RU2154893C1 - Masking jamming shaping method and device - Google Patents
Masking jamming shaping method and device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154893C1 RU2154893C1 RU99126723A RU99126723A RU2154893C1 RU 2154893 C1 RU2154893 C1 RU 2154893C1 RU 99126723 A RU99126723 A RU 99126723A RU 99126723 A RU99126723 A RU 99126723A RU 2154893 C1 RU2154893 C1 RU 2154893C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- masking
- signal
- formant
- signals
- noise
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к области защиты информации и могут быть использованы для маскирования речевых сигналов в каналах утечки конфиденциальной информации в спектре речевого сигнала. The inventions are united by a single inventive concept, relate to the field of information security and can be used to mask speech signals in the leakage channels of confidential information in the spectrum of a speech signal.
Известен способ создания маскирующих помех (см. Калинин С.В. "Исследование систем виброакустического зашумления". Информационно-методический журнал "Конфидент". Издательство: Ассоциация защиты информации.: - М. , СПб N 4, 1998, с. 57), заключающийся в создании широкополосных шумовых сигналов, плотность вероятности мгновенных значений которых распределена по нормальному закону, а спектральная плотность мощности постоянна в полосе частот речевого сигнала. A known method of creating masking interference (see Kalinin SV "Study of vibro-acoustic noise systems. Information and methodological journal" Confident ". Publisher: Association for the protection of information .: - M., St. Petersburg
Известен также способ создания маскирующих помех (см. С.Е. Сталенков, И. В. Василевский "Нелк-новая идеология комплексной безопасности. Способы и аппаратура активной акустической защиты выделенных помещений". Информационно-методический журнал "Конфидент". Издательство: Ассоциация защиты информации. : - М., СПб. N 4, 1998, с. 59), заключающийся в создании широкополосных шумовых сигналов, плотность вероятности мгновенных значений которых распределена по нормальному закону, а спектральная плотность мощности сигнала повторяет усредненную по времени спектральную плотность мощности речи. There is also a method of creating masking interference (see S.E. Stalenkov, I.V. Vasilevsky "Non-new ideology of integrated security. Methods and apparatus for active acoustic protection of selected rooms." Information and methodical journal "Confident". Publisher: Association for Protection Information.: - M., St. Petersburg.
Недостатком указанных способов является относительно невысокая степень защиты такими маскирующими помехами информационных речевых сигналов. Это обусловлено тем, что кратковременная автокорреляционная функция, являющаяся статистической характеристикой речевых сигналов, на вокализованных участках значительно отличается от аналогичной характеристики маскирующих помех, сформированных способами-аналогами, что делает возможным выделение на их фоне речевых информационных сигналов методами кратковременного автокорреляционного анализа. The disadvantage of these methods is the relatively low degree of protection of such speech signals by masking noise. This is due to the fact that the short-term autocorrelation function, which is a statistical characteristic of speech signals, in voiced areas significantly differs from the similar characteristics of masking noise generated by analogue methods, which makes it possible to isolate speech information signals from their background using short-term autocorrelation analysis methods.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является известный способ формирования маскирующей помехи, описанный в статье С.Е. Сталенкова, И.В.Василевского "Нелк-новая идеология комплексной безопасности. Способы и аппаратура активной акустической защиты выделенных помещений". Информационно-методический журнал "Конфидент". Издательство: Ассоциация защиты информации.: - М., СПб N 4,1998, с. 61. Closest to the technical nature of the claimed is a well-known method of forming a masking interference described in article S.E. Stalenkova, I.V. Vasilevsky "Nelk-new ideology of integrated security. Methods and apparatus for active acoustic protection of selected premises." Information and methodological journal "Confident". Publisher: Association for the Protection of Information .: - M., St. Petersburg N 4.1998, p. 61.
Для формирования маскирующей помехи в способе-прототипе генерируют шумовой сигнал. Далее формируют маскирующий сигнал, для чего принимают сигналы трех радиостанций, работающих на различных частотах (например, вещательных радиостанций) с возможностью приема сигналов от радиостанций с другими частотами. Переход от сигналов одной тройки радиостанций на другую осуществляют по случайному закону. Затем принятые радиосигналы детектируют и смешивают между собой. После чего маскирующую помеху формируют путем смешивания маскирующего и шумового сигналов. To generate a masking noise in the prototype method generate a noise signal. Next, a masking signal is formed, for which signals from three radio stations operating at different frequencies (for example, broadcast radio stations) are received with the possibility of receiving signals from radio stations with other frequencies. The transition from the signals of one of the three radio stations to another is carried out according to a random law. Then, the received radio signals are detected and mixed together. Then the masking noise is formed by mixing the masking and noise signals.
При таком способе формирования маскирующей помехи кратковременные автокорреляционные функции дополнительно вводимых в шумовой сигнал речевых и музыкальных фрагментов, транслируемых радиостанциями, обеспечивают дополнительное маскирование кратковременных автокорреляционных функций речевого сигнала. Это усложняет процесс выделения речевого сигнала на фоне такой помехи в сравнении с рассмотренными аналогами. With this method of generating masking interference, short-term autocorrelation functions of speech and musical fragments additionally introduced into the noise signal transmitted by radio stations provide additional masking of short-term autocorrelation functions of the speech signal. This complicates the process of isolating a speech signal against the background of such interference in comparison with the considered analogues.
Однако способ-прототип все же имеет невысокую степень защиты информационного сигнала, что объясняется следующими причинами:
вокализованные сегменты речевого сигнала не всегда могут быть в достаточной степени замаскированы, так как кратковременная автокорреляционная функция музыкальных произведений, транслируемых на вещательных радиостанциях, отличаются от аналогичной функции речевого сигнала на вокализованных участках. В частотной области это проявляется в появлении сосредоточенных в определенной области составляющих вне пределов полосы частот 0.3-3.4 кГц, которые могут быть отфильтрованы;
наличие пауз в ведении радиотрансляций снижает эффективность процесса маскирования сигнала сформированной таким способом помехой;
существует возможность обнаружения заинтересованными лицами в эфире сигналов, используемых для маскирования, и последующей их компенсации.However, the prototype method still has a low degree of protection of the information signal, which is explained by the following reasons:
voiced segments of the speech signal cannot always be sufficiently masked, since the short-term autocorrelation function of musical works broadcast on broadcasting radio stations differs from the similar function of the speech signal in voiced sections. In the frequency domain, this is manifested in the appearance of components concentrated in a certain region outside the frequency band 0.3-3.4 kHz, which can be filtered;
the presence of pauses in the conduct of radio broadcasts reduces the effectiveness of the process of masking the signal generated by interference in this way;
it is possible for interested parties to detect on the air the signals used for masking and their subsequent compensation.
