-
Лекция №11 9.04.09
Зав. Кафедры 402 профессор Мазепа Роман Богданович Системы и сети связи.
(Телекоммуникационные системы и сети).
Представление о логическом уменьшении избыточности на примере кодирования речевого сигнала.
Идея логического уменьшения избыточности при передаче ??? сигнала родилась при исследовании формирования речевого сигнала речевым аппаратом человека.
В гортани человека имеется два задающих генератора:
Генератор основного тона
генерирует квазипериодический сигнал:
этот сигнал используется при генерации гласных и звонких согласных.
Ч
(1)
Генератор шумоподобного сигнала:
Используется для создания глухих согласных.
Формирование звуков происходит путём фильтрации сигнала с помощью объёмных резонаторов (эквивалент резонансного контура на определённых частотах) рта и гортани.
Эквивалентная частотная характеристика объёмного резонатора/фильтра будет иметь вид в зависимости от того, какой звук генерируется.
При генерации гласных и звонких согласных:
При генерации глухих согласных:
Форма спектра, которая получается на выходе после фильтрации, почти точно воспроизводит форму частотной характеристики объёмного резонатора.
Нет смысла, при необходимости сохранения разборчивости речи, передавать сам речевой сигнал, потому что при прямой передачи он требует полосу 3кГц, а для разборчивости достаточно 25Гц.
Для того чтобы воспроизвести речевой сигнал достаточно знать форму спектра и синтезировать речевой сигнал. В приёмной части системы, если мы знаем форму спектра и частоту основного тона, то можем генерировать основной тон, если передавалась гласная и звонкая согласная, если глухая согласная – сгенерировать шумоподобный сигнал. Потом построить фильтры в приёмной части системы и в зависимости от того, какая форма спектра передавать форму спектра того звука, который в данный момент сгенерировался и по форме спектра регенерировать/синтезировать соответствующий речевой сигнал. В этом состоит сущность логического уменьшения избыточности при передаче речевых сообщений.
Если необходимо сохранить только разборчивость речи, то в кодере источника следует измерить частоту основного тона и энергетический спектр речевого сигнала, и передать их вместо того, чтобы передавать реализацию речевого сигнала. А в приёмной части (декодере), используя знания формы спектра соответствующим образом построить фильтры и, используя моделирование речевого аппарата человека, синтезировать речевой сигнал. Такой принцип передачи речевого сигнала получил название вокодер (voice coder).
Оттенок голоса передаётся с помощью фазовых соотношений, а содержание речевого сигнала передаёт энергетический спектр.