O’zbekiston respublikasi axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlanshtirish vazirligi

Nutqli signallarni raqamli ko’rinishda berilishi

Raqamlashtirish jarayoni qabul qilingan signal sifatini aniqlaydigan ikkita muhim parametr bilan tavsiflanadi. Birinchi parametr namuna olish tezligi yoki namuna oluvchi deb ataladi va analog kuchlanish qanday tezlikda yozilishini aniqlaydi. Misol uchun, agar namuna olish tezligi 44,1 kHz bo'lsa, demak, bu analog signal sekundiga 44 100 marta yoziladi (o'lchanadi).
Nazariy ma'lumotlarga ko'ra, uning namunalaridan signalni aniq rekonstruksiya qilish uchun namuna olish chastotasi maksimal ovoz chastotasidan kamida ikki baravar ko'p bo'lishi kerak. Odam qulog'i aniqlaydigan audio signalning maksimal chastotasi 20 kHz bo'lgani uchun, 44,1 kHz chastotali namuna olish tezligi konversiya talablariga to'liq javob beradi. Biroq, konvertor ishlab chiqaruvchilari so'nggi paytlarda ovoz sifatiga ta'sir qiladi deb o'ylab, namuna olish tezligini doimiy ravishda oshirib kelmoqdalar.
Masalan, "oldies" kompakt diskini almashtirgan yangi DVD formati 96 kHz chastotali ovoz ma'lumotlarini yozib olishni nazarda tutadi, lekin bu ham chegara emas. 192 kHz va undan ham yuqori ishlaydigan qurilmalar bor!
Raqamlashtirish jarayonini tavsiflovchi ikkinchi muhim parametr - bit chuqurligi. Bu bir zumda signal amplitudalarini o'lchash aniqligi bilan bog'liq
Nutqning analogdan raqamli konversiyasi ma'lum vaqt oralig'ida nutq signalining amplitudasining bir zumlik qiymatlarini olishga asoslangan. Bu operatsiya signallarni tanlash deb ataladi va 1 -rasmda ko'rsatilgan.
Ma'lumki, har qanday signalni uning spektri yoki band bo'lgan tarmoqli kengligi bilan tavsiflash mumkin. V. Kotelnikov teoremasi yoki G. Nyquist mezoniga ko'ra, namuna olish tezligi (namuna olish) signal egallagan tarmoqli kengligining ikki barobariga teng yoki undan katta bo'lishi kerak. Inson qulog'i 20 kHz gacha bo'lgan signallarni qabul qilishi mumkin
Yuqori chastotali komponentlar ovozli signalga individuallik va ekspressivlikni beradi va masalan, musiqiy kompozitsiyalarni uzatishda muhim ahamiyatga ega. Masalan, kompakt disklarga raqamli yozish 44,1 kHz chastotali namuna olish tezligidan foydalanadi.
Analog telefoniyada 0,3 - 3,4 kHz diapazonli ovoz uzatish uchun muhim bo'lib, telefon sifatini ta'minlaydi. Bunday holda, 8 kHz chastotali namuna olish tezligi etarli. Bu past namuna olish tezligi raqamli tabiiy nutq signalini tiklashda buzilishlarga olib kelishi mumkin, shuning uchun analog-raqamli konvertatsiyadan oldin past o'tkazgichli filtr (LPF) bilan cheklangan.

Rasm.1. Signalni tanlash
Nutq signalining har bir namunasining amplitudali qiymatlarini raqamli kanallar orqali uzatish uchun ular daraja bo'yicha kvantlanadi. Qayta qurilgan analog signal sifatiga qo'yiladigan talablarga qarab, uni raqamli shaklda ko'rsatish uchun turli uzunlikdagi kodlar ketma -ketligidan foydalanish mumkin. Disklarga yozish uchun 16 bit ishlatiladi, bu 65536 kvantlashtirish bosqichiga to'g'ri keladi. Telekommunikatsiyada 256 ta kvantlashtirish bosqichini ta'minlaydigan atigi 8 bit ishlatiladi. Kvantlash amaliyoti 2 -rasmda ko'rsatilgan.

