Галяшина Е. И. - Основы судебного речеведения - 2003

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

•помехи, вызванные каналом связи (телефонный тракт, радиоканал);

•шумы и нелинейные искажения звукозаписывающей ап паратуры и магнитного носителя;

•шумы, обусловленные дефектами и изношенностью зву козаписывающей и воспроизводящей аппаратуры;

•шумы и помехи, вызванные акустической средой звукоза писи и звуковоспроизведения (помещение для прослуши вания).

Здесь же необходимо отметить, что к мешающим факторам можно также отнести и собственную нестабильность речеобра зующего тракта, которая выражается в интериндивидуальной вариативности речевых параметров, а также намеренное или функциональное изменение или искажение присущих человеку голосовых или речевых параметров. Указанные факторы при сутствуют практически всегда в речевом сигнале, что требует их учета и нормализации.

Что такое помехи и как с ними можно бороться? Помехой называется стороннее возмущение, действующее на пути следо вания сигнала от его источника до приемника и препятствую щее правильному приему (восприятию) сигнала. Точное мате матическое описание помех, как правило, невозможно. Информативные параметры помех определяются путем их ана лиза. Источники помех могут быть внутренние и внешние. Ес ли зашумленный сигнал можно представить в виде суммы по лезного сигнала и помехи, то такая помеха называется аддитивной. Аддитивную помеху часто называют шумом. Если на речевой сигнал накладывается какой либо неотрицательный процесс, то помеху называют мультипликативной.

На практике мультипликативная помеха возникает в тех слу чаях, когда параметры системы претерпевают случайные изме нения во времени. В сущности, это наблюдается во всех реаль ных системах звукозаписи, но в большинстве случаев такие изменения всех параметров, хотя и существуют, но достаточно малые. То есть при звукозаписи на речевой сигнал воздейству ют аддитивные и мультипликативные помехи.

Так, например, если звукозапись проводится на открытой местности, то в качестве помех выступают различного рода шу мы. В этом случае зашумленный речевой сигнал, как указано выше, представляется как сумма полезного сигнала и шума.

АДДИТИВНЫЕ ШУМЫ И ПОМЕХИ

Если звукозапись проводится в помещении или сигнал пере дается по радио, а также по телефонному тракту, то кроме раз личного рода аддитивных помех на сигнал накладываются мультипликативные помехи, имеющие частотнозависимую пе редаточную характеристику. То есть аддитивная смесь претер певает дополнительные мультипликативные искажения, смесь домножается на резонансы передаточной характеристики трак та, и в результате полезный сигнал еще больше искажается. За дача устранения таких аддитивных и мультипликативных помех осложняется вариативностью характеристик акустических по мех и трактов передачи.

Таким образом, под шумом понимают помехи, представляю щие собой смесь случайных и кратковременно детерминиро ванных (периодических) процессов. Часто под «шумом» подра зумевают так называемый белый шум, характеризующийся тем, что его амплитудный спектр распределен по нормальному зако ну, а спектральная плотность мощности (мощность, приходя щаяся на полосу 1 Гц) постоянна для всех частот. Белый шум может быть узкополосным и широкополосным. Для шума ха рактерным является то, что невозможно предсказать точное мгновенное значение сигнала в тот или иной момент времени. Можно лишь путем длительного наблюдения оценить вероят ность появления мгновенного значения функции внутри задан ного интервала. По этой причине шумы описываются статисти чески.

Другая основная разновидность шума – это импульсный шум. В нем имеются лишь два значения сигналов шума и случай ность процесса проявляется в том, что переход от одного значе ния к другому может происходить в любой момент времени. Ос новные характеристики и параметры шума (эффективное значение его напряжения, спектральная плотность мощности, корреляционная функция и иные), а также шумы, вносимые электронной аппаратурой, могут быть экспериментальным пу тем зафиксированы и измерены. Часто к импульсному шуму от носят случайные импульсные помехи. Детерминированные сигналы с незначительной случайной составляющей шумом как таковым не являются. Например, наводки от сети перемен ного тока (однотонное гудение с частотами 50 или 100 Гц) или другой слегка зашумленный гармонический процесс следует относить к классу помех.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Аддитивные фоновые сигналы можно также классифициро вать на шумоподобные (например, уличный шум, шум от рабо тающих механизмов и т. д.) или речеподобные (например, при одновременном разговоре нескольких говорящих). В зависимо сти от источника, помехи могут быть нескольких типов: посто янные и непостоянные (или стационарные и нестационарные). По времени помехи различаются на долговременные и удар ные. Постоянные (стационарные) шумы – это шумы медленно изменяющиеся, например, шум постоянно работающих прибо ров и устройств. Непостоянные помехи, как и шумы, могут быть импульсными, колеблющимися и прерывистыми. Импульсные помехи состоят из одного или нескольких коротких звуковых импульсов. В нашем случае они представлены шумами типа «песок» (мелкие частые выбросы, которые накладываются на полезный сигнал), «треск» (короткие выбросы с частой потерей полезной информации), «щелчки» (относительно длинные уча стки с поражениями сложной формы) и т. д. Колеблющиеся шумы – это нерегулярная помеха с изменяющимся уровнем сигнала. Прерывистый шум – это помеха, уровень которой пе риодически резко падает до уровня фона тракта.

В общем виде искажения, вносимые различными элемента ми систем звукозаписи и воспроизведения (магнитофоны, усили тели, акустические системы и т. д.), называют нелинейными. Они представляют собой изменения формы колебаний, проходя щих через электрическую цепь (усилитель, трансформатор и т. п.) и вызванных нарушениями пропорциональности между мгно венными значениями напряжения на выходе и входе этой цепи. То есть имеет место нелинейная зависимость характеристики выходного напряжения от входного. Нелинейные искажения, вносимые аппаратурой, оцениваются величиной коэффициента нелинейных искажений. Незначительные нелинейные искаже ния (до 1,5–2%) изменяют тембр речи и затрудняют раздельное ее восприятие. С ростом нелинейных искажений на фонограмме появляются неприятные хрипы и дребезжание.

Шумовые составляющие, вносимые в полезный сигнал уст ройствами звукозаписи и ее воспроизведения, характеризуются отношением сигнал/помеха. Это отношение выражается в де цибелах и показывает, насколько номинальный уровень выход ного полезного сигнала превышает уровень помехи на выходе используемого устройства.

АДДИТИВНЫЕ ШУМЫ И ПОМЕХИ

Кроме того, телефонная сеть может вносить специфические дополнительные помехи в виде слабого эхо с большой задерж кой, которое в комплексе с узкополосными аддитивными по мехами значительно влияет на восприятие речи, хотя ее раз борчивость при этом может падать незначительно. Их появление связано с тем, что телефонная линия от абонента до телефонной станции делается двухпроводной (приходящий и уходящий сигналы переносятся одной парой проводов), кото рая преобразуется при помощи оконечного устройства на АТС в четырехпроводную, разделяя сигналы, следующие в проти воположных направлениях. В идеале такое разделение может быть организовано достаточно точно, однако экономически не выгодно подбирать для каждого абонента свое оконечное устройство для получения сбалансированной мостовой схемы. В результате часто наблюдаемой разбалансировки и наблюда ются эхо сигналы как результат возвращения говорящему ча сти сигнала путем отражения. Они особенно заметны при пе редаче сигнала на большие расстояния (например, при междугородних разговорах).

Основными причинами помех являются:

•недостаточная звукоизоляция помещений, где произво дится звукозапись или где воспроизводится звуковая информа ция;

•пульсации выпрямленного тока в источниках питания, электрические и магнитные «наводки» от цепей переменного тока;

•хаотическое движение (флуктуации) электронов или дру гих заряженных частиц в проводниках, резисторах, электрон ных приборах (транзисторах, лампах и т. д.);

•посторонние электрические и магнитные поля, создавае мые трансформаторами, электродвигателями, цепями перемен ного тока, соседними цепями в многопарных кабелях;

•специфические недостатки носителей записи, обуслов ленные неоднородностью магнитной ленты, а также копирэф фект и модуляционный шум;

•посторонние источники в каналах связи (атмосферные электрические разряды, промышленная, медицинская, быто вая электроаппаратура).

Необходимо также обратить внимание на такие часто встре чающиеся искажения речевого сигнала, как реверберационные.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Реверберационные искажения – это те искажения, которые пре терпевает речевой сигнал от источника сигнала (речеобразую щего тракта человека) до приемника звукового давления (мик рофон). Эти искажения относятся к классу мультипликативных помех и являются продуктом свертки речевого сигнала с им пульсной характеристикой акустического тракта. Импульсная характеристика зависит от отражений и переотражений акусти ческого сигнала, попадающего в микрофон (например, от стен, потолка помещения, мебели, различных предметов и т. п.). Она характеризуется временем реверберации, RT60 или Т, (иногда говорят: время стандартной реверберации) или временем, когда звуковое давление на микрофоне падает относительно началь ного уровня на определенную величину (на 60 дБ или в 1000 раз). Это время тем больше, чем меньше звуковой энергии при отражениях поглощается стенами и предметами, находя щимися в помещении.

Акустические свойства помещения существенно влияют на спектр речевого сигнала и, в первую очередь, на его высокочас тотную область (они сильнее поглощаются элементами обста новки комнаты: коврами, мягкой мебелью, материалами ее об шивки, а также быстрее затухают с увеличением расстояния). При этом может меняться восприятие натуральности звучания речи. Наименьшие реверберационные искажения наблюдаются

воткрытой местности или в специально подготовленных без эховых помещениях. При малых значениях Т за счет ревербера ции увеличивается полезный уровень звукового давления в точ ке прослушивания. Так, в лучших концертных залах задержка между прямым звуком и первым отражением составляет от 10 до 20 мс. По мере увеличения времени реверберации речь на чинает искажаться: сначала взрывные звуки, затем снижается разборчивость в целом, появляются «гулкость» и «бубнение», что, в конце концов, делает речь абсолютно неразборчивой. Примером могут служить фонограммы, полученные в гулких пустых залах с голыми стенами.

Внастоящее время в мире имеется значительное число как аппаратных, так и аппаратно программных комплексов, пред назначенных для борьбы с различными шумами и помехами, мешающими восприятию звучащей речи, записанной на фоно грамме. Причем основная масса таких устройств используется

вмузыкальной звукозаписи и в радиовещании.

