RU2502185C2 - Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех - Google Patents
Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502185C2 RU2502185C2 RU2011141099/07A RU2011141099A RU2502185C2 RU 2502185 C2 RU2502185 C2 RU 2502185C2 RU 2011141099/07 A RU2011141099/07 A RU 2011141099/07A RU 2011141099 A RU2011141099 A RU 2011141099A RU 2502185 C2 RU2502185 C2 RU 2502185C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- acoustic noise
- output
- signal
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам передачи речевого сигнала по каналам связи и может быть использовано для подавления акустических шумов и помех. Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех содержит гребенку полосовых фильтров, которая разбивает входной сигнал, представляющий сумму речевого сигнала, акустических помех и сосредоточенных помех, на ряд полос с адаптивно управляемым затуханием. Управление затуханием обеспечивается блоками умножения выходных сигналов фильтров гребенки и сигналов управления, полученных путем сравнения порога, определяемого входным сигналом устройства, и огибающих сигналов на выходах соответствующих фильтров гребенки, при этом затухание вносится только в те полосы пропускания фильтров гребенки, которые поражены акустическими шумами и сосредоточенными помехами. Результаты умножения поступают на входы блока суммирования, образуя после дополнительной фильтрации в выходном полосовом фильтре выходной сигнал устройства. Технический результат - повышение отношения мощности полезного сигнала к суммарной мощности акустических шумов и акустических сосредоточенных помех и, соответственно, снижение потерь полезной информации. 1 ил.
Description
Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех относится к устройствам осуществляющим повышение эффективности функционирования систем передачи информации акустическими речевыми сигналами, работающих в условиях воздействия интенсивных акустических помех.
По патенту №91490 [1] известно устройство подавления акустических сосредоточенных помех, содержащее две параллельные гребенки полосовых фильтров, при этом выходы фильтров первой гребенки, подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, ко вторым входам блоков умножения подсоединены выходы фильтров второй гребенки через формирователи порогового сигнала, выходы блоков умножения соединяются со входами сумматора, с которого суммарный сигнал подается на полосовой фильтр с выхода которого обработанные сигналы поступают в канал связи. Как недостаток данного устройства можно отметить, что в устройстве используется две идентичные гребенки фильтров и что устройством не осуществляется подавление шумовых акустических помех, которые также имеют место в телекоммуникационных системах громкоговорящей связи.
Известно [2, 3], что телекоммуникационные системы передачи информации речевыми сигналами, например, системы громкоговорящей связи (ГГС) функционируют, как правило, в условиях воздействия акустических помех, что приводит к потере информации. Особенно эта проблема актуальна при применении систем ГГС на многофункциональных морских судах с большим количеством абонентских постов, которые работают в условиях интенсивного воздействия акустических шумовых помех и акустических сосредоточенных помех.
В качестве акустических шумовых помех здесь рассматривается акустический шум, частотный спектр которого сосредоточен в низкочастотной части звукового диапазона. К таким акустическим шумам относится, например, шум ветра, шум моря, шум в машинном отделении. Акустические сосредоточенные помехи, это узкополосные тональные акустические помехи, спектр которых сосредоточен в узкой полосе частот и представляют собой практически гармоническое колебание. Такая помеха может иметь место на любой частоте звукового диапазона.
Поэтому целью изобретения является максимальное ослабление влияния акустических помех на потерю полезной информации, то есть получение максимального отношения Рс/Рш на выходе системы ГТС, работающей в условиях воздействия акустических помех. В отличие от полезной модели, описанной в патенте №91490, с помощью устройства данного изобретения обеспечивается подавление как акустических сосредоточенных помех, так и акустических шумовых помех.
В вышеуказанной известной полезной модели [1] реализуется алгоритм подавления сосредоточенных акустических помех, который включает в себя двойное количество полосовых фильтров высоких порядков, что требует существенных материальных ресурсов и вычислительных затрат.
Сущность изобретения заключается в том, что входные сигналы (сумма речевых сигналов и акустических помех) подступают на полосовой фильтр 300-3400 Гц и на гребенку полосовых фильтров, суммарная полоса пропускания которых осуществляет полосовой фильтр в тех же пределах, то есть 300-3400 Гц. С выхода полосового фильтра 300-3400 Гц сигнал поступает в канал вычисления сигнала управления.
