|
Системы внутренней голосовой связи (intercom) на транспорте
и связи с диспетчерскими пунктами функционируют в условиях повышенных
акустических шумов, что приводит к быстрой утомляемости и потери слуха
операторов.
Рассмотрим как с этим можно бороться на примере экстренной
связи "пассажир - машинист" в метрополитене, где сложилась особо критичная
ситуация, когда во время движения поезда внутренняя связь почти полностью
заблокирована окружающим шумом.
Устройство шумоподавления (далее - ШПМ) предназначено
для очистки речи от шумов и повышения ее качества и разборчивости при
приеме машинистом голосовых сообщений от пассажира по системе экстренной
голосовой связи "пассажир - машинист" (СЭСПМ) в вагонах метополитена
81 серии. Шумоподавитель включается в разрыв двухпроводной линии, подходящей
к громкоговорителю СЭСПМ в кабине машиниста.
Функциональная схема шумоподавителя приведена на рисунке:
Шумоподавитель состоит из нескольких узлов, главным из
которых является модуль цифровой обработки сигналов (ЦОС), который осуществляет
преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую (и обратно) и реализует
алгоритм понижения уровня шумов в речевом сигнале.
Блок питания формирует все необходимые для работы шумоподавителя
питающие напряжения из бортового напряжения. Коммутатор предназначен для
подключения и отключения шумоподавителя во внешние цепи прохождения речевого
сигнала.
Узел контроля служит для формирования сигнала исправности
и работоспособности шумоподавителя. При наличии сбоя в работе ШПМ автоматически
отключается, обеспечивая прямое электрическое прохождение сигнала без
обработки.
Регулятор уровня предназначен для подстройки уровня сигнала,
поступающего на аналоговый вход модуля ЦОС. Усилитель низкой частоты обеспечивает
необходимую выходную мощность и позволяет регулировать амплитуду выходного
сигнала.
Шумоподавитель выполнен в виде автономного устройства
в металлическом корпусе размером 115х90х55 мм. На корпусе установлена
вилка 2РМДТ24Б10Ш5В1В для подключения внешних цепей и выключатель питания.
Так же в отверстиях корпуса установлены светодиоды "Питание"
и "Работа".
Расположение органов подключения, управления и индикации
на корпусе шумоподавителя приведены на рисунке. Выключатель питания на
этом рисунке показан в положении "выключено".
Данный алгоритм очистки речи от шумов относится к адаптивным
алгоритмам шумоочистки с одним входом. Разделение речи и шумов с перекрывающимися
частотными спектрами проводится в частотной области на основе спектрального
вычитания.
Комплесный спектр зашумленного сигнала представляет собой
сумму спектров речевого сигнала и шума. Следовательно, подавить шум в
речевом сигнале можно путем вычитания из спектра зашумленного сигнала
спектр шума, в результате чего мы получим спектр очищенного речевого сигнала.
Сложность данной задачи заключается в том, что комплексный
(амплитудный и фазовый) спектр шума неизвестен. Его можно только приблизительно
оценить, используя смесь речь+шум, которая доступна для обработки. Возникающая
ошибка аппроксимации проявляет себя в виде так называемого "музыкального
шума", который уменьшается путем выбора подходящей функции обработки
спектра, а также за счет сглаживания в частотной и временной областях.
Алгоритм адаптивной очистки речи от шума реализован в
виде Си модели для ПЭВМ с файловым вводом-выводом сигналов, в виде DLL,
работающей в реальном масштабе времени, а также на сигнальном процессоре
семейства TMS 320VC5409 в составе модуля ЦОС.
По следующему звуковому файлу вы сможете оценить качество
работы шумоподавителя в реальных условиях эксплуатации в метрополитене.
(Пояснения перед прослушиванием файла дает наш ситезатор
речи)
Пример записи работы шумоподавителя в метрополитене (формат mp3) |
|
Для оценки эффективности реализованного метода очистки
речи предлагается демонстрационная программа NC_demo, позволяющая обработать
зашумленные сигналы, записанные в wav формате с кодировкой PCM (рекомендуемая
частота дискретизации 8-10 кГц).
Программа обрабатывает только первые 30 секунд сигнала.
Скачать демо версию.
|
