Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах



Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах
Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах
Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах
Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах
Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах

 


Владельцы патента RU 2492531:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (RU)

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено, в частности, для цифровой обработки массивов данных в реальном масштабе времени. Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах заключается в том, что над сигналом осуществляется высокочастотная и низкочастотная фильтрация. При этом после высокочастотной фильтрации осуществляется децимация сигнала, а после низкочастотной фильтрации осуществляется корреляция сигнала с единичными отсчетами заданной максимальной частоты с последующим уменьшением частоты и повторением поиска до тех пор, пока не будет достигнута минимальная частота отсчетов, с сравнением и сохранением значений корреляционной функции. Технический результат изобретения - упрощение алгоритмов, необходимых для реализации способа, повышение скорости работы, уменьшение требований, предъявляемых к вычислительным мощностям аппаратных ресурсов. 5 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено, в частности, для цифровой обработки массивов данных в реальном масштабе времени.

В качестве аналогов можно выделить: патент (США) № US 7518053 «Сведение битов для портативного аудио». Данный способ основывается на разбиение сигнала на 8 неперекрывающихся диапазонов частот, над которыми независимо осуществляется оконное преобразование Фурье, с последующей фильтрацией. Затем находится значение автокорреляционной функции. Данный способ обладает низкой разрешающей способностью, сложностью реализации и низкой скоростью работы. В качестве прототипа выбран патент (США) № US 7183479 «Анализ битов в музыкальном сигнале». В основе этого способа лежит разбиение блока аудиоданных на октавы, осуществление быстрого преобразования Фурье над каждой из октав и расчет автокорреляции. Выбранный прототип обладает следующими недостатками: во-первых, для его правильный работы требуется точная и детальная подстройка ряда фильтров. Во-вторых, предложенный подход обладает ограниченной точностью выделения периодических всплесков энергии, он не может обеспечить приемлемую точность при поиске значений в диапазоне частот 20-200 Гц. В-третьих, способ страдает проблемой появления кратных результатов, т.е. при истинном значении 100, способ может выдать за результат 50 или 200.

Частично это исправляется постобработкой.

Технический результат заключается в ускорении процесса выделения всплесков энергии в зашумленных сигналах без потери точности.

Для получения указанного технического результата в способе выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах заключающемся в том, что над сигналом осуществляется высокочастотная и низкочастотная фильтрация, после высокочастотной фильтрации осуществляется децимация сигнала, а после низкочастотной фильтрации осуществляется корреляция сигнала с единичными отсчетами заданной максимальной частоты с последующим уменьшением частоты и повторением поиска до тех пор, пока не будет достигнута минимальная частота отсчетов, с сравнением и сохранением значений корреляционной функции.

Заявляемый способ, в отличие от прототипа не требует точной настройки целого банка фильтров, используемые фильтры просты, так как перед автором стояла задача, разработать способ, требующий минимальных вычислительных мощностей. В прототипе существует проблема с точностью определения пиков на низких частотах, заявляемый способ лишен этой проблемы, так как в своем анализе он опирается на детектирование пиков при резком изменении энергии сигнала. Так же данный способ не использует автокорреляцию, а использует корреляцию с входных данных с единичными отсчетами, что значительно ускоряет процесс поиска и не снижает его точность.

На Фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего заявляемый способ.

На Фиг.2 изображен краткий алгоритм действий.

На Фиг.3 изображен алгоритм обработки входных данных.

На Фиг.4 изображен алгоритм поиска периода всплесков.

На Фиг.5 изображен алгоритм анализа найденных периодов.

Блок 1 - аналогово-цифровой преобразователь.

Блок 2 - высокочастотный фильтр.

Блок 3 - схема преобразования к абсолютным значениям.

Блок 4 - схема децимации.

Блок 5 - низкочастотный фильтр.

Блок 6 - схема определения периода.

Блок 7 - схема анализа найденных периодов.

Блок 8 - схема отображения периода.

Блоки 1-5 соединены последовательно таким образом, что выход предыдущего блока является входом следующего. Выход блока 5 соединен с входами блоков 6 и 7 через управляемый ключ, сигнал управления выходит из блока 7. Выход блока 6 соединен с входом блока 7, а выход блока 7 соединен с входом блока 8.

Реализация способа поясняется с помощью устройства (Фиг.1).

На вход блока 1 поступают аудиоданные, аналогово-цифровой преобразователь переводит их в цифровой вид. Далее блок 2 осуществляет высокочастотную фильтрацию. Затем на блоке 3 производится преобразование полученных значений к абсолютным. С выхода блока 3 данные поступают на блок 4, который осуществляет децимацию. После этого блок 5 осуществляет низкочастотную фильтрацию. Затем, в зависимости от положения ключа, данные поступают либо на вход блока 6, либо на вход блока 7, изначально на вход блока 6, где осуществляется поиск периода всплесков. После этого блок 7 анализирует найденные значения периодов и если требуется, то переключает ключ или передает найденное значение на вход блока 8, который отображает найденный результат.

Так же представим описание алгоритмов. Вначале производится обработка входных данных, затем по обработанным данным производиться поиск значения, после накопления нескольких (не менее 2) найденных значений, производится их анализ и выдача результата. Алгоритм обработки входных данных подробно изображен на Фиг.2 и заключается в следующем: стерео данные микшируются в моно и подвергаются высокочастотной фильтрации. Затем получаем абсолютные значения отсчетов и производим их усреднение. После этого производим децимацию с низкочастотной фильтрацией. Этот процесс изображен на Фиг.3. Затем осуществляется процедура поиска периода всплесков (Фиг.4). Изначально для поиска значений выбирается максимальная частота. Затем производится корреляция входных данных с массивом единичных отсчетов заданной частоты. Если полученное значение корреляционной функции лучше предыдущего, то оно запоминается. Затем уменьшается частота, и поиск производится вновь. Поиск продолжается до тех пор, пока не будет достигнута минимальная частота. Когда поиск значения завершен, переходим к анализу найденных значений (Фиг.5). Для выдачи результата необходимо найти не менее 2 значений. После нахождения значения рассчитываем соответствующий ему темп и ждем получение такого же темпа еще раз. Для этого используется кольцевой буфер. При достижении достоверного результата он выдается наружу.

Предложенный способ в отличие от прототипа проще в реализации, требует меньше вычислительной мощности и обладает более высокой скоростью работы.

Способ выделения периодических всплесков энергии в зашумленных сигналах, заключающийся в том, что над сигналом осуществляется высокочастотная и низкочастотная фильтрация, отличающийся тем, что после высокочастотной фильтрации осуществляется децимация сигнала, а после низкочастотной фильтрации осуществляется корреляция сигнала с единичными отсчетами заданной максимальной частоты с последующим уменьшением частоты и повторением поиска до тех пор, пока не будет достигнута минимальная частота отсчетов, с сравнением и сохранением значений корреляционной функции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к речевой связи по коммутируемой телефонной сети общего пользования. .

Изобретение относится к области обработки аудио сигналов, а именно там, где обработка аудио сигналов включает применение аудио эффектов к сигналам, имеющим переходный сигнал.

Изобретение относится к трансформации шкалы времени, т.е. .

Изобретение относится к обработке широкополосных речевых сигналов. .

Изобретение относится к речевой связи по коммутируемой телефонной сети общего пользования. .

Изобретение относится к области временного сжатия речевых сигналов. .

Изобретение относится к области электросвязи, а именно к области, связанной с сокращением избыточности передаваемой информации, в частности к способу сжатия и восстановления речевого сигнала.

Изобретение относится к области электросвязи, а именно к области, связанной с сокращением избыточности передаваемой информации. .

Изобретение относится к способам кодирования и декодирования аудиосигнала без потерь. Техническим результатом является повышение эффективности кодирования и снижение требуемого для кодирования объема памяти. Раскрыты устройство и способ основанного на контексте арифметического кодирования, а также устройство и способ основанного на контексте арифметического декодирования. Устройство, основанное на контексте арифметического декодирования может определять контекст текущего кортежа из N элементов, который должен быть декодирован, определять контекст старшего бита (MSB), соответствующий MSB-символу текущего кортежа из N элементов, и определять вероятностную модель с использованием контекста кортежа из N элементов и MSB-контекста. Затем устройство основанного на контексте арифметического декодирования может выполнять декодирование для MSB на основе определенной вероятностной модели и выполнять декодирование для младшего бита (LSB) на основе битовой глубины LSB, извлеченного из процесса декодирования для управляющего кода. 28 н. и 51 з.п. ф-лы, 29 ил.

Декодер звукового сигнала, формируемый, чтобы обеспечить декодированное представление звукового сигнала на основе закодированного представления звукового сигнала, включающего информацию об эволюции контура временной деформации, включает вычислитель контура временной деформации, устройство для изменения масштаба данных контура временной деформации и декодер деформации. Вычислитель контура временной деформации формируется, чтобы генерировать данные контура временной деформации посредством многократного перезапуска от предварительно определенного стартового значения контура временной деформации на основе информации об эволюции контура временной деформации, описывающей временную эволюцию контура временной деформации. Устройство для изменения масштаба данных контура временной деформации формируется, чтобы изменить масштаб, по крайней мере, части данных контура временной деформации таким образом, чтобы избежать, уменьшить или устранить неоднородности при перезапуске в масштабированной версии контура временной деформации. Декодер деформации формируется, чтобы предоставить декодированное представление звукового сигнала на основе закодированного представления звукового сигнала и посредством использования масштабированной версии контура временной деформации. Технический результат - поддержание невысокой скорости передачи битов при надежной реконструкции необходимой информации о временной деформации на стороне декодера. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 40 ил.

Группа изобретений относится к средствам для анализа временных вариаций аудио сигналов. Технический результат заключается в создании средств, обладающих повышенной надежностью, для получения параметра, описывающего временные изменения сигнальной характеристики. Для этого предложено устройство для получения параметра, который описывает изменения сигнальной характеристики сигнала на основе фактических параметров области преобразования, описывающих аудиосигнал в области преобразования, которое включает определитель параметра. Определитель параметра предназначен для определения одного или нескольких модельных параметров модели изменения в области преобразования, описывающих эволюцию параметров области преобразования в зависимости от одного или нескольких модельных параметров, представляющих сигнальную характеристику, так, что модельная ошибка, представляющая собой отклонения между моделируемой временной эволюцией параметров в области преобразования и эволюцией фактических параметров области преобразования снижается ниже заданного порогового значения или сводится к минимуму. 13 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области передачи данных и предназначено для кодирования и декодирования данных. Технический результат - повышение точности воспроизведения данных и повышение качества звучания за счет расширения частотного диапазона. Для этого полосно-пропускающий фильтр разделяет входной сигнал на сигналы множества поддиапазонов, средство вычисления величины параметра вычисляет величину параметра с использованием сигнала множества выделенных поддиапазонов и/или входного сигнала, средство оценки мощности высокочастотных поддиапазонов вычисляет оценочную величину мощности высокочастотного поддиапазона на основе вычисленной величины параметра, средство генерирования высокочастотной составляющей сигнала генерирует высокочастотную составляющую сигнала на основе сигналов множества поддиапазонов, выделенных полосно-пропускающим фильтром, и оценочной величины мощности высокочастотного поддиапазона, вычисленной средством оценки мощности высокочастотного поддиапазона. Устройство расширения частотного диапазона осуществляет расширение частотного диапазона входного сигнала с использованием высокочастотной составляющей сигнала. 12 н. и 44 з.п. ф-лы, 30 ил.

Настоящее изобретение относится к средствам для обработки сигналов. Технический результат заключается в улучшении качества звука при расширении полосы частот. Кодер устанавливает интервал, включающий в себя 16 фреймов, в качестве участка интервала, подлежащего обработке, выводит кодированные данные высокочастотной полосы для получения компонента высокочастотной полосы входного сигнала, и кодированные данные низкочастотной полосы, полученные в результате кодирования сигнала низкочастотной полосы входного сигнала для каждого участка, подлежащего обработке. В этом случае для каждого фрейма выбирают коэффициент, используемый при оценке компонента высокочастотной полосы, и участок, подлежащий обработке, разделяют на последовательные сегменты фреймов, включающие в себя последовательные фреймы, в которых выбран коэффициент, в пределах того же участка, подлежащего обработке. Кроме того, формируют кодированные данные высокочастотной полосы, которые включают в себя данные, включающие в себя информацию, указывающую длину каждого последовательного сегмента фрейма, информацию, указывающую количество последовательных сегментов фрейма, включенных в участок, подлежащий обработке, и индекс коэффициента, указывающий коэффициент, выбранный в каждом последовательном сегменте фрейма. 10 н. и 13 з.п. ф-лы, 51 ил.

