Мощность и сотав человеческой речи

(журнал «Радиолюбитель», 1930, № 3, с. 105)

Можно ли по отдаваемой (полезной) мощности приравнять человеческий голос и, положим, двухламповый усилитель низкой частоты на трансформаторах и лампах микро? Конечно, нельзя, так как мощность, получаемая от одной микролампы, в тысячу раз больше мощности звуковых волн, распространяющихся во все стороны «из уст оратора». Кто же поглощает все эти сотни тысяч процентов накладных расходов? Наш очень несовершенный электроакустический преобразователь, именуемый телефоном или громкоговорителем. Коэфициент полезного действия телефона ничтожно мал, хотя в то же время телефон в соединении с весьма чувствителым прибором — человеческими ухом —  является одним из самых лучших, известных физикам и техникам приборов для обнаруживания самых малых переменных токов звуковой частоты. Любой телефон, даже дешевый, дает уже некоторою слышимость при токе в 1 микроампер, т. е. в одну миллионную долю ампера. В лучших мировых акустических лабораториях — Bell Теlерhоnе Lаbоrаtoriеs (Америка) — недавно производились многочисленные испытания и измерения состава речи по частотам и по мощности. Часть полученных результатов напечатана в октябрьском номере 1929 г. журнала «Bell Sуstеm Тесhniсаl Journal».
Средняя мощность звуковых колебаний при разговоре для обычного разговора — порядка 10 микроватт, т. е. почти в тысячу раз меньше того количества энергии (электрической), которая может быть получена в анодной цепи микролампы, работающей в качестве усилителя низкой частоты. Эта мощность примерно одинакова и для мужской и для женской речи. Заметно увеличить эту мощность можно только чрезмерным напряжением голоса, но исследования криков в результаты не включены.
Состав мужской и женской речи исследовался в диапазоне частот от 40 до 10.000. Оказалось, что сновной частотой, обладающей наибольшей по сравнению с другими частотами энергией, для мужской речи являются частоты в пределах от 80 до 150 периодов в секунду. Это интересно сопоставить с данными некоторых других лабораторий, утверждающих, что наше ухо чистых синусоидальных колебаний с частотой ниже 100 вообще и услышать не может.
На рис. 1 приводим одну кривую состава речи. Давление звуковых волн измерялось их воздействием на конденсаторный микрофон. Микрофонные токи исследовались особым анализатором, состоящим из ряда резонансных цепей и фильтров, пропускавших только вполне определенную полосу частот. Выход фильтра проходил через строго линейный ламповый детектор и прибор, суммировавший выпрямленные токи данной частоты за определенный период. Обычно суммирование происходило за промежутки времени в 15 секунд. Одновременно с измерением каждой полосы производилось общее суммирование (за тот же период) давления речи всего спектра частот. Отношения давления для определенного участка частот к общему давлению и составило приводимый на рис. 1 график. Конденсаторный микрофон отстоял от говоривших на 60 сантиметров. Среднее давление при этом составляло для мужского голоса 7,7 бара, для женского — 6,3 бара. По оси ординат графика отложены децибелы (статью о децибелах см. в ╧ 9 «РЛ» за 1929 г.).

Рис. 1.