Введение к работе
Актуальность проблемы Несмотря на значительный прогресс в области систем передачи данных, связанный с постоянным расширением частотных характеристик каналов связи, не ослабевает и практический интерес к низкоскоростным каналам. Для передачи речи в них используются вокодеры, которые стали популярными, поскольку они гарантируют представление акустического сигнала речи при низкой скорости передачи данных (9 6, 4 8, 2.4, 1.2 и даже 0 6-08 кбит/с) Поэтому, когда ограничены ширина канала связи или объем памяти для хранения информации, вокодерная техника гарантирует наилучшее использование доступных ресурсов
Кроме технических этапов процесс проектирования вокодеров включает обязательные финальные аттестационные испытания устройства, требующие проведения время- и трудозатратных процедур При этом остается открытым вопрос об оценке качества во время разработки (которая включает в себя непосредственно проектирование, реализацию, отладку, проведение предварительных испытаний и внесение коррекций в процессе эксплуатации), когда в программу или устройство вносятся новые элементы или производится корректировка уже имеющихся
Важнейшим показателем качества систем связи является параметр, называемый разборчивостью передаваемой речи. Для поддержания качества обслуживания абонентов в системах связи необходимо, чтобы этот параметр сохранял свое значение как в обстановке зашумленности, так и при ухудшении параметров канала связи Повышение качества речи путем оптимизации процесса речепреобразования остается нетривиальной задачей Основной проблемой в процессе проектирования является нахождение оптимального компромиссного решения между требуемым качеством с одной стороны и сложностью, дороговизной алгоритмов и аппаратуры с другой
В то же время оценка качества обработки речи остается сложным и трудоемким процессом В нашей стране бьши разработаны и стандартизированы методики оценки параметров качества речи, разборчивости и узнаваемости при передаче по трактам радиотелефонной связи, а также низкоскоростной передачи речи по цифровым каналам такие как- ГОСТ 16600-72, ГОСТ Р 50840-95 и ГОСТ Р 51061-97 Для оценки качества стандарты предлагают методики артикуляционных испытаний, целью которых является определение класса по разборчивости, в который попадает испытуемый образец кодера К сожалению, такие испытания связаны с большими время-материальными затратами, требуют специальной подготовки квалифицированной группы
операторов (аудиторов и слушателей), на организацию и подготовку которой накладываются жесткие требования. Также нельзя не учитывать необходимость в специальных приборах, оборудовании и квалифицированном персонале, способном на нем работать В случае коммерческого и мелкосерийного производства, на стадии разработки или при наладке подобные затраты нецелесообразны
Описанные в ГОСТ методики используют ЭВМ только для хранения данных, внесения и автоматизации подсчета результатов Можно констатировать, что они абсолютно не используют возможности современной вычислительной техники в области цифровой обработки и анализа как звуковой, в общем, так и речевой в частности, информации
В работе предлагается метод сравнительной оценки систем речепреобразования, позволяющий значительно упростить процедуру и сократить время проектирования
Цель работы и задачи исследования Цели работы оптимизация параметров систем низкоскоростного речепреобразования для улучшения их технико-экономических и эксплуатационных характеристик и разработка новой методики оценки качества речепреобразоания, снижающей затраты на проектирование низкоскоростных вокодерных систем
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи
1. Рассмотрение особенностей реализации низкоскоростных вокодеров и анализ моделей их представления
Нахождение эффективных наборов параметров WCE модели возбуждения при решении задачи линейного предсказания с возбуждением от основного тона
Анализ существующих методик и стандартов определения качества речевого преобразования ГОСТ и методик объективных оценок
Разработка новой методики и программного модуля оценки качества цифровой обработки речи низкоскоростными вокодерами.
5. Внедрение разработанной методики оценки качества в процесс разработки и производства реальной системы нкзкоскоростного речепреобразования
Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы положения теории цифровой обработки сигналов и передачи данных по цифровым каналам связи, теории линейных систем, информационных систем, акустики, языки программирования
Научная новизна
Обоснована эффективность WCE модели возбуждения при решении задачи линейного предсказания с возбуждением от основного тона
Создана методика и программный модуль оценки качества преобразования речевой информации в низкоскоростных вокодерных системах, базирующиеся на сравнительном анализе искажений характеристики спектральной мощности речевого сигнала
Практическая значимость. Предлагаемые модели позволяют повысить качество обработки речевой информации в низкоскоростных вокодерах (разборчивость) и автоматизировать процесс проведения оценки качества речепреобразования
Положения, выносимые на защиту
Обоснование структуры LPC вокодеров с WCE возбуждением
Анализ существующих методов оценок качества обработки речевой информации
Новый метод оценки качества речепреобразования на основе сравнительного анализа динамических спектрограмм.
Внедрение результатов Теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс ОК-4 ГУП ПНЦ «СПУРТ» при решении задачи оценки качества работы низкоскоростных вокодеров в процессе разработки и наладки опытной партии комплекса связи «Уступ-С» Была предложена модель и получены оценки качества речепреобразования образцов низкоскоростных вокодерных подсистем Такой подход подтвердил свою эффективность в процессе внутреннего контроля качества работы низкоскоростных систем обработки речевой информации на этапах их разработки, коррекции и дальнейшего сопровождения Актами о внедрении подтверждается, что разработанная модель и программный комплекс позволяют организовать процесс сравнительной оценки образцов низкоскоростных вокодеров, не прибегая к затратным процедурам комплекса артикуляционных испытаний.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов. "Микроэлектроника и информатика - 2004", "Микроэлектроника и информатика - 2005", "Микроэлектроника и информатика - 2006", "Микроэлектроника и информатика - 2007", Международной научно-технической конференции "Электроника и информатика — 2005"
Публикации По материалам диссертации опубликовано пять тезисов докладов и три статьи.
Структура и объем диссертационной работы Рукопись диссертационной работы состоит из списка обозначений и сокращений, введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложений Она изложена на 141-й странице основного машинописного текста, содержит 53 рисунка, 10 таблиц и включает библиографию из 24-х наименований.
Похожие диссертации на Методика анализа и синтеза элементов тракта речепреобразования для низкоскоростных систем связи
