Введение - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Алгоритм очистка речевой сигнал
Записанный или передаваемый по проводным или радиоканалам с помощью различных технических средств, звуковой, в частности, речевой сигнал в той или иной степени отличается от исходного (оригинального). Такое отличие, в первую очередь, объясняется присутствием в составе записанного у источника или передаваемого по каналам связи (особенно в аналоговых каналах передачи) речевого сигнала помех и искажений, а также особенностями нашего восприятия звуков. Если полезный сигнал искажен или замаскирован помехой в значительной степени, тогда дальнейшая его обработка в приложениях становится невозможной или сильно затрудненной. Возникает необходимость в проведении со звуковым сигналом специальной обработки - шумоочистки в целях повышения качества и разборчивости.
Целью Данной работы является разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала предназначенного для повышения качества восприятия речевых сигналов, подверженных воздействию акустических помех и искажений.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие Задачи:
- 1. Провести обзор и анализ существующих методов и алгоритмов очистки речи, для повышения качества восприятия зашумленных речевых сигналов. 2. Обосновать выбор методов фильтрации, обеспечивающих наиболее эффективное выделение речи на фоне шумов и искажений сигнала. 3. Программно реализовать предложенные методы фильтрации речи и выработать требования к быстродействию вычислительных средств, для обеспечения надежной работы алгоритма. 4. Разработать программу и методики проведения экспериментальных исследований алгоритмов фильтрации речи. 5. Получить экспериментальные оценки качества фильтрации речи, подтверждающие эффективность работы алгоритмов.
Объектом Исследования является речевой сигнал, подверженный воздействию акустических помех и искажений.
Предметом Исследования являются методы очистки речевых сигналов.
Методы Исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследования.
Теоретические исследования основаны на использовании сравнительного анализа различных методов очистки речевого сигнала от акустических помех и искажений сигнала, выбор среди рассмотренных методов наиболее оптимального, а также реализация выбранного метода на практике.
Речевые сигналы, передаваемые по каналам связи, всегда в той или иной степени зашумлены. В тех случаях, когда шум имеет значительную интенсивность, его наличие может существенно исказить результаты обработки, анализа или распознавания речи. В целом ряде других случаев, например, при анализе зашумленных записей в криминалистических целях или восстановлении аудиозаписей в архивах, задача очистки сигнала от шума носит самостоятельный характер и является единственной целью работы. Поэтому разработка методов очистки сигнала от шума является весьма Актуальным направлением исследований. К настоящему времени разработано очень большое количество различных методов цифровой обработки зашумленных речевых сигналов. Поэтому в данной работе предметом исследования будут являться различные алгоритмы очистки речевых сигналов, из которых в дальнейшем будет выбран наиболее эффективный.
В зависимости от структуры и характеристических параметров трактов записи/воспроизведения и каналов связи, речевой сигнал может быть подвергнут воздействиям различных типов аддитивных и мультипликативных помех. В централизованных системах, когда запись производится в непосредственной близости от источника, особенно в открытом пространстве, на сигнал воздействуют аддитивные помехи и искажения трактов технических средств обработки. При передаче речевых сигналов по каналам связи (при распределенной обработке) аддитивная смесь, проходя по трактам передачи, имеющей частотно зависимую передаточную характеристику, претерпевает дополнительные мультипликативные помехи. Известно, что универсального метода обработки, который одинаково эффективно справлялся бы с нестационарными и стационарными, аддитивными и мультипликативными шумами или существенно повышал бы качество и одновременно разборчивость речевых сигналов не существует.
В целях упорядочения рассмотрения методов очистки сигнала от шума целесообразно произвести их классификацию. Основным признаком, по которому будут классифицироваться алгоритмы, является характер или тип тех закономерностей, которые служат основой для выделения речевого сигнала из смеси с шумом. В качестве вспомогательного признака будет использоваться классификация по типу того математического или алгоритмического аппарата, который использован для фильтрации. Подобная классификация, конечно, весьма условна, так как многие из рассматриваемых методов нельзя безоговорочно отнести к какой-либо одной категории. Как правило, одни и те же методы используют одновременно различные принципы, и в этом случае можно говорить лишь о преимущественном влиянии какой-либо концепции.
Обычно, проблема шумоочистки в таких системах сводится к подавлению преобладающей компоненты шумовой смеси. На основе анализа и знаний о характере шумов и искажений можно выбрать оптимальный метод и алгоритм цифровой фильтрации преобладающего типа шумового компонента. Такой подход является малоэффективным ввиду того, что некоторые типы помех, особенно в случаях, когда в составе оригинального (исходного) сигнала присутствует несколько типов помех, при таком подходе, остаются неочищенными или частично очищенными. Поэтому, для устранения указанных недостатков в рассматриваемой работе предложен комбинированный метод цифровой фильтрации. Суть данного метода заключается в том, что для шумоочистки речевых сигналов, в составе которых присутствуют несколько типов помех, используется не один определенный метод шумоочистки, а комбинация методов, при том в определенной последовательности, в зависимости от типов присутствующих помех в составе полного сигнала.
Для достижения целей и решения поставленных задач предлагается рассмотреть основные виды акустических помех, шумов и искажений, оказывающих негативное воздействие на качество восприятия записанного или передаваемого по каналам связи речевого сигнала. А так же, рассмотреть основные методы и алгоритмы, обеспечивающие наиболее эффективное выделение речи на фоне шумов и искажений сигнала. В целях упорядочения рассмотрения методов очистки сигнала от шума предлагается произвести их краткую классификация. Основным признаком при классификации использовать характер или тип тех закономерностей, которые служат основной для выделения речевого сигнала из смеси с шумом, а в качестве вспомогательного признака использовать классификацию по типу математического или алгоритмического аппарата, который использован для фильтрации.
При выборе метода очистки речевого сигнала от стационарных и квазистационарных шумов помех и искажений, необходимо учитывать особенности обрабатываемого сигнала. Так как наибольший практический интерес представляют речевые сигналы, проходящие через стандартный телефонный канал и в соответствии с рекомендациями ITU-T G.704, то такой сигнал должен обладать следующими характеристиками: частотный диапазон 300Гц до 3200 Гц, частота дискретизации сигнала 8000Гц, разрядность квантования 8 бит, количество каналов приема и обработки речи - один.
Объем И Структура Выпускной Квалификационной Работы. Выпускная квалификационная работа содержит введение, три главы и заключение, изложенные на ... с. машинописного текста. В работу включены 17 рис., 14 табл., список литературы из ... наименований.
В Первой Главе анализируются особенности, свойства и характеристики речевых сигналов. Виды шумов акустических помех и искажений, а так же особенности их воздействия на речевые сигналы, формулируются задачи шумоочистки речевых сигналов. Проводится обзор уже существующих методов и алгоритмов.
Похожие статьи
-
В настоящей главе проводится оценка качества очистки речевых сигналов от стационарных и квазистационарных шумов непрерывных импульсных помех и искажений...
-
В основе развития этого класса методов лежит утверждение, что анализ речи, основанный на модели слуха человека, будет более успешным, чем анализ,...
-
К методам этого типа относятся, прежде всего, класс методов обработки зашумленных речевых сигналов, которые используют квазипериодичность речевого...
-
Динамическое шумоподавление - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Для решения практической задачи шумоочистки целесообразно использовать методы динамического шумоподавления, основанные на использовании характеристик...
-
Другим классом методов обработки зашумленных речевых сигналов основанных на использовании статистических моделей речевого сигнала являются методы, в...
-
Описываемый алгоритм (оригинальное название Minimum Mean-Square Error estimation) впервые был предложен в работе. Как и вычитание спектров алгоритм...
-
В настоящей главе анализируются особенности, свойства и характеристики речевых сигналов. Виды шумов акустических помех и искажений, а так же особенности...
-
В настоящей главе анализируются особенности методов, основанных на вычитании амплитудных спектров, для очистки речевых сигналов от стационарных и...
-
Во временной области Класс методов цифровой обработки зашумленных речевых сигналов, который основан на построении математических моделей речевых сигналов...
-
На основании разработанных этапов работы алгоритма спектрального вычитания и в соответствии ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85) "Схемы алгоритмов, программ,...
-
Адаптивные компенсаторы помех - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Этот класс методов цифровой обработки зашумленных сигналов основан на использовании, помимо собственно зашумленного сигнала, который подлежит очистке,...
-
Измерения узнаваемости голоса диктора методом парных сравнений проводит бригада операторов в составе: пяти дикторов: трех мужчин и двух женщин (далее Д1,...
-
На втором этапе измерений речи артикуляционным методом проводится цикл измерений. Цикл измерений включает в себя результат приема всех аудиторов от всех...
-
Методы борьбы с "музыкальным тоном" - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Одна из проблем метода спектрального вычитания - так назывемый " Музыкальный Тон" . Он появляется вследствие того, что коэффициенты STFT шумовых сигналов...
