Свойство слуха, понятие формантной стоговой и словесной разборчивости.

Одним из свойств слуха являются ощущение звука влияющее на разборчивостью речи. Если некоторый звук является чистым тоном на частоте f, уровень которого равен L_f, а пороговый уровень чувствительности на этой частоте равен β_f, то уровень ощущения этого звука находится по формуле

Если, например, требуется определить эффективный уровень ощущения звука для сплошного спектра, спектральный уровень которого равен L_n, используется формула:

где δ − величина учитывающая интеграцию слуховых возбуждений, составляющими звука сплошного спектра.

В условиях присутствия шумов, уровень ощущения звука в i-ой полосе частот будет определяться соотношением

где L_с.i и L_{ш i} − уровень полезного звука и уровень шума в i-ой полосе частот соответственно.

Эффективный уровень ощущения формант E_Фi определяется значением эффективного уровня ощущения звука за вычетом энергетической избыточности сигнала на соответствующей частоте (в соответствующей полосе) по формуле

Если передача речи происходит не в оптимальных условиях, то слушающий человек воспринимает не все форманты, созданные говорящим человеком, так как часть их теряется в силу недостаточной громкости приема, из-за маскирующего действия шумов и других факторов.

Указанные потери в формантной теории разборчивости речи описываются зависимостью , график которой изображен на рис. 3.6, где w определяется как коэффициент восприятия формант.

Приведенная на рис. 3.6. кривая описывается формулой

По графику видно, что коэффициент восприятия формант становится равным единице при достижении эффективным уровнем ощущения формант 35 дБ. Это соответствует таким условиям приема, когда все формантные составляющие имеют уровень интенсивности выше порогового.

Физический смысл коэффициента восприятия формант может быть истолкован как доля от общего числа формант в полосе частот, которая в данных условиях приема доходит до уха слушающего с уровнем выше порогового.

Логично было бы предположить, что при дальнейшем возрастании уровня ощущения коэффициент восприятия формант должен оставаться постоянным и равным единице. Отчасти, в ближайшей области динамического диапазона это справедливо. Однако далее, в условиях громкого приема, происходит уменьшение коэффициента восприятия, что является следствием перегрузки слухового аппарата (начинается процесс самомаскировки речи).

Зависимость разборчивости формант А_i в каждой i-ой полосе частот от коэффициента восприятия w_i и весового коэффициента k_i описывается формулой

Примечание: Иногда вместо понятия разборчивость формант используется понятие индекс артикуляции речи.

Формантная разборчивость (иногда используется понятие интегральный индекс артикуляции речи) находится, в соответствии со свойством аддитивности восприятия формант, по формуле

Зависимость словесной разборчивости от формантной разборчивости, отображаемая кривой W= f(A) на рис. 3.7, получена путем сопоставления объективных (измеренных) значений формантной разборчивости с субъективной оценкой качества речи, производимой тренированными экспертами.

Приведенная на рис.3.7 кривая описывается формулой

Как видно из приведенных соотношений словесная разборчивость, например, 20…30% (или 0,2…0,3), когда затруднено определение предмета ведущегося разговора, будет соответствовать величине формантной разборчивости примерно 0,04…0,05 (или 4…5%).

Билет

Оценка защищенности объектов ТС от утечки информации за счет ПЭМИН (содержание проверочных мероприятий).

Измерения и расчет параметров модулированных высокочастотных колебаний ТС. Задача измерений в радиодиапазоне в первом случае сводится к определению коэффициентов модуляций побочных линейных сигналов или излучений, возникающих при работе различных генераторов, входящих в состав ТС, или из-за паразитных генераций в электронных схемах ТС. Далее производится расчет допустимого уровня акустического давления речевого сигнала в месте установки ТС, когда обеспечивается невозможность восстановления из модулированного колебания информативного сигнала.

Задача измерений в радиодиапазоне во втором случае сводится к определению отношений модулированный сигнал (излучение)/шум на границе контролируемой зоны. Далее делается вывод о защищенности ТС, либо производится расчет дополнительно необходимых размеров контролируемой зоны, когда обеспечивается невозможность восстановления информативного сигнала из смеси сигнала и помехи

В качестве измерителей используются селективные микровольтметры и анализаторы спектра, или измерительные комплексы.

Селективный микровольтметр SMV-11 позволяет проводить измерения радиосигналов в пространстве и в проводных линиях в диапазоне частот 9кГц…30 МГц. Чувствительность по входу приемника – не менее 0,1 мкВ. Имеет встроенный амплитудный детектор, с возможностью прослушивания информативного сигнала на головные телефоны.

Селективный микровольтметр SMV-8 позволяет проводить измерения радиосигналов в пространстве и в проводных линиях в диапазоне частот 20…1000 МГ при чувствительности измерительного приемника не менее 1 мкВ. Имеет встроенные частотный и амплитудный детекторы. Реализует удобный компенсационный метод измерения пиковых значений импульсных сигналов.

