О.Б. Попов1, Т.В. Чернышева2, К.В. Орлов3, П.С. Сапронов4

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

1 olegp45@yandex.ru, 2 krba2012@yandex.ru, 3 kvororloff@yandex.ru, 4 pavelozone@gmail.com

Постановка проблемы. Основным способом спектрального анализа сигнала звукового вещания (СЗВ) остается быстрое преобразование Фурье. Одним из его недостатков является слабая разрешающая способность, не позволяющая оценить близко расположенные спектральные составляющие СЗВ, а также достаточно богатый спектр боковых лепестков, определяемый используемой оконной функцией. Необходимость применения оконных функций приводит также к необходимости работы с перекрытиями анализируемой последовательности. Разрешающая способность дискретного косинусного преобразования (ДКП) вдвое выше, но его использование сдерживается широким спектром боковых лепестков. Достоинством ДКП является также отсутствие необходимости использовать оконные функции и, соответственно, перекрытия.

Цель. Предложить алгоритм комплексного ДКП с компенсацией боковых лепестков и повышением точности определения параметров спектральных составляющих за счет многократного транспонирования спектра звукового сигнала.

Результаты. Показано, что предложенный алгоритм комплексного к ДКП обеспечивает формирование оценки аналогичной дискретному преобразованию Фурье, но при вдвое более высокой разрешающей способности и меньшим уровнем боковых лепестков за счет использования активных оконных функций.

Практическая значимость. Полученные результаты показали эффективность разработанного алгоритма и перспективность его применения при анализе спектра звукового сигнала, его кодирования и обработки.

Попов О.Б., Чернышева Т.В., Орлов К.В., Сапронов П.С. Спектральный анализ звукового сигнала с помощью комплексного дискретного косинусного преобразования // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 4. С. 5−13. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202504-01

1. Ковалгин Ю.А. Цифровое радиовещание: системы и технологии. М.: Горячая линия-Телеком. 2021. 580 с.
2. Recommendation ITU-R BS. I 284-2 (01/2019). General methods for the subjective assessment of sound quality. BS Series. Broadcasting service (sound).
3. Abramov V.A., Popov O.B., Chernysheva T.V., Taktakishvili V.G., Ovchinnikov A.A. On-board Transmission Quality Assessment Using Short Audio Signal // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, Conference Proceedings. Moscow. 2021. P. 9416085. DOI 10.1109/IEEECONF51389.2021.9416085.
4. 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.
5. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022616423 от 19.04.2022. Программа для высокоточного спектрального анализа звукового сигнала ПО «ДКП-Спектр» Версия 2022 / Попов О.Б., Кузнецов П.Г., Абрамов В.А., Макарина Д.А., Овчинников А.А.
6. 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 (ASID). Xiamen, China. 2020. P. 120–123. DOI 10.1109/ASID50160.2020. 9271769.
7. 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.
8. 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.
9. Патент на изобретение RUS2813684 от 15.02.2024. Способ и устройство измерения спектра и кепстральных параметров информационных акустических сигналов телерадиовещания / Абрамов В.А., Попов О.Б., Чернышева Т.В., Борисов А.А.
10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024666254 от 11.07.2024. Программа для комплексного дискретного косинусного преобразования «DCTchecker» / Попов О.Б., Абрамов В.А., Волчков Д.А., Орлов К.В., Коростелев К.А.
11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013617341 от 09.08.2013. Точный спектральный анализ аудиосигнала «Спектран» / Абрамов В.А., Попов О.Б., Черников К.В.
12. Recommendation ITU-R BS.1387-2 (05/2023) Method for objective measurements of perceived audio quality.