Сигнал – это физический процесс (например, изменяющиеся во времени токи и напряжения), содержащий в себе некоторую информацию. Любой сигнал можно описать математической функцией. Существуют аналоговые, дискретные и цифровые сигналы.
Аналоговые сигналы описываются непрерывной во времени функцией x(t), которая может принимать любые значения в определенном интервале;
Дискретные сигналы xТ(t) представляют собой последовательности или отсчеты функции x(t), взятые в определенные дискретные моменты времени kT;
Цифровыми являются сигналы, которые в дискретные моменты времени kT принимают конечные дискретные значения – уровни квантования, которые затем кодируются двоичными числами. Все сигналы можно отразить на графиках:
Мы часто используем описание сигнала с помощью нескольких важных параметров, таких, как ширина полосы, энергия, максимальная амплитуда, длительность и т. д. Характеризуя сигнал некоторыми параметрами, мы стремимся, прежде всего, выяснить, с помощью каких измерений можно сравнивать системы друг с другом. Выявление подходящих числовых характеристик для сигналов в различных точках системы является основной предпосылкой для оптимизации сигналов и улучшения качества системы в целом.
Телефонные (речевые) сигналы
Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа. Частота импульсов основного тона речи лежит в пределах от 50 - 80 Гц (очень низкий голос - бас) до200 - 250 Гц (женские и детские голоса). Импульсы основного тона содержат большое количество гармоник (до 40), причем амплитуды гармоник убывают с увеличением . При разговоре частота основного тона меняется в значительных пределах, особенно при переходах от гласных звуков к согласным и наоборот.
Высокое качество передачи телефонного сигнала характеризуется уровнем громкости, разборчивостью, естественным звучанием голоса, низким уровнем помех. Эти факторы определяют требования к физическим характеристикам речевого сигнала и телефонного канала.
Человеческая речь представляет собой широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50..100 Гц до 8000..10000 Гц. Установлено, однако, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300..3400 Гц. Эти частоты приняты МСЭ-Т в качестве границ эффективного спектра речи. При указанной полосе частот слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз - более 99% и сохраняется удовлетворительная натуральность звучания.
Рисунок 2 Энергетический спектр речевого сигнала:
-- - русская речь;
- - - английская речь.