Автоматизированный комплекс «Сигурд» использует оригинальный корреляционный алгоритм распознавания сигналов по реальному или синтезированному образу, обеспечивает расчет результатов без участия оператора. Базовыми измерителями являются высокочастотные анализаторы спектра типа СК4-56, СК4-83, «Белан» и другие.

Методика измерения опасных излучений и наводок в радиодиапазоне предусматривает активное акустическое воздействие тональным, с частотой 1000 Гц, или шумовым звуком, посредством акустического излучателя, на ТС, которое предполагается к установке в непосредственной близости от источника информативного речевого сигнала (человека). Уровень акустического тестового сигнала устанавливается исходя из реальных условий размещения ТС на защищаемом объекте. Так, например, если при воздействии на ТС тестовым сигналом с уровнем 1 Па (94 дБ) модуляций не обнаружено, можно уверенно заключить, что утечка информации будет исключена при установке ТС на расстоянии 1 метр от рабочего места. Уровень звука для громкого разговора на расстоянии 1 метр не будет превышать 0,1 Па (74 дБ).

Для анализа структуры модулированного сигнала и расчета коэффициентов модуляции к выходу промежуточной частоты (ПЧ) измерительного приемника подключают анализатор спектра (АС) или осциллограф, в соответствии со схемой на рис. 3.19.

Представленной установкой производится измерение побочных излучений в пространстве. При наличии функциональных цепей ТС, имеющих выход за пределы контролируемой зоны, а также для измерений по цепям питания, измерительный прибор (ИП) подключается к указанным цепям непосредственно или через поставляемые в комплекте с ИП переходные устройства.

На рис. 3.20 приведены примеры осциллограмм и спектрограмм для типичных случаев с амплитудной и частотной модуляцией В автоматизированных измерительных комплексах осциллограммы и спектрограммы излучений и (или) линейных сигналов выводятся на экран монитора.

При наличии в измерительном приемнике встроенного амплитудного и частотного детекторов, оценка возможности выделения из модулированного сигнала или излучения речи может производиться оператором на слух.

.

Если имеется необходимость сравнения коэффициентов модуляции с нормированными значениями, их расчеты производятся в соответствии с типовыми методиками измерений. Так, например, из осциллограммы и спектрограммы амплитудно-модулированного колебания коэффициент амплитудной модуляции вычисляется по формулам М=ΔU/U, или М=2U_б/U_н, по обозначенным на рис. 3.21 значениям:

Индекс модуляции измеряется при одинаковом уровне опасного сигнала при приеме первой и второй гармоники. Если произошло удвоение индекса модуляции, то модуляция – частотная, если нет, то амплитудная.

В случаях, когда содержание разговоров из сигналов побочных излучений модулированных речью реально восстанавливается, а схемно-техническими методами устранить излучения или их модуляцию не удается, используется метод, при котором эффективность защиты ТС определяется через соотношение напряженность поля информативного сигнала/напряженность поля объектового шума на границе контролируемой зоны объекта.

Считается, что эффективность защиты ТС на каждой i-й частоте побочного излучения информативного сигнала обеспечивается, если на границе контролируемой зоны уровень излучения в полосе огибающей речевого сигнала будет приближен к уровню шума.

Поле электромагнитного излучения описывается электрической E (В/м)и магнитной H (А/м) составляющими, которые в зоне свободного распространения (дальняя зона) связанны волновым сопротивлением свободного пространства Z₀ = E/H = 377 Ом.

Зависимость напряженности электромагнитного поля от расстояния описывается аппроксимирующей кривой типа 1/τⁿ.

Напряженности электрических E₁ и E₂ и магнитных H₁ и H₂ составляющих электромагнитного поля на расстояниях R₁ и R₂ от излучателя соответственно связаны соотношением

где степень n,описывающая закон убывания поля, для общего случая можно определить через измерения напряженности полей в двух точках по формулам

Зная параметр n можно рассчитать составляющие напряженности поля ПЭМИ для i-й частоты на границе заданной контролируемой зоны с заданным радиусом R_к.з. по формулам

Если расчеты производятся относительно заданных (нормированных) значений E_к.з.i и H_к.з.i радиус требуемой контролируемой зоны рассчитывается по формулам

Когда свойства излучающих цепей, по излучающим характеристикам, приближаются к свойствам вибраторов (преобладает электрическая составляющая поля), то для ближней зоны излучения принимается n_Е = 3 и n_H = 2;.для промежуточной зоны излучения принимается n_Е =2 и n_H = 2, а.для дальней зоны излучения принимается. n_Е = n_H = 1.

Когда свойства излучающих цепей приближаются к свойствам рамки с током (преобладает магнитная составляющая поля), указанные значения коэффициентов n меняются местами.

Первоначально проверяются ТС имеющиеся радиопередатчики, затем проверяются все электронные средства, содержащие в своем составе автогенераторы. Масштабы проверки по частотному диапазону определяются тем, что диапазон возможных излучений РЭС примерно в два раза превышает рабочий диапазон активных радиоэлементов электронных схем.