Guruh talabasi Jumayev Otabek nta fanidan 2 Oraliq Nazorat ishi

213-17-guruh talabasi Jumayev Otabek

NTA fanidan 2 - Oraliq Nazorat ishi

Вариант -9 ОБ 2	ЎЗБЕКИСТОН РЕСПУБЛИКАСИ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ ВА КОММУНИКАЦИЯЛАРИНИ РИВОЖЛАНТИРИШ ВАЗИРЛИГИ ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ “Нутқни таниш алгоритмлари” фани	ТАСДИҚЛАЙМАН Кафедра мудири
Рақамли фильтрлар ҳақида махлумот беринг. Нутқ сигналларининг информатив хусусиятларини ажратиш. Нутқни синтезлашнинг компилятив модели.

1. 
   Raqamli signalni qayta ishlash (DSP, DSP - ing.  Raqamli signalni qayta ishlash ) - raqamli hisoblash yordamida raqamli usullarga asoslangan signallarni qayta ishlash usullari.
   

Har qanday uzluksiz ( analog ) signal{\ displaystyle s (t)}bo'lishi mumkin muddatini Sampled va level- quantized ( sayisallastirilmak ), deb, raqamli shaklda ifodalangan. Agar signalning namuna olish darajasi{\ displaystyle F_ {d}} signal spektridagi eng yuqori chastotaning ikki baravaridan kam bo'lmagan {\ displaystyle F_ {max}} (ya'ni {\ displaystyle F_ {d} \ geq 2 \ cdot F_ {max}}, Nyquist - Shannon - Kotelnikov teoremasiga qarang ), keyin olingan diskret signal{\ displaystyle s (k)} signalga teng {\ displaystyle s (t)} bu ma'noda {\ displaystyle s (t)}mumkin aynan dan rekonstruksiya{\ displaystyle s (k)}...

Matematik algoritmlardan foydalanish {\ displaystyle s (k)} boshqa signalga aylantirildi {\ displaystyle s_ {1} (k)}kerakli xususiyatlarga ega. Aylantirish signallarining jarayoni deb ataladi filtrlash va filtrlash bir deb ataladi amalga oshirilgan qurilma filtri . Signal namunalari doimiy tezlikda qabul qilinganligi sababli{\ displaystyle F_ {d}}, filtr keyingi namunaga kelgunga qadar amaldagi namunani qayta ishlashga ulgurishi kerak, ya'ni signalni real vaqtda qayta ishlash . Haqiqiy vaqtda signalni qayta ishlash (filtrlash) uchun maxsus hisoblash moslamalari - raqamli signal protsessorlari ishlatiladi .

Bularning barchasi nafaqat uzluksiz signallarga, balki intervalgacha signallarga ham, shuningdek, xotira qurilmalarida qayd etilgan signallarga ham to'liq taalluqlidir . Ikkinchi holatda, ishlov berish tezligi juda muhim emas, chunki sekin ishlov berish paytida ma'lumotlar yo'qolmaydi.

Vaqtinchalik  va chastota mintaqasida signallarni qayta ishlash usullarini ajratib ko'rsatish . Vaqt chastotali o'zgarishlarning ekvivalentligi Furye konvertatsiyasi orqali noyob tarzda aniqlanadi .

Vaqt domenidagi signallarni qayta ishlash zamonaviy elektron osilografiya va raqamli osiloskoplarda keng qo'llaniladi . Raqamli spektr analizatorlari chastota domenidagi signallarni aks ettirish uchun ishlatiladi . Signallarni qayta ishlashning matematik jihatlarini o'rganish uchun MATLAB , Octave , Mathcad , Mathematica , Maple va boshqalarning kompyuter matematik tizimlarining kengaytirilgan paketlari (ko'pincha Signal Processing nomi ostida) ishlatiladi.

So'nggi yillarda, "qisqa to'lqinlar" yordamida signallari ifodalovchi uchun yangi matematik asosi - Dalgacıklar, qilingan keng signali va tasvir qayta ishlash ishlatiladigan . U statsionar bo'lmagan signallarni, uzilishlar va boshqa xususiyatlarga ega signallarni, portlashlar ko'rinishidagi signallarni qayta ishlash uchun ishlatilishi mumkin.

