CC BY
89
ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА
НЕКОТОРЫЕ ПОРОГИ ВОСПРИЯТИЯ ЗАПАЗДЫВАЮЩИХ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (ЭХО-СИГНАЛОВ)
Терехов Алексей Николаевич,
Заведующий лабораторией МТУСИ, Россия, Москва, kant@srd.mtuci.ru
Рысин Юрий Соломонович,
профессор, к.т.н., доцент МТУСИ, Россия, Москва, yuryrys@mail.com
Ключевые слова: снижение, качество, речь, нулевой дифференциальный порог, запаздывающий сигнал.
Дополнительными ненормированным характеристикам акустических сигналов, связанных с негативным воздействием на человека, являются эхо-сигналы (запаздывающие акустические сигналы). Эхо-сигналы представляют для телефонного общения (абонента) определённую опасность, связанную с временными свойствами слуха и с потерей разборчивости речевых сообщений. Такое явление часто встречается при использовании радио удлинителя или при прослушивании речевых сообщений в помещениях, где возможен приход к человеку отраженных от стен звуковых сигналов. Приведён краткий анализ восприятия человеком различных звуковых раздражителей (речи, звуковых импульсов, постоянных и не постоянных шумов, тональных шумов) действующих на него с временной задержкой. Предложен нулевой дифференциальный порог восприятия запаздывающих акустических сигналов. Учтено что если шум (сигнал) состоит как из прямых звуков, так и отражённых (запаздывающих) звуков, то этот факт учитывается с помощью поправки на запаздывающий сигнал (эхо-сигнал). Введённая величина поправки Азап принимается равной 5 дБA, что равносильно тому, что измеренные уровни звукового давления акустических сигналов (основных и эхо) надо увеличить на 5 дБ. Повторяющиеся акустические речевые сигналы (первичный и эхо) можно отнести к непостоянным акустическим сигналам, воздействие которых на человека гораздо опаснее, чем воздействие постоянных акустических сигналов и шумов. Для оценки непостоянного шума используется относительная доза шума или эквивалентный уровень звука. Величина эквивалентного уровня звука определяется (рассчитывается) на основании измерения уровней звука в течение наиболее шумного получаса.
Для цитирования:
Терехов А.Н., Рысин Ю.С. Некоторые пороги восприятия запаздывающих акустических сигналов (эхо-сигналов) // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. - Том 9. - №4. - С. 51-53.
For citation:
Terehov A.N., Rysin Yu.S. Some perception thresholds of delayed acoustic signals (echoes). T-Comm. 2015. Vol 9. No.4, рр. 51-53.
(in Russian).
ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА
Одной из временных характеристик является уров-неграмма сигнала. Она дает возможность определения резких переходов интенсивности и, следовательно, используя ее, можно предъявить требование в отношении постоянных времени для трактов передачи сигнала. Другой важной временной характеристикой акустического сигнала является функция автокорреляции сигнала. Все акустические сигналы делятся на однородные стационарные и неоднородные. Если при увеличении интервалы усреднения, средние значения мощности каждого из сигналов стремятся к одному и тому же предельному значению, не зависящему от времени 1, то такие сигналь! называют однородными. Если при увеличении интервала усреднения величины мощности и функции корреляции не имеют предельных значений, а непрерывно изменяются со временем, то такие сигналы называют неоднородными. Для речевого сигнала однородность получается в интервале 3...5 с, но для большей точности этот интервал берут равным 15 с. Для музыкальных программ интервал однородности доходит до 1 мин).
Дополнительным ненормированным характеристикам акустических сигналов, связанных с негативным воздействием на человека, посвящена работа [1]. Запаздывающие акустические сигналы (эхо-сигналы) представляют для (телефонного общения) человека определённую опасность, связанную с потерей разборчивости речевых сообщений. Это связано с временными свойствами слуха. Такое явление часто встречается при использовании радио удлинителя или при прослушивании речевых сообщений в помещениях, где возможен приход к человеку отраженных от стен звуковых сигналов. На рисунке 1 приведена зависимость между требуемой разностью уровней прямого и запаздывающего (отраженного) звуков и временем запаздывания отраженного звука [2].
ю о -10 -2(1 -зо
-40 -50
-60 о
AL, дБ
50 100 200 300 400 500 Ы,МС
Рис. 1. Зависимость между требуемой разностью уровней прямого и запаздывающего (отраженного) звуков и временем запаздывания отраженного звука: кривые 1 - граница слышимости эха, 2 - граница заметносги эха; 3 - граница мешающего действия эха; зоны: 0 - слитное восприятие звуков; I - эхо неслышимо; II - эхо прослушивается; III - эхо заметно, но не мешает восприятию речи; IV - эхо снижает разборчивость речи
Проанализируем временные характеристики слуха, а именно величины:
1. Слухового впечатления, равную 150-200 мс;
2. Порога слышимости тональных импульсов длительностью более 200 мс, такая же, как порог слышимости непрерывного тона. Для длительности импульсов t менее 200 мс порог слышимости зависит от отношения длительности импульса к 200 мс и определяется выражением /п,с= (/„„„) 200/f. Это выражение справедливо и для узкополосных шумовых импульсов;
3. Для широкополосных шумовых импульсов граничная длительность импульса составляет только 50 мс, т.е. шумовые импульсы длительностью более 50 мс воспринимаются так же, как и непрерывный шум;
4. Громкость импульса длительностью менее 100 мс определяется произведением интенсивности импульса на его длительность, причем граничной является частота 100 Гц;
5. При временных задержках свыше 50 мс наличие запаздывающего сигнала, одинакового по уровню с основным сигналом, ощущается как появление помехи в виде эха. При задержке 15 - 20 мс задержанный сигнал должен быть повышен по уровню на 11 дБ, чтобы оба сигнала воспринимались раздельно;
6. Минимальный перепад уровней звука, который ощущает человек, AL = 1 дБ;
7. Усреднённое время задержки повторного сигнала (эхо-сигнала), воспринимаемого человеком, порядка 50 мс.
