PL184098B1

PL184098B1 - Sposób i urządzenie do redukcji szumu

Info

Publication number: PL184098B1
Application number: PL96312845A
Authority: PL
Inventors: Joseph Chan
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2002-08-30
Also published as: US6032114A; BR9600761A; PL312845A1; CA2169424C; JPH08221093A; CN1140869A; ES2163585T3; KR960032294A; TR199600132A2; AU4444496A; SG52253A1; TW297970B; RU2127454C1; DE69617069T2; KR100414841B1; EP0727769B1; ATE209389T1; CA2169424A1; MY121575A; JP3484801B2

Abstract

5. U rzadzenie do red u kcji szum u, w w e jsc io w y m sygn ale m o w y, które je s t zaopatrzone w srodki p rzeksztalcajace sy g n a l w e js c io w y n a w id m o czestot- liw o sc i sygn alu w e jsc io w e g o , srodki ro zd zielajace w id m o czestotliw osci na zb ió r p asm czestotliw osci, oraz srodki przetw arzajace kazd e z tych p asm czestot- liw o sc i zgodnie z o k re slo n a ch arak terystyk a filtracji dla dostarczenia sygn alu w e jsc io w e g o o zred u kow a- nym szum ie, znamienne tym, ze srodki przetw a- rzajace s a zaopatrzone w b lo k licz a cy (7) w yzn aczajacy w lasciw o sci filtru na p od staw ie w artosci w yznaczonej ze stosunku poziom u w id m a czestotliw osci do oszaco- w anego poziom u w id m a szum u zaw artego w w idm ie czestotliw osci 1 drugiej w artosci, w yzn aczo n ej z m a- ksym aln ej w artosci stosunku p o zio m u sygn alu ram ki w id m a czestotliw osci do o szaco w an ego poziom u szu- m u oraz tego o szaco w an ego p ozio m u szum u oraz blok k o relacji w id m ow ej p rzetw arzajacy kazd e z pasm a czesto tliw o sci zgodnie z o k re slo n a ch arakterystyka fi- ltracji, p olaczon y z b lo kam i (11, 12 ) rekom binacji 1 o d zyskiw an ia p rzetw orzonych pasm czestotliw osci. F ig. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do redukcji szumu, zwłaszcza zawartego w sygnale mowy, dla eliminacji lub zmniejszenia poziomu szumu zawartego w tym sygnale.

Z opisu patentowego nr EP-A 1-0,556,992 znany jest system do redukcji szumu w sygnale głosu. Opisane w nim urządzenie dzieli sygnał wejściowy na grupy w celu oszacowania tła szumu w różnych pasmach widma sygnału wejściowego. Stosunek sygnału do szumu dla każ184 098 dego kanału jest jednoznacznie określony a wzory stosowane do ich obliczeń znane. Zastosowane w nich wielkości do określania parametrów charakterystyk każdego pasma mają pewne stałe wartości.

Również w opisie amerykańskiego wynalazku nr US-A-5097510 przedstawiony jest sposób i urządzenie do redukcji szumu w sygnale mowy. Wejściowy sygnał jest przekształcany w widmo częstotliwości. Wartości wzmocnienia dla poszczególnych pasm widma częstotliwości są wyliczone i stanowiąwspółczynniki korekcji tych pasm przed konwersjąwstecznądo stałobazowego sygnału. Wzmocnienie dla każdego pasma jest obliczone na podstawie analizy widma częstotliwości za pomocą systemu sztucznej inteligencji, w systemie tym porównuje się energie w każdym paśmie widma częstotliwości i określa pasma zawierające szum biorąc za podstawę to, że poziom mocy w paśmie zawierającym pożądany sygnał głosu zmienia się znacznie w czasie. podczas gdy poziom mocy w paśmie zawierającym tylko szum zmienia się nieznacznie w czasie. w rozwiązaniu tym zastosowano bardzo skomplikowaną technikę obliczeń do wyznaczenia wartości wzmocnienia dla każdego filtru pasmowego.

Z opisu patentowego nr EP-A-0451796 znane jest urządzenie. które wykrywa czy w określonym segmencie czasu trwania sygnału jest w nim zawarty sygnał mowy czy też nie. dając na swym wyjściu informacje „jest sygnał” lub „nie ma sygnału”.

W dziedzinie przenośnych urządzeń telefonicznych lub rozpoznawania mowy. stwierdza się potrzebę tłumienia szumu. występującego w postaci szumu tła lub szumu środowiskowego. zawartego w zbieranym sygnale mowy. w celu uwydatnienia jego składowych mowy.

Sposobem uwydatniania mowy. czyli redukcji szumu jest na przykład sposób wykorzystujący funkcje prawdopodobieństwa warunkowego do regulacji współczynnika tłumienia. opisany przez R. J. McAulaya i M. L. Maplassa. w pracy „Uwydatnienie mowy z wykorzystaniem aktywowanego sygnałem mowy filtru redukującego szum”. w materiałach IEEE Trans. Acoust.. Speech Signal Processing. wol. 28. str. 137-145. kwiecień 1980.

W powyższym sposobie tłumienia szumu. zdarza się często. że w wyniku nieodpowiedniego działania filtru tłumiącego. lub przy pracy z nieodpowiednio ustawionym stosunkiem sygnału do szumu (SNR). występują dźwięki niesamoistne. lub zniekształcenia mowy. Nie jest pożądane. aby dla osiągnięcia jego optymalnej sprawności. użytkownik był zmuszony regulować poziom redukcji szumu SNRjako jeden z parametrów urządzenia podczas rzeczywistej pracy. Poza tym. trudno w przypadku konwencjonalnych metod poprawiania parametrów mowy wyeliminować szum bez generacji zniekształceń sygnału mowy. wynikających ze znacznych zmian SNR w krótkich okresach czasu.

Tego rodzaju metoda poprawy jakości sygnału. czyli redukcji szumu. wymaga sposobów dyskryminacji zakresu szumu. przez porównywanie mocy wejściowej. czyli poziomu. z zadaną wartością progową. Jednak. jeżeli stałą czasu i wartości progowe w tym sposobie zostają zwiększone w celu zapobieżeniu podążania wartości progowych za zmianami sygnału mowy. to nie ma możliwości odpowiedniego nadążania za poziomem szumu. zwłaszcza przy jego podwyższonym poziomie. co prowadzi często do błędów dyskryminacji.

Dla usunięcia tej wady zaproponowano wjapońskim zgłoszeniu patentowym Hei-6-99869 (1994) sposób redukcji szumu w sygnale mowy, w sposobie tym redukcja szumu sygnału mowy odbywa się przez adaptacyjną regulację filtru maksymalnego prawdopodobieństwa. skonfigurowanego do obliczania składowej mowy na podstawie SNR otrzymanego z wejściowego sygnału mowy i prawdopodobieństwa wystąpienia sygnału mowy. Tym sposobem wykorzystuje się sygnał odpowiadający wejściowemu widmu mowy. z pominięciem oszacowanego widma szumowego. obliczanego na podstawie prawdopodobieństwa wystąpienia sygnału mowy. Tym sposobem możliwe jest osiągnięcie dostatecznej redukcji szumu sygnału mowy. gdyż filtr maksymalnego prawdopodobieństwa jest dostrojony do optymalizacji tłumienia.

Sposób redukcji szumu. w wejściowym sygnale mowy. w którym sygnał wejściowy przekształca się na widmo częstotliwości sygnału wejściowego. widmo częstotliwości dzieli się na zbiór pasm częstotliwości. następnie każde pasmo częstotliwości przetwarza się za pomocą filtru o określonej charakterystyce. a przetworzone pasmo częstotliwości poddaje się rekombinacji

184 098 i rekonwersji i dostarcza się sygnał wejściowy ze zredukowanym poziomem szumu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że określoną charakterystykę filtru wyznacza się na podstawie pierwszej wartości wyznaczonej ze stosunku poziomu widma częstotliwości do oszacowanego poziomu widma szumu zawartego w widmie częstotliwości, oraz drugiej wartości, wyznaczonej z wartości maksymalnej stosunku poziomu sygnału ramki widma częstotliwości do oszacowanego poziomu szumu oraz tego oszacowanego poziomu szumu, a szum w wejściowym sygnale mowy redukuje się w procesie filtrowania w zależności od widma szumu.

Korzystnym jest, że pierwszą wartość wyznacza się z wykorzystaniem wartości z tablicy zawieraj ącej wstępne poziomy widma sygnału wej ściowego i oszacowane poziomy widma szumów;

Korzystnym jest, że drugą wartość wyznacza się na podstawie maksymalnej wartości stosunku poziomu sygnału do oszacowanego poziomu szumów i odniesionego do ramki poziomu szumu, a wartość tę stosuje się do regulacji parametrów filtru, przy czym maksymalna redukcja szumu w procesie filtracji zmienia się liniowo w skali dB.

Korzystnym jest, że jako oszacowany poziom szumów stosuje się wartość otrzymaną na podstawie wartości skutecznej amplitudy odniesionej do ramki sygnału wejściowego i wartości maksymalnej spośród wartości skutecznych, ajako maksymalnąwartość stosunku poziomu sygnału do oszacowanego poziomu szumu stosuje się wartość obliczoną na podstawie maksymalnej wartości skutecznej i oszacowanego poziomu szumu, przy czym jako maksymalną wartość skuteczną stosuje się maksymalną wartość spośród amplitud podzielonego na ramki sygnału wejściowego, wartości otrzymanej na podstawie maksymalnej wartości skutecznej ramki bezpośrednio poprzedzającej i wartości zadanej wstępnie.

Urządzenie do redukcji szumu, w wejściowym sygnale mowy, które jest zaopatrzone w środki przekształcające sygnał wejściowy na widmo częstotliwości sygnału wejściowego, środki rozdzielające widmo częstotliwości na zbiór pasm częstotliwości, oraz środki przetwarzające każde z tych pasm częstotliwości zgodnie z określona charakterystyką filtracji dla dostarczenia sygnału wejściowego o zredukowanym szumie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że środki przetwarzające są zaopatrzone w blok obliczania wartości Hn wyznaczający właściwości filtru na podstawie wartości wyznaczonej ze stosunku poziomu widma częstotliwości do oszacowanego poziomu widma szumu zawartego w widmie częstotliwości i drugiej wartości, wyznaczonej z maksymalnej wartości stosunku poziomu sygnału ramki widma częstotliwości do oszacowanego poziomu szumu oraz tego oszacowanego poziomu szumu oraz blok korelacji widmowej przetwarzający każde z pasma częstotliwości zgodnie z określoną charakterystyką filtracji, połączony z blokami rekombinacji i odzyskiwania przetworzonych pasm częstotliwości.

Opracowane według wynalazku sposób i urządzenie do redukcji szumu w wejściowym sygnale mowy, zapewniają redukcję szumu w wejściowym sygnale mowy przy jednoczesnym uproszczeniu operacji przetwarzania sygnału.

W przypadku sposobu i urządzenia według niniejszego wynalazku do redukcji szumu w sygnale mowy pierwsza wartość, która jest wartością obliczoną na podstawie stosunku wejściowego widma sygnału otrzymanego przez transformację wejściowego sygnału mowy na oszacowane widmo szumowe zawarte w wejściowym widmie sygnału, wpływa na wstępne wartości parametrów filtru, określające stopień redukcji szumu przy filtracji redukcyjnej. Druga wartość jest wartością obliczoną na podstawie maksymalnej wartości stosunku poziomu sygnału wejściowego widma sygnałowego do oszacowanego poziomu szumu, to znaczy maksymalnego SNR, i samego oszacowanego poziomu szumu, i stanowi wartość służącą do regulacji parametrów filtru. Szum może być eliminowany z wejściowego sygnału mowy w stopniu odpowiadającym maksymalnemu SNR, przez filtrację dokonywaną odpowiednio do parametrów filtru, regulowanych za pomocą wartości, pierwszej i drugiej.

Ponieważ ujęte w tablicy wstępne poziomy widma sygnału wejściowego, i poziomy oszacowane widma szumu wprowadzane do niego, mogą być wykorzystywane do otrzymywania pierwszej z tych wartości, co pozwala na korzystne zmniejszenie objętości obliczeń.

Również druga wartość jest wyznaczana w zależności od maksymalnego SNR i poziomu szumu ramkowych, tak, więc parametry filtru można regulować w ten sposób, aby maksymalna

184 098 redukcja szumu przy filtracji zmieniała się w zasadzie liniowo w skali dB, odpowiednio do maksymalnego stosunku SN.

W przypadku sposobu redukcji szumu według wynalazku, wartości pierwsza i druga, wykorzystywane są do regulacji parametrów filtru służącego do filtrowania zmniejszającego szum w wejściowym sygnale mowy, przy czym szum może być eliminowany z wejściowego sygnału mowy przez filtrację uzależnioną od maksymalnego SNR w wejściowym sygnale mowy, a zwłaszcza istnieje możliwość minimalizacji zniekształceń sygnału mowy powodowanych przez filtrację, przy dużym stosunku SN, jak również możliwe jest zmniejszenie objętości obliczeń potrzebnych do otrzymania parametrów filtru.

Ponadto zgodnie z wynalazkiem, pierwsza wartość do regulacji parametrów filtru może być wyliczona z wykorzystaniem tablicy zawierającej poziomy widma sygnału wejściowego oraz poziomy oszacowanego widma szumu, wprowadzone do niego w celu zmniejszenia objętości obliczeń, potrzebnych do wyznaczenia parametrów filtru.

Zgodnie z wynalazkiem, również druga wartość otrzymana dla maksymalnego stosunku SN i ramkowego poziomu szumu może być wykorzystana do sterowania parametrów filtrów, w celu zmniejszenia objętości obliczeń koniecznych do otrzymania parametrów filtru. Maksymalny stopień redukcji szumu osiągany przy danych parametrach filtru może się zmieniać zależnie od zawartości N w wejściowym sygnale mowy.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy pierwszego urządzenia do redukcji szumu, fig. 2 - wykres energii E [w, k] w zależności od liczby ramek, z zaznaczeniem energii zaniku E_decay [k], dla urządzenia z fig. 1, fig. 3 - wykres wartości skutecznych RMS [k] w zależności od liczby ramek z zaznaczeniem oszacowanego poziomu szumów MinRMS [k] oraz maksymalnej wartości skutecznej MaxRMS [k]dla urządzenia z fig. 1, fig. 4 - wykres energii względnej Brel [k], w zależności od liczby ramek z zaznaczeniem maksymalnego stosunku sygnału do szumu MaxSNR [k] w dB, minimalnego stosunku sygnału do szumu MinSNR[k] oraz wartości dB-thresrel [k] jako wartości progowych dla dyskryminacji szumów w urządzeniu z fig. 1, fig. 5 - wykres ukazujący zmiennąNR-level [k] w funkcji maksymalnego stosunku SNRMaxSNR [k] dla urządzenia z fig. 1, fig. 6 - zależność między NR[w, k]I maksymalnym stopniem redukcji szumów w dB, dla urządzenia z fig.1, fig.7 - zależność między stosunkiem Y [w, k]/N [w, k] a Hn [w, k] przy różnych NR [w, k] w dB dla urządzenia z fig.1, fig.8 - schemat blokowy drugiego urządzenia do redukcji szumu sygnału mowy według wynalazku, a fig. 9 przedstawia wykres ukazujący zniekształcenia segmentów sygnału mowy, otrzymanych przy redukcji szumu za pomocą urządzenia redukcji szumu z fig. 1 i 8, w odniesieniu do stosunku SN segmentów.

Na figurze 1 przedstawiono urządzenie do redukcji szumu w sygnale mowy, według niniejszego wynalazku.

Urządzenie do redukcji szumu zawiera blok szybkiej transformacji Fouriera 3, do przetwarzania wejściowego sygnału mowy na widmo częstotliwościowe, blok obliczania wartości Hn 7 do regulacji parametrów filtru podczas redukcji części szumu z wejściowego sygnału mowy metodą filtracyjną oraz blok korekcji widma 10, do zmniejszania zawartości szumu w wejściowym sygnale mowy przez filtrację uzależnioną od parametrów filtracji, generowanych przez blok obliczania wartości Hn 7.

Wejściowy sygnał mowy Y[t], wchodzący przez zacisk wejściowy sygnału mowy 13 w urządzeniu do redukcja szumu, podawany jest do bloku procesora ramki 1. Ramkowany sygnał Y_frame[j, k] wyprowadzany z bloku ramki 1 podawany jest do okna bloku obliczania wartości skutecznej (RmS) 21 w module szacowania szumu 5, bloku procesora filtracyjnego 8 oraz bloku procesora okna 2.

Sygnał wyjściowy bloku procesora okna 2 podawany jest do pierwszego bloku szybkiej transformacj i F ouriera 3, z którego dane wyj ściowe sąpodawane zarówno do bloku korekcj i widma 10, jak i bloku podziału pasma 4. Informacja wyjściowa bloku podziału pasma 4 podawana jest do bloku korekcji widmowej 10, bloku szacowania widma szumowego 26 wewnątrz modułu szacowania szumu 5, oraz do bloku obliczania wartości Hn 7. Informacja wyjściowa bloku kore6

184 098 kej i widma 10 podawanajest na zacisk wyj ściowy sygnału mowy 14 za pośrednictwem drugiego bloku szybkiej transformacji Fouriera 11 oraz bloku korekcji granicznej widma 12.

Informacja wyjściowa z bloku obliczania wartości RMS 21 podawana jest do bloku obliczania względnej energii 22, bloku obliczania maksymalnej wartości RMS 23 w bloku obliczania oszacowanego poziomu szumu 24 oraz do bloku szacowania widma szumowego 26. Informacja wyjściowa z bloku obliczania maksymalnej wartości RMS 23 jest podawana do bloku obliczania oszacowanego poziomu szumu 24 oraz do bloku obliczania maksymalnej wartości SNR 25. Informacja wyjściowa z bloku obliczania energii względnej 22 podawanajest do bloku szacowania widma szumowego 26. Informacja wyjściowa bloku obliczania oszacowanego poziomu szumu 24 jest podawana do bloku filtracyjnego 8, bloku obliczania maksymalnej wartości SNR 25, bloku szacowania widma szumowego 26 oraz do bloku obliczania wartości NR 6. Informacja wyjściowa z bloku obliczania maksymalnej wartości SNR 25 podawanajest do bloku obliczania wartości NR 6 oraz do bloku szacowania widma szumowego 26, z którego informacja wyjściowa jest podawana do bloku obliczania wartości Hn 7.

Informacja wyjściowa z bloku obliczania wartości NR 6 podawanajest zwrotnie na blok obliczania wartości Nr 6, z równoczesnym podawaniemjej do bloku obliczania wartości Hn 7.

Informacja wyjściowa z bloku obliczania wartości Hn 7 podawanajest za pośrednictwem bloku procesora filtracyjnego 8 i bloku podziału pasma 9 do bloku korekcji widma 10.

Poniżej objaśniono działanie pierwszej odmiany wykonania urządzenia redukcji szumu.

Do zacisku wejściowego sygnału mowy 13 podawany jest wejściowy sygnał mowy Y[t], zawierający składowąmowy i składową szumową. Wejściowy sygnał mowy Y[t], który jest sygnałem próbkowanym cyfrowo, z częstotliwością, próbkowania na przykład FS, jest podawany do bloku procesora ramki 1, gdzie jest dzielony na wiele ramek, z których każda ma długość FL próbek. Wejściowy sygnał mowy Y[t], w ten sposób podzielony, jest następnie przetwarzany poramkowo. Interwał ramki, który stanowi wielkość przesunięcia wzdłuż osi czasu, wynosi FI próbek tak, że (k + 1)-sza ramka zaczyna się po upływie FI próbek od początku ramki k-tej. w przykładzie, który odnosi się do częstotliwości próbkowania i liczby próbek, jeżeli częstotliwość próbkowania FS wynosi 8 kHz, interwał ramki FI złożonej z 80 próbek odpowiada 10 ms, natomiast długość ramki FL o zawartości 160 próbek odpowiada 20 ms.

Przed dokonaniem obliczeń transformacji ortogonalnej przez pierwszy blok szybkiej transformacji Fouriera 3, blok procesora okna 2 mnoży każdy zramkowany sygnał Yfa-iUj, k] z bloku procesora ramki 1 przez funkcjąokna W_inp_Ut. Po inwersyjnej FFI, wykonywanej w końcowej fazie poramkowych operacji przetwarzania sygnałów, jak to zostanie objaśnione poniżej, sygnał wyjściowy jest mnożony przez funkcję okna W,_np_Ut. Funkcje okna W_inp_U, i W_outp_utmogą być odpowiednio zilustrowane przykładami w postaci następujących równań (1) i (2):

W.

input

o < j < FL

W Γ il = output L J J

1

---cos

2

2π j>

vFLj_y

Λ3 o < j < FL (2)

Pierwszy blok szybkiej transformacji Fouriera 3 następnie dokonuje operacji 256-punktowej szybkiej transformacji Fouriera powodując otrzymanie wartości amplitud widma częstotliwościowego, które następnie dzielone jest w bloku rozdziału pasma 4 służącego do podziału pasma na przykład na 18 pasm. Zakresy częstotliwości tych pasm przedstawiono w charakterze przykładu w tabeli 1:

184 098

TABELA

Numery pasm	Zakresy częstotliwości
0	0	do	125	Hz
1	125	do	250	Hz
2	250	do	375	Hz
3	375	do	563	Hz
4	563	do	750	Hz
5	750	do	938	Hz
6	938	do	1125	Hz
7	1125	do	1313	Hz
8	1313	do	1563	Hz
9	1563	do	1813	Hz
10	1813	do	2063	Hz
11	2063	do	2313	Hz
12	2313	do	2563	Hz
13	2563	do	2813	Hz
14	2813	do	3063	Hz
15	3063	do	3375	Hz
16	3375	do	3688	Hz
17	3688	do	4000	Hz

Wartości amplitudy pasm częstotliwości otrzymanych z podziału widma częstotliwości, stają się amplitudami Y[w,k] widma sygnału wejściowego, które są wyprowadzane do odpowiednich części układu, o czym wspomniano uprzednio.

Powyższe zakresy częstotliwości wyprowadzane są na tej zasadzie, że im wyższa jest częstotliwość, tym mniejsza jest rozróżnialność perceptualna ludzkiego słuchu, w charakterze amplitudy poszczególnych pasm wykorzystuje się maksymalne amplitudy FFT odpowiednich zakresów częstotliwości.

W module szacowania szumów 5, z sygnału mowy wydzielany jest szum zramkowanego sygnału yf_rame [j, k], i następuje wyznaczenie ramki uznanej za zaszumioną, natomiast oszacowana wartość poziomu szumu i maksymalny stosunek SN podawane są do bloku obliczania wartości NR 6. Oszacowanie zakresu szumowego, bądź detekcja ramki z szumami jest dokonywana w połączonych, na przykład trzech operacjach wykrywania. Poniżej opisano przykład szacowania obszaru szumowego.

Blok obliczania wartości skutecznej RMS 21, oblicza wartości RMS sygnału każdej ramki, i wyprowadza obliczone wartości RMS. Wartość RMS 1-tej ramki, czyli RMS[k], oblicza się z następującego wzoru (3):

RMS [k] =

FL

FL-l

Σ

J = 0 (y_ framej _k)² (3)

W bloku obliczania względnej energii 22, odbywa się obliczenie energii względnej k-tej ramki, przechodzącej jako zanikająca z ramki poprzedniej, czyli dB_rei[k], a wartość wynikowa zostaje

184 098 wyprowadzona. Względna energia w dB, to znaczy dB_rei[k], obliczana jest z następującego równania (4):

dB_rel[k] = 101og fEdecayM

E[k] (4) natomiast wartość energii E[k] pujących równań (5) i (6):

i wartość energii zanikającej Edecay[k] obliczane są z nastęFL

E[k]=X (y_frame_jk)²1 = 1 (5)

E_decay[k]=max(E[k]), ^exP^7^ * ^Edecay [k- 1] ⁽⁶⁾

Równanie (5) może być obliczone z równania (3) jako FL*(RMS[k])². Oczywiście wartość równania otrzymana podczas obliczeń równania (3) w bloku obliczania wartości RMS 21, może być przekazywana bezpośrednio do bloku obliczania energii względnej 22. w równaniu (6) czas zaniku dobrany jest jako 0,65 s.

Na figurze 2 przedstawiono przykład wartości energii E [k] oraz energii zanikającej E_decay[k],

Blok obliczania wartości maksymalnej RMS 23 znajduje i wyprowadza wartość maksymalną RMS niezbędną do szacowania wartości maksymalnej stosunku poziomu sygnału do poziomu szumu, to znaczy maksymalnego stosunku SN. Ta maksymalna wartość RMS MaxRMS[k] może być wyliczona z następującego wzoru (7):

MaxRMS = max(4000, RMS [k],0*MaxRMS [k -1] + (1 - 0)*RMS [k]) (7) gdzie 0 jest stałą zaniku, w przypadku 0 wykorzystuje się takąjej wartość, dla której wartość maksymalna RMS zanika do poziomu l/e w ciągu 3,2 s, to znaczy 0 = 0,993769.

Blok obliczania szacowanego poziomu szumu 24 oblicza i wyprowadza minimalną wartość RMS, przydatną do wyznaczania poziomu szumu tła. Ten oszacowany poziom szumu MinRMS[k]jest najmniejszą wartością spośród pięciu lokalnych wartości minimalnych poprzedzających bieżącą chwilę czasową, to znaczy pięciu wartości spełniających równanie (8):

(RMS [k ] < 0,6*MaxRMS [k] i RMS [k] < 4000 i RMS [k] < RHS [k + 1] i RMS [k] < RMS [k -1] i RMS [k] < RMS[k-2]) lub

RMS [k] < MinRMS) (8)

Oszacowana wartość poziomu szumu Min RMS [k] jest ustawiana tak, aby rosła dla poziomu tła bez mowy. Wzrost w przypadku wysokiego poziomu szumu jest wykładniczy, natomiast w przypadku realizacj i szybszego wzrostu, przy niskim poziomie szumu wykorzystuj e się wzrost ze stałą szybkością.

Na figurze 3 przedstawiono przykłady wartości skutecznych RMS [k], oszacowanej wartości poziomu szumu MinRMS [k] oraz maksymalnych wartości skutecznych MaxRMS [k].

Blok obliczania maksymalnej wartości SNR 25 szacuje i oblicza maksymalny stosunek SN MaxSNR [k], z wykorzystaniem maksymalnej wartości RMS i szacowanych wartości poziomów szumu, zgodnie z następującym równaniem (9):

184 098 (9)

MaxSNR [k]= 20 log ^AMaxRMS [kf

MinRMS [k]

Z maksymalnej wartości SNR, MaxSNR, obliczany jest parametr normalizacyjny NR-level w zakresie od 0 do 1, reprezentujący względny poziom szumu, w przypadku NR-level, wykorzystuje się następującą funkcję;

NR_level [k] = ^f MaxSNR[k]-30 ^λπ—

0,0

1,0 (l - 0,002 ) MaxSNR [k] - 30 )²

30<MaxSNR [k] < 50 MaxSNR [k] > 50 MaxSNR[k]:poza (10)

Poniżej objaśniono działanie bloku szacowania widma szumowego 26. Odpowiednie wartości otrzymywane w bloku obliczania energii względnej 22, bloku obliczania oszacowanego poziomu szumu 24 oraz bloku obliczania maksymalnej wartości SNR 25, wykorzystywane są do dyskryminacji mowy spośród szumu tła. Jeżeli spełnione są następujące warunki:

gdzie ((RMS [k] <NoiseRMS_thres[kj) lub (dB_rel [k] > dB_thres [k])) i (RMS [k] < RMS [k -1] + 200) (U)

NoisePMS_thres [k] = 1,05 + 0,45*NR_level [k] xMinRMS [k]

DBthres rei[k] = max (MaxSNR [k] - 4,0; 0, 9*MaxSNR [k]) to sygnał w k-tej ramce jest klasyfikowany jako szum tła.

Amplituda szumu tła tak wyznaczonego obliczanajestjako uśredniona w czasie oszacowana wartość N [w, k] widma szumu.

Na figurze 4 przedstawiono przykłady energii względnej w dB, występującej na fig. 11, to znaczy dB_re|l, maksymalna wartość SNR [k] oraz dB^Ki, w charakterze jednej z wartości progowych dyskryminacji szumu.

Na figurze 6 przedstawiono NR-level [k] w funkcji MaxSNR [k] z równania (10).

Jeżeli k-ta ramka klasyfikowana jest jako szum tła lub jako szum, to uśredniona oszacowana czasowo wartość widma szumowego N [w, k] jest uzupełniana amplitudą Y [w, k] widma sygnału wejściowego bieżącej ramki zgodnie z następującym równaniem (12):

N [w, k] = a* max(N[w, k - 1], Y[w, k]) + (1 - a)* min (N[w, k - 1]), Y[w, k]) (12) a= exp

-FI

0,5* FS gdzie w oznacza numer pasma powstałego w wyniku podziału.

Jeżeli k-ta ramka zaklasyfikowana jest jako mowa, to wartość N[w,k-1] wykorzystywana jest bezpośrednio jako N [w, k].

184 098

Blok obliczania wartości NR 6 wylicza NR [w. k]. które jest wartością wykorzystywaną do zapobiegania gwałtownej zmianie charakterystyki filtru. i wyprowadza otrzymaną wartość NR [w. k]. To NR [w. k] stanowi wartość w zakresie od 0 do 1. i określone jest równaniem (13):

NR [w, k] = ' adj [w, k] NRtw.k-ll-ó^ ^NR[w,k-1] + δ_ΝΚ

NR [w, k-1]-δ_ΝΚ (adj [w,k] (NR[w,k-l]+5_NRNR [w, k-l]-Ó_NR>adj [w,k]

NR [w, k-1] Ί-δ^ <adj [w,k] (¹³⁾

W równaniu (13). adj [w. k] jest parametrem wykorzystywanym do uwzględnienia efektu objaśnionego poniżej. i określone jest równaniem (14) :

Ónr = 0, 004 adj [w, k] = min (adj 1 [k], adj 2 [k]) - adj 3 [w, k] (14)

W równaniu (14). adjl [k] jest wartością wykazującą oddziaływanie na zmniejszenie redukcji szumu przez filtrację przy wysokim SNR. w sposobie filtrowania opisanym poniżej. i określony jest następującym równaniem (15):

MaxSNR[k] <29

Adj 1[k] = 1- MaxSNR[k] - 29 29 < MaxSNR[k] <43 (15)

MaxSNR[k] : poza

W równaniu (14). adj2 [k] jest wartościąwykazującąoddziaływanie. w wyniku opisanej powyżej operacji filtracji. na zmniejszenie prędkości redukcji szumu w odniesieniu do skrajnie niskiego lub skrajnie wysokiego poziomu szumu. które określone jest następującym równaniem (16);

adj2[k]=0

MinRSM[k]-20

MinRMS[k]~ 1000 1000

0,2

MinRSM[k]<20 20 < MinRMS[k](60 60 < MinRMS[k](l000 1000 <MinRMS[k](l 800 1800 < MinRMS[k] (16)

W zamieszczonym powyższej równaniu (14) adj3 [k] jest wartością powodującą zmniejszenie maksymalnej redukcji szumu z 18 dB do 15 dB w zakresie między 2375 Hz a 4000 Hz. i określone jest następującym równaniem (17):

adj 3 [w, k] =

0,059415 (w-2375) 4000 - 2375

W(2375 Hz w: poza (17)

184 098

Widać przy tym, że zależność między poszczególnymi wartościami NR [w, k] i maksymalnym stopniem redukcji szumu w dB jest w zasadzie liniowa w skali dB, jak to przedstawiono na fig. 6.

Blok obliczania wartości Hn 7, generuje na podstawie amplitudy Y [w, k] widma sygnału wejściowego, podzielonego na pasma częstotliwościowe, wartość oszacowaną, uśrednioną w czasie, widma szumowego N [w, k] oraz Nr [w, k], czyli wartość Hn [w, k], która określa parametry filtru skonfigurowanego do eliminacji części szumu z wejściowego sygnału mowy. Wartość Hn [w, k] wyliczana jest na podstawie następującego równania (18):

Hn [w,k] = 1- (2*NR [w, k] -NR² [w, k])*(l- H [w] [S/N=y]) (18)

Wartość H [w] [S/N = r] w powyższym równaniu (18) jest równoważna parametrom optymalnym filtru redukcji szumu, jeżeli SNR jest ustalone na wartości r i jest obliczana z następującego równania (19):

Możliwe jest również wyznaczenie tej wartości uprzednio i umieszczenie jej w tabeli, odpowiednio do wartości Y [w, k]/N [w, k]. Również x[w,k] w równaniu (19) jest równoważne Y [w, k]/N[w, k], natomiast Gmin jest parametrem wskazującym minimalne wzmocnienie, wynoszące H [w] [S/N = r].

Jednocześnie, P (H; Yw) [S/N = r] oraz p (HO; Yw [S/N = r] sąparametrami określającymi stany amplitudy Y [w, k], natomiast P (HI ; Yw) [S/N = r] jest parametrem określającym stan, w którym składowa mowy i składowa szumowa są wymieszane ze sobą w Y [w, k], a P (HO; Yw) [S/N=r] jest parametrem informującym o tym, że w Y [w, k] zawartajest wyłącznie składowa szumowa. Wartości te oblicza się według równania (20):

P(H1!Y„)_s„ = 1-P(HO!Y_w )[S/N=t] (20)

P(Hl)*(exp(-Y²))*I _o(2*y*x[w, k])

P(H1) * (exp(-γ²)) * I_o(2* γ* x[w,k]) + P(HO)* (exp(-x²)) gdzie P (H1) = P (HO) = 0,5

Z równania (20) wynika, że P (H1; Yw) [S/N=r] i P (HO; Yw) [S/N = r] są funkcjami x [w, k], natomiast Io (2*r*x [w, k]) jest funkcją Besseła i obliczane jest odpowiednio do wartości r i [w, k]. Zarówno P (H1), jak i P (HO) są ustalone na wartość 0,5. Objętość obliczeń można zredukować do około jednej piątej objętości przy stosowaniu metod konwencjonalnych przez uproszczenie parametrów w sposób wspomniany powyżej.

Zależność między wartościąHn [w, k] powstającąw bloku obliczania wartości Hn 7, i wartościąx [w, k], to znaczy stosunek Y [w, k] /N [w, k] jest taki, że dla wyższych wartości stosunku

Y [w, k] /N [w, k], to znaczy dla składowej mowy wyższej od składowej szumowej, wartość Hn [w, k] wzrasta, to znaczy redukcja zostaje osłabiona, natomiast dla mniejszych wartości stosunku

Y [w, k] /N [w, k], to znaczy dla składowej mowy mniejszej od składowej szumowej, wartość Hn [w, k] maleje, to znaczy redukcja staje się silniejsza, w powyższym równaniu krzywa wykreślona linią ciągłą przedstawia przypadek dla r = 2,7; Gmin = -18dB, a NR [w, k] = 1. Widać również, że krzywa przedstawiaj ącąpowyższą zależność zmienią się w zakresie L zależnie od NR [w, k], i że odpowiednie krzywe dla wartości NR [w, k] zmieniają się wykazując tę samą tendencję, co dla NR [w, k] = 1.

184 098

Blok filtracyjny 8 dokonuje filtrowania w celu wygładzenia Hn [w, k], zarówno wzdłuż osi częstotliwości, jak i wzdłuż osi czasu tak, że powstaje wygładzony sygnał Ht _smooth [w, k], stanowiący sygnał wyjściowy. Filtracja w kierunku osi częstotliwości powoduje zmniejszenie skutecznej długości odpowiedzi impulsowej sygnału Hn [w, k]. Zapobiega to nakładaniu się widm granicznych przy realizacji filtru metodą mnożenia w dziedzinie częstotliwości. Filtracja w kierunku osi czasu w efekcie ograniczenia prędkości zmian charakterystyk filtru powoduje stłumienie generacji szumu nagłego obcięcia.

Poniżej jako pierwszą objaśniono filtrację w kierunku osi częstotliwości, w każdym paśmie na Hn [w, k] dokonuje się filtracji uśredniającej. Metoda ta przedstawiona jest za pomocą poniższych równań (21) i (22):

Etap 1: H1 = max (median Hn [w-i, k], Hn [w, k], ., Hn[w + 1, k], Hn[w, k]) (21)

Etap 2: H2 = min (median H1[w-i, k], HI [w, k..,] H1 [w + 1, k], HI [w, k] (222

Jeżeli w równaniach (21) i (22), nie występuje (w - 1)lub(w+ 1), to odpowiednio H1 [w,k] = Hn [w, k] i H2 [w, k] = HI [w, k].

W etapie 1, z Hn[w/k] powstaje H1 [w, k] bez pasma o wartościach najniższych lub zerowych (0), natomiast w etapie 2, z HI [w, k] powstaje H2 [w, k] bez pasm zerowych, najniższych i wyróżniających się w górę. Tak następuje konwersja Hn [w, k] w H2 [w, k].

Poniżej objaśniono filtrację w skali czasu. Przy filtracji wzdłuż osi czasu uwzględnia się fakt, że sygnał wejściowy zawiera trzy składowe, mianowicie składową szumu tła i składową stanu przejściowego, reprezentującą stan przejścia od narastającej części mowy. Sygnał mowy Hspee_Ch[w, k] jest wygładzany względem osi czasu w sposób zobrazowany równaniem (23):

Hspeech [W, k] = 0,7*H2 [w, k] + 0,3*H2 [w, k - 1] (23)

Szum tła jest wygładzany w kierunku osi czasu w sposób wyrażony równaniem (24):

Hnoi_Se[w, k] = 0,7*Min_H + 0,3*Max_H (24)

Występujące w powyższym równaniu (24), Min-H i Max-H mogą być wyznaczone z, odpowiednio,

Min_H = min (H2 [w, k], H2 [w, k -1]), i

Max_H - max (H2 [w, k], H2 [w, k -1]),

Sygnały w stanie przejściowym nie są wygładzane w kierunku osi czasu.

Przy wykorzystaniu opisanych powyżej sygnałów wygładzonych powstaje wygładzony sygnał wyjściowy Htsmooth, określony równaniem (25):

Htsmooth [w, k] = (1 - a t r) (asp*Hspeech)[w, k] + + (1 - asp)*Hnoise[w, k]) +a t r*H2[w, k] (25)

W powyższym równaniu (25), asp i actr mogąbyć wyznaczone ze wzorów, odpowiednio (26):

184 098

1,0

SNR inst) 4,0 (26) gdzie oraz z równania (27) ₅(SNR_to-1) 1,0<SNR„_)w0 ^SNR,nst^: poza

SNR = ^,nst MinRMS[k- 1]

1,0 δ >3,5 rms ' j*(27) sp = gdzie

-(ó_ms-2) l,0<5_ms<3,5 : poza g _ RMS_local[k] ™ RMS_local [k- 1]

Następnie, w bloku konwersji pasmowej 9, wygładzony sygnał Ht-j^^w, k] dla 18 pasm w bloku filtracji 8 jest poddawany ekspansji

I FL —

Σ (y_frame_jk)² przez interpolację na przykład do sygnału 128-pasmowego H^s [w, k], który jest wyprowadzany. Takonwersja wykonywanajest na przykład w dwóch etapach, natomiast ekspansjaz 18 do 64 pasm i ekspansja z 64 do 128 pasm wykonywane są za pomocą filtrów interpolacyjnych, odpowiednio, zaporowego rzędu zerowego, i dolnoprzepustowego.

Następnie blok korekcji widmowej 10 mnoży części, rzeczywistą i urojoną, współczynników FFT otrzymanych w szybkiej transformacji Fouriera sygnału ramkowanego Y_ fam j, k, otrzymanego z pierwszego bloku szybkiej transformacji Fouriera 3 z wspomnianym powyżej sygnałem H,28 [^w, k] dla korekcji widmowej, to znaczy redukcji składowej szumowej. Otrzymany sygnał jest wyprowadzany, w wyniku osiąga się to, że amplitudy widmowe zostają skorygowane bez zmian fazy.

Drugi blok szybkiej transformacji Fouriera 11 dokonuje następnie inwersyjnej FFT na sygnale wyjściowym z bloku korekcji widmowej 10 w celu wyprowadzania sygnału po transformacji IFFT.

Blok korekcji granicznej widma 12 nakłada i dodaje graniczne części ramki sygnałowej po transformacji IFF. Wynikowe wyjściowe sygnały mowy są wyprowadzane na wyjściowy zacisk 14 sygnału mowy.

Na fig. 8 przedstawiono inny przykład wykonania urządzenia do redukcji szumu, służący do realizacji sposobu redukcji szumu sygnału mowy według niniejszego wynalazku. Wykorzystywane elementy składowe, które są wspólne z urządzeniem do redukcji szumu przedstawionym na fig. 1 oznaczono tymi samymi odnośnikami liczbowymi, i dla uproszczenia pominięto opis ich działania.

Urządzenie do redukcji szumu zaopatrzone jest w blok szybkiej transformacji Fouriera 3, do przetwarzania wejściowego sygnału mowy na sygnał w dziedzinie częstotliwości, blok obliczania wartości 7 Hn, do sterowania parametrami filtru przy operacji filtrowania wejściowego sygnału

184 098 mowy, oraz blok korekcji widmowej 10 do redukcji szumu w wejściowym sygnale mowy przez filtrację zgodnie z parametrami filtru otrzymanymi w bloku obliczania wartości 7 Hn.

W module generującym parametry filtru do redukcji szumu 35, zaopatrzonym w blok obliczania Hn 7, blok podziału pasma 4 dzieli amplitudy widma częstotliwości na wyjściu pierwszy blok szybkiej transformacji Fouriera FFT 3 na przykład między 18 pasm i wyprowadza amplitudę pasma Y [w, k] do bloku obliczającego RMS, MIN.RMS, MAX.SNR 31, oszacowany poziom szumu oraz maksymalny SNR, do bloku szacowania widma szumowego 26, oraz do bloku obliczania wstępnej charakterystyki filtru 33.

Blok obliczający RMS, MIN.RMS, MAX.SNR 31 wylicza, z-y framej, k, sygnału wyprowadzanego z zespołu ramkującego 1, i Y [w, k], wyprowadzanego z bloku podziału pasmowego 4, wartość RMS [k] dla ramki, oszacowana wartość poziomu szumu MinRMS[k] oraz maksymalną wartość skutecznąMax [k], i przekazuje te wartości do bloku szacowania widma szumowego 26, oraz bloku obliczania adj 1, adj2 i adj3 32.

Blok obliczania wstępnej odpowiedzi filtru 33 generuje uśrednioną w czasie wartość szumu N [w, k] wyprowadzaną z bloku szacowania widma szumowego 26 i Y [w, k] wyprowadzaną z bloku podziału pasmowego 4 do bloku z tabelą charakterystyk redukcyjnych 34, w celu wyznaczenia odpowiadającej Y [w, k] i N [w, k] wartości H [w, k] przechowywanej w bloku z tabelą charakterystyk tłumienia filtru 34, w celu przesłania otrzymanej w ten sposób wartości do bloku obliczania wartości Hn 7. w bloku z tabelą tłumienia filtru 34 przechowywana jest tabela wartości H [w, k].

Wyjściowe sygnały mowy otrzymane w urządzeniu do redukcji szumu przedstawionym na fig. 1 i 8 przekazywane są do procesora sygnałowego, na przykład jednego z wielu obwodów kodujących przenośnego aparatu telefonicznego lub do urządzenia do rozpoznawania mowy, w odróżnieniu od tego, redukcja szumu może się odbywać na sygnale wyjściowym dekodera przenośnego aparatu telefonicznego.

Na fig. 9 i 10 przedstawiono zniekształcenia sygnałów mowy otrzymanych w wyniku zastosowania sposobu redukcji szumu według niniejszego wynalazku, oznaczone na czarno, a zniekształcenia w sygnałach mowy otrzymanych za pomocą konwencjonalnego sposobu redukcji szumu oznaczono kolorem białym. Na wykresie z fig. 9, naniesiono wartości SNR segmentów próbkowanych co 20 ms w funkcji zniekształceń dla tych segmentów. Na wykresie z fig. 10, naniesiono wartości SNR w funkcji zniekształceń całego sygnału wejściowego mowy'. Na fig. 9 i 10, rzędne oznaczają zniekształcenia malejące ze wzrostem odległości w pionie od początku układu, natomiast oś odciętych przedstawia stosunek SN segmentów, zwiększający się w kierunku na prawo.

Z przedstawionych przykładów wynika, że w porównaniu z sygnałami mowy otrzymanymi za pomocąkonwencjonalnej metody redukcji szumu, wyniki redukcji szumu otrzymane w rozwiązaniach według wynalazku wykazują mniejsze zniekształcenia, zwłaszcza przy wysokich wartościach SNR, przekraczających 20.

184 098

SS

LICZBA PAHEICL

Fig.2

UCZfiA RAHEK k

LICZBA RAHEKkFig. 4

184 098

Fiy.S

184 098

HARTDŚC HnbH] (d&]

STOSUNEK YCu.k]/N[H,k] (cl&) fig. 7

184 098 /3——<?

Fig. 8

184 098 §

to bi a

-u

Gez korekcji hdoch □ kblJEKCOA HlhOCNlEMI* -*--- &<ł;fec

	-----------_Ί I I	___-__J	______	-^p°--r3^-^ux i a b J ..nOfi?®_____
~ Ί	- - - _	Γ ·		Ή ώ 7 _D ¹ aa □: □ “ □
			Γ ^J

15 20 25 30 35 40

SNR idB) SeMeNRI SYSMtN NElŚCJdNE&O

Fig 9

15 20 25 30 35 40 45 50

SNR Cde} St£hENTV SYS-MćF NElŚCJWEGO

Fig !Q

184 098

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób redukcji szumu, w wejściowym sygnale mowy, w którym sygnał wejściowy przekształca się na widmo częstotliwości sygnału wejściowego, widmo częstotliwości dzieli się na zbiór pasm częstotliwości, następnie każde pasmo częstotliwości przetwarza się za pomocą filtru o określonej charakterystyce, a przetworzone pasmo częstotliwości poddaj e się rekombinacj i i rekonwersji i dostarcza się sygnał wejściowy ze zredukowanym poziomem szumu, znamienny tym, że określoną charakterystykę filtru wyznacza się na podstawie pierwszej wartości wyznaczonej ze stosunku poziomu widma częstotliwości do oszacowanego poziomu widma szumu zawartego w widmie częstotliwości, oraz drugiej wartości, wyznaczonej z wartości maksymalnej stosunku poziomu sygnału ramki widma częstotliwości do oszacowanego poziomu szumu oraz tego oszacowanego poziomu szumu, a szum w wejściowym sygnale mowy redukuje się w procesie filtrowania w zależności od widma szumu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszą wartość wyznacza się z wykorzystaniem wartości z tabeli zawierającej wstępne poziomy widma sygnału wejściowego i oszacowane poziomy widma szumów.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drugą wartość wyznacza się na podstawie maksymalnej wartości stosunku poziomu sygnału do oszacowanego poziomu szumów i odniesionego do ramki poziomu szumu, a wartość tę stosuje się do regulacji parametrów filtru, przy czym maksymalna redukcja szumu w procesie filtracji zmienia się liniowo w skali dB.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako oszacowany poziom szumów stosuje się wartość otrzymanąna podstawie wartości skutecznej amplitudy odniesionej do ramki sygnału wejściowego i wartości maksymalnej spośród wartości skutecznych, a jako maksymalną wartość stosunku poziomu sygnału do oszacowanego poziomu szumu stosuje się wartość obliczoną na podstawie maksymalnej wartości skutecznej i oszacowanego poziomu szumu, przy czym jako maksymalną wartość skuteczną stosuje się maksymalną wartość spośród amplitud podzielonego na ramki sygnału wejściowego, wartości otrzymanej na podstawie maksymalnej wartości skutecznej ramki bezpośrednio poprzedzającej i wartości zadanej wstępnie.
5. Urządzenie do redukcji szumu, w wejściowym sygnale mowy, które jest zaopatrzone w środki przekształcające sygnał wejściowy na widmo częstotliwości sygnału wejściowego, środki rozdzielające widmo częstotliwości na zbiór pasm częstotliwości, oraz środki przetwarzające każde z tych pasm częstotliwości zgodnie z określoną charakterystyką filtracji dla dostarczenia sygnału wejściowego o zredukowanym szumie, znamienne tym, że środki przetwarzające sązaopatrzone w blok liczący (7) wyznaczający właściwości filtru na podstawie wartości wyznaczonej ze stosunku poziomu widma częstotliwości do oszacowanego poziomu widma szumu zawartego w widmie częstotliwości i drugiej wartości, wyznaczonej z maksymalnej wartości stosunku poziomu sygnału ramki widma częstotliwości do oszacowanego poziomu szumu oraz tego oszacowanego poziomu szumu oraz blok korelacji widmowej przetwarzający każde z pasma częstotliwości zgodnie z określoną charakterystyką filtracji, połączony z blokami (11, 12) rekombinacji i odzyskiwania przetworzonych pasm częstotliwości.