Equipos de mejora de la legibilidad.

Equipo para aumentar la legibilidad.

Equipo para aumentar la legibilidad.

1. Disposiciones generales.

En el proceso de recepción y registro información de audio, pueden producirse interferencias y ruidos causados ​​por diversos motivos: ruido de la calle, lluvia, ruido e interferencias de diversos dispositivos eléctricos e industriales, música, etc.

Los principales medios para limpiar la información de audio del ruido y las interferencias anteriores son los dispositivos de filtrado adaptativo, así como los sistemas de hardware y software, cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de implementar un algoritmo de filtrado adaptativo.

El El diagrama de bloques de un filtro adaptativo se muestra en la Fig. 1.

El filtro adaptativo opera según el principio de estimar los parámetros estadísticos de la señal entrante y ajustar su propia respuesta de transición de tal manera que se minimice el error e(n).

Suponiendo que la entrada Y (n) recibe una mezcla de señal de voz e interferencia, y que la entrada S(n) es una señal de interferencia, entonces los parámetros del el filtro programable cambiará de acuerdo con el algoritmo de adaptación de tal manera que la salida Yf(n) contendrá una señal aproximadamente igual a la señal de interferencia, y la salida e(n) contendrá una señal de voz borrada.

Los dispositivos que implementan el diagrama de bloques de la Fig. 1 se denominan de dos canales.filtros adaptativos o compensadores de ruido adaptativos.

Si una señal de la entrada maestra se aplica a la entrada de un filtro programable, es decir, satisface la condición S(n)=Y(n), entonces esta implementación del diagrama de bloques se llama filtro adaptativo de un solo canal, o simplemente filtro adaptativo. p>

El algoritmo de adaptación determina la ley según la cual se ajusta el filtro programable, donde el parámetro es un valor que determina la tasa de cambio de los parámetros del filtro programable.

Se suelen utilizar dos leyes de sintonización:

• error cuadrático medio mínimo (CINE);
• módulo mínimo de error (MEM).

El parámetro que determina la velocidad de sintonización garantiza un ajuste preciso del filtro adaptativo a una interferencia particular, por lo tanto, para combatir eficazmente la interferencia, es deseable que los dispositivos tengan la capacidad de cambiar este parámetro dentro de límites bastante amplios.

Como filtro programable se suelen utilizar filtros de respuesta a impulsos finitos (FIR filters o filtros FIR, en inglés). La dimensión de dicho filtro determina el número de coeficientes de adaptación.

Dado que todas las implementaciones de hardware de un filtro adaptativo, sin excepción, se basan en métodos de procesamiento de señales digitales, la calidad del procesamiento está muy influenciada por las características de la ruta ADC-DAC (profundidad de bits, distorsión no lineal, rango dinámico, banda de frecuencia operativa). .

2. Análisis comparativo de dispositivos de filtrado adaptativo.

En la Tabla 1 se muestran las características de los dispositivos de filtrado adaptativo ( En adelante, por brevedad, llamaremos a todos los dispositivos que utilizan un algoritmo adaptativo para procesar filtros adaptativos) producidos tanto en nuestro país como en el extranjero.

Como puede ver, existe una gama bastante amplia de dispositivos de esta clase que permiten resolver diversos problemas de lucha contra las interferencias y el ruido.

Los equipos de filtrado adaptativo se pueden dividir en dos grupos:

• equipo profesional diseñado para usuarios capacitados, que son principalmente empleados de organismos encargados de hacer cumplir la ley.
• equipo para uso comercial.

Tabla 1. Filtros adaptativos.

El equipo profesional se caracteriza por una amplia gama de funcionalidades, las principales de las cuales se enumeran a continuación:

• la presencia de modos de procesamiento de un solo canal y de dos canales;
• la capacidad de establecer varios modos de filtrado;
• la permisibilidad de cambiar dentro de un amplio rango tanto en el número de coeficientes de adaptación como en el ancho de banda de procesamiento de trabajo;
• capacidad de trabajar con una gran cantidad de coeficientes (más de 1024);
• disponibilidad de una variedad de capacidades de servicio.

El equipo para uso comercial está diseñado para un usuario no capacitado o poco capacitado y tiene una funcionalidad significativamente menor, pero es bastante fácil de operar, no Requiere conocimientos especiales y además tiene un coste significativamente menor (varias veces) que el equipo profesional.

