Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
') Ом. также работу * Габора (Gabor) (прим. ред.).
ДРУГИЕ МЕТОДЫ СОКРАЩЕНИЯ ПОЛОСЫ
359
переговоров, то статистические свойства ансамбля сигналов таят дополнительные резервы емкости каналов по времени и полосе частот. Метод практического использования этой емкости воплощен в системе ТАСИ Цот начальных букв «Time Assignment Speech Interpolation» TASI (О'Найл — O'Neil; Буллингтон и Фрейзер — Bullington and Fraser)].
Система ТАСИ применяется при наличии группы однонаправленных линий передачи и приема. Типичный пример — линейные пары подводного кабеля. Система позволяет одновременно обслуживать большее количество абонентов, чем имеется однонаправленных цепей. Каждая передающая абонентская цепь оборудована быстродействующим детектором речи. Когда детектор отмечает наличие речевого сигнала в цепи, автоматический электронный коммутатор подключает абонентскую линию к незанятому каналу системы ТАСИ. Каждому сигналу выделяется свой канал. Когда все каналы окажутся занятыми, коммутатор ТАСИ отыскивает тот канал, в котором в данный момент наблюдается пауза, отсоединяет его и подключает к абоненту, пославшему сигнал.
Во время пауз любой из абонентов теряет преимущество на тот или иной канал передачи. Как только абонент начинает говорить, ему предоставляется канал снова, но зачастую уже другой. Коммутатор ТАСИ должен осуществлять последовательный поиск (кто с кем говорит) и находить корреспондента для каждого передаваемого сигнала. «Адресная» информация может передаваться в виде короткого позывного сигнала либо же перед началом каждого разговора должен включаться вспомогательный канал, обслуживающий всю систему.
Ясно, что количество сигналов, передаваемых с помощью заданной группы каналов, ограничено. Превышение этого количества ,может привести к недопустимой задержке или потерям связи. Среди прочих факторов упомянутый предел является функцией количества кабельных цепей, отношения сигнал/шум и чувствительности детекторов речи. Установки системы ТАСИ внедрены на некоторых подводных кабельных линиях. Например, при использовании ТАСИ на линии 36-парного кабеля можно повысить его пропускную способность, эквивалентно дву-или трехкратному увеличению количества физических цепей.
Выше упоминалось, что естественные паузы длительностью порядка фонемы, слога и более имеются также и в монологах. Ясно, что применение принципа ТАСИ позволит повышать эффективность использования полосы частот за счет использования этих пауз и в одном канале. Подобная идея экспериментально проверялась на «абонентской» системе ТАСИ («one-man» TASI) (Фланаган, Шредер и Бёрд — Flanagan, Schroeder and
360
СИСТЕМЫ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ТЕЛЕФОНИИ
Bird). Система моделировалась на ЦВМ. Принцип ее действия иллюстрируется схематической спектрограммой1) (рис. 8.17). Предположим, что необходимо передать речевой сигнал, ширина спектра которого равна ш. Однако полоса пропускания ка-
Рис. 8.17. Схематическая спектрограмма звука, иллюстрирующая принцип «одноканальной» системы ТАСИ (Фланаган, Шредер и
Бёрд)
нала равна 0,5 ш. Естественные паузы в сигнале, ограниченном полосой 0,5 ш, могут быть использованы для передачи информации, содержащейся в другой части полосы, равной также 0,5 w. Поддиапазоны с шириной полосы 0,5 ш назовем вч (высокочастотный) и нч (низкочастотный). Тогда возможны четыре различные ситуации:
а) сигнал нч отсутствует, сигнал вч обнаруживается, переносится по спектру в диапазон нч и передается по каналу с полосой 0,5 ш;
б) одновременно обнаруживаются оба сигнала, сигнал нч сразу же передается, а вч переносится вниз по спектру и запи-
') См. также иссль ,ование * А. А. Смердова (прим. ред.).
ДРУГИЕ МЕТОДЫ СОКРАЩЕНИЯ ПОЛОСЫ
361
сывается в накопителе для последующей передачи (интервалы ты на рис. 8.17);
в) оба сигнала не обнаруживаются, в течение появившейся паузы (интервалы xg на рис. 8.17) передается предварительно накопленный сигнал вч. Однако из-за недостаточной длительности паузы часть вч информации может теряться. Статистические исследования показывают, что средняя длительность активного интервала составляет 130 мсек, а паузы—100 мсек (Болт и Мак-доналд—Bolt and McDonald). Отсюда следует, что около 3Д3 объема вч сигнала может теряться. Сигнал низкой частоты проходит без потерь;
г) при наличии одного сигнала нч он немедленно передается обычным способом.
Для каждого диапазона требуется по одному детектору речи. При экспериментах использовались двухполуперйодные выпрямители с постоянной времени фильтра, равной 15 мсек. Их выходы подключены с пороговым устройствам с заранее выбранными гистерезисными свойствами. Бинарные выходные сигналы детекторов, обозначенные Dn и DB на рис. 8.17 и необходимые для правильного восстановления речи, должны передаваться по отдельному узкополосному каналу. Из-за наличия накопителя на передающей стороне сигнал на приемной стороне воспроизводится постоянно с запаздыванием.
Принцип восстановления очевиден из функциональной схемы полной системы (рис. 8.18). В приемнике используются два блока запаздывания. Один из них обеспечивает фиксированную максимальную задержку нч сигнала на время хт. Ее величина равна или больше длительности самого продолжительного накопленного отрезка речи. Второй блок—с переменным запаздыванием, величина которого определяется разностью между хт и длительностью хь последнего переданного отрезка речи. В таблице на рисунке показаны различные условия коммутации, определяемые характером выходных сигналов детекторов DB
