align="justify"> (1.2.7)
де s 2 і0 і s і0 значення, відповідні нулю шкали рівнів, і називають рівнем спектральної щільності, або просто спектральним рівнем. Для стаціонарних сигналів при фіксованому значенні ? рівень N (F 0 , t ,?) = N (F 0 ) є тільки функцією частоти настроювання фільтра аналізатора. У цьому випадку можна побудувати графік званий спектрограмою. Якщо вимірювання проводилися при ? F = const то спектрограма являє собою рівень спектральної щільності потужності у функції частоти, а якщо при ? = const спектральні рівні в третьоктавних, полуоктавних або октавних смугах.
У реальних звукових сигналів функція (1.2.6) істотно залежить від аргументів t і ?. При фіксованому ? її можна представити рельєфом G над площиною F 0 , t, але витягти практичну користь з цього складно. Тому йдуть трьома шляхами.
Перший, найбільш старий, полягає в розбитті безлічі звукових сигналів на такі підмножини, що для кожного з них оцінка спектру не викликає труднощів: звукові імпульси (імпульсні шуми, звуки являє собою перетворення Фур'є уривка сигналу на проміжку < span align = "justify">?, попередньому поточного моменту часу t. Формула (1.2.2) дозволяє побудувати адекватний опис роботи спектроаналізатора, виконаного за схемою на рис. 1.2.1. частотну характеристику фільтра будемо вважати прямокутної, а інтегратор - ідеальним з пам'яттю заходи ?, тобто з прямокутним імпульсним відгуком
В
Рис. 1.2.2 Спектральні функції білого (1), рожевого (2) і мовного (3) шумів: а - графіки спектральної щільності потужності, б-третиннооктавні спектрограми
Зібрані великі відомості про спектри звуків розмовних і співочих голосів, музичних інструментів, природних та індустріальних шумів. Узагальнення накопичених відомостей носять описовий характер, бідні числовими оцінками. p align="justify"> З точки зору передачі сигналу по звуковому тракту корисною числовою оцінкою спектру, отриманої на цьому шляху досліджень, служить частотний діапазон звуків. Зіставляючи його з смугою пропускання тракту ЗВ, судять про наявність або відсутність частотних спотворень вихідного сигналу. Визначити частотний діапазон джерела звуку по спектрограмі не завжди можливо через відсутність об'єктивних критеріїв значимості спектральних складових для слухового сприйняття, тому вдаються до слухових експертизам. За верхню або нижню межу спектра джерела звуку F гр приймають частоту зрізу обрізного фільтра F ср . при якій обмеження частотного діапазону зауважує 75% слухачів.
В
Рис. 1.2.3 Помітність обмеження частотного діапазону сигналів мови (а) і музики (б): 1 - розмовна мова; 2 - співоча мова, 3 - симфонічний оркестр, 4 - естрадний оркестр, 5 - фортепіано
У табл. 1.2.1 наведені відомості про частотних діапазонах деяких джерел звуку, а на рис. 1.2.3 представлені статистичні криві помітності обмеження смуги частот звукового тракту зверху і знизу для ряду звукових програм. br/>
Таблиця 1.2.1
Джерело звукаГранічная частота, ГцніжняяверхняяМужской голос1007000Женскій шагов10010000Аплодісменти15015000
Другий шлях спектрального аналізу звукових сигналів веде до наступної мети: внести визначеність у результат вимірювань згідно з формулою (1.2.6) максимально можливим збільшенням тимчасового вікна ? < span align = "justify">; чим більше ? тим менше спектральна щільність потужності залежить від t. Цей підхід дозволив перейти від звуків окремих джерел до звукових програмам і отримати надійні результати вимірювання спектра мови, сольного та хорового співу, симфонічної та естрадної музики і т.д. Результатом аналізу виявляється спектральна щільність середньої потужності. Вона дає оцінку становища спектра на шкалі частот і уявлення про потужність сигн...
