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釋放雙眼，帶上耳機(jī)，聽(tīng)聽(tīng)看~！

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       直接的交談需要兩人相距很近，當(dāng)然，站在山上使勁喊能夠增加聲音傳輸距離，但是卻降低了可聽(tīng)性，即讓人聽(tīng)到也不知所云。而且也沒(méi)有人能夠讓自己的聲音穿過(guò)大西洋。到1875年，電話的發(fā)明使得人類(lèi)早就幻想的“遠(yuǎn)程通信”的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

       當(dāng)然在電話出現(xiàn)之前，其他遠(yuǎn)程通信的形式也早已出現(xiàn)，例如信號(hào)火、鏡子、電報(bào)等通信方式都為相隔很遠(yuǎn)的人們之間的相互通信提供了一定的便利，不過(guò)這些通信形式?jīng)]有一個(gè)能讓人們隨心所欲的交談。電話不僅僅是一種語(yǔ)音通信，它還是一種交互的實(shí)時(shí)通信方式。很多人都知道在麻薩諸塞州波斯頓的聾耳學(xué)生的老師貝爾的故事，他因?yàn)榉浅Ｊ煜ふZ(yǔ)音的產(chǎn)生和收聽(tīng)機(jī)理而碰巧發(fā)明出“協(xié)波電報(bào)”，一種在電線上利用電信號(hào)傳送語(yǔ)音的工具。不過(guò)很少有人知道貝爾另外的一個(gè)故事，他有一位心愛(ài)的姑娘出身富足家庭，為了賺錢(qián)和她結(jié)婚，貝爾開(kāi)始發(fā)明一種能在同一根電線上傳輸多路電報(bào)的方法。電話的發(fā)明是一件另人愉快的事件，或許也只有貝爾訓(xùn)練有素的耳朵才能意識(shí)到多路傳真里的嘶撕聲和尖鳴聲都是人類(lèi)的語(yǔ)音，只不過(guò)是被弄亂了而已。

       貝爾花了幾年時(shí)間設(shè)計(jì)出這個(gè)發(fā)明，但他所做的主要是如何用電波來(lái)表示多種多樣的人類(lèi)語(yǔ)言的聲波，即貝爾把聲波的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電波的模擬信號(hào)。在這個(gè)過(guò)程中聲波振幅升降的所有信息都在電波里被模仿，電信號(hào)由一節(jié)簡(jiǎn)單的電池提供，但卻可以到達(dá)幾公里遠(yuǎn)。在系統(tǒng)的兩頭，有個(gè)設(shè)備（送話器）負(fù)責(zé)把模擬語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電波模擬信號(hào)，還有一個(gè)設(shè)備（受話器）負(fù)責(zé)把電波模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬語(yǔ)音信號(hào)。把兩者結(jié)合起來(lái)形成收發(fā)器。

        貝爾還發(fā)現(xiàn)人類(lèi)語(yǔ)音的全部頻率范圍在10Hz到10000Hz之間，當(dāng)然這并不是說(shuō)要想使電話可以讓人聽(tīng)懂必須傳輸這么大的帶寬，實(shí)際上，要想達(dá)到讓人聽(tīng)懂的要求只需要上述約10000Hz帶寬中的一小部分，實(shí)際上，在超過(guò)4000Hz的聲波中只攜帶了微不足道的能量，而幾平有80%的能量集中在300Hz~3300Hz的范圍之內(nèi)。

       圖2-2表示了通常所說(shuō)的語(yǔ)音的“功率譜密度”。功率譜密度是認(rèn)識(shí)語(yǔ)音聲波的另一個(gè)途徑。在這個(gè)圖中，橫坐標(biāo)不再是時(shí)間而是頻率，縱坐標(biāo)不再是振幅而是功率。從技術(shù)上講，這個(gè)圖表示的是一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)的功率譜密度，因?yàn)樵谝粋€(gè)較短的時(shí)間內(nèi)，一兩句話的功率分布的隨機(jī)性很大，并不一定和圖中的情況接近。圖中功率的單位用分貝（dB）表示，分貝是通信系統(tǒng)中表示能量得失的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位。

圖2  語(yǔ)音的功率譜密度

       由上所述，并沒(méi)有必要建立一個(gè)傳輸10000Hz，或者甚至4000Hz頻帶語(yǔ)音的模擬網(wǎng)絡(luò)。這一點(diǎn)當(dāng)然可取，因?yàn)橐粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)在沒(méi)有大的失誤的情況下，需要承載的帶寬越小意味著這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本越低，而且在一個(gè)語(yǔ)音骨干鏈路上的給定帶寬上能夠復(fù)用的獨(dú)立電話路數(shù)越多。從圖2-2可以看出語(yǔ)音能量的峰值大約在500Hz，于是可以想到建立一個(gè)專門(mén)傳輸100Hz到1000Hz的語(yǔ)音信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，這樣能夠節(jié)約更多的資源。

       如果把帶寬壓縮在從高出 300Hz以上很多到低于3300Hz.很多之間時(shí)，語(yǔ)音質(zhì)量將會(huì)嚴(yán)重受損。語(yǔ)音質(zhì)量的惡化并不是一下子突然發(fā)生的，當(dāng)在傳輸帶寬中把高頻部分抽掉，結(jié)果是語(yǔ)音變得很斷然，例如，如果把帶寬的高頻上限下調(diào)，聲音聽(tīng)起來(lái)就有些機(jī)械，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?tīng)不清。聯(lián)想一下地方快餐店的對(duì)講機(jī)里的聲音效果，它的帶寬比電話里的要窄得多、大部分人在電話里都能辨認(rèn)出朋友的聲音，但是如果帶寬降至300Hz到2700Hz（像這樣的比較陳舊、比較小的電話網(wǎng)絡(luò)仍然存在），這一點(diǎn)就難以做到了。甚至即使帶寬在符合貝爾系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，即300Hz到3300Hz的情況下，如果背景里有電視或立體聲系統(tǒng)正在播放，說(shuō)話人的聲音就會(huì)被明顯干擾。有些人可能在電話里點(diǎn)播過(guò)電臺(tái)的歌曲，就會(huì)知道電話里傳出的音樂(lè)讓人聽(tīng)起來(lái)怪怪的，這是因?yàn)樵陔娫捓锏母杪曋袥](méi)有低音部（樂(lè)聲的低音部遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于300Hz），也沒(méi)有高頻部分的帶寬，這就過(guò)濾掉了歌手和弦樂(lè)組超過(guò)3300Hz的美妙音樂(lè)。