О.Б. Попов1, Т.В. Чернышева2, В.А. Абрамов3, А.А.Борисов4, К.В. Орлов5

1–5 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, 5 kvororloff@yandex.ru

Постановка проблемы. К настоящему времени изменения сигнала в канале передачи сигнала звукового вещания (СЗВ) очень велики и не охватываются существующими методиками измерения объективных параметров сигнала. Это относится и к алгоритмам изменения частоты дискретизации, эффективность которых оценивается по качеству преобразования стационарного гармонического сигнала. С такой задачей успешно справляются практически все алгоритмы, однако при обработке реального сигнала возникают проблемы. Изменения или искажения возникают уже на стадии аналого-цифрового преобразования и продолжаются на всех стадиях передачи СЗВ по каналу передачи или хранения и, к сожалению, не всегда учитываются разработчиками передающих систем. Изменение частоты дискретизации стало широко применяемой операцией при каждом аналого-цифровом преобразовании, в котором используется повышение частоты дискретизации (оверсемплинг). Неточность формирования дискретных значений новой цифровой последовательности снижает качество цифровой системы в целом.

Цель. Исследовать особенности изменения частоты дискретизации в трактах вещательного канала, а также разработать алгоритм конверсии частоты дискретизации в частотной области с повышением точности преобразования.

Результаты. Показано, что алгоритмы преобразования частоты дискретизации во временной области достигли совершенства и не могут быть улучшены, поэтому важен переход к обработке в частотной области. Разработан алгоритм конверсии частоты дискретизации в частотной области. Определен спектр сигнала ошибки для различных типов конверторов, и выявлена необходимость его компенсации. Разработан способ введения предыскажений для конверторов с известной и неизвестной последовательностями используемых частот дискретизации.

Практическая значимость. Использование результатов данной работы позволит повысить качество вещательных сигналов и информационных программ, а также более качественно регулировать аппаратуру звукового вещания и за счет этого поднимать рейтинги популярности вещательных станций и повышать их экономическую эффективность.

Попов О.Б., Чернышева Т.В., Абрамов В.А., Борисов А.А., Орлов К.В. Повышение точности формирования сигнала при изменении частоты дискретизации // Электромагнитные волны и электронные системы. 2024. Т. 29. № 3. С. 18−29. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-2024023-03

1. Климов С.А., Семченков С.М., Ашихмин А.В., Коваленков А.Н., Рачковский С.С. Особенности моделирования радиолокационных измерений в безэховой камере акустического диапазона // Электромагнитные волны и электронные системы. 2020. Т. 25. № 5. С. 7–18. DOI 10.18127//j15604128-202005-02.
2. Аладинский В.А., Кузьминский С.В., Чубатый Д.Н. Выбор признаков распознавания протоколов низкоскоростного кодирования речи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2019. Т. 24. № 8. С. 72–76. DOI 10.18127/j15604128-201908-11.
3. Ковалгин Ю.А. Цифровое радиовещание: системы и технологии. М.: Горячая линия-Телеком. 2021. 580 с.
4. Balik M., Raso O. Assessment of Audio Signal Noise Reduction Based on Psychoacoustic Model // 25th International Conference on Systems, Signals and Image Processing. Maribor, Slovenia. 2018. P. 1–5. DOI 10.1109/IWSSIP.2018.8439333.
5. Hess R.L. An overview of optimizing signal-to-noise ratio primarily in analog audio tape recording. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://richardhess.com/references/HESS_Noise_reduction_systems_AES-NY_2018.pdf, дата обращения 20.12.2023.
6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023669077 от 07.09.2023. Программа для изменения частоты дискретизации сигнала звукового вещания с минимизированными искажениями ПО «FreqShift». Версия 2023 / Попов О.Б., Абрамов В.А., Борисов А.А., Кузнецов П.Г., Чернышева Т.В.
7. Bai T., Xie L., Li Z., Yang J., Chen Z., Wan P. A High-Precision Audio Z-Δ D/A Converter // IEEE 14th International Conference on Anti-counterfeiting, Security, and Identification. Xiamen, China. 2020. P. 120–123. DOI 10.1109/ASID50160.2020.9271769.
8. 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.
9. Ming B., Wu P. Research on Audio Signal Denoising and Simulation Processing // International Conference on Communications, Information System and Computer Engineering (CISCE). Haikou, China. 2019. P. 192–194. DOI 10.1109/CISCE.2019.00051.
10. Патент на изобретение RUS2808156 от 24.11.2023. Способ и устройство высокоточного измерения спектра информационных акустических сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Чернышева Т.В., Борисов А.А.
11. 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.
12. Патент на изобретение RUS2731339 от 25.11.2019. Способ и устройство измерения мощности и крутизны нарастания участков нестационарности акустических сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Тактакишвили В.Г., Овчинников А.А.
13. Патент на изобретение RUS2383101 от 27.02.2010. Способ автоматического регулирования пиковых значений электрических вещательных сигналов на заданный уровень при стабилизации относительной средней мощности и устройство для его реализации / Попов О.Б., Рихтер С.Г.
14. Schlecht S.J., Fierro L., Välimäki V., Backman J. Audio Peak Reduction Using a Synced allpass Filter // IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). Singapore, Singapore. 2022. P. 1006–1010. DOI 10.1109/ICASSP 43922.2022.9747877.
15. Záviška P., Rajmic P., Ozerov A., Rencker L. A Survey and an Extensive Evaluation of Popular Audio Declipping Methods // IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. 2021. V. 15. № 1. P. 5–24. DOI 10.1109/JSTSP.2020.3042071.
16. 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.