2.2.1. Теорія розбірливості мови

Якість зв'язку під час передачі неперетворених мовних повідомлень оцінюється розбірливістю мови, названою також артикуляцією. Під артикуляцією розуміють відсоток правильно прийнятих елементів мови із загальної кількості елементів, переданих у даному повідомленні. Як передані елементи мови можуть бути фрази, слова, склади, звуки, форманти. Тоді якість зв’язку оцінюють артикуляцією фраз I, слів W, складів S, звуків D, формант А.

Сприйняття звуку залежить від рівнів формант над порогом чутності. Під час передачі окремого звуку приймання його достовірний тільки у тому випадку, коли усі форманти даного звуку, істотні для розуміння, сприймаються слухачем, у разі передачі ряду послідовних звуків мови ця вимога не є обов’язковою. У цьому випадку звук з неповно прийнятими формантами може бути прийнятий вірно, якщо достатня кількість інших звуків була прийнята правильно. Звичайно, розбірливість звуків D певним чином пов’язують з розбірливістю формант А.

Індивідуальні розрізнення частот формант та їхнє взаємне розташування у різних людей виявляється значним, тому у разі аналізу прийнятого повідомлення мозок слухача виконує величезну роботу щодо порівняння прийнятого сигналу із “еталонами” комбінацій даного звуку, що зберігаються в “чарунках пам’яті”, причому відповідність прийнятого сигналу “еталона” встановлюється не тільки з урахуванням відхилення сигналу від “еталона”, але й імовірності появи даного звуку за попередніми звуками.

Кількісне значення артикуляції визначається експериментальним шляхом. При цьому звичайно користуються артикуляційними таблицями, що містять набір тих чи інших елементів мови. У більшості випадків артикуляційні таблиці складають зі складів чи звукосполучень, що не мають суттєвого значення.

Приклад кількісної оцінки якості зв’язку за допомогою артикуляції проілюструємо за допомогою табл. 2.1, що містить значення розбірливості елементів мови для оцінки якості зв’язку.

З табл. 2.1 видно, що абсолютні зміни форматної розбірливості за своїм значенням значно більші, ніж для звукової, складової і словесної розбірливості. Це означає, що точність вимірів за формантною розбірливістю буде значно вище, ніж за іншими видами розбірливості.

Таблиця 2.1

Вид розбірли-вості, %	Якість зв’язку
	зрив зв’язку	мінімально допустима	задовільна	добра	відмінна
A D S W I	36 60 20 65 –	42 70 32 73 60	46 77 45 80 70	52 85 60 90 80	60 91 75 95 90

Під час оцінки однієї з основних експлуатаційних характеристик трактів передачі мови – пропускної здатності (чи часу, необхідного для передачі повідомлення) необхідно враховувати, що чим нижче якість переданої мови, тим більше часу потрібно для її повного розуміння.

Дослідження показали, що значення розбірливості формант А обернено пропорційно значенню часу Т, необхідного для повного розуміння змісту мови . Отже, розбірливість формант – це відносне значення гранично можливої швидкості передачі, тобто формантна розбірливість є найбільш показовим видом розбірливості.

Значення формантної розбірливості за умови практики з достатнім ступенем точності визначається добутком ширини частотного діапазону (у герцах) і середнього значення ефективного динамічного діапазону мови (у децибелах)

,

де – середнє значення ефективного динамічного діапазону мови по входу тракту; F – ширина частотного діапазону мови, що пропускається трактом  дБ·Гц, тут  Гц і  дБ.

У роботі [8] зроблено цікавий висновок про те, що кількість прийнятої інформації прямо пропорційна добутку частоти, яка пропускається трактом F, середнього динамічного діапазону D і часу передачі Т:

,

тобто пропорційна добутку формантної розбірливості на час передачі.

Теорія розбірливості мови заснована на статистичному процесі сприйняття формант за умов дії шуму. За цих умов має місце маскування мови шумами, тому велике значення в теорії розбірливості мови має визначення залежності ефекту маскування від рівнів і спектрів шумів.

Для широкополосних рівномірних флуктуаційних шумів низьких і середніх рівнів поріг чутності в критичній смузі слуху визначається виразом

,

де – рівень спектра шуму; – логарифмічна ширина критичної смуги слуху, ; – рівень порога чутності в тиші.

при (2.1)

Із виразу (2.1) випливає, що в кожній ділянці частотного діапазону флуктуаційних шумів рівень порога чутності визначається рівнем спектра шуму і шириною критичної смуги слуху і як би не залежить від маскуючої дії складових на інших ділянках. Насправді маскуючий ефект на кожній такій ділянці визначається сумарною дією всіх складових шуму, причому частка кожної з них тим менше, чим далі він знаходиться від розглянутої області частот. При цьому маскуюча дія більш помітно позначається на частотах, що лежать вище частоти маскуючого тону чи шуму.

Вираз (2.1) показує, що тон може бути почутий, якщо його рівень інтенсивності дорівнює рівню шуму в критичній смузі. Для рівномірного шуму з діапазоном частот 100...4000 Гц це означає, що тон може бути почутий, якщо його рівень на нижче рівня шуму. Для частоти 1000 Гц , отже, загальний рівень шуму може бути на 18 дБ вище рівня тону. Це пояснюється високою вибірковістю слуху.