О.Б. Попов1, Т.В. Чернышева2, В.А. Абрамов3, А.А. Борисов4

1–4 Московский технический университет связи и информатики (Москва, Россия)

1 olegp45@yandex.ru, 2 krba2012@yandex.ru, 3 vabramov44@mail.ru, 4 a.borisov199@gmail.com

Постановка проблемы. Способы цифрового представления звукового сигнала постоянно усложняются, используются все более сложные алгоритмы описания сигнала и устранения избыточности. Однако зачастую не учитываются изменения сигнала, вносимые базовыми процедурами аналого-цифрового преобразования и обработкой звукового сигнала в канале передачи и хранения. Так, спектр сигнала ошибок звукового сигнала содержит большие уровни этих ошибок в области высоких частот и, как следствие, плохо маскируется самим сигналом, и в результате оказывается заметным для слушателя. Искажения сигнала возникают не только при аналого-цифровом преобразовании, но и в процессе передачи по каналу при необходимости изменения частоты дискретизации. При этом ошибки передискретизации увеличиваются в моменты нестационарности сигнала (атаки), приводящие к изменениям его спектра.

Цель. Исследовать основные источники возникновения искажений сигнала звукового вещания в канале передачи, а также разработать предложения и методики по оценке и контролю данных искажений.

Результаты. Показано, что для объективной оценки качества передачи звуковых сигналов может использоваться набор параметров, которые позволяют прогнозировать слушателем оценку качества звучания: энергетические, ритмические, параметры формы огибающей (атаки и спады), а также спектральные параметры. Рассмотрена возможность для оценки искажений звукового сигнала в каналах связи с различными видами обработок наряду со спектральным анализом использовать кепстральный метод, позволяющий осуществлять разделение смешанных звуковых сигналов, расположенных в общем частотном диапазоне, когда большое количество модуляционных составляющих сигнала преобразуются в их сокращенное количество. Установлено, что кепстральное представление дает возможность осуществлять анализ модулированных колебаний с выделением различных комбинационных частотных составляющих.

Практическая значимость. Кепстральный анализ открывает возможность по оценке связанности между собой отдельных спектральных составляющих в звуковом сигнале, а также позволяет определять соотношение между гармоническими и шумовыми компонентами в сигнале. Также с помощью кепстрального анализа можно выявить основной тон сигнала, его положение и перемещения на частотной оси. Любые обработки и искажения звукового сигнала проявляются на кепстральной характеристике и могут быть легко отслежены. Использование результатов данной работы позволит повысить качество вещательных сигналов и информационных программ, а также лучше контролировать и регулировать аппаратуру звукового вещания.

Попов О.Б., Чернышева Т.В., Абрамов В.А., Борисов А.А. Искажения звукового сигнала в канале передачи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 6. С. 13−25. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202306-02

1. Аладинский В.А., Кузьминский С.В. Метод автоматической оценки качества речевых сигналов с низкоскоростным кодированием // Успехи современной радиоэлектроники. 2021. Т. 75. № 4. С. 40–47. DOI 10.18127/j20700784-202104-06.
2. ITU-T Rec. P.862. PESQ an objective method for end-to-end speech quality assessment of narrowband telephone networks and speech codecs, February 2001.
3. ГОСТ Р52742-2007. Каналы и тракты звукового вещания. Типовые структуры. Основные параметры качества. Методы измерений.
4. Taktakishvili V., Ovchinnikov A., Popov O., Abramov V. Objective Assessment of the Quality of Transmission and Informativeness of a Speech Signal According to Statistical Parameters // Conference of Open Innovations Association, FRUCT. 2019. № 24. P. 741–746.
5. Абрамов В.А., Попов О.Б., Рихтер С.Г. Аудиопроцессорная обработка сигналов цифрового вещания и ее последствия // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2016. Т. 10. № 6. С. 17–20.
6. Патент на изобретение RUS2691122 от 11.06.2019. Способ и устройство компандирования звуковых вещательных сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Орлов В.Г.
7. Патент на изобретение RUS2731339 от 01.09.2020. Способ и устройство измерения мощности и крутизны нарастания участков нестационарности акустических сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Тактакишвили В.Г., Овчинников А.А.
8. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022666583 от 05.09.2022. Компандерная система для передачи сигнала звукового вещания ПО «Компандер 1» / Попов О.Б., Абрамов В.А., Прокурат Г.А.
9. Патент на изобретение RUS2405262 от 27.11.2010. Способ изменения скорости передачи цифрового звукового сигнала телерадиовещания и устройство для его осуществления / Абрамов В.А., Попов О.Б., Рихтер С.Г.
10. Патент на изобретение RUS2773261 от 01.06.2022. Способ и устройство измерения ритмических частот, мощности и длительности спадов участков нестационарности акустических сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Власюк И.В., Балобанов А.В.
11. Патент на изобретение RUS2756934 от 07.10.2021. Способ и устройство измерения спектра информационных акустических сигналов с компенсацией искажений / Абрамов В.А., Попов О.Б., Власюк И.В., Балобанов А.В.
12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019667523 от 24.12.2019. Комплексное представление сигналов ПО «Комплекс» / Абрамов В.А., Попов О.Б., Тактакишвили В.Г., Чернышева Т.В., Овчинников А.А.
13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022616423 от 19.04.2022. Программа для высокоточного спектрального анализа звукового сигнала. ПО «ДКП-Спектр» / Абрамов В.А., Попов О.Б.
14. Патент на изобретение RUS2584462 от 06.10.2014. Способ измерения спектра информационных акустических сигналов телерадиовещания и устройство для его осуществления/ Абрамов В.А., Попов О.Б.