Известны устройства для создания маскирующих шумовых сигналов. Так в патенте РФ N 2120179, 1998 г., описан генератор белого шума, содержащий генератор импульсов, формирователь сетки частот, m генераторов опорной последовательности, m элементов И, цифроаналоговый преобразователь, постоянное запоминающее устройство, сглаживающий фильтр, блок управления. Known devices for creating masking noise signals. So in RF patent N 2120179, 1998, a white noise generator is described, comprising a pulse generator, a frequency shaper, m reference sequence generators, m AND elements, a digital-to-analog converter, read-only memory, a smoothing filter, and a control unit.
Однако известное устройство имеет недостатки. Так кратковременная автокорреляционная функция маскирующей помехи, генерируемой этим устройством существенно отличается от аналогичной характеристики речи на вокализованных участках, что делает возможным выделение на фоне такой помехи информационных сигналов методом кратковременного автокорреляционного анализа. However, the known device has disadvantages. Thus, the short-term autocorrelation function of masking noise generated by this device differs significantly from the similar characteristics of speech in voiced areas, which makes it possible to isolate information signals against the background of such interference by the method of short-term autocorrelation analysis.
Известно также устройство (см. патент N 1-67010 Япония, 1990 г.), которое в качестве маскирующей помехи формирует розовый шум. Оно содержит запоминающее устройство, устройство считывания адреса запоминающего устройства, цифроаналоговый преобразователь, полосовой фильтр. Выход устройства считывания адреса запоминающего устройства подключен к входу запоминающего устройства, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя. Выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу полосового фильтра, выход которого является выходом устройства. A device is also known (see Japan Patent No. 1-67010, 1990), which generates pink noise as a masking noise. It contains a storage device, a reader for the address of the storage device, a digital-to-analog converter, a bandpass filter. The output of the address reading device of the storage device is connected to the input of the storage device, the output of which is connected to the input of the digital-to-analog converter. The output of the digital-to-analog converter is connected to the input of the bandpass filter, the output of which is the output of the device.
Недостатком данного устройства является то, что кратковременная автокорреляционная функция маскирующей помехи, генерируемой этим устройством, также существенно отличается от аналогичной характеристики речи на вокализованных участках, что делает возможным выделение на фоне такой помехи информационных сигналов методами кратковременного автокорреляционного анализа. The disadvantage of this device is that the short-term autocorrelation function of masking noise generated by this device also differs significantly from the similar characteristics of speech in voiced areas, which makes it possible to isolate information signals against the background of such interference by short-term autocorrelation analysis methods.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому устройству является устройство, описанное в патенте Японии N 1-225205, МПК H 04 В 29/00, опубл. 8.09.1989 г. The closest in technical essence to the claimed device is the device described in Japanese patent N 1-225205, IPC H 04 In 29/00, publ. September 8, 1989
Устройство-прототип содержит генератор шума, коммутатор маскирующих сигналов, быстродействующий синтезатор частот, амплитудный модулятор. Первый выход генератора шума подключен к первому входу коммутатора маскирующих сигналов, выход которого подключен к входу быстродействующего синтезатора частот, первый выход которого подключен к первому входу амплитудного модулятора, выход которого является выходом устройства, ко второму входу амплитудного модулятора подключен второй выход генератора шума, а второй выход быстродействующего синтезатора частот подключен ко второму входу коммутатора маскирующих сигналов. The prototype device contains a noise generator, a switch for masking signals, a high-speed frequency synthesizer, an amplitude modulator. The first output of the noise generator is connected to the first input of the masking signal switch, the output of which is connected to the input of a high-speed frequency synthesizer, the first output of which is connected to the first input of the amplitude modulator, the output of which is the output of the device, the second output of the noise generator is connected to the second input of the amplitude modulator, and the second the output of a high-speed frequency synthesizer is connected to the second input of the masking signal switch.
Сформированная устройством-прототипом маскирующая помеха более качественно маскирует речевой сигнал при кратковременном автокорреляционном анализе по сравнению с устройствами-аналогами. The masking noise formed by the prototype device masks the speech signal more efficiently during short-term autocorrelation analysis in comparison with analogue devices.
Однако она обладает все же относительно низкими маскирующими свойствами. Это объясняется тем, что ее кратковременная автокорреляционная функция может быть скомпенсирована алгоритмами компенсации кратковременных автокорреляционных функций. However, it still has relatively low masking properties. This is because its short-term autocorrelation function can be compensated by algorithms for compensating short-term autocorrelation functions.
Целью заявляемых изобретений является разработка способа и устройства формирования маскирующей помехи, которые обеспечивают генерирование маскирующей помехи с более высокими маскирующими свойствами за счет введения в шумовой сигнал формантных сигналов, кратковременные автокорреляционные функции которых будут дополнительно маскировать кратковременные автокорреляционные функции вокализованных участков речевого сигнала. В частности, формантные сигналы гласных звуков могут быть выбраны для русской речи. The aim of the claimed invention is to develop a method and device for generating masking interference, which provide the generation of masking interference with higher masking properties by introducing formant signals into the noise signal, short-term autocorrelation functions of which will additionally mask short-term autocorrelation functions of voiced sections of the speech signal. In particular, formant vowel signals can be selected for Russian speech.
Поставленная цель в заявляемом способе формирования маскирующей помехи достигается тем, что в известном способе формирования маскирующей помехи, заключающемся в том, что формируют шумовой и маскирующий сигналы и их смешивают, для формирования маскирующего сигнала из шумового сигнала выделяют формантные сигналы, т.е. шумовые сигналы, частотные спектры которых соответствуют частотным спектрам N формант каждого гласного звука речи, где N>=2. [Форманта - область концентрации энергии в спектре речевого сигнала. (см. М. А.Сапожков. Речевой сигнал в кибернетике и связи. - М.: Связьиздат, 1963, с. 414. )] . Затем выбирают по одному формантному сигналу из каждой i-й группы формантных сигналов и смешивают между собой, где i=1,2,...,N. После чего смешанный сигнал усиливают. Причем смешиваемые формантные сигналы выбирают по случайному закону, через установленные интервалы времени. The goal in the inventive method for generating a masking noise is achieved by the fact that in the known method for generating a masking noise, which consists in generating noise and masking signals and mixing them, formant signals are extracted from the noise signal, i.e. noise signals whose frequency spectra correspond to the frequency spectra of N formants of each vowel sound of speech, where N> = 2. [Formant - the region of energy concentration in the spectrum of a speech signal. (see M. A. Sapozhkov. The speech signal in cybernetics and communications. - M .: Svyazizdat, 1963, p. 414.)]. Then one formant signal is selected from each i-th group of formant signals and mixed together, where i = 1,2, ..., N. Then the mixed signal is amplified. Moreover, the mixed formant signals are selected according to a random law, at set time intervals.
При такой совокупности существенных признаков за счет формирования формантных сигналов, структура кратковременных автокорреляционных функций которых близка к структуре кратковременных автокорреляционных функций вокализованных участков речевого сигнала, и их смешивании по случайному закону обеспечивается генерирование маскирующей помехи с более высокими маскирующими свойствами. With this set of essential features due to the formation of formant signals, the structure of short-term autocorrelation functions of which is close to the structure of short-term autocorrelation functions of voiced sections of the speech signal, and mixing them according to a random law provides the generation of masking noise with higher masking properties.
