10.14489/vkit.2016.10.pp.011-016

DOI: 10.14489/vkit.2016.10.pp.011-016

Корсун О. Н., Нахаев М. З.
РЕЧЕВАЯ ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ ДИКТОРА ПО ЧАСТОТЕ
(c. 11-16)

Аннотация. Рассмотрена проблема оценивания состояния пилотов, управляющих летательным аппаратом, по их речи. Предложено понятие «речевая передаточная функция» диктора по частоте, основанное на классическом определении из теории автоматического управления. Сформулированы алгоритмы вычисления речевой передаточной функции диктора по частоте. Приведены при-меры, показывающие возможности данной функции для анализа речи операторов в условиях шума, и примеры ее использования в медицинских целях.

Ключевые слова: Рассмотрена проблема оценивания состояния пилотов, управляющих летательным аппаратом, по их речи. Предложено понятие «речевая передаточная функция» диктора по частоте, основанное на классическом определении из теории автоматического управления. Сформулированы алгоритмы вычисления речевой передаточной функции диктора по частоте. Приведены примеры, показывающие возможности данной функции для анализа речи операторов в условиях шума, и примеры ее использования в медицинских целях.

Korsun O. N., Nakhaev M. Z.
THE DICTOR SPEECH TRANSFER FUNCTION IN FREQUENCY DOMAIN
(pp. 11-16)

Abstract. The speech technologies are being developed intensively in the recent years, especially the automatic speech recognition as an additional characteristic of human interface and technical devices. In this regard there is an interest in evaluating the changes in the human operator speech characteristics depending on external conditions and operator’s state.The article is devoted to the estimation of psychophysical state of the aircraft pilots by their speech. A new concept of an individual speaker’s transfer function is proposed for this purpose. This new definition is based on the classical definition of the theory of automatic control. It is assumed that the transfer function of the speaker will allow to estimate the changes of frequency characteristics of speech caused by various factors just like classical transfer function which characterizes the changes of input signal carried out by the dynamic system. The practical importance is that the transfer function can be used to evaluate the psychophysical state of the speakers and to improve the quality of speech recognition. This article contains the algorithms for calculating transfer function with examples showing the capabilities of the function to analyze the speech of the operators in noisy environments. The examples also considered the use of this feature for medical purposes.

Keywords: Evaluation of speaker’s state; Influence of various factors on the speaker’s speech; Transfer function; Spectral analysis; Frequency characteristics.

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

Рус

О. Н. Корсун (ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» ГНЦ РФ, Москва, Россия)
М. З. Нахаев (Московский физико-технический институт (государственный университет), Москва, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

O. N. Korsun (State Research Institute of Aviation Systems State Scientific Center of Russian Federation, Moscow, Russia)
M. Z. Nakhaev (Moscow Institute of Physics and Technology (State University), Moscow, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Принципы создания универсальных систем визуализации комплексов моделирования для задач обучения, ситуационного анализа и тренажа / Г. Г. Себряков и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2006. № 3. С. 44 – 49.
2. Корсун О. Н., Лаврова Г. А., Себряков Г. Г. Синтез 3D-аудиосигналов для звукового интерфейса перспективной кабины летательного аппарата // Всерос. науч.-тех. конф. «Моделирование авиационных систем»: сб. докл. Т. 3. М., 2011. С. 452 – 458.
3. Rabiner L., Juang B.-H. Fundamentals of Speech Recognition. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall International, Inc., 1993. 507 p.
4. Бондарос Ю. Г., Маковкин К. А., Чучупал В. Я. Система распознавания команд речевого интерфейса пилота для интегрированной модульной авионики // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2007. № 4. С. 2 – 13.
5. Проблемы алгоритмического обеспечения системы речевого управления бортовым оборудованием самолета / А. Ш. Габдрахманов и др. // Тр. ГосНИИАС. Серия: Вопросы авионики. 2016. № 1 (25). С. 24 – 32.
6. Методика экспериментального исследования влияния пилотажной перегрузки на характеристики речи в целях создания речевого интерфейса бортового оборудования самолетов / О. Н. Корсун и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2012. № 5. С. 3 – 7.
7. Результаты экспериментальных исследований влияния пилотажной перегрузки на характеристики речи / О. Н. Корсун и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2012. № 6. С. 3 – 7.
8. Бондарос Ю. Г., Иванов А. И., Тищенко А. А. Определение степени утомления оператора по экспоненте Ляпунова для его речи // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2010. № 6. С. 22 – 30.
9. Ерофеев А. А. Теория автоматического управления: учеб. для вузов. М.: Политехника, 2008. 302 с.
10. Экспериментальное исследование влияния акустических помех разных видов на результаты автоматического распознавания речевых команд / О. Н. Корсун и др. // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана: электрон. журн. 2013. № 1. С. 103 – 114. URL: http://technomag.edu.ru/doc/508614.html (дата обращения: 09.09.2016). doi: 10.7463/0113.0508614
11. Корсун О. Н., Габдрахманов А. Ш. Помехозащищенный алгоритм речевого управления бортовым оборудованием самолета // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2014. № 4. С. 3 – 7.
12. Исследование характеристик речи дикторов-пилотов с нарушениями слуха в интересах создания системы речевого управления бортовым оборудованием летательных аппаратов / А. И. Иванов и др. // Медицина труда и промышленная экология. 2014. № 11. С. 40 – 45.
13. Колоколов А. С., Любинский И. А. Сравнительное исследование нескольких способов кратковременного частотного анализа речевого сигнала // Автоматика и телемеханика. 2015. № 10. С. 144 – 151.
14. Алгоритм автоматического распознавания речевых команд, инвариантный к изменению языка / О. Н. Корсун и др. // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 9. С. 599 – 604.
15. Корсун О. Н., Полиев А. В. Автоматическое выделение фонетически однородных участков в словах естественного языка на основе многопараметрической оптимизации // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2016. № 4. С. 115 – 124. doi: 10.7868/S0002338816040089

