Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Далее производится оцепка «степени совпадения» *5д кандидата pji. Для этого подсчитываются числа совпадений с точностью до Д; (г — 1, 2, 3, 4) кандидата р^ с остальными элементами Р. Обозначим эти числа посредством s;-„ г = 1, 2, 3, 4. Ясно, что sj, не убывает с ростом i, поскольку «окно» сравнения Д, при этом возрастает. Для того чтобы скомпенсировать увеличение «окна» сравнепия, из полученных чисел совпадений sj-, вычитается «смещение» Ъ (i). При этом Ь (1) = 1, Ь (2) = 2, Ь (3) = 5, Ь (4) = 7. Максимальное из «смещенных» чисел совпадений
= sji — ^ (0
называется степенью совпадения кандидата p;i:
Sji = max
i
Вся процедура теперь повторяется для оставшихся пяти кандидатов, и победителем объявляется тот из кандидатов, который обладает максимальной степенью совпадения
S — max Sfi. j
Описанный алгоритм • был реализован на гибридном вычислительном комплексе SDS 920— ЭМУ 10. При работе с алгоритмом: предусматривались два режима работы.
Первый режим предназначался для работы с реальным акустическим (в частности, речевым) сигналом. Анализируемый сигнал с магнитофона «Комета-209» подавался на два последовательно включенных активных ЛС-фильтра, выполненных на транзисторах. С выхода фильтра сигнал после соответствующего усиления подавался на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), работаю-
щий с частотой квантования около 8,8 кГц. Регистр АЦП имел 10 двоичных разрядов, что обеспечивало динамический диапазон преобразуемых сигналов порядка 60 дБ. Введенный в оперативную память сигнал (длительностью не свыше 0,8 с) переписывался во внешнюю память ЭВМ (па магнитную лепту). Далее в оперативную память с перфоленты вводилась программа обработки сигнала, заранее транслированная в коды ЭВМ с языка «ФОРТРАН», а также фрагмент входного сигнала из внешней памяти ЭВМ длительностью около 100 мс. После обработки введеппого фрагмепта происходило считывание в оперативную память следующего фрагмента, его обработка и т. д. до исчерпания массива входных данных, содержащихся на магнитной лепте. Результаты анализа выдавались на широкую печать в виде графика зависимости оценок высоты сигнала от времени с указанием присвоенных этим оценкам значений максимальной степепи совпадения S, которые в дальнейшем будем пазывать «весами» оценок. Вычисления зпачепий высоты сигнала производились каждые 5 мс; такой частоты съема информации о высоте достаточно, чтобы следить даже за быстрыми ее изменениями.
Второй режим работы алгоритма предназначался для обработки простых тестовых сигналов, имитирующих сигналы, которые использовались в психоакустических экспериментах. Тестовые сигналы (синусоидальные комплексы и импульсы) синтезировались непосредственно в ЭВМ и подавались на вход цифровой части алгоритма, минуя его аналоговую часть. Спектр этих сигналов по частоте не превосходил полосы среза входного фильтра (600 Гц), поэтому фильтрация в этом случае практически не изменила бы формы волны сигнала. Дальнейшие операции осуществлялись точно так же, как и при первом реяшме работы.
3. Результаты экспериментов на ЭВМ. С целью исследования возможностей описанного алгоритма обработки временной формы сигнала проводился анализ при помощи этого алгоритма наиболее характерных сигналов, используемых в психоакустичоских экспериментах.
1. Гармонические AM- комплексы. Генерировался простейший амплитудно-модулироваштый комплекс, спектр которого содержал три частотные компоненты / — g, / и / g (f/g — п, п — целое). В одном из конкретных экспериментов на входе алгоритма предъявлялся АМ-комплекс с компонентами 400, 500 и 600 Гц и с глубиной модуляции т = 1 (/ — 500 Гц, g — 100 Гц). Значение высоты сигнала, измеренное алгоритмом, составляло р = 100 Гц, начиная с момента времени t = 20 мс (два периода входного сигнала). Степень совпадения у «победившей» оценки высотного периода (вес S, приписываемый этой оценке) •составляла S — 7. К моменту t = 40 мс значение S увеличивалось до 17 и далее не повышалось.
2. Негармонические А*М - комплексы. Несущую частоту / гармонического комплекса (/ = ng) увеличивали на б/. При g — 100 Гц и / — 420 Гц (= 400 + 20 Гц) измеренное алгоритмом значение высоты составляло р = 104,7—105,9 Гц. (Вследствие негармоничности комплекса и ошибок квантования времени в ЭВМ стационарное значение измеренной высоты изменялось в указанных пределах.) Вследствие большей вариабельности интервалов в негармоническом комплексе по сравнению с гармоническим значение веса S при этом не превосходило 13—15.
3. Гармонические комплексы с изменяющимся числом гармоник. Входным сигналом являлся гармонический комплекс из шести компонент с основной частотой g = 100 Гц:
в
s (t) = 23 sin 2nigt.
i=l
Далее из этого сигнала последовательно исключались 1-я, 2-я,
3-я и 4-я гармоники. Во всех случаях по окончании процесса установления измеренное алгоритмом значение высоты составляло р — 100 Гц. Вес S значения высотного периода, прошедшего процедуру голосования, уменьшался от S = 18 для 6-компонентного комплекса до 5 = 14 для 2-компонентного комплекса. Момент времени достижения стационарного значения веса уменьшался с t = 65 мс для 6-компопептного комплекса до t = 40 мс для 2-компонентного комплекса. Последнее может быть объяснено увеличением степени колебательности с повышением числа компонент сигнала.
