Смысловая информация в сигнале.

Представление чисел в обратном коде. Сложение и вычитание в обратном коде(Женатов)

Обратный код получается инвертированием всех “0” на “1” и всех “1” на “0” прямого кода числа.

00101110 – прямой код числа 46, 11010001 – обратный код числа 46.

Сложение (и вычитание) обратных кодов. Здесь при сложении чисел А и В имеют место четыре основных и два особых случая:

1. А и В положительные. При суммировании складываются все разряды, включая разряд знака. Так как знаковые разряды положительных слагаемых равны нулю, разряд знака суммы тоже равен нулю. Например:

2. А положительное, B отрицательное и по абсолютной величине больше, чем А. Например:

3. А положительное, B отрицательное и по абсолютной величине меньше, чем А. Например:

Десятичная запись:	Двоичные коды
+ 10 -3	+ 0 0001010 1 1111100 – обратный код числа -3 10 0000110 +1 0 0000111

Если происходит переполнение в знаковом разряде, то переполнение прибавляется к младшему разряду числа.

4. А и В отрицательные. Например:

Десятичная запись:	Двоичные коды
+ -3 -7 -10	+ 1 1111100 – обратный код числа -3 1 1111000 – обратный код числа -7 11 1110100 +1 1 1110101 – обратный код числа -10

При сложении может возникнуть ситуация, когда старшие разряды результата операции не помещаются в отведенной для него области памяти. Такая ситуация называется переполнением разрядной сетки формата числа.

Ниже приведены два возможных случая переполнения.

5. А и В положительные, сумма А+В больше, либо равна 2n–1, где n — количество разрядов формата чисел (для однобайтового формата n=8, 2n–1 = 27 = 128). Например:

Семи разрядов цифровой части числового формата недостаточно для размещения восьмиразрядной суммы (162₁₀ = 10100010₂), поэтому старший разряд суммы оказывается в знаковом разряде. Это вызывает несовпадение знака суммы и знаков слагаемых, что является свидетельством переполнения разрядной сетки.

6. А и В отрицательные, сумма абсолютных величин А и В больше, либо равна 2n–1. Например:

Здесь знак суммы тоже не совпадает со знаками слагаемых, что свидетельствует о переполнении разрядной сетки.

Характеристики гармонического сигнала. Основные соотношения для пассивных идеальных элементов при воздействии бесконечного гармонического сигнала. Анализ линейных цепей гармонического тока в установившемся режиме методом векторных треугольников(Никонов)

Гармонические колебания являются более универсальными, чем постоянный ток или напряжение, т.к. они могут передавать информацию не только по проводам, но и по беспроводным системам связи.

Типичная запись:

u(t)=U_mcos(wt+φ_u)= U_mcos(2πft+φ_U)

i(t)=I_mcos(wt+φ_i)

U_m, I_m – амплитуды

, – действующие значения, т.е. вызывают такой же тепловой эффект

- циклическая частота

- рабочая частота

- период

φ_u, φ_i – начальные фазы

(wt+φ) – полная фаза

Основные соотношения:

а) Сопротивление R

б) Ёмкость C

,

Элемент C – инерционный (напряжение опережает по фазе ток)

в) Индуктивность L

,

Элемент L – инерционный (ток опережает по фазе напряжение)

Метод векторных треугольников

1) Для последовательных схем строится векторный треугольник, начиная с , который затем преобразуется в треугольник сопротивлений.

2) Для параллельных схем строится векторный треугольник, начиная с , который затем преобразуется в треугольник проводимостей.

Задача.

Кодовая комбинация вызываемого сигнала содержит 5 бит. Вероятность ошибочного приема одного бита Р_ош = 0,002. Какова вероятность приема вызывной комбинации с одной или двумя ошибками Р_{(1 или 2)}?

Решение:

,прием с n - ошибкой

, где n – кол-во ошибок, m – кол-во бит.

Вероятность приема с одной или двумя ошибками

Основные понятия теории информации. Виды информации: смысловая, эмоциональная. Особенности передачи информации различных видов (речь, текст, музыка, видео и т. д.). Скорость передачи информации.

Человек воспринимает окружающую действительность через органы чувств. Они в совокупности с центральной нервной системой образуют первую сигнальную систему. Вторая сигнальная система на основе речевого общения. Используемые в сотовой связи методы цифровой обработки сигналов, характеристики и параметры реализующих их устройств, в частности АЦП и речевого кодека, теснейшим образом связаны с характеристиками передаваемых речевых сигналов (РС).

На основе понимания процессов формирования речи, ее свойств, ее восприятия выдвигают технические требования к трактам передачи сигналов, к построению систем и устройств электрической связи, звукового и телевизионного вещания, звукоусиления, перевода речей, переговорных устройств, средств анализа и синтеза речи, аппаратуры управления голосом, устройств кодирования и скрытной передачи речевых сообщений, опознания человека по голосу и т. д.

При произнесении звуков речи поток воздуха нагнетается из легких, проталкивается через трахею, гортань, полости рта и носа и затем излучается через губы и ноздри. Одну из главных ролей в образовании звуков речи играют голосовые связки, расположенные в гортани. Гортань и ротовую полость называют голосовым трактом. Его конфигурация в процессе произнесения звуков речи изменяется. Эти изменения воздействуют на проходящую через тракт акустическую волну. При образовании носовых звуков к голосовому тракту через небную занавеску подключается носовая полость.

Изменения конфигурации голосового тракта и колебания голосовых связок взаимосвязаны так, что вся речеобразующая система функционирует как единый сложный объект.

В акустике голосовой тракт рассматривают как систему резонаторов, характеристики которых медленно изменяются во времени.

1.2. Эмоциональная информация в сигнале.

Наиболее известной характеристикой речевого сигнала является основной тон. Эта характеристика представляет собой обычную частотную модуляцию сигнала, параметры которой легко измеряются. Частота колебания голосовых связок, характеризующая основной тон, составляет в среднем от 100 до 200 Гц для мужских голосов и от 220 до 350 Гц для женских.

Причем даже у одного и того же человека в зависимости от эмоционального состояния и ситуативности речи основной тон может изменяться в довольно ощутимых пределах. Изменение основного тона называется интонацией. Относительное изменение частоты может достигать 15%, что в европейских языках передает эмоциональную составляющую речи, а в некоторых восточных - смысловую. Так, в русском языке различные траектории вызывают ощущение до 28 типов эмоций.

Помимо основного тона каждому человеку присущи дополнительные тоны речи – обертоны, придающие основному звуку особый оттенок или тембр. Тембр характеризует аудитивное восприятие окраски звуков речи. Тембр акустически определяется характеристиками гармоник основного тона речи, а также высокочастотными составляющими спектра.

Индивидуальные лингвистические признаки - это навыки речи человека, связанные с его языком, диалектом или говором. Они характеризуют индивидуальную вариативность произнесения звуков и их сочетаний, способы мелодического оформления высказываний, длительность и распределение языковых элементов и речевых пауз, а также индивидуальные предпочтения в выборе фонетических, лексических и синтаксических единиц и многое, многое другое.

Смысловая информация в сигнале.

Рассматривая вопросы речевого общения людей по каналам электросвязи, выделим, прежде всего, те характеристики речевого сигнала, которые важны для телефонии и в известной мере дик­туют требования к электрическим и электроакустическим параме­трам канала связи и его элементов. К таким характеристикам следует отнести: спектр речи, спектр формант, амплитудное рас­пределение, распределение формант, временные характеристики речи, распределение уровней речи перед ртом говорящего.