Tabla 1 (continuación). Filtros adaptativos

n/a — sin datos;

* — Este dispositivo contiene dos cascadas de filtros adaptativos. El primero tiene un número máximo de coeficientes de 4096 y el segundo, 512.

1. Equipo profesional.

Este grupo incluye los siguientes dispositivos:

• “Cinderella-31”, empresa TsRT, San Petersburgo, Rusia:
• “MicroDac II”, “MicroDac III”, “DAC32000”, empresa DAC, EE. UU.

La opción óptima para el usuario ruso es el equipo «Cenicienta-31», que no es inferior en características técnicas y funcionales a sus homólogos extranjeros de DAC, pero se vende a precios significativamente más bajos.

Las características dadas en la Tabla 1 muestran que en parámetros técnicos tan importantes como la supresión de una señal sinusoidal y el ruido blanco, el equipo Cinderella-31 casi no es inferior al equipo MicroDac II, MicroDac III de DAC, pero al mismo tiempo lo supera significativamente en términos de capacidades de servicio (pseudoestéreo, repetidor de timbre, capacidad de control desde una PC).

Notas:

• El modo pseudoestéreo está diseñado para mejorar la comodidad y la inteligibilidad al escuchar señales monofónicas;
• un repetidor de timbre brinda la posibilidad de escuchar repetidamente una pequeña sección de un fonograma (duración de 4 a 10 segundos).

También cabe señalar que en el panel frontal del “Cenicienta- En el equipo de 31” hay una pantalla de cristal líquido que muestra diversa información (señal de nivel, valores de parámetros de procesamiento, etc.), lo que simplifica significativamente el trabajo del operador.

Otro dispositivo que me gustaría dibujar La atención de los usuarios profesionales es el DAC32000.

Con este dispositivo es posible eliminar una gran cantidad de todo tipo de interferencias y ruidos que se producen al trabajar con señales de audio, acústicas o de vibración.

DAC32000 tiene 8 canales de entrada y 6 canales de salida, lo que proporciona hasta 16 modos de procesamiento diferentes. El número máximo de coeficientes de adaptación proporcionados por este dispositivo en la banda operativa de 8 kHz es 32768.

El dispositivo tiene una pantalla de cristal líquido para mostrar los niveles de señal de entrada y los valores de los parámetros de varios modos de procesamiento.

1. Equipos para uso comercial.

Este grupo incluye los siguientes dispositivos:

“Filter-N”, “AF-512”, “ Cenicienta” -Micro 2”, “MicroDac”.

Un rasgo característico de estos dispositivos es el monocanal (no hay canal de referencia), lo que no combate eficazmente las interferencias de banda ancha no estacionarias. como el ruido blanco (un ejemplo de ruido blanco es la cinta de ruido durante una pausa).

Sin embargo, es posible lograr una supresión bastante notable de las interferencias estacionarias (de red, armónicas, música “suave”, etc.).

El mejor representante de este grupo (en términos de relación precio/calidad) es el “Cinderella-Micro 2”, producido por TsRT, que, a un precio significativamente más bajo que su análogo “MicroDac”, producido por DAC, ofrece no sólo prácticamente las mismas características técnicas, sino que también tiene funcionalidad adicional — Repetidor de timbre durante 11 segundos y AGC en entrada y salida.

Un rasgo característico de los productos anteriores es la capacidad de funcionar con batería y un bajo consumo de energía, lo que es óptimo para utilizar este equipo, por ejemplo, en un automóvil.

Tanto “MicroDac” como “Cinderella-Micro 2” se distinguen por un número mínimo de controles, lo que permite que incluso un usuario no profesional utilice este equipo con éxito.

El equipo «AF-512» es algo inferior en parámetros técnicos a los dispositivos descritos anteriormente (ver Tabla 1), pero tiene el precio más bajo entre los equipos de este grupo.

3. Complejos hardware software.

Los sistemas de hardware y software (HSC) son una herramienta poderosa en la lucha contra las interferencias y el ruido, ya que utilizan las capacidades informáticas y de interfaz de la PC a partir de las cuales fueron creados.

Una característica distintiva del complejo agroindustrial es la presencia de software desarrollado. En la Tabla 2 se muestran los principales parámetros técnicos y funcionales de los sistemas hardware y software.

Tabla 2. Sistemas hardware y software.

n/a — sin datos;

* — ver más en el texto;

** — con el coste de una PC.

Como regla general, el HPC incluye (ver tabla) los siguientes componentes:

• unidad de entrada/salida, que asegura la coordinación con fuentes de señal externas. Por lo general, se fabrica en forma de un dispositivo separado conectado a una placa de procesamiento con un cable de conexión.
• una placa de procesamiento de señales digitales instalada en una ranura de PC, que proporciona procesamiento directo y transferencia de datos a la PC.
• Una PC que muestra los resultados del procesamiento, así como su almacenamiento.
• software que permite al operador seleccionar varios modos y métodos de procesamiento de señales, así como escuchar, observar espectrogramas, etc.

Dado que los APC están destinados a usuarios profesionales, el principal requisito para los APC es la capacidad de implementar un algoritmo de filtrado adaptativo en combinación con otros algoritmos (filtro de paso bajo, filtro de paso alto, supresor de ruido impulsivo, ecualizador, etc.) en tiempo real

.Echemos un vistazo más de cerca a los APC presentados en la Tabla 2.

1. “Aceptable”. Desarrollador y fabricante FSB de Rusia.

El software único que opera en el entorno MS DOS, además de las capacidades indicadas en la Tabla 2, también le permite:

• ajustar el nivel de grabación y volumen de la señal que se escucha;
• procesar señales de voz y enviar simultáneamente la señal procesada a auriculares y salidas analógicas en modos mono, pseudoestéreo y estéreo;
• guardar parámetros de filtro en una unidad de disco de PC y cargarlos en la memoria de la placa de procesamiento de señales;
• mostrar espectros y realizaciones de tiempo de señales procesadas;
• compilar transcripciones de señales procesadas grabaciones de audio utilizando el editor de texto incorporado.

Las altas características técnicas, una amplia selección de algoritmos de procesamiento y una interfaz de software flexible y fácil de usar indican que entre los APC presentados, «Fair» es la opción más exitosa para los usuarios que trabajan profesionalmente en el campo del aumento de la inteligibilidad de las señales de voz ruidosas.

Las desventajas de este equipo incluyen la falta de software que se ejecute en Windows 95.

2. “IKAR-1K”. fabricante — empresa TsRT.

En sus características técnicas y funcionales se acerca al complejo agroindustrial «Feria», pero está diseñado para resolver una gama más amplia de problemas:

• bioacústica;
• investigación lingüística;
• investigación en el campo de la audición;
• patología de la voz y del habla;
• identificación y verificación de hablantes mediante la voz;
• diagnóstico del estado psicofisiológico de una persona mediante la voz;
• aumento de la inteligibilidad.

El software incluye los siguientes componentes:

• paquete para análisis y procesamiento de grabaciones sonoras SIS 4.5;
• programa de filtrado digital adaptativo en tiempo real;
• un programa para un ecualizador multibanda (hasta 2000 bandas) y un analizador de espectro en tiempo real;
• un programa para la documentación rápida de grabaciones sonoras “Caesar-SOFT”.

Además de todos los sistemas multifuncionales que cubren una amplia gama de tareas, este complejo no está exento de inconvenientes asociados con una interfaz engorrosa, que no permite al operador configurar rápidamente el modo de procesamiento deseado, como así como ver los resultados del procesamiento.

3. PCDF4096. Fabricante — Empresa DAC.

Las características técnicas y la funcionalidad son similares a las descritas anteriormente.

El software incluye varios paquetes:

• DFWS(Estación de trabajo de filtro digital) — Estación de trabajo de diseño de filtros digitales. Le permite implementar varios filtros digitales en tiempo real, incluidos los adaptativos (tanto de un solo canal como de dos canales).
• PC-EDGE (ecualizador gráfico digital mejorado) — Ecualizador gráfico digital mejorado. Le permite implementar un ecualizador con cualquier respuesta de amplitud-frecuencia definida por el usuario.
• PC-SIF (filtro espectral inverso) — implementación de un filtro que es inverso en el espectro de la señal.

Cabe señalar que el equipo PCDF4096, si bien no presenta ventajas significativas sobre los complejos agroindustriales nacionales en términos técnicos, capacidades funcionales y de software, sin embargo, tiene un costo significativamente mayor.