2. REPREZENTAREA NUMERICA A SEMNALULUI VOCAL

1
2. REPREZENTAREA NUMERICA A SEMNALULUI VOCAL

• Reprezentarea numerica implica urmatoarele
  operatii
• esantionarea efectuata cu o frecventa Fe
  compatibila cu cerintele
• impuse de teorema esantionarii

• cuantizarea fiecarui esantion cu un pas de
  cuantizare q,
• ales în functie de precizia dorita pentru
  reprezentare

• codarea adecvata aplicatiei particulare.

2

• 1. Esantionarea
• spectrul semnalului vocal se poate întinde pâna
  la 12 kHz

gt ar trebui aleasa o frecventa de esantionare
Fe 24 kHz
gt costuri (filtrare, transmisie, înregistrare
etc.) ridicate.

• în cazul transmisiilor telefonice spectrul
  semnalului vocal
• este limitat la 3.4 kHz

gt se alege frecventa de esantionare Fe 8 kHz.

• în aplicatii de sinteza sau recunoastere a
  vorbirii, valoarea
• frecventei de esantionare creste (de exemplu
  Fe 16 kHz).

• semnalul audio (voce plus muzica) pretinde o
  buna
• reprezentare în domeniul frecventa pâna la
  peste 20 KHz

gt utilizarea unei frecvente de esantionare Fe
44 - 48 kHz.
3

• 2. Cuantizarea
• operatia de cuantizare a esantioanelor produce
  o eroare care
• se comporta ca un zgomot alb suprapus peste
  semnal.

• pasul de cuantizare q va fi impus de catre
  raportul
• semnal/zgomot dorit.

• în cazul transmisiei telefonice fiecare
  esantion este
• reprezentat pe 8 biti.

• cuantizarea semnalului audio necesita o eroare
  de cuantizare
• mai mica, folosindu-se cuvinte de 16 biti.

• caracteristica esentiala care rezulta din modul
  de
• reprezentare este debitul binar (debitul
  informational) biti/s.

• transmisia telefonica necesita un debit de 8000
  ? 8 64 Kb/s.

• transmisia sau înregistrarea unui semnal audio
  necesita un
• debit de pâna la 48000 ? 16 768 Kb/s.

4
3. Codarea a) Codarea directa a semnalului
(waveform coding codarea formei de
unda). PCM Pulse Code Modulation, DPCM
Differential PCM, ADPCM Adaptive Differential
PCM, DM Delta Modulation, ADM Adaptive Delta
Modulation, SBC Sub-Band Coding, ATC Adaptive
Transform Coding etc.
b) Codarea parametrica (source coding
codarea sursei).

• parametrii ce caracterizeaza transmitanta
  tractului vocal
• (câstigul ? si coeficientii ai)
• parametrii ce caracterizeaza modul de excitatie
  al tractului
• vocal (zgomot alb sau tren de impulsuri
  periodice).

5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
3. PROPRIETATI STATISTICE ALE SEMNALULUI
VOCAL

• semnalul vocal realizare particulara a unui
  proces aleator nestationar.

• doua tipuri de statistica
• statistica pe termen lung
• - proprietatile statistice medii ale semnalului
  vocal sunt
• estimate pe intervale de timp de ordinul
  câtorva zeci de
• secunde si mediate pe mai multi vorbitori

• statistica pe termen scurt
• - evaluarea proprietatilor statistice pe transe
  temporale
• de ordinul a 10-30 ms, în decursul carora
  semnalul
• poate fi considerat cvasistationar.

8
Reprezentarea în timp a semnalului vocal obtinut
la pronuntarea cuvântului sase
9
a
s
10
Caracteristici statistice ale semnalului vocal

• Principalele caracteristici statistice ale
  semnalului vocal sunt
• densitatea de probabilitate
• valoarea medie
• varianta
• rata trecerilor prin zero
• functia de autocorelatie
• functia de autocovarianta
• coeficientul de autocorelatie
• densitatea spectrala de putere
• densitate spectrala de putere pe termen scurt.

11
1. Densitatea de probabilitate

• densitatea de probabilitate a semnalului xn
  (pp. ergodic si stationar)

• estimari experimentale ale acestei densitati de
  probabilitate,
• realizate pe segmente de vorbire de ordinul a
  50 secunde si
• mediate pe câteva zeci de vorbitori, au aratat
  ca aceasta
• densitate de probabilitate este apropiata de
  distributia Laplace.

12
(No Transcript)
13
2. Valoarea medie

• Pentru semnalul vocal aceasta medie va fi
  presupusa nula
• (ea nu contine nici o informatie utila).

14
3. Varianta

• acest parametru reprezinta energia medie a
  semnalului.

15
Evolutia variantei (energiei) pe termen scurt a
semnalului vocal corespunzator cuvântului sase,
estimata pe transe de 200 esantioane (25 ms)
16
4. Rata trecerilor prin zero

• Pentru un semnal esantionat se considera ca
  exista treceri prin zero
• atunci când doua esantioane succesive au
  semnul opus.

• Rata trecerilor prin zero pe termen lung
  prezinta o repartitie
• apropiata de cea gaussiana, cu o valoare medie
  de 0.49 pentru
• fonemele nesonore si de 0.14 pentru cele
  sonore.

17
Rata trecerilor prin zero pentru cuvântul sase
18
5. Functia de autocorelatie
19
Proprietati ale functiei de autocorelatie
20
6. Functia de autocovarianta
21
7. Coeficientul de autocorelatie

• În cazul transei sonore, functia de
  autocorelatie este
• cvasiperiodica si în primul maxim diferit de
  cel din origine
• permite determinarea frecventei fundamentale

• În cazul transei nesonore, functia de
  autocorelatie nu mai este
• periodica si în general nu mai contine maxime
  comparabile
• cu cel din din origine.

22
(No Transcript)
23
8. Densitatea spectrala de putere
24
9. Densitatea spectrala de putere pe termen scurt