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拼音字母藝術 -- 從人類工程學觀點談起

No.30   1995 July   p58~63,   by 林茂榮 / BV5OC, P.O. Box 575, Changhua



業餘高頻話務通訊

    在一般的高頻話務通訊當中,一定會報出呼號,並且彼此告知姓名、地址、及 QSL 訊息等,這其中一定會用到所謂的拼字字母。為了通訊對話能夠順暢,彼此交換的訊息能夠正確無誤,在高頻話務通訊申,就一定要使用到標準拼音字母,使用標準拼音字母的關鍵,就在於它的標準化。能夠靈活地運用標準拼音字母,一定會使高頻話務通訊活動更加順暢。但是有許多無線電話務通訊,都使用自己的拼音字母,甚至在電話上也使用,我曾到旅行社委託代辦出國事宜時,就聽過一位辦事員,在電話中使用自己的拼音字母替客戶報資料。她把 H 唸成 HONOLULU,T 唸成 TAIWAN。


標準拼音字母

    目前大多數國家,都是國際電信聯盟 (ITU) 的會員,國際電信聯盟訂有標準拼音字母,每位業餘無線電人員都應該會用,而且也應優先選用。

    除了國際電信聯盟訂有標準拼音字母外,當然也有各式各樣的拼音字母,因此,沒有人強迫非使用國際電信聯盟建議的標準拼音字母不可。我們常可以在高頻業餘話務通訊活動中,聽到各種有趣的拼音字母,尤其是自己的呼號,我就曾碰到國外電台,主動把我呼號的呼尾 (SUFFIX) OC 唸成 OSCILLATOR。不過我個人倒是很堅持,使用國際電信聯盟的標準拼音字母。


不能死守標準拼音字母

    當然在一些特別情況下,例如是通訊的抽絲剝繭 (PILEUPS),會使用一些用法上比較有意義的替代單字,例如難得碰到稀有電台時,有些拼音字母單字是很常見的,比如用 GERMANY 來代替 GOLF,以 KILOWATT 來代替 KILO 等,這是因為使用比較長的單字,有利於語音的辨識,這在後頭會有更詳細的說明。


標準拼音字母 -- 不是自創品牌的好地方

    不論是有趣也好,實際需要也罷,為什麼又要有標準拼音字母呢?首先,這是因為語言的關係。雖然英語現在已經儼然是一種國際語言,但是使用了自己覺得是可愛,或是認為很有性格的拼音字母單字或是組合,但是在他國的語言文化背景下,是不是一樣可愛易懂,那就不得而知了。比如我要是把 OC 唸成 OSCILLATOR,那很可能會變成是一場猜字遊戲。又例如把 HF 念成 HIGH FREQUENCY,倒不如直接唸成 HF;或者是把 SW 唸成 SHORTWAVE,也不見得會比直接講 SW 易懂。所以這些都是有待商榷的作法。個人認為那是很不好的習慣,因為就算是 發話者有哪一國很重的口音,如果能規規矩矩地使用 HOTEL、VICTOR、WHISKEY 等標準拼音字母,就能保證容易辨識。


為什麼要使用標準拼音字母

    使用拼音字母還有「標準化」的原因。再者,也牽涉到通訊的速率或說是效率。如果某人拼出 JULIETT, OSCAR, HOTEL, NOVEMBER,你一是可以直接在腦子裡形成 JOHN,如果不是使用標準拼音字母的話,那麼你很可能就無法辦到。因此,應該養成習慣並堅持使用大多數人使用的標準拼音字母。人難免會因為是「法規」的關係,才去遵守法規。但是傳統就不一樣了,它只有「約定俗成」的約束力,標準拼音字母就是一種「傳統」,而不是「法規」。

    其實,有了標準拼音字母,我們進行話務通訊就可以更順暢,而且一次就被正確抄收的機會大增。說不定在其他場合時,也能應用得上。況且,使用標準拼音字母來做溝通,因為通訊順暢,彼此就很容易建立起信賴感。


探討使用標準拼音字母的原因
語音的形成

    語音是由肺部呼出的氣流,經由發音器官的修飾,形成了各式各樣的聲波所構成。就人類發音而言,所涉及的器宮,包括有:肺、喉 (其中的聲帶)、咽、口腔、及鼻腔。聲帶可以做快速地開閉動作,因而產生氣流的頻密中止,語音的基本頻率,就是由聲帶皺摺的開閉速度來決定的。聲波由聲帶傳出,經咽喉、口腔、及鼻腔等三處共鳴的修飾及調整之後,又經由口腔後部、唇、舌、軟顎等發音器操控,而將聲波變成各式各樣的語音。


語音的基本成份

    語音的基本單位成份稱為音素,也就是語音中最短的分節,這一分節有了改變,字的意義便隨之改變,例如英語字母中,母音共有 13 個音素 (如 u),而子音則有 24 個音素 (如 t),還有一些雙母音 (如 ou)。其他語言則有英語所無的音素,例如華話中的ㄓ、ㄔ、ㄕ、ㄖ等就是。

    音素可以組成音節,再進而形成字、句。音素有個特點,那就是音素彼此搭配時,發出來的聲學特性會改變,例如 die 及 duty 這兩個單字中的 d,發音是不大相同的。


語音的分析

Fig 01
圖 1:聲波的表示波形

    關於聲頻範圍內的聲音 (包括語音),可以有三種描述的方法,一是波形、一是頻譜、另一是音譜。所謂的波形,就是橫軸為時間軸,縱軸是振幅大小的關係曲線,也就是在一般示波器上所看到的訊號波形。而頻譜,則橫軸是頻率大小,而縱軸依然是代表振幅大小的訊號強度,也就是頻譜分析儀所看到的波形曲線。至於音譜,比較不常見,橫軸是時間,而縱軸則是頻率,請分別參看圖 1,2,3。

Fig 02
圖 2:聲頻的頻譜波形
Fig 03
圖 3:音頻的頻譜圖。



語音中的音素強度

    音素的平均強度,或說是語音功率,其間的差別非常大,一般而言,母音的語音功率比子音大得多,例如 tell 中的 e 音,比 think 中的 th 音,強了約 680 倍,這換算成 dB 是 28。不幸的是,語音功率比較低的子音,偏偏又是瞭解語音的關鍵音素。


語音傳遞系統

    一般而言,是由發話者、訊息、傳遞系統、背景雜訊、及受話者,構成了語音通訊,我們逐項來討論各個環節。


發話者

    當然語音是否容易辨識,受發話者的影響很大。一般而言,容易辨識的發話者有相同的特點,這些特性是:

  • 音節拖得比較長。
  • 較少停頓。
  • 語音功率比較大。
  • 以基本聲音頻率來做語音的變化。

    關於發話者的語音辨識有個結論,那就是,基本上與先天性的發音器官及構造,還有後天的說話習慣有關,但是,若能施加訓練,發話者語音的辨識可以適度改善。


A - Alfa AL FAH
B - Bravo BRAHVOH
C - Charlie CHARLEE
D - Delta DELLTAH
E - Echo ECK OH
F - Foxtror FOKSTROT
G - Golf GOLF
H - Hotel HOH TELL
I - India IN DEE AH
J - Juliett JEW LEE ETT
K - Kilo KEY LOH
L - Lima LEE MA
M - Mike MIKE
N - November NO VEM BER
O - Oscar OSS CAR
P - Papa PAH PAH
Q - Quebec KEH BECK
R - Romeo ROW ME OH
S - Sierra SEE AIR RAH
T - Tango TANGGO
U - Uniform YOU NEE FORM
V - Victor VIK TAH
W - Whiskey WISSKEY
X - X-Ray ECKSRAY
Y - Yankee YANGKEY
Z - Zulu ZOO LOO
表一:國際電信聯盟建議的標準字拼字母。加粗部份是重音節。

訊息

    有幾項因素,可以影響訊息的理解,那就是所用的音素、字詞、及語脈。其中音素混淆最嚴重,例如下列幾組英語字母就很容易混淆:[DVPBGCET][FSXH] [KJA][MN)[MNDGBVZ] [TKPFS] 字詞最明顯的特性是,熟悉的字詞比不熟悉的字詞理解性高,因此,語音傳遞系統,設計時,最好發話者能使用接收者所熟悉的字詞。另外長字詞也比短字詞更容易理解,因為只要長字詞之中,有部份可以讓接收者理解,就可以由推敲的方式來理解字詞,如果字詞短,可以抓到可理解片段的機會就少。


字拼字母

    從上述原則的充份應用,最典型的例子就是字拼字母 (WORD-SPELLING ALPHABET) 的技術,這是一種用英文單字來代替各個英文字母,以增進語音資訊的傳輸效率。但是這些要代替字母的單字,必須容易發音,各色人種都會說,而且各單字之間彼此要容易辨別。

    說實在的,要建立這些代用字母的單字,也真不容易,經過大量研究、長期使用之後,字拼字母如表一標準字拼字母 (PHONETICS) 所示。國際電信組織、國際電信聯盟,建議並鼓勵,必要時採用表一所列的字拼字母,來幫助傳遞訊息,而國際民航組織 (ICAO) 也採用表一,來供航空通訊之用。

    語彙或是用字範圍所包括的字詞量越大,在噪音環境下,其能解度越低。從人類工程學的試驗得知,在不同噪音條件下,可正確辨識的單字百分比,與字彙組內的單字數量有很大的相關性,參看圖 4,在不同訊號雜音比的環境下,字彙量與正確辨識百分比的曲線。因此有如下的結論:

  • 使用的字彙應盡可能縮小。 (因此通訊信況糟時,更不應使用自創的字拼字母)
  • 使用標準結構語句,傳送的訊息保持固定的順序,如姓名、地址、日期、等。
  • 避免使用短字,使用字母時,應使用標準拼字字母。
  • 使用接收者熟悉的字詞和語句。
  • 用字遣詞,盡量避免容易造成語音混淆的字詞。

Fig 04
圖 4:字彙量與正確辨識百分比的曲線。



傳遞系統

    語音傳送系統,可能會有各種失真,例如頻率失真、因濾波的失真、及振幅失真等。一般的業餘高頻話務通訊,最重要的是理解性,所以即使有某種程度的失真,理解性還是保持在可以接受的水準。


頻率失真

Fig 05
圖 5:頻率失真,不論使用低通濾波器或是高通濾波器,如果截止頻率恰到好處,雖然語音聽起來會不自然,但是還是可以理解。

    所謂濾波失真,就是在傳送過程當中,阻止某些頻率,而只允許其餘的頻率通過。最常用的濾波有,低通、高通、帶通、或是帶陷濾波。將語音內某些頻率去除之後,對理解性的影響,如圖 5 所示。由圖得知,在沒有雜音干擾的情況下, 2000Hz 是關鍵點,也就是,不論使用低通濾波器或是高通濾波器,如果截止頻率設在 2000Hz,雖然語音聽起來會不自然,但是還是可以理解。若是截止頻率分別提高到 4000Hz 以下或是 600Hz 以下,對理解性的影響就相當小了。可是截止頻率如果在 3000Hz 以下及 1000Hz 以上,理解性就會變得很差。


振幅失真

    當訊號經過非線性元件時,就可能產生振幅失真。在一般高頻收發機當中,最常見的的振幅失真之一,就是雜訊去除功能所產生的訊號砍頭 (Peak Clipping),這是指聲波的尖峰部份被截割掉,只有中間部份的成份被保留下來。

    我們知道,雜訊混進來時,有兩種形式,一為振幅調制,另一為調頻調制。因為高頻通訊的話務或是短波廣播,都是採用振幅調制。而一般家庭電器產生的雜訊、汽機車產生的火花電波、及大氣中的雷電干擾,也都是屬於振幅調制。因為這些爆米花式的雜訊,如果不處理,會造成過大的背景雜音,而影響了訊息的接收,這在前頭已經說明過。還好這些雜訊在本質上,可以利用訊號砍頭的方式來去除或是抑制,而基本上,對訊號做適度的砍頭,並不會影響到訊息的正確接收,因此你可以看到,高頻收發機,或者是接收機,都設有 NB 鈕。

    其實,發射機的語音壓縮功能 (COMP) 也是運用這種原理,如果把佔去比較大功率的母音削減,提高子音的語音功率,那麼在相同的條件下,訊號就可以傳得比較遠,這也就是為什麼遠距離通訊時,要壓下 COMP 鈕,因為這可以讓對方收到你的訊號時,因為有更強的子音成份,而有更好的辨識率。


