Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
Сигнал с выравненным спектром отражает линейчатый характер спектра квазипериодических вокализованных звуков и сплошной спектр турбулентных звуков. Будучи извлеченным из части спектра исходной речи, он сохраняет как информацию тон-шум, так и информацию об основном тоне. Тонкая временная структура голосового возбуждения (она считается важной для натуральности) при сглаживании не теряется. Ценой некоторой потери полосы частот качество синтезированной речи может быть приближено к качеству обычных телефонных каналов. Таким образом, мы получаем и высокое качество сигнала,
) Термин, принятый в отечественной литературе (прим. ред.).
334
СИСТЕМЫ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ТЕЛЕФОНИИ
и некоторую часть той экономии полосы, которую обеспечивает полосный вокодер.
В одном из вариантов полувокодера непреобразованная полоса взята от 250 до 940 гц. Диапазон частот от 940 до 3650 гц перекрывается 17 вокодерными каналами. Из них первые 14
Описание
охооная речь
анализатор
^спектра >
Синтезатор
—*-
спектра
T 1*
спектра
сигнал
Полосовой срильтр
возбуждения
Сглажибатш спектра
Нулевой канал
1 выходная речь
Рис.
(низкочастотная часть исходной речи)
8.6. Блок-схема полувокодера (Дэвид, Шредер, Логан и Престиджиакомо)
имеют полосы пропускания по 150 гц, а самые верхние—немного шире. Общая полоса частот полувокодера получилась 1000-f--f-1200 гц, что соответствует примерно трехкратной компрессии. Примененный метод выравнивания спектра показан на рис. 8.7. Принятый сигнал в полосе нулевого канала детектируется и поступает на полосовые фильтры синтезатора. Выходные сигналы фильтров клиппируются для устранения изменений ампли-
Полосебые фильтры
Нулевой о канал 8ь"">ят
-H-
Сигналы управления спектром от анализатора.
Ямплитудные ограничители. \ \
Модулятор
Модулятор
'• модулятор
Выравненный
Выходная речь
Модулятор
Рис. 8.7. Блок-схема выравнивателя спектра (Дэвид, Шредер, Логан, Престиджиакомо)
полувокодеры
335
туды. Затем они подаются на амплитудные модуляторы, управляемые сигналами полосного вокодера.
Были проведены сравнительные испытания разборчивости и качества речи полувокодера, работающего от угольного микрофонного капсуля и телефонного аппарата в полосе частот, равной полосе частот полувокодера (Дэвид, Шредер, Логан и Пре-стиджиакомо). Для большей чувствительности испытаний и для поддержания разборчивости значительно ниже 100% в речь добавлялся маскирующий шум, так что отношение сигнал/шум равнялось 18 дб. Для артикуляционных испытаний применялись таблицы фонетически сбалансированных слов (см. раздел 7.6). Для дикторов-мужчин снижение разборчивости у полувокодера по сравнению с речью, переданной через угольный микрофон в той же полосе, составило 6,1 %, для женщин—10,1 %•
Общее качество речи полувокодера и некоторых трех других методов передачи речи оценивалось по отдельным предложениям. Слушателям было предложено относить прием каждого предложения к категориям: «так же, как и по обычному телефону», или «хуже, чем по обычному телефону». Из слушателей 72% поставили полувокодер на один уровень с обычным телефоном. При сравнении полувокодера с передачей по уплотненным каналам дальней связи к категории «как по обычному телефону» было отнесено 82% оценок, при сравнении с деленным каналом шириной 1800 гц—36% и при сравнении со стандартным полосным вокодером—17%. Эти результаты показывают, что полувокодер явно превосходит полосный вокодер и приближается к обычному телефонному каналу.
8.3.2. Уплотнение и дискретизация
Задача устройства многоканальной системы уплотнения полувокодера в основном та же, что и рассмотренная в разделе 8.2 для полосного вокодера. Основное отличие определяет нулевой канал. Для экономичной передачи в система частотного уплотнения его следует либо оставить без изменений, либо производить им однополосную модуляцию. Передача спектральных каналов может быть в обоих случаях одинакова.
В одной конструкции полувокодера имеются нулевой канал шириной 500 гц и расположенные над ним 13 спектральных каналов (Хоуелл, Шнейдер и Стамп—Howell, Schneider and Stump 1961, a, b). Нулевой канал передается одной боковой полосой, а спектральные каналы—с частично подавленной боковой полосой. В другом аналоговом устройстве применены нулевой канал от 250 до 925 гц и 10 спектральных каналов, перекрываю-
336
СИСТЕМЫ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ТЕЛЕФОНИИ
щие полосу около 3000 гц (Голден, Маклин и Престиджиако-мо — Golden, Maclean and Prestigiacomo). Спектральные каналы передаются путем двухполосной амплитудной модуляции 10 несущих, расположенных через 60 гц в диапазоне 925-=--МбЗО гц. При этом компрессия получается примерно два к одному.
Изучение построения полувокодеров и исследование их работы проводились с помощью современных методов моделирования на цифровых вычислительных машинах (Голден). Для проведения цифрового моделирования разработаны дискретные эквиваленты всех фильтров и узлов аналогового 10-полосного полувокодера (см. раздел 6.2.6). Такая трансформация непрерывной системы в дискретную позволяет моделировать ее с помощью дискретных операций, запрограммированных в цифровой вычислительной машине. В данном примере в машине была описана работа всего вокодера целиком, когда для обработки по заданной программе на ее вход подавались квантованные отсчеты исходной речи.
