Скажу сразу, что причин чаще всего несколько, но мы рассмотрим наиболее вероятную. Ощущалось это особенно при разговоре по стационарному телефону. Но такое встречается и в цифровой связи тоже. Хотя современные устройства умеют лучшие характеристики.
Начнем обзор с самого голоса. Наши голосовые связки своими колебаниями создают колебания воздуха, то есть все мы говорим на выдохе колебля воздух. Пример такой волны по уровню мощности будет выглядеть так.
Но помимо этого есть ещё понятие спектр звука. То есть для каждого звука характерна своя частота. Так например все знают, что барабаны имеют низкие частоты, а скрипка высокую частоту.
Для примера спектры некоторых инструментов:
Теперь хочу отметить, что иногда люди путают спектр и волну. Если взять волну частотой 100 герц, то её спектр будет таким:
Для сравнения привел ещё частоты в 200, 1000 и 4000 Гц. Обратите внимание на шкалу справа и ниже, она носит логарифмический вид. Это необходимо чтобы на одной картинке уместить частоты широкого диапазона.
Но такие избирательные частоты могут выдавать генераторы, реальные инструменты выдают спектры в виде нескольких гармоник. То же самое и с голосом.
То есть спектр одной частоты голоса или инструмента будет непрерывной областью нескольких гармоник. Как показано на рисунке.
А теперь идём дальше, Как вы понимаете у каждого человека есть свой голос и для каждого человека характерен свой тембр голоса.
Обратите внимание, что здесь показана длина связок и зависимость частоты от дины. То есть сопрано самый высокий голос - и имеет более высокую частоту сравнительно с другими. Бас же наоборот.
Это всё было про голос, теперь про ухо. Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от 20 до 20кГц, (мы не затрагиваем уникумов). Это примерно 10 октав, для тех кто разбирается в музыке.
Итак теперь мы подходим к самому важному и интересному. Техническим системам. У каждого устройства есть свои пропускные способности и характеристики. Любой усилитель усиливает определенный набор частот или просто диапазон. Если вы обратите внимание на качественные звуковые системы, то они имеют несколько колонок разных размеров.
Как вы могли догадаться, каждая колонка хорошо звучит в заданном диапазоне. Басы (низкие частоты) хорошо звучат на больших колонках (это как со связками), Высокочастотные колонки(пищалки) имеют маленькие размеры. Естественно, что под каждые колонки будут и свои усилители. Стоимость аппаратуры при этом напрямую зависит от качества. Аналогично с источником звука и проводами.
А теперь переходим к голосовой связи. Если каждое устройство будет иметь широкий спектр приема (высококачественный микрофон, несколько усилителей сигнала, высокоточное АЦП, широкий канал связи), то стоимость конечного оборудования(того что находится у абонента) будет очень высокой. А если для этого сигнала обеспечить высококачественный канал связи, то стоимость связи будет очень дорогой.
Как вы понимаете, инженеры всё это понимают и считать умеют, поэтому нашли универсальное решение.
Есть общепринятый стандарт для голосовой связи, Он подразумевает передачу голоса в диапазоне 300-3400 Гц. Так скажем оптимальная передача энергии голоса сосредоточена в этом диапазоне у большинства человек, при этом на его передачу требуется оптимальные затраты.
Получается, что наш голос, проходит несколько этапов. Каждый из которых своеобразный фильтр и усилитель. Получается, что проходя эту систему фильтров голос преобразуется в первую очередь по амплитуде.
Получается, что если у человека преобладает бас, это частоты близкие к 100-300 Гц, то его голос будет искажаться больше других, значит и будет затухание его. Для высоких голосов, которые попадают в середину спектра усиление будет лучше. Плюс ко всему есть особенности самих фильтров и усилителей. Один голос легко пройдет несколько фильтров и будет особенно усилен при восстановлении, другой будет урезан и донесет лишь часть энергии. Как итог получаем, что некоторые голоса отлично подходят под характеристики фильтров и усилителей, другие наоборот сильно режутся этими фильтрами, поэтому и происходит такой разброс. Но в целом, люди с разными по характеристикам голосами спокойно могут общаться по телефону и даже узнавать друг друга.
Теперь чуть чуть к передаче голоса.
Максимальная частота передачи голоса - это 3400 Гц. По теореме Котельникова, чтобы восстановить этот сигнал без искажений, необходима частота дискретизации в 2 или больше раз, поэтому, принято оцифровывать звук с частотой 8кГц.
На каждый момент дискретизации мы выделяем 8 бит памяти - это 256 уровней квантования сигнала.
Получается, что одну секунду мы разбиваем на 8000 участков и каждый участок имеет от 0 до 255 уровней. Итого в секунду передаём 64кбита.
В связи есть конкретное понятие ОЦК (основной цифровой канал), который за рубежом обозначается как DS0. Но это уже отдельная тема.
Как итог отмечу, что по одному и тому же каналу связи голоса имеют разную пропускную характеристику из - за массы фильтров и усилителей.
---------------------------------------------------
Ставьте в закладки эту публикацию, а так же подписывайтесь в группу
🔹 Вконтакте и 🔹 Телеграм-канал.