Защита информации в кабинете директора

Тембр голоса человека определяется количеством и величиной гармоник (обертонов) его спектра. Вибрато представляет собой периодическое изменение высоты и силы голоса с частотой примерно 5-7 пульсаций в секунду. При отсутствии вибрато голос кажется безжизненным и невыразительным.

Значения характеристик голоса конкретного человека индивидуальные и позволяют идентифицировать человека по его голосу.

Акустические сигналы машин  и технических средств возникают в результате колебаний их поверхностей и частиц воздуха, проходящего через различные отверстия и полости машин и средств.

В общем случае диапазон частот акустических сигналов составляет:

• менее 16 Гц (в инфразвуковом диапазоне) — вибрации машин;
• 16 Гц-20 кГц (звуковой диапазон) — речь, звуки машин;
• более 20 кГц (ультразвуковой диапазон) — звуки отдельных живых существ и механических средств.

Источники сигналов характеризуются  диапазоном частот, мощностью излучения  в Вт, интенсивностью излучения в  Вт/м2. Мощностью акустической волны, прошедшей через перпендикулярную поверхность площадью 1 м², громкостью звука в дБ, измеряемой как десятичный логарифм отношения интенсивности звука к порогу слышимости. Интенсивность излучения является физической характеристикой акустического сигнала, а громкость — физиологической, учитывающей разную чувствительность слуховой системы человека к акустическим волнам разной частоты.

Уровни громкости различных  источников

Так как основным источником акустической речевой информации является человек, то средняя мощность (громкость) источников сигналов акустических каналов утечки информации составляет 40-80 дБ.

Физические явления, возникающие при распространении акустических волн, изучаются физической акустикой. В воздушной среде акустический сигнал распространяется в виде продольной упругой волны, которая представляет собой колебание частиц воздуха вдоль направления распространения волны. Продольные колебания воздуха приводят к изменению давления относительно атмосферного в области распространения волны. В твердых телах наряду с продольными волнами возникают поперечные (перпендикулярные направлению распространения волны) колебания, которые не создают давления в продольном направлении.

Акустические волны  как носители информации характеризуются следующими показателями и свойствами:

• энергией (мощностью);
• скоростью распространения носителя в определенной среде;
• величиной (коэффициентом) затухания или поглощения;
• условиями распространения акустической волны (коэффициентом отражения от границ различных сред, дифракцией).

Значения скорости распространения  звука в некоторых средах

Разброс значений скорости обусловлен отличиями свойств среды  распространения. Среда распространения носителя информации от источника к приемнику может быть однородной (воздух, вода, твердые тела) и неоднородной, образованной последовательными участками различных физических сред: воздуха, древесины дверей, стекол окон, бетона или кирпича стен, различными породами земной поверхности и т. д. Но и в однородной среде ее параметры не постоянные, а могут существенно различаться в разных точках пространства.

При распространении  звуковых колебаний движение частиц среды вызывает давление во фронте волны. Фронтом звуковой волны называется поверхность, соединяющая точки  поля с одинаковой фазой колебания. По мере распространения в любой среде звуковые волны затухают.

Затухание акустической волны в воздухе вызвано:

• расхождением акустической волны в пространстве;
• рассеянием акустической волны на неоднородностях воздушной среды (каплях дождя, снежинках, пыли, ветках деревьев и др.);
• турбулентностью воздушных потоков, вызванной неравномерным распределением в пространстве температуры, давления, силы и скорости ветра, которые искривляют акустическую волну и вызывают частичное ее отражение от границы раздела слоев воздуха с различными плотностями.

Интенсивность сферической  акустической волны (в виде сферы) в результате расхождения убывает обратно пропорционально расстоянию от источника, а амплитуда звукового давления — обратно пропорционально расстоянию. Если среда ограничена отражающей поверхностью, то степень затухания уменьшается. В металлических звуководах и в трубах большая часть энергии звуковой волны многократно переотражается от стен и в пространстве рассеивается в существенно меньшей степени. Поэтому дальность распространения акустической волны в них значительно больше.

Дальность подслушивания  повышается утром и вечером, в  пасмурную погоду и после дождя, зимой при отсутствии снегопада, а также если ветер дует со стороны источника звука. Дождь, снег, встречный (по направлению к источнику звука) ветер могут увеличить затухание акустической волны на 8-10 дБ для расстояния 100 м. При звуке, направленном против ветра, лучи акустической волны изгибаются вверх и могут пройти выше стоящего на земле человека, а при звуке по ветру они изгибаются вниз, увеличивая дальность слышимости с подветренной стороны. Так как акустическая волна распространяется в результате передачи энергии колебаний от одной микрочастицы среды к другой, то чем выше частота колебаний, тем большая энергия нужна для раскачивания соседней микрочастицы. Поэтому затухание звука в среде распространения пропорционально квадрату частоты колебаний.

