Electrical Engineering Dictionary - part 164

used in order to alleviate circuit losses at high
microwave frequencies.

spatial redundancy

the redundancy be-

tween samples of an image or random process
that is a function of spatial coordinates. Im-
ages typically exhibit a high degree of spatial
redundancy which can be exploited to obtain
a high compression ratio.

spatial resolution

(1) the ability to re-

solve two closely spaced points or a periodic
pattern. Rayleigh proposed the criterion that
two stars could be resolved when the maxi-
mum in the image pattern from one star co-
incides with the first minimum in the other.
Units of spatial resolution are lines or line
pairs per millimeter.

(2) a measure of the ability of a system

to resolve spatial details in a signal. For a
discrete image, spatial resolution generally
refers to the number of pixels per unit length,
giving possibly different horizontal and ver-
tical spatial resolutions. See also

frequency

resolution

.

spawn

to create a new process within a

multitasking computing system.

SPDT

See

single-pole double-throw

.

speaker identification

a task that consists

of identifying which speaker (of a closed set)
pronounced a given portion of speech signal.
The basic assumption is that no speaker dif-
ferent from the defined closed set is consid-
ered. The emphasis is on the discrimination
of the given speakers, whereas no strong re-
jection constraints are commonly required.

speaker verification

a task that, unlike

speaker identification, the speaker set for this
problem is open. As a consequence, one has
to verify the given speaker against any poten-
tional impostor that is not known in advance.
Basically, one cannot rely on the knowledge
of the probability distribution of the “nega-
tive examples,” since there is no restriction

on who is supposed to use the verification
system.

SPEC

See

System Performance and

Evaluation Cooperative

.

SPEC benchmarks

suites of test pro-

grams created by the System Performance
and Evaluation Cooperative.

special-purpose digital signal processor
digital signal processor with special feature
for handling a specific signal processing ap-
plication, such as FFT.

specific absorption rate (SAR)

the depo-

sition of energy over time into a body. The
units are generally watts per kilogram of body
mass. This is the attribute on which findings
by various researchers can be compared and
on which the exposure standards base their
guidelines.

specific inductive capacity

See

dielectric

constant

.

specification

a statement of the design or

development requirements to be satisfied by
a system or product.

speckle

(1) grainy light pattern that results

when coherent light scatters from a rough sur-
face.

(2) granular image noise due to fluctua-

tions in the number of photons arriving at an
image sensor. Speckle often occurs in night-
vision equipment and X-ray images. Also
called quantum mottle.

speckle pattern

grainy appearance of the

intensity of scattered light due to random in-
terference. The grain size is inverse of the
illuminated area of the scattering medium in
wavelength units.

SPECT

See

single photon emission

computed tomography

.

c

2000 by CRC Press LLC

spectral completeness

characteristic of

a linear dynamical system whose eigenfunc-
tions connected with eigenvalues form a basis
in the state space. Spectral completeness de-
pends on the matrix

A

1

. System is spectrally

complete if and only if

rank

A

1

= n

spectral controllabillity

a linear dynam-

ical system characteristic where every sub-
system connected with an eigenvalue is con-
trollable.

spectral density function

the Fourier

transform of the covariance for a wide-sense
stationary process.

spectral domain

the transform domain

obtained by taking a Fourier transform in or-
der to solve a boundary value problem. This
technique is particularly convenient for the
analysis of microstrip circuits and antennas.

spectral hole burning

a technique used

to render an absorbing material transparent
at select frequencies by bleaching a portion
of the (inhomogeneously broadened) absorp-
tion spectrum.

spectral linewidth

See

line width

.

spectral quantum efficiency

for a pho-

todetector, the ratio of the average number of
free electrons produced per monochormatic
input photon of wavelength

λ. The rela-

tionship between spectral quantum efficiency
(Q

e

(λ)), wavelength (λ) is

S(λ) = (124) (Q

e

(λ)) /λ

where

S(λ), (Q

e

(λ)), and λ are given in units

of milliamperes per watt, percentage, and
nanometers, respectively.

spectral representation

See

spectral

domain

.

spectral width

See

line width

.

spectrometer

optical instrument that dis-

perses broadband light into its component
wavelengths, allowing the measurement of
light intensity at each individual wavelength.
Spectrometers may use prisms or gratings for
wavelength dispersion and any of a variety
of light detectors including photomultiplier
tubes or charge-coupled devices.

spectroscopy

the measurement of the

intensities of wavelength dispersed light to
identify a chemical component or measure
its concentration.

spectrum

(1) a range of electromagnetic

energy ordered in accordance with their rel-
ative periodicity.

(2) the magnitude of the Fourier transform

of a (deterministic) signal. The word spec-
trum is also used to refer to the power spec-
trum of a random process.

spectrum analyzer

a test system that

measures RF or microwave devices in terms
of signal frequency and signal power.

spectrum reuse

reusing frequencies over

and over again in a confined area, resulting
in more efficient utilization and higher radio
network capacity.

specular

See

specular reflection

.

specular intensity

the energy reflected

from a rough surface in the specular direc-
tion. Sometimes called coherent component
of the scattered intensity.

specular reflection

(1) the process by

which a radio wave reflects from an elec-
trically “even” surface experiencing changes
only in amplitude, phase, and polarization,
comparable to light reflecting from a mirror.

(2) the part of an electromagnetic wave

that is reflected in the direction specified by
Snell’s law of reflection.

specular scattering

See

specular reflection

.

c

2000 by CRC Press LLC

specular transmittance

the effect on a

signal passing through a diffusely transmit-
ting surface such as that the signal scattered
in all directions.

speculative execution

a CPU instruction

execution technique in which instructions are
executed without regard to data dependen-
cies. See also

lookahead

.

speech activity factor

the fraction of time

for which a speech signal is nonzero-valued,
over a long period of time.

