ШПТ - Очистка речи от шумов для систем связи на транспорте

Общее описание

Системы связи (как цифровые так и аналоговые), эксплуатируемые в "полевых" условиях, в том числе на транспорте, функционируют в условиях повышенных фоновых акустических шумов, что приводит к нежелательному маскированию речи шумом, снижению качества и разборчивости, быстрой утомляемости операторов и в долговременной перспективе ведет к нарушениям слуха.

Данный алгоритм очистки речи от шумов предназначен для совместной работы с высококачественными вокодерами и речепреобразующими устройствами (РПУ), а также для применения в системах связи без кодирования речи, как цифровых, так и аналоговых (АМ/ЧМ/телефония). Он дает заметный положительный эффект улучшения отношения сигнал-шум (ОСШ) для речевого сигнала с умеренным уровнем мешающих акустических шумов с сохранением высокого качества и разборчивости исходной речи.

Представленный алгоритм очистки речи от шумов относится к адаптивным алгоритмам шумоочистки с одним входом. Комплесный спектр зашумленного сигнала на входе системы представляет собой сумму спектров речевого сигнала и шумов. Разделение речи и шумов с перекрывающимися частотными спектрами проводится в частотной области на основе метода спектрального вычитания. Устройство адаптируется к спектральному составу шумового сигнала и повышает контрастность спектра речевого сигнала так, чтобы улучшить восприятие речи человеком.

Сложность решаемой задачи заключается в том, что комплексный (амплитудный и фазовый) спектр шумового сигнала неизвестен. Его можно только приблизительно оценить, используя и анализируя смесь речи и шума, которая доступна для обработки на входе системы. Основным признаком, отличающим шум от речи является его квазистационарность. Предполагается, что статистические характеристики спектра шума изменяются медленнее, чем у спектра речи.

Возникающая ошибка аппроксимации спектра речи может проявлять себя на выходе в виде так называемого "музыкального шума", который в данном алгоритме значительно снижен путем выбора подходящей функции адаптивной фильтрации при обработке спектра, а также за счет сглаживания в частотной и во временнОй областях.

Эффективность применеия алгоритма шумоочистки можно оценить на звуковых файлах, приведенных ниже.

При использовании с цифровыми вокодерами блок очистки речи от шумов рационально размещать на их входе (на передающей стороне). При использовании в высоскоростных каналах цифровой связи без кодирования или в аналоговых каналах связи блок очистки речи от шумов рационально размещать на приемной стороне (под контролем оператора).

Испытания показали, что алгоритм способен повысить качество и разборчивость речевого сигнала в шумах и, таким образом, обеспечить более высокий комфорт и надежность связи в реальных условиях эксплуатации.

[наверх] [на главную]

Реализация

Алгоритм шумоочистки реализован для ПЭВМ как в виде Си модели в арифметике с фиксированной точкой с файловым вводом-выводом сигналов, так и в виде DLL для ОС WIN32, работающей в реальном масштабе времени.

При реализации в устройстве Заказчика алгоритм доступен для применения как в виде библиотеки (подпрограммы) для ЦПОС семейства TMS320C54x, так и в виде автономного шумопонижающего устройства (ШПУ) на основе малогабаритного модуля ЦОС с аналоговыми входами и выходами.

[наверх] [на главную]

Звук

По следующим звуковым файлам вы сможете оценить качество работы алгоритма:

Шум в вагоне метро

Шум в автомобиле, скорость 70 км/ч, окна открыты

Шум в аналоговом канале УКВ ЧМ, ОСШ +3 дБ

Шум толпы, ОСШ +12 дБ

Шум улицы, ОСШ +12 дБ

Шум автомобиля, ОСШ +12 дБ

Шум автомобиля, ОСШ +9 дБ

Шум автомобиля, ОСШ +6 дБ

Шум автомобиля, ОСШ +3 дБ

[наверх] [на главную]