ФОРМАТЫ ЗВУКОВЫХ ФАЙЛОВ

Развитие компьютерных технологий позволило реализовы вать сложные и эффективные алгоритмы цифровой обработки сигнала. Все они в той или иной степени базируются на инфор мации о речевом сигнале и фоновом шуме и могут быть разби ты, согласно литературным данным1, на несколько групп и ос нованы на следующих подходах:

•оценка периодичности вокализированной речи;

•оценивание параметров цифровой модели речеобразова ния, или Марковская фильтрация;

•подавление помех методом адаптивной фильтрации по кри терию минимума среднеквадратичной ошибки фильтрации;

•непосредственное оценивание кратковременного амплитуд ного спектра речи (методы спектрального вычитания).

Наиболее широко в экспертной деятельности по исследова нию звучащей речи используются устройства, реализующие ме тод адаптивной фильтрации.

13.Форматы звуковых файлов

Звучащая речь может быть записана как на аналоговом, так и цифровом носителе. Сегодня особую сложность в исследова нии представляют цифровые фонограммы. Рассмотрим, в ка ких форматах может эксперт получить на исследование цифро вую фонограмму и файл.

Понятие формата используется в двух различных смыслах. При использовании специализированного носителя или способа записи и специальных устройств чтения/записи в понятие фор мата входят физические характеристики носителя звука – раз меры кассеты с магнитной лентой или диском, самой ленты или диска, способ записи, параметры сигнала, принципы кодирова ния и защиты от ошибок и т. п. При использовании универсаль ного информационного носителя широкого применения – на пример, компьютерного гибкого или жесткого диска – под форматом понимают только способ кодирования цифрового сиг нала, особенности расположения битов и слов и структуру слу жебной информации; вся «низкоуровневая» часть, относящая ся непосредственно к работе с носителем, в этом случае остается в ведении компьютера и его операционной системы.

1Галяшина Е.И. Прикладные основы судебной фоноскопической экспертизы // Теория

ипрактика судебной экспертизы. – СПб: ПИТЕР, 2003.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Многие форматы отличаются друг от друга только порядком битов в слове, отсчетов левого и правого каналов в потоке и слу жебной информацией – заголовками, контрольными суммами, помехозащитными кодами и т. п. Точный способ проверки неис кажаемости сигнала заключается в преобразовании нескольких различных потоков (файлов) формата F1 в формат F2, а затем об ратно в F1. Если информационная часть каждого потока (фай ла) при этом будет идентична исходной – данный вид преобра зования можно считать неискажающим.

Под информационной частью потока (файла) понимается собственно набор данных, описывающих звуковой сигнал; ос тальная часть считается служебной и на форму сигнала в общем случае не влияет. Например, если в служебной части файла или потока предусмотрено поле для времени его создания (переда чи), то даже в случае полного совпадения информационных час тей двух разных файлов или потоков их служебные части окажут ся различными, и это будет зафиксировано логическим анализатором в случае потока или программой побайтного срав нения – в случае файла. Кроме этого, временной сдвиг одного сигнала относительно другого, возникающий при выравнива нии цифрового потока по границам слов или блоков и состоя щий в добавлении нулевых отсчетов в начало и/или конец файла или потока, также приводит к их кажущемуся цифровому несо впадению. В таких ситуациях для проверки идентичности циф ровых сигналов необходимо пользоваться специальной аппара турой или программой.

Из специализированных форматов и носителей цифрового звука в настоящее время наиболее известны следующие:

CD (Compact Disk – компакт диск) – односторонний пласт массовый диск с оптической лазерной записью и считыванием, диаметром 120 или 90 мм, вмещающий 80 или 90 минут стерео звучания с частотой дискретизации 44,1 кГц и 16 разрядным линейным квантованием. Система предложена фирмами Sony и Philips и носит название CD DA (Compact Disk – Digital Audio). Различаются штампованные (CD), однократно записываемые (CD R) и многократно перезаписываемые (CD RW) компакт диски.

S DAT (Stationary head Digital Audio Tape – цифровая звуко вая лента с неподвижной головкой) – система наподобие обыч ного кассетного магнитофона, запись и чтение в которой ведутся

ФОРМАТЫ ЗВУКОВЫХ ФАЙЛОВ

блоком неподвижных тонкопленочных головок на ленте шири ной 3,81 мм в двухсторонней кассете размером 86 x 55,5 x 9,5 мм. Реализует 16 разрядную запись двух или четырех каналов на ча стотах 32, 44,1 и 48 кГц.

R DAT (Rotary head Digital Audio Tape – цифровая звуковая лента с вращающейся головкой) – система наподобие видео магнитофона с поперечно наклонной записью вращающимися головками. Наиболее популярный формат ленточной цифро вой записи системы R DAT часто обозначаются просто DAT. В R DAT используется кассета размером 73 x 54 x 10,5 мм, с лен той шириной 3,81 мм, а сама система кассеты и магнитофона очень похожа на типовой видеомагнитофон. Базовая скорость движения ленты – 8,15 мм/с, скорость вращения блока голо вок – 2000 об/мин. R DAT работает с двухканальным (в ряде моделей – четырехканальным) сигналом на частотах дискрети зации 44.1 и 48 кГц с 16 разрядным линейным квантованием, и 32 кГц – с 12 разрядным нелинейным. Для защиты от ошибок используется двойной код Рида Соломона и модуляция кодом 8 10. Емкость кассеты – 80–240 минут в зависимости от скоро сти и длины ленты. Бытовые DAT магнитофоны обычно осна щены системой защиты от незаконного копирования фоно грамм, не допускающей записи с аналогового входа на частоте 44,1 кГц, а также прямого цифрового копирования при наличии запрещающих кодов SCMS (Serial Code Managenent System). Студийные магнитофоны таких ограничений не имеют.

DASH (Digital Audio Stationary Head) – система с записью на магнитную ленту шириной 6,3 и 12,7 мм в продольном направ лении неподвижными головками. Скорость движения ленты – 19,05, 38,1, 76,2 см/с. Реализует 16 разрядную запись с частота ми дискретизации 44,056, 44,1 и 48 кГц от 2 до 48 каналов.

DAT (Alesis DAT) – собственная система восьмиканальной записи звука на видеокассету типа S VHS, разработанная фир мой Alesis. Использует 16 разрядное линейное квантование на частоте 48 кГц, емкость кассеты составляет до 60 минут на каждый канал. Магнитофоны ADAT допускают каскадное соединение, в результате чего может быть собрана система 128 канальной син хронной записи. Для ADAT выпускается множество различных интерфейсных блоков для сопряжения с DAT, CD, MIDI и т. п. Модель Meridian (ADAT Type II) использует 20 разрядное кван тование на частотах 44,1 и 48 кГц.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

DCC (Digital Compact Cassette – цифровая компакт кассе та) – бытовая система записи в продольном направлении на стандартную компакт кассету, разработанная Philips. Скорость движения ленты – 4,76 см/с, максимальное время звучания та кое же, как при аналоговой записи. Частоты дискретизации – 32, 44,1, 48 кГц, разрешение – 16/18 разрядов (метод сжатия PASC). На DCC магнитофонах могут воспроизводиться (но не записываться) обычные аналоговые компакт кассеты. В насто ящее время система DCC признана неперспективной.

MD (MiniDisk) – бытовая и концертная система записи на магнитооптический диск, разработанная Sony. Диск диаметром 64 мм, помещенный в пластмассовый футляр размером 70 x 67,5 x 5 мм, вмещает 74 минуты (60 в ранних версиях) стереофониче ского звучания. При обмене с внешними устройствами исполь зуется формат 16 разрядных отсчетов на частоте 44,1 кГц, одна ко на сам диск сигнал записывается после сжатия методом ATRAC.

Из универсальных компьютерных форматов наиболее попу лярны следующие:

Microsoft RIFF/WAVE (Resource Interchange File Format/Wave – формат файлов передачи ресурсов/волновая форма) – стан дартный формат звуковых файлов в компьютерах IBM PC. Файл этого формата содержит заголовок, описывающий общие параметры файла, и один или более фрагментов (chunks), каж дый из которых представляет собой волновую форму или вспо могательную информацию – режимы и порядок воспроизведе ния, пометки, названия и координаты участков волны и т. п. Файлы этого формата имеют расширение WAV.

Apple AIFF (Audio Interchange File Format – формат файла обмена звуком) – стандартный тип звукового файла в системах Apple Macintosh. Похож на RIFF и также позволяет размещать вместе со звуковой волной дополнительную информацию, в ча стности – самплы WaveTable инструментов вместе с параметра ми синтезатора.

Формат «чистой оцифровки» RAW, не содержащий заголов ка и представляющий собой только последовательность отсче тов звуковой волны. Обычно оцифровка хранится в 16 разряд ном знаковом (signed) формате, когда первыми в каждой паре идут отсчеты левого канала, хотя могут быть и исключения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Приложение 1

Глоссарий по компьютерной обработке звука и магнитной звукозаписи

Автоматизированное рабочее место (АРМ) – вычислительная система, предназначенная для автоматизации профессиональ ной деятельности. Основу АРМ составляет ПЭВМ, снабженная системой ввода/вывода информации и специализированным программным обеспечением.

Адаптивная система – система, автоматически настраиваю щаяся на условия применения.

Адаптивность – способность устройств или программ изменять свои параметры в связи с изменениями в них самих или в зависи мости от условий применения в целях повышения эффективности.

Активная акустическая система – акустическая система, дина мики которой получают энергию от встроенного усилителя.

Активное окно – окно компьютерной программы, с которым в настоящий момент работает или может работать пользователь.

Активный фильтр – устройство, в котором применяются уси лительные элементы (лампы, транзисторы, микросхемы и т. п.), использующие дополнительное питание и обладающие частот но избирательными свойствами, то есть определенной АЧХ и ФЧХ. Позволяют получать требуемые характеристики проще, чем пассивные.

Акустическая система (АС) – акустическая аппаратура, пред назначенная для воспроизведения аналогового звукового сиг нала.

Алгоритм – содержание и последовательность операций, точ но определяющих решение задачи путем вычислительного про цесса, преобразующего исходные данные в конечный результат.

Амплитуда – наибольшее значение синусоидально изменяю щейся величины.

Амплитудная модуляция – способ модуляции сигналом ампли туды высокочастотного колебания постоянной частоты. Моду ляция, при которой незатухающие колебания изменяются по амплитуде в соответствии с модулирующими его колебаниями более низкой частоты. При модуляции в центре спектра сигна ла располагается несущая частота, справа и слева – боковые по лосы частот.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Амплитудно частотная характеристика (АЧХ) – частотная зави симость амплитуды синусоидально изменяющейся величины на выходе устройства от амплитуды возбуждения на входе.

Аналоговое устройство – устройство, в котором информация представляется в виде непрерывно изменяющихся в некотором диапазоне физических величин (например, электрический ток).

Аналоговый сигнал – сигнал, описываемый только непрерыв ными функциями.

Аналого цифровое преобразование – представление аналогово го звукового или видеосигнала в цифровом виде или в виде ко довых импульсов.

Архивирование – сжатие одного или более файлов с целью экономии памяти и размещение сжатых данных в одном архив ном файле.

Аттенюатор – устройство или программа для плавного или дискретного ослабления уровня проходящего через него сигнала.

АЦП (ADC) – аналогово цифровой преобразователь. Уст ройство, предназначенное для автоматического преобразова ния аналогового сигнала в цифровой сигнал.

Бинауральный эффект – способность человека определять на правление на источник звука.

Битрейт (bitrate – битовая скорость) – количество бит, отве денное для хранения единицы звукозаписи, интенсивность по тока бит при проигрывании мультимедийного файла. Обычно измеряется в килобитах в секунду – Kbps или Kb/s.

Буфер (buffer) – в общем случае – «смягчитель». Электрон ная схема или устройство, помещенное между двумя другими устройствами для согласования различий в их рабочих характе ристиках.

Взвешенная характеристика – особая форма амплитудно час тотной характеристики измерительного прибора, применяемая для более реалистичного измерения субъективных эффектов, чем измерение прибором с плоской (невзвешенной) характери стикой.

Высокочастотное подмагничивание – наиболее часто встречае мый способ линеаризации кривой намагничивания носителя магнитной записи.

Гармоника – простейшая периодическая функция, характе ризующая гармоническое колебание, которая является состав

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ляющей сложного колебания, с частотой, кратной основной ча стоте (первой гармонике).

Гарнитура – комплекс из наушников и микрофона на дужке около рта, удобен для голосового диалога через компьютерную сеть.

Громкость звука – характеристика слухового ощущения звука; сложным образом зависит от звукового давления, частоты и формы звуковых колебаний.

Громкоговоритель – электроакустический преобразователь, преобразующий с помощью подвижного диффузора электриче ский ток или напряжение звуковых частот в звуковые колеба ния воздуха.

Движок, слайдер – регулятор, отвечающий за значение како го либо определенного параметра, например, громкость.

Двоичный код – в цифровой технике способ представления данных в виде комбинации двух знаков, которые можно обо значить как 0 и 1. Знаки или единицы называют битами.

Декодер (decoder) – устройство или программа для преобра зования закодированных данных в их первоначальный вид.

Декодирование – операция обратная кодированию. Пред ставляет собой преобразование сигнала из одной формы в дру гую. Результат декодирования может отличаться от оригинала, если кодирование было необратимым.

Демодуляция – процесс, обратный модуляции. Состоит в вы делении низкочастотного модулирующего сигнала из модули рованных высокочастотных колебаний. Последние могут быть модулированы по амплитуде, фазе или частоте.

Детонация звука – нарушение тональности звука в аппаратуре записи и воспроизведения вследствие нестабильности относи тельной скорости носителя информации. При медленных изме нениях скорости возникает плавание звука, а при быстрых – вибрация звука.

Децибел (дБ) – десятая часть Бела, относительная логариф мическая единица измерения и сравнения различных величин. Величина амплитуды сигнала в децибелах X (dB) = 20 Log(X/U), где U – линейная единица измерения. В общем случае лога рифмическая шкала удобна, когда линейное значение лежит в большом диапазоне. В этом случае производится сжатие диапа зона. Для звуковых сигналов логарифмическая шкала естест венна в силу особенностей слухового восприятия.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Децифровка – процесс, обратный оцифровке, т. е. преобразо вание сигнала из цифровой формы в аналоговую. В данном слу чае этот термин более точный, чем декодирование.

Джиттер (jitter) – временная нестабильность тактовых импульсов, синхронизирующих работу отдельных элементов цифровой аудиосистемы, дрожание фазы сигнала при синхрон ной передаче, т. е. рассогласование фронтов бит и синхросигна лов. Измеряется в пикосекундах. Может вызываться нестабиль ностью задающих генераторов, а также передачей данных и синхросигналов по одному каналу (за счет проникновения дан ных в синхронизирующий сигнал и обратно). Джиттер ухудшает качество цифровой фонограммы.

Дизеринг (dithering – дрожание) – компромиссный способ обработки звука для уменьшения искажения при оцифровке тихих сигналов (для фонограмм с большим разбросом гром костей). Для этого в сигнал подмешивается высокочастотные колебания небольшой амплитуды. В результате амплитуда ти хих сигналов возрастает, и они воспринимаются полнее. При этом увеличивается высокочастотный шума, который для слуха не так заметен. Высокочастотный шум может добав ляться и в аналоговый сигнал (при записи), и в цифровой (при обработке звука в аудиоконтроллере или при обработке звуковых файлов с помощью специальных музыкальных ре дакторов).

Динамический диапазон (аппаратуры звукопередачи) – разни ца между минимальным и максимальным уровнями передавае мого сигнала. Минимальный уровень сигнала ограничивается уровнем шума аппаратуры и носителя информации (зависит от характера и условий измерения шума). Максимальный уровень обычно ограничивается нелинейными искажениями (при пре вышении определенного уровня резко возрастают).

Дифракция (иногда обструкция) – огибание звуком (или дру гой волной) препятствия. Звук, приходящий, например, из за ко лонны, будет звучать несколько по другому, чем в ее отсутствии.

Долби (Dolby) – система шумопонижения. Названа в честь английского инженера, создателя ряда таких систем. Существу ют системы: Dolby A, Dolby B, Dolby C, Dolby HX Pro и др.

Драйвер (driver) – управляющая мини программа, обеспечи вающая совместную работу прикладных программ с отдельным (периферийным) устройством.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Дуплекс – двусторонняя связь между двумя устройствами, при которой в каждом из них прием и передача сообщений мо гут вестись одновременно.

Звуковая плата (звуковая карта) – электронная плата, позво ляющая вводить (выводить) звуковые сигналы в (из) компью тер(а).

Звуковое давление – дополнительное давление, возникающее в среде (воздухе) при прохождении через нее звуковых волн.

Звуковой диапазон – диапазон 20–20 000 Гц – тот, который способен услышать человек.

Звукоизоляция – уменьшение воздействия звука благодаря установке отражающей (поглощающей) стенки между источни ком звука и местом воздействия.

Звукопоглощение – потеря звуковой энергии при падении звуковых волн и их распространении в материальной среде.

Импульсно кодовая модуляция (ИКМ) – способ импульсной модуляции, при котором информация передается различной группировкой импульсов одинаковой формы.

Интермодуляционные искажения – одна из форм нелинейных искажений, возникающих при передаче аналогового сигнала по каналу с нелинейной передаточной характеристикой. Коэффи циент интермодуляционных искажений выражает появление в выходном сигнале искажений, связанных с взаимодействием двух входных гармоник. Коэффициент измеряется в процентах.

Интерполяция – отыскание промежуточных значений вели чины по некоторым известным ее значениям, восстановление сигнала между отсчетами.

Интерфейс – совокупность правил взаимодействия уст ройств и программ между собой или с пользователем и средств, реализующих это взаимодействие.

Интерференция – явление усиления колебаний в одних точках пространства и ослабление колебаний в других точках в резуль тате наложения двух или нескольких волн, приходящих в эти точки. Интерференция возможна, если волны когерентны, то есть разность фаз волн постоянна во времени.

Искажения звука – характеризуется различием между ориги нальным звуком и звуком, воспроизводимым аппаратом записи.

Канальность кодека – число выходных каналов декодера ко дека. В настоящее время используются кодеки канальности 2, 4, 6, 8.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Канал (channel, data link) – путь, по которому осуществляется передача сигнала (данных) из одного устройства в другое.

Канальность звукового адаптера – число выходных аналоговых каналов. Возможные значения: 2, 4, 6, 7.

Каналы аудиоконтроллера – цифровые аудиоканалы для обме на с памятью.

Квантование – операция в процессе аналого цифрового пре образования, в которой истинные значения дискретных отсче тов сигналов заменяются ближайшими к их величине разре шенными (квантованными) значениями.

Коаксиальный кабель – наименование кабеля с одножильным или многожильным центральным проводом, покрытый пласт массовым диэлектриком и окруженный плетеным проводящим (медным) экраном, играющим роль земли. Снаружи кабель за щищен пластмассовой оболочкой.

Кодер/Декодер (coder/encoder) – программа для кодирова ния/раскодирования файла из одного звукового формата в дру гой, например, из формата WAV в формат MP3.

Кодирование – преобразование сигналов из одной формы в другую, более удобную для дальнейшей обработки (хранения, передачи и др.). Различают обратимое кодирование (без потерь) и необратимое (с потерями) по отношению к восстановлению исходной формы.

Компадер (Компрессор) – устройство или программа, пред назначенная для сжатия (компрессии) динамического диапазо на сигнала. Часто это необходимо для избежания перегрузки звукового тракта.

Компандерные методы кодирования – (акроним от compact ing/expanding, т. е. сужающие/расширяющие). Методы кодиро вания, имеющие более высокую точность для малых амплитуд по сравнению с методом PCM. Для малых амплитуд использу ется более мелкая сетка.

Коэффициент звукопоглощения материала – отношение погло щенной энергии к падающей энергии звука. Характеристика способности материала поглощать звуковые волны, измеряется от 0 до 1 (иногда измеряется в процентах – от 0 до 100%). При нулевом коэффициенте звукопоглощения вся звуковая энергия отражена поверхностью материала. 1 – означает, что вся звуко вая энергия поглощена материалом.

Кроссовер – электронная цепь, служащая для разделения

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

сигнала в АС на различные частотные полосы (разделение сиг нала на полосу высоких, средних и низких частот для трехпо лосной акустической системы).

Линейные элементы – элементы, которые не изменяют форму синусоидального сигнала. Линейные элементы образуют ли нейные электрические цепи.

Монозвук – звук, представляемый одним каналом. При вы воде на одну колонку моно звук можно назвать точечным (0D) (если точку отождествить с акустической колонкой).

Микшер (mixer – смеситель) – устройство или программа, предназначенная для сведения (микширования) нескольких входных каналов в один выходной, а также для регулировки уровней сигналов в каналах и на входах/выходах. В программ ном микшере всю работу производит процессор компьютера, в аппаратном – аудиоконтроллер.

Модуляция – изменение по заданному закону во времени ве личин, характеризующих какой либо регулярный физический процесс.

Нелинейные искажения – искажения, проявляющиеся как возникновение в передаваемом сигнале частотных составляю щих, которых не было в оригинальном сигнале. Это обусловле но нелинейностью передаточной характеристики звеньев кана ла записи воспроизведения. В качестве меры нелинейных искажений принимают коэффициент гармоник (выражается в процентах), который представляет собой процентное отношение геометрической суммы амплитуд высокочастотных гармоничес ких составляющих сигнала, возникающих из за нелинейности, к амплитуде первой гармоники. В аудиозаписи в качестве меры не линейных искажений принимают коэффициент третьей гармо ники, называемый коэффициентом нелинейных искажений.

Нойз шейпинг (Noise shaping) – буквальный перевод – изме нение формы шума. Метод виртуального уменьшения шума оцифрованной фонограммы. Шум оцифровки обрабатывается таким образом, что его мощность не изменяется, но спектр из меняется от равномерного до обратного по отношению к кри вой чувствительности слуха, т. е. становится меньше в области чувствительности (1–5 кГц) и больше вне этой области. Реали зуется в звуковых редакторах типа CoolEdit.

Оверсэмплинг (oversampling) – передискретизация с более вы сокой частотой.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Окклюзии (occlusions – препятствия) – звуки, проходящие через проницаемые препятствия. Примером является звук, проходящий к слушателю через стену.

Окружающий звук (Surround Sound) – звук, приходящий по многим горизонтальным направлениям (2D звук). Реализует ся обычно акустическими колонками, окружающими слуша теля.

Октава – единица частотного интервала, интервал между двумя частотами акустического или электрического сигнала, отношение которых равно 2:1. Октава равна интервалу между двумя частотами f1 и f2, логарифм отношения которых равен единице (log(f2/f1) = 1), что соответствует различию частот f1 и f2 в два раза.

Октавная полоса – диапазон частот, при котором наивысшая частота вдвое больше самой низкой частоты.

Октавный спектр – уровень звука, определяемый и отобра жаемый в полосах шириной в октаву. Рекомендуемые сред ние частоты октав: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Опорная частота – нормированная частота сигнала, с кото рым сравнивается другой сигнал.

Отношение сигнал/шум (S/N) – показывает (в дБ), насколько полезный сигнал превышает шум (помеху).

Отсчет – численное значение амплитуды сигнала в опреде ленный момент времени.

Панорамирование (panning) звукового канала (ов) – управле ние уровнем сигнала в каналах для создания эффекта позицио нирования. Это простейшее позиционирование, без какого ли бо преобразования фазы и частоты сигнала. Примером является создание эффекта проходящего поезда.

Пассивная акустическая система – акустическая система, ди намики которой получают энергию для своей работы от выход ного каскада звукового или телевизионного усилителя.

Пассивный фильтр – фильтр из пассивных линейных элемен тов – индуктивностей, емкостей, резисторов и не имеющий до полнительного питания своих элементов.

Передискретизация – способ ослабления шума квантования, основанный на оцифровке сигнала с повышенной частотой дискретизации.

Пересэмплирование – преобразование цифрового звука с из

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

менением и частоты, и разрядности.

Плагин – (plug in) – встраиваемый модуль. Программа, рас ширяющая возможности какого нибудь программного пакета. Обычно встраивается в тело пакета и вызывается непосредст венно из программы, для которой предназначен. Применитель но к обработке музыкальных сигналов плагин – это небольшая программа, работающая совместно с основной программой и служащая для решения частных задач по обработке звука, на пример, для реализации звуковых эффектов. В основном поль зуются плагины стандартов DirectX и VST. Существуют пакеты программ с собственным форматом плагинов.

Полный дуплекс (full duplex) – способность устройства одно временно принимать / передавать сигналы (в частном случае за писывать и читать). Все современные аудиокодеки являются полнодуплексными.

Полосовой фильтр – устройство или программа, пропускаю щие или не пропускающие сигнал в установленной частотной полосе и удаляющие остальные сигналы, частота которых выше определенной Fн, но ниже определенной Fв. Может интерпре тироваться как совокупность ФНЧ и ФВЧ.

Порог слышимости – минимальный эффективный уровень звукового давления звукового сигнала, возбуждающий слуховое ощущение в заданных условиях прослушивания, то есть мини мальная интенсивность звука, с которой слуховой аппарат че ловека начинает воспринимать звуковой сигнал.

Психоакустика – наука о влиянии звука на психику человека.

Психоакустические методы сжатия PCM файлов – используют несовершенство слуха, выбрасывая «несущественные» для слу ха данные. Позволяют значительно (в 10 и более раз) сжимать PCM файлы с приемлемым качеством.

Разделение стереоканалов – характеризует (в дБ) величину пе рекрестной помехи как отношение сигнала в контролируемом канале к проникающему сигналу соседнего канала.

Реверберация (Reverberation) – «послезвучание» или «эхо», постепенное замирание звука в помещении после прекращения действия источника звука. В цифровой звукозаписи – эффект, основанный на многократном наложении задержанного на до ли секунд сигнала. При использовании алгоритмов ревербера ции можно хорошо эмулировать свойства реальных помеще ний – концертных залов, холлов и т. п.

ОСНОВЫ СУДЕБНОГО РЕЧЕВЕДЕНИЯ

Режекторный фильтр – устройство или программа, удаляю щие звуковой сигнал только в установленной частотной полосе и пропускающие остальное.

Розовый шум (pink noise, Rosa Rauschen) – шум, который об ладает постоянной энергией в октавной полосе, т. е. каждая ок тавная полоса содержит количество звуковой энергии обратно пропорциональное частоте.

Сигнал – носитель информации в виде изменяющейся физи ческой величины, используемый для передачи данных.

Сигнал звуковой – звук в аналоговой или цифровой форме. Симметричный – способ передачи электрического сигнала с

использованием двух проводов, по одному из которых сигнал передается в противофазе.

Собственная резонансная частота – число колебаний в секунду механо акустической системы, характеристика виброакустиче ских свойств механической или акустической (воздушный объ ем) конструкции; частота, при которой амплитуда колебаний резко и многократно возрастает.

Собственная частота (allowedfreguency) – частота собственного колебания данной колебательной системы.

Способность к звукоизоляции – акустическая характеристика материала или конструкции, определяемая как отношение зву ковой энергии, падающей на структуру, к прошедшей через нее (структуру); измеряется в децибелах (R = 101.g.Wпад/Wпрош).

Стереозвук – звук, выводимый по двум аудиоканалам на две колонки или стереонаушники. Каждый канал выводится на свою колонку. Дает возможность слушателю с некоторым при ближением воссоздать пространственную картину звучания ис точников оригинального звука.

Тембр – звуковая окраска голоса. Так как периодическую функцию можно разложить на гармонику той же частоты и до полнительный ряд гармоник высшего порядка (обертонов), то тембр определяется набором обертонов.

Третьоктавный спектр – спектр сигнала, в котором уровень звука определяется и отображается в полосах шириной в треть октавы. При этом ширина полосы, как и ширина полосы октав ного спектра, отнесенная к средней частоте, постоянна.

Тыловые колонки – акустические колонки, располагаемые позади слушателя (обычно симметрично).

Фаза (для синусоидального сигнала) – аргумент, то есть то,

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

что стоит под знаком синуса. Разность фаз двух сигналов – раз ность аргументов. Понятие фазы наиболее строго может быть введено только для синусоидальных сигналов.

Фантомное питание – маломощное питание, необходимое для работы конденсаторных микрофонов.

Фильтр – устройство или программа, обладающие зависимо стью каких либо физических параметров от частоты, причем эта зависимость может быть обнаружена через внешние прояв ления. Фильтр электрический – устройство, осуществляющее фильтрацию сигнала, то есть выделения (или подавления) сиг нала в заданной полосе частот. По конструкции фильтры могут быть пассивные – не требующие источников дополнительного питания, активные – требующие источников питания, цифро вые – основанные на цифровой технике.

Фильтр нижних частот (ФНЧ) – фильтр, который пропускает синусоидальные сигналы до определенной частоты, а затем на чинает пропускать их с ослаблением, называемым вносимым фильтром затуханием. Фильтр верхних частот (ФВЧ) выполня ет ту же работу, только наоборот.

Фильтрация – преобразование сигнала, в результате которого происходит усиление или ослабление отдельных частотных об ластей.

Фонограмма (греч. дословно – звукозапись) – сигналограм ма, полученная в результате звукозаписи.

Фронтальные колонки – акустические колонки, располагае мые впереди слушателя (обычно симметрично).

ЦАП (DAC) – цифро аналоговый преобразователь, предназ начен для автоматического преобразования цифрового сигнала в аналоговый.

Частота дискретизации – при аналогово цифровом преобразо вании сигналов частота, равная числу отсчетов в секунду.

Частотная модуляция (ЧМ) – вид модуляции, при которой ча стоту несущего высокочастотного колебания изменяют по за кону передаваемого модулирующего сигнала.

Частотные искажения – искажения, возникающие в результа те неодинаковой передачи по каналу связи амплитуд различных частотных составляющих водного сигнала. Частотные искажения также называют амплитудными или линейными искажениями.

Шум – шумовой сигнал, появляющийся на выходе усили теля при отсутствии входного сигнала. Обуславливаются