Под шумовой завесой

Под шумовой завесой...
Методика измерения полетности голоса строится исходя из самого определения полетности как
способности звука выделяться на фоне других звуков, преодолевать звуко вую завесу. Однако
оркестр для этой цели не подойдет, потому что он дает звуковую завесу, слишком непостоян
ную по плотности и качественному составу звуков. Поэтому необходимая звуковая завеса создается не
музыкальным источником, а искусственным, в котором, однако, содержатся те же самые звуковые
компоненты, из которых состоят и звуки оркестра. Этим условиям удовлетворит
так называемый «белый шум», часто при меняемый в акустике в качестве стандартной помехи и производимый специальным генератором шума (рис. 8). Звук
голоса, записанный на магнитофон (МАГ), смешивается с шумом в
специальном электроакустическом смесителе, и эта смесь подается па телефоны
слушателя. Уровень шума в этой смеси оставляют постоянным (например, 80
дб), а силу голоса (с магнитофона) уменьшают регулятором громкости до
тех пор, пока голос не будет еле-еле слышен на фоне шума, Это и будет так
называемый порог обнаружения голоса в шуме. При помощи измерителя
уровня (ИУ) можно измерить эту пороговую силу голоса.
Для сравнения полетности голосов у различных певцов можно
вычислить для каждого из них коэффициент полетности голоса (а точнее —
коэффициент помехоустойчивости), который оказывается пропорциональным
логарифму отношения интенсивности шума к пороговой интенсивности голоса и
выражается в децибелах. Этот коэффициент показывает, на сколько децибел
голос певца может быть слабее шума, с тем, однако, условием, чтобы не по тонуть в этом шуме. 4
С целью избежать случайности в этих опытах оркестр мы заменили
«белым шумом». Но ведь подобным непостоянством силы, высоты, тембра и т.
д. обладает и сам звук голоса певца, когда певец поет, например, песню. Чтобы оградить
результаты опытов от этой случайности, исследуют помехоустойчивость вполне определенных глас ных, пропеваемых певцом на определенных тонах. А чтобы сделать звучание этих гласных достаточно
продолжительным, обеспечивающим оператору-слушателю возможность произвести длительные
измерения, применяется следующий хитрый прием: участок магнитофонной ленты, на который
записан тот или иной подлежащий исследованию гласный, вырезается, и концы ленты склеиваются,
образуя замкнутое кольцо. Эта лента-кольцо и воспроизводится на магнитофоне, обеспечивая сколь
угодно длительное звучание гласного. Для изучения коэффициентов помехоустойчивости различных
гласных кольца на магнитофоне сменяются,
При помощи данной методики было установлено, что голоса различных певцов обладают
различной способностью преодолевать маскирующее действие шума, т. е. обладают разной
помехоустойчивостью. Хорошие (звонкие) голоса имеют коэффициент помехоустойчивости 2 5—
30 дб, а плохие («сырые») голоса — всего 18—20 дб. Так, например, голос народного артиста
СССР С. Я. Лемешева еще слышен в шуме, будучи на 28 дб ниже его уровня. Для сравнения
упомянем, что тенор одного неопытного певца-любителя утонул в этом же шуме и перестал
слышаться уже при силе всего лишь на 18 дб ниже уровня шума.
Помехоустойчивость обычных речевых гласных также оказывается существенно меньше
помехоустойчивости вокальных гласных.
Чем же объяснить такую значительную разницу в способности различных голосов пробиваться
через шумовую завесу?
Исследования показали, что помехоустойчивость голоса зависит от многих причин, и в
первую очередь от акустических свойств самого звука, Оказалось, что звуки, богатые высокими
обертонами (звонкие звуки), обладают значительно большей помехоустойчивостью и полетностью, чем
звуки, не содержащие этих высоких обертонов. Особенно большое значение для
помехоустойчивости имеет группа высоких обертонов, так называемая «высокая певческая
форманта». Было установлено, что в голосе Лемешева эти высокие обертоны выражены хорошо, а в
голосе тенора-любителя — плохо.
Любопытно, что если из хорошего (звонкого) голоса при помощи специальных акустических
преобразований «вырезать» и удалить высокие обертоны, 5 то вместе со звонкостью теряется и
его полетность, и помехоустойчивость: коэффициент помехоустойчивости падает с 25— 30 до 12—
15!
На полетность влияет также высота звука (высокие звуки более полетны, чем низкие ),
характер гласной (Э, И более полетны, чем О, У), а также вибрато (голос с вибрато более
полетен, чем без вибрато). Существенно влияют на полетность и акустические свойства помеще ния: в одном помещении голос хорошо летит, а в другом — не летит.
В большой мере результаты измерения помехоустойчивости зависят и от степени
направленности внимания при слушании. Слух человека обладает удивительной и еще не вполне
выясненной способностью направленного избирательного восприятия, т. е. уменьем выбрать желае мый сигнал из целого хаоса посторонних мешающих звуков, уровень которых иногда превышает
уровень полезного сигнала на 30 дб и более. Ни один микрофон и ни одна машина пока что не
способны сравняться в этом отношении со слухом. Ученые сейчас работают над раз гадкой этой
изумительно полезной способности слуха, пытаясь использовать ее принцип в построении систем
автоматического распознавания сигналов при больших уровнях помех.
Поэтому нужно особо подчеркнуть, что в данном слу чае речь идет о полетности звуков и их
помехоустойчивости не как о неких абстрактных физических свойствах звуковой энергии, 6 а
свойствах этой энергии по отношению к особенностям нашего слуха. Так, например, установлено,
что большая помехоустойчивость звуков, богатых высокими обертонами, объясняется повышенной
чувствительностью нашего слуха к этим высоким обертонам. Это обязывает нас искать причины
помехоустойчивости не только в особенностях самого сигнала, но и в свойствах его приемника.
Таким образом, помехоустойчивость выступает зде сь как некая функция согласования
акустических свойств сигнала с физиологическими свойствами его приемника — слуха,
выработавшимся в процессе эволюционного развития.
Зависит помехоустойчивость сигнала и от свойств са мой помехи; наиболее зловредными
помехами являются такие, которые по своим свойствам приближаются к свойствам сигнала. На этом
свойстве основан также принцип маскировки и зрительных сигналов.