2 -rasm. Kvantlash operatsiyasi
Kodlar ketma-ketligi nutq signali amplitudasining mumkin bo'lgan diapazonini tavsiflay olishi kerak. dinamik diapazon. Chiziqli kvantlashtirish, kvantlashtirish bosqichi kirish signaliga chiziqli bog'liq bo'lsa, unchalik samarali emas, chunki katta amplitudali namunaning paydo bo'lish ehtimoli juda kichik va kod maydoni "bo'sh". Bundan tashqari, chiziqli munosabat bilan, katta amplitudali namunalar uchun signal-to-shovqin nisbati kichik amplitudali namunalarga qaraganda yuqori.
ITU-T tomonidan tasdiqlangan ikkita komponentli xususiyatlar mavjud (G.711 tavsiyanomasi). AQShda, Kanadada, Yaponiyada va boshqa ba'zi mamlakatlarda "mu" qonuniga muvofiq kompadatsiya keng tarqalgan, Evropada A. qonuniga binoan kompad.
Bu qonunlarning ikkalasi ham bir xil tamoyillar asosida qurilgan. Butun dinamik diapazon 16 ta segmentga bo'linadi, 8 ta ijobiy va 8 ta kirish signalining salbiy qutblari uchun
Har bir segment o'z navbatida 16 ta kvantlashtirish bosqichiga bo'linadi. Shunday qilib, kod ketma -ketligi bitta qutbli bitdan, segment raqami bilan uchta bitdan va kvantlashtirish bosqichi raqami bilan to'rt bitdan iborat. Mu moslama xarakteristikasi signalni kuchsizroq uzatishni ta'minlaydi, lekin dinamik diapazonda A qonunidan past bo'ladi. Qonun A ishlatilganda, aslida 13 segment olinadi, to'rtta kichik amplitudalar segmenti bir segmentga yaqinlashadi. 3 -rasmda qonun A kompadatsiyasi egri chizig'i ko'rsatilgan.

Qabul qiluvchi tomonda raqamli-analogli konvertatsiyadan oldin asl signalni tiklash uchun kengaytirish operatsiyasi qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda kompot va kengaytirish operatsiyalari ROMdagi jadvallar yordamida amalga oshirilmoqda.
Nutqning chastota diapazoni 70-7000 Gts oralig'ida. Ovoz balandligi darajasini baholashda 1 kHz chastotadagi minimal qiymat P0 tovush bosimi uchun mos yozuvlar sifatida tanlanadi, bunda ovoz allaqachon eshitiladi, ya'ni. P0 = 2 × 10-5N / m2. Ovoz bosimi darajasi nisbati bilan belgilanadi, bu erda P - tovush bosimi qiymati. Dinamik diapazon - signalning maksimal va minimal darajalari o'rtasidagi farq.
Nutqning dinamik diapazoni 35-45 dB ni tashkil qiladi.
Raqamli ovoz yozish tizimi analogli nutq signalini raqamlashtirishni talab qiladi. Analog-raqamli konvertatsiya (ADC) natijasida uzluksiz signal diskret namunalar ketma-ketligiga aylanadi, ularning har biri analog signalni shu nuqtada ma'lum aniqlikda tavsiflovchi tamsayıdir. Taqdimotning aniqligi qabul qilingan raqamlar diapazonining kengligiga va shuning uchun ADC imkoniyatlariga bog'liq.
Signalni namunalarga bo'lish jarayoni namuna olish deyiladi. Namunalar soniyasiga soniga namuna olish tezligi deyiladi. Namuna olish chastotasi D, Kotelnikov teoremasiga ko'ra, aylantirilgan analog signalning maksimal chastotasidan kamida ikki baravar ko'p bo'lishi kerak. Gap shundaki, ADC yordamida raqamli shaklga o'tkaziladigan signal spektri davriy xarakterga ega. (Signalning spektri - bu signalning intensivligi va chastotalar taqsimoti.)
ADC raqamiga yaxlitlash bilan signalni o'lchash jarayoni kvantizatsiya deb ataladi. Raqamli ovoz yozish tizimining zarur dinamik diapazonini hisobga olgan holda, kvantlashtirish bitlarining kerakli sonini D = 6n + 1.8 ifodasidan aniqlash mumkin, bu erda D - dinamik diapazon (dBda), n - ikkilik bitlar soni. Bundan ma'lum bo'ldiki, nutqni yozish uchun har bir namuna uchun kamida sakkiz bit ajratish kerak.
Ta'rif 1.
X ramka (uzunlik N) - s1, ..., sk, ..., sN nutq signallari namunalarining yakuniy ketma –ketligi.
Ta'rif 2.
Ibratli amalga oshirish - bu iboraning talaffuzini raqamli yozuv (X (1), ..., X (t), ..., X (L) ramkalar ketma -ketligi ko'rinishida, bu erda L - bajarilish davomiyligi. , X (t) = s (t) 1,. .., s (t) k, ..., s (t) N. Ramka uzunligi, masalan, D = 22.05 kHz namuna olish tezligi 11,6 milodiy vaqtga to'g'ri keladigan N = 256 sobit.
Ovozli namuna olishning ishlatilgan tezligi:
8000 Gts - telefon, nutq uchun etarli, Nellymoser kodek;
• 11,025 Gts;
• 16000 Gts;
• 22 050 Gts - radio;
• 32000 Gts;
• 44 100 Hz - Audio CDda ishlatiladi;
• 48000 Gts - DVD, DAT;
• 96000 Gts - DVD -Audio (MLP 5.1);
• 192,000 Gts - DVD -Audio (MLP 2.0)
XULOSA
Nutqni tanish masalasida hosil bo’ladigan chiquvchi ma’lumot tanish jarayonini osonlashtirish maqsadida FE bloki kelayotgan ma’lumotni,tovush signalini amalga oshirishi kerak. FE blokini ishlab chiqadigan ushbu loyihada qo’llanilgan yondashuv uni ikkita mos bloklar ostiga bo’ladi: birinchisi nutqni kodlashtirish texnikasiga asoslangan, va ikkinchisi kelajakdagi yaxshilashlar uchun SOM(ma’lumot o’lchamlilik qisqartmasi). Qisqacha qilib aytganda, loyihaning asosiy hissasi quyidagicha:
Birinchisi bizning ehtiypjlarimizni qondiradigan yangi texnologiyani topish
uchun bozor tadqiqotini olib boorish.Biz uni topdik va shuningdek uni adekvat rivojlantirish muhiti uchun tayyorladik.
Keyinchalik, biz to’liq audio yozgich va pleyr qurdik. Bu vazifa unchalikham
kerakli emas edi, ammo undan ko’zlangan maqsad C++dasturlash malakasini oshirish edi. Ushbu audio rekorder va pleyr bilan biz biror bir vaqt mobaynida ovozni yozib olishga qodirmiz, turli hil namunaviy tezliklar , turli o’lchamlar va nihoyat nutq kodlashtirishga o’xshagan kelasi jarayonlar uchun biz uni .wav faylida saqlay olamiz. Qo’shimchasiga biz yozib olingan signallarni ijro etishimiz va tinglashimiz mumkin bo’lamiz.
Nihoyat, biz ITU-Tning G.729 Tavsiyasiga asoslangan nutq tanish tizimi uchun FE blokini yaratdik. Bu tavsiya Chiziqli Bashorat Qiluvchi Kodlashtirishdan qo’llaniladigan nutq signallarning kodlashtirish uchun algoritmning tasnifini o’z ichiga oladi. Bu tavsiya shuningdek, qoniqtiradigan natijalarni oladigan o’zimizning
dasturni qurish uchun namuna sifatida qo’llaniladigan C kodining electron nusxasini
o’z ichiga oladi