ПРИЛОЖЕНИЕ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Доклады БГУИР Т. 19, № 7 (2021)

DoKLADY BGUIR V. 19, N0. 7 (2021)

ПРИЛОЖЕНИЕ

В аннотацию, текст и рисунки статьи «Исследование применимости ДПФ-модулированного банка фильтров в системах со значительным усилением спектральных составляющих» авторов Н.С. Санько, М.И. Вашкевич, опубликованной в Т. 19, № 6 журнала «Доклады БГУИР» (с. 14-22), были внесены изменения. В связи с этим указанные фрагменты статьи необходимо читать в следующей редакции.

На сайте журнала в №6, 2021 г. размещена актуальная версия статьи.

Аннотация. Целью работы является исследование применимости ДПФ-модулированного банка фильтров в системах, требующих значительного усиления спектральных составляющих, таких как слуховой аппарат. Приведено описание метода анализа / синтеза звукового сигнала на основе кратковременного преобразования Фурье (КВПФ), используемого в большинстве систем обработки речевой информации. Показано, что ДПФ-модулированный банк фильтров является обобщением метода обработки на основе КВПФ. В системе анализ / синтез на основе ДПФ-модулированного банка фильтров входной сигнал разделяется на субполосы, проходя через банк фильтров анализа, далее происходит усиление сигнала в каждой субполосе, конечным этапом является восстановление сигнала с помощью банка фильтров синтеза. Однако в цифровых системах со значительным усилением спектральных составляющих из-за разницы в коэффициентах усиления для каждой субполосы результирующий сигнал после восстановления имеет искажения. В работе приводятся выражения для функции искажений и функции спектрального наложения, позволяющие оценить величину искажений, возникающих в системе анализ / синтез ДПФ-модулированного банка фильтров. Также предложены эффективные алгоритмы расчета функции искажений и функции спектральных наложений. В дальнейшем планируется разработка процедуры оптимизации ДПФ-модулированного банка фильтров, основанной на предложенных эффективных алгоритмах расчета функций искажений и спектральных наложений банка фильтров.

Таким образом, для восстановления всего сигнала х (0 каждый фрейм, сгенерированный ОДПФ, взвешивается на синтезирующее окно и добавляется к соседним окнам с перекрытием во времени [5]. В выражении (4) х^) может быть вынесен за скобки:

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) анализирующего окна имеет типичный вид. В свою очередь, синтезирующее окно характеризуется довольно значительным уровнем первого бокового лепестка; при этом наблюдается постоянный наклон спада боковых лепестков.

Для иллюстрации обработки сигнала в системе анализ / синтез на основе КВПФ (М = N = 64, L = 32) использовался тестовый синусоидальный сигнал с частотой 500 Гц

(длительность 0,25 с, частота дискретизации 8 кГц, см. рис. 3).

В результате КВПФ можно представить в виде структуры ДПФ-модулированного банка фильтров, для которого окно анализа И(() играет роль фильтра-прототипа. Если Н(е]т) Фурье-образ фильтра-прототипа И^), тогда по свойству частотного сдвига выражение (11) в частотной области примет вид...

(5)

В качестве окна анализа И (п) возьмем окно Хэмминга

(10)

Доклады БГУИР Т. 19, № 7 (2021)

Doklady BGUIR V. 19, No. 7 (2021)

CQ

■=> 20

■Tj, 10 0

Функция искажения без усиления

0 1000 2000 3000 4000

п

Функция спектрального наложения

9 ° ~ -20 сз

■Ъ -40

S-60

i шттштттшш

1000

2000 п

3000

Функция искажения с усилением

1000

2000 П

3000

4000

Функция спектрального наложения с усилением

2 о

~ -20

-40: ^ 60 4

4000

-I-1—р—I—I—I—I—I—г

1000

2000 а

3000

4000

Рис. 5. Функции искажения и спектрального наложения без и с применением коэффициентов усиления Fig. 5. Distortion and aliasing functions without and with amplification factor