Основное назначение речи - передача информации от человека к человеку как при непосредственном общении, так и с помощью средств связи.

Речь в акустике, последовательность звуков речи, произносимых, как правило, слитно, с паузами только после отдельных слов или групп звуков. Слитность произношения звуков речи, вследствие непрерывности движения артикуляционных органов речи вызывает взаимное влияние смежных звуков друг на друга. Артикуляционные органы имеют неодинаковые размеры у разных людей, и каждому человеку свойственна своя манера произнесения звуков речи, поэтому звуки речи каждого человека индивидуальны.

Речь может быть охарактеризована тремя группами характеристик:

- семантическая или смысловая сторона речи - характеризует смысл тех понятий, которые передаются при ее помощи;

- фонетическая характеристика речи - данные, характеризующие речь с точки зрения ее звукового состава. Основной фонетической характеристикой звукового состава является частота встречаемости в речи различных звуков и их сочетаний;

- физическая характеристика - величины и зависимости, характеризующие речь как звуковое явление.

Звуки речи, объединяясь в определенные физические комбинации, образуют некоторые смысловые элементы, которые также различаются и чисто физическими параметрами - мощностью, звуковым давлением, частотным спектром, длительностью звучания.

Человеческая речь представляет собой сочетание определенных последовательностей звуков, характерных для данного языка. Звуки произносятся, как правило, слитно, имея паузы только после групп звуков или от дельных слов. Количество информации, передаваемой с помощью речи, определяют сочетания звуков - слова и сочетания слов - предложения. При всем разнообразии звуков все они являются физическими реализациями (произнесенные человеком) небольшого числа фонем. Фонема - это некая наименьшая типизированная единица звучания данного языка, с помощью которой различаются и отождествляются слова и их словосочетания. В русской речи их насчитывается 41: 6 гласных («а», «о», «у», «э», «и», «ы»), 3 твердых согласных («ш», «ж», «ц»), 2 мягких («ч», «й») и 15 в твердом и мягком видах; звуки речи «я», «ю», «е» и «ё» относятся к составным («йа», «йу», «йэ», «йо») и т.д.

Как видно, фонем несколько больше, чем букв, так как многие из согласных букв соответствуют двум звукам - твердому и мягкому, в то же время почти половина гласных букв представляет из себя двойной звук («й»+гласный). Известно, что звуки речи неодинаково информативны. Так, гласные звуки содержат малую информацию о смысле речи, а согласные более информативны (наиболее информативны глухие согласные). Например, в слове «посылка»: последовательность «о.ы.а» ничего не говорит, а -«п.с.л.к» дает почти однозначный ответ о смысле слова.

Существует непосредственная связь между разборчивостью речи, условиями приема и характеристиками трактов передачи (утечки информации). Указанную связь удалось установить при помощи формантной теории, разработанной Флетчером и Коллардом.

Речевой тракт человека представляет собой сложный акустический фильтр с рядом резонансных полостей, создаваемых артикуляционными органами речи, поэтому выходной сигнал, т.е. произносимая речь имеет спектр с огибающей сложной волнообразной формы (рис.2.4).

Области максимальной концентрации энергии в спектре звука речи называются формантами, а провалы - антиформантами. В речевом тракте для каждого звука речи есть свои резонансы и антирезонансы (рис.2.4, для буквы "з"). Их расположение зависит как от положения звука в слове или фразе , так и от индивидуальных особенностей (Л.94) артикулярного аппарата человека. Каждый звук имеет несколько формант. Форманты звуков речи заполняют частотный диапазон от 150 до 7000 Гц.Этот диапазон в акустике делят на 20 полос равной разборчивости,при этом вероятность появления формант в каждой полосе равной разборчивости равна 0,05.

При появлении шумов разборчивость уменьшается,что характеризуется коэффициентом восприятия или коэффициентом разборчивости^.Т.о. в каждой полосе равной разборчивости вероятность приема формант равна 0,05 \¥ьКоэффициент разборчивости определяется уровнем ощущения формант Еф-Вр-Вш;

Где - Вр-средний спектральный уровень речи; Вш-спектральный уровень шумов.

Для большинства гласных звуков речи характерно свое расположение формант и соотношение их уровней; для согласных важен также ход изменения формант во времени (формантные переходы).

Звонкие звуки, особенно гласные, имеют высокий уровень интенсивности, глухие - самый низкий. Поэтому при речи громкость ее непрерывно изменяется, особенно резко при произношении взрывных звуков. Диапазон уровней речи находится в пределах 35 - 45 дБ.

Деление речевого диапазона на 20 полос, вносящих в разборчивость одинаковые вклады, на практике неудобно, т.к. получающиеся частотные полосы нестандартны. В акустических измерениях используют октавные и третьоктавные частотные полосы. Для октавного анализа вклады частот русской речи равны следующим значениям, приведенным в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Вклады частот русской речи для октавного анализа

Средняя частота октавных полос, Гц 250 500 1000 2000 4000 6000
Разборчивость формант, % 6,7 12,5 21,2 29,4 25,0 5,2

Формантную разборчивость для русской речи в этом случае можно определить из следующего соотношения:

Аф=0,05(1,34\¥1+2,5\¥2+4,24\УЗ+5,88\¥4+5\¥5+1,04\¥6).

Где:

W1 - \¥6-коэффициенты разборчивости на средних октавных частотах (таблица 2.3).

Суммарная разборчивость зависит от качественного приема каждой частотной полосы.

Минимальная формантная разборчивость Аф,при которой еще возможно понимание смысла речевого сообщения (суммарная вероятность приема формант) равна 15%.Существует определенная связь между формантной, слоговой, словесной и фразовой разборчивостью.

Так как важнейшая функция нашего органа слуха состоит в обеспечении общения с помощью речи, слуховые способности органа слуха оцениваются понятностью и разборчивостью речи - "способностью в тихой окружающей среде слышать предложения и правильно их повторять оценивается как признак нормальной способности слышать связный разговор" (JI. 69). Разборчивость речи при речевой аудиометрии определяется как процент правильно понятых слов,слогов или фраз,отнесенных к общему числу предложенных единиц. Удовлетворительная разборчивость по ISO/TR 3352-это разборчивость фраз обычной беседы. Между разборчивостью фраз,с-лов, слогов существует определенная связь приведенная на рис.2.5.

Возможная дальность распространения речевого сигнала связана с "мощностью" его источника - тихая речь, громкая речь, со средним уровнем, усиленная техническими средствами.

Уровни речевого сигнала Lsi в октавных полосах в зависимости от интегрального уровня речи Ls приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Номер полосы речевого сигнала Ls=64 (тихая речь) Ls=70 (речь со средним уровнем) Ls=76 (громкая речь) Ls=84 (очень громкая речь, усиленная техническими средствами)
1. 47 53 59 67
2. 60 66 72 80
3. 60 66 72 80
4. 55 61 67 75
5. 50 56 62 70
6. 47 53 59 67
7. 43 49 55 63

Примечание: типовые интегральные уровни речи Ьэ измерены на расстоянии 1м от источника сигнала,дБ.

Понятность и разборчивость речи

Понятность речи -основная характеристика, определяющая пригодность канала как для передачи так и для перехвата речи. Непосредственное определение этой характеристики может быть осуществлено статистическим методом с привлечением диктора и определенного числа слушателей. Разработан также косвенный метод количественного определения понятности через ее разборчивость.

Разборчивость - это отношение числа правильно принятых элементов речи (слогов, слов, фраз) к общему числу переданных по каналу элементов (слогов, звуков, слов, фраз и т.п.). Так как в качестве элементов речи применяют звуки,слоги,слова и фразы соответственно различают звуковую, слоговую, словесную, фразовую, смысловую и формантную разборчивость. Между ними существует статистическая взаимосвязь (таблица 2.5. и рис. 2-.5.).Все они при испытаниях одной и той же системы будут выражаться разными численными величинами, так как процент правильных оценок для предвиденного сообщения всегда выше, чем для непредвиденного-степень же предвидения при прослушивании фразы выше, чем при прослушивании отдельных слов.

Разборчивость измеряют при помощи специальной тренированной бригады слушателей путем проведения объективно - статистических экспертиз.

Зависимость между разборчивостью и понятностью речи, приведенная в таблице 2.5, справедлива при приеме самой разнообразной информации.

Таблица 2.5

Понятность

Разборчивость%

Слоговая(8) Формантная(Аф) Словесная(\У) Фразовая(<1)
Предельно допустимая-ПД 25-40 15-22 75-87 91,5-96,5
Удовлетворительная-У 40-50 22-31 87-93 96,5-98
Хорошая-Х 50-80 31-50 93-98 98-99
Отличная-О 80 и выше 50 и выше 98 и выше 99 и выше

По формантной разборчивости Аф определяют слоговую 8, словесную \¥, фразовую разборчивость ] и понятность речи (таблица 2.5 и рис. 2.5а,б, в,г).

Понятность речи является фонетической характеристикой разборчивости и определяется в процессе обычных телефонных переговоров для нетренированных абонентов.

Градации понятности:

- отличная (о) - понятность полная, без переспросов;

- хорошая (х) - возникает необходимость в отдельных переспросах редко встречающихся слов или названий;

- удовлетворительная (у) - трудно разговаривать, необходимы переспросы;

- предельно допустимая (пд) - требуются многократные переспросы одного и того же материала с передачей отдельных слов по буквам при полном напряжении слуха.

Определить требования к величине XV необходимой для выбранной степени защиты акустической информации возможно также из методов оценки качества,понимаемости,разборчивости и узнаваемости( Л.29).

Так в соответствии с ГОСТ Р 50840-95 понимание передаваемой по каналам связи речи с большим напряжением внимания, переспросами и повторениями наблюдается при слоговой разборчивости 25^40%, в случае слоговой разборчивости менее 25% имеет место неразборчивость связного текста (срыв связи). Учитывая взаимосвязь словесной и слоговой разборчивости, можно рассчитать, что срыв связи будет наблюдаться при словесной разборчивости менее 71%.

Задача оценки канала утечки речевой информации и, соответственно, степени ее защищенности как раз и сводится к измерению (например, методом артикуляции) или вычислению разборчивости речи и сравнению значения с требуемым.

Комплексность использования способов и средств защиты информации | Защита информации. Вас подслушивают? Защищайтесь! | Метод артикуляции


Защита информации. Вас подслушивают? Защищайтесь!



Новости за месяц

  • Ноябрь
    2018
  • Пн
  • Вт
  • Ср
  • Чт
  • Пт
  • Сб
  • Вс