-
Измерения проводятся бригадой операторов в составе: трех дикторов: двое мужчин и одна женщина (далее Д1, Д2 и Д3); трех аудиторов: двое женщин и мужчина...
-
Наиболее часто используемыми методами, основанными на использовании спектральных характеристик шума, являются методы, реализующие различные модификации...
-
Оценка качества восстановленного речевого сигнала. - Фильтрация зашумленного речевого сигнала
Оценка качества речевого сигнала является важной задачей. Отношение сигнал/шум ( ОСШ ), являющееся одной из наиболее распространенных объективных мер для...
-
Экспериментальные исследования искажений сигнала производились двухмодовым и одномодовым методами. В качестве регистрирующей аппаратуры использовался...
-
Опасным производственным фактором называется такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях ведет к травме...
-
1. На втором этапе измерений узнаваемости голоса диктора методом парных сравнений, определяется величина предпочтения одного из сравниваемых речевых...
-
Характеристика продукта - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Разработанная система средств очистки речевого сигнала предназначена для получения высококачественного речевого сигнала. Основной задачей системы...
-
Этап 1. Пусть имеется исходный зашумленный сигнал, состоящий из чистого речевого сигнала и некоррелированного аддитивного шума, который определяется...
-
Пожарная безопасность - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Особое внимание к пожарной безопасности является обоснованным, так как в случае пожара будет нанесен значительный материальный ущерб (даже если в...
-
Введение - Способы реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов
Цифровой обработкой сигналов принято называть в вычислительной технике арифметическую обработку последовательностей равноотстоящих во времени отсчетов....
-
Экономическая оценка проекта - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
1. Календарное планирование. Опытно-конструкторская разработка (ОКР) в себя пять этапов: 1. Техническое задание 2. Техническое предложение 3. Эскизный...
-
Железнодорожный транспорт на сегодняшний день является самым безопасным и надежным видом транспорта. Безопасность на железнодорожном транспорте...
-
Статистический метод фильтрации речевого сигнала - Фильтрация зашумленного речевого сигнала
Предложен эффективный метод фильтрации речевого сигнала, использующий статистику распределения амплитуды вейвлет-коэффициентов на каждом i-м уровне...
-
Анализ напряженности труда - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Напряженность трудового процесса оценивают в соответствии с настоящими "Гигиеническими критериями оценки условий труда по показателям вредности и...
-
Гибкий порог фильтрации речевого сигнала. - Фильтрация зашумленного речевого сигнала
При данном виде фильтрации для задания порога используется количественная оценка вейвлет-коэффициентов на каждом уровне разложения. Данный метод...
-
Функциональная схема анализируемого устройства содержит последовательно соединенные первый безынерционный усилитель, узкополосный фильтр, нелинейную...
-
Предмет исследования Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса в настоящее время являются коммуникационные системы, представляющие...
-
На сегодняшний день охранная сигнализация является обязательным атрибутом для всех автомобилей. Поэтому интерес к таким системам постоянно возрастает....
-
ВВЕДЕНИЕ, Структурная схема системы связи - Разработка системы связи в задачах
В данной курсовой работе проведен расчет системы связи для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для дискретной фазовой модуляции...
-
Понятие маневра и его классификация Маневром называется существенное изменение скорости и (или) направления движения ТС (например, торможение, остановка,...
-
Введение - Разработка схем кодера PAL
В настоящее время в эксплуатации находятся три основные совместимые системы цветного телевидения - SECAM, NTSC и PAL. Независимо от типа системы датчики...
-
Структура построения ВОСПИ в этом случае соответствует варианту: лазерный излучатель одномодовой ВОК. При этой структуре возникновения искажений...
-
Локализация сигналов методом фильтрации и заземление технических средств
Фильтрация Одним из методов локализации опасных сигналов, циркулирующих в технических средствах и системах обработки информации, является фильтрация. В...
-
Учитывая все вышеперечисленное, можно сделать вывод, что при коротких линиях аналоговых ВОСПИ для исключения искажений сигнала необходимо использовать...
-
Экспериментальное исследование характеристик устройства - Разработка схем кодера PAL
Целью проведения экспериментального исследование было снятие временных характеристик следующих функциональных узлов цифрового кодера PAL: генератора...
-
Для налаштування антени булоб добре знати потужність сигналу на виході конвертора. Це можливо зробити знаючи ЕІВП супутника (карти зон покриття тим чи...
Введение - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала