Способ оценки качества канала передачи речевого сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 Н 04 В 3/4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в, А.В.ДаСССР79. А КАНАЛА к элект- повьппеущностьом что едачи реч вому сти ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТ ПЕРЕДАЧИ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относитс росвязи. Цель изобретения ние достоверности оценки. данного способа состоит в оценка качества канала пе (КПР) производится по реч мулу. Получение оценки объективно имаксимально приближено к восприятиюречевого сигнала пользователем. Приэтом за счет локально нелинейного изменения масштабов времени речевых ,сигналов на выходе и входе КПР дости"гается наиболее точный выбор соответствия сигналов на выходе вводимымтестовым сигналом. При этом учитываются или исключаются искажения и помехи, вносимые в сигнал во время прохождения его по КПР, в близком соответствии процессу учета или исключения аналогичных искажений слуховойсистемой человека. Сравнение сигналовна входе и выходе КПР производится сучетом динамических изменений сигнала, Дана ил, выполнения устр-ва, реализующего данный способ. 2 ил.1322Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для оценки качества передачи речевого сигнала цифровыми и аналоговыми каналами связи, качества передачи информации при записи ее на носитель и воспроизведении с него при передаче речевого сигнала через устройства обработки речевого сигнала, таких, как усилители или процессоры обработки сигналов 1 О и т.п.Цель изобретения - повышение достоверности оценки.На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, реа лизующего предлагаемый способ," на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая процедуру выравнивания масштабов времени еУстройство, реализующее предлагае мый способ, содержит блок 1 формирования тестовых сигналов, первыйблок 2 измерения выбранных параметров, блок 3 записи, канал передачи речи (КПР) 4, второй блок 5 измерения 25 выбранных параметров, блок 6 сравнения блок 7 выравнивания, блок 8 выбора сигналов и решающий блок 9,Сущность. предлагаемого способа состоит в том, что оценка качества КПР 30 производится по речевому стимулу. Получение оценки объективно и максимально приближено к восприятию речевого сигнала пользователем. При этом за счет локально нелинейного изменения масштабов времени речевых сигналов на выходе и входе КПР достигается наиболее точный выбор соответствия сигналов на выходе вводимым тестовым сигналом, причем учитываются или исклю чаются искажения и помехи, вносимые в сигнал во время. прохождения его по КПР, в близком соответствии процессу Учета или исключения аналогичных ис 486 1 словесных, слоговых или фразовых таблиц. Речевой материал наговаривают несколько дикторов. Произнесения записывают на магнитофон блока 1. Речевойсигнал каждого высказывания анализируют в блоке 2 измерения выбранных параметров, который состоит из устройстввыделения характеристических параметров речевого сигнала, например гребенки полосовых фильтров с детекторами и ФНЧ на выходе каждого фильтра.При этом каждый сигнал разбивают йапоследовательность участков, соответствующих равным интервалам временидлиной 5-40 мс, либо на участки, соответствующие стационарным частям сигнала или выбрасыванию пауз, пропускуотдельных частей сигнала, Для каждогоотдельного участка каждого сигналаизмеряют характеристические параметры, выбранные в зависимости от задачи возможностей аппаратуры, напримерэто могут быть спектральные параметры, т.е. получаемые с помощью сигналав различных частотных полосах или этомогут быть коэффициенты автокорреляционной функции и т.д. Главным свойством выбранных параметров должнобыть отражение ими динамических изменений спектра речевого сигнала. Разные с точки зрения слухового восприятия человеком интервалы должны иметьразные значения соответствующих имхарактеристических параметров, Таким образом, для каждого сигнала образуется совокупность характеристических параметров для последовательности разнесенных во времени участков данного тестового сигнала. Полученные совокупности параметров записывают на носителе информации в блоке 3 записи. Каждый полученный в блоке 1 тестовый сигнал подается на входоцениваемого КПР 4. Сигнал может так кажений слуховой системой человека.Сравнение сигналов на входе и выходе канала проводится с учетом динамических изменений сигнала.Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим об разом. В качестве тестового материала для оценки качества канала передачи речевого сигнала используют полученный с 55 помощью высококачественного микрофона речевой сигнал изолированно произнесенных речевых высказываний, например же наговариваться через микрофон дикторами и непосредственно подаватьсяна вход КПР 4, Под КПР 4 понимаетсялюбое устройство обработки речевогосигнала, аппаратуры записи и воспроизведения речевого сигнала, устройства, передающие речевой сигнал (телефоны, усилители, приемопередающиеустройства и т.д,). С выхода оцениваемого КПР 4 сигналы поступают вблок 5, тождественный блоку 2, гдеизмеряют те же самые выбранные параметры для каждого участка каждогосигнала.3 13224Таким, образом, получают совокупности параметров для каждого сигналана выходе КПР 4 на последовательностиучастков, разнесенных во времени аналогично последовательностям участковтестовых сигналов, например, на последовательности интервалов той жедлительности, которая использоваласьпри анализе входного тестового речевого сигнала. Полученные совокупности выбранных параметров сигналов навыходе оцениваемого КПР 4 и тестовых сигналов поступают в блок 7, который состоит из цифрового устройства нелинейного выравнивания длины совокунностей параметров (например, этоможет быть специализированная микроЭВМ).В нем производят нелинейное выравнивание масштабов времени каждого 20входного тестового сигнала и каждогосигнала на выходе оцениваемого каналас помощью процедуры динамическогопрограммирования,Процедура состоит в следующем, 25Пусть набор входного тестового сигнала описывается переменнойА =А(1), А(1), А(М),где А - вектор значений характеристических параметров для -й части 30входного тестового сигнала, причемчасти входного сигнала расположены впорядке их следования во времени.Пусть таких частей И,Пусть наборпараметров сигналана выходе КПР 4описывается переменнойВ = В(1),В(З), В(М)где В(1) - вектор значений параметровдля 1-й части сигнала на выходе КПР 4. 40Пусть таких частей М. Части расположены в порядке их следования во времени. Поскольку длина высказываний различна и могла изменяться за время прохождения через КПР 4, то МИ. Это значит, что перед сравнением переменных А и В их надо выравнять по длине, т.е. выравнять масштабы времени входного тестового сигнала и сигнала на выходе КПР 4. Природа речевого сигнала такова, что при небольших независимых друг от друга локальных изменениях длительности отдельных звуков в пределах высказывания правильности его опознавания человеком не изменяется, Поэтому для выравнивания по длительности А и В переменных необходима процедура, позволяющая их 864отдельным частям независимо друг от друга меняться по длительности. При этсм выравнивание должно проводиться, таким образом, чтобы полученные новые локально нелинейно выравненные во времени переменные совпадали друг с другом наилучшим образом среди всех возможных вариантов изменения первоначальных переменных.Для объяснения такого способа, оптимального с точки зрения разборчивос- ти выравнивания, рассмотрим плоскостьгде переменные А(1.) и В(1) отложены соответственно вдоль осейи 1. Разность между моментом времени 1 для А и моментом временидля В(3) обозначим как С = С(,. Процесс выравнивания длительностей А(Б) и В(М) можно представить в виде пути на плоскости 1, 1 из точки с координатами (1, 1) в точку с координатами (Ю, М). При этом на пути его вертикальный участок соответствует участку выравнивания, при котором одному моменту времени 1 соответствует несколько моментов времени по оси , т.е. время произнесения А на этом участке сжимается. Аналогично этому горизонтальный участок пути соответствует сжатию времени высказываний В ка данном участке. Диагональный участок пути по плоскости соответствует сохранению масштабов времени на этом участкеТаких путей на плоскости, т.е. способов выравнивания В(1) и А, может быть очень много. Среди них надо выбрать такой, который среди всех возможных путей обеспечивал бы наилучшее совпадение сравниваемых А(1) и В(1), Техника поиска такого пути с помощью динамического программирования обеспечивает быстрое и алгоритмически простое решение данной задачи. Поиск наилучшего пути математически эквивалентен поиску минимума расстояния между выровненными по длине переменными А(1.) и В(1), Эта задача может быть решена при использовании процедуры динамического программирования. При этом находится наилучшим образом выравнивающий путь. На выравнивающем пути сравнивается в блоке б совокупность параметров сигнала на выходе КПР 4 и запомненная совокупность параметров каждого тестового сигнала, таким образом находится мера близости между этими сигналами с учетом выравнивания их масштабов времени. Меру6 6ся в формировании тестовых сигналов,измерении выбранных параметров каждого тестового сигнала, запоминании измеренных параметров каждого тестовогосигнала, передаче каждого тестовогосигнала через оцениваемый канал передачи речевого сигнала, измерении техже выбранных параметров тестового сигнала на выходе канала передачи речевого сигнала и сравнении результатовизмерения параметров тестового сигнала на выходе канала передачи речевогосигнала с запомненными измеренными параметрами тестового сигнала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки, в качестве тестовых сигналов выбирают тестовые речевые высказывания, для каждой части которых измеряют выбранныепараметры, перед сравнением выравнивают длительность каждого тестовогосигнала на входе и выходе канала передачи речевого сигнала, а сравнение,измеренных параметров для каждой частитестового сигнала на выходе каналапередачи речевого сигнала осуществляют с запомненными параметрами кащойиз частей тестового сигнала на входеканала передачи речевого сигнала, изкоторых выбирают часть с наибольшимчислом совпавших параметров, и оценивают качество канала передачи речевого сигнала по количеству выборовсоответствующих частей тестового сигнала на входе канала передачи речевого сигнала в качестве частей с наибольшим числом совпавших парамет -ров. 5 132248 близости между переменными А и В находят по формулам. Меру близости находят между сигналом на выходе, КПР 4 и каждым запомненным тестовым сигналом. Эту процедуру проводят для каждого сигнала на выходе КПР 4. В блоке 8, состоящем, например, из микро- ЭВМ "Электроника НЦ", для каждого выходного сигнала находят наиболее близкий к нему тестовый сигнал путем 10 поиска среди найденных мер близости минимальной меры близости. Затем по правилу ближайшего соседа для каждого сигнала на выходе КПР 4 находят среди записанных тестовых сигналов 15 наиболее близкий сигнал. Следовательно, каждому тестовому сигналу после его пропускания через КПР 4 соответствует некоторый другой измененный сигнал. По числу совпадений сигналов О на выходе КПР 4 с соответствующими им тестовыми сигналами в решающем блоке 9 определяют точность передачи речевых высказываний оцениваемым КПР 4, Число совпадений нормируют на общее25 число использованных тестовых сигналов. Полученное число называют значением разборчивости в процентах для оцениваемого КПР 4. По этому числу судят о качестве передачи речевой ин 30 формации КПР 4, ориентируясь или на сравнение значений разборчивости для различных КПР или на соответствующие стандарты, принятые для оценки качест ва каналов речевой связи. 35 Формула изобретенияСпособ оценки качества канала передачи речевого сигнала, эаключающийираж 638осударственного ком ам изобретений и от ква, Ж, Раушская Подписноеета СССРытий