
тракта в целом и тракта, для которого характеристика отдачи
аппаратов скорректирована так, что 512 = 0.
I к, Ь, Ьо, дб
00 200 500 1000 2000 5000 10000
Рис. 10.21. Искажения, вносимые в
канал дальней связи местной
частью тракта
10.7. Пример расчёта разборчивости тракта
с нелинейными элементами
Исходные данные
1. Тракт состоит из двух оконечных телефонных аппаратов
системы МБ с угольными микрофонами, непосредственно соеди-
Аи !,
В'ра UOi Ввых
щ
1
1
Линия
"Г
1
I Г !
I гЧ! Рт
№
h~*°\ Лти—
Рис. 10.22. Расчётная схема тракта
с нелинейным микрофоном
нённых кабельной линией (в экспериментальной установке —
искусственной кабельной линией с частотнозависимыми
параметрами). Скелетная схема тракта представлена на рис. 10.22.
2. Характеристика отдачи микрофона МК-Ю, снятая при
звуковом давлении р= 15 бар, представлена на рис. 10.23.
3. Амплитудная характеристика микрофона U0 = q>(pM),
снятая как зависимость напряжения на согласованной с
микрофоном нагрузке Uo от звукового давления рм при возбуждении
микрофона речевым спектром, приведена на рис. 10.24.
267
25
20
15
10
5
Снята
при
р = 15 бар
7
л
R
.;м,
и
f,2U
100 200 500 1000 2000 5000 10000
Рис. 10.23. Частотная
характеристика отдачи микрофона
т радио-
артикуляционных полос
0
5 10 15 20 25 30 35 40
Рис. '10.24. Амплитудная характеристика
микрофона, снятая при речевом
спектре (верхняя кривая), и вычисленные
характеристики для средних частот рав-
ноартикуляционных полос
268
4. Сопротивление микрофона в динамическом состоянии
при возбуждении звуком речевого спектра /?и = 35 ом.
5. Отдача телефона ТК-47 Лг=ф(/) и частотная
характеристика модуля его сопротивления 2г = ф(/) даны на рис. 10.25.
1200
W00
800
600
гоо
о
,
1
Zr
/
/
/
/
i
/
2400
2000
1600
1200
800
400
100 WO 500 WOO 2000 5000 10000
Рис. 10.25. Частотная зависимость
отдачи и модуля сопротивления
телефона
6. Частотная зависимость рабочего затухания схемы
телефонного аппарата на передачу Ьо = ф(/) и частотная
характеристика рабочего затухания схемы телефонного аппарата на
приём Ье=ф(/) приведены на рис. 10.26.
7. Частотная зависимость километрического затухания
кабеля $c=q>(f) представлена на рис. 10.27.
8
6
4
2
О
-2
Ъ0,Ъе,дб
\
\
\
s—
А
/
т
X
fie, Об
3
2
1
п
-'
"
1000 2000 4H0 4000 100 200 500 1000 2000 5000 WOO
Рис. 10.26. Частотные характеристи- Рис. 10.27. Частотная зависимость
ки рабочего затухания схемы теле- километрического затухания кабеля
фонного аппарата на передачу
(Ьо) и приём (Ье)
8. Приём и передача происходят в тихих условиях.
Значения среднего порога слышимости рж, измеренного
непосредственно в тех условиях, в которых ведётся приём, т. е. с учётом
маскировки шумом, даны в табл. 10.15-
269
/, гц
250
32,5
500
27,1
650
25,3
800
24,0
950
21,9
Таблица
1125
20,4
10.15
1300
20,8
Продолжение
f, гц
Рж. дб
1500
20,4
1700
19.&
1875
19,5
2050
18,7
2225-
18,0
2425
16,9
2723
15,2
3100
13,3
Последовательность расчёта и расчётные формулы
1. По заданной амплитудной характеристике ^о
строится амплитудная характеристика Ввых =f(Bex ) в
логарифмическом масштабе для частоты максимальной отдачи. Так
как амплитудные характеристики для других частот
получаются просто параллельным сдвигом кривой ВШх =f(Bejc) на
величину AJ5, то можно не строить всё семейство кривых, а при
определении искомой величины Ввх для заданной частоты
корректировать абсциссу, добавляя к ней поправку АВ, как это
показано на графике рис. 10.28.
На рис. 10.28 по оси абсцисс отложены уровни звукового
давления относительно 2.10 бар, а по оси ординат — уровни
напряжения на выходе микрофона относительно 1 мв.
2. Для каждой из средних частот равноартикуляционных
полос вычисляется уровень напряжения В вых на выходе
микрофона, соответствующий порогу слышимости для речи Р = |3Л—к
на приёмном конце тракта.
Для получения общей формулы для подсчёта величины ВвЫХ,
найдём сначала выражение для уровня напряжения UT на
телефоне приёмного аппарата, а затем, зная затухание тракта
между микрофоном и телефоном, определим искомый уровень
Веых , как уровень напряжения JJq на выходе микрофона.
Напряжение на телефоне
20
~4
20
л,
рт = р01020 - 2-10~4 • 1020 = 2-
^20
Мв,
270
поэтому UT =-г- -10 , отсюда уровень напряжения UT от-
носительно 1 мв
20\gUT =p —201g^r—14.
A0.1)
Полагая далее, что микрофон включён в схему
согласованно, разность уровней напряжений Uo и UT можно определить,,
исходя из рабочего затухания тракта между микрофоном и
телефоном Ьр и соотношения сопротивлений ZT и RM.
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-4D
-50
-60
-70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Рис. 10.28. Амплитудные характеристики
микрофона в логарифмическом масштабе
При согласованном включении микрофона перепад уровней
напряжения равен
Ввых
У
/
/
/
/
/
/
/-.
/-*
у
-о—У
Z
/у
У/
Z
е—
>
/
/
Нмплиту
пая харакгперист
для линейного ми/
д-
<ро-
?l = a -101g
R
¦м
откуда
!-p-101g^l
A0.2)
Из A0.1) и A0.2) вытекает общая формула
ввых = Р — 20 Ig ^т ~ 14 + b. - 10 lg_
¦м
271
Здесь, в свою очередь, рабочее затухание Ьр согласно гл. 8
определяется суммой
ьр = ь0 + ье + ьс,
где Ьс = рс/.
3. По графику амплитудных характеристик Ввых ~f(Bex)
определяется уровень звукового давления ВдХ на микрофоне
соответствующий порогу слышимости на приёме. Этот уровень
можно рассматривать как уровень формант на входе тракта
В'о, соответствующий порогу слышимости |3 на выходе
тракта, В'р0 = Ввх.
4. В соответствии с методом, изложенным в гл. 9, находим
условный уровень ощущения формант Е'н как разность Е'н —
5. Определяем величину коэффициента восприятия Р,
полагая, что аргумент функции P=f(E/) равен найденной
величине Е'й.
6. Находим разборчивость формант А по номограмме
рис. 10.1 и слоговую разборчивость 5% по зависимости S=f(A).
Расчёт сведён в табл. 10.16 и 10.17. Соответствующая
номограмма построена на рис. 10.29.
На рис. 10.30 дана расчётная зависимость ?=/(/). Белыми
кружками на этом рисунке отмечены эдспериментально
полученные данные. Пунктиром проведена расчётная зависимость
*S=/i(/), вычисленная без учёта нелинейности амплитудной
характеристики микрофона. В этом случае эффективный уровень
ощущения формант определялся по формуле
где приведённые отдачи микрофона и телефона равны:
600 •
Приведённый пример показывает, что в ряде случаев учёт
нелинейности амплитудных характеристик элементов тракта
может иметь существенное практическое значение.
Следует заметить, что для иллюстрации расчётного метода
был выбран микрофон с заведомо повышенной нелинейностью.
В большинстве же случаев расчёты разборчивости для трактов
с угольными преобразователями могут выполняться без
значительной ошибки в предположении их линейности.
272
Е'.дб
10
15
20
25
35 "щ
пэ=26,3смг
600
1000
1400
1800
Go -100 см2
2200\ Щ14(ЩЩ 10000
W0 600 1200 1600 2000 2Ь00 2800 3700 8000
Рис. 0.29. Графический расчёт
разборчивости
о
wu
93
80
70
60
50
ЗП
<
)
Сцчёторг
нелинейности
¦ без учёта
нелинейности
о Эксперимент
1
N
\
\
\
N
L.XM
15
20
25
Рис. 10.30. Разборчивость телефонного
тракта с нелинейным микрофоном
18—294
273
ю
Таблица 10.16
1 JMaJSls полос
1
2
3
4
5
6
7
сэо
9
10
11
12
13
14
15
Р*.
дб
32,5
27,1
25,3
24,0
22,1
20,4
20,8
20,4
19,8
19,5
¦18,7
18,0
16,9
15,2
13,3
Р-Р*-«
к ,
дб
16,8
17,0
17,3
17,6
17,8
18,2
19,0
19,5
19,9
20,4
20,7
21,1
21,4
22,0
22,8
Р.
дб
15,7
10,1
8,0
6,4
4,3
2,2
1,8
0,9
—0.1
-0,9
—2,0
-3,1
-4,5
—6,8
-9,5
Телефон
АТ
бар
в
240
262
332
1100
220
80
54
34
30
19
14
19
23
30
10
20 1? Л т
дб
47,5
48,4
50,5
60,9
46,9
38,1
34,7
30,7
29,6
25,5
22,9
25,5
27,3
29,6
20,0
ь.
"«,
ОМ
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
= 10 lg-
ZT.
ом
220
400
500
560
640
760
860
980
1060
1170
1260
1360
1410
1620
1800
bz,
дб
8
10,6
11,5
12,0
12,6
13,3
13,9
14,5
14,8
15,2
15,5
15,9
16,0
16,6
17,2
Аппараты
be,
дб
7,5
5,9
5,4
5,1
4,9
4,7
4,5
4,7
5,8
5,0
5,3
5,4
5,4
5,8
5,9
be,
дб
7,5
0,5
-1.3
-1,5
-1,3
-0,7
0,8
2,2
3,1
3,8
4,3
4,8
5,4
6,3
7,4
дб'
0,72
1,00
1,20
1.40
1,60
1,80
1,90
1.98
2,08
2.17
2,20
2,23
2,30
2,40
2,50
1=5
be,
дб
3,6
5,0
6,0
7,0
8,0
' 9,0
9,5
9,8
10,4
10,8
11,0
11,1
11,5
12,5
12,5
1
км
h,
дб
18,6
11,4
10,1
10,6
11,6
13,0
14,8
16,7
19,3
19,6
20,6
21,3
22,3
24,6
25/8
Р " \
1-11
дб'
10,8
15,0
18,0
21,0
24,0
27,0
28,5
29,7
31,2
32,6
33,0
33,4
34,5
36,0
37,5
+ ье +
) КМ
ЬР,
дб
25,8
21,4
22,1
24,6
27,6
31,0
33,8
36,6
40,1
41,4
42,6
43,6
45,3
48,1
50,8
ьс
1-21
be,
дб
18,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
47,5
49,5
52,0
54,3
55,0
55,7
57,5
60,0
62,5
км
ЬР,
дб
33,0
31,4
34,1
38,6
43,6
49,0
52,8
56,4
60,0
63,1
64,5
65,9
68,3
72,1
75,8
лос
о
е
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
В'р'
55,
55,
53,
51,
49
48
47
46
45
45
45
44
44
43
42
дб
0
0
0
2
7
4
4
5
8
3
,0
,7
,5
8
,8
По
номограмме
вЫХ'
дб
—35
—51
—57
—69
—57
-50
—52
—41
—39
—36
—33
—37
—39
—42
—34
j
i
,2
,5
,9
,9
,6
,2
,0
,6
,2
,0
,8
,2
,5
,4
,9
4 =
S =
= 5
км
г
Бр0,
дб
42,
26,
17,
4,
14
17
13
23
28
29
29
30
29
27
38
0
0
5
5
5
5
0
5
0
5
,0
,0
,0
,0
,0
= 0,698
= 93%
Е'н,
дб
13
29
35
46
35
30
34
23
17
15
16
14
15
16
4
,0
,0
,5
,7
,2
,9
,4
,0
,8
,8
,0
,7
,5
,8
,8
Ввых.,
дб
—28
—41
—45
-55
—40
—32
—27
—22
—18
—14
— 11
—14
—16
—28
—9
j
i
,0
,5
,9
,9
,6
,2
,0
,0
,4
,8
,8
,9
,5
i-j
q
4:
s =
= 15
B*
дб
49,
35,
27,
16,
29,
33,
34,
40,
46,
47,
47,
48,
48
39
60
км
\
0
0
5
0
0
0
5
5
0
0
5
5
5
0
0
Е'н,
дб
6
20
25
35
20
15
12
6
—0
j
—2
—3
—4
4
—17
= 0,490,
= 79%
,0
,о
,5
,2
,7
,4
,9
,0
,2
,7
,5
,8
,0
,8
,2
Tt
Ввых>
дб
—20
-31
-35
-»41
—25
— 14
— 8
— 1
1
7
10
7
6
5
15
,8
,5
,9
= 9
,6
,2
,0
,9
,5
,5
,2
,4
,5
Л
Л
Л =
s =
иблица
/ =
10.17
25 км
V,
дб
54
43
36
28
41
48
51
57
62
67
72
68
69
68
82
,5
,5
,5
,5
,0
,5
,5
,5
,5
,0
,5
,0
,0
,0
,5
е', дб
н
0,5
11,5
16,5
22 J
8,7
- 0,1
- 4,1
-11,0
—16,7
-21,7
—27,5
—23,3
—24,5
—24,2
—39,7
= 0,263,
-48%
10.8. Пример расчёта разборчивости радиотракта
Исходные данные
1. Расчётная схема радиотракта представлена на рис. 10.31.
2. Передача ведётся с помощью двух последовательно
соединённых ларингофонов типа ЛА-5. Частотная характеристика
отдачи пары ларингофонов AJI=q(f) на согласованную
нагрузку, снятая как отдача эквивалентного микрофона, приведена
ранее на рис. 9.10.
3. Приём осуществляемся на пару головных телефонов типа
ТА-4 с заглушками. Частотная характеристика отдачи телефона
Ar^qif) Дана на Рис- Ю-32. Заглушающее действие заглушек
даётся характеристикой 63=<р(/), представленной на рис. 10.33.
18* 275
Пер
>
ПР
>
Рис 10.31. Расчётная схема
радиотракта
60
НО
20
i
1000
2000 3000 UGGO
Рис. 10.32. Частотная
характеристика отдачи телефона ТА-4
30
25
20
15
10
5
0
ч
4
/
/
1000 2000 3000 ШО
Рис. 10.33. Заглушающее действие
заглушек шлемофона
276
4. Результирующая характеристика усиления радиоканала SK
измерена в рабочем режиме как величина S K = 20 lg — ,
где U\ — напряжение на входе модулятора передатчика
радиостанции,
.U2 — напряжение, развиваемое при этом на телефоне.
Частотная зависимость S к дана на рис. 10.34.
50
/
/
s«=2Ol9Uut
3D
20
10
01 1 1 I МММ 1 1 I I II Ml f, гц
WO 200 500 WOO 2000 5000 10000
Рис. 10.34. Частотная зависимость
у силения радиотракта
5. Передача осуществляется из тихого помещения. Приём
ведётся в шуме с суммарным уровнем Б0=118 дб.
Спектральная характеристика шума приёмного помещения Вш =q>(f)
приводится на рис. 10.35.
90
60
70
60
50
1
л
-л
1 \
/о.
100 200 500 1000 2000 5000 10000
Рис. 10.35. Спектральная
характеристика шума
Последовательность расчёта и расчётные формулы
1. Расчёт эффективного уровня ощущения формант для 14
расчётных полос, определяемых характеристикой Ал=ц>{!),
производится по формуле
'Ш'
277
Здесь
SAT =20\g АЛАТ 10~3
и
2. Коэффициент восприятия P=f(Er) определяется
согласно семейству кривых, изображённых на рис. 9.7. Так как
суммарные уро©ни шумов на этом графике даны в ухе слушающего
(точнее—у входа в слуховой канал), то для выбора кривой,
соответствующей данному случаю, определим приближённое
значение суммарного уровня шума в ухе слушающего.
AwS~^O зср )>
где Ь зср — средняя величина заглушения заглушки,
составляющая около 13 дб.
Поэтому ^«118—13=105 дб.
Так как кривые P=f(E') даны для шумов, уровни которых
различаются на 10 дб, то промежуточные значения находятся
интерполированием.
3. Формантная разборчивость А определяется по общей
п
формуле А = 0,05 jPK, а слоговая разборчивость 5 % —по из-
к=1
вестной зависимости S=f(A).
Расчёт сведён в табл. 10.18.
Измеренное значение слоговой разборчивости оказалось
равным 24%.
Рассчитаем теперь максимально достижимое повышение
разборчивости при предельном форсировании речи на
передающем конце того же радиотракта.
Предположим, что при этом не будет существенного
нарушения пропорциональности между акустической
интенсивностью речи и величиной входного воздействия на ларингофон.
Это допущение позволяет считать, что искажения спектра
входного воздействия на ларингофон происходят по тому же закону,
что и искажение спектра речи при её форсировании, и
использовать ту же систему поправок, что и при передаче через
микрофон.
•) Точнее величина -Вш5 определяется интегрированием спектральных ин-
тенсивностей шума, соответствующих вычисленным значениям Вш.
278
№№ полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
г
вр
дб
55,
55,
53,
51,
49,
48,
47,
46,
45,
45,
45,
44,
44,
43,
•
0
0
0
2
7
4
4
5
8
3
0
7
5
8
Ал,
мв
бар
4
4
3
3
3
3
4
3
2
2
1
1
0
0
,6
,8
,9
,6
,8
,9
,0
,5
,7
,0
,4
,0
,7
,2
Е
Olg
Ал,
бар
в
66
39
31
22
19
19
18
18
18
17
15
12
9
8
Г
,о
,0
,0
,0
,0
,0
,5
,0
,0
,0
,0
,0
,о
,о
V
4т.10~3
дб
— 10,2
— 15,6
— 18,3
—22,0
-22,8
-22,6
—22,6
—24,0
—26,3
—29,3
—33,6
—38,4
—44,0
—55,9
14
32
36
39
40
41
41
41
41
41
41
40
39
38
-s.
дб
,5
,0
,0
,0
,0
,0
,3
,3
,3
,2
,0
,0
,5
,0
—
Бш =
дб
85,0
84,5
87,0
87,0
86,0
84,5
77,5
74,5
70,0
70,0
69,5
66,5
64,0
61,5
BVJ
= Biu0~
ь3, дб
8,5
5,8
5,3
6,3
7,0
8,2
9,6
11,7
13,3
15;3
17,2
19,1
21,1
24,1
Таблица
-ьз
вш. дб
76,5
78,7
81,7
80,7
79,0
76,3
67,9
62,8
56,7
54,7
52,Я
47,4
42,9
37,4
4
Е', дб
-17
7
—11
—13
— 12
— 9
— 1
1
4
2
0
— 1
— 2
—11
ЕР
А
S
,2
,3
,5
,0
,1
,5
,8
,0
,1
,5
,1
,1
,9
,5
=
—
10.18
р
0,07
0,18
0,13
0,11
0,12
0,14
0,26
0,31
0,34
0,32
0,31
0,28
0,24
0,13
2,94
0,147
26%
Спектральные уровни ощущения формант на приёмном
конце "при этом должны быть определены для рассматриваемых
условий по формуле
где АВ' —поправка на деформацию спектра формант при
форсировании речи согласно рис. 9.3.
Так как по условию задачи форсирование речи должно быть
предельным, то поправки ДБ' берутся в соответствии с
максимальным общим повышением уровня речи, равным 14 дб по
верхней кривой на рис. 9.3.
Очевидно также, что поскольку система линейна, то из
сопоставления формул для E'f при форсировании речи и для
обычной речи вытекает, что E'=Erj\-AB'p.
279
Поэтому величина разборчивости 5%, рассматриваемого
радиотелефонного тракта при форсировании речи определится
данными расчётной табл. 10.19.
Таблица 10.19
№№ полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Е', дб
—17,2
- 7,3
—11,5
— 13,0
-12,1
— 9,5
- 1,8
1,0
3,1
2,5
0,3
- 1,1
- 2,9
— 11,5
Ej = Е' -ф- А В
ДБр, дб
5,5
9,0
11,5
16,0
18,0
19,0
19,0
19,0
19,0
19,0
19 0
19,0
19,0
19,0
г
р
е[, дб
-П,7
1,7
0
3,0
5,9
9,5
17,2
20,0
22,1
21,5
19,3
17,9
16,1
7,5
Р
0,12
0,27
0,30
0,34
0,40
0,45
0,51
0,45
0,56
0,55
0,53
0.52
0,50
0,41
SP = 6,0
Л = 0,3
5 = 54%
Таким образом, при предельном форсировании речи
слоговая разборчивость радиотракта может быть повышена на А5 =
= 54—26 = 28%.
10.9. Пример расчёта разборчивости громкоговорящей
установки
Исходные данные
1. Высота подвеса громкоговорителя типа «Октава» на
домовой стене #=10 м.
2) Угол наклона оси громкоговорителя к горизонту а=10°.
3) Озвучивание громкоговорителя производится через
динамический микрофон типа МД-30 и усилитель типа МГСРТУ
согласно схеме рис. 10.36.
280
4) Отдача микрофона МД-30 в зависимости от частоты
Ам — ф(/) Дана на рис. 10.37.
5) Частотная характеристика усиления усилителя 5v =
= 201g —- представлена на рис. 10.38.
?Л
Усилитель
Ф
я
дг
Рис. 10.36. Схема включения
громкоговорителя
0./
---
1
S,,d6
80 У
70
60
SO
ч
1
1
f,at
100 200300 500 тоогоООШОЖО W00O too 200300 500 /000 2000 - 5000 /0000
Рис. 10.37. Частотная характеристика
микрофона МД-30 при включении на
согласованную нагрузку
Рис. il0.38. Частотная
характеристика усиления усилителя
6) Характеристика отдачи громкоговорителя А, =ф(/) в
барах на вольт на расстоянии 1 м по оси громкоговорителя дана
на рис. 10.39.
0,6
0,5
на расстоянии 1м
0.2
О
штт
НС
1
/
Г
f
1
\
ч
*
feu.
Ю0 200 300 500 /000 2000 5000 /0000
Рис. 10.39. Частотная
характеристика отдачи громкоговорителя
7) Характеристики направленности громкоговорителя для
частот 500, 1000, 2000 и 4000 гц приводятся на рис. 10.40.
281
8) Среднее звуковое давление речи на микрофоне р\ —
^=30 бар.
9) Шум в помещении передачи невелик по сравнению с
уличным шумом и может не учитываться.
