10.14489/vkit.2022.01.pp.003-010

DOI: 10.14489/vkit.2022.01.pp.003-010

Кузин П. И., Кузина Е. И., Бойко А. П., Стариков Д. А., Чапурин Е. Н.
ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЧАСТОТ
(c. 3-10)

Аннотация. Описана основная идея кодирования речевого сигнала методом линейного предсказания. В этом случае вместо параметров речевого сигнала по линии связи передаются закодированные параметры определенного фильтра, представляющего собой в некотором смысле эквивалент речевого тракта человека, а также параметры сигнала возбуждения этого фильтра – тон или шум. Раскрыта суть параметров синтезирующего фильтра – коэффициентов линейного предсказания (КЛП), вычисляемых в процессе покадровой адаптивной фильтрации. Изложены основные достоинства и недостатки указанных коэффициентов. Обосновывается необходимость поиска математически эквивалентных параметров фильтра-восстановителя. В качестве альтернативных параметров представления КЛП-модели речевого тракта предложены линейные спектральные частоты (ЛСЧ), наиболее часто используемые в низкоскоростных речевых кодеках в настоящее время. Описана основная трудность вычисления ЛСЧ напрямую из КЛП в реальном времени. Доказано, что несмотря на высокий уровень развития цифровых процессоров, решение задачи вычисления параметров модели речевого тракта при кодировании речи в реальном времени затруднено. Поэтому методы, снижающие сложность этой процедуры, в настоящее время представляют большой интерес. Предложены новый способ и алгоритм вычисления ЛСЧ.

Ключевые слова: кодирование речи; линейное предсказание; коэффициенты линейного предсказания; линейные спектральные частоты.

Kuzin P. I., Kuzina E. I., Boyko A. P., Starikov D. A., Chapurin E. N.
ACCURACY OF DETERMINATION OF LINEAR SPECTRAL FREQUENCIES
(pp. 3-10)

Abstract. The article describes the basic idea of coding a speech signal by the method of linear prediction (Linear Predictive Coding – LPC), which consists in the fact that instead of the parameters of the speech signal, the encoded parameters of a certain filter are transmitted over the communication line, which is, in a sense, an equivalent of the human vocal tract, as well as parameters of the excitation signal of this filter: tone or noise. The essence of the parameters of the synthesizing filter – linear prediction coefficients (LP), calculated in the process of frame-by-frame adaptive filtering – is disclosed. The main advantages of these coefficients are stated, which consists in the ability to completely describe the state of the predictor filter, as well as the main disadvantages obtained as a result of numerous studies that prevent the direct transmission of LPCs over the communication channel due to their sensitivity to quantization errors. The necessity of searching for mathematically equivalent parameters f the reducing filter is substantiated. Alternative parameters of the LSP representation of the vocal tract model, called Linear Spectral Frequencies (LSP), are proposed, and are most often used in low-speed speech codecs at the present time. The main difficulty of the task of calculating the LSP directly from the LSP in real time is described, and it is also investigated that most of the analyzer’s processor time, as a rule, is spent on this task. It is proved that despite the high level of development of digital processors, the problem of calculating the parameters of the vocal tract model in real time remains one of the main difficulties in speech coding. That is why methods that reduce the complexity of this procedure are currently of significant interest. A new method for calculating the LSP and an algorithm based on it are proposed. Its main advantages over the existing ones are described. An assessment of the possible improvement in the quality of speech processing was made, due to the use of the developed method for calculating the LSP.

Keywords:

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

П. И. Кузин (Военная академия связи, Санкт-Петербург, Россия; Высшая военная школа Генерального штаба Вооруженных сил Республики Ангола, Луанда, Республика Ангола)
Е. И. Кузина, А. П. Бойко, Д. А. Стариков (Военная академия связи, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Е. Н. Чапурин (Военная академия Генерального штаба Вооруженных Сил Российской Федерации, Москва, Россия)