Изобретение относится к системам кодирования источников звукового сигнала. Технический результат состоит в эффективной реализации высокочастотной реконструкции (HFR) путем усиления перекрестными произведениями, где новая составляющая с частотой QΩ+rΩ0 генерируется на основе существующих составляющих с частотами Ω и Ω+Ω0. Для этого предусмотрено гармоническое преобразование на основе блока поддиапазонов, где временной блок комплекснозначных дискретных значений поддиапазонов обрабатывается путем общеизвестной модификации фаз. Суперпозиция нескольких модифицированных дискретных значений дает результирующий эффект ограничения нежелательных комбинационных составляющих, посредством чего делается возможным использование более грубой разрешающей способности по частоте и/или меньшей степени передискретизации. В одном из вариантов осуществления изобретение дополнительно содержит оконную функцию, пригодную для использования с HFR на основе блока поддиапазонов, усиленной перекрестными произведениями. Аппаратный вариант осуществления изобретения может включать блок (101) анализирующих фильтров, конфигурируемый управляющими данными (104) модуль (102) обработки поддиапазонов и блок (103) синтезирующих фильтров. 3 н. и 60 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к обработке звуковых сигналов и предназначено для их кодирования и декодирования. Технический результат - повышение качества звука путем расширения полосы частот. Для этого декодер высокой полосы декодирует кодированные данные высокой полосы, выводит таблицы коэффициентов, имеющие коэффициенты для соответствующих подполос высокой полосы, которые установлены по индексу коэффициента, полученному в результате декодирования. Схема вычисления мощности декодирования подполосы высокой полосы рассчитывает декодированные значения мощности подполосы высокой полосы для соответствующих подполос высокой полосы на основе сигналов низкой полосы и таблицы коэффициентов, и модуль формирования декодированного сигнала высокой полосы формирует декодированные сигналы высокой полосы из этих декодированных значений мощности подполосы высокой полосы. В это время модуль расширения и уменьшения вновь формирует или удаляет коэффициенты из таблицы коэффициентов для соответствующих подполос так, чтобы они соответствовали количеству подполос рассчитанных декодированных значений мощности подполосы высокой полосы, таким образом расширяя или уменьшая таблицу коэффициентов. 8 н. и 4 з.п. ф-лы, 40 ил.

Изобретение относится к средствам обработки аудиосигнала с переходом. Технический результат заключается в увеличении качества сигнала. Обрабатывают аудиосигнал, в котором удалена первая часть, содержащая переходный сигнал, либо аудиосигнала с переходом для получения итогового обработанного сигнала. Вставляют вторую временную часть в обработанный аудиосигнал, откуда первая часть была удалена или туда, где находится переходный сигнал в обработанном аудиосигнале. При этом вторая часть содержит переходный сигнал, который не подвергался обработке в отличие от исходного сигнала, где операция вставки сигнала содержит определение длительности второй части, которая копируется из аудиосигнала с переходом. Определяют начальную точку или конечную точку второй части путем нахождения максимального количества взаимно коррелирующих параметров; таким образом, граница второй части максимально совпадает с соответствующей границей обработанного сигнала, где временная точка переходного сигнала в обработанном аудиосигнале совпадает с точкой переходного сигнала в исходном аудиосигнале или отклоняется от нее, причем отклонение является допустимым с точки зрения психоакустики после применения процедур предварительной и последующей маскировки. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к средствам обработки аудио сигнала с переходом. Технический результат заключается в увеличении качества сигнала. Обрабатывают аудио сигнал, в котором удалена первая часть, содержащая переходный сигнал, либо аудио сигнала с переходом для получения итогового обработанного сигнала. Вставляют вторую временную часть в обработанный аудио сигнал, откуда первая часть была удалена или туда, где находится переходный сигнал в обработанном аудио сигнале. При этом вторая часть содержит переходный сигнал, который не подвергался обработке в отличие от исходного сигнала. Извлекают и интерпретируют служебную информацию, связанную с аудио сигналом. Служебная информация указывает на время переходного сигнала или начальную и конечную точки первой или второй частей. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к обработке сигналов, кодированию и декодированию. Технический результат - возможность воспроизведения музыкального сигнала с лучшим качеством звука за счет расширения полосы частот. Для этого модуль преобразования частоты дискретизации преобразует частоту дискретизации входного сигнала, и схема разделения подполос разделяет входной сигнал после преобразования дискретизации в сигналы подполосы подполос, количество которых соответствует частоте дискретизации. Схема вычисления псевдомощности подполосы высокочастотной полосы вычисляет значения псевдомощности подполосы высокочастотной полосы на основе сигналов низкочастотной полосы входного сигнала и таблиц коэффициентов, содержащих коэффициенты оценки мощности для соответствующих подполос высокочастотной полосы. Схема вычисления разности псевдомощности подполосы высокочастотной полосы сравнивает значения мощности подполосы высокочастотной полосы и значения псевдомощности подполосы высокочастотной полосы друг с другом и выбирает таблицу коэффициентов из множества таблиц коэффициентов. 10 н. и 4 з.п. ф-лы, 39 ил.
Наверх