-20
-2°30' д°20'о
-т° \ 0° I 10°
20'
25°ЗО'
7
-30
-50
-60
© -250 гц
© - 500 гц
©- 1000 гц
©- 2000га
©-4000 гц
|- 8000 га
1.0 0,9 0.6 0.7 0,6 0.5 ОМ 0.5 0,2 0,1 О 0.1 0,2 0,3 ОМ 0,5 0,6 0,7 0,6 0,9 W
Рис. 10.40. Диаграмма направленности 'излучения громкоговорителя
«Октава»
10) На улице прослушивается шум с суммарным уровнем
70 дб и спектром согласно рис. 10.41.
fo. V
50^-
40
30
20
10
100 200 400 6001000 2000 5000 WOW
Рис 10.41. Уровень спектра
уличного шума
\
См/чарш ypoBent
ш.уму 70 до
11) Постоянные речи В'р =<р(/) nP=f(E/) берутся согласно
гл. 6.
Требуется определить разборчивость при передаче речи
из студии на высоте h=l,7 м от земли по оси громкоговорителя
на различном расстоянии отточки его подвеса.
282
Последовательность расчёта и расчётные формулы
Расчётная схема акустического участка тракта дана на
рис. 10.42.
Для решения поставленной задачи необходимо определить
формантный уровень речи в точках вдоль линии АВ на высоте
h=\,7 м над землёй. Это достигается определением уровней
Рис. 10.42. Расчётная схема акустического
участка тракта
ощущения формант в точках по оси излучения
громкоговорителя (римские цифры) и переходе от них к уровням в точках по
линии АВ (арабские цифры) с помощью диаграммы
направленности.
Для этого прежде всего находится уровень ощущения
формант в точке на расстоянии 1 м от громкоговорителя по его оси
(точка 0). Поскольку при заданной величине уровня шума
эффективный уровень ощущения его на всех частотах
заведомо больше чем 10 дб, то уровень ощущения формант не будет
зависеть от постоянных слуха.
Отсюда следует, что
Е'о - В'р
20lgАмАг +$У-В
Ш.
Звуковое давление по оси излучения громкоговорителя
убывает пропорционально увеличению расстояния от него. Поэтому
уровень ощущения в каждой последующей точке (/, //, /77, IV)
определится формулой
Е' —
-у»
где ег = 20 lg — .
Здесь г — расстояние точки (I, II, III, IV) от
громкоговорителя в метрах и го= 1 м.
Эффективные уровни ощущения формант в точках /, 2, 3, 4
(Е') определяются по рассчитанным уровням Е'г в точках /,
//, ///, IV, исходя из диаграммы направленности
громкоговорителя (рис. 10.40).
283
Так как диаграмма направленности громкоговорителя
меняется с частотой (на высоких частотах громкоговоритель
становится более остронаправленным), то для каждой расчётной
частоты степень уменьшения звукового давления для одного и
того же угла отклонения J3 от оси излучения будет различной.
lfi,d6
25
20
15
10
5
О
¦—¦
'мак
ят
т
- -
'мам
6/2OlgFf«
с /
"
j
f
\д°20'
WO 200300 500 WOO 2000 ЬООО 500010000
Рис. 10.43. Уменьшение уровня
звукового давления при отклонении на
угол |3 от оси излучения
В целях удобства расчёта характеристики направленности,
приведённые в каноническом виде на рис. 10.40, перестроены на
рис. 10.43 в виде функций ер=<р(/), где ев =201 g^-^—умень-
Р
шение уровня звукового давления при отклонении на угол ? от
оси излучения, выраженное в децибелах.
Здесь рмакс— звуковое давление в точке на оси излучения,
р — звуковое давление под углом р от оси излучения
в точке, расположенной на таком же
расстоянии от громкоговорителя, что и точка на оси
излучения.
Параметрами на кривых ер = ф(/) являются углы р,
соответствующие взятым для расчёта расстояниям 1 = 5, 10, 20 и 30 м.
С учётом всего изложенного, искомый уровень ощущения
формант Ег в каждой расчётной точке определится формулой
Ег = Е'г —
или Е' = Е'о — ег
Т
Далее ход расчёта обычен.
Используя зависимость
определяют коэффициенты восприятия и находят разбор-
п
чивость формант Л по формуле Л = 0,05 У^РК и слоговую раз-
борчивость 5%, при помощи зависимости S=f(A).
284
Определение коэффициента передачи системы микрофон -
громкоговоритель дано в табл. 10.20.
Таблица 10.20
№№ полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Расчёт
мв
Ам • '
бар
0,240
0,240
0,225
0,222
0,205
0,185
0,170
0,150
0,150
0,160
0,195
0,220
0,240
0,250
0,250
0,230
0,210
0,170
0,200
0,110
А баР
0,020
0,020
0,100
0,250
0,400
0,525
• 0,550
0,575
0,580
0,585
0,575
0,555
0,530
0,480
0,375
0,270
0,165
0,110
0,050
0,020
мг = 20 \ёАмАг
АМА
4,8-
4,8-
22,5-
55,5-
82-
97-
93-
86-
87-
93-
112-
122
127
120
94
62
34,5
18,7
10
2,2
10~3
эффективного уровня ощущения
10~6
10~6
10~6
ю-6
ю-6
ю-6
ю-6
ю-6
10~6
10-6
10-6
ю-6
10-6
10-6
ю-6
•10~
•10
• ю-6
• Ю
• Ю'6
формант
SMe, дб
— 106,0
— 106,0
— 93,0
— 85,2
— 81,6
— 80,2
— 80,6
— 81,4
— 81,2
— 80,6
— 79,0
— 78,2
— 78,0
— 78,4
— 80,6
— 84,2
— 89,2
— 94,6
— 100,0
— 113,2
на расстоя-
нии 1 м от громкоговорителя дан в табл. 10.21.
Таблица 10.21
№№ полос
1
2
3
4
вр, дб
61,0
61,0
59,0
57,9
SMe> дб
—106,0
— 106,0
— 93,0
— 86,2
Sy,d6
78,5
73,5
71,0
70,2
Вш,дб
45,0
36 5
34,0
32,0
Е'0,дб
— 11.5
— 8,0
- 3,0
10,2
285
Продолжение
№№ полос
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
в'р,дб
55,7
54,4
53,4
52,5
51,8
51,3
51,0
50,7
50,5
49,8
48,8
47,8
47,2
45,9
43,3
41,1
8мг> дб
— 81,6 "
— 80,2
— 80,6
— 81,4
— 81,2
— 80,6
— 79,5
— 78,2
— 78,0
— 78,4
— 80,6
— 84,2
— 89,2
— 94,6
—100,0
— 113,2
Syd6
70,0
69,5
69,0
68,5
68,5
68,5
68,5
68,5
68,0
67,5
67,0
66,5
65,5
65,о
60,0
37,5
мг "t* Sy B^
Бш'дб
30,5
29,0
28,0
27.5
27,0
26,5
26,0
25,7
25,5
25,0
24,5
23,0
22,5
21,0
20,5
19,0
i
E'Q,d6
13,6
14,7
13,8
12,1
12,1
12,7
14,5
15,3
15,0
13,9
.10,7
7,1
1,0
- 4,7
-17,2
—53,6
Примечание. Уровень В увеличен по сравнению с данными гл. 6 на
30
6 дб, так как уровень речи на микрофоне равен 30 бар B0 lg —=6 дб).
. 15
Расчёт поправки ег дан в табл. 10.22.
Таблица 10.22
1, м
5
10
20
30
г, м
6,0
10,5
20,3
29,8
г
Го
6,0
10,5
20,3
29,8
Г г0
15,6
20.4
26,2
29,4
го= 1 м
286
Расчёт поправки ер дан в табл. 10.23.
Таблица 10.23
f. гц
250
500
1000
2000
4000
8000
/ l
О i
P
Рмакс
0,98
0,90
0,79
0,50
0,20
0,05
) Я
23°3C
в, дб
0,2
0,9
2,0
6,0
14,0
26,0
I =
p
^макс
1,0
0,99
0,97
0 95
0,92
0,88
ч-
0 м
j°20'
в, дб
0
0,1
0,2
0,4
0,7
1,1
ОП 1 rf
=20 Ig
/=20 л
P =
P
ржадс
1
1
1
1
1
1
ШКС
p
0°
в, дб
0
0
0
0
0
0
1=30 м
C = 2°3C
p
1
1
1
1
1
0,99
6, dC
0
0
0
0
0
0,10
Окончательный расчёт сведён в табл. 10.24.
35
30
25
го
15
to
5
0
J
/
\
\
\
Ч
5 Ю 15 20 25 30
е.м
Рис. 10.44. Слоговая разборчивость на
различном расстоянии от громкоговорителя
На рис. 10.44 представлена искомая зависимость разборчиво*
сти слогов S%, от расстояния до громкоговорителя /.
287
3
а
о
со
OOOOOOO
—~ •—i'—i О О О
tDn-i
iOOO
I I
о
O5 CD
CO
о
g
о
7
ю ||
COCOCN
I I
- о
[Ц VO
ЛЬ
OOOCNCMCOCNCNCNCNCOCOCOCNCn)—i О О
CTi^Tt<NIO>NOOiOCDOOHCOOCTi(NMONtDiO
—ICON OCDlOCDOOOOOOCDlOlOCDOCOOlOI^lO
со cm —i — -ч-н(мить
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
— OJCNCNCOCOCO-*TtiTtiLOLOCD
OO—'OgCOCOCOOJCMOgCNCNCNCN'-iOO
lOiOCDOlOTfOOCMOCT)-i-hO]COCOlO-^COCDCM
N^mcDTjicc^NoooocoNoooiooootDmo
O] CM —i —i —i O] O] CO LO O5
I I I I I I I I I I I I I I I I I i I I
l/JOOWCDNOO-1—iNNCOOCr iON(MtD
7 i n't
oo о о
—¦ о ¦*
O5 00
LO — О
со о со
со
(О
со
со о о
со
со
288
Глава 11
ОСНОВЫ РАСЧЁТА ОПТИМАЛЬНЫХ ЧАСТОТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ТРАКТОВ
11.1. Основные положения
Разборчивость на любом заданном тракте для передачи
речи является функцией ряда объективных величин:
физические характеристики речи и слуха, электроакустические
параметры отдельных элементов тракта (отдачи преобразователей,
затухания или усиления отдельных элементов тракта, их
амплитудные характеристики) и уровень шума, воздействующего на
ухо слушающего на приёмном конце.
Некоторые из этих величин всегда являются постоянными
или заданными, как, например, характеристики речи и слуха
или уровень и частотный состав шума, другие же — часто могут
быть изменяемы при проектировании в достаточно широких
пределах, как, например, форма частотных характеристик
преобразователей, усиление усилителей и его частотная зависимость.
Зависимость разборчивости (А) от этих варьируемых
величин (х, у, г) в общем случае может быть записана в виде
A = f(x, у, г).
Отсюда и вытекают основное определение понятия
«оптимальная характеристика» и основная задача по её определению.
Оптимальной частотной характеристикой тракта для
передачи речи называется такая зависимость усиления тракта (S7) от
частоты, при которой обеспечивается максимум
разборчивости (Л).
Основная задача по её определению сводится к тому, чтобы
на каждой расчётной частоте найти такие комбинации
значений х, у, г, которые обеспечивают максимальное значение
величины А.
19—294 289
Чаще всего оказывается достаточным найти оптимальное
значение обобщающей характеристики — усиления тракта St
понимая под этим величину
T g
Pi
где р\ — звуковое давление на микрофоне,
а р2 — звуковое давление, развиваемое телефоном (или
громкоговорителем) в ухе слушающего.
Определение максимума функции A=f(ST) принципиально
решает поставленную задачу, так как, если известна
результирующая частотная характеристика 5г=ф(/), соответствующая
максимуму величины Л, то усиление или отдача интересующего
нас элемента тракта обычно определяется без затруднений-—
либо путём вычитания из общего усиления (ST) его постоянной
или заданной части (STQ), либо путём вариации усилений
отдельных звеньев тракта, обеспечивающей найденное значение ST
В ряде случаев зависимость разборчивости от усиления
тракта имеет экстремальный характер, т. е. разборчивость
возрастает до некоторого значения усиления, а при дальнейшем
его повышении начинает падать. В этих случаях оптимальная
характеристика усиления соответствует математическому
экстремуму функции A=f(ST).
В других же случаях при всех возможных значениях
усиления разборчивость возрастает с увеличением его монотонно.
Тогда приходится ставить вопрос просто о максимально
достижимой в заданных условиях величине разборчивости, не
являющейся экстремумом функции A =f(ST).
Для всех этих случаев условились различать следующие
виды характеристик трактов, к достижению которых надлежит
стремиться в том или ином конкретном случае1):
1) оптимальная частотная характеристика,
2) рациональная частотная характеристика,
3) вариационная частотная характеристика.
Оптимальная частотная характеристика (уже
в узком смысле слова) — это такая чувствительность (усиление)
тракта, при которой достигается максимум разборчивости,
причём этот максимум такого рода, что как понижение, так и
повышение чувствительности приводят к снижению разборчивости.
Иллюстрация этого случая дана на рис. 11.1.
Рациональная частотная характеристика —
такая чувствительность тракта, которая достигается при
сниженном, по сравнению с оптимальным, усилении, но обеспечи-
') Эта терминология предложена М. А. Сапожковым [32].
290
вает при этом лишь незначительное уменьшение разборчивости.
Возможность использования рациональных характеристик
вместо оптимальных основана на том, что в ряде случаев,
когда имеется максимум зависимости разборчивости от
чувствительности тракта, этот максимум очень тупой или же он отсут-
—а,
опт
Рис.
'11.1. Оптимальное
усиление
'опт
Рис. 11.2. Рациональное
усиление
ствует вообще. Поэтому возникает возможность довольно
значительно снизить усиление против оптимального, без
существенного ухудшения разборчивости. А это зачастую, в свою очередь,
создаёт возможность экономии в весах, габаритах и стоимости
оборудования.
На рис- 11.2 показано примерное изменение разборчивости
формант А в зависимости от усиления тракта ST для подобного
случая. Отступление от оптимального значения 5~ на Д5_деця-
1 опт J
бел снижает в данном случае величину разборчивости всего лишь
на 2%, тогда как уменьшение Sг при этом может составлять
25—30 дб.
Вариационная частотная характеристика —
характеристика, получающаяся при невозможности в заданных
условиях достигнуть ни оптимального,
ни рационального усиления, но
обеспечивающая достижение наибольшего
для этих условий значения
разборчивости. Графически этот случай
иллюстрируется рис. 11.3. Задача
подобного рода может решаться для двух
основных вариантов её постановки:
— суммарная 'мощность
передающего устройства (или усиление
усилителя) не является жёстко
фиксированной и заданной проектировщику. В
этом случае ищется как форма
оптимальной характеристики усиления системы в функции от
частоты, так и её оптимальное положение по шкале уровней. Послед-
J9 291
мак*
Рис. 11.3. Вариационное
оптимальное усиление
нее может определяться как максимально возможной
величиной усиления, ещё не травмирующей ухо слушающего, так и
экономическими соображениями. Такая постановка задачи
характерна, например, для расчёта разговорных трактов
переговорной аппаратуры для овязи в сильном шуме;
— суммарная мощность передающего устройства задана и
Определяется лишь форма частотной характеристики усиления,
обеспечивающая максимальное значение разборчивости путём
перераспределения мощности передачи в различных участках
спектра. Примером может служить отыскание оптимальной
формы частотной характеристики усилителя передачи при заданной
мощности;излучения передатчика радиостанции.
Исследования показывают, что если суммарная мощность
или средняя чувствительность системы задана, то во многих
случаях, имеющих практическое значение, максимум разборчивости
достигается при почти равномерном усилении всех частот. Лишь
при явно выраженном низкочастотном или, наоборот,
высокочастотном характере спектра помехи лучшие результаты могут
быть получены путём вариации усилений в отдельных участках
частотного спектра.
11.2. Условия существования экстремума разборчивости
Для ответа на вопрос, в каких случаях можно ожидать
наличия математического экстремума зависимости разборчивости от
величины усиления тракта и в каких случаях разборчивость
меняется с изменением усиления монотонно, рассмотрим характер
зависимости величины разборчивости от усиления тракта в
наиболее общем виде. Прежде всего заметим, что в любом
возможном случае величина разборчивости достигнет максимально
возможного значения тогда, когда достигает максимума
коэффициент восприятия Р. Это бесспорное положение позволяет сразу
же, вместо исследования функции A=f(ST), перейти к
рассмотрению более простой функции P=f(ST).
Очевидно, что оптимальной будет такая величина усиления
ST> при которой коэффициент восприятия Р будет иметь
максимальное значение-
Нам известна зависимость коэффициента восприятия для
русской речи' от эффективного уровня ощущения формант
P=f (?'), графически представленная и а рис. 6.26. В свою
очередь, величина Е' является прямой функцией усиления тракта
?' = в;+л + 5г —ЛГ-р0. A1.1)
Это даёт возможность найти условия максимума функции
P=f(ST) обычным способом, т. е. путём исследования её произ-
292
« dP т-г rf^
водной ^—" Производная^—,как производная от неявной функ-
ции, аргументом которой служит Е', а независимым
переменным — ST, определится выражением
dST ~ dE'dST * Vl-Z>
Величина -— может быть получена лишь графически, исхо-»
дя из известного семейства кривых P—f(Er) для различных
уровней шума, приведённого ранее на рис. 11.7.
Производная от Е' по ST «а основании равенству A1.1) onpej
делится как
dE' , dM ni „.
1 ^u^
поскольку В'р1 к и Ро от ST не зависят.
Р = Р то
^ г мака 1U
.^ = ^L^1=O. A1.4)
Равенство A1.4) может быть выполнено в случае, если
любой из множителей левой части обратится в нуль.
Исследуем сначала возможность обращения в нуль произ-
„ dE'
водной
dST '
dE' dM _ 0
dSr rl7
откуда следует, что
dM
Итак, максимум коэффициента Р мог бы быть достигнут в
таких условиях, при которых производная от маскировки М по
усилению S т обращалась бы в единицу.
Чтобы выяснить, возможны ли такие условия практически,
перепишем равенство A1.5) в следующем виде:
dM dM dZ dBut _. П1 fi\
Здесь Z—эффективный уровень ощущения шума, а Вш—его
спектральный уровень,.
Определим условия, при которых произведение этих трёх
множителей могло бы быть равно единице.
1) -^ = 1 для всех значений Z> 10 дб-
dZ
293
Для Z<10 дб —<1. Это следует из анализа рассмотренной
dZ
в гл. 7 функции M=f(Z).
2) — = -—(Вм +к—Ро) = 1 для любых условий, так как ве-
аВш аВш
личины к и Ро'независимы от В ш.
3) d~ может принимать различные значения, лежащие
между нулём и единицей, в зависимости от соотношения между
акустической и линейной составляющими шума.
Если на слушающего действует только акустический шум по-
Азш „
мещения приема, то ^f~=0, так как в этом случае уровень
шума не зависит от характеристик тракта.
Если имеется как акустический шум, так и линейная состап-
В
ляющая, проникающая из тракта, то -?$ <*> так как с
изменением усиления S т меняется только линейная составляющая
результирующего шума Вш.
Только в предельном случае, когда акустический шум в
помещении приёма отсутствует и линейный шум является
единственен
ным, -^~ становится равным единице.
Возвращаясь теперь к равенству A1.6) и сопоставляя друг
с другом значения, которые могут принимать множители,
определяющие его левую часть, можно сделать заключение, что Н(и в
одном из практически возможных случаев, исключая только что
АИ л
названный предельный случаи, величина -— не может быть
ЛЕ'
равной единице и, следовательно, производная не может оо-
ратиться в нуль.
Это означает, что во всех этих случаях эффективный уровень
ощущения формант Е' изменяется с изменением усиления ST
монотонно и не принимает экстремальных значений.
В упомянутом выше особом случае, когда на слушающего
действует только линейный шум, проникающий из передающей
части тракта (шум помещения передачи), величина-— =1 и по-
dE'
этому производная — обращается в нуль. Однако в этом случае
Go у*
величина Е' также не принимает экстремального значения, а
просто становится независимой от усиления тракта ST.
Действительно, для этого случая эффективный уровень ощущения
формант в ухе слушающего определится: Е' = В'р ~{-k-{-St—M—%,
294
но М=Вш пер -\-St-\-k—%, поэтому окончательно получим Е' =
р ш пер '
Следовательно, в этих условиях уровень ощущения формант
будет полностью определяться разностью уровней речи и шума
(отношением сигнал/шум), сложившейся на передающем конце
независимо от усиления тракта S т .
Таким образом, если рассматривать только изменение самой
функции E'=f(ST), не принимая во внимание других
обстоятельств, сопутствующих приёму речи, то из этого «ельзя
усмотреть никаких данных, которые обусловили бы существование
оптимума усиления St ontn.
Вернёмся к равенству A1.4) и исследуем возможность и
условия обращения в нуль второго множителя левой части этого
равенства — производной
dp
На рис. 11-4 воспроизведён характер изменения функций
P=f (?') для различных уровней шума, воздействующего на ухо
слушающего (см. также рис. 11.7). Из этого рисунка следует,
dp п
что равенство -гт=0 достигается только при шумах с суммар-
dE
ным уровнем не свыше 85 дб. При этом можно заметить, что в
тишине или при шумах с суммарным уровнем до 40 дб величина
Е'опт, соответствующая максимуму коэффициента восприятия Р,
составляет приблизительно 35—40 дб, с повышением же уровня
шума она несколько смещается в область меньших значений
уровня ощущения. При —-=0 обращается в нуль и производная
dEr
Эти условия и являются, очевидно, условиями, в которых
Возможен-
экстремум
dP
dsT
может быть достигнуто оптимальное значение усиления тракта
ST как усиления,
соответствующего максимуму величины Р.
Единственной причиной,
обусловливающей возможность
получения экстремальных значений
разборчивости является
перегрузка слуха повышенной громкостью
речи, которая и приводит к
снижению величины коэффициента o,h-
восприятия при уровнях
ощущения формант, превышающих оп- 0,2
тимальный уровень.
При умеренных значениях
уровня шума (суммарный уровень
0.6-
,100 yp\
уробень шума
'Экстремума
нет
-гс о го ьо ее
-- __ _ - - Рис. 11.4. Характер изменения
до 85 dD) экстремальные значения функции p=f(E') для различ-
разборчивости являются прак- ;ных уровней шума
тически достижимыми, причём оптимум становится всё более
отчётливо выраженным по мере уменьшения уровня шума.
При высоких уровнях шума оптимальные значения усиления
не могут быть практически осуществлены, так как в этом случае
порог болевого ощущения в ухе достигается с ростом усиления
раньше, чем усиление могло бы достигнуть своей оптимальной
величины.
