Введение к работе
Актуальность тем ы. Преимущества и перспективность' цифровых методов обработки и передачи сигналов звукового вещания (GSB) общеизвестны, однако внедрение цифровых систем передачи (ДСП) в трактах формирования первичного, а в перспективе вторичного распределения сигнала радиовещания (РВ) и создание сквозного канала цифрсвого радиовещания (ЦРВ) сдерживается:
необходимостью занять широкую полосу частот в канале для передачи высокоскоростного цифрового потока;
отсутствием единых стандартов и международных рекомендаций по форматам сигнала звукового вещания на различных участках канала РВ;
отсутствием способов транскодирования сигнала звукового вещания СЗВ без искажений при необходимости изменения частоты дискретизации.
Снижение скорости передачи и искажений транскодирования возможно с использованием представления СЗВ в частотной области, позволяющего согласовать его описание с физикой звукообразования и звуковосприятия, но характерные для такого представления искажения при обработке СЗВ и их субъективная заметность исследованы недостаточно.
Проблемам компактного представления звуковых сигналов и цифровой фильтрации посвящены работы А. А. Пирогова, М. А. Сапожкова, М. В. Назарова, Ю. Е Прохорова, Д. Л. Коробкова, Л. М. Гольденберга, Л. Раби-кера, Е. Гоулда, способы представления СЗВ в частотной области рассмотрены в работах М. В. Гитлица, А. С. Грудинина, А. М. Синельникова, Ю. А, Каволгина, Б. П. Каллагена, Д. Л. Кейфа, С. М. Кей, С. Л. Марлла в приложении к задачам РВ интенсивно проводятся работы в данном направлении и з настоящее время, как у нас в стране, так и за ру-
- A -Селом.
Все ато обуславливает актуальность задачи анализа источников искажений, при представлении СЗВ в частотной области с устранением избыточности и изменении частоты дискретизации, исследования величины и субъективной заметности этих искажений, разработки эффективных алгоритмов устройств представления СЗВ и изменения частоты дискретизации с минимально допустимыми искажениям!.
Шд повышением эффективности устройства или алгоритма в данной работе подразумевается или уменьшение сложности реализации при одинаковых качественных показателях или улучшение качественных показателей при одинаковой сложности реализации.
Цель работы состоит в улучшении существующих и разработке новых более эффективных систем ЦРВ, обеспечивавдкх повышение качества передачи н создащих возможность реализации сквозного цифрового канала ЦРВ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Выявлены основные факторы, определяющие искажения СЗВ при его обработке в частотной области.
-
Исследована субъективная заметность искажений в зависимости от величины каждого искажающего фактора.
-
Разработан метод спектрального анализа СЗВ на нерегулярной частотной сетке, согласованный с физикой звуковоспроизведения и разрешающей способности слухового анализатора.
-
Предложены новые устройства и способы обработки СЗВ, обеспечивающие его компактное представление и возможность неискаженной передачи в каналах ЦРВ.
Практическая ценность работы состоит в том, что: - разработан ряд конкретных устройств и способов обработки СЗВ
- 5 -в частотной области , позволящих осущэствить передачу по реальному каналу ЦРВ с нзоднократным травскодороЕаниеы при допустимых искажениях и уменьшить необходимую для передачи полосу частот в каналах первичного и вторичного распределения;
разработан пакет прикладных программ, применяемый для исследования статистических свойств СЭВ в частотной области и исследования алгоритмов его обработки;
получены графические зависимости заштности характерных иска-Кении от величины искаизирго фактора, использовании? при разработка алгоритмов представления СЗВ в частотной области;
полученные результаты позволяют сократить скорость цифрового потока при передаче СЗВ до 60-80 кбит/с на моноканал при сохранении объективного качества на суфствувдэм наборе тестовых сигналов в трактах первичного распределения и до 40-60 кбит/с при сохранении высокого качества- по субъективному восприятии в трактах вторичного распределения;
разработан метод спектрального анализа для звукового сигнала;
разработано устройство изменения частоты дискретизации, обеспечивайте меньшие искажения при упрощении схемотехнической реализации по сравнении с существующая.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Заметность характерных искажений СЗВ, представленного и обработанного в частотной области, определяет эффективность адаптивных алгоритмов с обратной пропорциональностью точности представления и объема СЗВ.
-
Эффективность устройств изменения частоты дискретизации повышается при использовании фильтрации в частотной области вместо временной в 2-3 раза
- б -
-
Алгоритмы компактного представления СЗВ в системе ЦРВ должны обеспечивать сохранение качества по принятым объективным параметрам в трактах первичного распределения и субъективному восприятию в трактах вторичного.
-
Предлагаемые методы обработки СЗВ на основе быстрых ортогональных преобразований позволяют снизить скорость передачи до 250 кбит/с в трактах первичного распределения и до 128 кбит/с - в трактах вторичного по сравнению с используемой сейчас скоростью 640 кбит/с при увеличении схемотехнической сложности в 25 раз.
-
Спектральный анализ СЗВ должен производиться на нерегулярной частотной сетке с разрешающей способностью слухового анализатора и учетом физики звуковоспроизведения, что позволяет адекватно описать звуковой сигнал.
-
Разработанный метод спектрального анализа позволяет проводить более аффективную обработку СЗВ, например снизить скорость передачи до 40-60 кбит/с.
Реализация результатов. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс ШУСИ, а также в хоздоговорные НИР и ОКР, выполняемые научно-исследовательской частью ШУСИ в интересах НПО "АЖАКОЫ".
Апробация работа Основные положения и результаты исследований докладывались автором на научно-технической конференции (Челябинск, 1989г.), НТК молодых ученых (Черноголовка, 1983г.), Всесоюзной научно-технической конференции (Санкт-Петербург, 1990г.), а также на НТК профессорско-преподавательского состава состава ЫТУСИ 1989-1992гг..
Публикации. Ш результатам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 4 статьи и 3 изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация сое-
