Модель акустических помех и шумов

Важнейшими факторами, влияющими на разборчивость речи, являются акустические естественные шумы и преднамеренные помехи, т.к. процесс восприятия речи в шуме сопровождается потерями составных элементов (формант и фонем) речевого сообщения. При этом разборчивость речи будет зависеть от уровня и вида помех (шума) в месте размещения приемника ТСАР.

Спектральный уровень суммарного шума , наводимый на входе АПрм,определяется выражением

 

, [дБ] (3.5)

 

где , — соответственно спектральные уровни естественного шума и преднамеренных помех в АКУРИ, измеряемые на входе АПрм.

Усредненные (среднестатистические) спектральные уровни Lеi акустических шумов в ОП для типовых помещений и территорий приведены в СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» [20].

Такой расчет необходимо производить при анализе реальной (не идеализированной) модели АКУРИ 1 (рис.3.5).

 

 

Рис. 3.5 — Реальная модель АКУРИ 1 для лаборатории В-410

 

Формализованный параметр ρ характеризует применение активных помех (при ρ = 1).

Следует отметить, что среда распространения также влияет на величину спектрального уровня преднамеренных помех , поэтому в выражение (3.5) введен коэффициент потерь в ОК, а также коэффициент, учитывающий размеры площади ограждающей конструкции между ВП и СП, как вторичного источника помехового поля.

Спектральный уровень преднамеренного шума в контрольной точке приема определятся выражением

, дБ (3.6)

где — спектральный уровень преднамеренного шума на выходе источника помех,

а — формализованный параметр, учитывающий наличие источника акустических помех;

v — формализованный параметр, учитывающий наличие источника виброакустических помех;

X — коэффициент, учитывающий влияние внешнего поля и зависящий от отношения расстояния от источника помех до контрольной точки приема и максимальными габаритами источника, X лежит в пределах от 1 до 3;

— фактор, зависящий от направленности источника помех;

— пространственный угол излучения источника помех;

Kd — коэффициент нарушения дифузности в ВП, принимающий значения 1,25; 1,6; 2 и 2,5 в зависимости от величины среднего коэффициента звукопоглощения в ВП;

Kv — количество вибродатчиков;

Вi — акустическая постоянная ВП в 1/3 ОП, которая определяется следующим образом:

, (3.7)

где — средний спектральный коэффициент звукопоглощения ОК в ВП;

— площадь внутренней поверхности ВП;

Sп — площадь ОК между ВП и СП;

— спектральный коэффициент звукопоглощения дополнительного звукопоглотителя;

— количество звукопоглотителей в защищаемой ОК;

— площадь звукопоглощающей конструкции.

Непреднамеренные шумы рассматриваются в модели АКУРИ, как дополнительные источники, в процессе проведения лабораторного эксперимента учитывается зашумленность, вызванная разговорами и перемещениями людей, находящихся в помещении, а также фоновые шумы, создаваемые вычислительной техникой, кондиционерами, производственным оборудованием.

Для защиты речи от подслушивания с помощью ТСАР активно применяются генераторы преднамеренных акустических помех (АП), которые создают шумовые помехи типа белый, розовый или окрашенный шум, а также речеподобные помехи.

Модель АКУРИ в этом случае также рассматривается для наихудшего случая — расположения разведустройств внутри помещения — АКУРИ 1, приведена на рис. 3.6.

 

 

Рис. 3.6 — Реальная модель АКУРИ 1 с применением активных помех

для лаборатории В-410

Математически преднамеренная АП описывается спектральной плотностью мощности шума и средними спектральными уровнями шума в 1/3 ОП. Рассмотрим математическое описание приведенных помех, подробно изложенное в [21]. Так средний спектральный уровень белого шума в 1/3 ОП определяется выражением (3.7), а розового шума – выражением (3.8), т.е.

 

, дБ (3.8)

где .

 

, дБ (3.9)

где ,

— интегральный уровень преднамеренной помехи, создаваемый источником помех.

Для речи близкой к оптимальной помехе считается окрашенный шум, спектр которого близок к усредненному спектру речи. Средний спектральный уровень окрашенного шума в 1/3 ОП равен

, дБ (3.10)

где — весовой коэффициент, характеризующий вероятность наличия формант речевого сигнала в i-й полосе частот.

Наиболее эффективной помехой для речевой информации является речеподобная помеха (речевой хор) [22] со спектральным уровнем в 1/3 ОП, равным

, (3.11)

 

где S — количество помеховых речеподобных сигналов (фонограмм);

— спектральный уровень исходного (передаваемого) речевого сигнала в 1/3 ОП;

— коэффициент корреляции между спектрами переданного и сгенерированных речевых сигналов в 1/3 ОП.

Итак, выражения (3.5) — (3.11) представляют собой математическую модель, описывающую спектральный уровень суммарного шума на входе АПрм, создаваемый за счет наличия естественных шумов и действия системы подавления, генерирующей одну из типовых помех. При этом величина спектрального уровня преднамеренной помехи на выходе источника помех в выражении (3.6) определяется с помощью выражений (3.8) — (3.11) в зависимости от типа генерируемого шума.

Влияние акустических шумов на разборчивость речи в лабораторном практикуме исследуется с помощью специального ПО Soundmasker (см.п 4.4.), позволяющего сформировать белый, окрашенные и речебодобные шумы.