Напомним также, что, как следует из материала гл. 9,
максимум получается более острым в узкополосных каналах и более
тупым —- в каналах с более широкой полосой пропускаемых
частот.
Математический оптимум (экстремум) разборчивости может
быть получен в таких условиях передачи, когда усиление тракта
доводится до значения, близкого к началу появления эффекта
оглушения уха громкой речью, что соответствует уровням ещуще-
Н'ИЯ формант порядка 35—40 дб. Этот экстремум тем более ясно
выражен, чем меньше уровень шума и уже пропускаемая полоса
частот. При высоких уровнях шума экстремальные значения
разборчивости недостижимы и в этих случаях следует стремиться
к использованию максимально возможной величины усиления,
не приводящей к .вредным для слуха последствиям.
11.3. Методика расчёта оптимальных частотных характеристик
Оптимальная частотная характеристика тракта для передачи
речи может быть получена путём нахождения оптимального
усиления Stоптв узких полосах частот и построения по найденным
таким образом значениям результирующей кривой в
интересующем нас частотном диапазоне — Stcnm =фG)-
Эта методика основана на допущении, что оптимальная
величина усиления в определённой частотной полосе не зависит
от величины усиления в других частотных полосах, 'независимо
от ширины этих полос. Это допущение, принятое вначале как
логически обоснованная гипотеза, нашло в дальнейшем полное
практическое подтверждение.
В качестве таких узких полос целесообразно принять равно-
артикуляционные полосы, так как это даёт возможность
непосредственно получить и значение разборчивости,
соответствующее той или иной выбранной частотной характеристике усиления.
Определение оптимума в каждой полосе в общем случае
удобнее всего производить графическим путём.
Общий порядок проведения расчёта оптимальной частотной
характеристики при этом получается следующим.
1) Для каждой расчётной полосы вычисляются по формуле
Er=B' +k-\-St—М—р0 значения эффективного уровня ощуще-
296
ния формант Е' при различных значениях усиления тракта ST
и находятся соответствующие им величины Р.
По найденным величинам строится график функции P=f(ST).
2) Если зависимость P=f(ST) имеет экстремальный характер,
то по полученному графику непосредственно определяется
оптимальное значение St опт, соответствующее максимуму величины Р
для каждой полосы.
Если же эта функция имеет монотонный характер изменения,
то значение оптимального усиления определяется максимально
допустимым приближением к порогу болевого ощущения или
другими заданными условиями, которые могут ограничить
величину ST. Возможен выбор рационального усиления согласно
приведённому ранее его определению.
3) Оптимальная частотная характеристика строится путём
нанесения на график найденных оптимальных значений STonm,
относя их к средним частотам равноартикуляционных полос.
В ряде частных случаев возможен непосредственный
аналитический расчёт величины 5r0rtm без построения зависимостей
P=f(ST ) — см. примеры 1 и 2.
Примеры расчёта
Пример 1. Расчёт оптимальной частотной характеристики
усиления высококачественного тракта для передачи речи.
Определим, какое усиление должен иметь идеальный тракт
для передачи речи. Скелетная схема тракта приведена на
рис. 11.5, при условии, что приём происходит в практически
тихих условиях (комнатный шум с суммарным уровнем 45 дб).
1
"Г
Рис. Ы.5. Схема яеискажающего тракта для
передачи речи
Уровень ощущения формант Е' в каждой полоске равной
разборчивости для этих условий определится формулой
— M
Ро,
297
где В' — спектральный уровень формант,
к — логарифмическая ширина критической полосы слуха,
St — усиление тракта I ST =201g — I,
V Pi i
j3o — уровень порога слышимости,
M — маскировка шумом-
В условиях тишины можно считать, что оптимальный
уровень ощущения формант Е'опт для всех частот составляет
величину порядка 40 дб, поэтому
откуда
Здесь величина фо+М—к=фм представляет собой
действительный порог слышимости для речи с учётом маскировки
шумом.
Для упрощения дальнейших выкладок величина фм
вычислена отдельно и представлена на рис. 11.6 вместе со спектральной
характеристикой шума.
л я ал
301
20
10
О
"W200 500 1000 2000 5000 10000
Рис. 11.6. Уровень спектра шума и
порог 'Слышимости для речи в шуме
Маскировка M(Z) определена по графику M—f(Z) согласно
рис 7.13, а эффективный уровень ощущения шума вычислен по
формуле Z=Btu +/с—Ро, где р0 — бинауральный порог
слышимости по давлению для случая, когда источником звука является
телефон (см. табл. 7.1). Значения к взяты из той же таблицы.
С учётом введения величины ря формула для расчёта
оптимальной характеристики принимает вид
Суммщ
.. шума
оныйуробгн
ь
4 ч
опт
Спектральный уровень формант В'р возьмём для суммарного
уровня речи 97,5 дб, что соответствует среднему звуковому
давлению речи на микрофоне 15 бар.
298
Расчёт величины S т ппт сведён в табл. 11.1.
опт
Полученная таким образом оптимальная частотная
характеристика 5 Tonm=q>(f) представлена на рис. 11.7.
Таблица 11.1
о
о
о
1
2
3
4
5
6
7
'8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21,5
16,0
14,0
12,5
10,5
9,5
8,5
7,6
6,5
6,0
5,0
4,5
4,0
3,0
2,0
-1,0
-2,0
—3,5
-4,1
-1,0
дб
55,0
55,0
53,0
51,2
49,7
48,4
47,4
46,5
45,8
45,3
45,0
44,7
44,5
43,8
42,8
41,8
21,2
39,9
37,3
35,1
Топт
6,5
1,0
1,0
1,3
0,8
0,5
-0,6
0,2
0,7
0
-0,2
—0,5
—0,8
—0,8
-2,8
-3,2
-3,4
-1,4
4,0
опт
Форма оптимальной частотной характеристики такого
тракта определяется, как это видно из предыдущего, формой порога
слышимости, спектра формант и спектра шума. Для заданной
формы спектральной характеристики шума (типичный
комнатный шум) найденная характеристика St 0П/п=фШ является
некоторой общей среднестатистической характеристикой системы для
передачи речи.
299
Положение1 кривой Stcnm—^(f) на шкале уровней (среднее
оптимальное усиление STср равно нулю) ещё раз подтверждает
ранее установленное положение, что оптимальным уровнем
приёма неискажающей системы для передачи речи является
суммарный уровень речи около 97,5 дб.
10
5
5
т
\
пшх=Ь5дб
\
и'
ЮО ZOO Ж 500 1000 2000 ? 5000 ЮООО
Рис. 11.7. Оптимальная частотная
характеристика усиления высококачественного
тракта для передачи речи
Пример 2. Расчёт оптимальной частотной характеристики
отдачи телефонного аппарата АТС.
Использование в телефонной технике полупроводниковых
усилителей позволяет построить схему телефонного аппарата с
практически любой интересующей нас чувствительностью (отдачей)
на приём и на передачу в заданном диапазоне частот,
независимо от применяемого типа микрофона и телефона.
Поставим себе задачу найти такую результирующую
характеристику отдачи передающего и приёмного аппаратов Si2=q>(f),
где Si2 = 20\gAiA2- 10~3, которая могла бы считаться
оптимальной. Здесь А\ и Л2 — соответственно отдачи телефонных
аппаратов на приём и на передачу.
Очевидно, что на каждой расчётной частоте оптимальным
значением величины 5i2 будет такое, при котором величина
разборчивости при заданных параметрах тракта будет максимальной.
А это, в свою очередь, достигается в том случае, если уровень
ощущения формант Е' примет своё оптимальное для данных
акустических условий значение.
На рис. 11.8 приведена схе'ма типичного тракта
автоматизированной городской телефонной связи. Для этой схемы
где b — затухание тракта между зажимами передающего и
приёмного телефонного аппарата.
300
Если считать, что наиболее частым и типичным случаем
разговора будет разговор между абонентами одной и той же РАТС,
то мож'но положить Ьгл = 0. В этом случае величина Ь будет
включать в себя затухание двух типовых абонентских линий и
затухание, вносимое станционным четырёхполюсником АТС-
Величина результирующей отдачи телефонных аппаратов для
этих условий согласно 11.7 определится:
512 = Е' + Ро + Ь + М - (В'р + к).
A1.8)
*LJ^"*'™»
ь
fid.
i i
~"г~
Рис. il 1.8. Схема тракта городской телефонной
связи
Зададимся исходными данными для расчёта оптимального
значения величины S\2onm-
1. Среднее затухание абонентской линии на частоте 1000 гц
составляет 0,75 неп. Городская телефонная станция — системы
АТС-47. Значения затухания Ь для этого случая подсчитаны уже
ранее в гл. 10 в табл. 10.12 в колонке, соответствующей Ьсл — 0.
2. Пусть рабочая полоса частот ограничена пределами 200—
3400 гц, т. е. включает в себя 15 расчётных полос.
3. Средний суммарный уровень речи на микрофоне
Връ =97,5 дб.
4. Уровень порога слышимости по давлению |3о для моно-
урального слушания через телефон, а также величину к
возьмём из табл- 7.1.
5. Суммарный уровень акустического шума в помещении
составляет 40 дб.
Линейным шумом и шумом, проникающим через цепь
местного эффекта, пренебрегаем. (При автоматической регулировке
баланса местного эффекта последнее было бы почти всегда
возможно.)
В этих акустических условиях оптимальная величина
эффективного уровня ощущения формант Е'опт =40дб. Поэтому ф-ла
A1.8) для окончательного расчёта примет вид
Sl20nm = 40 + $
Расчёт сведён в табл. 11.2.
A1.9)
301
Таблица 11.2
№№
полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Ро
20,1
15,0
13,5
13,0
12,6
12,9
13,3
14,4
14,8
15,1
15,0
14,3
13,4
12,1
11,3
Ъ
19,5
15,4
14,5
14,1
14,1
14,6
15,0
16,8
17,8
18,8
19,5
20,3
21,3
22,5
24,2
М
с
12,4
12,1
11,8
11,0
9,5
7,5
7,5
6,0
5,0
4,4
3,7
3,7
3,5
3,1
2,0
В'р
55,0
55,0
53,0
51,2
49,7
48,4
47,4
46,5
45,8
45,3
45,0
44,7
44,5
43,8
42,8
к
16,8
17,0
17,3
17,6
17,8
18,2
19,0
19,5
19,9
20,4
20,7
21,1
21,4
22,0
22 ..8
Si2onm
20,2
10,5
9,5
9,3
8,7
8,4
9,4
11,2
11,9
12,3
12,5
12,5
12,3
11,9
11,9
Примечание. Величины М взяты из табл. 10.11.
На рис. 11.9 построена частотная зависимость Si2onm==<f>(f)-
При этой характеристике обеспечивается формантная
разборчивость
15
А = 0,05 V Рк= 0,05-15 - 0,75,
к=1
и слоговая разборчивость
5 = 95,2%.
Такая разборчивость будет обеспечиваться при некоторой
средней величине затухания тракта Ь.
Если затухание абонентских линий будет больше расчётной
величины или добавится затухание соединительной линии
между двумя РАТС, то уровень ощущения Е' будет меньше
оптимального и разборчивость снизится-
Если это затухание будет меньше расчётного, например, при
разговоре' двух абонентов с очень короткими линиями, то
уровень ощущения Е' будет больше оптимального, что также
приведёт к снижению разборчивости.
302
Для того чтобы сохранить разборчивость на уровне
найденного оптимального значения при колебаниях затухания тракта
между различными парами разговаривающих абонентов,
необходимо было бы применить автоматическую регулировку уровня
передачи и приёма, например с помощью варисторов, управляе-
25
20
15
10
Jonm
О
\
\
—«ч,
Ч|»
tOO 200 300 500 1000 200030005000
Рис. 11.9. Оптимальная частотная
характеристика результирующей
отдачи телефонного аппарата АТС
мых величиной тока питания, получаемого аппаратом от АТС.
Если из полученной величины SiS вычесть усиление систе-
•' опт
мы микрофон—телефон SmT= 20 lg АмЛТЮ~3, задавшись
конкретными характеристиками преобразователей, то разность
S = S1? —5 даст «ам значение суммарного усиления уси-
> опт мТ
лителей передающего и приёмного аппаратов (или только
передающего, если усиление приёма не предусматривается).
Пример 3. Расчёт оптимального суммарного усиления
приёмопередающего тракта радиоканала при заданном спектре шума.
В примере 6 гл. 10 рассчитана слоговая разборчивость при
передаче речи по радиоканалу с заданной характеристикой
усиления SK.
Определим для этих же условий оптимальную величину
5„ ,при которой можно было бы получить максимум разборчи-
копт
вости без форсирования голоса.
Согласно общетеоретическим соображениям и выводам,
которые были сделаны в этой главе, в условиях сильного шума,
который здесь имеет место A18 дб в помещении приёма и около
105 дб в ухе слушающего), в данном случае нельзя ожидать
наличия экстремума зависимости коэффициента восприятия Р от
величины усиления радиоканала SK. Следовательно,
разборчивость должна неуклонно повышаться с ростом усиления SK до
тех пор, пока приём станет невозможным из-за боли в ушах.
зоз
Нетрудно убедиться в эти и расчётным путём, если
построить зависимость P=f(SK) для любой из частот разговорного
спектра. В качестве примера на рис. 11.10 приводим
зависимость для 8-й равнюартикуляционной полосы (средняя
частота 1500 гц). Здесь значения коэффициента Р определены со-
Р гласно рис. 9.7 по величине Е', вы-
0t6l численной по формуле
0.5
ОМ
as
0.2
0.1
/
/
/
/
-
V
Гс~15ООгц
JUlm
30
50 60 70 60
Р'ис. 11.10. Изменение
коэффициента восприятия в
зависимости от усиления
радиоканала
Данные для расчёта взяты из
примера 6 гл. 10.
Точно такой же монотонный
характер изменения будут иметь эти
зависимости и для всех других
расчётных полос.
Поэтому величину SK следует
в данном случае выбрать
максимально возможной, но не
вызывающей травмирования уха.
Практически это может быть
осуществлено расчётом Sl{, исходя
из той же формулы:
= Е'
макс
В
ш
' —S
макс
если задаться максимально допустимыми величинами Е м
Следует заметить, что значения предельно допустимых
величин звукового раздражения, выдерживаемых слуховым
аппаратом человека на различных частотах и при различных формах
спектра раздражителя без вредных для здоровья последствий,
могут быть указаны лишь весьма приближённо из-за трудности
и опасности" постановки таких исследований. Поэтому
ограничимся лишь приближённой оценкой предельных значений Емакс
Из рис. 9.7 следует, что при суммарном уровне шума 105 дб
приём оказывался возможным до тех пор, пока уровень
ощущения формант Е' не превышал величины 15 дб.
Не задаваясь целью уточнить, как эта величина может
колебаться для различных участков частотного спектра и имея в
виду, что зависимость 9.7 получена для шума с гладким спектром,
примем для расчёта Е'макс=\Ьдб для всех расчётных полос.
Полученная при этом зависимость Зктт=чA) бУДет Бо всяком
случае близка к действительно оптимальной.
Расчёт 5 сведён в табл. 9.3, в которой также использова-
опт
ны исходные данные примера 6 гл- 10.
304
Таблица 11.3
> полос
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
копт
дб
76,5
78,7
81,7
80,7
79,0
76,3
67,9
62,8
56,7
54,7
62,3
47,4
42,9
37,4
"опт
55,0
55,0
53,0
51,2
49,7
48,4
47,4
46S5
45,8
45,3
45,0
44,7
44,5
43,8
—10,2
—15,6
—18,3
—22,0
—22,8
—22,6
—23,6
—24,0
—26,3
—29,3
—33,6
—38,4
—44,0
—55,9
46,7
54,3
62,0
66,5
67,1
65,5
59,1
55,3
52,2
53,7
55,9
56,1
57,4
64,5
Т
к» копт'
70
60
50
ьо
30
20
Ю
О
100 Z00 300 500 1000 2000 5000
Рис. 11.11. Оптимальная и фактическая
характеристики усиления радиоканала
Полученная таким образом оптимальная характеристика
радиоканала приведена на рис. 11.11.
Пунктиром на этом рисунке показана характеристика,
которую фактически имел радиотракт (ш. также рис. 10.34).
20—294 305
/
V
<
Так как рассчитанная оптимальная характеристика
$к =4>(f) обеспечивает одинаковое значение коэффициента
восприятия Р~0,5 для всех 14 полос, что находится
интерполированием по графику рис. 9.7 для шума 105 дб, то величина
разборчивости, которая при этом может быть получена,
определяется выражениями:
14
А = 0,05 V Рк = 0,05 • 14 • 0,5 = 0,35,
к=1
Глава 12
ДАЛЬНЕЙШЕЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗБОРЧИВОСТИ,
ТОНАЛЬНЫЙ И ОБЪЕКТИВНЫЙ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
12.1. Общие сведения
Разборчивость тракта для передачи речи есть объективная
величина, не зависящая от свойств конкретных измеряющих её
операторов.
Однако определение её обычным способом ведётся, исходя из
результатов субъективных оценок качества тракта отдельными
операторами, и объективность конечного результата
обеспечивается лишь за счёт достаточно большого статистического
объёма элементарных измерений, позволяющего получить
устойчивый средний результат. Наличие субъективного элемента в
процессе измерений и приводит к их громоздкости-
Современное состояние электроакустики позволяет либо
значительно уменьшить долю субъективного фактора в
определении разборчивости, либо исключить её вообще.
Для этой цели передающий >и принимающий операторы
должны быть заменены искусственными эквивалентами,
характеристики которых уже не подвержены никаким колебаниям во
времени. Если имеется абсолютная уверенность, что автомат,
заменяющий голос передающего оператора, и автомат, заменяющий
ухо слушающего, в одних « тех же условиях обеспечивают
всегда одну и ту же отдачу (которая должна соответствовать
средним данным для большого-числа реальных операторов), то
отпадает необходимость проводить многократные измерения и
разборчивость в принципе может быть определена одноразовым
испытанием с отсчётом на шкале измерительного прибора, как это
делается, например, при измерении электрических параметров.
Известны: тональный метод измерения разборчивости,
обеспечивающий лишь частичную автоматизацию процесса
измерения, и объективный метод измерения разборчивости,
обеспечивающий полную автоматизацию этого процесса, но требующий
20* 307
более сложного оборудования, создание которого не вышло пока
за пределы лабораторных макетов [33, 39],
12.2. Тональный метод
Сущность тонального метода состоит в том, что передающие
операторы заменяются искусственным голосом, приём же чистых
тонов, которыми искусственный голос озвучивает микрофон
испытуемого тракта, ведётся по-прежнему операторами бригады.
Этим исключаются какие-либо колебания в качестве речевого
материала, поступающего на передающий конец тракта, а
задача принимающих упрощается, поскольку им не нужно уже
осмыслить и записать определённое звукосочетание, а требуется
лишь определить, слышен ли сигнал на данной частоте или не
слышен.
Это, в свою очередь, позволяет сократить число необходимых
элементарных отсчётов для получения устойчивых средних
данных, несколько сокращая тем
самым и общее время
измерения.
Искусственный голос
представляет собой обычный
громкоговоритель, используемый
без диффузора с тем, чтобы
звуковое поле на выходе
излучателя незначительно
отличалось бы от звукового поля,
создаваемого ртом говорящего.
В процессе измерения
искусственный голос возбуждается с
помощью тонального
генератора таким образом, чтобы
уровень звуковых давлений,
создаваемых на различных
частотах, соответствовал бы кривой
спектра формант.
Рис. 12.1. Вариант конструкции Внешний ВИД искусствен-
искусственного голоса ного голоса представлен на
рис. 12.1.
На рис- 12.2 приведена полная схема измерительной
установки для определения разборчивости тональным методом:
ИГ — искусственный голос,
ЗГ — звуковой генератор,
МЗ — магазин затуханий,
ЛВ — ламповый вольтметр,
ГШ — генератор шума,
308
ИГ М
Испытуемый тракт
Гр\ и Гр2 — громкоговорители, воспроизводящие необходимый
уровень шума «а передающем и приёмном концах.
Рассмотрим в качестве примера измерение разборчивости
тракта, состоящего из двух телефонных аппаратов ТА\ и ТА2,
работающих через искусствен"*
ную линию ИЛ.
Порядок измерений в
этой схеме следующий:
1. Аппаратура
приёмного и передающего концов
размещается в двух
звукоизолированных друг от
друга помещениях, в которых с
помощью шумовой установ- Помещение передачи \ Y~JПомещениелр&т
ки, состоящей из шумового
генератора ГШ и двух гром- Рис. 12.2. Схема измерения разборчи-
коговорителей, устанавли- вости тональным методом
вается уровень шума,
соответствующий требованиям технических условий на
испытываемые аппараты.
2. Измерение проводится отдельно на каждой из 20 средних
частот равноартикуляционных полос. На каждой из этих частот
к искусственному голосу ИГ должно подводиться такое
напряжение от звукового генератора ЗГ, чтобы звуковое1 давление в
точке нахождения микрофона испытуемого аппарата
соответствовало бы формантному спектру речи. Это напряжение
контролируется ламповым вольтметром ЛВ. Так, например, если
измерение разборчивости ведётся при среднем звуковом давлении
речи 15 бар, то звуковые давления устанавливаются согласно
табл. 12.1.
Таблица 121
f, щ
р, бар
250
0,80
500
0,80
650
0,63
800
0,55
950
0,48
1125
0,42
1300
0,40
1500
0,37
1700
0,36
1875
0,35
Продолжение
f. гц
р, бар
2050
0,35
2225
0,35
2425
0,35
2725
0,35
3100
0,33
3500
0,32
3850
0,32
4550
0,31
6150
0,26
8600
0,26
Звуковые давления, приведённые в этой таблице,
соответствуют уровням, равным Вр + к, где Вр—уровни спектра формант
согласно рис. 6.21, к — логарифмическая ширина критической
полосы слуха.
Таким образом, в каждом случае создаётся с помощью чи-
309
стоп) тона такое же звуковое возбуждение, какое было бы созда-
що речью в критической полосе со средней частотой, равной
частоте этого чистого тона.
Если испытания проводятся при других звуковых давлениях
речи, то данные табл. 12.1 соответственно пересчитываются.
3. Воспроизведённые таким образом чистые тона
прослушиваются последовательно принимающим оператором, задачей
которого является определение эффективного уровня ощущения
формант Ег. Это достигается введением или выведением
соответствующего затухания на магазине МЗ. Слушая звучащий тощ
принимающий оператор вводит затухание на магазине МЗ до
тех пор, пока звук не исчезнет. Так как уровень ощущения
чистого тона есть превышение его 'над порогом слышимости, то
число введённых децибел затухания как раз и является искомым
уровнем ощущения. Если звук при исходном положении курбе-
ля МЗ (условный нуль) ие прослушивается, то необходимо
вывести затухание, добиваясь появления звука. В этом случае
число децибел определяет отрицательный уровень ощущения.