NB, NOISE BLANKING

    所謂的 NB 就是去除雜訊的意思,一般是指利用砍頭的方式,來去除雜訊。為了說明砍頭能有效處理雜訊,我們採用一種所謂的中央截波 (CENTER CLIPPING),它是一種和砍頭方式互補的方法,也就是把原本被砍頭的部份留下來,其餘的被去除。實驗證明,只要有一點點的中央截波,語音就變成很難辨識,這主要原因是,聲波中央儲存著語音的子音部份,而聲波的波峰部份主要是母音。這就說明了,為什麼可以利用砍頭的方式來去除雜訊。因為砍掉尖峰,只減少了母音功率,子音基本上未受損,而母音基本上對理解度較不具關鍵性。如果中央被截 波,去除的是子音功率,當然就很明顯地影響了訊息的辨識率。

    由於尖峰截波幾乎不會影響理解度,因此通訊系統中,可以去除聲波尖峰,這樣就可以強調微弱但更重要的子音,也就可以提高訊息的辨識率了。


NB LEVEL

Fig 06
圖 6:尖峰截波不能任意地大量切除,只要切割的比例小於 20dB,辨識率幾乎不受影響,而切割程度在 20dB 到 35dB 之間,辨識率會下降到 85%。
Fig 07
圖 7:收發機的 NB 功能,可以幫助接收到的訊號,有更好的辨識率。而 COMP 功能,因為把要發出的聲音中之母音成份功率去除,加強了子音,這樣可以讓接收者有更佳的辨識率,訊號也就可以傳得更遠。

    但是尖峰截波也不是毫無限制的,不能任意地大量切除尖峰,參看圖 6,只要切割的比例小於 20dB,辨識率幾乎不受影響,而切割程度在 20dB 到 35dB 之間,辨識率會下降到百分之八十五。一般在收發機或是接收機上,為了控制尖峰截波量,有的會以 NB 開關配合 NB 調鈕,來控制尖峰截波量,有的則只有 NB 開關,有的則會有 NB 開關及 HIGH/LOW (尖峰截波量高低) 開關,參看圖 7。

    截波技術的應用價值相當大,例如在高頻收發機就是典型的例子。其他像是助聽器,如果聲音振幅太大,常會令耳朵感到疼痛,可是利用波峰截波技巧,很容易就可以提高語音的可理解性。


背景雜訊

    在高頻通訊當中,因為電波的特殊傳導,因此背景雜訊就比其他媒介多。一般的高頻通訊,典型的雜訊包括有:人為干擾 (QRM)、大氣干擾 (QRN)、衰落干擾 (QSB) 等,這些干擾,有時單獨存在,有時會齊聚一堂,有些瞬間產生,稍縱即逝,有些是揮之不去。而高頻領域內,因為頻道很窄,所以必須要使用濾波器,去限制進來的訊號頻寬,及發射出去的頻譜,這也可以看成是一種雜訊。


收話者

    積極的收話者,除了人之外,應該還包括機器,或者說是接收系統。收話者對字彙熟悉的話,當然就越容易理解訊息,不過這種差別還是有限的。長久以來,高頻通訊的頻寬及干擾,都是在有限的情況下做一些改善。倒是最近,微電腦發達,數位處理技藝更是精進,最近的數位處理速度,已經快接近一般收發機的中頻,可望有突破性的改善。


結論

    沒有任何法規的約束,一定非要使用國際電信聯盟建議的標準字拼字母不可。不過依照上面的客觀說明,使用標準字拼字母是有其必要的。如果是為了增加變化,不使通訊呆板,偶而使用一些無傷大雅的字拼字母單字還可,若是把它拿來當標準,那可就大錯特錯了。

    每當在高頻網路上,碰到通訊不順暢時,主控總是會發出:「請使用標準字拼字母」 (STANDARD PHONETICS ONLY PLEASE),這又會增加我所持的看法:應養成使用標準字拼字母的習慣。 END

主要參考資料

  1. PHONETICS:WORDS TO THE WISE,by K1RK KLENSCHMIDT.
  2. REDUCING SOURCE OF HUMAN ERROR IN TRANSMISSION OF ALPHANUMERIC CODES., by HULL, A.
  3. SPEECH COMMUNICATION., by KRYTER, K.
  4. HANDBOOK OF EXPERIMENTAL PSYCHOLOGY. by LICKLIDER J. & MILLER G.
  5. FACTORS GOVERNING THE INTELLIGIBILITY OF SPEECH SOUNDS., by FRENCH N.



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