При распространении  акустической волны в среде ее траектория изменяется в результате отражений и дифракции. На границе сред с разной плотностью акустическая волна частично переходит из одной среды в другую, частично отражается от границы между двумя средами. При падении звука из воздуха на воду, бетон, дерево в эти среды проникает не более сотых долей мощности звука.

Отражение звука происходит также от поверхностей разделов слоев воздуха с разными значениями акустического сопротивления вследствие неодинаковой температуры и плотности. Этим объясняются значительные колебания (в 10 и более раз) дальности распространения звука в атмосфере.

При определенных условиях неоднородности создают условия  для образования акустических (звуковых) каналов, по которым акустическая волна  может распространяться на значительно  большие расстояния, как свет по оптическим световодам. В помещении акустическая волна многократно отражается от ограждений, в результате чего в нем возникает сложное акустическое поле в виде совокупности волн, приходящихся непосредственно от источника и отраженных. Акустические сигналы при прохождении через вентиляционные воздухопроводы ослабевают из-за поглощения в стенах короба и в изгибах. Однако за счет многократных переотражений акустической волны от стенок воздуховода ее энергия не рассеивается в пространстве. Вследствие этого дальность распространения волны в воздуховоде может быть существенно больше, чем в свободном пространстве. Затухание в прямых металлических воздуховодах составляет 0,15 дБ/м, в неметаллических — 0,2-0,3 дБ/м. При изгибах затухание достигает 3-7 дБ (на один изгиб), при изменениях сечения — 1-3 дБ. Ослабление сигнала на выходе из воздуховода помещения составляет 10-16 дБ.

За счет многократных переотражений акустической волны  в замкнутом пространстве возникает  явление послезвучания — реверберация. Величина реверберации оценивается временем реверберации, равного времени уменьшения интенсивности звука после выключения его источника на 60 дБ. Вследствие многократных переотражений в помещении на барабанную перепонку человека или мембрану микрофона оказывают давление акустические волны, распространяющиеся разными путями от источника звука. При очень малом значении времени реверберации на барабанную перепонку или микрофон воздействует, в основном, быстро затухающая прямая волна. В этом случае слышимость речи при удалении от источника резко уменьшается, а тембр звуков речи за счет большего затухания в воздухе высоких частот обедняется, что ухудшает слышимость речи в крупных помещениях. Чем больше размеры помещения и меньше коэффициент поглощения ограждающих поверхностей, тем больше время реверберации. При большем времени реверберации слышимость в удаленных от источника звука точках пространства улучшается за счет энергии отраженных от стен акустических волн. Но при большом времени реверберации на звуки, создаваемые в текущий момент времени, накладываются предшествующие звуки, что ухудшает разборчивость речи и делает помещение гулким. Поэтому для каждого помещения существует оптимальное время реверберации, при котором обеспечиваются хорошие слышимость и разборчивость речи или музыки. Время реверберации менее 0,85 с незаметно для слуха. Для большинства типовых помещений организаций время реверберации мало (0,2-0,6 с) и его можно не учитывать при оценке разборчивости.

При распространении структурного звука в конструкциях зданий, особенно в трубопроводах, также возникают реверберационные явления, искажающие акустический сигнал и снижающие разборчивость речи на 15-20%. Следовательно, в замкнутом помещении акустическое поле представляет собой сумму «прямого» звука и отраженных акустических волн, образующих диффузное поле. Характер диффузного поля влияет на качество принимаемого звука. Это влияние оценивают коэффициентом — акустическим отношением, равным отношению суммарного уровня отраженных волн к уровню прямой волны. Акустическое отношение может достигать величины 10-15. Однако при значении акустического отношения более 4 ухудшается четкость звучания — возникает гулкость звука. Четкость звучания оценивается отношением плотности энергии звука, приходящего в точку измерения (приема) в течение 60 мс и воспринимаемого слушателем слитно, к общей плотности энергии звука в этой точке. Чем больше четкость звучания, тем меньше влияние запаздывающих отраженных акустических лучей. Качество слышимой речи субъективно оценивается градациями ее понятности:

• отличная (все слова, даже незнакомые, например фамилии, воспринимаются во время разговора без переспроса);
• хорошая (если во время разговора переспрашиваются отдельные незнакомые слова);
• удовлетворительная;
• предельно допустимая (если возникает потребность в переспросе слов по отдельным буквам)

Оценки понятности речи на основе данных в некоторых возможных  местах нахождения средств подслушивания:

Понятность речи за пределами помещения может быть достаточной для образования каналов утечки информации. Понятность речи зависит также от уровня и характера помех в среде распространения. Акустические помехи (шумы) вызываются многочисленными источниками — автомобильным транспортом, ветром, техническими средствами в помещениях, разговорами в помещениях и т. п. Уровни шумов изменяются в течение суток, дней недели, зависят от погодных условий. Ночью и в выходные дни шумы меньше. Усредненные значения акустических шумов в помещении и вне его на частоте 1000 Гц.