Речевой сигнал с точки зрения его уровня интенсивности есть величина переменная во времени. Однако средние за достаточно длительное время наблюдения уровни интенсивности имеют до­вольно устойчивые, хотя и различные в разных частотных поло­сах, средние значения. Для характеристики интенсивности речи обычно пользуются понятием спектрального уровня речи, т. е. та­ким уровнем энергии, который приходится на полосу шириной 1 Гц. Спектральный уровень определяется выражением:

,

где - интенсивность, отнесенная к полосе шириной 1 Гц; - интенсивность, соответствующая абсолютному нулевому уровню.

Имея в виду, что , выражение для спектрального уровня можно также представить в виде:

.

где - звуковое давление в паскалях (Па), отнесенное к полосе шириной 1 Гц; - звуковое давление, соответствую­щее абсолютному нулевому уровню.

Под спектром речипринято понимать зависимость среднего в течение длительного времени спектрального уровня от часто­ты . Усредненный для мужских и женских голосов спектр рус­ской речи представлен на рис. 1.1. Этот спектр был получен при звуковом давлении на микрофоне порядка 1,5 Па, что соответст­вует суммарному уровню речи 97,5 дБ.

Рисунок 2.1 Спектр русской речи.

Следует отметить, что при повышении уровня речи за счет зна­чительного напряжения голосовых связок (форсированная речь) кривая спектра речи искажается ввиду перераспределения энергии речи между различными частотными областями.

Спектр мощности сигнала речи имеет максимум вблизи частоты 400 Гц и спадает на более высоких частотах со скоростью около 9 дБ на октаву. Спектр речевого сигнала занимает примерно область частот от 150 Гц до 7 kГц. Длительность звуков речевого сигнала составляет от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекунд при среднем значении для гласных звуков 210 мс, а для согласных 95 мс. Динамический диапазон речевого сигнала 45-30 дБ. При этом уровень согласных в среднем на 20 дБ ниже уровня гласных.

Технология распознавания речи развивается не на пустом месте. Имеется научно-техническая база в смежной области - это связь и обработка (сжатие) речевых сигналов. Опытно-экспертным путем были сформированы требования к линии речевой связи. Появилась своя теория, понятия и термины, появились различные подходы к обработке речевых сигналов. Для специалистов, взявшихся за проблему распознавания речи, значительный интерес представляли наработки по системам связи с сильным сжатием речевого сигнала, так называемым вокодерам.

Остановимся подробнее на фонемных вокодерах. Принцип действия этих устройств сходен с работой простой системы распознавания речи. Он заключается в выделении из речевого сигнала потока фонем на передающем конце линии связи и синтез речи из потока фонем на приемном конце. По линии связи передавались только кодовые обозначения фонем. Задача выделения фонем из сигнала очень сложна, и причин тому множество. Можно упомянуть спектрально-временную и коартикуляционную нестационарности фонемных реализаций. Анализ этой техники показывает, что для передачи речи без потери ее информационного содержания достаточно скорости кодирования 50 бит/с.

Основными показателями качества работы системы являются разборчивость речи и узнаваемость. Когда требовалось максимально сжать речевое сообщение, сохранив на приемлемом уровне разборчивость, то узнаваемостью обычно жертвовали. Часто жертвовали всей просодической информацией: интонацией, частотой основного тона и прочими не смысловыми признаками. В этом случае речь на приемном конце линии связи была похожа на звуки, которые издают роботы из видеофильмов. Однако это не мешало восприятию содержательной части, если действительно обеспечивалась хорошая разборчивость.

При работе в телефонном канале достаточно эффективным приемом оказывается полосовая фильтрация 400-3500 Гц. При этом эталонные и тестируемые записи оказываются в некоторой степенивыравнены относительно различии телефонных трактов.

Другим приемом является так называемый RASTA-фильтрация в этом случае используется то явление, что изменения канала имеют стационарный или медленно-меняющийся характер. Фильтрация соответствующих составляющих дает достаточнохорошие результаты.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: