Содержание
VF (англ. Voice Frequency — частота голоса) — речевая полоса частот, одна из звуковых частот, использующаяся для передачи голоса.
В телефонии используется полоса частот от 300 Гц до 3400 Гц, из-за того что форманты, определяющие разборчивость речи, расположены в основном в этой полосе частот. Именно по этой причине частоты электромагнитного спектра между 300 и 3400 Гц также называется голосовыми частотами (несмотря на то, что это электромагнитная энергия, а не акустическая). Для передачи одного канала голосовой частоты, включая защитную полосу частот, обычно выделяют полосу пропускания 4 кГц, допускающую частоту дискретизации 8 кГц для использования в импульсно-кодовой модуляции в телефонной сети общего пользования.
Содержание
Фундаментальная частота [ править | править код ]
Голос типичного взрослого мужчины имеет фундаментальную частоту (нижнюю) от 85 до 155 Гц, типичной взрослой женщины от 165 до 255 Гц. Таким образом, фундаментальная частота большинства голосов ниже нижнего предела «голосовой частоты» определённой выше, тем не менее обертоны создают впечатление слышимости фундаментального тона.
Диапазон частот, соответствующий речи человека (от 100 Гц до 6 кГц), гораздо уже того, который он может воспринимать, причем максимальная мощность звуков речи приходится на частоты ниже 1 кГц, а около 80% от общей мощности — на частоты ниже 500 Гц. Звуков с высокими частотами в речи присутствует мало, но практически вся мощность согласных звуков приходится на частоты выше 1кГц, поэтому потеря высоких частот может привести к снижению разборчивости речи.
Минимальный частотный диапазон для системы воспроизведения речи (например, обычного телефона) должен находиться в пределах от 300 Гц до 3,5 кГц. Разборчивость речи можно повысить, если в частотах 2—5 кГц на АЧХ будет всплеск, соответствующий "эффекту присутствия", высотой 3—6 дБ.
К систем звукоусиления в отношении точности воспроизведения речи предъявляются более жесткие требования, чем к телефону, поэтому системы оповещения должны иметь достаточно линейную АЧХ хотя бы в диапазоне 100 Гц — 8 кГц. Наличие в АЧХ таких систем пика, соответствующего "эффекту присутствия" тоже будет способствовать улучшению разборчивости речи, но он также может и увеличивать вероятность возникновения обратной связи (возбуждению системы звукозаписи).
Вокал и музыкальные инструменты
На диаграмме, приведенной на рис 3.4.1, отображены частотные диапазоны разных музыкальных инструментов и поставленного певческого голоса.
Звуки музыкальных инструментов имеют более сложные характеристики, чем речевые. Частотный диапазон и мощность определенного музыкального сигнала в большой степени зависят от количества звучащих инструментов и их расположения относительно друг друга, манеры исполнения и многих других факторов. Например, если в музыке какого то жанра основная мощность приходится на звуки с частотой 20 Гц —100 Гц, то в музыкальных произведениях, написанных в других стилях, такие звуки могут отсутствовать.
Поэтому профессионалам в области звукоусиления следует, в первую очередь, научиться анализировать музыкальный материал и использовать свой опыт, чтобы добиться качественного звучания. Для этого необходима длительная практика в прослушивании самых разных источников звука на разной аппаратуре. В работе звукорежиссера всегда важно очень внимательно слушать, исследовать то, что слышишь, запоминать впечатления и использовать их в дальнейшей работе.
Гармоники
Частотный диапазон музыкальных инструментов ограничен 4 кГц (рис. 3.4.1). Человек же может различать звуки гораздо более высоких частот, поэтому звучание систем с ограниченной АЧХ, в котором отсутствуют высокие звуки, он будет воспринимать тусклым и приглушенным. Такое явное несоответствие, вытекающее из частотных диапазонов, показанных на рис. 3.4.1, обусловлено тем, что в них не учтены гармоники музыкальных инструментов.
 |
| Рис. 3.4.1 Диапазон частот, воспроизводимых певческими голосами и различными музыкальными инструментами |
Дело в том, что каждый музыкальный звук, который мы слышим, является сочетанием синусоидальных волн разных частот и амплитуд, соотношение которых и определяет характер, или тембр, звука. Результирующая звуковая волна может отображаться на осциллографе импульсами любой формы (треугольными, прямоугольными), причем иногда описать ее форму бывает очень трудно.
Звуковую волну, соответствующую музыкальной ноте определенной высоты, можно получить, объединив несколько синусоидальных волн с определенными параметрами. Набор таких синусоидальных волн называется "гармониками", они имеют кратные частоты (т.е. расположены на частотах, полученных умножением исходной на целое число). Частота синусоидальной волны на той высоте, которую мы слышим как ноту, является основной и обычно (но не всегда) самой сильной (т. е. имеет максимальную амплитуду) в комбинации синусоидальных волн, из которых состоит звуковой сигнал сложной формы.
Кроме основной волны в гармонике присутствуют дополнительные синусоидальные волны, которые расположены на кратных более высоких частотах. Например, если частота основной волны гармоники соответствует 500 Гц, то дополнительные волны будут располагаться на частотах 1 кГц, 1,5 кГц, 2 кГц, 2,5 кГц и т. д. Графическая иллюстрация спектра звуков гармоники музыкального инструмента представлена на рис. 3.4.2.
 |
| Рис. 3.4.2 Гармоники открытой струны скрипки. Низкие звуки имеют более плотные гармоники |
Обычно, чем выше гармоника, тем ниже ее амплитуда (или сила), поэтому высокие гармоники характеризуются более слабыми звуками, чем основная. Но иногда отдельные гармоники могут быть и громче основной, в таких случаях звуки становится более резким, напоминающим, те, что издают, например, гобой, кларнет.
Если компоненты синусоидальных волн, характеризуются некратными частотами, то они будут восприниматься в виде шума, а не отдельных тонов. Такое звучание дают ударные инструменты, они производят звуки со сложным набором компонентов с некратными частотами. Качество звука будут определяться соотношением амплитуд компонентов синусоидальных волн (независимо от того имеют ли они кратные или некратные частоты). Поэтому важно, чтобы звуковые системы имели линейную АЧХ, только в этом случае они не будут влиять на звучание инструментов.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9530 — 
| 7348 — 
или читать все.
Навигация
Искать
Голос человека
Подробности Категория: Акустика Опубликовано 23.09.2014 09:54 Просмотров: 13737
Общаясь с другими людьми, человек произносит звуки и воспринимает их.
Способность человека издавать звуки называется голосом.
Голосовой аппарат
Голос появляется в результате звуковых колебаний воздуха. Но что вызывает эти колебания?
Источником звука является голосовой аппарат человека. Он устроен довольно сложно. Его основные части: лёгкие и бронхи с системой дыхательных мышц грудной клетки, гортань с голосовыми складками и система воздушных полостей, которые выполняют роль резонаторов и излучателей звука. Функции всех этих органов объединяются нервной системой в единый процесс, в результате которого и возникает звук.
Звук появляется только при выдохе, когда воздух из лёгких проходит через нос и рот, вызывая вибрацию голосовых связок. Между правой и левой связками находится голосовая щель. Через неё проходит воздух при дыхании. Мышцы гортани меняют положение её хрящей. В результате меняется ширина голосовой щели, а также натяжение голосовых связок.
Когда человек молчит, его голосовые связки разведены в стороны, а голосовая щель раскрыта, чтобы не мешать воздуху свободно проходить при дыхании. При воспроизведении звука голосовая щель становится у́ же, от проходящего через неё воздуха вибрируют связки, которые, в свою очередь, заставляют вибрировать воздух. Возникает голосовая волна, которая и называется голосом. Далее голос проходит в полости глотки, носа и рта. Он встречает на своём пути препятствия, которые создают для него определённые положения языка, губ и зубов. Преодолевая эти препятствия, голос рождает звуки.
У разных людей связки имеют разную длину и толщину. Поэтому и голоса у людей различаются. Чем длиннее и толще голосовые связки у человека, тем ниже его голос.
Голосовые связки мужчин имеют массу и длину бо ́ льшую , чем у женщин. А у женщин связки длиннее и массивнее, чем у детей.
Характеристики голоса человека
Основные параметры, характеризующие голос человека, – тоновый, или частотный, диапазон, тембр и громкость.
Тоновый диапазон
Тоновый диапазон голоса зависит от частоты колебаний голосовых связок. Поэтому его называют также частотным. Чаще всего частота голоса человека колеблется в пределах от 64 до 1300 Гц. Но его можно расширить с помощью специальных вокальных упражнений.
Разговорный диапазон голоса составляет всего лишь 1/10 часть его общего диапазона.
Частота основного тона взрослого мужчины (нижний тон натурального звукоряда) колеблется в диапазоне 85-155 Гц, взрослой женщины от 165 до 255 Гц. Диапазон частоты разговорного детского голоса – от 170 до 600 Гц.
