Повышение эффективности канальных кодеков ЦСП. Классификация методов канального цифрового преобразования, страница 19

.                              (14.38)

где F_т.вк— тактовая частота цифрового вокодерного сигнала; F_д.jи b_j — частота дискретизации и число бит на отсчету j-го параметра (F_д.j  ≈ 50—70 Гц, b_j ≈ 3—5); F_д.0 = 8 кГц; m₀ = 8 — частота дискретизации и разрядность типового ИКМ преобразования в канале ТЧ. 600 бит отводится на передачу сигнаюв ОТ, ТШ и кадровой синхронизации (последний определяет порядок следования кодовых комбинаций различных параметров). При k =6—12 скорость передачи полосного вокодера составляет F_т.вк = 1200 или 2400 бит/с, соответственно К_сж ≈ 1 : 53 ÷ 1 : 26.

На стороне приема (рис. 14.30) уплотненный аналоговый или цифровой вокодерный сигнал в устройстве разделения (УР) 7 делится на отдельные составляющие, при этом компонент ОТ поступает на импульсный генератор основного тона (ГОТ) 12 и управляет его частотой. Команда ТШ поступает на коммутатор 14, который подключает к гребенке полосовых фильтров 11₁ — 11_k или ГОТ, или генератор шума (ГШ) 13. ГШ формирует короткие импульсы случайной длительности и частоты, что эквивалентно шуму с равномерной спектральной плотностью. ГОТ работает как генератор гармоник (ГГ — см. параграф 7.4), формируя периодические короткие импульсы с частотой F_OT. Совокупность блоков 11—14 образует так называемый генератор речевого спектра (ГРС) 15, который формирует k областей спектра частот равной интенсивности, при этом для тональных (звонких) звуков спектр ГРС — дискретный, а для шумных (глухих) — сплошной.

Получение «окрашенного» спектра частот, характерного для того или иного звука, производится с помощью модуляторов 9₁—9_k, на вход управления которых после сглаживания фильтрами нижних частот 8₁—8_k поступают сигнальные параметры S_i(t), j  [1, k]. В зависимости от значения S_j меняется интенсивность спектра синтезированного речевого сигнала в j-й полосе частот. Фильтры 10₁—10_k служат в основном для исключения побочных продуктов модуляции. Точка объединения их выходов является выходом вокодерного канала (на рис. 14.30 он соединен с телефоном 16).

Совокупность блоков 1₁—1_k, 2₁—2_k и 3₁—3_k на рис. 14.29 называют анализатором ПВК, а совокупность блоков 8₁—8_k, 9₁—9_k и 10₁—10_k на рис. 14.30 — соответственно синтезатором. Спектрограммы, поясняющие работу полосового вокодера, приведены на рис. 14.31, где спектр входного звука (например, звонкого) показан на рис. 14.31, а, спектры звука, выделенные 1-м, j-м и k-мполосовыми фильтрами (Ф₁, Ф_j, Ф_k) в анализаторе, — соответственно на рис. 14.31, б, в, г. Спектр звука, полученного на выходе синтезатора, как видно из рис. 14.31, д, представляет собой ступенчатую аппроксимацию реального спектра. При достаточно большом числе полос (соответственно при передаче со скоростью 1,2—4,8 кбит/с) ПВК обеспечивает высокую разборчивость речи и достаточно хорошую защищенность от помех в цифровом канале. Однако звучание речи существенно отличается от натурального, узнаваемость голосов невысокая, речь сопровождается специфическими призвуками.

Формантный вокодер (ФВК) отличается от полосного построением анализатора и синтезатора, при этом блоки выделения ОТ и команды ТШ, а также посгроение генератора речевого спектра (блок 15 на рис. 14.30) практически идентичны. При анализе определяется максимум A_i формантной области и соответствующая центральная частота F_ф.i (см. рис. 14.28), обычно используют три области (i = 1, 2, 3). Значения A_iи F_ф.і являются параметрами речевого сигнала, передаваемого по цифровому каналу связи. Для определения А_iи F_ф.i — анализатор ФВК содержит гребенку полосовых фильтров (их не менее 10—12), сигнал на выходе которых после детектирования и сглаживания (см. рис. 14.29) поочередно опрашивается некоторым сравнивающим устройством. Оно определяет в пределах каждой формантной области ту полосу частот (и соответственно значение F_ф.i,), где интенсивность спектра A_iнаибольшая. Следовательно, построение передающей части ФВК практически такое же, как и ПВК, только в канал связи передается меньшее число параметров.