4. Таким образом, в результате ряда измерений получаются
уровни ощущения формант Е' для 20 равноартикуляционных
полос. Дальнейшее определение величины разборчивости призво-
,дится аналитически: по измеренным величинам Е' и графику
P=f(E) иаходится коэффициент восприятия Р, определяется
20
разборчивость формант Л по формуле /1 = 0,05 ^PK, от которой
делается переход к любому другому виду разборчивости.
Для получения необходимой точности измерений должно
проводиться такое количество повторных измерений, которое
обеспечит заданную величину абсолютной погрешности 8 или
стандарта г.
Измерения разборчивости тональным методом могут
проводиться бригадой в составе трёх-четырёх операторов, двумя и
даже одним оператором. Во всех этих случаях значение слоговой
разборчивости 5 определяют как среднее арифметическое из
значений 5/, полученных при каждом единичном измерении.
Тональный метод имеет следующие преимущества перед
обычными артикуляционными измерениями:
— избегается необходимость 'иметь специально составленные
артикуляционные таблицы;
— нет разброса речевых параметров, обусловленного
индивидуальными различиями в характеристиках голосов
передающих операторов, что повышает стабильность результатов
измерений;
— упрощается тренировка операторов к производству
измерений, так как исключается тренировка в равномерном чтении
таблиц с соблюдением /постоянства среднего уровня голоса;
310
— сокращается число операторов, необходимых для
производства измерений.
Достаточно точное определение момента появления или
пропадания звука не является элементарно простой операцией и
сопряжено с индивидуальными отклонениями от среднего
значения, так же как и результаты приёма слогов- Поэтому выигрыш
в точности получается здесь главным образом за счёт
стандартизации сигнала, поступающего с передающего конца.
В целях рационализации процесса измерений измерительная
установка, изображённая на рис. 12.1, конструктивно может быть
выполнена так, чтобы при установке той или иной
фиксированной частоты на генераторе ЗГ автоматически устанавливалось
бы 'И требуемое на входе искусственного голоса напряжение.
Тональный метод измерения разборчивости регламентирован
ГОСТ № 8031—56 [40]1).
12.3. Объективный метод
Объективный метод измерения разборчивости использует
замену искусственными эквивалентами как голосового аппарата
дикторов, так и слухового аппарата принимающих [39]. В
дополнение к искусственному голосу в этом случае должен быть
использован ещё один специальный прибор — искусственное ухо.
Искусственное ухо
представляет собой обычный в
технике акустических измерений
прибор, применяемый при
испытании телефонов. Этот
прибор позволяет воспроизвести
акустическую нагрузку,
создаваемую на телефон
естественным ухом, и измерить звуковое
давление, создаваемое звуча-
Прижитой
груз
Конденсаттчый
микрофон
испытуемого
i тракта
Фа/пая резина
у///.
\. Усилитель
Рис. 12.3. Принцип устройства
искусственного уха
щим телефоном в ухе.
Принцип действия
искусственного уха поясняется
рис. 12.3.
Звуковое давление, создаваемое телефоном, в камере
'искусственного уха воздействует на диафрагму измерительного
конденсаторного микрофона КМ. Напряжение, развиваемое КМ
пропорционально звуковому давлению в камере. После усиления с
г) Следует иметь в виду, что упомянутый ГОСТ базирован на способе
расчёта разборчивости по спектру речи, а не по спектру формант. Звуковые
давления, указанные в табл. 12.1 и определяющие уровень формантного спектра,
не равны, но соответствуют звуковым давлениям, приведённым в ГОСТ и
определяющим уровень спектра речи. При градуировке ИГ по данным ГОСТ
№ 80 31—-56 надлежит пользоваться другой кривой коэффициента восприятия Р
в функции от уровня ощущения Е.
311
помощью усилителя УС это напряжение подаётся на
индикатор— ламповый вольтметр ЛВ (или указатель уровня). По
показаниям индикатора судят о величине развиваемого телефоном
звукового давления в ухе.
м Испытуемый трат т
УУ.
Рис. 112.4. Схема измерения разборчивости
объективным методом
Один из возможных вариантов полной схемы установки для
измерения разборчивости объективным методом представлен на
рис. 12-4 [39].
В качестве испытуемого тракта взяты те же телефонные
аппараты ТА1 и ТЛ2, работающие через искусственную линию ИЛ.
Для определения уровня ощущения ?', т. е. величины
превышения уровня измерительных тонов над порогом слышимости,
здесь используется то обстоятельство, что для большого числа
случаев уровень порога слышимости с учётом маскирования
полностью определяется уровнем шума.
Если Вш —спектральный уровень шума,
Ро — порог слышимости для чистого тона в тишине;
Р ш— порог слышимости для чистого тона в шуме;
М — маскировка,
к — логарифмическая ширина критической полосы
слуха,
Z — эффективный уровень ощущения шума,
то Е' = В^ЬМ$
Для эффективных уровней ощущения шума Z>10 дб можно
считать, что M = Z=Bui+k—р0-
Отсюда следует, что
Е'=(В'р -Ь+к)~{Вш+к).
Поэтому в схеме рис. 12.4 уровень принимаемой речи равен
пороговому в том случае, если уровень принимаемой речи равен
уровню шума в критической полосе.
312
Общий порядок измерений в схеме рис. 12.4 будет
следующим.
1. С помощью генератора шума ГШ и громкоговорителя Гр
создаётся уровень шума, обусловленный условиями работы
приёмного конца испытуемого тракта. Так как указатель уровня
УУ2 включён через узкополосный фильтр УФ с шириной полосы
пропускания, равной ширине критической полосы слуха, средняя
частота которой равна частоте измерительного тона, то
показания измерительного прибора УУ2 будут соответствовать уровню
шума в данной критической полосе.
2- Генератор шума ГШ выключается, а вместо него на
искусственное ухо через испытательный тракт подаётся от
искусственного голоса ИГ, возбуждаемого генератором ЗГ, измерительный
тон 1-й равноартикуляционной полосы. Уровень интенсивности
звука на микрофоне, создаваемый искусственным голосом ИГ,
берётся таким, чтобы при условном нуле на магазине МЗ
распределение звуковых давлений соответствовало бы кривой
спектра формант, что контролируется указателем уровня УУ\ так же,
как это делалось при измерениях описа'нным выше тональным
методом.
Далее, с помощью магазина затуханий МЗ добиваются,
чтобы показание указателя уровня УУ2 было бы таким же, как и
при воздействии шума. В этом случае формантный уровень речи
равен пороговому, а показание магазина МЗ даёт
непосредственный отсчёт эффективного уровня ощущения форма'нт Е'.
Возможно также определение величины Е/ при совместном
действии шума и измерительного тона. В этом случае уровни
шума и тона будут равны, если суммарный уровень (показание
УУ2) будет на 3 дб выше, чем при действии одного только шума.
Аналогичные измерения проводятся для всех 20
измерительных тонов, соответствующих 20 равноартикуляционным полосам.
3. Дальнейшее определение коэффициентов восприятия Р,
разборчивости формант А и слоговой или других видов
разборчивости проводится так же, как по данным тонального метода.
Все измерения могут проводиться всего лишь одним
оператором.
Помимо тех достоинств, по сравнению с обычными
артикуляционными измерениями, которые присущи тональному методу,
объективный метод даёт ещё ряд важных преимуществ:
1) значительно повышается точность измерений. Эта
точность определяется здесь исключительно классом точности
измерительных приборов или такими колебаниями параметров
элементов тракта, которые присущи, например, угольным
микрофонам; она не зависит более от субъективных свойств
операторов;
313
2) значительно сокращается время измерений;
3) не требуется никакой предварительной тренировки лиц,
проводящих измерения.
12.4. Перспективы автоматизации процесса измерения
разборчивости.
Дальнейшее усовершенствование объективного метода
измерения возможно, если автоматизировать его и исключить
необходимость производства расчётов по результатам измерения
уровней ощущения.
Современное состояние техники счётно-решающих устройств
вполне позволяет сравнительно несложным путём (по сравнению
с существующими для других целей вычислительными
машинами) получить индикаторное устройство, которое, будучи
включённым на выходе искусственного уха, давало бы
непосредственный отсчёт разборчивости по принципу электромагнитного
счётчика или прибора со стрелочным указателем.
В подобной измерительной установке недалёкого будущего
процесс измерения разборчивости тракта должен свестись к
нажатию пусковой кнопки, после чего через приёмное устройство
автоматически пройдут последовательно 20 измерительных
тонов и результат можно будет прочесть на указателе
индикаторного устройства.
Вариант возможного построения блок-схемы такой
измерительной установки приведён «а рис. 12-5. Передающий конец её
содержит звуковой генератор чистых тонов, распределитель
частоты, программирующее, устройство и искусственный голос.
Приёмная часть состоит из искусственного уха, анализатора и
счётной схемы.
Программирующее
астройстбо г—~\
ЗГ
I 4-HL
Распределитель
частоты
р0
\ ИГ М
Исп. тракт
шли
Счётная
схема
Рис. 12.5. Вариант построения блок-схемы
автоматической установки для объективного измерения
разборчивости
Предварительно на программирующем устройстве задаётся
уровень огибающей спектра формант ?р (f), спектра шума Вш (/)
314
и порога слышимости $o(f)- Если заведомо известно, что
разборчивость в данных условиях не зависит от порога слышимости
(см. гл. 5), то блок Ро выключается.
При запуске измерительного устройства распределитель
частоты автоматически снимает с выхода генератора ЗГ колебания
со средними частотами 20 равноартикуляционных полос и
последовательно подаёт их через искусственный голос ИГ на вход
испытуемого тракта. Через испытуемый тракт и искусственное
ухо каждый из тонов поступает на вход анализатора. Через два
других входа на анализатор подаётся информация об уровне
спектра шума и порога слышимости для данной частоты. С
выхода анализатора сигнал, величина которого определённым
образом обусловлена значениями B'pi Вш и Ро поступает на счётную
схему, которая направляет его в один из 20 промежуточных
индикаторов ААК, показывающих величину разборчивости,
вносимой каждой из 20 полос, а также — в сумматор,
накапливающий измерительные импульсы от всех 20 тонов 'и
управляющий общим индикатором А.
Показание общего индикатора А определяет суммарную
разборчивость, а по показаниям индикаторов ААК можно получить
частотную характеристику, позволяющую судить о
сравнительной эффективности приёмо-передачи в отдельных частотных
полосах.
Приложение 1
НЕКОТОРЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУССКОЙ РЕЧИ
Статистические характеристики типов слогов и встречаемости звуков
речи получены на основании анализа газетного текста общеполитического
характера, общим количеством 32 261 слог (84 810 звуков), записанных в
полной фонетической транскрипции.
1. Встречаемость различных типов слогов
открытых слогов типа С—Г, К—Г } 58%
закрытых слогов типа С—Г—С, С—Г—К, К—Г—С, \
К—Г—К J 40%
закрытых слогов Г—С, Г—К } 2%
Примечание. Большой процент открытых слогов получается за счёт
их многократного повторения, так как всего открытых слогов имеется
около 350. Они могут быть образованы 70 начальными соласными и
консонансами, каждый из которых может сочетаться лишь с
5 гласными.
Слотов, начинающихся простыми согласными С—Г, 1
С—Г—С, С—Г—К / 76,5%
Слогов, начинающихся консонансами из двух со- 1
гласных СС—Г, СС—Г—С. СС—Г—К / 21,9%
Слогов, начинающихся консонансами из трёх со- 1
гласных ССС—Г, ССС—Г—С, ССС—Г—К / 1,6%
Слогов, оканчивающихся простыми согласными 1
типа С—Г—С, К—Г—С, Г—С / 96,6%
Слогов, оканчивающихся консонансами типа 1
С—Г—К, К—Г—К, К—Г / 3,4%
Слогов с ударной гласной 1 35,2%
Слогов с неударной гласной / 64,8%
316
2. Русские гласные, согласные и наиболее употребительные консонансы
для составления слоговых табл иц
Начальные согласные и консонансы
Б
В
Г
д
ж
3
к
л
м
н
п
р
с
т
ф
X
ц
ч
ш
щ
Ё
Е
Ю
Я
3,7%
7,3%
2,0%
4,8%
0,8%
3,9%
4,9%
1,6%
4,8%
12,6%
11,6%
3,6%
8,4%
6,4%
2,1%
1,0%
0,3%
1,3%
1,1%
0,1%
л on/
4,8%
ВН
ГЛ
ГР
дв
дл
ДР
зд
зи
кв
КР
пл
ПР
ев
ск
СП
ст
ТР
ФС
чт
шт
0,3%
0,2%
0,1%
,0,3%
0,4%
0,3%
0,4%
0,6%
0,1%
0,3%
0,3%
3,7%
0,7%
0,4%
0,2%
1,1%
.0,6%
1,1% -
0,9%
0,9%
Гласные
А
Е
Ё
И
О
У
ы
э
ю
я
32,5%
19,6%
1,3%
14,3%
14.6%
7,0%
6,1%
1,2%
0,6%
2,8%
Конечные согласные и консонансы
й
к
л
ль
м
н
нь
п
р
РЬ
с
сь
т
ть
ф
X
ц
ч
ш
щ
мь
пь
ФЬ
16,8%
5,5%
7,6%
0,4%
14,0%
5,0%
0,8%
0,2%
1,3%
0,5%
2,9%
3,5%
12,6%
9,1%
4,8%
8,3%
0,4%
0,8%
2,9%
0,3%
1
0,1%
J
зм
знь
кг
нт
ск
ст
сть
РК
РП
ФК
0,
0.
о,
0,
о,
0,
1,
0,
1%
2%
1%
3%
1%
2%
1%
1%
Примечание. Буквы Е, Ё, Ю, Я в начале слова обозначают
сочетания согласного Й с гласными Е-ЙЭ, Ю-ЙУ, Я-ЙА, Ё-ЙО.
317
318
няк
МЮФ
ФСЕН
г
ЁК
BOX
ЛИР
ДУЧ
ЧТЕЛ
ЖАСЬ
ЛЕНЬ
ПУЛЬ
жь
зош
РЯЙ
стял
ёв
ЖОФ
НЕТ
СВАР
ЛАСЬ
жь
КЕШ
в
МАФ
АРТИКУЛЯЦИОННЫЕ ТАБЛИЦЫ СЛОГОВ (ГОСТ
БУЩ
ПЛИСЬ
БЕР
б
тыпь
в
ТЭФ
ТРЕН
ПОРЬ
в
ХУФ
пыц
зюс
д
мят
РЫЦ
яд
ЧАТЬ
в
ГЕФ
ТРУХ
3
РАСЬ
НАР
ПЕСТЬ
д
ГУТЬ
ов
ЧЁФ
СВУМ
ДУМ
3
ВЫС
БАЦ
г
ФЕК
СКУМ
ЗУНЬ
ВЫЙ
жь
МЕШ
в
БУФ
СОСЬ
НЫСЬ
ГУМ
д
ТРИ!
в
ЛЕФЬ
д
ЦАТЬ
СУЛ
КАСТЬ
3
БЯС
эб
ШЕП
ПИЦ
д
ЛУТ
ПРЮХ
ыз
ШИСЬ
вик
дян
в
ПЯФ
. д
РЁТЬ
ТУЩ
в
ДЛАФ
7153-61)
ЧТАЛ
СИЧ
эд
ШЕТЬ
б
ДЕП
счо
ЩЁХ
СТОЦ
ЗОЛЬ
3
РЯС
3
ДЕС
ТЁР
Приложение 2
ДЮРЬ
вость
д
ТЮТ
с з
ЗДЕС
3
КАСЬ
ПРЫЛ
СЕЛЬ
ФЫЛ
СЫХ
б
НЕПЬ
Таблица 1
ь
ХАЧ
дыс
в
ЁФЬ
ТОРЬ
ЗЕХ
Таблица 2
КРОМ
хил
д
РУТ
3
яс
шоль
а
и
«и
<
п
S
а
а
*5 ш©
5 <
< CQ
и в© я mS §
н а н X Ч
ю ©
О
и
в©
>л
б
a
S
a
¦Л
сг
ГЭ
и
о
а:
\о
X
<
го
ю Ьс
>л
а
<
а
О
ю© S ^Х <
в a i § е
>С 3 ""W «U
m a tri <j
a stf ь х
3
Я
>л
IX
a
5 5 ^
ess
35 Ы _- ff1
° у ^ °
a m© S с^
а-
Ё
S
>Л
U
•8
3"
К W
со X
>
a
и
s
'cr a
Я Н СО
Я ^
О ш© а
^ 5 &
С ¦<. CQ
>Л
X
CQ
х
со
>Л
>Q к. Л
Ш >s >s
ff1 Ь U
а
ы
>л
¦ё
>л
к
щ
х
X
Я
а
>л
ш
©
ы
а
>л
в
<
CQ
H
or
X
О
С
а
О
3
т©
>»
со
о
X
ас
Я
т
©
3 т©
С U
319
а-
а
<
X
ы
ю О
ю
а
о
а
х
as
а
и
а
X
а
С
X
со
и
а О
>л ^
< О ю
ь si Ч
«и
ш
и
о со
S
S
к 3 Ь
со ра х
s Р я
е сг а
>Л
а иь^
3 о
со О
л
>л
а
О
С5
О
Я"
е е
^ J3
Q ю О wqj
а >а ¦ w
и
«у rtH < u^ х
л ш К --и <
а н я ю Е
а
а
<
н
и
«о
с
а-
а
S
а
>Л
оС
И
а
н
«и
ш
ЧИФ
1
а
«и
сг
ГОЦ
о
а
н
«О
ра
о СП
Я"
«!
*Я
тык
сись
ФЫР
X
[Г}
нощ
ПАЦ
Е
о
а
ПРИЧ
«и
•¦и
РЗ
РУФЬ
л
X
as
а
тял
ЗНАР
тага
чже
ВИЙ
и U
О
СЫРЬ
ЖАСЬ
3
НУР
МАМ
двий
'в
«и
S
н
и
ТЕСТЬ
пяч
СКИР
ВАЧ
РИЙ
ЗУСЬ
мянь
щись
ФЕРЬ
320
3"
vo
<
3
ja
§
e
x
ja
ja
CQ ©
ы о
x
Oh
5
с;
S
CQ© X Л
О О ft
н со С
>> a S
н « О
З4 Ч со
5 о а,
Е и н
ja
О
!=Г
ja
К
О
CQ
X
>:.
К
со
К.
СЁМ
voC
X
ja
го
<
н
со ©
а,
5
IX
"8 «е
оСО CQ
о,
<
X
в
ю
О
и.
х 2
3"
а
VO
со К d и С
X ja
О mU
CQ© X
а,
cq© >s га© оС юС
О а IX о 3
Ь ^ X [_н РЭ
IX
с;
о
CQ
UB
а,
>Л
а,
>>
н
н
о
CQ
1—)
сз
о
"ё.
ja
со CJ
©
CQ
3
IX
ja
a,
4
IX
и
со©
а,
<
W mU
S
H
ea ©
а,
c
a
CO
X
Я
21—294
321
cs
a-
vo
ПАНЬ
чн
щ
со
coU
IX
и
ю©
щ
л
ТОЧ
S
©
g
ja
а
О
Ю
©
^ vo С
a ^
f—с t^[
ш
и
ja
voC
О
РЯЛЬ
voC
S
« и
*
DQ
В
ДУФЬ
о СО
н
<
а
н
и4
СО
X
IX
a
н
ja
s
u
Ю©
g
О
X
ШЕМ
ja
Q
н
и
ca©
IX
X
IX
и,
CQ S,
В s^
си
а
ja
и ©
IX
Ш
я
a
С
ja
X и
vo
C3
л
ЗОЛ
ПЕМ
a
о
a
С
ТАЛ
СУХ
ТРЕЙ
кин
ЗЯЛ
них
ja
Щ
ГАЦ
CQ
©
и "S1
IX
НАЛ
РЕНЬ
ФАН
¦
ПУР
КАСТ
>
а
X
Ш
н
voC
Q
a
ПЫРЬ
a
з1 5
зы
ja
voC
s
X
<
ja
5C
л
^a
J3
о
X
coU
X
X
>.
H
и
voC
Я
X
<
IX
coU
X
ш
CQ
U
322
cs
з-
vo
C3
МИРЬ
ja
CO U
о
н
Q
и
CQ ф
voC
S
X
ТУЛ
a
нянь
вюс
а
х
Q
НАМ
ДЮМ
к «и
ФЕЛЬ
с жь
ЗДИШ
щ
со
X
IX
ГУЛЬ
voC
CQ
3
н
pr
п юе
2 ix
ю а
о
CQ
а
н
а
щ
н
и
С
а
О
S
н
voC
8
а
р.)
а
н
CQ
3
<
СО
<
а
О
X
a
«X
a
S
H
U
Ш
X
'И
U
S
H
J3
а
а
н
а
«Ё
ш
CQ
U
<
е
о
а
«и
геи О
CQ
К и О
% S
со ?
ja
а
<
со
чн
IX
с
voC
U
« U
IX
и
а
UB л
О mu
a ottj
С
со
н
и
<
CQ
щ а
х с
s
и
ja
voC
>»
X
4
о
ja
на
a
ja
x
¦ш
21*
323
Таблица 13
ЗАЛЬ
ШИНЬ
СЕЛ
ТЕСТ
мюн
ФИЦ
в
ЧТАФ
д
МУТ
тыц
ПЕХ
Д
ГЕТЬ
жь
БУШ
б
няп
ТРОХ
ь
ЮЧ
б
РАПЬ
д
ПРЁТ
ФУЛ
ломь
РЯД
ныц
б
сопь
ДВАС
POP
ТЁК
ДЕН
ГАН
жь
скиш
д
КАТ
ШУФЬ
ВАЙ
ШТЕФ
БОН
ЖАМ
д
ВЁТЬ
ЛИР
БЯЛЬ
счяд
ЩАТЬ
ь
ТРИЧ
ХАХ
д
СИТ
ЗНАН
ПУЛ
ЦЕР
в
ДЕФ
НУС
ДАЩЬ
3
стыс
яв
ЧАФ
РЁН
Таблица 14
б
ПЛАП
шон
ДУЛ
BOX
б
МОП
ФОЦ
ЖАФ
ВЕЛЬ
ь
СТАЧ
НЫЛ
ПАНЬ
с
ЗДОЛ
тых
БИМ
сч ь
ЩИЧ
д
ЧТУТЬ
лок
ЗИЛ
б
ХАП
ПЁФЬ
БЫМЬ
КЕЦ
3
ПРУСЬ
Д
НУТ
РЕЙ
ВУСЬ
ДРОН
зых
ДЕМЬ
ЦУХ
ЛЁХ
КУН
сощ
ГУЦ
г
ШТЕК
пязнь
ник
ю
ЧУН
хиц
б
япь
в
САФ
ТЕН
ТРЫХ
б
НЁП
ЗУРЬ
3
ЗНУСЬ
ЮЛЬ
СЕН
РУК
б
ЛЕПЬ
е
з-
а
v§
Ь-.