Eng

1. Sebriakov G.G. et al. (2006). Principles of development of universal visualization modeling complex systems for training objectives, situation analysis and exercises. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (3), pp. 48-50. [in Russian language]
2. Korsun O. N., Lavrova G. A., Sebriakov G. G. (2011). Synthesis of 3D-audio signals to audio interface of perspective cabin of the aircraft. Proceedings of the All-Russian scientific and technical conference «Simulation of the Aircraft Systems». Vol. 3, pp. 425-458. Moscow. [in Russian language]
3. Rabiner L., Juang B.-H. (1993). Fundamentals of speech recognition. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall International, Inc.
4. Bondaros Iu. G., Makovkin K. A., Chuchupal V. Ia. (2007). The system of recognition of voice commands in pilot's interface for integrated modular avionics. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (4), pp. 2-13. [in Russian language]
5. Gabdrakhmanov A. Sh. et al. (2016). Problems of algorithmic support of the aircraft avionics voice control system. Trudy GosNIIAS. Seriia: Voprosy avioniki, 25(1), pp. 24-32. [in Russian language]
6. Korsun O. N. et al. (2012). The technique for methodic for experimental research of overload influence on speech characteristics for avionics speech interface design. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (5), pp. 3-7. [in Russian language]
7. Korsun O. N. et al. (2012). Experimental research of overload influence on speech characteristics. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (6), pp. 3-7. [in Russian language]
8. Bondaros Iu. G., Ivanov A. I., Tishchenko A. A. (2010). Operator fatigue degree definition according his voice Lyapunov exponent. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (6), pp. 22-30. [in Russian language]
9. Erofeev A. A. (2008). Automatic control theory: textbook for universities. Moscow: Politekhnika. [in Russian language]
10. Korsun O. N. et al. (2013). Experimental research on the effect of acoustic noises of different types on the results of automatic recognition of speech commands. Nauka i obrazovanie: elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie, (1). Available at: http://technomag.edu.ru/doc/508614.html (Accessed: 09.09.2016). doi: 10.7463/0113.0508614 [in Russian language]
11. Korsun O. N., Gabdrakhmanov A. Sh. (2014). Noise resistant algorithm of voice control of aircraft equipment. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (4), pp. 3-7. doi: 10.14489/vkit.2014.04.pp.003-007 [in Russian language]
12. Ivanov A. I. (2014). The study of speech characteristics of speakers pilots with hearing impairments in order to create a voice control system to control onboard equipment of the aircraft. Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia, (11), pp. 40-45. [in Russian language]
13. Kolokolov A. S., Liubinskii I. A. (2015). A comparative study of several approaches to short-term frequency analysis of a speech signal. Avtomatika i telemekhanika, (10), pp. 144-151. [in Russian language]
14. Korsun O. N. et al. (2015). Algorithm for an automatic recognition of the speech commands invariant to languages. Mekhatronika, avtomatizatsiia, upravlenie, 16(9), pp. 599-604. doi: 10.17587/mau.16.599-604 [in Russian language]
15. Korsun O. N., Poliev A. V. (2016). Automatic selection of phonetically homogeneous areas in the words of natural language based on multi-parameter optimization. Izvestiia RAN. Teoriia i sistemy upravleniia, (4), pp. 115- 124. doi: 10.7868/S0002338816040089 [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 350 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 статьи заполните форму:

{jform=1,doi=10.14489/vkit.2016.10.pp.011-016}

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 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 fill out the form below:

{jform=2,doi=10.14489/vkit.2016.10.pp.011-016}