Потребительские свойства телефонных аппаратов. Принципы построения микрофона и телефона

Термин "телефонный аппарат" привычен для нашего слуха, но в настоящее время имеется целый ряд устройств, выполняющих на потребительском уровне те же функции и носящих другие названия. Например, специальные звуковые колонки и микрофон при передаче речи через компьютер, операторский комплект "гарнитура", состоящий из наушников и микрофона, и т. п. Ниже будем рассматривать "классический" телефонный аппарат, а потом обратим внимание на особенности других устройств.

Нам с раннего возраста известно, что телефонный аппарат предназначен для преобразования акустической энергии речи в электрический сигнал и обратного преобразования. Общепринятые требования к телефонному аппарату обычно формулируются так: "Желательно, чтобы было хорошо слышно и можно было узнать, с кем говоришь". Попробуем определить эти требования более подробно:

Рассмотрим, по каким потребительским свойствам формально оценивается телефонный аппарат [1.37].

Государственный стандарт [1.10] определяет следующие измеряемые параметры речи:

• слоговая разборчивость речи;
• фразовая разборчивость;
• качество речи.

Слоговая, фразовая разборчивость и качество речи

Эти показатели относятся не только к телефонному аппарату, но и ко всей системе, передающей речь.

Слоговая (фразовая) разборчивость определяется как отношение числа правильно принятых по испытуемому тракту слогов (фраз) к общему числу переданных и выражается в процентах. Иногда применяют название, объединяющее оба вида разборчивости, — смысловая разборчивость.

Качество речи — это параметр, характеризующий субъективную оценку звучания речи в системе.

Иными словами:

Качество речи — общее впечатление слушателя от воспринимаемой речи.

Эти показатели речи характеризуются следующей таблицей (таблица 1.1).

Заметим, что в таблице 1.1 нормы указаны только для того, чтобы представить порядок величин. В реальной сети этот показатель нормируется в зависимости от применяемой аппаратуры. Например, при применении низкоскоростных способов кодирования (вокодерных, см. далее), он может быть значительно понижен [1.6].

При оценке качества речи большую роль также играют такие субъективные показатели, как узнаваемость речи, т.е. возможность слушателя по звучанию голоса определять конкретного человека, известного ему ранее.

При оценке принимаемой речи большую роль играет затухание телефонного тракта и уровень местного шума (шум внутри помещения). Например, телефонный аппарат должен обеспечивать слоговую разборчивость 80% при включении его в телефонный тракт с двумя абонентскими линями, при затухании каждой абонентской линии 4,5 дБ и затухании соединительной линии 22,5 дБ, при уровне шума в помещении приема 60 дБ.

(О затухании линий и способах его измерения будет сказано в дальнейшем; см. также [1.2].)

Показатели, характеризующие речь, конечно, являются субъективными и зависят от многих причин, в том числе от технических средств.

"Человеческая" составляющая разборчивости:

— слуховой аппарат принимающей стороны и тембр голоса передающей стороны.

Техническая составляющая:

— громкость воспроизведения.

Разборчивость речи, естественно, может оцениваться только статистически и по сравнению с некими эталонными условиями.

Например, проводятся испытания с группой абонентов. Группа состоит из 10-12 человек (мужчин и женщин). Они разделяются на две подгруппы: дикторы (не менее 5 человек), а остальные — слушатели (аудиторы). Дикторы произносят контрольную фразу. Сами контрольные фразы утверждены [1.8]. Каждая контрольная фраза произносится диктором два раза: один раз через оцениваемый тракт, затем — через эталонный тракт. Схема установки для испытаний показана на рис. 1.1. Порядок чередования трактов случайный, например: Э-И; И-Э; Э-И… (Эталонный — Испытуемый, Испытуемый — Эталонный, …).

Испытательная установка, показанная на рис. 1.1, содержит [1.5]:

• телефонный аппарат (ТА);
• переключатель (П);
• искусственные абонентскую и соединительную линии (ИАЛ, ИСЛ), имитирующие параметры реальных линий — прямое сопротивление, сопротивление между проводами (сопротивление утечки), емкость линии. Иногда в эти линии вводят генераторы, имитирующие помехи. Помехи будут рассмотрены в дальнейших главах.

Рис. 1.1. Схема установки для испытаний

Аудиторы отмечают в своих таблицах оценки разборчивости в двух колонках: одна колонка — для первого произнесения фразы, вторая — при втором. После чего таблицы анализируются и вычисляются "предпочтения" ( ).

Для оценки результатов методом сравнения пользуются заранее заданными нормами. Например, при разности чисел предпочтения менее 15% тракты считаются одинаковыми и испытуемый канал по показателю речи равен эталонному. Поэтому он пригоден для использования в телефонной цепи.

где — сумма предпочтений фраз, принятых по эталонной модели;

— сумма предпочтений фраз, принятых по испытуемой линии;

— число всех единичных измерений.

Для более тонкой оценки по нескольким объективным параметрам применяют пятибалльную систему оценки аудиторами качества речи.

Пример рекомендаций по пятибалльной оценке приведен в таблице 1.2.

При оценке результатов измерений вычисляется средний балл по формуле

где — результат оценки единичного измерения, — число единичных измерений.

Особенно ухудшение узнаваемости может наблюдаться в системах, использующих особенности речевого аппарата человека, передачи по линии и воспроизведение звуков человеческого голоса (см. [1.2]). Они будут рассмотрены в дальнейших разделах.

Испытания могут проводиться в нескольких режимах.

Нормальный темп речи — произнесение речи со скоростью, при которой средняя длительность контрольной фразы равна 2,4 с.

Ускоренный темп речи — произнесение речи со скоростью, при которой средняя длительность контрольной фразы равна 1,5—1,6 с.