Исследование и разработка методов обработки речевых сигналов с использованием векторного квантования в системах информационного обмена

• Автор: Фабричный, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 НИЗКОСКОРОСТНЫЕ КОДИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА
Вводные замечания
1.1 Структура и методы сокращения избыточности в низкоскоростных кодирующих систем речевого сигнала
1.1.1 Кодеры с линейным предсказанием
1.1.2 Векторные квантователи
1.2 Направления развития применения векторного квантования
параметров представления речевого сигнала
Выводы
2 УЧЕТ МЕЖКАДРОВЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ В РЕЧЕВОМ СИГНАЛЕ ПРИ ВЕКТОРНОМ КВАНТОВАНИИ
2.1 Предпосылки использования параметров функции возбуждения в качестве управляющих сигналов
2.2 Разработка способа обработки речевого сигнала на основе векторного квантования с управлением сигналом тон/шум
2.2.1 Разработка векторных квантователей речевых сигналов с управлением сигналом тон-шум
2.2.2 Разработка векторных квантователей с конечным числом состояний речевых сигналов с управлением сигналом тон-шум..
2.2.3 Разработка алгоритма построения векторного квантователя с конечным числом состояний с управлением сигналом тон-шум.
2.2.4 Алгоритм построения функции следующего состояния
2.3 Моделирование
Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВЕКТОРНОГО

КВАНТОВАТЕЛЯ НИЗКОСКОРОСТНОЙ КОДИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА
3.1 Влияние модуля вектора разделения на формирование кодовой книги
3.2 Формирование кодовых книг векторных квантователей и исследование характеристик
3.3 Разработка быстрого алгоритма поиска эталонного вектора на основе инвариантных относительно метрики преобразованиях
и исследование характеристик
Выводы
4 ОЦЕНКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ И ТРЕБОВАНИЙ К ПАМЯТИ ПРИ ПОСТРОЕНИИ ВЕКТОРНЫХ КВАНТОВАТЕЛЕЙ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ
4.1 Оценка затрат на память при построении ВК
4.2 Оценка вычислительных затрат при построении ВК
4.3 Оценка затрат на память при реализации ВК
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Динамика развития систем информационного обмена, систем и сетей телекоммуникаций показывает, что возрастает потребность в передаче речевых сигналов (РС) в реальном масштабе времени. Пропускная способность подавляющего большинства каналов передачи информации является недостаточной, что обуславливает необходимость обработки исходного РС с целью его сжатия.
Загруженность каналов связи, интенсивно увеличивающееся число пользователей систем информационного обмена, особенно систем мобильной связи, и постоянно возрастающие требования к качественным характеристикам систем приводят к необходимости исследования потенциальных возможностей существующих и разработки новых методов сжатия речевых сигналов.
Широкий спектр задач, возникающих при кодировании информации, содержащейся в РС стимулировал появление разнообразных теоретических методов и подходов, среди которых наиболее эффективным показал себя метод идентификации параметров РС: огибающей спектра (ПОС) и функции возбуждения (ПФВ) методом линейного предсказания. Этот вопрос исследовался Б.С. Аталом, М.Р. Шредером, Л.Р. Рабинером, Р.В. Шафером, Дж.Д. Маркелом, А.Х. Греем. Большой вклад в развитие методов оценивания параметров речевых сигналов внесли М.В. Назаров, Ю.Н. Прохоров, Е.П. Пономарев, Г.А. Коротаев.
Невозможность повышения степени сжатия информации в РС при сохранении необходимого уровня показателей качества ниже битовых скоростей передачи порядка 4,8 - 9,6 килобит/секунду в рамках теории линейного кодирования привело к активному развитию методов блочного,

промиссом между простотой реализации и качеством синтезируемого речевого сигнала.
В речепреобразующих устройствах на базе кодера с линейным предсказанием и векторного квантователя параметров огибающей спектра процедура векторного квантования осуществляется без учета значений параметров функции возбуждения. Однако спектральные характеристики голосового тракта и, следовательно, огибающей спектра речевого сигнала взаимосвязаны с характером колебаний голосовых связок и как следствие со значением параметров функции возбуждения.
Одним из путей повышения качества синтезированного речевого сигнала в речепреобразующих устройствах на базе кодера с линейным предсказанием и векторного квантователя параметров огибающей спектра является учет характера функции возбуждения при векторном квантовании спектральных параметров. Для построения такого речепреобразующего устройства необходимо решить следующие задачи: исследовать эффективность использования параметров функции возбуждения в качестве управляющих сигналов при векторном квантовании речевых сигналов, разработать способ обработки речевых сигналов, основанный на векторном квантовании с использованием параметров функции возбуждения в качестве управляющих, а также произвести синтез структурных схем устройств и провести их анализ. При реализации речепреобразующего устройства в реальном масштабе времени необходимо исследовать и разработать алгоритмы построения структурированных кодовых книг векторных квантователей, обеспечивающих снижение уровня вычислительных затрат на процедуру векторного квантования, а также оценить уровень вычислительных затрат, необходимого объема памяти при практической реализации устройства и провести анализа средств, реализующих процедуру векторного