Гребенка фильтров представляет собой набор полосовых фильтров с полосами пропускания Δf=50 Гц, Δf=100 Гц, Δf=200 Гц, в сумме, как сказано выше, их общая полоса пропускания образует полосовой фильтр с полосой пропускания в пределах 300-3400 Гц.
Каждый полосовой фильтр l-того канала выделяет составляющие Sl входного сигнала, которые формируются на выходе l-того фильтра. Составляющие Sl с выходов полосовых фильтров поступают на входы устройств умножения, где перемножаются с сигналом управления, который снимается с выхода порогового устройства. Результат перемножения подается на многовходовый сумматор.
Сигнал управления l-того канала формируется по правилу: если модуль l-той составляющей не превышает некоторый порог (случай отсутствия помехи), то сигнал управления равен единице и составляющая после умножения на единицу поступает на вход сумматора; если модуль l-той составляющей превышает порог k0 (случай наличия помехи в полосе частот l-того канала), то сигнал управления будет равен нулю, в этом случае сигналы управления выключают выходные составляющие «Sl l-тых каналов. Таким образом, каналы содержащие составляющие высокого уровня, за счет наличия в них составляющих акустических помех, исключаются из суммы составляющих всех каналов, чем осуществляется адаптивное подавление областями режекции в общей АЧХ многоканального фильтра с целью подавления спектральных составляющих помех, обнаруженных в соответствующих каналах.
На фиг.1. изображена структурная схема устройства подавления акустических помех. Устройство содержит: полосовой фильтр (1) с полосой пропускания Δf=300-3400 Гц, блок формирования сигнала uф(n) (2), блок вычисления σ2 (3), блок вычисления уровня порога k0 (4), полосовые фильтры (5)-(37), блоки вычисления уровня огибающей Yl (38), блоки вычисления сигнала управления yl (39), блоки перемножения составляющих Sl с сигналом управления yl (40), сумматор (41), выходной полосовой фильтр 300-3400 Гц (42).
Полосы пропускания Δf гребенки полосовых фильтров l-тых каналов выбраны с учетом распределения формантных частот в спектральной функции речевого сигнала [4]. Их значения приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Полосы пропускания полосовых фильтров | ||
| Номер канала, l | Номер блока | Характеристики полосовых фильтров |
| 1 | 5 | Fн=300, Fв=350, Δf=50 Гц |
| 2 | 6 | Fн=350, Fв=400, Δf=50 Гц |
| … | ||
| 14 | 18 | Fн=950, Fв=1000, Δf=50 Гц |
| 15 | 19 | Fн=1000, Fв=1100, Δf=100 Гц |
| 16 | 20 | Fн=1100, Fв=1200, Δf=100 Гц |
| 28 | 32 | Fн=2300, Fв=2400, Δf=100 Гц |
| 29 | 33 | Fн=2400, Fв=2600, Δf=200 Гц |
| 30 | 34 | Fн=2600, Fв=2800, Δf=200 Гц |
| 33 | 37 | Fн=3200, Fв=3400, Δf=200 Гц |
Предлагаемое устройство подавления акустических помех реализуется следующим образом. Входной сигнал х(n), являющийся аддитивной суммой речевого сигнала u(n) и помехи d(n), подается на вход полосового фильтра 300-3400 Гц (1) и на входы фильтров (5)-(37). Для вычисления порогового уровня k0, сигнал с выхода полосового фильтра (1) подается на блок (2), в котором формируется сигнал uф(n) по правилу
С выхода блока (2) сигнал uф(n) поступает на вход блока (3), в котором вычисляется значение σ2 по формуле
где N - число отсчетов в сегменте речевого сигнала длительностью Т≈20 мс [5].
С выхода (3) значение σ2 подается на вход блока (4), в котором вычисляется пороговый уровень k0=kσ. Вычисленное значение порогового уровня подается на первый вход блока (39) в котором происходит вычисление сигнала управления yl по правилу:
где Yl - уровень огибающей составляющей Sl.
С выходов полосовых фильтров (5)-(37) составляющие Sl подаются на первые входы блоков умножения (40) и на входы блоков (38) вычисления уровня огибающей составляющих Y1, вычисленные Yl подаются на вторые входы блоков (39) вычисления сигналов управления yl.
С блоков (39) сигналы управления yl поступают на вторые входы блоков умножения (40), в которых производится умножение сигналов управления yl с составляющими Sl. После перемножения результирующий сигнал каналов Sl·yl поступают на сумматор (41). Математическое выражение суммарного сигнала на выходе сумматора (41) имеет вид
где yl∈{0,1}.
На выходе сумматора (41) отсутствуют сигналы l-тых каналов, которые поражены акустическими помехами (случай, когда, yl=0).
Суммарный сигнал с выхода сумматора поступает на вход выходного полосового фильтра (42) с полосой пропускания Δf=300-3400 Гц, с выхода которого получают отфильтрованный от помех речевой сигнал u'(n). Значение выходного сигнала описывается выражением
где k(f) - АЧХ выходного полосового фильтра, математическая модель которого имеет вид
Таким образом, описанный способ реализации алгоритма обработки речевых сигналов, осуществляющий многоканальное адаптивное подавление акустических шумов и акустических сосредоточенных помех, позволяет повышать эффективность передачи информации в телекоммуникационных системах громкоговорящей связи, функционирующих в условиях воздействия интенсивных акустических помех.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. 91490 (РФ), МПК Н04В 1/10. Устройство подавления сосредоточенных акустических помех. / Кропотов Ю.А., Быков А.А., Ермолаев В.А., Лазарев Л.С., Проскуряков А.Ю.; заявители и патентообладатели Кропотов Ю.А., Быков А.А., Ермолаев В.А., Лазарев Л.С., Проскуряков А.Ю. - №2009135220/22; заявл. 21.09.2009; опубл. 10.02.2010, Бюл. №4.
2. Справочник по технической акустике / Под ред. М.Хекла и Х.А. Мюллера. - Л.: Судостроение,1980. - 440 с.
3. Бабкин В.В. Шумопонижающее устройство для вокодера. // 9-я Межд. Конф. и Выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA-2007) 28-30 марта 2007 г., г.Москва.
4. Кропотов, Ю.А. Алгоритм подавления акустических шумов и сосредоточенных помех с формантным распределением полос режекции / Ю.А. Кропотов, А.А.Быков, // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ. - 2010. - Вып.1. - С.61-65.
5. Кропотов, Ю.А. Исследование автокорреляционных функций речевых сигналов / Ю.А. Кропотов, А.А.Быков, // Радиотехника. - 2008. №9 - С.107-109.
Claims (1)
- Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех, содержащее гребенку полосовых фильтров, блоки умножения сигналов, блок суммирования и выходной полосовой фильтр, входы фильтров гребенки соединены с входом устройства, выходы фильтров гребенки соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения, выходы блоков умножения соединены с входами блока суммирования и выход блока суммирования соединен с входом выходного полосового фильтра, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью подавления как сосредоточенных акустических помех, так и акустических шумов, в него дополнительно введены блоки вычисления огибающих, блоки управления, входной полосовой фильтр и блок ограничения, блок вычисления дисперсии и блок вычисления порога; выход блока вычисления порога соединен с первыми входами блоков управления, вторые входы которых соединены с выходами блоков вычисления огибающих, выходы блоков управления соединены со вторыми входами соответствующих блоков умножения, входы блоков вычисления огибающих соединены с выходами фильтров гребенки, вход полосового фильтра соединен с входом устройства, а выход через последовательно соединенные блоки ограничения и вычисления дисперсии соединен с входом блока вычисления порога.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011141099/07A RU2502185C2 (ru) | 2011-10-10 | 2011-10-10 | Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011141099/07A RU2502185C2 (ru) | 2011-10-10 | 2011-10-10 | Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011141099A RU2011141099A (ru) | 2013-04-20 |
| RU2502185C2 true RU2502185C2 (ru) | 2013-12-20 |
Family
ID=49151841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011141099/07A RU2502185C2 (ru) | 2011-10-10 | 2011-10-10 | Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502185C2 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4539566A (en) * | 1982-11-04 | 1985-09-03 | Texas Instruments Incorporated | Automatic interference canceling apparatus |
| RU2055444C1 (ru) * | 1992-04-10 | 1996-02-27 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Многоканальное устройство для приема дискретных частотных сигналов |
| RU2196385C2 (ru) * | 2001-02-19 | 2003-01-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Устройство подавления широкополосных помех |
| RU2205501C2 (ru) * | 2000-11-17 | 2003-05-27 | Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Устройство подавления узкополосных помех для приемников широкополосных сигналов |
| EP1383236A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-01-21 | Lucent Technologies Inc. | Reconfigurable multibandfilter |
| SU1840214A1 (ru) * | 1983-10-17 | 2006-08-10 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Устройство для подавления узкополосных помех |
| RU91490U1 (ru) * | 2009-09-21 | 2010-02-10 | Артем Александрович Быков | Устройство подавления сосредоточенных акустических помех |
-
2011
- 2011-10-10 RU RU2011141099/07A patent/RU2502185C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4539566A (en) * | 1982-11-04 | 1985-09-03 | Texas Instruments Incorporated | Automatic interference canceling apparatus |
| SU1840214A1 (ru) * | 1983-10-17 | 2006-08-10 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Устройство для подавления узкополосных помех |
| RU2055444C1 (ru) * | 1992-04-10 | 1996-02-27 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Многоканальное устройство для приема дискретных частотных сигналов |
| RU2205501C2 (ru) * | 2000-11-17 | 2003-05-27 | Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Устройство подавления узкополосных помех для приемников широкополосных сигналов |
| RU2196385C2 (ru) * | 2001-02-19 | 2003-01-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Устройство подавления широкополосных помех |
| EP1383236A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-01-21 | Lucent Technologies Inc. | Reconfigurable multibandfilter |
| RU91490U1 (ru) * | 2009-09-21 | 2010-02-10 | Артем Александрович Быков | Устройство подавления сосредоточенных акустических помех |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КРОПОТОВ Ю.А. Алгоритм подавления акустических шумов и сосредоточенных помех с формантным распределением полос режекции. ж. Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2010, вып.1, с.61-65. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011141099A (ru) | 2013-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0556992B1 (en) | Noise attenuation system | |
| EP2905778B1 (en) | Echo cancellation method and device | |
| KR101422984B1 (ko) | 잔류 에코를 억제하는 방법 및 장치 | |
| CN103067629B (zh) | 回声消除装置 | |
| US3784747A (en) | Speech suppression by predictive filtering | |
| NO20031103D0 (no) | Ekkokansellator med redusert beregningskompleksitet | |
| CN104471961A (zh) | 自适应低音处理系统 | |
| RU2502185C2 (ru) | Устройство адаптивного подавления акустических шумов и акустических сосредоточенных помех | |
| CN102097100A (zh) | 一种通过加噪音来降低稳态噪音的装置及方法 | |
| RU2477533C2 (ru) | Способ многоканального адаптивного подавления акустических шумов и сосредоточенных помех и устройство для его осуществления | |
| RU91490U1 (ru) | Устройство подавления сосредоточенных акустических помех | |
| JP7352383B2 (ja) | ミキシング処理装置及びミキシング処理方法 | |
| US3091665A (en) | Autocorrelation vocoder equalizer | |
| CN106550300B (zh) | 一种啸叫抑制方法 | |
| SU1059682A1 (ru) | Устройство подавлени гармонической случайной помехи в речевом сигнале | |
| Bhagat et al. | Improved audio filtering using extended high pass filters | |
| WO2018102976A1 (en) | Method and device for equalizing audio signals | |
| Kholkina et al. | Development of an Algorithm for Suppression of Concentrated Acoustic Noise in Telecommunication Systems | |
| CN108831491A (zh) | 回声延迟估计方法及装置、存储介质、电子设备 | |
| RU2474956C1 (ru) | Способ и устройство шумопонижения звуковых сигналов | |
| Korohoda et al. | Design of the mutually cancelling narrow passband and stopband filters—A case study | |
| RU68208U1 (ru) | Устройство автоматического управления формой спектра речевого сигнала в системах громкоговорящей связи | |
| Lorenzen et al. | Simulative study on the effect of the increase of the sample rate of a feedback active noise control system | |
| RU67365U1 (ru) | Устройство для защиты речевой информации от возможного перехвата средствами акустической разведки (ревербератор) | |
| RU91437U1 (ru) | Устройство компенсации акустических эхо-сигналов в системах громкоговорящей связи |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131112 |