Во время пения частотный диапазон значительно шире разговорного. Крайне низкие тоны некоторых басовых голосов имеют частоту 50-60 Гц. Самый низкий тон, который может взять человеческий голос, — «фа» контроктавы с частотой 43,2 герца. А самый высокий тон – «фа» третьей октавы (1354 герца). Но некоторые всемирно известные оперные певцы достигали тонов «a3», «c4» (2069 Гц) и даже «d4» (2300 Гц).
Тембр голоса
Возникающий в голосовой щели звук сам по себе довольно слабый. Он усиливается резонаторами.
В физике резонансом называют совпадение частоты собственных колебаний системы с частотой колебаний какого-то внешнего воздействия, в результате чего резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний системы.
А так как звук – это колебательный процесс, то явление резонанса присуще и ему. При помощи явления резонанса можно усилить даже очень слабые периодические колебания.
Расположив рядом 2 камертона и легонько стукнув по одному, можно услышать, как второй камертон издаст звук. Это происходит потому, что он попал в резонанс с первым, и его колебания усилились.
Гитарная струна сама по себе издаёт негромкий звук. Но её струны располагают на корпусе, который имеет определённую форму и круглое отверстие в середине. Звук от струны попадает внутрь корпуса, резонирует и усиливается.
Точно так же усиливается и человеческий голос. Резонаторами служат полости, лежащие выше голосовых связок – носовые ходы, гайморовы и лобные пазухи. Эти резонаторы называют верхними. Они придают голосу звонкость. Лёгкие, бронхи и трахея – нижние резонаторы. Они усиливают низкие звуки. Проходя через них, голос приобретает силу, полноту звука.
С помощью резонаторов голос человека приобретает характерный только для него тембр (окраску).
Сила и громкость голоса
Сила голоса зависит от амплитуды колебаний голосовых связок. Чем больше амплитуда, тем сильнее голос. Силу голосу даёт природа. Но её можно развить, занимаясь пением.
А громкость – это субъективное восприятие силы звука, то, как ухо конкретного человека воспринимает звук. Для её оценки принята величина, которая называется сон. 1 сон – это громкость синусоидального чистого тона частотой 1 кГц, создающего звуковое давление 2 мПа.
Но одинаковую громкость могут иметь звуки разной интенсивности (имеющие различное звуковое давление) на разных частотах. Поэтому громкость звука оценивают, сравнивая её с громкостью стандартного чистого тона частотой 1 кГц. Эту величину называют уровнем громкости звука. Единица уровня громкости – фон. Предположим, что существуют 2 звука, частота которых одинакова, но громкость разная. Каждому из этих звуков поставим в соответствие звук такой же громкости с частотой 1 кГц. Если их громкость отличается на 1 децибел, то разность уровней исходных звуков будет равна 1 фон.
Ещё одной величиной измерения уровня громкости звука является бел. Это безразмерная единица измерения, которая представляет собой десятичный логарифм отношения физической величины к такой же физической величине, принимаемой за исходную. Названа так в честь Александра Грэхема Бела, изобретателя телефона. Считается, что громкость равна 1 Б, если его мощность в 10 раз превышает порог слышимости. На практике применяют единицу децибел, в 10 раз меньшую бела. Децибел показывает не величину громкости звука, а измерение отношения двух величин.
Децибел не является официальной единицей в системе СИ, но его применение разрешено совместно с СИ.
Громкость зависит от звукового давления и имеет логарифмический характер. Если звуковое давление повышается на 10 дБ, то громкость увеличивается в 2 раза.
Наше ухо воспринимает громкость звука по-разному. Чем выше частота колебаний голоса при одинаковой амплитуде, тем более громкими нам кажется звуки. Высокий женский голос, имеющий частоту 1000 Гц, будет нам казаться более громким, чем мужской голос частотой 200 Гц, даже если они имеют одинаковую амплитуду.
В книге рекордов Гиннеса зафиксирован случай, когда на специальных соревнованиях 14-летняя школьница из Шотландии перекричала шум двигателя взлетающего «Боинга». Уровень громкости её голоса составил 125-130 дБ. Это на 10 дБ выше предельного значения уровня звука для человеческого уха.
Голосовой аппарат человека передаёт энергию в окружающее нас пространство. Но эта энергия очень мала. Кроме того, звуковая волна распространяется по всем направлением, и энергия рассеивается. Но если её сосредоточить в каком-то конкретном направлении, то голос будет слышен гораздо лучше. Поднеся ладони ко рту, мы направляем наш голос в нужную нам сторону. По такому же принципу действует рупор. С его помощью голос можно слышать на большом расстоянии.
Звуки могут издавать и другие живые существа: животные, птицы и даже рыбы, но только человек умеет разговаривать. С помощью органов речи он способен произносить звуки в определённой последовательности так, что они выстраиваются в определённые слова.