Zero-valued

speech time segments occur as a result of
pauses in the speech process. The speech
activity factor is an important concept in the
theory of statistical multiplexing of voice sig-
nals in a telephone switch. It is also an im-
portant concept in the IS-95 CDMA cellular
system.

speech analysis

process of extracting

time-varying parameters from the speech sig-
nal that represent a model for speech produc-
tion.

speech coding

source coding of a speech

signal. That is, the process of representing a
speech signal in digital form using as low rate
(in terms of, e.g., bits per second) as possible.

speech compression

the encoding of a

speech signal into a digital signal such that
the resulting bit rate is small and the orig-
inal speech signal may be reproduced with
as little distortion as possible. The transfor-
mation of a coded speech signal into another
coded speech signal of lower bit rate in such
a way that there is insignificant loss in speech
quality of the decoded and play-back signal.

speech enhancement

improvement of

perceptual aspects of speech signals.

speech preprocessing

the first step in all

problems of speech processing. In prepro-
cessing, the objective is to condition the sig-
nal so as to come up with more compressed
and informative representations. Within por-

tions of about 10 ms (frames), in practice the
speech signal turns out to be quasi-stationary.
For each frame, all relevant speech prepro-
cessing approaches return a vector of param-
eters that make it possible to reconstruct the
signal. Speech preprocessing is mainly car-
ried out by using frequential approaches (e.g.,
the short-time Fourier transform) or linear
prediction.

speech recognition

the process of recog-

nizing speech portions carrying out linguis-
tic information. The recognition can involve
phonemes, single and connected words. Be-
cause of the crucial role of time, most
successful approaches to automatic speech
recognition are currently based on HMM
(hidden Markov models) that incorporate
very naturally the time dimension.

speech recognizer

system for performing

speech recognition.

speech synthesis

the process of turning

information into synthesized speech. When
the synthesis involves restrictive linguistic
domains (e.g., announcements in railway sta-
tions), the process often consists simply of
playing back speech recorded in EPROM
memories using proper coding (e.g., AD-
PCM). However, if one makes no restrictions
on the information to synthesize, only artifi-
cial speech production is possible, which is
commonly based on systems that predict pho-
netic units from linguistic information.

speech synthesizer

system for perform-

ing speech synthesis.

speech understanding

the process of un-

derstanding the meaning of a given portion
of speech containing one or more sentences.
Unlike speech recognition, the problem is
not that of translating spoken to written units
(e.g., words), but to extract the meaning.
Models of speech understanding cannot sim-
ply be based on the recognition of linguistic
units, but must also take into account the do-
main semantics.

c

2000 by CRC Press LLC

speed droop

a linear characteristic that is

provided to governors of two or more units
operating in parallel for stable load division
in case of load increase.

speed of light

(1) a scalar constant in vac-

uum roughly equal to 3

×10

8

meters per sec-

ond.

(2) the phase velocity representing the rate

of advance of the phase front of a monochro-
matic light wave.

speed range

the minimum and maximum

speeds at which a motor must operate under
constant or variable torque load conditions.
A 4:1 speed range for a motor with a top speed
of 1800 rpm means that the motor must be
able to operate as low as 450 rpm and still
remain within regulation specifications. The
controllable speed range of a motor is limited
by the ability to deliver required torque below
base speed without additional cooling.

speed regulation

the variation of the out-

put speed of an electromechanical device as
the load on the shaft is increased from zero
to some specified fraction of the full load or
rated load. Usually expressed as a percentage
of the no-load speed. A large speed regula-
tion is most often considered as a bad regu-
lation from a control point of view.

speed sensor

a device used to detect the

speed of the rotor of an electric machine. Op-
tical (strobe) and electromagnetic tachome-
ters are commonly used.

speed servo

a servo where the speed is the

controlled parameter. See also

servo

.

speed-power product

an overall perfor-

mance measurement that is used to compare
the various logic families and subfamilies.

speedup factor

the ratio of execution time

for a problem on a single processor using
the best sequential algorithm to the execu-
tion time on a multiprocessor using a parallel
algorithm under consideration. Provides a

performance measure for the parallel algo-
rithm and the multiprocessor.

spent fuel

irradiated fuel whose fissile

component has been reduced such that it is
no longer useful as reactor fuel.

sphere gap

a spark gap whose elec-

trodes are metal spheres. A sphere gap with
carefully-calibrated electrode spacing is used
as a measuring instrument for voltages in the
kilovolt to megavolt range.

spherical mirror

a mirror in which the

reflecting surface is spherical.

spherical wave

an electromagnetic wave

in which each wavefront (surface of constant
phase) forms a sphere and propagates in to-
ward or away from the center of the sphere. A
uniform spherical wave has the same ampli-
tude over an entire wavefront; a nonuniform
spherical wave has varying amplitude.

spherical wrist

a wrist where all of its rev-

olute axes intersect at a single point. Such
a wrist is typically thought of as mounted
on a three-degree-of-mobility arm of a six-
degree-of-mobility manipulator. For manip-
ulators with a spherical wrist it is possible
to solve the inverse kinematics from the arm
separately from the inverse kinematics for
the spherical wrist. This is equivalent to the
inverse kinematics problem subdivided into
two subproblems, since the solution for the
position is decoupled from that for the orien-
tation.

SPICE

a computer simulation program

developed by the University of California,
Berkeley, in 1975.

Versions are available

from several companies. The program is par-
ticularly advantageous for electronic circuit
analysis, since DC, AC, transient, noise, and
statistical analysis is possible.

spike

See

surge

.

c

2000 by CRC Press LLC