Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. 13, № 2

 

Тактакишвили В.Г., Попов О.Б., Абрамов В.А., Борисов А.А. «Методы компактного представления, оценки и обработки звуковых сигналов на основе их комплексного представления» T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 13, № 2, с. 11-17 (2019)

Предметом исследования является комплексное представление звуковых сигналов. Целью работы являются предложения по разработке методов контроля, обработки и компактного представления звуковых сигналов на основе их комплексного представления. Показано, что практически все каналы, передающие звуковой сигнал, адаптивно меняют свои характеристики в соответствии со свойствами сигнала, что не позволяет сохранить его форму. Выяснено, что алгоритмы, используемые при компактном представлении звукового сигнала, его обработке и объективной оценке качества звучания, достигли предельных возможностей, достижимых при существующих способах представления сигнала во временной и частотной областях. В связи с этим актуальной является задача по разработке новых способов представления звуковых сигналов, которые основаны, в частности, на комплексном представлении сигнала, позволяющего проводить раздельное описание и обработку таких его модуляционных параметров, как аналитическая (Гильбертовская) огибающая, мгновенная фаза и ее первая производная – мгновенная частота. Показано, что основные трудности связаны с необходимостью обеспечения высокой точности формирования ортогонального сигнала, что затруднительно для широкополосных звуковых сигналов. Выяснено, что допустимая ошибка при синтезе ортогонального сигнала не должна превышать 10–5. Обращается внимание на то, что точность синтеза ортогонального сигнала во многом определяется правильным подбором используемой при БПФ оконной функции. Минимальным уровнем боковых лепестков, из известных функций, обладает окно Наттолла, однако, поскольку это окно при любом коэффициенте перекрытия не обеспечивает единичного коэффициента передачи, необходимо введение дополнительной компенсирующей функции после ОБПФ. Показано, что представление звукового сигнала в виде аналитической огибающей и косинуса мгновенной фазы позволило разработать оригинальный, практически безынерционный способ регулирования уровней звукового сигнала, дающий возможность существенно повысить его относительную среднюю мощность без изменения динамического диапазона сигнала, что недостижимо для существующих аналогов. Решение, которое позволило снять проблему возникновения искажений при регулировании, состоит в разделении аналитической огибающей на низкочастотную (НЧ) и высокочастотную (ВЧ) составляющие. Разработанный алгоритм неискажающего компандирования позволяет снизить уровень передаваемого сигнала, как минимум, в два раза – с запасом на искажения реального канала, т.е. уменьшить его мощность в четыре раза, одновременно ОСМ компрессированного сигнала возрастет в 2,5 раза. На основе использования усредненной мгновенной частоты сигнала, выделенной в результате комплексного представления этого звукового сигнала, разработан новый способ адаптивной фильтрации. Разработан способ компактного представления звукового сигнала путем формирования из параметров мгновенной частоты и Гильбертовской амплитудной огибающей квазипостоянных и переменных сигналов на первой, второй и третьей ступенях модуляционного разложения. Показано что использование модуляционных параметров при комплексном представлении сигнала, позволяет повысить эффективность алгоритмов объективной оценки качества передачи сигнала звукового вещания в трактах без сохранения формы, какими являются все современные аналоговые и цифровые тракты. Результаты работы, направленные на разработку новых методов и алгоритмов контроля, обработки и компактного представления звуковых сигналов на основе их комплексного представления позволяют внести как теоретический так и практический вклад в отношении систем формирования, воспроизведения, передачи и хранения звуковых информационных сигналов.

T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 13, № 2, с. 11-17 (2019) | Рубрика: 13.01