Поставленная цель в заявляемом устройстве достигается благодаря тому, что в устройство формирования маскирующей помехи, содержащее генератор шума и блок формирования маскирующих сигналов, вход которого подключен к выходу генератора шума, дополнительно введены выходной сумматор и усилитель маскирующего сигнала. Вход усилителя маскирующего сигнала подключен к выходу блока формирования маскирующих сигналов, а выход подключен ко второму входу выходного сумматора. Первый вход выходного сумматора подключен к выходу генератора шума, а его выход является выходом устройства. Блок формирования маскирующих сигналов содержит формирователь формантных сигналов N, где N>=2, коммутаторы формантных сигналов, сумматор. Вход формирователя формантных сигналов является входом блока формирования маскирующих сигналов. В блоке формирования маскирующих сигналов M выходов, где M>=2, i-й группы выходов формирователя формантных сигналов, где i= 1,2, ...,N, подключены к соответствующим М входам i-го коммутатора формантных сигналов, а i-й вход сумматора подключен к выходу i-го коммутатора формантных сигналов. Выход сумматора является выходом блока формирования маскирующих сигналов. Формирователь формантных сигналов содержит N групп полосовых фильтров, каждая из которых состоит из М полосовых фильтров. Все М выходов i-й группы полосовых фильтров являются соответствующими М выходами i-й группы выходов формирователя формантных сигналов, а входы всех полосовых фильтров N групп полосовых фильтров объединены и являются входом формирователя формантных сигналов. The goal in the claimed device is achieved due to the fact that in the device for generating a masking noise, comprising a noise generator and a block for generating masking signals, the input of which is connected to the output of the noise generator, an output adder and a masking signal amplifier are additionally introduced. The input of the masking signal amplifier is connected to the output of the masking signal generation unit, and the output is connected to the second input of the output adder. The first input of the output adder is connected to the output of the noise generator, and its output is the output of the device. The masking signal generating unit comprises a formant signal generator N, where N> = 2, formant signal switches, an adder. The input of the formant signal shaper is the input of the masking signal generation block. In the masking signals generation block, M outputs, where M> = 2, of the i-th group of outputs of the formant signal generator, where i = 1,2, ..., N, are connected to the corresponding M inputs of the i-th switch of formant signals, and i the adder input is connected to the output of the i-th formant signal switch. The output of the adder is the output of the masking signal generation unit. The formant signal generator contains N groups of bandpass filters, each of which consists of M bandpass filters. All M outputs of the i-th group of bandpass filters are the corresponding M outputs of the i-th group of outputs of the shaper of formant signals, and the inputs of all band filters of N groups of band-pass filters are combined and are the input of the shaper of formant signals.
При такой совокупности существенных признаков за счет формирования формантных сигналов, структура кратковременных автокорреляционных функций которых близка к структуре кратковременных автокорреляционных функций вокализованных участков речевого сигнала, и их смешивании по случайному закону обеспечивается генерирование маскирующей помехи с более высокими маскирующими свойствами. With this set of essential features due to the formation of formant signals, the structure of short-term autocorrelation functions of which is close to the structure of short-term autocorrelation functions of voiced sections of the speech signal, and mixing them according to a random law provides the generation of masking noise with higher masking properties.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленных способа и устройства условию патентоспособности "новизна". The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed method and device with the patentability condition "novelty".
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed object from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention transformations to achieve the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Заявляемые технические решения поясняются чертежами и схемами, на которых показаны:
фиг. 1 - кратковременная автокорреляционная функция вокализованного участка речи;
фиг. 2 - кратковременный спектр маскирующего сигнала, сформированного способом-прототипом;
фиг. 3 - кратковременные спектры маскирующего сигнала, сформированного заявляемым способом;
фиг. 4 - кратковременная автокорреляционная функция маскирующего сигнала, сформированного заявляемым способом;
фиг. 5 - кратковременная автокорреляционная функция шумового сигнала;
фиг. 6 - кратковременная автокорреляционная функция маскирующей помехи, сформированной заявляемым способом;
фиг. 7- кратковременная автокорреляционная функция вокализованного участка речи (буквы О);
фиг. 8 - кратковременная автокорреляционная функция суммы вокализованного участка речи (буквы О) и шумового сигнала;
фиг. 9 - кратковременная автокорреляционная функция суммы вокализованного участка речи (буквы О) и маскирующей помехи, сформированной заявляемым способом;
фиг. 10 - структурная схема устройства формирования маскирующей помехи;
фиг. 11 - структурная схема формирователя формантных сигналов;
фиг. 12 - структурная схема группы полосовых фильтров;
фиг. 13 - структурная схема коммутатора формантных сигналов;
фиг. 14 - структурная схема управляющего элемента коммутатора формантных сигналов.The claimed technical solutions are illustrated by drawings and diagrams, which show:
FIG. 1 - short-term autocorrelation function of a voiced speech section;
FIG. 2 - short-term spectrum of a masking signal generated by the prototype method;
FIG. 3 - short-term spectra of a masking signal generated by the claimed method;
FIG. 4 - short-term autocorrelation function of a masking signal generated by the claimed method;
FIG. 5 - short-term autocorrelation function of a noise signal;
FIG. 6 - short-term autocorrelation function of masking noise generated by the claimed method;
FIG. 7- short-term autocorrelation function of the voiced speech section (letter O);
FIG. 8 - short-term autocorrelation function of the sum of the voiced speech section (letter O) and the noise signal;
FIG. 9 is a short-term autocorrelation function of the sum of the voiced speech section (letter O) and the masking noise generated by the claimed method;
FIG. 10 is a block diagram of a masking interference generating apparatus;
FIG. 11 is a structural diagram of the shaper formant signals;
FIG. 12 is a block diagram of a bandpass filter group;
FIG. 13 is a structural diagram of a formant signal switch;
FIG. 14 is a block diagram of a control element of a formant signal switch.
Реализация заявляемого способа объясняется следующим образом. The implementation of the proposed method is explained as follows.
Для затруднения обработки зашумленного речевого сигнала с помощью кратковременного автокорреляционного анализа необходимо замаскировать кратковременную автокорреляционную функцию вокализованного участка речевого сигнала, которая имеет квазипериодическую структуру с выраженными максимумами, следующими с периодом основного тона (Л.Р. Рабинер, Р.В. Шафер. Цифровая обработка речевых сигналов, с. 136.) Тот. (см. фиг. 1.) Поэтому необходимо, чтобы аналогичная характеристика маскирующей помехи имела структуру, близкую к периодической. В этом случае кратковременная автокорреляционная функция помехи будет "разрушать" кратковременную автокорреляционную функцию вокализованного участка речи. Для обеспечения схожести структур вышеуказанных функций маскирующей помехи и речевого сигнала, необходимо чтобы в помехе присутствовали те частотные составляющие, которые определяют кратковременную автокорреляционную функцию вокализованного участка речевого сигнала. Такими составляющими являются, например, форманты гласных звуков. Поэтому и в помехе должны присутствовать такие же составляющие, обеспечивающие периодический характер кратковременной автокорреляционной функции маскирующей помехи. В принципе такая задача может решаться применением в качестве маскирующего сигнала речевых сигналов и музыкальных сигналов радиостанций, кратковременные автокорреляционные функции которых имеют квазипериодический характер. Однако надежность маскирования резко снижается возможностью приема заинтересованными лицами сигналов тех же радиостанций с последующей компенсацией маскирующего сигнала. Применение музыкальных сигналов так же малоэффективно из-за различий кратковременных автокорреляционных функций музыкальных сигналов и вокализованных участков речевого сигнала.To complicate the processing of a noisy speech signal using short-term autocorrelation analysis, it is necessary to mask the short-term autocorrelation function of the voiced portion of the speech signal, which has a quasiperiodic structure with pronounced maxima following the period of the fundamental tone (LR Rabiner, RV Schafer. Digital processing of speech Signals, p. 136.) T from. (see Fig. 1.) Therefore, it is necessary that a similar characteristic of the masking interference has a structure close to periodic. In this case, the short-term autocorrelation function of the interference will “destroy” the short-term autocorrelation function of the voiced speech section. To ensure the similarity of the structures of the above masking noise functions and the speech signal, it is necessary that the frequency components are present in the interference that determine the short-term autocorrelation function of the voiced portion of the speech signal. Such components are, for example, formants of vowels. Therefore, the same components must be present in the interference, ensuring the periodic nature of the short-term autocorrelation function of the masking interference. In principle, this problem can be solved by using speech signals and music signals from radio stations as a masking signal, the short-term autocorrelation functions of which are quasiperiodic in nature. However, the reliability of masking is sharply reduced by the ability of interested parties to receive signals from the same radio stations, followed by compensation for the masking signal. The use of music signals is also ineffective due to differences in short-term autocorrelation functions of music signals and voiced sections of the speech signal.
В заявляемом способе формирования маскирующей помехи в качестве составляющих используются формантные сигналы, т.е. шумовые сигналы, полученные путем выделения из общего спектра шумового сигнала спектральных составляющих, соответствующих формантным областям М формант гласных звуков речи, в частности русского языка. В силу того, что полосы частот, занимаемые этими формантами, а следовательно, и формантными сигналами достаточно узкие (50-150 Гц), автокорреляционные функции последних будут иметь квазипериодическую структуру, позволяющую маскировать кратковременную автокорреляционную функцию вокализованного участка речевого сигнала. In the inventive method for generating a masking interference, formant signals are used as components, i.e. noise signals obtained by extracting spectral components from the total spectrum of the noise signal corresponding to the formant regions M formant of vowel sounds of speech, in particular the Russian language. Due to the fact that the frequency bands occupied by these formants, and therefore the formant signals, are quite narrow (50-150 Hz), the autocorrelation functions of the latter will have a quasiperiodic structure that allows masking the short-term autocorrelation function of the voiced portion of the speech signal.
Сущность заявленного способа и его реализация заключается в следующем. На первом этапе из сформированного шумового сигнала (белый либо розовый шум) отфильтровывают сигналы с полосами частот, соответствующих полосам частот первых трех формант гласных звуков, т.е. формантные сигналы. Первые три формантные области используются исходя из того, что они находятся в полосе частот 0.3-3.4 кГц, оптимальной с точки зрения разборчивости. Форманты гласных звуков выбраны из следующих соображений: гласные звуки, особенно ударные, имеют большие, по сравнению с согласными звуками, значения функции кратковременной энергии (см. Л.Р. Рабинер, Р.В. Шафер. Цифровая обработка речевых сигналов. с. 117), а также имеют выраженную квазипериодическую структуру, что делает возможным их выделение при кратковременном автокорреляционном анализе. Поэтому именно гласные звуки речи нуждаются в дополнительном маскировании. The essence of the claimed method and its implementation is as follows. At the first stage, signals with frequency bands corresponding to the frequency bands of the first three vowel sound formants are filtered out of the generated noise signal (white or pink noise), i.e. formant signals. The first three formant regions are used based on the fact that they are in the frequency band 0.3–3.4 kHz, which is optimal from the point of view of intelligibility. Vowel sound formants are selected from the following considerations: vowel sounds, especially percussion, have larger short-term energy functions compared to consonants (see LR Rabiner, RV Shafer. Digital processing of speech signals. P. 117 ), and also have a pronounced quasiperiodic structure, which makes it possible to isolate them with short-term autocorrelation analysis. Therefore, it is vowels of speech that need additional masking.
Сформированные формантные сигналы группируют по группам в соответствии с порядковым номером формант. Так первую группу образуют формантные сигналы, полосы частот которых соответствуют полосам частот первых формант М гласных звуков, вторую группу образуют формантные сигналы, полосы частот которых соответствуют полосам частот вторых формант М гласных звуков, а третью формантные сигналы, полосы частот которых соответствуют полосам частот третьих формант М гласных звуков. The formed formant signals are grouped in groups according to the sequence number of the formants. So the first group is formed by formant signals whose frequency bands correspond to the frequency bands of the first formants of M vowels, the second group are formed by formant signals whose frequency bands correspond to the frequency bands of the second formants of M vowels, and the third formant signals whose frequency bands correspond to the frequency bands of third formants M vowels.
Далее выбирают по одному формантному сигналу из i-й группы формантных сигналов и смешивают между собой, образуя маскирующий сигнал. Целесообразность суммирования формантных сигналов, соответствующих N формантным областям гласных звуков поясняется следующим. Next, one formant signal is selected from the i-th group of formant signals and mixed together, forming a masking signal. The expediency of summing formant signals corresponding to the N formant regions of vowels is explained as follows.
Частотную область, занимаемую, например, тремя формантами гласных звуков русского языка, условно можно разделить на три диапазона: первый 240-630 Гц, второй 610-2220 Гц, третий 2320-2970 Гц. Каждая форманта указанных диапазонов вносит определенный вклад в формирование структуры кратковременной автокорреляционной функции гласной. Поэтому при формировании кратковременной автокорреляционной функции маскирующего сигнала необходимо учитывать указанное обстоятельство, а следовательно, использовать по одному формантному сигналу из каждой i-й группы. The frequency domain occupied, for example, by the three formants of the vowels of the Russian language, can conditionally be divided into three ranges: the first 240-630 Hz, the second 610-2220 Hz, the third 2320-2970 Hz. Each formant of the indicated ranges makes a certain contribution to the formation of the structure of the short-term autocorrelation function of the vowel. Therefore, when forming a short-term autocorrelation function of the masking signal, it is necessary to take into account this circumstance, and therefore, use one formant signal from each i-th group.
Для надежного маскирования кратковременных автокорреляционных функций вокализованных участков речи на следующем этапе маскирующий сигнал усиливают. To reliably mask short-term autocorrelation functions of voiced speech portions, the masking signal is amplified at the next stage.
На заключительном этапе маскирующий сигнал смешивают с шумовым сигналом. Необходимость последнего действия продиктована следующими обстоятельствами. Речевой сигнал содержит не только вокализованные звуки, например гласные, но и невокализованные или фрикативные звуки (В.Р. Рабинер, Р.В. Шафер. Цифровая обработка речевых сигналов, с. 43), например согласные "п", "т", "к", которые влияют на разборчивость речевого сигнала и имеют шумоподобную структуру (В.Г. Михайлов, Л.В. Златоустова. Измерение параметров речи. с. 12). Поэтому для маскирования таких звуков маскирующий сигнал дополнительно смешивают с шумовым. At the final stage, the masking signal is mixed with the noise signal. The need for the last action is dictated by the following circumstances. A speech signal contains not only voiced sounds, such as vowels, but also unvoiced or fricative sounds (V. P. Rabiner, R. V. Shafer. Digital processing of speech signals, p. 43), for example, consonants "p", "t", "k", which affect the intelligibility of a speech signal and have a noise-like structure (V. G. Mikhailov, L. V. Zlatoustova. Measurement of speech parameters. p. 12). Therefore, to mask such sounds, the masking signal is further mixed with noise.
В целях затруднения компенсации кратковременных автокорреляционных функций маскирующего сигнала, а следовательно, и маскирующей помехи, в каждый интервал времени Δt для формирования маскирующего сигнала используют N формантных сигналов, выбранных из М формантных сигналов каждой i-й группы формантных сигналов по случайному закону. Целесообразно выбирать интервал времени Δt = 100-130 миллисекунд исходя из среднестатистического времени произнесения гласной tсредн естат. = 120 миллисекунд (см. М.А. Сапожков. Речевой сигнал в кибернетике и связи. - М.: Связьиздат, 1963, с. 61.).In order to make it difficult to compensate for the short-term autocorrelation functions of the masking signal, and consequently the masking interference, at each time interval Δt, N formant signals selected from M formant signals of each ith group of formant signals are randomly used to generate a masking signal. It is advisable to choose a time interval Δt = 100-130 milliseconds based on the average vowel pronunciation time t average . = 120 milliseconds (see MA Sapozhkov. A speech signal in cybernetics and communications. - M .: Svyazizdat, 1963, p. 61.).
Возможность повышения степени маскирования маскирующим сигналом в сравнении с прототипом можно показать следующим образом. The possibility of increasing the degree of masking with a masking signal in comparison with the prototype can be shown as follows.
Кратковременные автокорреляционные функции музыкальных фрагментов, используемых в способе-прототипе в качестве маскирующего сигнала, имеют отличия от кратковременных автокорреляционных функций вокализованных участков речи. В частотной области это выражается в том, что составляющие кратковременных спектров музыкальных произведений могут находиться за пределами полосы частот 0.3-3.4 кГц (см. А.В. Выходец, М.В. Гитлиц и др. Радиовещание и электроакустика, с. 48.) фиг. 2, а и поэтому могут быть отфильтрованы. Short-term autocorrelation functions of musical fragments used in the prototype method as a masking signal differ from short-term autocorrelation functions of voiced parts of speech. In the frequency domain, this is expressed in the fact that the components of short-term spectra of musical works can be located outside the frequency band 0.3-3.4 kHz (see A.V. Vydets, M.V. Gitlits et al. Radio broadcasting and electroacoustics, p. 48.) FIG. 2, and therefore can be filtered.
Кроме того, маскирующий сигнал может быть принят приемником системы обработки и скомпенсирован. На фиг. 2, б показан кратковременный спектр маскирующего сигнала, сформированного способом-прототипом, а на фиг. 2, в показан кратковременный спектр этого же маскирующего сигнала, но полученный на выходе приемника обработки, при их вычитании маскирующий сигнал в маскирующей помехе отсутствует фиг.2, г. И наконец, при формировании маскирующей помехи способом-прототипом маскирующий сигнал может отсутствовать из-за возможности наличия пауз в ведении радиотрансляций. In addition, the masking signal can be received by the receiver of the processing system and compensated. In FIG. 2b shows a short-term spectrum of a masking signal generated by the prototype method, and FIG. 2c, a short-term spectrum of the same masking signal is shown, but the masking signal in the masking noise obtained by subtracting the output of the processing receiver is absent in figure 2, d. Finally, when masking noise is generated by the prototype method, the masking signal may be absent due to the possibility of pauses in the conduct of radio broadcasts.
Сформированный заявляемым способом маскирующий сигнал в частотно-временной области будет представлять собой совокупность случайно изменяющихся по частоте и интенсивности спектральных составляющих в пределах полосы частот 0.3-3.4 кГц. На фиг. 3 показаны кратковременные спектры маскирующего сигнала для двух различных моментов времени. Formed by the claimed method, the masking signal in the time-frequency domain will be a collection of randomly varying frequency and intensity of spectral components within the frequency band 0.3-3.4 kHz. In FIG. 3 shows short-term spectra of a masking signal for two different time instants.
На фиг. 4 показана кратковременная автокорреляционная функция маскирующего сигнала, образованного путем сложения формантных сигналов, соответствующих, например, первой форманте буквы А, второй форманте буквы О и третьей форманте буквы Ы. При смешивании его с шумовым сигналом, имеющим автокорреляционную функцию, показанную на фиг. 5, получаем маскирующую помеху, с кратковременной автокорреляционной функцией, показанной на фиг. 6. Из фиг. 6 видно, что кратковременная автокорреляционная функция маскирующей помехи имеет квазипериодический характер и поэтому более качественно маскирует кратковременную автокорреляционную функцию вокализованного участка. In FIG. 4 shows a short-term autocorrelation function of a masking signal formed by adding formant signals corresponding, for example, to the first formant of letter A, the second formant of letter O and the third formant of letter L. When mixing it with a noise signal having the autocorrelation function shown in FIG. 5, we obtain a masking interference, with the short-term autocorrelation function shown in FIG. 6. From FIG. Figure 6 shows that the short-term autocorrelation function of the masking noise is quasiperiodic in nature and therefore masks the short-term autocorrelation function of the voiced area better.
Это можно подтвердить на примере маскирования вокализованного участка речевого сигнала, например, буквы О. This can be confirmed by masking the voiced portion of a speech signal, for example, the letter O.
Вычисление кратковременных автокорреляционных функций проведено с использованием пакета прикладных программ Matlab (см. В.Г. Потемкин. Matlab. Справочное пособие. - М.: Диалог МИФИ, 1998, 350 с.) при времени задержки 40 миллисекунд и продолжительности анализируемого участка 50 миллисекунд. Calculation of short-term autocorrelation functions was performed using the Matlab application package (see VG Potemkin. Matlab. Reference manual. - M .: Dialog MEPhI, 1998, 350 pp.) With a delay time of 40 milliseconds and a duration of the analyzed section of 50 milliseconds.
Кратковременная автокорреляционная функция участка произнесения буквы О представлена на фиг. 7. При использовании в качестве маскирующей помехи шумового сигнала автокорреляционная функция буквы О недостаточно замаскирована, фиг. 8. При использовании же маскирующей помехи, сформированной заявленным способом, степень маскировки увеличивается, без увеличения мощности маскирующей помехи, фиг. 9. The short-term autocorrelation function of the pronunciation section of the letter O is shown in FIG. 7. When using a noise signal as a masking noise, the autocorrelation function of the letter O is not sufficiently masked, FIG. 8. When using the same masking noise generated by the claimed method, the degree of masking increases, without increasing the power of the masking noise, FIG. nine.
Таким образом, при формировании маскирующей помехи заявляемым способом, когда шумовой сигнал смешивают со сформированным маскирующим сигналом, кратковременная автокорреляционная функция последнего будет дополнительно маскировать кратковременную автокорреляционную функцию вокализованного участка речи при затухании кратковременной автокорреляционной функции шумового сигнала, причем кратковременные автокорреляционные функции маскирующей помехи в различные моменты времени будут различны. Thus, when generating a masking interference by the claimed method, when the noise signal is mixed with the generated masking signal, the short-term autocorrelation function of the latter will additionally mask the short-term autocorrelation function of the voiced speech section when the short-term autocorrelation function of the noise signal attenuates, and the short-term autocorrelation functions of the masking noise will be different.
Устройство формирования маскирующей помехи, показанное на фиг. 10, состоит из генератора шума 1, блока формирования маскирующих сигналов 2, усилителя маскирующего сигнала 3, выходного сумматора 4. Выход генератора шума 1 подключен к входу блока формирования маскирующих сигналов 2 и первому входу выходного сумматора 4, второй вход которого подключен к выходу усилителя маскирующего сигнала 3, вход которого подключен к выходу блока формирования маскирующих сигналов 2. The masking apparatus shown in FIG. 10, consists of a
Генератор шумового сигнала 1 предназначен для формирования белого или розового шума, плотность вероятности мгновенных значений которого распределена по нормальному закону. При этом спектральная плотность мощности шума либо постоянна полосе частот 0.25-5 кГц (белый шум), либо повторяет усредненную спектральную плотность мощности речевого сигнала в этой полосе частот (розовый шум). Схемы генераторов белого и розового шума известны и описаны, например, в книге Р.Граф Электронные схемы. - М.: Мир, 1989, с. 403. The
Блок формирования маскирующих сигналов 2 предназначен для формирования маскирующего сигнала и состоит из формирователя формантных сигналов 2.1, N коммутаторов формантных сигналов 2.21, 2.22,...,2.2N, сумматора 2.3. Вход формирователя формантных сигналов 2.1 является входом блока формирования маскирующих сигналов 2. В блоке формирования маскирующего сигнала 2, М-выходов, где М>=2, i-й группы выходов формирователя формантных сигналов 2.1, где i= 1,2,...,N, подключены к соответствующим входам i-го коммутатора формантных сигналов 2.2, i-й вход сумматора 2.3 подключен к выходу i-го коммутатора формантных сигналов 2.2, а выход сумматора 2.3 является выходом блока формирования маскирующих сигналов 2.The block for generating
Формирователь формантных сигналов 2.1 предназначен для формирования формантных сигналов и состоит (см. фиг. 11) из N групп полосовых фильтров 2.1.11, 2.1.12, . . .,2.1.1N. М выходов i-й группы полосовых фильтров 2.1.1 являются соответствующими М выходами i-й группы выходов формирователя формантных сигналов 2.1. Входы всех N групп полосовых фильтров 2.1.11, 2.1.12,. . . , 2.1.1N объединены и являются входом формирователя формантных сигналов 2.1.The shaper of formant signals 2.1 is intended for the formation of formant signals and consists (see Fig. 11) of N groups of bandpass filters 2.1.1 1 , 2.1.1 2 ,. . ., 2.1.1 N. M outputs of the i-th group of bandpass filters 2.1.1 are the corresponding M outputs of the i-th group of outputs of the shaper of formant signals 2.1. The inputs of all N groups of bandpass filters 2.1.1 1 , 2.1.1 2 ,. . . , 2.1.1 N are combined and are the input of the shaper of formant signals 2.1.
Каждый группа полосовых фильтров 2.1.1 состоит (см. фиг. 12.) из М полосовых фильтров 2.1.1.11, 2.1.1.12, . . . , 2.1.1.1M. Входы всех полосовых фильтров 2.1.1.11, 2.1.1.12,..., 2.1.1.1M в каждой группе полосовых фильтров 2.1.1 объединены и являются входом соответствующей группы полосовых фильтров 2.1.1. Выходы М полосовых фильтров 2.1.1.11, 2.1.1.12,...,2.1.1.1M в каждой группе полосовых фильтров 2.1.1 являются соответствующими выходами группы полосовых фильтров 2.1.1.Each group of bandpass filters 2.1.1 consists (see Fig. 12.) of M bandpass filters 2.1.1.1 1 , 2.1.1.1 2 ,. . . , 2.1.1.1 M. The inputs of all bandpass filters 2.1.1.1 1 , 2.1.1.1 2 , ..., 2.1.1.1 M in each bandpass filter group 2.1.1 are combined and are the input of the corresponding bandpass filter group 2.1.1. The outputs M of the bandpass filters 2.1.1.1 1 , 2.1.1.1 2 , ..., 2.1.1.1 M in each group of bandpass filters 2.1.1 are the corresponding outputs of the bandpass filter group 2.1.1.
Полосовые фильтры 2.1.1.11, 2.1.1.12,...,2.1.1.1M служат для выделения из спектра шумового сигнала спектральных составляющих, соответствующих формантным областям гласных звуков. С этой целью центральную частоту полосового фильтра F0 выбирают равной среднестатистической формантной частоте соответствующей форманты, а полосу пропускания ΔF, равной среднестатистической ширине полосы частот, занимаемой данной формантой. Значения среднестатистических формантных частот и среднестатистических полос частот, занимаемых формантами гласных звуков русского языка, приведены, например, в книге М. А. Сапожков. Речевой сигнал в кибернетике и связи. - М.: Связьиздат, 1963, с. 66-68. Так, например, для выделения первой форманты буквы А необходимо выбрать полосовой фильтр, центральная частота которого равна F0 = 630 Гц, а ширина полосы частот ΔF = 57 Гц. Порядок расчета и схемы полосовых фильтров для заданных значений центральной частоты F0 и полосы пропускания ΔF известны и описаны, например, в книге Р.Граф Электронные схемы. - М.: Мир, 1989, с. 252.Band-pass filters 2.1.1.1 1 , 2.1.1.1 2 , ..., 2.1.1.1 M are used to extract spectral components from the spectrum of the noise signal corresponding to the formant regions of vowels. To this end, the center frequency of the bandpass filter F 0 is chosen equal to the average formant frequency of the corresponding formant, and the passband ΔF equal to the average frequency bandwidth occupied by this formant. The values of the average formant frequencies and the average frequency bands occupied by the vowel formants of the Russian language are given, for example, in the book of M. A. Sapozhkov. Speech signal in cybernetics and communication. - M .: Svyazizdat, 1963, p. 66-68. So, for example, to select the first formant of the letter A, it is necessary to select a band-pass filter, the center frequency of which is F 0 = 630 Hz, and the bandwidth ΔF = 57 Hz. The calculation procedure and the bandpass filter circuit for the given values of the center frequency F 0 and the passband ΔF are known and described, for example, in the book R. Graf Electronic circuits. - M .: Mir, 1989, p. 252.
Коммутаторы формантных сигналов 2.21, 2.22,...,2.2N предназначены для выбора одного из М формантных сигналов в зависимости от управляющего воздействия. Коммутатор формантных сигналов 2.2 (см. фиг. 13.) состоит из коммутирующего 2.2.1 и управляющего 2.2.2 элементов. М сигнальных входов коммутирующего элемента 2.2.1 являются соответствующими М входами коммутатора формантных сигналов 2.2., а его выход является выходом коммутатора формантных сигналов 2.2. Управляющие входы коммутирующего 2.2.1 элемента соединены с выходами управляющего элемента 2.2.2. В случае использования трехразрядного управляющего сигнала, как показано на фиг. 13, для управления коммутирующим элементом таких входов будет три.Formant signal switches 2.2 1 , 2.2 2 , ..., 2.2 N are designed to select one of the M formant signals depending on the control action. The formant signal switch 2.2 (see Fig. 13.) consists of a switching 2.2.1 and a control 2.2.2 elements. The M signal inputs of the switching element 2.2.1 are the corresponding M inputs of the formant signal switch 2.2., And its output is the output of the formant signal switch 2.2. The control inputs of the switching element 2.2.1 are connected to the outputs of the control element 2.2.2. In the case of using a three-bit control signal, as shown in FIG. 13, there will be three such inputs for controlling the switching element.
Коммутирующий элемент 2.2.1 предназначен для коммутации одного из М сигнальных входов, на выход коммутирующего элемента, в зависимости от управляющего воздействия. The switching element 2.2.1 is intended for switching one of the M signal inputs to the output of the switching element, depending on the control action.
В качестве коммутирующего элемента 2.2.1 может быть использован М-канальный мультиплексор, например ИС 564 КП2, порядок расчета и схема которого приведена, например, в книге А.Л. Ланцов, Л.Н. Зворыкин, И.Ф. Осипов. Цифровые устройства на комплиментарных МДП интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1983, с. 40-43. As a switching element 2.2.1, an M-channel multiplexer can be used, for example, IS 564 KP2, the calculation procedure and the scheme of which are given, for example, in A.L. Lantsov, L.N. Zvorykin, I.F. Osipov. Digital devices on complementary MIS integrated circuits. - M.: Radio and Communications, 1983, p. 40-43.
Управляющий элемент 2.2.2., показанный на фиг. 14, предназначен для формирования управляющего сигнала с заданной частотой Fупр. Управляющий элемент состоит из датчика случайных чисел 2.2.2.1 и генератора сигнала запроса 2.2.2.2. Вход датчика случайных чисел 2.2.2.1 подключен к выходу генератора сигнала запроса 2.2.2.2. Выходы датчика случайных чисел 2.2.2.1 в рассматриваемом примере для трехразрядного управляющего сигнала являются выходами управляющего элемента 2.2.2. В качестве датчика случайных чисел 2.2.2.1. может быть использован генератор случайных чисел, обеспечивающий генерирование равновероятной выборки N-разрядных случайных чисел, составляющих определенное подмножество в полном наборе кодовых комбинаций. Схема такого генератора известна и описана, например, в авторском свидетельстве N 430371, СССР, 1975 г.The control element 2.2.2. Shown in FIG. 14, is designed to generate a control signal with a given frequency F control . The control element consists of a random number sensor 2.2.2.1 and a request signal generator 2.2.2.2. The input of the random number sensor 2.2.2.1 is connected to the output of the request signal generator 2.2.2.2. The outputs of the random number sensor 2.2.2.1 in this example for a three-digit control signal are the outputs of the control element 2.2.2. As a random number sensor 2.2.2.1. a random number generator can be used to generate an equally probable sample of N-bit random numbers that make up a certain subset of the complete set of code combinations. The circuit of such a generator is known and described, for example, in the copyright certificate N 430371, USSR, 1975.
Генератор запроса 2.2.2.2. предназначен для формирования сигнала запроса с требуемой частотой и может быть реализован с помощью мультивибратора. Схема и порядок расчета такого мультивибратора, генерирующего импульсы с заданной частотой известна и описана, например, в книге А.Л. Ланцов, Л.Н. Зворыкин, И.Ф. Осипов. Цифровые устройства на комплиментарных МДП интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1983, с. 252. The request generator 2.2.2.2. It is designed to generate a request signal with the required frequency and can be implemented using a multivibrator. The scheme and calculation procedure for such a multivibrator generating pulses with a given frequency is known and described, for example, in the book of A.L. Lantsov, L.N. Zvorykin, I.F. Osipov. Digital devices on complementary MIS integrated circuits. - M.: Radio and Communications, 1983, p. 252.
Первый сумматор 4 предназначен для суммирования формантных сигналов. Схема сумматора известна и описана, например, в А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985, с.91. The
Усилитель маскирующего сигнала 5 предназначен для обеспечения необходимой мощности маскирующего сигнала. Схема усилителя мощности известна и описана, например, в А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985, с.91. The amplifier of the masking signal 5 is designed to provide the necessary power of the masking signal. The power amplifier circuit is known and described, for example, in A.G. Aleksenko, E.A. Colombet, G.I. Starodub. The use of precision analog microcircuits. - M.: Radio and Communications, 1985, p. 91.
Второй сумматор 6 предназначен для суммирования маскирующего сигнала и сигнала генератора шума. Схема сумматора известна и описана, например, в А. Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985, с. 91. The
Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.
Для выделения из общего спектра шумового сигнала спектральных составляющих, соответствующих формантам гласных звуков русского языка, сигнал генератора белого или розового шума 1 подается на вход блока формирования маскирующих сигналов 2. Шумовой сигнал поступает на входы М полосовых фильтров каждой из N групп полосовых фильтров формирователя формантных сигналов 2.1. Средние частоты полосовых фильтров i-го группы полосовых фильтров соответствуют среднестатистическим частотам i-х формант М гласных русской речи, а полосы их пропускания равны среднестатистическим полосам частот, занимаемых соответствующими формантами. Таким образом, на выходах i-й группы выходов формирователя формантных сигналов, по М выходов в каждой, где i=1,2,...,N, будут сформированы М формантных сигналов, содержащих спектральные составляющие, выделенные из общего спектра шумового сигнала и соответствующие i-й форманте М гласных русского языка. To extract spectral components from the total spectrum of the noise signal that correspond to the formants of vowels of the Russian language, the signal of the white or
Далее выбирается по одному формантному сигналу из i-й группы формантных сигналов и смешиваются между собой в сумматоре 2.3, образуя маскирующий сигнал, автокорреляционная функция которого показана на фиг. 4. Необходимость использования формантных сигналов из каждой i-й группы формантных сигналов объясняется тем, что при этом структура кратковременной автокорреляционной функции маскирующего сигнала будет более полно учитывать формантную структуру маскируемого вокализованного участка речевого сигнала. Next, one formant signal is selected from the i-th group of formant signals and mixed together in the adder 2.3, forming a masking signal whose autocorrelation function is shown in FIG. 4. The need to use formant signals from each i-th group of formant signals is explained by the fact that the structure of the short-term autocorrelation function of the masking signal will more fully take into account the formant structure of the masked voiced portion of the speech signal.
Далее для обеспечения надежного маскирования маскирующий сигнал усиливается в усилителе маскирующего сигнала 5. Further, to ensure reliable masking, the masking signal is amplified in the masking signal amplifier 5.
На заключительном этапе с целью обеспечения маскирования невокализованных или фрикативных звуков, имеющих шумоподобную структуру, сформированный маскирующий сигнал смешивается с шумовым сигналом в выходном сумматоре 4. На выходе выходного сумматора 4 формируется маскирующая помеха, имеющая кратковременную автокорреляционную функцию, показанную на фиг. 6. At the final stage, in order to ensure masking of unvoiced or fricative sounds having a noise-like structure, the generated masking signal is mixed with the noise signal in the
В целях затруднения компенсации кратковременных автокорреляционных функций маскирующего сигнала, а следовательно, и маскирующей помехи, каждый интервал времени, Δt для формирования маскирующего сигнала будут использоваться N формантных сигналов, выбранных из М формантных сигналов каждой группы формантных сигналов по случайному закону. Интервал времени Δt выбран исходя из среднестатистического времени произнесения гласной и обеспечивается установкой частоты следования сигналов генератора сигналов запроса, частота которого равна частоте управляющего сигнала, т.е. Fупр= 1/Δt.
Случайный выбор формантного сигнала осуществляется следующим образом.In order to make it difficult to compensate for the short-term autocorrelation functions of the masking signal, and hence the masking interference, each time interval, Δt, N formant signals selected from M formant signals of each group of formant signals according to a random law will be used to generate a masking signal. The time interval Δt is selected based on the average vowel pronunciation time and is provided by setting the repetition frequency of the signals of the request signal generator, the frequency of which is equal to the frequency of the control signal, i.e. F control = 1 / Δt.
Random selection of the formant signal is as follows.
С выходов i-го генератора сигнала запроса сигнал запроса поступает на входы i-го датчика случайных чисел, который генерирует случайные числа в диапазоне значений от единицы до М. Сгенерированное случайное число с выходов i-го управляющего элемента поступает на управляющие входы i-го коммутирующего элемента. В соответствии с пришедшим числом, коммутирующий элемент осуществляет коммутацию одного из М сигнальных входов коммутирующего элемента на выход i-го коммутатора формантных сигналов. From the outputs of the i-th request signal generator, the request signal is supplied to the inputs of the i-th random number sensor, which generates random numbers in the range of values from unity to M. The generated random number from the outputs of the i-th control element goes to the control inputs of the i-th switching item. In accordance with the received number, the switching element commutes one of the M signal inputs of the switching element to the output of the i-th switch of formant signals.
В результате на выходе устройства будет формироваться помеха, полученная путем смешивания шумового сигнала с маскирующим. Кратковременная автокорреляционная функция последнего будет дополнительно маскировать кратковременную автокорреляционную функцию вокализованного участка речи при затухании кратковременной автокорреляционной функции шумового сигнала, при этом кратковременные автокорреляционные функции маскирующей помехи в различные моменты времени будут различны. As a result, an interference will be formed at the output of the device, obtained by mixing a noise signal with a masking one. The short-term autocorrelation function of the latter will additionally mask the short-term autocorrelation function of the voiced speech section when the short-term autocorrelation function of the noise signal attenuates, while the short-term autocorrelation functions of masking noise at different times will be different.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99126723A RU2154893C1 (en) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | Masking jamming shaping method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99126723A RU2154893C1 (en) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | Masking jamming shaping method and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2154893C1 true RU2154893C1 (en) | 2000-08-20 |
Family
ID=20228320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99126723A RU2154893C1 (en) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | Masking jamming shaping method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2154893C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602598C1 (en) * | 2015-09-14 | 2016-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of generating and processing signal built in masking interference |
| RU2622631C1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-06-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of forming masking interference for protection of speech information |
-
1999
- 1999-12-20 RU RU99126723A patent/RU2154893C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602598C1 (en) * | 2015-09-14 | 2016-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of generating and processing signal built in masking interference |
| RU2622631C1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-06-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of forming masking interference for protection of speech information |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cooke et al. | The auditory organization of speech and other sources in listeners and computational models | |
| EP1855269B1 (en) | Speech processing method and device, storage medium, and speech system | |
| US9318120B2 (en) | System and method for noise reduction in processing speech signals by targeting speech and disregarding noise | |
| JP5901971B2 (en) | Reinforced envelope coded sound, speech processing apparatus and system | |
| US20100040249A1 (en) | Ultrasonic and multimodality assisted hearing | |
| Culling et al. | Energetic masking and masking release | |
| Cooke | Glimpsing speech | |
| US7555432B1 (en) | Audio steganography method and apparatus using cepstrum modification | |
| JPS6063599A (en) | Language signal processing system | |
| Kamble et al. | Novel energy separation based instantaneous frequency features for spoof speech detection | |
| US20040024593A1 (en) | Acoustic signal encoding method and apparatus, acoustic signal decoding method and apparatus and recording medium | |
| Culling et al. | Binaural sluggishness in the perception of tone sequences and speech in noise | |
| RU2154893C1 (en) | Masking jamming shaping method and device | |
| Lunney et al. | Auditory presentation of experimental data | |
| Skoglund et al. | Audibility of pitch-synchronously modulated noise | |
| Scheirer | Pulse tracking with a pitch tracker | |
| JP6574551B2 (en) | Arbitrary signal transmission method using sound | |
| Farooq et al. | Robust features for speech recognition based on admissible wavelet packets | |
| JPH04230796A (en) | Voice signal processor | |
| Colotte et al. | Automatic enhancement of speech intelligibility | |
| JPH04230800A (en) | Voice signal processor | |
| Heřmanský | Human speech perception: Some lessons from automatic speech recognition | |
| JP2968976B2 (en) | Voice recognition device | |
| Ouni et al. | Formant estimation using Gammachirp filterbank | |
| Yoo | Speech decomposition and enhancement |