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釋放雙眼，帶上耳機，聽聽看~！

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       直接的交談需要兩人相距很近，當然，站在山上使勁喊能夠增加聲音傳輸距離，但是卻降低了可聽性，即讓人聽到也不知所云。而且也沒有人能夠讓自己的聲音穿過大西洋。到1875年，電話的發(fā)明使得人類早就幻想的“遠程通信”的目標得以實現(xiàn)。

       當然在電話出現(xiàn)之前，其他遠程通信的形式也早已出現(xiàn)，例如信號火、鏡子、電報等通信方式都為相隔很遠的人們之間的相互通信提供了一定的便利，不過這些通信形式?jīng)]有一個能讓人們隨心所欲的交談。電話不僅僅是一種語音通信，它還是一種交互的實時通信方式。很多人都知道在麻薩諸塞州波斯頓的聾耳學生的老師貝爾的故事，他因為非常熟悉語音的產(chǎn)生和收聽機理而碰巧發(fā)明出“協(xié)波電報”，一種在電線上利用電信號傳送語音的工具。不過很少有人知道貝爾另外的一個故事，他有一位心愛的姑娘出身富足家庭，為了賺錢和她結婚，貝爾開始發(fā)明一種能在同一根電線上傳輸多路電報的方法。電話的發(fā)明是一件另人愉快的事件，或許也只有貝爾訓練有素的耳朵才能意識到多路傳真里的嘶撕聲和尖鳴聲都是人類的語音，只不過是被弄亂了而已。

       貝爾花了幾年時間設計出這個發(fā)明，但他所做的主要是如何用電波來表示多種多樣的人類語言的聲波，即貝爾把聲波的模擬信號轉(zhuǎn)換為電波的模擬信號。在這個過程中聲波振幅升降的所有信息都在電波里被模仿，電信號由一節(jié)簡單的電池提供，但卻可以到達幾公里遠。在系統(tǒng)的兩頭，有個設備（送話器）負責把模擬語音信號轉(zhuǎn)換為電波模擬信號，還有一個設備（受話器）負責把電波模擬信號轉(zhuǎn)換為模擬語音信號。把兩者結合起來形成收發(fā)器。

        貝爾還發(fā)現(xiàn)人類語音的全部頻率范圍在10Hz到10000Hz之間，當然這并不是說要想使電話可以讓人聽懂必須傳輸這么大的帶寬，實際上，要想達到讓人聽懂的要求只需要上述約10000Hz帶寬中的一小部分，實際上，在超過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表示了通常所說的語音的“功率譜密度”。功率譜密度是認識語音聲波的另一個途徑。在這個圖中，橫坐標不再是時間而是頻率，縱坐標不再是振幅而是功率。從技術上講，這個圖表示的是一個較長時間段內(nèi)的功率譜密度，因為在一個較短的時間內(nèi)，一兩句話的功率分布的隨機性很大，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標準單位。

圖2  語音的功率譜密度

       由上所述，并沒有必要建立一個傳輸10000Hz，或者甚至4000Hz頻帶語音的模擬網(wǎng)絡。這一點當然可取，因為一個網(wǎng)絡在沒有大的失誤的情況下，需要承載的帶寬越小意味著這個網(wǎng)絡的成本越低，而且在一個語音骨干鏈路上的給定帶寬上能夠復用的獨立電話路數(shù)越多。從圖2-2可以看出語音能量的峰值大約在500Hz，于是可以想到建立一個專門傳輸100Hz到1000Hz的語音信號的網(wǎng)絡，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，語音質(zhì)量將會嚴重受損。語音質(zhì)量的惡化并不是一下子突然發(fā)生的，當在傳輸帶寬中把高頻部分抽掉，結果是語音變得很斷然，例如，如果把帶寬的高頻上限下調(diào)，聲音聽起來就有些機械，嚴重時甚至會聽不清。聯(lián)想一下地方快餐店的對講機里的聲音效果，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)絡仍然存在），這一點就難以做到了。甚至即使帶寬在符合貝爾系統(tǒng)標準，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，說話人的聲音就會被明顯干擾。有些人可能在電話里點播過電臺的歌曲，就會知道電話里傳出的音樂讓人聽起來怪怪的，這是因為在電話里的歌聲中沒有低音部（樂聲的低音部遠遠低于300Hz），也沒有高頻部分的帶寬，這就過濾掉了歌手和弦樂組超過3300Hz的美妙音樂。