В результате анализа восприятия человеком различных звуковых раздражителей (речи, импульсов), действующих на человека с временной задержкой, можно предложить нулевой дифференциальный порог [3] по восприятию запаздывающих акустических сигналов П^г,0.
(1)
где - минимальный перепад уровней звука, который ощущает человек; Д¿ = 1 дБ; - усредненная длительность задержки эхо-сигнала, ощущаемая человеком; б^п = 50 мс., тогда Пзап0= 20 дБ/с.
Анализ восприятия человеком различных звуковых раздражителей показал, что они делятся на: речевые сигналы, звуковые импульсы, постоянные и не постоянные шумы, тональные шумы и другие.
В соответствии с [4] акустические сигналы и шумы по временным характеристикам подразделяются на:
- постоянный, уровень которого за 8-ми часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА;
- непостоянный, уровень которого за 8-ми часовой рабочий день изменяется во времени более чем на 5 дБА. Непостоянный шум, в свою очередь, подразделяется на: колеблющийся во времени, прерывистый, импульсный.
Повторяющиеся акустические речевые сигналы (первичный и эхо) можно отнести к непостоянным акустическим сигналам, воздействие которых на человека гораздо опаснее, чем воздействие постоянных акустических сигналов и шумов. Для оценки непостоянного
T-Comm Том 9. #4-2015
ELECTRONICS. RADIO ENGINEERING
шума используется относительная доза шума [5] или эквивалентный уровень звука Величина определяется (рассчитывается) на основании измерения уровней звука в дБА в течение наиболее шумного получаса. Эквивалентный уровень звука рассчитывается по формуле [4]:
—О/г***
loolrr
(2)
где Ц - средний уровень звука класса / в дБА, измеряемый шумомером; //- время воздействия шума класса I в процентах от общего времени измерения. Если шум имеет непостоянный характер, то есть в нём есть и прямые звуки и отражённые (запаздывающие) звуки, то этот факт необходимо учитывать с помощью поправка на запаздывающий сигнал (эхо-сигнал) - Дэг.
В этом случае формула (2) примет следующий вид:
(3)
где ¿дзКЕ - эквивалентный уровень звука, дБА, т.е. уровень постоянного шума в регламентируемый промежуток времени Тв, воздействие которого соответствует воздействию фактического шума с переменным уров-
нем, измеренным по характеристике А; 7ё - регламентируемый промежуток времени, т. е. время усреднения;
продолжительность воздействия у отрезка времени, т. е. отрезок регламентируемого промежутка времени Гв, на котором определен усредненный уровень шума Лап ~ поправка на запаздывающий сигнал (эхо-сигнал); т- количество отрезков времени. Введённая величина поправки Дап принимается равной 5 дБА, что равносильно тому, что измеренные уровни звукового давления акустических сигналов (основных и эхо) надо увеличить на 5 дБ [б].
Литература
1. Рысин Ю.С. Социально-информационные опасности. М.: «Гелиос АРВ», 2007. - 270 с.
2. Попов О.Б., Рысин Ю.С Основы физической акустики. -М.: «СУДЭКС», 2010. - 240 с.
3. Рысин Ю.С. Речевые информационные технологии в фоноскоп и чес кой экспертизе. Учебное пособие. - М.: «Пресс Бюро», 2010.-416 с.
4. ГОСТ 20444-75. Потоки транспортные в населенных пунктах. Метод определения шумовой характеристики.
5. ГОСТ 12.1.003-83. Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности.
6. ГОСТ 12.1.003. ССБТ. Общие требования безопасности.
SOME PERCEPTION THRESHOLDS OF DELAYED ACOUSTIC SIGNALS (ECHOES)
Terehov A.N., Rysin Yu.S., Moscow, Russia, kant@srd.mtuci.ru
Abstract
Echoes represent a certain danger for the user associated with the time properties of hearing and speech intelligibility with the loss of messages. This phenomenon can occur when an extension cord or radio is used while listening to voice messages in areas where sound signals reflected from the walls can reach a person. The analysis of human perception of different auditory stimuli (speech, sound pulses), acting on it with a time delay has been made. A zero differential threshold of perception delayed acoustic signals was proposed. It was taken into consideration that if the noise (signal) consists of both direct sounds and reflected (delayed) sounds, then this fact is recorded with an amendment to the delayed signal (echo).
Keywords: zero differential threshold, decrease, quality, speech, time delay.
References
1. Rysin Y.S. Socio-information risk. Moscow. Helios ARV. 2007, p. 270. (in Russian).
2. Popov O.B., Rysin Y.S. Fundamentals of physical acoustics. Moscow. SUDEKS. 2010, p. 240. (in Russian).
3. Rysin Y.S. Speech phonoscopic information technology expertise. Textbook. Moscow. Press Office. 2010, p. 416. (in Russian).
4. Standard 20444-75. Traffic flows in the settlements. Method for determination of the noise characteristics. (in Russian).
5. GOST 12.1.003-83. Occupational safety standards system. Noise. General safety requirements. (in Russian).
6. GOST 12.1.003. SSBT. General safety requirements. (in Russian).
For citation:
Terehov A.N., Rysin Yu.S. Some perception thresholds of delayed acoustic signals (echoes). T-Comm. 2015. Vol 9. No.4, pp. 51-53. (in Russian).
T-Comm Vol.9. #4-201 5