Eng

P. I. Kuzin (Military Signal Academy, Saint Petersburg, Russia; Higher Military School of the General Staff of the Armed Forces of the Republic of Angola, Luanda, Republic of Angola)
E. I. Kuzina, A. P. Boyko, D. A. Starikov (Military Signal Academy, Saint Petersburg, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
E. N. Chapurin (Military Academy of General Staff of the Armed Forces of Russian Federation, Moscow, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Ланнэ А. А., Улахович Д. А. Передача информации о состоянии фильтра-предсказателя с помощью спектральных пар // Радиоэлектроника и связь. 1991. № 1. С. 12 – 17.
2. Бойко А. П. Быстрый алгоритм вычисления линейных спектральных частот. Неделя науки СПбПУ: материалы научного форума с международным участием. СПб., 2015. С. 52 – 55.
3. Кузин П. И., Липатников В. А. Способ проактивного управления параметрами комплекса контроля безопасности связи // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании (АПИНО): VII Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 2018.
4. Lipatnikov V. A., Kuzin P. I., Rabin A. V. The Method of Increasing the Reliability of Noise Immunity when Receiving Information in Radio Communication Systems of the SHF and EHF Ranges // Journal of Physics Conference Series. 2020. V. 1679, No. 5. P. 052100. DOI 10.1088/1742-6596/1679/5/052100
5. Rabin A. V., Lipatnikov V. A., Kuzin P. I. Signal Protection Methods in Channels with Nakagami Fading // Journal of Physics Conference Series. 2020. V. 1515, No. 5. P. 052078. DOI 10.1088/1742-6596/1515/5/052078
6. Липатников В. А., Кузин П. И., Рабин А. В. Передачи сигналов в каналах связи с замираниями Накагами // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 11. С. 71 – 78.
7. Кузин П. И., Липатников В. А. Метод повышения оперативности смены параметров адаптации при приеме информации в системах радиосвязи КВ-, УКВ-диапазонов // Автоматизация процессов управления. 2016. № 4(46). С. 18 – 22.
8. Метод повышения надежности помехозащищенности при приеме информации в системах радиосвязи СВЧ- и КВЧ-диапазонов / В. А. Липатников, П. И. Кузин и др. // Радиотехника. 2020. Т. 84, № 8(16). С. 5 – 12.

Eng

1. Lanne A. A., Ulahovich D. A. (1991). Passing information about the state of the predictor filter using spectral pairs. Radioelektronika i svyaz', (1), pp. 12 – 17. [in Russian language]
2. Boyko A. P. (2015). Fast algorithm for calculating linear spectral frequencies. SPbPU Science Week: materials of a scientific forum with international participation, pp. 52 – 55. Saint Petersburg. [in Russian language]
3. Kuzin P. I., Lipatnikov V. A. (2018). Method for proactive control of parameters of communication security monitoring complex. Actual Problems of Information Telecommunications in Science and Education (APINO): VII International Scientific and Technical Conference. Saint Petersburg. [in Russian language]
4. Lipatnikov V. A., Kuzin P. I., Rabin A. V. (2020). The Method of Increasing the Reliability of Noise Immunity when Receiving Information in Radio Communication Systems of the SHF and EHF Ranges. Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1679, (5). DOI 10.1088/1742-6596/1679/5/052100
5. Rabin A. V., Lipatnikov V. A., Kuzin P. I. (2020). Signal Protection Methods in Channels with Nakagami Fading. Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1515, (5). DOI 10.1088/1742-6596/1515/5/052078
6. Lipatnikov V. A., Kuzin P. I., Rabin A. V. (2019). Signal transmission in communication channels with Nakagami fading. Uspekhi sovremennoy radioelektroniki, (11), pp. 71 – 78. [in Russian language]
7. Kuzin P. I., Lipatnikov V. A. (2016). The method of increasing the efficiency of changing the adaptation parameters when receiving information in radio communication systems of the HF-, VHF-bands. Avtomatizatsiya protsessov upravleniya, 46(4), pp. 18 – 22. [in Russian language]
8. Lipatnikov V. A., Kuzin P. I. et al. (2020). The method of increasing the reliability of noise immunity when receiving information in radio communication systems of the microwave and EHF ranges. Radiotekhnika, Vol. 84, 16(8), pp. 5 – 12. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2022.01.pp.003-010

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2022.01.pp.003-010

and fill out the form