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 звуковую 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 стан­-
дартной 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 по­тонуть в этом шуме.4[MN1] 

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 глас­ных, 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 25— 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[MN2]  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 помеще­ния: 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 желае­мый 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 раз­гадкой 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 слу­чае речь идет о полетности звуков и их помехоустойчи­вости не как о неких абстрактных физических свойствах звуковой энергии,6[MN3]  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 здесь как некая функция согласования акустических свойств сиг­нала с физиологическими свойствами его приемника — слуха, выработавшимся в процессе эволюционного раз­вития.

Зависит помехоустойчивость сигнала и от свойств са­мой помехи; наиболее зловредными помехами являются такие, которые по своим свойствам приближаются к свой­ствам сигнала. На этом свойстве основан также принцип маскировки и зрительных сигналов.

 [MN1]4 Указанное свойство звука противостоять заглушающему воздействию посторонних звуков в акустике именуется помехо-устойчивостью. Процесс же заглушения одного звука другим называется маскировкой звуков. Строго говоря, здесь мы изучаем именно помехоустойчивость вокальных гласных, или глубину их пороговой маскировки.

 [MN2]5 Подробнее эти опыты описываются в главе «Цвет голоса».

 [MN3]6 Установлено, что коэффициент поглощения звуков воздушной средой увеличивается с их частотой, т, е. высокие звуки поглощаются больше (Беранек,1952).