Разработка и исследование методов и алгоритмов субполосного кодирования речевых сообщений при хранении и передаче речевых данных

• Автор: Болдышев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ОСНОВЕ РЕЧЕВЫХ СООБЩЕНИЙ, ТЕНДЕНЦИИ, ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ
1.1 Современные области и направления использования ИТС для реализации информационного обмена на основе речевых сообщений
1.2 Особенности восприятия речи человеком
1.3 Методы кодирования речевых данных при хранении и передаче
1.4 Субполосный анализ и синтез речевых сигналов с обнаружением и кодированием пауз
1.5 Задачи исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА И АЛГОРИТМОВ МНОГОПОЛОСНОГО КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВЫХ СООБЩЕНИЙ
2.1. Теоретические основы многополосного кодирования речевых сигналов
2.2. Исследование свойств собственных векторов многочастотных субполосных матриц
2.3. Квантование по уровню результатов субполосного кодирования при сжатии объемов битовых представлений
2.4. Алгоритмы субполосного кодирования/декодирования речевых сообщений с использованием собственных векторов многочастотной субполосной матрицы
2.5. Основные результаты и выводы главы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВЫХ СООБЩЕНИЙ НА ОСНОВЕ СУБПОЛОСНОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ
3.1. Выделение огибающих субполосных компонент и их дискретизация
3.2. Квантование по уровню результатов субполосной дискретизации
3.3. Алгоритмы субполосного кодирования/декодирования речевых сообщений на основе прореживания результатов оптимальной линейной частотной фильтрации
3.4. Основные результаты и выводы главы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ АЛГОРИТМОВ КОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ
4.1. Разработка рекомендаций по использованию разработанных методов кодирования речевых данных
4.2. Программно-алгоритмическая поддержка разработанных алгоритмов кодирования речевых данных
4.3. Разработка структуры пакета для хранения и передачи закодированных
речевых данных
4.4. Основные результаты и выводы главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е

Актуальность диссертационного исследования. Информационный обмен является важной и неотъемлемой частью человеческой деятельности (социальной, экономической), о чем свидетельствует постоянное развитие информационно-телекоммуникационных технологий обработки, хранения и передачи данных. В настоящее время происходит повышение интенсивности информационного обмена на основе речевых сообщений. Это обусловлено тем, что речевые сообщения являются наиболее естественной и удобной формой информационного обмена.
В информационно-телекоммуникационных системах (ИТС) передача и хранение речевых сообщений осуществляется в виде специальных кодовых комбинаций, совокупность которых естественно называть речевыми данными.
Одной из основных проблем реализации информационного обмена является ограниченность ресурсов ИТС (пропускная способность канала связи для передачи данных, объемы памяти информационных хранилищ). Поэтому, не вызывает сомнения, необходимость выбора такого способа кодирования, который обеспечивает минимум объемов битовых представлений хранимых и передаваемых речевых данных при сохранении приемлемого, с точки зрения пользователя, качества воспроизведения исходных речевых сообщений.
Решением проблемы минимизации объемов битовых представлений речевых данных занималось большое количество ученых, среди которых следует отметить: Б. Голда, Е.Г. Жилякова, Э. Оппенгейма, A.A. Пирогова, JI. Р. Рабинера, В.Г. Санникова, М.А. Сапожкова, Р.В. Шафера, О.И. Шелухина и других российских и зарубежных ученых.
На сегодняшний день известно большое количество методов кодирования речевых сообщений, которые используются в системах IP-телефонии, а также при передаче речи по сетям сотовой связи (G.729,
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА И АЛГОРИТМОВ МНОГОПОЛОСНОГО КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВЫХ СООБЩЕНИЙ.
2.1. Теоретические основы многополосного кодирования речевых сигналов.
Пусть кодированию подвергаются отрезки речевых сигналов
/ = (/(М)лг+ь-,/йу)г. Для простоты изложения текущий отрезок анализа обозначим в виде:
х = {хх хы)г, (2.1)
где х; = х(Ш); Д/ - интервал дискретизации.
Известно, что энергия отрезков речевых сигналов сосредоточена в малой доле частоты дискретизации, т.е. выполняется:
И2=Хх?~Е \Х{со)^со/2л, (2.2)
/=1 геД,
где - некоторое множество непересекающихся частотных интервалов вида
УГ =[-Пг+1,-Ог)и[Ог,Ог+1),О0 =0, (2.3)
объединение которых обозначим в виде:
и^г- (2-4)
г ей]
В соответствии с представлением (1.80) для согласованного анализа речевых данных представляется использовать условие
ДО = Ог+1-Ог =я7(2Д + 1). (2.5)