"V
О
О.
X
о
>л
CQ©
Н
3
CQ
S
Си
X
CQ©
о
X
Е
S
X
Си
и
>>
S
с
ДУЦ
IX
CQ
CQ©
Pb
IX
X
К
и
и ©
НЕФЬ
ДИСТ
О
©
Е
О
оо
БУЛ
О,
а я и
ЛЫЦ
Оч
О
oo
а, «-О1
щ ю© О
1Л ш С
ьЛ
Е
оо
<
»S О
S Си
н С
IX
4
а,
>л
s
оС
,W voC >a.
a-
оОО Н
>л S
1Л ©
>л
X
х
X
О
3
CQ
а,
О
IX О
те и
X S E \ol
ш >s s Щ|
Е те н '
>Л
Е
ы
чн
3
IX
Си
? О 5
С оа С
x
CQ
о,
н
О
X
л и сг 2
>Л
и©
ю©
ад о |
а, оо с
ы
и
CQ ©
Си
3
tx
X
>>
[_
Е
3
а,
325
a-
a
CQ
ffl©
О
и
3
CO
326
CL,
g
X
>
a,
CQ
PQ
S
a,
s
X хоС
О <
а,
С
и 3 н са
a,
О
н
H
(T)
U
X
О
f-
a
О
^ S Ы
и и ©
S s
S с
и t
г е
5 >.
^ X
а,
ы
coU
a
ю С о а
Q о=И Ю5 mr4 :
V ЕГ "—Г ^" !W •
и© 53 н а i
* з a
га а, С
\О
и л ы
и© Е С
< Ы W
О
X
3
со
X
о
а,
to(J
a,
E
и ^ щ х
с э со ©
X
а,
О
a,
s nu a,
ca ©
О
S
Ы
X
о
>Л
ы
U
>Л
Е
:>,
NX
>Л
nU
сх
а,
н
«з
з-
3
s
a
H
X
со
*a
<
БУН
<
a
Д©
S
СВАМ
ЖАН
s
и
МОНЬ
ПЁРЬ
ХУХ
КРИС
ДЕХ
ЗЁН
\о X
спШ
к а
ТИЗНЬ
3
ТИЦ
РЮХ
пом
РАНЬ
\о
СИ
S
5
МИЛЬ
3
JO
а
w
ХИНЬ
СУЧ
a
<
U
:=r
о
со
>Л
S
a ¦
Q
>Л
О
ПРУХ
ФА
щ \o 1—>
H О
НИХ
хблица 20
ХАСЬ
НИН
>л
Ы
X
<
БУЛЬ
ЗДАН
ЦЫМ
>л
НАН
СОЙ
>Л
>> <
>л
со CJ
со
о
с
>л
Х
<
"8
ПРОР
ДЁФЬ
НЕНЬ
РУМ
со
ШТАР
нясть
РЮ
пян
>л
о
а
ВЫХ
ляй
ДАХ
д© <
S X
4S СО
>л
д ©
ЗЕМЬ
X
<
д©.
О
а
н
>Л
>л
>Л
©
S
327
см
3-
X
W
оСО
д©
X
л
д©
Ы
X
<
a,
н
>Л
2
а
>>
со
Si
т О
S
X
W
©
Ч Е
га mi
U :]
Д©
>> О
а, га
а,
С
л
ы
>л
nU
а,
а
3
>Л
о
>л
Е
3
н
S
со
хоС
га
S
га
a,
>*
u
U
S
м
см
«3
а-
>Л
U
3
©
д©
<
<
о
Д
ы
га
:О) О <fj
3 К
О
га
со m ©
<
н
3
О
X
3
a
О
a
3
ы
a
С
•о ,
< ш
О
н
S
О 2 а О
X
>л
н
О
a
Е
О
U
а,
S
S
И «© ^
Я a >> ?
Ы Н U ^ U
>л
.Л -К
328
СО
е
з
vo
е
>Q
,д со D ,д
щ Си <С
и. н го
CU
as
X
СИМ
дых
3
S
а
хо
Ы
S
>
e
Я
Си
си
ВЯР
ш О
*Т! н-|
на
'и
CU
ГО
? «©
й S
X
ГО
щ
>а
хо С
э
X
си
S
е
н
с
со U
>Д
S
<j
H
ЛУН
ЧЕП
X
РЮН
vo С
О
и
ш©
хоС
Си
>Q
COCJ
Н
и
НИЛЬ
ТРЮФ
шох
ДВИХ
хоП
S
Си
>Q
CQ
ПЕМ
см
сз
а-
з
хоП
coU
IX
?
хо
3
tx
с
со
X
О
Н
tx
а,
н
tx щ <
IH X tQ
а,
Й «5
го
Й S О
н ^ С
а,
си
и
D3 О
S
tx
а,
>> voC Я coU Oj
си IX >> w 2
С (Q © t=[ 3
и :г и ю
CQ
и Я а ?
оГО
О
со (J
о
CQ
и
3
X
>»
U-,
X
^>
хоС
^>
COU
S
?—i
Р1
щ
"^
С
t—\
3
<
X
<с tx
ГО Си
329
з-
3
К
X
ш
Си
X
S
с
«и
а,
и
CQ
Сц
Q
XI
ГО
щ
о
н
U
5ЕГ
е
ш
и
X
>>
3
Q
ГО
Он
К
X
<
е
Э
о
и
Я"
S
Си
3
PQ
XI рО
ВЕСЬ
4 -§
Я
о
о 00
X
о
го
Ы
XI
3
го
О, tX О
НЕЮ
CU
3
см
з-
3
я
S
и,
pa
и©
О
IX
CQ
S
С
и
О
tx
а,
С
X
S
е
и и с( и Ч
Си < О
а
а,
X
tx
СО
Й шО р;
XI
со CJ
3
со U
з
а,
tx s
«С
о
оГО
р; ше
U
го
XI j- xi =К
о ^ :а у
t4 ^ Ч в©
X
СО (J
и ©
>>
С
S
и
5
о
CQ
N.
О)
СЗ
з-
з
«=$
vo
C3
A ^ D-
5 о Н
^ го D
X «и д §
2Г" К iQ Э
Н J3 л _,
|J P hrH
:Щ X ^ S
t=t 2 и ^
>Q vo,
> © I
•—I
го
H
coU
<
H
и
Я"
щ
с
СО
О сои »°С
CQ :Щ <С S
U РЭ © X
а,
CQ
И
Ч
^ I—( iv<
<Г ,Г] t-JM
U а х
о
X
со U
S
ч
о
g э Ё Я g
О,
н
О W
з-
3
VO
f-^ Я" S ^ >»
S :Щ <С Ш О,
к и х к с
coU
S
X
<
ш©
S 1 ч о
tt РЭ ого С
и ©
О 3
U CQ
а,
го ^
X
а,
S
го
а,
ш©
<
н
X "^ Hri >Q
К ? S
го К а,
U4 ш ©
з 2
и н
О
го
J)W ?2 Н (—' ft |—Г
Я" CQ U © S3
CQ l
331
см
сз
3-
з
CQ
X
SS
В
и О
а,
Си
и!
co(J
'а
о
т н
и ©
л
о
го
В мэ
го
Си
3
е
CQ
я
CQ
О
а,
н
Л сои
а,
е
юС
ш
и
н
>»
Я
О
а,
<
а,
О
и
« о
^ Си
а,
щ
CQ
S
Си
н
S
С
S °
Си i^
е
з
X
§
•о
со
W
э
CQ
К Си
>
о
<
и
О
Си
>а
3
CQ
S сои
COCJ
3
н
coU
О
Си
С
(D
э
щ
и,
щ
н
a
IX
Си
Си
н
хоС
а
Си
СО и% «
>Л :<и О
Н D1
«и
S
Си
хоС
л сх
к с
coU
S
332
«о
с
а-
в
m и
tX
CQ
и
а
а
Л
X
3
(Л
?
о
с
X
оо
X
О
X
с
л
а ?> ^
с м
о as
s a
.6 ? ^§
&1 л <
и с «=*
4
и
х ю
lC ^a «н юС
оо е fcsj н
<
u
me
с
s
(X
ex
X
о
3
X
о
со
CM
;—| CQ t7
< s
и X
2 ЮО
С оо
ja,
S а
а
х з: «со |х;
< О и© < <
Я" са и ? m
о
и
О
X
t=tH '
И
п
S
со
>Л
го CJ
<1
а
X
щ
са
е с
5 гор а® «^
осо Н К ?
е
о
х ?э Д
s о Я
К ю н
о
а
о
со
as
а
а
И
О
а
S
со
те
О
а
са
333
Я
а
Ю1 sg
ua 3
8 &
vo
L
IX
1
U
О
X
со
X
5 В
U Е
О S
a
>
Я"
<
а
ШТИХ
н S w
и е[ а
чн
3
н
¦•и
ФИР
НЁРЬ
X
Щ
ЖУЛЬ
о
>
00
3
tx
а
н
Я"
и
н
т щ
^ ю О
СХ Щ
С D4
J3
S
vo
о
а
Щ
m (J
О
С
а
<
voC
О
Е
«а
¦•ы
са
О
е
а-
2
а
>»
С
щ
ПЁР
О
<
fc<: 3
ТАЙ
МАН
mCJ
J3
••ы
5В"
J3
СХ И
а (_,
3
3
3
Я
НУЛ
няч
КЗ 3
w a
сх
и
a
С
1п
о
РУРЬ
Е
S
<
00
D4
>»
н
а
Е
¦•ы
Е
W
00
>»
е
И
И
а
Я и'
о
ЛУМ
X!
S
сх
и
tu
3
и
X
<
X
ЩУС
«и
<
Я"
и
йв
<
a
С
МЕНЬ
334
< voC
ej ex
о CO IQ
S
m ©
О
tx
Щ
E
X
о
и
J3
i—i
w
©
CO
о
X
J3
J3
w
са
J3
U
s
X
ta
a,
S
CU
ex
С
О
ua
S
X
Ш
H
u
s
^3
и
a
>>
CQ
•v
О
CO
¦У ЛЭ -Ы 1 -в-
ч ь е & §
Щ
X
<
со
VO
<r
4
J3
S
J3
о
и
и
х
оСО
S
О
со
X
щ
и
ВИСТЬ
щ
си
Q
а,
X
<
©
иа
XVJ
пы
о
OQ
<
i-U i—i
X
и
и
щ
о,
щ
a,
>»
3
сх
а
О
Щ
и Й §
мб ^Э "I
>
a,
С
а"
s
о
ЗАЧ
1 S
X voC
S СХ
а е;
335
а-
з
336
ю©
О
©
>Д
1 1 t
&.
CQ
>Д
X
>д
СО (J
<
с?
с
о
и
¦S*f COU
а а
J3 И
со X
VD
ю©
о
>д
nU
О
а
ю ©
< х
с и
со Ч С
спи Ю©
со X
а,
н
х
>д
CQ
? CQ
Ы
О о Ъ4
X 3
со а
а
>Д
и
3
и
<
а
= х
х с о
^ t^ со
н «• s л s:
и s с; я- сх
юС щ
оо
со
а-
з
«?
©С
S
и
X X
>д
о
и
а
со
а
и;
S
а
а
a i
щ
X
>д
U
ю
>д
©
>д
а
И
©
а
X
<
X
>д
coU
а "*к ю© щ Э"
h S < & °
и Ч а С н
S" *-> L_ ^L, —I ^a
s й >= а
РЗ CQ X ГО Н
х
2
>Д
W
а
о 5 < й
си
>Д
X
со
CO
<
a
>д
И©
tX
UJ
a
UJ
i
ex
E
2
a
>д
5
-5, a
Я"
ex
mU
и
>д
н
Я"
О
И
на.
a
с
CO
IS
и
ю©
as
а
>д
О
а
сх ЮО
а 3
С н
ё
и
г,
©
о
m
S
и
ю©
>д
О
X
1^
и
ю©
И
а
>д
а
3
и
>д
с?
сх
а
х
S
С
>д
nU
о
>
©
>д
а
X
сх
3
з-
з
• С ю©
О СХ
u и
от (J
И
и
S
а
С
>д
©
а
и Ч
.и х
СХ :ШО
>д
о тЯ
ТРО
ДЭС
сх
>д
о
ЛУЛЬ
S
.К
>д
ш
:о
>д X j
юС tx ^Ч
? Щ ^ «^
Ы S оСО CQ
л- Л Е
„и р! S S ю©
/Л ^Й- < ^ СХ
^ sa^ с с со
X
'И
а
н
ё
i i
а
а
S
fi
3
CQ
сян
ю©
|Т]
О
X
>д-
и
ю©
S
>Д
а
S
©
X
ш
X
а
3
сх
>д
U и©
UJ 4iJ
X CQ
22—294
со
337
а-
>Д
Е
Ы
со
>д
Е
S
CQ
и
э
s
с
Я Е х
& § s
>д
\D
о И
! D
Ы
О
©
Си
3
со
X
Си
и
>д
«и
е
о
>д
и
>Д кД г4!
iU ш© W
о о ^
С X Ч
и
>д
«и
ы
н
2
а,
и
S
X
и
и
БОМ
<; 3 О
CQ H Я"
со X
>д
U
СО©
О
а,
С
О
х
>Д
>д
н
и
О
С
СЗ
а-
voC
S
X
Е
>>
С
ю
со
X
ы
>д
Е
со
U
о
^—1
>д
и
>д
Си
ы
с
ЮЕ ю©
>Д <
3
©
X
Е
си
со
пи
и
Си
С
ы
CQ
>д
О «©
С Си
« ш©
S з
>д
я г*
ш
©
>д
U
ы
со
>Д
Е
со
^ О Си со U
Е CI Я" Я
4h Л
О ЮО
Е
>д
о
Е
ы
ш
©
3
ы
Си
Е
а
X
о
Е
и
(-1
ш©
3
>д
Е
со
S
CQ
>Д
>д
«
и
338
S3
й-
ь
wU
Q
ш
ш
>Л хоС л _,
^ « К *Э
>> О О; 3
© н с а
>
й * s < >>
m и (Л Ч са
^^ 1—1
2 I
х и сь ^Э a
и ^ < и <
Д U х Ч ^
и О
>л
! S я « w -"
tf 3 а и го
X
JD ©С
О т1 л
1=3 го Э
и
S
в
н X S
и с* и
S
Я чн
О
Е-
22*
о
S a Q
н ^r a
щ >> a
и, m С
3-1
Он
>>
д
го
О
>Л
>Л
д
Д t
s
Он m
и
>Л
о
го
Я"
Д С
X чН О
vo
и ©
а и©
'а-
w
ш
>Л
со (J
S
а,
с-
О
С
О ПС Щ и©
CJ го Щ [Щ Q
ч a c[ о
X
Я"
<
е
339
3
a-
J3
a,
CO
X
>Л
X
Q
e
и
и
>л
а
tx
X
>л
а
о
«и
с Э
J I йв -е -я
Q
s
х
О
СО
<
PQ
>л
Е-
ИЗ
>Л
со U
О
С осо
t4
Си.
S
PQ
И©
ТРУЧ
X
'И
а
со
РЕЦ
>л
«Е-
гись
>л
ЕС
S
ш
С
CQ
X
>>
_ .Л .Л ._
ш© m(J ш© <оС
5< О 3 >>
3^ ч g с;
й-
X
S
со
<
а
X
S
а
О
СО
>л
X
со
W
чн
а
<
а
о
Я"
МУЙ
чь
В «и
с а
щ
а
>Л
>
X
>л
о
и
а
и
из
Сй.
I- x
< m
С X
>л
>л
х
S
J3
и
о
н
PQ
J3
X
О
и
5*
О
а
>л
'И
чн
сх
из
со
340
и©
S
а
[Л
X
S
а,
С
3
БЭЛ
ШТОХ
>л
«©
О
а
щ
С
СЮС
ДЁЙ
>>
СЕСТ
чн
и
CQ
ДВАР
о
о
МИЙ
хоС
О
к
*л
w
1-М
со О
>>
X
ФОРЬ
ВУХ
>л
чн
<
а
>я
>Л
U
щ
<
X
со
и
S
X
О
ё
6 -§
© t_
w S
и а
X
S
Он
>л
U
3
и
з Ь
и а
Л coU
C4U
5
о.
>Л
^ От© чН «©
S erf Ш Щ <
К осо &г с; и
>Л
т©
'И S
(Л U
СО
a
х 5
S
с
•5
ю©
О
О
н
X
Ш
X Й «и
щ ? >,
х х а
а ^=с е—¦
>. <
и ©
со О
X 3
>Л
те
S
CQ
X
J3
а
CQ
>Л
ЧН
а
О
а
Q
со
в
О
5*
а,
С
со
C4U
I
Ю0
О
С
CQ
со (Д
341
О
©
Си
Е-
X
S
И© х са-
СХ >> (X I
са ч*: а i
J3
сС
ьО щ U < ы
X и са© С а,
Hi
Си
м©
S
О
ш ©
< са© ЧН »S
? ? >? s
м© хоЕ
S о
И ©
<
X
< >> a ix
«С ^ оЗ" ^С И|
^ >. к a
s: [Q сх с
>л
IT1
IX
со
са©
3
а
>а
ю С
S
<
а,
С
X
со
>>
С
а,
ш
О
СП
йа
са©
ДОЙ
са© ^
ш 3
со U
8 ё
< 2
X Е-
ХОС
дянь
МЬ
а,
чн
а
счяз
ЩАСЬ
о
в
О
СП
m С ©
IX
и
а,
са©
Hi
и
И ,0, ©С
1Ё и^
а,
э
w
X
а
СП
С
а со м©
о >, >> о з
tQ t_ С tt со
342
CQ
«a
о
>Л
a
<
S
>Л
w
s
>Q
s
>Л
x
о
о
S
©
Ю©
о
и
CO
x
a
о
I—-4
©
X
Ы
X
B
Ш
С
CO
'a cq©
S S н
О
(
w
¦ ^ о ЮЕ
ы н g
х и s;
Я"
S
СО CQ ©
< О
Я"
Э
о
со
X
S
и
И
9 «
Си
С
Я
см
«о
сз
U
S
CQ
X
С
л
W
со
с
\о
X
X
J3
БОН
>л
« и
ТЫФ
^>л
ш
S
J3
о
m
со
©
СГ)
©
ЛИН
ДРАСЬ
НИХ
J3
Он
ы
<
п:
со
J3
«и
U оСО
<
а
РУЦ
СУМЬ
Ё
о
s
и
J3
« и
<
с
ё
со
м© 3"
S х
са©
U
<
CQ
Я
ш
343
.44 J3
< «и
f-H «
и tt
J3
«f-
курь
САР
>л
H X
НУС
дяль
знок
ФЕР
•v
(X
а
а
чн
X
ский
ГУРЬ
ВУЧ
НАСТЬ
ВЕЦ
пык
НОНЬ
РАЛ
СЧ 3
ЩЕСЬ
ТАР
ПИНЬ
БАЙ
ПРЮ
РЯР
СЕСЬ
J3
J3
хоС
. хоС
W Щ
РИЛ
>Л
чн
а IX
© Ч
a «g „и
^ Е §
О
f-H
•О т
СО CJ ьС
со а
«f-
н
а-
а
хо
mCJ
О
X
X
чн >оС ^ "s
IX О < CJ
f-н © СО CQ©
| W
IX
а
С
хоС «f-н ч^
3 < о
cq Ч а
и S ?
3 с а
$! 3
S U ,._>
Et ca© оЯ
a
СТЬ
IX
>л
Е
¦Гт1
•J-M
а
О
CQ©
J3
3
f-н
хоП
О
а
ю CJ
X
a
С
>Л
<§!
w
S
со
хоЕ
<
>Л
хоС
>Л
mCJ
О
4
со iQ<
а
>Л
s
IX
Е
w
CQ
w
Е
и©
S
2 со
а ии
Н IX
CQ©
а Е
344
«о
2
fc-,
f-
U
О
и
IX
>
X
О
CQ
CO (J
Ш
а
W
со
<
и
8
с
«и
J3
3
tQ
,!*
«б
<
en
л,
tj ©
ex
J3
coCJ
о
о СО
о и§ Я
^Г tQ t2
>Q cq©
a tu
C2
S
a
С
rv »S tX ^H «^
ы w и о w
W S cq© f- С
•fV1 . ^ »J-1 i—i ^
2 gS S < m
tt S3 f- Ч и
w о
t_ a
C
И
ca и
a
3
w
a,
C3
X
О
a
с
о
со
Я
н
ЗЁЛЬ
m©
CQq
CQ
U
J3
en CJ
Ш
с?
TAX
CQ
©
W
С
9
S ив
С D4
,л
и
о
X
CJ
^3
w
a
н
ПАМ
а
tx
>Л
сх
О н
votz;
©
X CQ©
fctfT 00
НУРЬ
j3 м©
а о
О н
CQ U
ШЕНЬ
S
HQ
J3
«и
о
и
©
о
и
сх
ЛОН
bQ
и
>.
X
3 "^
и а
2
Я
X
»S m cj
с а
а
S
X
а
<
а
34 5
о
з-
3
о
ШТЕМ
voC
а
2
coU
о
н
н
U
О,
О
>Q
Si
Ы
CQ
оСО
СХ
С
а чн
и S
?2 а
tQ
«
оо
ЖУЦ
О
а,
s
a
S
х
а,
сх
Si
U
^ юс
X U
чн
а,
С
CQ
Л
о
с
н
и
га
>Q
оо
и
ТЫ ЛЬ
2
со
сх
юс
га
е
и
а,
О
х
W
>а
со '
caO
2
ИЛЬ
со CJ
U
S
О
СО
>а
э
сз
3
а
ГЕР
Л
И
и
не
s
Си
н
S
3
СХ
О coU оС
СО t^ CQ
>Q
О
а,
г
со U Ti
«
Si
Си
<
е
чн
н ©
соО
2
а,
н
а,
н
CQ
К
со CJ
"^
X
о
a
н О
СЕЗНЬ
00
a
е
tQ
И
х
S
а,
С
S
Си
S
е
со О
о
с
a
щ
CQ S
с^ C
coU
a
ex
a
a
О
i4
a
346
X
<
>Q
о
e
a
a,
<
a.
О
E
>Q
a,
О
3
Я
а
>Q
X
CO
>Q
t3
CO
>Q
о
ex
и
e
>Q
2
X
и
и
и
S
oCO
«U ЙЯ 2
>> < а
Ч cq С
х
a,
>a
а
х
а
со
а
а
CQ
j§ и й© ^
ех щ < л
^ « и t3
2
а
I
а
СХ
а
vo
S
а
н
CQ
>a
CD
а
X
S
ОСО
vo С
Щ
>Q
а" те
Е
а
ex
а
>Q
ЧН
ex
CQ
зям
БЁМЬ
щ
Е
ех
н
и
ИЛ
X
vo С
а
X
Щ
и
ЧТАХ
е
я
CQ
и
g
i О
<
X
<
иО
О
со
X
S
>а
<
О
a
н
-у
2
CQ
чн
<
& =а;О
347
X
>>
CQ
s
m
<
О
Я"
s
rn
с
3
IX
C
S
О
со
X
<
>
CO
a,
a"
и
w
X
со R.
i ^ ^ i^-i
Л
8 'с
CQ С
S
а
Д7
>> а
X С
3
и а
CD-©
5 ^ э: s
>s щ сх а
о а X н
см
а
tx
X
Щ
ac
t3
<
а
С
<
CO
3
S
a
pa-©
ЗНЕН
СЫФЬ
ac
о
oCO
a nU
s it
5
ex
CQ
"SET
с
?i раО
•^ CU
а ^
сх о
н со
5 «
S ли
х а
СЯЦ
КИМ
CQ
CO
«и
<
CQ
ХУК
СОРЬ
ас
со
IX
CQ
X
e
о
•у
<
а
о
с
3
«О
S
3
X
w
348
«о
vo
о
3" I
а
X
«О
3
с
шой
л *g йв
2
х
w
CQ
С
Щ
дюнь
чн л
? «©
С CQ
X
CU
CU
ТРЫ
Я"
S
CU
а ^
Н *т-
W
оС
CQ
Си
Н
5^
РЕЦ
УНЬ
ра О Ш МН
О S Сь Л
К tQ С X
X
о
н
е to
л н ?.
н ^ ^Г
со
CQ
3
н
X «и
S >>
© О
X
О
X
со
Я"
О
а,
X
ы
pa
н
m
t*
ШОР
S
со
s
раО
СХ
Л X
"" ~ В" —f
CQ paO S3
Си
О
©
IX
О
Я"
X
Си
с
paO
.а ^в
«и
voC
Сь
н
ра©
и
X
д
сть
X
с
Си
И
н
X
3
CQ
а
С
х
а
а
си
х
Я
а
н
S
f-,
И
а
и
О
tx
ра ©
<
В
а
а
со
'5-
и
X
tQ
ЧН
<
а
.л
а
<
X
X
С
а
О
349
"о
а-
I
X щ
и и
^ ?
3
РЁС
3
ЛЕСЬ
ь
ПЛЕЧ
X
S
"О
«о
Таблица
•ы
и
J3
о©
Э
кЛ
ЛЕХ
X С^
>> «и
S ?
а" щ
о и
Е
О
О
о ^S
&ч Л
>л
S
a
О
D
s
«и
ю
и
Е
О
X
сх
ы
С
>л
Щ <- >э cq.
00 U О, . оОО
Э CQ Е U
н Э ю и оо
:Э a W(J
W < ^
tQ U ><
си
Оч S
С Е
са 6" n(J
>Л
со
S
U
а юс < э
>э J3 Си Ш
С Си ^ X
Си
<
id
>Л >Л
< О
5§ s mU ^
кЛ ^ :Щ Н
Е- ^ Си U
а Ш10" s u^ «и
со и н а со
О
н Э со С
О S :щ 5 I
tj J^ (X5 1^ I
350
Таблица 67
еб
РЭП
3
ДРЕС
ТИНЬ
счю
ЩУХ
в
МОФ
САНЬ
НУЧ
жь
ЦАШ
ЗНОЛ
ь
ЁЧ
ЗЕР
ПЯРЬ
ю
ЧУЦ
КОР
3
ПРЫС
ЛЮР
няст
ь
воч
ГАЦ
кось
б
ПЛУП
б
ШУПЬ
сым
ТАЛЬ
шь
ни ж
СТОРЬ
ЛУР
ВЕХ
ФУРЬ
3
пысь
3
КЕСЬ
ХУК
ДЕЧЬ
03
ЖЁСЬ
д
ЧТУТ
ДУР
ШТАФ
3
ХИС
в
БЫФЬ
3
ЛИСЬ
нял
б
ТРОП
сях
ь
БЮЧ
б
ЗУПЬ
РИНЬ
с
ЗДЕХ
МЁФЬ
ь
ЗОЩ
г*
ВАК
ЖЕЛ
в
ДОФЬ
ВЕНЬ
ШТЫР
ь
ФИЧ
ГЕЦ
жь
ТРАШ
ЛИЙ
б
ЯПЬ
ШЕР
д
ЗНЕТЬ
ТЁРЬ
ским
ГАМЬ
Д
БЮТЬ
КАФЬ
РЮЛ
ТЫЩ
ЗЭМ
в
РАФ
б
НУПЬ
жь
СТЫШ
БОЦ
3
ЛЫС
ы
ЦИРЬ
ЦОФ'
д
БАТЬ
HEP
ПОМ
TACT
мык
РЕРЬ
ЧТЫМ
д
дять
мясь
Таблица 68
б
РУП
ы
ШИМ
б
СЕПЬ
ь
ТРЁЧ
б
ДЕП
S?
двить
счю
ЩУЙ
ФОЛ
ВУРЬ
НОЙ
сыц
ПРЯЛ
ь
ХАЧ
зом
пюсь
©>
з-
а
О
ПРУЛ
сх
а
со (J
PJ
а
<
со
ПЁЗНЬ
со Ф
к >я.
а
а
БУРЬ
ТЮХ
s
a
ы оы
X 5В
ФАМ
о
с
НАРЬ
КРУ Л
>2ч tl
а
a
о я
R со
°
Е- ?_
И
ХУС
чн
со (_)
О
а,
«н
Е
<
В
ы
сх
ю
«с-
а
Е-
*=;
vo
а
CQ "tr
<
Е
Ш
со и
О
со
а:
с
'ее
^* и
«Е- Ы
о
и,
3
a
ffl
\o
a
H
X
О
X
a
S
& >> a S
С РЭ н U
и о
3
и
cx
О
^
и
SB
о
Е
2
a
s
S
Е
S
a
"§ *1 -g s a
осо Я со О ю
352
vo
а
S
юс
О
< о s
U CQ D4
me
s
Он
>>
00
Sow
оо a t^
О «б Он
^r < <
U в1 00
3 g S
и
О
Ю
S
X!
С
.& *О
^ ^ =и
О Щ СХ
X Он Н
Ё !
« хоС вО О ><
ы О сх сх л
П С К ^ ^
\о
э
23—294
щ
э
и
а-
Он
СП
U
^ Й °^
CQ 6" 00
и
о
оо
йв
<
ю
«t-1
3
Он
н
«и
S
чн
S
и
с 5^
о
О
С
U 00
>>
сх
йв
о
Он
щ
X
X
Е оо
э
о
X
о
оо
? а
LQ
на
'U Л
t; tX О
с d я
ас
S
353
S3 "У
а
л
сх
6- со
X!
S
и^
>?) ^
и С
о,
О
S сх
О, Е-
? о
О «С
о
хо П К юС СХ то
2 СХ >, Ы Л
СХ С X! ^ U
б 5
1—f JV
и
ex
о
С
!Ш
СХ
S Ш
CQ E
t^ О ex
сх со Е
а-
И
<
И0
с}
о
a
со
r
E
W
Ю
РЯЙ
ЯМЬ
ШАЩ
И О со i
с[ :
МИТЬ
сх
^Э
О
«и
'И
с
I «о 3
<
сх
С
X
йа
а
и
и©
m U
СХ
к
а
•-1 со CJ ва ©
i«^D *^* ^f^
Я" и сх
чн
Е
>Л
<
Я
о о s >;
н н со ей
Я w сх ЮЬ S
о и к л !ш
СХ ваб" со Е С
354
!
>Д
:
и
е
к
ГС
Си
ш
и
>Д
g с
W
CQ
U
ГС
2
Си
С
>Д
ГС
<
X
©
>Д ?
т cj vo С
W S
Н CQ
3
ja ю а
ГС щ ГС
О Н <
!Д U U
ТРЕЦ
Й voU
К о) (Т)
U Си
:
о
Си
н
>Д
и
ы
ГС
>д
<
X
voU
О
н
и О
<
s
л
со
>д
Си
>д
>Д
ГС
<
CQ
>Д
<
00
voU
л _
КЗ
tx
и
>д
S
оОО
1—<
ьД
ё—¦
ОТ
«и
ГС
>д
S3
>д
00
S
ГС
и
И
00
mCJ
ГС
to
С
О
и
>д
ГС
го
>Д
Си
О
Я
Си К
S >s
ja
,б
О:Щ
и
'3 CQ CX
3 и a,.
О сп и
и н
>д
Си X
S Щ
!
н
О
мО
Ы
X
>д
Си
ш
и
mCJ
rt >= Си :Щ S
гс и и н Й
о
Си
<
X
in
>д >> s
U CQ СО
g -1 eg
н a ^
355
a-
a
<3
<
Cu
ja
Cu
2
3
2
X
m
>
Cu
и ©
оо
s
3
O
oo
X ю©
К w
ТОН
S а о
S сп У
Е- Е- U
ja
Cu
О
и©
И Ч
а ооо
VO С
Ш(Т)
©
Си
3
н
и
ВУ
VO
Л 1—;
И н
о
>д
? «н
53
D"
О
С
И
И©
>=
и
<^
S
X
Я"
2
00
йв
>Д
н
voU
О
с:
>д
а
И
X
Си
<
Я"
>д
и
?<;
со
«©
Л—Г
<
X
К
vo
а
voU
m
ja
>
н
ш©
.си о
га ©
И
ПОМ
ЗУН
ja
н©
О
©
СТУНЬ
Си vo I
САН
ЛЕМ
ЗИ
ЧТУХ
га ©
О
da
X
к
БАЩ
С
О
CQ
voC
S
чн
S
Си
С
ФЕНЬ
ВЫСТ
и
НАЦ
РЯМ
га©
S
С
О
щ
н
ТУМ
ШАС
VO С
щ п © vo С
3
а
S
X
tX
CQ
Си
>s
S
Си
>Д
ы
х
И
Си
н
О
X
X
<
3
S
и
Си
IX
da
га О
О
Си
356
3
a-
a
a.
J3
и О
CQ
О,
О
CQ
J3
mCJ
о
и
is
И
Он
'd- о
СХ Си
E
S
си „
-г wfc ^ ю©
1—' i-l_i >-Li CD qj
>= Ы >S S
Си U U 3
.6 а
s
U JT Ю
tx
a,
С
CU
О
S
О
4
S
Cu
s
mCJ
S
н
3
о
en
tx
00
Н X!
vo С
И
Я"
S
(-Н
И
E
Си
Я
И
<
ю
00
S
©
3
CQ
Е
CQ
РЁНЬ
РЫЙ
>> (X И
(-н CJ tQ
X
IX
н
«И
CQ '9'
U
s
о оо
<
н
^ Я"
S w X
Е со сх
д,
Си
н
ё a
Щ coU и © Си
Си СХ >з О
С R оо С
ИУ ш© Я" ^г МЙ
-Q 3 >s :Щ Н
tf Н Ю CQ CJ
О < 1ЩО §
^ и 3 и©
Я" ..ф|
357
со
S3
3-
а
я Щ «б V g
cu к са о 2
с х а н ^
«© ГС Р Си
го
Я" (Q
5"
щ
CQ
00 Си' U
13 voc 5
S Л {^
ю С и
vo
>Е X
CQ ГС
Си
с 3 и
^ 1—1
и и
«H
(Я
СО I
га© Си
И ш (Т)
Ч ГС
S
О СГ) Си
U CJ Н
J3
CU
S
S
н
о
Си
coCJ
(T)
И
со
ГС
о
©
2
CQ
И
ГС
-B-CQ
О
X
Си
Н
га О
а
о
и
<
X
to
гс ^с
о g
оо S
«cS ^ < !^Г vo С
ш 3 ГС S и
со Си со 1=; С
J3
4
oOO
yQ Си
Си X оаО <
>s >s Си tJ
U Ч ГС С
л ja 5S kQ
ЮН ГС >s voU га©
>2 s cu s >s
^ CJ С X U
Си
S
н
и
X
CQ
mCJ
<
00
ГС
©
а
i—(
CQ
Си
О
H
358
со
3"
3
VO
сз
и©
W
Ы
CJ
Е
ш
а
о
X
юс
W
сг
S
Е
voC
<
Ш
н
и
voC
и
и©
О
го
coCJ
=Щ
CJ
а
nCJ
W
н
> 1
э
voC
(X
а
л—|
йЭ
w
н
f—t
... гл
Я
>>
S
©
а
<
а
en U
И
а
н
со CJ
О
а
со CJ
S
га
<
X
S.
и ©
т щ
э
го
О
га
и
а
S
X
я
о
с;
s
о©
<
о
©
S
со CJ
а
н
Е
ы
а
о©
о
га
W
W
и
Е
го
а
а
га
Я
И
IQ
coU
О
Е
О
coCJ
К
С
S
а
С
а
сх
Е
S
со CJ
<
Я
И ©
О
ЮС
СХ
s
cj
(X
ноет
ш
©
<
©
Си
и!
voC
<
X
X
3
ffle
л
S
РЮМ
X!
S
Си
Si
н
<
га
МУН
я
о
3
ТЫФЬ
ТРИНЬ
НЁН
ПУР
КУЦ
< и
Н и©
VO
го
ГАЛ
ПРЯХ
ДЛАР
ХОЙ
Си
Я
с
IX
га
X
со CJ Л
РАЩ
vo
и
ШТЕР
йв
3
tx
2 U
IX
<
а
л
а
Я
го
а
S
а
И ©
(X
Л
о
я
359
•о
сз
а-
X
и©
Q
Е
Л
ФЕЦ
л
о©
О
en CJ
со
Н
U
S
U
со (J
W
U
X
о
оСО
3
БЮХ
coCJ
IX
н
CJ
щ
С
X CJ
tX U
СО И©
S о©
ю С
ю
и
и ©
О
(J
Сь
и©
>—<
Л
Си
О
^ со U щ ©
s 3 " 2
Н Е Сь
О
ю
<
о
Си
н
Сь S
н ю
«3
8
Е
«о
со
СЗ
н
и
Е «©
S ^
С? Си
щ
Сь
о ©
с
э
о ©
мынь
IX
Сь
S
3
Е
со
S
и
Я Я
О <
U со
«я
Си
'п X
Н Е
Сь
(J
О
и
БЯН
л
Щ
X
БАЙ
ТРЕНЬ
t5 л
,Uf О ЕГ
Щ Сь <
S С Я
X
«и
3
со CJ
3
CJ
Сь
<•
X
БИРЬ
л
3
Сь
Я т< voC
S g :^
3
с
Си
о
со
И © со U
U ^
ЗЯЦ
U
и *я
Н О
ЕГ ©
S и©
>5 S
36Q
I"
Я"
IX
X!
3
С
и © «
3 Ъ4
? Е
Л О
н со
X
и©
а-
ш©
и
Си юс
га Е
<
со
S3 и
1U и © сь
Q S W
S
га
©
Х-
О
X
S О R
X СО оСО
а,
w
Е
I
со Я"
I(
ш© х ка г
s w л >5
Й С Е С
|3 и оао 3"
< >5 IX И
CQ h-> 1п Си
а ©
cj
IX
СП (J
raU
3 х
X и
и © юС
Е Я"
I(
CQ
S
С
н
и
и©
X
3
1
«и
я"
о
3
о
Си
©
<
Си
н
X
а,
I(
3
га
ш ©
5
о
X
W
н
3
а-
и©
К.
и©
U
>
Е
со
en CJ
О
СО
а©
га
Е
S
©
С
О
X
и©
S
Си
Н
<
3
X
!Х
н
О
361
со
X
3
н
а
О
а,
еа©
чн
НЕН
>
X
Я
О
с
X
¦ы
а
С
>а
еа©
•5
еа©
Щ из
а н
НАФ
a
С
а:
и
С
ТРЮН
a
ел
к юС
а,
о
и
СИЦ
1^ юС
< о
Я" fetf
Щ
О
©
5
tx
О
я
a
a
<
щ
н
1—1
Я
О
vo Г4
^^ i—t
со
X
>>
и
еа©
CQ
J3
raU
S
С5
ВЕСЬ
еа ©
Ы
С
ХЕСТ
НУМЬ
ТРЯР
ТИЦ
raU
ЛЕФЬ
юС
«X
X
3
н
=щ
и
ДАФ
ю С
S
(_
чн
>з
a
ЗУХ
• I—. а "^
3 ы 3
н a cq
щ еа © ja
Ч ^ ^
осо С (X
3 а от
я н D4
CD
:t=l raU ?
< о s
X Н ^
W Ы &
со а с
'9 Ю5 m s "?
I CQ U U Щ
о
u
1п еа©
Н
О
3
щ еа@.
С ©
О
362
I
Л i
1—I
3
?3
о
CQ
U
[ОРЬ
5
ю©
CD
К
S
сх
nU
3
н
Ю L-,
S
1—-*
Гт Т
»—I
а
ЮЛЬ
с
X
о
CQ©
>>
X
ТАЙ
и
"Я "i ^«
«as
>Д
н
щ
н
сх
о
Я"
С5
X
БЮМ
ПРОХ
Е
31
юс
и
ТЕЛ
CQ ©
tx
ы
сх
КЕФЬ
ДЛЕК
<
сх
СИХ
О
ч<
и
^а
о
с
сх
t3
л
D4
>>
СО
*з
3
Е
КРУ!
зим
ВОЛЬ
БИК
нясь
ТРЮЛ
БЫН
нищ
пюст
СОЛ
ю©
S
ЗАЙ
ПУС1
а-
о С
3
Е
tx
X
и
о
Н
U
э
J3
raCJ
<:
и
ю С
S
>
©
S
X
О
О
н
Э
еа©
О
S
X
tx
X
со
гаи
О
CQ
3
сх
С
СХ
<
га
СХ
S
t3
I
X
СХ <
Е осо
ю
О
Я"
О
со
лз
га CJ
(X
о
юс л:г
Я s
со С
й
О
л
й
CQ
О
С
со
о
с
J3
чн
о
сх
3
со
J3
raU
О
X
>Л
сх
tx
со
363
о>
а-
сз
Е
'я"
raCJ
Я
х
а
Я
н
©
>Q
tx
CQ
Е
ПЕЩ
raU
Я
а
н
« X
ы. со
S
Е
,ЁРЬ
О
X
Н
U
Я
с
X
а
н
W
CQ Ъ
а,
R гаи g
>> W щ
н © а,
Е Э" ш^
щ >з s
РЗ U U
Н
U ^ Н
Е «и w
СО 10 3
?3
сх,
>ji CQ ©
S s S
со й S
C^ raU
t; x
C3
C3
racj
U
©
ВЫР
Я
<
5i
а,
X
о
E
з
о
S ю ©
О On
Ь-1 IQ
X
а,
On
H
U
E
О
С
X
s
CQ
On
E
E
CQ ©
со
©
со
ПРЮ
о
©
mU
i-
3
о
CO
mCJ
< d,
*
On
О
On
О
4
и
ю©
я 3
я
On
Е ие юС
Е
S
юС
а,
S и «© ю С
:Щ >з On m CJ <
Е CQ Е Щ t^
364
<3
а-
а
«=$
vo
сз
ь
а 53 ш©
ш ©
Н
U
ы
со
>Q
сз *3
Ох Ы
IQ U
JQ Ш ©
го и 2
га
< Q
оСО
О
О,
X
I!
О
I Ё I
О Л < и© W
со а и « С
ТРУ1
ВАСЬ
ЮРЬ
а
Оч
ЛЁХ
ШУФ
свях
PEHt
СУЩ
ТРЕМ
чн
ВУЙ
ПЛЕЦ
S
©
ГУРЬ
и©
А
с
НЕК
roCJ
<
В
ТЁЦ
<3
а-
S
S
X
О
X
ctf-
3
о,
<
и
s
X
со
Я
со
а,
Я"
S
О-
я
X
ш
н
a "-Q
О ш©
^ S
U X
>Q
?5 ^^
Я О
>Q
I!
го
О
U
voC «U
>> О
О ш ©
а >>
и
а"
си
и
и ©
©
>а
чь
<:
со
о,
и
>Q
аз
•сз
О
&<
с
а
о
<
X
>>
Нт-4
>J-.
>Q
а
S
н
X
о
о
voC
И
<;
3
S
д
а
ЧН
ы
а
ш©
S
с^
>Q
<
С
о,
S
365
блица
<3
ШТЫ
о
©
мыц
>Д
<
б
НУП1
РОСЬ
>Д
1—1 Т1
Л s
оЗ Н
vo
>Д
О
X
со
БЫР
и
mCJ
О
О,
-8
з
и
3
ЦАС
< tx
н X
< н о
ЮСЬ
н
и
X
чн
и
и
voC
CQ
е
СЭЛ
>д
к
с
К
а"
ш
X
>Д
<
Н
>Д
X
S
CQ
сх
с
CQ
к
н
«о
*>.
в
>Д
СИ.
С[
сх
о
со
ш ©
щ
Hi-»
со
мв
<
и
СХ
н
<
tl
о со
>д
сх
S
сх
S
со
<3
а-
а
сх
>Д
CQ
И©
О
\о
СХ
н
и
<
a
X
1п
>Д
Е
IX
н
сх g
S
ш ©
ш
©
>Д
чн
н
и
>Д
н
>Д
©
сх
н
S ш©
< ш
СХ CQ
X
9
>д
>и
tx
а"
и
с
CQ
>Д
5ЕГ
>Д
и©
<
Н
U
И
а"
>
О
X
со
X
<
и,
rcU
О
IQ
X
ы
СХ
С
а"
—-г*
53
m CJ
1—(
ДЗ
СО
г^Н а га© voC "Й
« И < >> ЪС
и сх X К cj
ш ©
сх
366
>a
со U со cj
s о
X н
ДЗ
a,
f-
3
1 ¦ 1
©
CQ©
U m© m^
О К ДЗ
cq ta и
& Ш©
Да <
«3 С
tx
и
>а
со U >e
<
X
t^ tx
ы и
m ш©
J3
-"= CJ <u (T5
ta cq© со
>a
>c »e
s Q
>a .a
>a
ад
S ^ CX :Щ
u Я «• S
S
го
ex
>a
CQ©
О:И
coU X ^C
О >5 3
W CQ H
со U
ГО
К с? 3
voC
2 Ё
vo
S
(X
С
>Q
>Q
s
а,
и
ex да
f- cq
>
U
<
X
X
>
ш
©
о "s
и S
и н
да
со О
>> <
го Х
да
ex
tx
ш
t
о ГО
>а
voC
С
coU
о
о
ш©
X
3
ex
tx
[Д
IX
X
О:Щ
3
©
<:
u
D4
•¦ш
CQ
W
ГО
да
ex
i—t
да
ta
coU
S
e
да
X
го
<:
X
да
voC
tx
О,
S
>Q
IQ
да
С
<r
CQ
да
»—<
да
С
со CJ
S
U
Я
367
АРТИКУЛЯЦИОННЫЕ ТАБЛИЦЫ СЛОВ
Приложение 3
Таблица 1
требовать
рядом
флот
скандальный
сталь
шатун
сырой
танковый
ученический
возникнуть
комендант
издалека
вскоре
косметика
липа
поэма
до свидания
старший
битый
норматив
краситель
кидать
вспоминать
близко
убраться
интерес
девиз
подземный
мыть
пятьсот
техникум
мёд
успокаивать
гость
количество
машиностроительный
зубр
злословить
национальный
трибуна
ломать
перевязка
явный
естественный
облить
голос
язык
отстроиться
вычислитель
большевистский
Таблица 2
лодочка
внешний
позиция
столб
почта
теоретический
брошенный
богатырский
обидный
волк
японец
восстановление
два
отказ
поистине
залиться
змея
снова
марганцевый
запамятовать
теплота
лихо
извиваться
переучесть
неужели
пиво
засушливый
впрочем
писк
навзничь
генерал
село
жалоба
играть
обжечь
исправлять
век
травка
курение
арбуз
черника
залить
архитектурный
пушистый
культура
выразитель
вы
курок
прохлада
чистовой
Таблица 3
преобразователь
лёд
кольцо
высоко
сделать
одновременный
цветок
производство
слог
ворошить
приладить
величина
доходчиво
итак
боевой
гулко
костлявый
отъезд
забираться
неблаговидный
ветер
всюду
вслух
соскучиться
тоже
футболист
безопасно
пай
буксир
наскоро
вглядываться
штаб
лёгкий
просить
походка
бальзамировать
налить
люди
чертёжник
язычник
пористый
охота
дрозд
порука
пена
всероссийский
загадка
курица
огонь
уверенность
.368
Таблица 4
сверстник
спать
плати ть
курносый
пять
доказывать
кубрик
живой
ленинградский
гроза
шум
холостой
футбольный
также
брошюра
палочка
барство
своевременно
лодка
трогательный
воля
высматривать
убийца
вар
откровенно
кусок
философ
фикция
художественный
лесник
воск
дверь
оттуда
зарисовать
заговорщик
напасть
прытко
кило
мученье
журналист
космополитический
беда
вездеход
кондуктор
испытывать
блокировать
яростный
оградить
город
исполнитель
Таблица 5
производственный
гранки
послужить
нос
мало
рубить
настойчивость
первый
фрамуга
дух
вольница
молодой
отработать
раздетый
буйный
приказывать
музейный
напрокат
начало
безуспешно
лазарет
проезд
закавказский
звенеть .
жук
непобедимый
любовь
платье
реакционный
коза
опасный
угарный
выбрить
ввязываться
ряженый
чердак
переписать
куриный
нужда
лоб
счастье
поспеть
приспособленчество
кучер
рассказывать
согласный
тот
замашка
шмель
барабанщик
Таблица 6
изнашиваться
арбузный
вышивальщица
мчаться
разогнуть
коллектив
смуглянка
снег
солнце
тащить
птица
жёлудь
фляга
мобилизация
трубка
кастрюля
вслед
слушать
крыло
коренной
способствовать
внушительный
матросский
ПЛЫТЬ
налицо
изгиб
школярство
ванночка
собственный
бояться
венок
мотать
солонка
бронзовый
промышленность
трансформатор
свист
призыв
рожь
лимон
вглядываться
поезд
неизбежный
жилец
водоворот
шов
грохающий
умилительный
интересно
повсюду
24-294
369
Таблица 7
равноправный
запрос
идеалистический
комиссия
возвеличить
содействовать
выразиться
мясистый
издали
шахта
возвышенный
сено
пробка
рыть
болт
воевать
недавно
платёжный
подвергнуться
весь
тонкий
путь
старательно
факел
воинственно
экранный
терпеть
штука
паять
другой
искать
выразить
молодёжь
расширить
сквозь
налегке
картон
изобрести
рента
жёлоб
катастрофа
такой
шесть
наука
лишать
трактористка
никак
невольник
телега
пометка
Таблица 8
быть
клеветнический
применить
шёлковая
босой
никогда
пар
сметана
утечка
телеграфист
переключиться
выбелить
рост
докладчик
плинтус
тяготение
подбивать
жуткий
мерещиться
ищейка
вдруг
разве
василёк
давно
рудник
тихо
слух
горячиться
снять
командировка
расцарапать
гарантия
взлетать
гадание
шарф
крапива
холодно
форма
шляпка
отрава
сонный
писать
думать
вышивальный
новаторский
захват
организация
жилистый
огромный
бледнеть
Таблица 9
это
сиплый
карий
читать
гармоничный
язычество
таджик
рекламировать
гравюра
империалистический
чуждаться
чрезвычайный
вначале
затопать
капуста
палочный
история
бежать
выйти
очередь
хлыст
рубль
сказать
карман
шить
десант
галоша
образовать
катать
молодость
тумба
зачёркивать
голубой
верховодить
душегубка
дорожка
жир
пол
скрипнуть
отпереть
хорошо
поиск
работать
рыбак
вол
регистратура
вразумительный
жаться
погода
топающий
370
Таблица 10
вон
море
кувалда
лесопильный
котёнок
вытягивать
тяготить
летучка
прижимать
кабина
журнал
контролировать
кров
тир
саботажник
корпус
лошадка
честно
шофёр
зачем
мельница
мясо
яблоко
свой
купить
обогревать
чёлка
человек
крутиться
мель
кроме
устраивать
млечный
листовка
январь
деревенский
шестой
кузница
наравне
американский
топка
свод
Метель
разрушительный
песенник
ползком
мастерская
фантазия
маневрировать
комета
Таблица 11
боб
здравомыслящий
государство
молоток
островной
ржаветь
обкалывать
холст
панцирь
разуметь
знамя
томик
житель
упадок
ронять
рай
расплата
закрепить
рак
оковы
отеческий
утомиться
печатный
колпак
понять
вишенка
спорить
резной
успешный
поднять
литой
роса
месяц
жать
выкрасить
перевыполнить
свирепый
перевоспитать
плеск
галлерея
безвременно
гарантийный
совершенствоваться
карточка
вместе
узел
тянуться
чтец
податься
водоворот
Таблица 12
лесной
доказательство
протаранить
колоть
конструировать
головня
клуб
выводить
единоборство
несчастье
гвардия
хром
выпить
полевой
излишествовать
народный
сирень
начальник
журнальный
нужный
кругом
кот
шеф
бесполезно
настойчиво
недурно
лишь
поймать
теребить
уж
опыт
ковёр
нечто
невиданный
выработать
находчиво
энергичный
плесень
назначить
взвизгивать
участвовать
тёмный
немецкий
кусаться
сзади
видимо
рабство
метать
овраг
антипатриотический
24*
371
Таблица 13
просветительный
восемь
остов
пуд
поле
крошечка
охрана
туман
недоступный
согревать
окно
демократично
котельный
правильный
демилитаризация
рёв
соучастник
антоновка
мочить
сразу
бывалый
забота
изобличать
плов
надолго
формальность
вполовину
кричать
дозвониться
удобрить
лев
иметь
липовый
болеть
бросить
безграмотный
изготовиться
дело
там
почему
машинный
чистый
копоть
кулак
комар
обдуманно
заводской
кровля
ленинизм
взаимопомощь
Таблица 14
производительность
восстановиться
называться
метать
лестница
площадь
наводнение
боров
говор
каштанка
статья
ласточка
ценитель
шерсть
устать
традиция
долголетний
тесть
глубоко
переход
вздрагивание
сам
отец
махать
низко
исподтишка
лоск
расчистить
узнать
глюкоза
тусклый
штукатурить
выбежать
мот
зажим
семь
деревянный
понятно
надежда
изматывать
милый
ярость
государствен •
ный
студенчество
областной
политический
сознавать
борец
если
ловушка
Таблица 15
кузнечный
воспитывать
брусок
ударник
местный
шторм
вмешательство
северный
бегство
прыгать
каток
беспокойно
брат
радоваться
забыть
агитатор
далеко
пот
тушить
ребёнок
РЯД
сетка
бесполезный
экватор
взбунтоваться
парень
бессонница
сообщник
палец
ворочаться
жнец
строительство
зерно
экономический
машина
вентилировать
выступ
проводы
черновой
стреляный
обвал
гармонировать
тряска
ограбить
остановить
остриё
патрон
кружить
лень
хозяйство
372
Таблица 16
благосостояние
есть
впитываться
базар
бесконечно
розетка
авансировать
трудный
скучный
облава
сток
сухарница
краснеть
дешевизна
укроп
мерзлота
лягушка
чиновник
одержать
оккупант
освобождать
достать
превосходный
прорыв
некультурный
пушка
штат
подъехать
лай
шелест
пух
недружелюбно
нажим
легкомысленный
рвать
луговой
богатство
партия
вязка
сниться
прямой
писарь
корчиться
излишество
совершить
зарядка
продумать
шахтёр
астма
кудрявый
Таблица 17
пресса
воздействие
сколотить
биться
штамп
автопортрет
большинство
крысиный
изнашивать
обед
нелегко
пелёнка
клевать
стоянка
страна
конгресс
градуировать
пугать
кроличий
расстрелять
сад
улица
ласка
внимательный
квас
бородатый
тут
размазать
замечательный
мама
баран
боязливо
соль
тапки
найти
открыть
будоражить
уютный
договориться
двухгодовалый
завязка
проблема
советский
постановка
оборудование
ложечка
рок
сводка
пахнуть
нитки
Таблица 18
машиностроение
цистерна
кинуть
насморк
демонстрация
утопленница
сарай
медленно
цензура
позади
худой
создавать
иней
дочь
лечить
человечный
сон
миг
речной
облегчить
приличный
находка
обмолотить
реформатор
гидротехник
подклейка
сдаться
шёлк
многозначительность
рассматривать
дискуссия
комиссариат
завтра
выполнить
клика
передел
молодка
безвыходный
шумиха
говорить
пугливый
трос
план
рота
рожица
уметь
мрак
хрипеть
легко
гениально
373
Таблица 19
образовательный
отталкивать
солнечный
степной
чей
ждать
течь
грозно
ересь
скорый
вымпел
раз
фиалка
буржуазный
лучевой
мальчишка
развернуть
трудящийся
любительство
карикатурный
бровь
обозначить
объединиться
пятый
препятствие
мечта
ничего
мудрить
испуг
быстрый
шуметь
доска
заказ
заметить
отдельный
мотивировать
миленький
сделанный
учение
клише
рождаться
балерина
колхозный
желатин
переделать
праведник
убеждённо
нюх
досуг
тяжесть
трижды
фотограф
лечь
мешать
полтора
бойкотировать
поклажа
экономить
загадка
кормовой
однако
международный
бессистемно
бор
зарево
свора
бросать
блуза
сто
невод
дом
сцена
ковать
исторический
веселящий
обрыв
неприкосновенный
разладить
установить
изучать
мотив
штрафной
капризный
просторный
плен
могущество
рощица
наказ
цех
утроба
Таблица 20
ученик
станция
показывать
что-то
авиатор
выдать
пламень
топография
вникать
действительно
Таблица 21
микрофон
задумчивость
берег
ВИНО
ком
канат
прятаться
вдоль
октава
выгравировать
апеллировать
благодарно
потёртый
скрыться
играть
оператор
защита
новость
выпутаться
ладно
последовательность
циклон
шипеть
судоходный
объектив
породить
ячейка
подушка
теребить
пень
видеть
кошечка
чернила
боярышник
качнуться
прут
обкладывать
правда
двор
мазут
залив
вылезть
штык
путеец
выставить
нести
положительный
социальный
пряжка
производить
374
Таблица 22
годовой
какой
завербовать
измерительный
встрегиться
младенец
например
беседа
избавиться
воспламениться
указ
антенна
зашить
болезненно
мрачно
шрифт
вероисповедание
тешить
кумовство
смекалка
ясно
некогда
немец
станочник
завод
пропаганда
молочница
тень
генеральный
после
много
март
довольствоваться
ездить
душа
причина
изгнать
громко
плести
шёпотом
пуговица
ежедневно
увеличить
состоять
лесть
нога
шерстинка
мул
казённый
вольт
Таблица 23
нарасхват
стон
манёвры
древесина
метод
небо
обидеть
особенно
советчик
выравнять
ходьба
афера
самодовольный
сомневаться
булка
бороться
девятьсот
лирика
тундра
курорт
неприлично
улыбка
некоторый
буржуазия
нарыв
учиться
запрет
она
паника
указывать
лом
продукция
печь
жёрнов
речь
силовой
узбек
шнур
стать
слушать
нехорошо
корка
инициатива
инструментовать
мастерить
нехороший
дожить
линкор
яркий
ценить
Таблица 24
ведь
историография
батрацкий
косынка
вдалеке
звук
склониться
бурить
кролик
пенка
ассамблея
изолировать
донесение
формовой
устранить
дочка
мозг
цинк
реклама
залог
занять
реакционно
капиталистический
цифра
темно
пуск
чисто
правительство
бисер
перерасход
пробить
убогий
прицеп
нулевой
кринка
краснознамённый
приставка
объект
вырваться
близорукий
валовой
палуба
кривой
известить
альбомный
истина
значить
принадлежность
храм
прикинуть
375
Таблица 25
застенчиво
прообраз
обман
сиденье
названивать
золотой
бездействие
замок
разговорный
заморозить
безусловно
сердце
место
ось
мудрец
вилка
текст
качество
-иногда
около
разрабатывать
звучный
доступ
тугой
акула
зажиточно
душ
утёнок
индустрия
хор
умник
вентилятор
фракция
лепёшка
пересылать
тепло
примкнуть
могучий
идеологический
пристать
преследовать
заснуть
поворот
точка
бункер
картофель
ров
смешаться
вот
заразить
Таблица 26
спасибо
брак
свинарка
карать
телефонный
господин
круговой
час
старый
переоценить
полка
практика
зависимость
обыгрывать
декларация
росток
вратарь
только
насчёт
зачесать
катастрофический
кормить
рост
фуражка
успешно
тяжело
пусть
автограф
риск
рюмка
любить
клей
изюм
облако
жаркий
фонтан
краеведение
готовальня
отечество
шнуровка
чечётка
зелень
регулятор
демократический
щепотка
красоваться
ветка
стахановский
этот
водобоязнь
Таблица 27
память
жёлтый
хлопчатник
билет
необходимо
земля
баянист
плакат
бушлат
говорливость
пружина
третий
диалектический
широко
вверх
экзамен
динамический
басня
освободиться
хоромы
двадцать
согреть
промышленность
залечить
ветреник
фара
полк
тайга
декрет
кофейница
перегрызть
напутствовать
сок
шорох
переварить
топить
санки
нехотя
добавить
агрессия
головешка
конечно
расправа
шаг
рысь
немного
горделиво
хвост
важничать
глянцевитый
376
Таблица 28
смолистый
контролёр
заболотиться
красотка
высказаться
демагогический
норка
уступка
казак
выбить
перепутать
сторож
нараспев
промчаться
обанкротиться
гребля
блокировать
шанс
зайти
полнота
саженец
пережиток
привязанность
раньше
кухня
переправа
упор
клад
социализм
весть
невероятный
суть
достаточно
тихий
откуда
отчёт
госпитальный
рассказчик
стальной
пир
замерить
бунт
трепетать
прозвище
стоять
РУДа
смертельный
июль
поле
девушка
Таблица 29
догнать
высказать
сорока
свешиваться
превзойти
гудеть
трудолюбивый
свеча
убавить
собирательный
робко
свет
хлебозаготовки
навстречу
канал
трюк
туча
мировой
пропажа
выдумывать
дар
набор
туфелька
покупатель
осторожно
очевидно
взять
нанести
треть
бережливый
завеса
позабавить
восстановить
вздрагивать
сутки
пятачок
алый
бак
посох
напористо
отметка
кощунство
антракт
забывчивость
шалаш
лямка
овод
мотор
горький
махорка
Таблица 30
шагать
актив
маляр
вид
итог
нет
нагнать
пепельница
частичный
безобразничать
одиночка
выезд
безземелье
чужой
сухо
щелевой
клубника
брюки
женщина
могущество
бездорожный
озеленить
значок
тачка
грация
галка
бок
растапливать
беззаветно
четыре
ты
послевоенный
услуга
чай
перестраивать
уборка
мощный
воспитывать
карамель
демократ
ехать
игла
забраться
подкова
кавычки
лесонасаждение
выбор
армия
битва
применить
25—294
377
Таблица 31
цепь
всё
кофта
весовой
будить
чванный
время
еда
лейтенант
подвести
десятина
веселить
автомобиль
сощурить
выделывать
число
пустой
выбраться
спокойствие
сколько
1
кооперативный
сдать
зависть
футляр
арена
двадцатый
раскошелиться
марш
капля
пласт
чинить
графика
горбушка
ружейный
рубин
армия
газета
целый
-мать
раздолье
воодушевлять
температура
безвозвратно
почва
запылиться
свинец
батальонный
заказывать
уместный
ветреница
Таблица 32
чертёж
груз
визг
комсорг
сон
эфир
аэроплан
многонациональный
высь
секретничать
образец
бурый
угрюмый
организовать
наблюдать
дробить
бескозырка
тема
будто
китаец
всё-таки
подрывной
оранжерея
затвор
арка
баррикада
коммунистический
губа
общественный
вестница
возрастагь
демонстрировать
скороспелый
малютка
трещётка
случай
садоводство
падать
несколько
прилавок
головка
рыба
дань
закусывать
заверить
трещать
греться
клониться
прокат
тост
Таблица 33
зоологический
выть
несокрушимый
ещё
скоростной
кинетический
затянуть
влюблённый
нечаянно
политика
долг
пища
партийный
удовлетворять
острить
мятеж
чучело
грянуть
браво
взгляд
телеграфировать
целлулоид
секунда
бинт
надлом
шпион
откос
указка
бараний
кузнечик
трость
отпаивать
полочка
лавировать
давать
арфа
великан
мир
окружать
складка
капитализм
поборник
беспощадно
перебежчик
заниматься
розовый
буфер
лампа
клятва
тупой
378
Таблица 34
надеяться
дорого
сухой
судебный
помогать
распилить
ворох
изъять
клюнуть
мокрый
тьма
вкус
исчерпать
вата
отбор
влюбиться
стопка
жезл
режим
половина
миролюбивый
значительно
резко
товарищ
дать
патриотический
один
толковый
издавна
мучиться
вчера
наоборот
предгорье
лавка
зев
гулять
колечко
второстепенный
воз
побеждённый
мания
африканец
грязь
царизм
безналичный
котельная
бессовестный
хоботок
аристократия
складка
Таблица 35
водопроводный
мол
подмётка
торт
объединиться
вничью
архитектор
технический
мостить
табунщик
госпиталь
дневной
варка
купаться
клоп
двуличие
страница
вода
ум
месиво
группа
вмеру
единица
углерод
поляризация
показать
бесчувствие
выбирать
озимь
тихоня
оздоровить
полезащитный
я
отплыть
кто-то
сапёр
сойка
измена
глянцевый
безработный
вульгарный
гнездо
воссоединиться
изменчивый
возить
май
куль
промежуток
основной
делать
Таблица 36
археолог
девочка
бревно
площадь
офицер
кузница
маленький
созвать
главный
отрицать
коммунист
очко
понемногу
ежеминутный
библиография
скорострельный
мимо
туманный
ездовой
тихонько
жемчужина
гостиница
председатель
яр
пятка
пискнуть
тернистый
давить
мышь
порода
что
чаща '
алмаз
свадьба
навес
езда
сейчас
намазывать
акцентироват ь
суд
оборонительный
магический
газообразный
ложь
переплавить
честь
наваристый
совхозный
ворочать
костяшка
25*
379
Таблица 37
май
вопль
приблудный
олицетворение
жалеть
весна
сбежаться
зябь
теория
пудриться
телёнок
овцеводство
виноград
полный
непреодоли-
• МЫЙ
новаторство
дробь
вагонный
воздух
промысловый
предатель
день
отпугивать
перепрыгнуть
¦¦ блик
носовой
любой
неприлично
повязать
гневный
анод
грех
удар
народ
комната
судить
усиливаться
кадровый
замазывать
украдкой
оператор
сержант
солнце
прослезиться
мануфактурный
непримиримый
тяжёлый
хата
продолжать
струнка
гул
завистливый
предоставить
струиться
радость
равный
империализм
указчик
нерпа
доставка
безнравствен-
йдти
трест
отмыть
мышьяк
рана
вата
дарв инизм
пятиугольный
изогнутый
рокот
автострада
врассыпную
трилогия
чан
балет
селекционер
проход
где
таможня
новенький
революционный
подливка
ларь
отпустить
фронт
член
потеха
взаимодействовать
грамотей
Таблица 38
вовсе
родина
передача
гортанный
немощный
полагать
диплом
низкопоклонство
больной
сверло
Таблица 39
кошка
цель
парикмахерская
перебраться
горло
гончая
зелёный
доверчивый
яровой
миф
ограничиваться
волноваться
верность
отнять
восприимчивость
огнеупорный
гореть
гнилостный
литература
подливка
ядро
юрист
шрам
кол
валить
русский
касаться
приводить
линия
стена
сценарий
срезать
использовать
симпатичный
отрицать
дупло
телячий
коммуникация
избавить
выбрать
бумажка
разговор
стекол ьщица
всеславянский
глаз
почувствовать
дружно
грусть
когда
лязг
380
Таблица 40
стремительный
материализм
закон
огнетушитель
тушь
таз
чувствовать
душный
дуговой
воинственный
общегосударственный
электрификация
полярный
скупиться
практический
мех
гаснуть
ропот
звон
невозможно
книга
чисто
кино
арест
край
высокопарный
узкий
потешно
сосед
хвалебный
перекрёсток
моряк
западный
агрессивный
ветчина
, увлечь
белоручка
положить
морковка
кто
брод
берёзовый
колокол
греметь
переживать
чёрный
высота
глазунья
чугунный
переписка
Таблица 41
дышать
варенье
ад
впитать
купорос
озеро
потолковать
графит
свистеть
клеть
освободительный
вооружённый
поужинать
крыша
деспотический
неправильно
влево
кролики
слишком
крест
як
зажмуриться
апрель
опытность
устойчивость
смычок
трудовой
акварельный
картотека
полька
гулкий
звено
горчица
националистический
скупой
остановка
независимый
обмелеть
нашествие
бирка
возмущаться
правитель
пугаться
феска
утюжка
лжец
кровь
краснобай
тужурка
оплот
Таблица 42
рощица
клинок
англичанин
зуб
полезный
сплошной
готовый
дверца
тюль
домик
газифицировать
бесприданница
гурт
перевод
топь
совершенно
старушка
брать
сомнение
видовой
надо
архив
стараться
олень
семафор
ворот
звукозапись
курить
перенять
зов
невидимый
бить
хилый
безжалостный
керосиновый
отчаянный
коротко
важный
марание
станочный
статистический
гранить
иностранщина
арматура
радостный
большой
министерство
подпоясаться
карательный
ведать
381
Таблица 43
град
дубина
вперемежку
счастливец
лист
торжественный
разгромить
укол
дрязги
глянец
космополитизм
таращить
центростремительный
косой
мел
застой
мечта
извинение
первомайский
чтобы
фарщ
именно
непобедимость
кругозор
дранка
водянистый
поклясться
сверхплановый
очки
осмысливать
танкетка
гвоздь
химия
лилия
укрепить
хром
гомон
водосток
грузить
лупа
авантюра
магнит
учительство
периодический
цвет
гибель
околесица
шар
душистый
проситься
Таблица 44
осиновый
давненько
диван
хлопковый
скитаться
зверь
страстный
расторопность
горный
повозка
существенный
губной
неопределённый
время
гром
насыпь
отлить
социалистический
земляника
квартал
современный
взыскательный
единоборство
бригадир
блок
одолеть
яблочный
тир
банкир
обезобразить
наехать
весть
новогодний
связь
номер
делегат
панель
сосна
селёдка
чад
щуриться
подумать
безбилетный
вулканизировать
отражательный
сороконожка
физика
домна
'дезертир
водный
Таблица 45
солдат
потомок
дисциплинировать
внизу
двусмысленный
публичный
слабость
кругленький
тянуть
волчонок
ежегодник
желательный
пятерня
очень
смятение
жгут
застенчивый
недвижимый
горе
перекраивать
жечь
уставать
ПЛОХОЙ
перечислить
орех
преподаватель
гористый
теперь
пилочка
трёхлетний
каменный
зоб
перепёлка
возле
неизмеримо
месть
червь
проявлять
декретный
ворон
сигнал
ненависть
эксплуататор
трус
чуткость
перевал
драма
самоуправствовать
гарь
васильковый
382
Таблица 46
сук
здесь
окорок
каждый
чечевица
жизнеспособный
они
другой
древний
редкий
догадливый
покрытый
беспомощный
воспитанный
участок
сперва
волос
дырявый
гуж
разница
долбить
первокурсник
равный
союз
откровенно
сельскохозяйственный
сотый
заработать
совет
дипломат
широкоплечий
зима
член
действительный
фальшь
сёмга
наглухо
желчь
неуязвимый
ракета
рисунок
использование
товароведение
взять
опухать
сутулый
голова
таиться
изумить
гусь
Таблица 47
РУЛЬ
кисть
стрелковый
прогул
вырытый
полковник
забаррикадировать
белый
бритва
нрав
отучать
часто
жара
немарксистский
коса
орфография
прибор
удовлетворение
артист
учительница
севооборот
чувство
сбиваться
папироса
малахитовый
нежели
отмежеваться
сатирический
сердечник
река
подруга
тон
невинность
вор
крен
награда
впалый
планшетка
сотрудничество
безоблачный
пушечный
зорька
занавеска
хватить
наездница
зыбь
гарантировать
конь
зазнаваться
набок
Таблица 48
украдкой
плоть
песенка
кручёный
переводить
камера
бахвалиться
бивень
аптека
туго
раб
указатель
наряд
гадательный
кратковременный
драгоценный
знамя
броситься
мандатный
приход
мост
чудо
гуталин
дуга
ласковый
восстанавливать
копить
простой
учить
десять
невтерпёж
берёза
предательство
подумать
мать
клавиатура
отметить
зафиксировать
рассказать
родной
зерновой
демократизация
цикл
жесть
солидарно
просто
утомлённый
цена
солома
кончить
383
Таблица 49
атлантический
бепрекослов-
но
тупик
маяк
пятьдесят
зять
гора
семья
лучистый
соседка
мысль
памятник
поковка
даровой
виновный
наша
руководитель
дойти
отправлять
игрушечный
ворох
невидимка
длительный
добродетель
удачливый
ухо
корь
языковедение
неожиданный
панцирный
обеспечить
повышать
том
крот
овал
иностранный
памятный
приволье
мгновение
чары
камень
кокосовый
охват
дело
себестоимость
вслух
круто
безысходный
заместительство
шах
Таблица 50
безгранично
атлетический
превратить
дюна
гостья
трель
собака
регулировать
класс
безумствовать
дышло
горизонт
ночь
пятнистый
свирепый
гонка
дробить
кость
февраль
стяг
попасть
веснушчатый
разобраться
сталевар
синеть
дятел
плакаться
настаивать
баян
безветренный
водосток
резец
треск
бой
петух
страховка
средиземноморский
радио
часть
заговаривать
приём
станица
покойный
договорный
пожалуй
столяр
корчиться
отражательный
пила
статуэтка
Приложение За
ОБРАЗЕЦ ТАБЛИЦЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗБОРЧИВОСТИ СЛОВ
ПО МЕТОДУ ВЫБОРА
Таблица 1
Диктор
Слушающий
1.
бланк
план
бант
банк
помадка
палатка
породка
повадка
мол
пол
гол
вол
2.
плод
мёд
лёд
йод
прения
тренер
трение
премия
досыпать
насыпать
осыпать
посыпать
3.
дорогой
мировой
боровой
даровой
снасть
слезть
сласть
съесть
куб
пук
круп
круг
4.
семь
сев
серп
всё
отнести
обнести
поднести
оплести
пролить
налить
валить
полить
5.
пробить
пылить
пилить
белить
повод
ДОВОД
омут
голод
помыть
поплыть
побыть
обуть
6.
ьы играть
пудрить
выбрать
выдрать
валить
налить
долить
молить
воск
мозг
мост
пост
7.
грешить
решить
душить
пришить
быт
бык
вид
бот
нанимать
донимать
принимать
понимать
8.
выносить
вывесить
вымесить
выбросить
веха
веко
век
пекарь
бред
дед
вред
греть
9.
шарж
шарф
жар
шар
вдеть
гудеть
одеть
худеть
угореть
гореть
болеть
балет
385
Приложение 4
ВЫДЕРЖКА ИЗ ФРАЗОВОЙ АРТИКУЛЯЦИОННОЙ ТАБЛИЦЫ
(Для передающего оператора)
Горбенко по-прежнему молчал.
— (ВЫ МЕНЯ ПОНЯЛИ?), — спросил Канунников.
— (РАЗРЕШИТЕ ВСЕ ЭТО ДОЛОЖИТЬ ДИРЕКТОРУ
АВТОБАЗЫ?),-—спросил Горбенко, вставая.
— (ЧТО ДОЛОЖИТЬ?!), — спросил Канунников с удивлением.
— (О ВАШЕМ ПРИКАЗАНИИ НАПИСАТЬ ДОКЛАДНУЮ
ЗАПИСКУ).
— Вы что, (СОБСТВЕННО ГОВОРЯ . . .)
— А ничего... я, анаете ли (ТАК В АРМИИ ПРИВЫК:) о полученном
приказании (ДОКЛАДЫВАТЬ СВОЕМУ НЕПОСРЕДСТВЕННОМУ
НАЧАЛЬНИКУ).
- Канунников поморщился;
— При чём тут армия? (ЕСЛИ НУЖНО БУДЕТ), то Поляков получит
соответствующие указания. (НИКТО НЕ ЛИШАЕТ ВАС ПРАВА
ОБРАЩАТЬСЯ К УПРАВЛЯЮЩЕМУ ТРЕСТА).
— Верно, — ответил, усмехаясь, Горбенко, — (НО НИКТО НЕ
ЛИШИЛ МЕНЯ ПРАВА ОБРАЩАТЬСЯ К СВОЕМУ ДИРЕКТОРУ). Так у нас
на базе заведено, (ТАК Я И СДЕЛАЮ. . .).
Вот как их всех Поляков прибрал к рукам, — думал Канунников, когда
Горбенко ушёл. — Да, (НА АВТОБАЗОВСКИХ РАССЧИТЫВАТЬ
НЕЧЕГО) — круговая порука...»
(ОН ПОДНЯЛ ТРУБКУ И ПОЗВОНИЛ УПРАВЛЯЮЩЕМУ СТРОЙ-
ТРЕСТА):
— Как дела, Грифцов? (ТЫ КОГДА МНЕ МАСТЕРСКИЕ
ОТСТРОИШЬ?).
Двигаем. Илья Порфирьевич. (САМ ЗНАЕШЬ, СКОРОСТНЫМИ
МЕТОДАМИ СТРОИМ), — ответил Грифцов. — (А ЧТО ЭТО ТЕБЯ НИКОГДА
НА СТРОЙКЕ НЕ ВИДНО?).
— Занят, занят, дорогой мой, (ВСЁ РУКИ НЕ ДОХОДЯТ . . .) Да ведь
чего ездить? (ТОЛЬКО МЕШАТЬ ) И без меня, наверное, есть кому с
тобой ругаться, (ПОЛЯКОВ-ТО ТЕБЕ, НАВЕРНОЕ, В ПЕЧЁНКИ ЗАЛЕЗ?).
— Да, уж твой Поляков! . . Все бы ничего, (ДА ДЕНЬГИ У НЕГО
КОНЧАЮТСЯ). Двадцатого не расплатится — (ПРИОСТАНОВЛЮ РАБОТЫ).
То я у него в должниках ходил, (А ТЕПЕРЬ ОН САМ В ТАКОМ ЖЕ
ПОЛОЖЕНИИ ОЧУТИЛСЯ).
ВЫДЕРЖКА ИЗ ФРАЗОВОЙ АРТИКУЛЯЦИОННОЙ ТАБЛИЦЫ
(Для принимающего оператора)
Горбенко по-прежнему молчал.
— ( ) — спросил Канунников.
— ( ) — спросил Горбенко, вставая.
— ( ) — спросил Канунников с удивлением.
— I )
— Вы, что (.......).
— А ничего . . . ,я, знаете ли, ( ) о полученном
приказании ( )
386
Канунников поморщился:
— При чем тут армия? ( ), то Поляков получит
соответствующие указания ( ).
— Верно, — ответил, усмехаясь, Горбенко, — (.....). Так у
нас на базе заведено ( )•
«Вот как их всех Поляков прибрал к рукам, — думал Канунников, когда
Горбенко ушёл. — Да ( ) — круговая порука . . .»
()
()
— Как дела, Грифцов? ( ).
Двигаем, Илья Порфирьевич. ( ), — ответил Грифцов.
()
— Занят, занят, дорогой мой ( ). Да ведь чего ездить?
( ) И без меня, наверное, есть кому с тобой ругаться (....)
Да, уж твой Поляков! . . Всё бы ничего ( )
Двадцатого не расплатится ( ). То я у него в должниках ходил,
()
Приложение 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ЧАСТОТ СРЕЗА ФИЛЬТРОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ В АРТИКУЛЯЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ
Определение некоторых постоянных речи [функции S = f (А), А— у (/),
Вр = у (/)] связано с производством измерений при помощи электрических
фильтров. При этом возникают затруднения с определением действительной
частоты среза фильтров, так как любые реальные фильтры имеют кривую
затухания, в той или иной мере отличающуюся от прямоугольного среза
предполагаемого идеального фильтра.
Реальный фильтр характеризуется наличием некоторого затухания в
полосе пропускания, особенно вблизи частоты среза, и отклонением угла а от 90°,
что уменьшает затухание в полосе запирания. Характер искажений,
обусловленных потерями в реальном фильтре, показан на рис. 1.
Так как фактически
полоса пропускания переходит в
полосу запирания плавно, то
возникает вопрос — что же
считать за действительную частоту
среза /о?
Поскольку для точного
определения этой величины ше-
0
Реальный \
Л
идеальный
фильтр , mean- *
* пп г*, ac^i/v обходимо знать и некоторые
характеристики речи, в
частности кривую распределения
уровней формант (или отража-
_. , ющую её функцию P = flE'l),
Рис. 1. Характеристики затухания идеально- то yR0 тех *> пока эт 'L "
го и реального фильтров ция была F' ^J
не выяв7ена,
частоты среза /о могли быть
определены лишь условно.
Позже нами был 'предложен способ определения частот среза,
применение которого оказалось возможным после того, как стала известна кривая
коэффициента восприятия P=f(E'). В основу его положено нахождение
частоты среза эквивалентного идеального фильтра, пропускающего в
динамическом диапазоне речи то же относительное количество формант, что и
данный реальный фильтр.
Для этой цели все характеристики фильтров, т. е. графики b = (p(f), где Ъ —
затухание и / — частота, прежде всего были перестроены так, что по оси
ординат откладывалось уже не затухание Ъ, а соответствующая ему величина
коэффициента восприятия Р.
Это перестроение выполняется следующим образом. Известно, что
артикуляционные измерения, результаты которых явились исходными для
получения постоянных русской речи, проводились при оптимальном уровне
речи в ухе слушающего. Это значит, что в полосе пропускания фильтра,
когда 6 = 0, коэффициент восприятия Р был равен единице. Введение в тракт
некоторого затухания Ь (определяемого характеристикой фильтра)
равнозначно уменьшению уровня ощущения на ту же величину b до и
соответствует уменьшенному значению коэффициента восприятия Р, определяемому
по кривой Р=/(?'). Это значение Р и откладывается на частоте /, которой
соответствует данное затухание Ь.
Рассмотрим для примера построение характеристики Р=ф(/) для
фильтра нч с номинальной полосой пропускания 0—1000 гц.
Характеристика затухания этого фильтра приведена на рис. 2.
388
Пользуясь этой характеристикой, а также кривой зависимости «„^ч,ч,„-
циента восприятия от эффективного уровня ощущения (рис. 6.26), составим
таблицу пересчёта значений затухания Ъ в значения коэффициента
восприятия Р.
неп
Таблица 1
8,0
6.0
4.0
2.0
О
Номинальна
частота cpt
iODO г.-
'Я
/
/
\
/
/
/1
/
f
гц
200 Ш 600 600 1000 /200
f, гц
500
700
800
900
950
1000
1050
Ъ, неп
0,50
0,75
0,90
1,75
3,00
4,90
7,00
0,995
0,990
0,985
0,948
0,750
0,260
0,020
Рис. 2. Характеристика
затухания фильтра нч
По данным этой таблицы построена новая характеристика данного
фильтра (рис. 3) в виде функции Р=ф(/),
Очевидно, что идеальный фильтр, обеспечивающий ту же разборчивость,
что и данный реальный фильтр, должен иметь прямоугольную
характеристику с граничной частотой f0, соответствующей равенству площадей 5i = 52.
Эта частота /о, в данном случае равная 970 гц, и должна быть признана
за истинную, для данных условий, частоту среза фильтра.
Таким способом были определены действительные частоты среза всех
фильтров. Ниже приводится таблица, показывающая соответствие между
номинальными fN и действительными fo частотами среза фильтров,
использовавшихся при артикуляционных измерениях.
Таблица 3
Фильтры нч
fN.*4
125
250
500
750
1000
1500
2000
3000
4000
8000
/о . Щ
125
240
480
730
970
1580
2010
3060
4160
7380
Фильтры
125
250
500
700
1000
1500
2000
3000
4000
8000
/
вч
0, гц
126
250
520
720
980
1480
1920
2800
3800
7100
ко
0,8
0,6
О.Ч
0,2
О
Рис. 3. Способ определения
частоты среза фильтра
1
\\
\\
\\
я!
Л
$1
ж
200 400 600 600 \№01.
W(f
389
ЛИТЕРА ТУРА
1. Со' lard J. A. «Theoretical Study of the Articulation and
Intelligibility of a Telephone Circuit». «Electrical Communication», v. 7, 168, 1929.
2. Сборник статей «Труды Академии, № 29—30, изд. ВКАС, Ленинград,
1951.
3. Труды Военной Краснознамённой академии связи JV° 33, Ленинград,
1952.
4. Труды Военной Краснознамённой академии связи, № 40, Ленинград,
1954.
5. Ф р и д Б. И. Об оценке качества тракта .по его разборчивости. Доклад
на Всесоюзном совещании по компрессии речи, 1959.
6. Труды МКК по телефонным сообщениям на дальнее расстояние.
Связьтехиздат, 1933.
7. ГОСТ 7153—61. Аппараты телефонные общего .применения. Методы
испытаний. Стандартгиз, 1961.
8. Fletcher H. and Steinberg J. «Articulation Testing Methods».
«BSTJ», v. 8, 1929.
9. Романовский В. И. Основные задачи теории ошибок. Гостехиз-
дат, 1947.
lu F I e t с h e r H. and Gait F. «Perception of Speech and its Relation to
Telephony». «Journal of the Acoustical Society of America», v. 22, №2, 1950.
'11. Быков Ю. С. Теория разборчивости речи в линиях связи. Оборон-
гиз, 1954.
12. Мясников Л. Л. «Объективное распознавание звуков речи».
«Журнал технической физики», т. 13, вып. 3, 1943.
13. В а р ш а в с к и й Л. А., Л и т в а к И. М. Исследование формантно-
го состава и некоторых других физических характеристик звуков русской
речи. Проблемы физиологической акустики, изд. АН СССР, т. 3, '1955.
14. Dunn H. and White S. «Statistical Measurements on Conversationa
Speech». «Journal of the Acoustical Society of America», v. 11, № 3, 1940.
15. French N. and S t e i nb e r g J. «Factors Governing the Intelligibility
of Speech Sounds». «Journal of the Acoustical Society of America», v. 19,
№ 1, 1947.
16 American Standard for Noise Measurement, z. 24,2 A942), American Standard
Association, New-Jork.
17 Robinson D. W. and Dad son R. S. «A Definition of Curve of
Equal-Loudness for pure Tones». «British Journal of Applied Physics»,
v. 7, № 4, 1956.
18. Fletcher H. «Characteristics of Hearing». «Rewiev Mod. Physics»,
v. 12, № 47, 1940.
19 S i v i a n L. J. and White S. D. «On Minimum Audible Sound Fields».
«Journal of the Acoustical Society of America», № 4, p. 288, 1933.
20. Dad son R. S. and King A. J. «A Determination of the Normal
Threshold of Hearing and its Relation to the Standdisation of Audiometer. «The
Journal of Laringology and Otology», v. LXV1, № 8, 1952.
390
21. Бабкин В. П., Глекин Г. В., Шейвехман Б. Е.
«Определение средних пороговых величин интенсивности звуков, воспринимаемых
взрослым человеком». «Проблемы Физиологической Акустики», т. III, изд.
АН СССР, 1955.
22. Fletcher H. Speech and Hearing. New-Jork, 1936.
23. Wiener F. M. «On the Diffraction of a Progressive Sound Wave by
the Human Head». «Journal of the Acoustical Society of America», v. 19,
p. 143. 1947.
24 Martin W. and T auger J. «Loudness Balance Methods for Earphone
Responce Measurements». «Journal of the Acoustical Society of America»,
v. 2, № 6, 1950.
25 Wiener F. M. and Ross D. A. «Pressure Distributions in the
Auditory Canal in a Progressive Sound Fields». «Journal of the Acoustical Society
of America», v. 18, p. 401, 1946.
26. F 1 e t с h e r H. and M u n s о n W. «Loudness, its Definition. Measurement
and Calculation». «Journal of the Acoustical Society of America», v. 5,
№ 2, 1933.
27. Арапова А., К л а а с Ю., Князева А. «Анализ изменения
слуховой чувствительности .при действии звуковых раздражителей .различной
интенсивности». «Проблемы Физиологической Акустики», т. II, изд. АН СССР,
1950.
28. Кудрявцев П. П., Фролов А. В. «Утомление органа слуха в
свете изучения основных физиологических свойств центральной нервной
системы». «Вестник оторино-ларидгологии», № 3, 1948.
29. Самойлова И. К- «Эффект маскировки сильным звуковым
раздражителем 'предшествующего слабого». «Биофизика», т. I, № 1, 1956.
30. Самойлова И. К- «Маскировка коротких тональных сигналов,
предшествующих максирующим звукам». «Проблемы Физиологической
Акустики», № 4, изд. АН СССР, *959.
Н\. HartmannC. A. und Janovsky W. «Verstandigung in gerauschvol-
len Raumen». «Zeitschrift fur Technische Physik», v. 16, № 12, 1935.
32. С а п о ж к о в М. А. Защита трактов радио и проводной телефонной
связи от помех и шумов. Связьиздат, Москва, 1959.
33. Т к а ч е и к о А. Д., Сапожков М. А. Авторское свидетельство
№ 103391. Приоритет от 8 августа 1952 т. Способ измерения разборчивости
речи.
34. Чисто в«ч Л. А. Временные характеристики слуха. Докторская
диссертация, Ленинград, 1958.
ЗЬ KoshikawaT. «Natural Scales vor Evaluation of Speech Quality».
The journal of Institute of Communication Engineers of Japon», v. 41, № 4, 1958.
36 Schafer E. «Elektrische Nachrichten Technik». Aug. und Sept. 1938.
37 ThurstoneL. L. «A Law of Comparative Judgement». «Psichol.
Review», v 34. № 4, 1927. .
38. Сапожков М. А. «Труды ЦНИИИС CA», № 8, 1951.
39. В I ack J. W. «Multiple Choice Intelligibility Tests». «Journal of Speech
and Hearing Disorders», v. 22, № 2, 1960.
Николай Борисович Покровский
РАСЧЁТ И ИЗМЕРЕНИЕ
РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ
Отв. редактор А. Д. Ткаченко Техн. редактор А. А. Слуцкин
Редактор Т. В. Чеснокова Корректор М. Д. Чвялева
Сдано в набор 10/IV 1962 г. Подписано в печать 20/VI 1962 г.
Форы. бум. бОХЭО'Дб 24,5 печ. л. 22,25 уч.-изд. л.
Т-07537 Тираж 3500 экз. Зак. изд. 9928 Цена 1 руб. 31 коп.
Связьиздат, Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2
Типография Связьиздата, Москва-центр, ул. Кирова, 40. Зак. тип. 294