Signallarni qayta ishlashda , bir raqamli filtri bir kuni amalga matematik operatsiyalar bir tizimi timsoli , diskret-vaqti signali kamaytirish yoki signal ayrim jihatlarini rivojlantirish. Bu boshqa asosiy elektron filtr turidan , analog filtrdan farq qiladi , bu doimiy uzluksiz analog signallarda ishlaydigan elektron zanjir .
Raqamli filtrlash tizimi odatda kirish signalini namuna olish uchun analog-raqamli konvertordan (ADC), so'ngra mikroprotsessordan va ma'lumotlarni saqlash va filtrlash koeffitsientlarini saqlash uchun xotira kabi ba'zi tashqi komponentlardan iborat. mikroprotsessor ADC dan olingan raqamlar bo'yicha kerakli matematik operatsiyalarni bajarish orqali raqamli filtrni amalga oshiradi. Ba'zi bir yuqori samarali dasturlarda FPGA yoki ASIC umumiy maqsadli mikroprotsessor o'rniga yoki filtrlash kabi operatsiyalarni tezlashtirish uchun o'ziga xos parallel parallel arxitekturaga ega bo'lgan maxsus raqamli signal protsessori (DSP) ishlatiladi.
Raqamli filtrlar murakkabligi oshganligi sababli ekvivalent analog filtrga qaraganda qimmatroq bo'lishi mumkin, ammo ular amaliy filtrlar kabi amaliy yoki imkonsiz bo'lgan ko'plab amaliy dizaynlarni yaratadilar. Raqamli filtrlar ko'pincha juda yuqori buyurtma bilan bajarilishi mumkin va ko'pincha chiziqli fazali javob berishga imkon beradigan cheklangan impulsga javob beruvchi filtrlardir . Haqiqiy vaqtda analog tizimlar kontekstida ishlatilganda, raqamli filtrlar ba'zida bog'liq analog-raqamli va raqamli-analogga aylantirish va piyodalarga chalinganligi sababli muammoli kechikishga ega (kirish va javob o'rtasidagi vaqt farqi). filtrlar yoki ularni amalga oshirishda boshqa kechikishlar tufayli.
Raqamli filtrlar odatiy va radio , uyali telefon va AV qabul qilgich kabi kundalik elektronikaning muhim elementidir .

2. 
   Signal - bu ma'lumotni uzatish, qayta ishlash va saqlashda foydalanish uchun xabarning moddiy mujassamlanishi. Signal - bu bitta tizim tomonidan yaratilgan yoki kosmosga uzatilgan ( aloqa kanali orqali ) yoki bir nechta tizimlarning o'zaro ta'siri jarayonida paydo bo'lgan kod ( belgi , belgi ) . Signalning ma'nosi va ahamiyati qabul qilish tizimida ro'yxatdan o'tkazilgandan va talqin qilinganidan keyin paydo bo'ladi.
   

Signal (yilda axborot-kommunikatsiya nazariyasi ) bir emas axborot tashuvchisi qabul qilish uchun ishlatiladigan xabarlarni ham bir aloqa tizimi .
Maxsus adabiyotlarda ushbu atama uchun juda qulay ta'rifni shakllantirishga urinishlar ko'p.

A signal mumkin hosil , lekin uning qabul a farqli o'laroq, talab qilinmaydi xabar aks holda u bir xabar emas, qabul qiluvchi tomonida tomonidan qabul qilinishi mo'ljallangan. Signal har qanday jismoniy jarayon bo'lishi mumkin, uning parametrlari uzatiladigan xabarga muvofiq o'zgaradi (yoki topiladi).

Deterministik yoki tasodifiy signal, matematik model bilan tavsiflanadi, bu signal parametrlarining o'zgarishini tavsiflovchi funktsiya. Signalni vaqt funktsiyasi sifatida namoyish etishning matematik modeli nazariy radiotexnikaning asosiy kontseptsiyasi bo'lib, u radiotexnika qurilmalari va tizimlarini tahlil qilish uchun ham, sintez qilish uchun ham samarali bo'ldi . Radiotexnika sohasida foydali ma'lumotni etkazib beradigan signalga alternativa shovqin - odatda signal bilan o'zaro ta'sir qiladigan va (masalan, qo'shib) vaqtning tasodifiy funktsiyasi. Nazariy radiotexnikaning asosiy vazifasi shovqinni majburiy hisobga olgan holda signaldan foydali ma'lumotlarni olishdir.

A tushunchasi signali uchun bir imkon beradi mavhum bir muayyan dan jismoniy miqdori , masalan, joriy, kuchlanish, akustik to'lqinlar uchun, va jismoniy ma'noda tashqi ma'lumotlar tilbiriktirganini va odatda tomonidan buzadilar signallari, uni qazib olish bilan bog'liq hodisalarni ko'rib chiqish shovqin . Tadqiqotda signal ko'pincha vaqt funktsiyasi sifatida ifodalanadi, uning parametrlari kerakli ma'lumotlarni olib yurishi mumkin. Ushbu funktsiyani ro'yxatga olish usuli, shuningdek shovqinli shovqinni qayd etish usuli matematik signal modeli deb nomlanadi .

Bir signal tushunchasi munosabati bilan, bunday asosiy tamoyillari Kibernetika qilingan formuladan ko'rinib tushunchasi kabi lenta kengligi tomonidan ishlab chiqilgan bir aloqa kanali, Klod Shannon, va tushunchasi optimal qabul ishlab, V.A.Kotelnikov tomonidan .

Signallarning tasnifi

Axborot tashuvchining jismoniy tabiati bo'yicha:

elektr;

elektromagnit;

optik;

akustik

va boshqalar;

Signalni o'rnatish usuli bo'yicha:

analitik funktsiya tomonidan berilgan muntazam (deterministik) ;

tartibsiz (tasodifiy), istalgan vaqtda ixtiyoriy qiymatlarni oladigan. Bunday signallarni tavsiflash uchun ehtimollar nazariyasining apparati ishlatiladi .

Signal parametrlarini tavsiflovchi funktsiyaga qarab [4] mavjud :

doimiy (analog),

doimiy ravishda kvantlangan,

diskret-uzluksiz va

diskret kvantlangan signallar.

Doimiy (analog) signal 


Analog signal

Asosiy maqola: Analog signal

Ko'pgina signallar mustaqil o'zgaruvchiga doimiy ravishda bog'liqdir (masalan, ular vaqt ichida doimiy ravishda o'zgarib turadi) va har qanday qiymatlarni biron bir oraliqda qabul qilishi mumkin. "Uzluksiz vaqt ichida va uzluksiz amplituda diapazonli signallarga analog signallar ham deyiladi." Analog signallarni (AS) vaqtning ba'zi bir doimiy matematik funktsiyasi bilan tavsiflash mumkin.

O'zgaruvchan tok misoliga garmonik signal keltirilgan: s (t) = A cos (ω t + φ) .

Analog signallar telefoniya, radioeshittirish, televidenieda ishlatiladi. Bunday signalni qayta ishlash uchun raqamli tizimga kiritish mumkin emas, chunki har qanday vaqt oralig'ida u cheksiz qiymatlar to'plamiga ega bo'lishi mumkin va uning qiymatini aniq (xatosiz) ko'rsatish uchun cheksiz bit kengligi raqamlari talab qilinadi. Shuning uchun analog signalni tez-tez berilgan bit kengligidagi raqamlar ketma-ketligi bilan ifodalash uchun aylantirish zarur.

Mutaxassislar orasida "analog signal" atamasini baxtsiz va eskirgan deb hisoblash kerak va uning o'rniga " uzluksiz signal " atamasidan foydalanish kerak degan fikr bor .

Diskret-uzluksiz (diskret) signal 


Diskret signal

Asosiy maqola: Namuna olish darajasi

"Diskret signallar (diskret vaqtdagi signallar) diskret vaqtlarda aniqlanadi va raqamlar ketma-ketligi bilan ifodalanadi." [3]

Analog signal namuna signal diskret vaqtlarda qabul qilingan qadriyatlar bir ketma-ketlikda sifatida tasvirlaydi qilinadi, deb t i ( i indeks bo'lgan). Odatda ketma-ket namunalar orasidagi vaqt intervallari ( Dt i = t i - t i - 1 ) doimiy bo'ladi; bu holda, $ \ Delta t $ tanlov oralig'i deb nomlanadi . X (t) signal qiymatlari o'lchov momentlarida, ya'ni x i = x (t i ) da hisoblar deyiladi .

Doimiy-kvantlangan signal [ tahrirlash | kodni tahrirlash ]


Miqdor signal

Asosiy maqolalar: Kvantizatsiya (signalni qayta ishlash) va Bit chuqurligi

Kvantlash paytida signal qiymatlarining butun diapazoni sathlarga bo'linadi, ularning soni berilgan bit kengligi raqamlarida ifodalanishi kerak. Ushbu darajalar orasidagi masofa kvantlash bosqichi called deb nomlanadi. Ushbu darajalar soni N ga teng (0 dan N - 1 gacha). Har bir darajaga raqam beriladi. Signal namunalari kvantlash darajalari bilan taqqoslanadi va signal sifatida ma'lum bir kvantlash darajasiga mos keladigan raqam tanlanadi. Har bir kvantlash darajasi n-bitli ikkilikda kodlangan. Kvantlash darajalari soni N va ushbu darajalarni kodlovchi ikkilik sonlarning bitlari n soni n ≥ log 2 (N) munosabati bilan bog'liq .

Muvofiq GOST 26.013-81 [D: 2] , bunday signallari muddatga "tomonidan belgilanadi ko'p signal ".

Diskret-kvantlangan (raqamli) signal 


Raqamli signal

Asosiy maqola: Raqamli signal

Raqamli signallarga ikkala mustaqil o'zgaruvchi (masalan, vaqt) va daraja alohida bo'lgan signallar kiradi. [5]

Analog signalni cheklangan uzunlikdagi raqamlar ketma-ketligi sifatida ko'rsatish uchun uni avval diskret signalga aylantirish va keyin miqdorini aniqlash kerak . Kvantizatsiya - bu namuna olishning alohida holati, agar namuna olish kvant deb ataladigan bir xil miqdordagi bo'lsa. Natijada, signal shu tarzda ifodalanadiki, har bir berilgan vaqt oralig'ida signalning taxminiy (kvantlangan) qiymati ma'lum bo'lib, uni butun son sifatida yozish mumkin . Bunday raqamlarning ketma-ketligi raqamli signal bo'ladi.

3. 
   Hozirgi kunda inson nutqini sintez qilish uchun mavjud bo'lgan barcha usullar ikkita modeldan foydalanishga asoslangan - kompilyatsiya sintezi modeli va formant-vokal modeli.
   

Keling, ushbu modellarning xususiyatlarini ko'rib chiqamiz.

Sintez qilingan model

Kompilyatsiya sintezi modeli ma'ruzachi tomonidan talaffuz qilingan alohida tovushlarning yozib olingan namunalarini birlashtirish (tuzish) orqali nutq sintezini o'z ichiga oladi.

Ushbu model yordamida kelajakda nutq sintez qilinadigan tovush fragmentlari ma'lumotlar bazasi tuziladi.

Bir qarashda, bu yondashuv juda qiyin bo'lmasligi kerak.

Darhaqiqat, GoldWave muharriri singari mikrofon va ovoz muharriri yordamida siz turli xil tovushlar fayllari to'plamini yaratishingiz, so'ngra ularning tarkibini ma'lumotlar bazasiga saqlashingiz mumkin.

Matnli xabarlar bilan audio WAV fayllarini yaratish orqali siz Microsoft Windows operatsion tizimini va uning ko'plab dasturlarini, masalan, elektron pochta dasturlari, ishlab chiqish vositalari va boshqalarni ovoz bilan tinglashingiz mumkin.

Tuzilgan sintez modeli, asosan, eng oddiy hollarda, agar sintezator nisbatan kichik va ma'lum iboralar to'plamini talaffuz qilishi kerak bo'lsa, mos keladi. Bu juda yuqori nutq sifatini ta'minlaydi. Ammo, bu tabiiy inson nutqi sintez uchun ishlatilishini eslasak, bu haqiqat ajablanarli emas.

Shunga qaramay, yig'ilgan tovush parchalari bilan birlashganda, intonatsiyaning buzilishi va bo'shliqlari quloqqa sezilishi mumkin. Bundan tashqari, fonema va allofonlarning har xil intonatsiyaga ega talaffuzining barcha xususiyatlarini hisobga olgan holda, tovush parchalarining katta ma'lumotlar bazasini yaratish juda murakkab va zahmatli ishdir.

Rasmiy ovoz modeli

Vokal modeli inson vokal traktini modellashtirishga asoslangan.

Ushbu model neyron tarmoqlari yordamida amalga oshirilishi mumkin va o'z-o'zini o'rganishga imkon beradi. Afsuski, vokal traktining xususiyatlarini aniq modellashtirish qiyinligi, shuningdek nutqning intonatsion modulyatsiyasini hisobga olgan holda, formant-vokal modeli sintez qilingan nutq tovushlarining nisbatan past aniqligiga ega. Shunga qaramay, ushbu model yordamida tuzilgan zamonaviy nutq sintezi dasturlari juda tushunarli nutqni sintez qiladi va bir qator hollarda ishlatilishi mumkin.

E'tibor bering, favqulodda vaziyatlar uchun ovozli ogohlantirish tizimlari sintez qilingan model yordamida yaxshiroq tuziladi, chunki bunday tizimlarda nutqni tushunarli qilish birinchi o'ringa chiqadi.

"Kundalik" nutq sintezatorlariga kelsak, formanto-ovozli model ularda ham muvaffaqiyatli qo'llanilishi mumkin. Ushbu model 1-rasmda sxematik tarzda ko'rsatilgan.

Shakl.1. Nutqni sintez qilishning rasmiy ovoz modeli
Modelni tuzishda odamning artikulyatsiya apparati to'g'risidagi ma'lumotlar, shuningdek fonetika va tilshunoslik ma'lumotlari ishlatilgan. Ko'rib turganingizdek, asl signal sifatida ovoz manbai va shovqin generatorining kombinatsiyasi ishlatiladi. Chopper va rezonansli qurilma vokal traktining ishlashini simulyatsiya qiladi. Ushbu simulyatsiya natijasida nutq ovozi chiqadi.

Shu bilan birga, modelning sifati va uning murakkabligi o'rtasida murosaga erishish uchun o'rganilayotgan tizimning quyidagi asosiy parametrlari tanlandi:

- asosiy ohang chastotasi;

- shovqin chastotasi;

- ustozlar soni;

-har bir formantning markaziy chastotasi;

- har bir formantning hissasi.

Ovoz balandligini chastota aniqlaydi. Ushbu parametr sizga savol tug'dirmasligi kerak. Shovqinning chastotasiga kelsak, bu erda tushuntirish berish kerak.

Shovqin paydo bo'lishi - bu juda ko'p jarayon, masalan, havo oqimining bosimi va tezligi, havo yo'lining geometrik shakli, materialning akustik xususiyatlari va boshqalar. juda qiyin vazifa.

Shu bilan bir qatorda, siz oq shovqinlardan foydalanishingiz mumkin, ularning spektri ba'zi bir qonunlarga muvofiq taqsimlanadi (masalan, Gauss) ba'zi bir markaziy chastotalar haqida. Bunday holda taqsimot qonuni eksperimental ravishda tanlanadi va bu holda shovqin chastotasi yuqorida aytib o'tilgan markaz chastotasi.

Nutqni shakllantirishda ishtirok etadigan faol forma soni eksperimental ravishda tanlanadi va 4 taxminiy qiymat sifatida ishlatiladi.

Formant vokal traktidagi rezonans bo'lgani uchun, rezonans chastotasi va konvertga ega. Zarf shakli eksperimental tarzda ham aniqlanadi, birinchi taxminiy ravishda u Gauss taqsimotidir.

Har bir formantning hissasi formantning asosiy signalga qanchalik ta'sir qilishini aniqlaydi.

Yuqoridagi parametrlarning barchasi, formantslar sonidan tashqari, turli xil tovushlarni olish uchun nutqni shakllantirish paytida o'zgaradi. Nutqni yaxshi sintez qilish uchun batafsilroq model yaratish kerak bo'lsa-da, berilgan parametrlar sintezlangan tovushlarni tushunarli qilish uchun yetarli.