Область наук:
  • Комп'ютер та інформатика
  • Рік видавництва: тисяча дев'ятсот дев'яносто дев'ять
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Текст наукової роботи на тему «Алгоритм покомпонентного формування базисних функцій за координатами нулів їх спектрів»

    ?Секція теоретичних основ радіотехніки

    УДК 621.372.54

    С.В. Кучерявенко СПЕКТРИ ЗВУКОВИХ СИГНАЛОВ в базисі Хаара

    В даний час цифрова обробка сигналів широко використовується завдяки застосуванню персональних комп'ютерів із засобами мультимедіа, які дозволяють вводити і відтворювати людську мову, музику і зображення.

    Необхідність роботи з відео- і аудиоинформацией привела до виникнення безлічі проблем, пов'язаних з великими обсягами даних і високою швидкістю їх передачі.

    Природним виходом є спектральна обробка звукових сигналів з метою стиснення даних. При цьому необхідно вибрати такий базис розкладання, в якому це стиснення здійснюється найкращим чином, а коефіцієнти спектру обчислюються швидко.

    Одним з вдалих в цьому плані базисом є функції Хаара. Для того, щоб визначити область застосування цього базису проведено дослідження мовних сигналів - приголосних і голосних звуків. Отримано спектри досліджуваних звуків в базисі Хаара і в гармонійному базисі Фур'є, що використовується традиційно.

    Стиснення даних здійснювалося двома методами - на основі вибору значущих коефіцієнтів більше заданого рівня і зменшення числа спектральних відліків сигналу.

    Дослідження показує ефективність обробки приголосних звуків в базисі Хаара: відносна середньоквадратична похибка відновлення сигналу після перетворення Хаара в 1,5 рази менше, ніж при Фур'є-перетворення. Для голосних звуків похибка обробки сигналу в базисі Фур'є менше, ніж в базисі Хаара. Але при забезпеченні однієї і тієї ж точності відтворення для Фур'є-аналізу потрібно більше спектральних коефіцієнтів, ніж для перетворення Хаара.

    Число операцій, необхідних для обчислення спектра в базисі Хаара, на порядок менше, ніж при використанні гармонійного базису Фур'є, як для голосних, так і для приголосних звуків при величині відносної похибки від 0,18 до 2,53% і кількості спектральних коефіцієнтів від 128 до 2048.

    Результати проведених експериментів доводять перспективність використання базису з функцій Хаара для обробки мовних сигналів.

    УДК 621.391.244 (043.3)

    В.В. Биковський, М.М. Мардер, В.П. Федосов

    АЛГОРИТМ покомпонентно ФОРМУВАННЯ БАЗИСНИХ ФУНКЦІЙ за координатами нулів ЇХ СПЕКТРІВ

    Одним з видів практичної реалізації параметричного спектрального аналізу є алгоритм спектрального аналізу з прямим

    оцінюванням частот і амплітуд спектральних складових [1]. Основним блоком в цьому алгоритмі є формувач базисних функцій за координатами нулів їх спектрів. В даний час відомі два способи синтезу вагових функцій (ВФ) [2]: алгоритм багаторазової згортки (АМС) і усічений алгоритм багаторазової згортки (УАМС). Однак не вивчені можливості побудови нових високошвидкісних алгоритмів формування ВФ.

    Аналіз структури ВФ, отриманих з використанням АМС, дозволив визначити функціональну зв'язок компонент вагових векторів (ВВ), що є відліками ВФ, з координатами нулів їх спектрів. Наявність зв'язку з цим дозволило розробити алгоритм покомпонентного формування (АПФ) ВВ. В результаті було знайдено властивість комплексної спряженості (КС) ВВ щодо середньої з компонент, що дозволяє значно збільшити швидкість формування ВВ.

    Результати моделювання розроблених алгоритмів показують, що виграш У (И) в часі синтезу запропонованими методами залежить від розміру N вибірки аналізованого процесу і дорівнює У (4) = 1,47; У (20) = 1,6; У (50) = 5,4.

    Таким чином, вирішені наступні завдання: 1) розроблені алгоритми покомпонентного формування ВВ АПФ і КС АПФ; 2) запропонована модифікація відомих алгоритмів з урахуванням властивості КС; 3) проведений аналіз швидкодії алгоритмів.

    Порівняльний аналіз алгоритмів синтезу ВВ показав, що для збільшення швидкодії алгоритму спектрального аналізу в цілому ВВ необхідно формувати, дотримуючись наступних умов: 1) при N<6 необхідно використовувати АПФ; 2) при N>6 застосовувати КС АМС для позасистемного ВВ і КС УАМС для системи базисних ВВ.

    ЛІТЕРАТУРА

    1. Мардер М.М., Сурков М.Н. Алгоритм оцінки просторових координат за допомогою адаптивної антеною решітки. Известия вузів СРСР Радіоелектроніка. 1989. № 8. С. 43-45.

    2. Мардер М.М., Федосов В.П. Синтез блоку фільтрів для оптимального параметричного спектрального аналізу з прямим оцінюванням частот гармонік. Таганрог: ТРТУ, 1995. № 2. Тим. вип. Виборчі системи зі зворотним зв'язком. С. 4-6.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити