Способ преобразования произвольно изменяющегося сигнала
Владельцы патента RU 2465724:
Юдин Александр Алексеевич (RU)
Юдин Алексей Клавдиевич (RU)
Кузнецов Игорь Алексеевич (RU)
Изобретение относится к области техники, в которой используются оцифрованные сигналы, и может быть применен в устройствах связи, регистрации, записи, воспроизведения, преобразования, кодирования и сжатия сигналов, системах автоматического управления. Сущность способа: в сигнале, вне зависимости от его сложности и хаотичности, все фрагменты, соответствующие подъему или падению амплитуд (интервалы Т1-Т2, Т2-Т3, Т3-Т4, Т4-Т5, Т5-Т6, Т6-…) между ее измеренными максимальными и минимальными значениями, заменяют числовыми кодами, ассоциированными с соответствующими исключаемыми фрагментами. Технический результат - уменьшение количества и сложности вычислений за счет преобразования сигнала последовательностью пар чисел простыми алгебраическими преобразованиями. 2 ил.
Изобретение относится к самой широкой области техники, в которой используются аналоговые или оцифрованные сигналы. Способ может быть применен в устройствах связи, регистрации, записи, воспроизведения, преобразования, кодирования и сжатия сигналов, а также в системах автоматического управления. Способ может использоваться в речевых кодеках, например, для IP - телефонии и в сотовой связи для увеличения пропускной способности канала с сохранением качества передаваемого сигнала.
Широко известны способы представления и преобразования сигналов, особенно акустических и в том числе речевых [1, 2].
Аналогом предлагаемого способа преобразования сигнала является технология порогового детектирования голосовой активности VAD [1], при которой из сигнала исключается фрагмент (интервал Т1-Т2) с амплитудой ниже определенного порога и заменяется служебной информацией о начале и окончании паузы (см. фиг.1).
Прототипом преобразования сигналов является способ преобразования произвольно изменяющегося сигнала [3], заключающийся в том, что из сигнала (см. фиг.2), вне зависимости от его сложности и хаотичности, исключаются все интервалы, соответствующие падению амплитуд (интервалы Т1-Т2, Т3-Т4, Т5-Т6, Т7-…) между ее измеренными максимальным и минимальным значениями, которые заменяются служебной информацией о длине соответствующей паузы или аппроксимирующими фрагментами сигнала, изменяющимися по необходимому закону.
Недостаток способа состоит в том, что сигнал преобразовывается не полностью, а только на интервалах, соответствующих падению амплитуд.
Задачей изобретения является создание способа преобразования произвольно изменяющегося сигнала, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в том, что способ позволяет обеспечить такое преобразование всего сигнала, которое бы позволило применять наиболее удобные и простые способы последующих чисто алгебраических преобразований без потери качества и с возможностью полного восстановления исходного сигнала. Кроме того, данный способ не влияет на качество сигнала, а представление его в естественно дискретном виде, открывает новые возможности для последующей обработки.
Указанный технический результат в способе преобразования произвольно изменяющегося сигнала достигается тем, что осуществляют замену участков сигнала служебной информацией о характеристиках этих участков.
Особенностью является то, что весь сигнал представляют последовательностью уникальных пар числовых кодов, а все участки сигнала, соответствующие подъемам и падениям амплитуды между измеренными ее локальными максимальными и минимальными значениями, заменяют соответствующими им уникальными числовыми кодами.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется графиками, где на фиг.1 представлен способ порогового детектирования голосовой активности VAD, на фиг.2 проиллюстрирован заявляемый способ преобразования сигнала.
Способ преобразования сигнала осуществляют следующим образом.
Входной аналоговый сигнал (см. фиг.2) поступает на вход устройства сравнения, в котором измеряется текущее значение его амплитуды и сравнивается с предыдущим [4, стр.7]. Итерационно определяются локальные максимальные и минимальные значения амплитуд, между которыми заключены последовательности возрастающих или уменьшающихся измеренных значений амплитуд. В сигнале, вне зависимости от его сложности и хаотичности, исключаются все фрагменты, соответствующие возрастанию и падению амплитуд (интервалы Т1-Т2, Т2-Т3, Т3-Т4,Т4-Т5, Т5-Т6, Т6-…) между ее измеренными максимальным и минимальным значениями, заменяются служебной информацией, представляющей уникальный числовой код, ассоциированный с соответствующим исключаемым фрагментом. Поскольку место исключенного фрагмента сигнала строго определено между максимальным и последующим минимальным значением амплитуды и является уникальной последовательностью, то этот фрагмент можно заменить любым уникальным числовым кодом для точного восстановления.
Такая интерпретация позволяет рассматривать непрерывный сигнал в виде последовательности уникальных пар чисел, соответствующих подъемам и падениям значений амплитуды, что открывает возможности для последующей обработки простыми алгебраическими методами. В качестве лабораторного образца разработана компьютерная модель, демонстрирующая вышеописанный способ преобразования сигнала.
Источники информации
1. Д.Ворсано «Кодирование речи в цифровой телефонии», «Сети и системы связи», №1, 1996.
2. Л.Р.Рабинер, Р.В.Шафер «Цифровая обработка речевых сигналов», М., Радио и связь, 1981.
3. Патент RU 2321168 С2 МПК Н03М 7/00.
4. П.Г.Круг «Процессоры цифровой обработки сигналов», М.: Издательство МЭИ, 2001.
Способ преобразования произвольно изменяющегося сигнала, заключающийся в замене фрагментов сигнала служебной информацией о характеристиках этих участков, отличающийся тем, что фрагменты сигнала, соответствующие подъемам и падениям значений амплитуды между измеренными ее локальными максимальными и минимальными значениями, заменяют числовыми кодами, ассоциированными с соответствующими исключаемыми фрагментами.
