Файл: Виноградов Р.И. Автоматическое опознавание электрических сигналов.pdf

50

прививками эталонов, хранящихся в памяти, делается заключение о принадлежности данного объекта к одному из классов определен­ ного эталона, т .е . синтез.

Однако вторичная обработке информации при обучении и при опознавании имеет существенные различия.

Как правило, процесс обучения связан с достаточно сложны­ ми и многочисленными логическими операциями, моделирование ко­ торых возможно лишь с помощью больших быстродействующих ЦВМ.

Особенно много машинного времени требуется для выделения наи­ более информативных признаков, т .е . на процесс минимизации опи­ саний объектов.

Процесс же опознавания должен моделироваться с помощью от­ носительно простых специализированных устройств napsллэявного действия, имеющих жесткую память для хранения ‘программы управ­ ления, а также наиболее информативных признаков эталонов.

Заметим, что говоря об обучении, мы имеем в виду процесс предпрограммированного самообучения, который от известных само­ обучающихся процессов отличэетоя тем, что,хотя используемые признаки нем известны, мы ничего не знаем об их величинах. В зависимости от классов опознаваемых образов признаки могут принимать различное значение, однако для каждого класса они всегда укладываются в определенных доверительных интервалах.

Безусловно, что процесс опознавания образов не ограничи­ вается первичной и вторичной обработками информации. Однако на первом этапе вое внимание должно быть уделено моделирова­ нию этих двух процессов.

Желающим подробно познакомиться с существующими методами объективного опознавания звуков речи можно рекомендовать сле­

51

чевого сигнала в цифровой код частота квантования выбирается на основании теоремы Котельникова, т .е . частоте квантования сигналов с ограниченным спектром выбирается не менъме удвоен­ ной верхней частоты спектра входного сигнала.

Для преобразования речевого сигнала в цифровой код восполь­ зуемся преобразователем о неравномерной шкалой квантования.Ра­ бота такого преобразова­ теля основана не выделе­ нии лишь экстремальных значений вмплитуд сигна­ ла и моментов текущего времени. На рис.2 .4 ,а представлена кривая, ха­ рактеризующая изменение напряжения

на буферную память аналоговой величины и на дифференцирующее устройство. Продифференцированный сигнэл (ри с.2 .4 ,б) поступа­ ет на устройство клиппирования, где подвергается предельному

52

ления закрывав! оба клапана. При атом генератор импульсов пре­ кращает заполнение счетчика на время, необходимое для пересыл­ ки накопленного числа в выходной регистр и очистки счетчика, после чего клапан К£ открывается. Очистке счетчике производит­ ся неполностью, что позволяет скомпенсировать время, в течение которого закрыт клапан К£. После закрытия нлапана Kj устройст­ во управления запускает преобразователь "напряжение - цифровой вод", который в конце цикла работы пересылает полученное число

ции вычитания. Полученная разность пересылается в выходной ре­ гистр, сумматор очищается, и в него засылается из буферного регистра число в прямом коде.

ЦВМ

Рис.2 .5

Цикл работы такого преобразователя заканчивается считыва­ нием в ЦВМ содержимого выходных регистров, 8 именно:

рис.2.4 смещение изображений, возникающее зэ счет времени об­

53

В начале исследований речевых сигналов была применена руч­ ная кодировка их осциллограмм, которые получились обычным спо­ собом, Речевые сигналы, произносимые различными дикторами пе- . ред микрофоном, записывались с помощью шлейфового осциллографа при скорости протяжения нинопленни I м'в сек. На рис.2 .6 пред­ ставлена блок-схема экспериментальной установки. В качестве усилителя использовался стандартный усилитель УМ-50. Для ампли­ тудного компрессирования речевых сигналов, что было вызвано не­ обходимостью исключить возможность выхода из строя шлейфа, при­ менялась диодная схема логарифмического ограничения. Регулиров­ ка усиления осуществлялась вручную и контролировалась по осцил­ лографу СИ-1. Сильный шум, издаваемый шлейфовым осциллографом, вынудил разместить его в другом помещении, а для включения за­ писи сигналов подключить кнопку для дистанционного включения.

Рио.2.6

Дикторами были мужчины и женщины. Производилась запись от­ дельных звуков, слогов и слов. Кодировка полученных осцилло­ грамм производилась с помощью универсального измерительного микроскопа УЙМ-21, обеспечивающего точность измерения коорди­ нат до 0,1 мн. При этом были опробовэны два метода кодировки,

аименно:

1)измерение координат точен кривой на осциллограмме, ото­

54

доживающими, т .е . наблюдалось устойчивое опознавание речевых сигналов. Однако подготовка исходных данных одного звука речи занимала несколько часов. Использование твного способе коди­ ровки речевых сигналов для получения хотя бы небольшой стати­ стики потребовало бы непрерывной работы в течение нескольких лет. На основании вышеизложенного было решено осуществить не­ посредственный ввод речевых сигналов в ЦВМ.

Разработанный метод преобразования речевых сигналов в цифк ровой код требует одновременного ввода двух параметров сигна­ ла амплитуды и времени, но, учитывая достаточно высокую раз­ борчивость клиппированной речи, на первом этапе был изготов­ лен преобразователь временных интервалов между переходами че­ рез нуль продифференцированной кривой речевого сигнала.

На ри с.2 .7 представлена блок-схема основных устройств экс­ периментальной установки, которая состояла из микрофонного

с н усилит ель

Вход

речевого си гн а л а

Рис.2.7

усилителя, блока фильтров, формирователя нлиппированннх сиг­ налов, устройства сопряжения и ЦВМ типа М-20. Основная идея создания этой экспериментальной установки состояла в том, что­ бы в кратчайший срок и с минимальными затратами собрать пре­ образователь речевых сигналов в цифровой код, обеспечивающий качественный ввод информации в ЦВМ в реальном мвситэбе време­ ни. При этом ставилось условие, исключающее какие-либо пере­ делки в ЦВМ. Учитывая вышесказанное, было решено часть функ­ ций преобразователя поручить мэшине: использовать регистр и сумматор арифметического устройства ЦВМ для формирования циф­ ровых кодов, соответствующих временным интервалам переходов через нуль клишированного сигнала. Блок-схема изготовленных устройств представлена на рис.2. 8. Речевой сигнал воспринимал­ ся с помощью обычных динамических микрофонов МД-41 или МД-47 и усиливался с помощью двухкаскэдного микрофонного усилителя,

55

имеющего коэффициенты усиления порядке 50 дб. Кроме этого, име­

печить ожатие динамического диапазона речевого сигнала. Нали­ чие блока фильтров дало возможность выбрать необходимую полосу

менялась автоблокировка выходных сигналов, ноторая разрешала

Принцип совместной работы всей установки сводился к еле-* дующему. Генератор импульсов по команде "ввод информации”, а