Пороги слухового восприятия.

Тема №4

Физические основы телефонной связи

Занятие №2

Методы оценки качества телефонной передачи.

ВОПРОСЫ :

Свойства органов слуха и их влияние на конструирование телефонной аппаратуры.

Методы оценки качества телефонной передачи.

Первый учебный вопрос

Свойства органов слуха и их влияние на конструирование телефонной аппаратуры.

Пороги слухового восприятия.

Человек способен воспринимать как звук колебания частотой 20 – 2000 Гц.

Рис.4.2.1. Пороги слухового восприятия

Наименьшая интенсивность I_min или звукового давления P_min = 2*10^-5 Па, при которых возникает слуховое ощущение, называется порогом слышимости. Порог слышимости определяет чувствительность (остроту) слуха и зависит от частоты.

Значение интенсивности звука I_max и звукового давления P_max = 20 Па, при которых ощущается боль называется порогом болевого ощущения.

Область звуковых колебаний, заключенная между кривыми, порогов слышимости и болевого ощущения, а также давления P = 2*10-3 ÷ 2 Па , называют областью речи.

Речь представляет собой широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50 – 100 до 8000 –10000 Гц. Установлено, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300 – 3400 Гц (рис.4.2.2). Эти частоты приняты МСЭ (Международным союзом электросвязи) в качестве границ эффективного спектра речи. При указанной полосе частот разборчивость фраз более 99 %, сохраняется удовлетворительная натуральность звучания.

Рис.4.2.2. – Энергетический спектр речевого сигнала:

а – русская речь; б – английская

Пороги слухового восприятия учитывают при разработке конструкций телефонов громкоговорителей и выборе акустической мощности излучаемой или, для создания оптимальных условий приёма речи.

2. Адаптация слуха. Человеческое ухо обладает свойством изменять свою чувствительность (порог слышимости) в зависимости от интенсивности воздействующих на него звуковых колебаний. Если на ухо в течении длительного времени непрерывно воздействовать каким–либо звуком, то в следствии утомления слухового нерва чувствительность уха снижается. Но после прекращения действия звука чувствительность уха постепенно в течении 3 -5 секунд восстанавливается. Это явление называется адаптацией слуха и учитывается при создании телефонных аппаратов, где применением специально противоместных схем добиваются ослаблением слышимости своего разговора в телефоне.

3. Маскировка звука. При одновременном воздействии на ухо нескольких звуков, слабые звуки заглушаются более громкими. Понижение чувствительности слуха слабых звуков при одновременном воздействии звуков большей интенсивности называют маскировкой звука. Маскировка звука учитывается при нормировании шумов в линии и помещениях, а также при разработке ТА для помещений с большим уровнем шума.

4. Нелинейные искажения слуха. Появление в слуховом аппарате колебаний с частотой, отсутствующих в исходом звуке, служит причиной так называемых линейных искажений. Чем больше амплитуда дополнительных колебаний, тем больше нелинейное искажение связываются на качестве приёма речи. При очень громкой передаче усиливается неразборчивость речи, что вызывает необходимость определения оптимальной мощности источника звука для получения его неискаженного приема.

5. Критическая полоса слуха. При воздействии на орган слуха сложных звуковых колебаний, характеризующихся сплошным спектром частот, на каждое волокно основной мембраны уха действует не только колебания частотой, соответствующих собственной частоте его колебаний, но и группа соседних составляющих колебаний, лежащих ниже и выше резонансной частоты. В результате возрастает возбуждение участков основной мембраны уха и, следовательно, изменение ощущения звука в некоторой ограниченной полосе частот, называемой критической полосой слуха ∆fk, которая определяет избирательность слуха по частоте.

6. Громкость звука – субъективное ощущение слушателей звука данной интенсивности. Зависимость громкости звука от его интенсивности или давления, подчиняется закону согласно которому изменение ощущение громкости звука пропорционально логарифму отношения значений интенсивности звука. Если I₁ и I₂ различные значения интенсивностей звука, то прирост ощущения в дБ можно выразить по формуле

Ухо способно ощутить разницу в уровнях, равную приблизительно 1 дБ (т.е I₁/ I₂ = 1.26 раза). Если порог слышимости считается величина I = 10^-12 Вт/м² (0 дБ),то порог болевого ощущения составляет I = 10⁰ Вт/м² (120-130 дБ).

Рис.4.2.3. Частотные кривые громкости звуков

Второй учебный вопрос