RU2602976C2 - Method of producing artificial intermediary language for communication between human and dolphin - Google Patents

Method of producing artificial intermediary language for communication between human and dolphin Download PDF

Info

Publication number
RU2602976C2
RU2602976C2 RU2014141655/08A RU2014141655A RU2602976C2 RU 2602976 C2 RU2602976 C2 RU 2602976C2 RU 2014141655/08 A RU2014141655/08 A RU 2014141655/08A RU 2014141655 A RU2014141655 A RU 2014141655A RU 2602976 C2 RU2602976 C2 RU 2602976C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sounds
bank
signals
amplitude
acoustic
Prior art date
Application number
RU2014141655/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014141655A (en
Inventor
Альберт Иванович Гореликов
Александр Анатольевич Тагильцев
Юрий Николаевич Моргунов
Владимир Иванович Короченцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority to RU2014141655/08A priority Critical patent/RU2602976C2/en
Publication of RU2014141655A publication Critical patent/RU2014141655A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2602976C2 publication Critical patent/RU2602976C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L17/00Speaker identification or verification techniques
    • G10L17/26Recognition of special voice characteristics, e.g. for use in lie detectors; Recognition of animal voices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01MCATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M29/00Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L15/00Speech recognition
    • G10L15/08Speech classification or search
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S119/00Animal husbandry
    • Y10S119/905Breaking or training method

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Auxiliary Devices For Music (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Abstract

FIELD: acoustics.
SUBSTANCE: invention relates to methods of a bank of acoustic signals and can be used for studying communication between a dolphin and a person. Method of generating a bank of acoustic signals for communication between a dolphin and person in frequency range typical for communication signals of dolphins, comprises generating a bank of reference acoustic signals from separate sounds of an even-tempered sequence of sounds by formatting sounds on same duration and amplitude, recording on a recording medium and measuring their frequency, amplitude and time characteristics. From the recorded sounds, generating reference sounds by changing their duration and/or amplitude and generating therefrom a bank of reference sounds with measurement of characteristics of each reference sound. Generating reference acoustic signals using combinations of obtained reference sounds and measuring frequency, amplitude, time modulations of each generated signal. Each signal is assigned a unique identification code and information content with subsequent comparison of sounds detected by means of acoustic receivers with reference signals of bank.
EFFECT: high accuracy of recognition of acoustic signals.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам связи, использующим акустические сигналы, а именно к способам создания банка акустических сигналов, и может быть использовано для исследований в области обмена сообщениями между дельфином и человеком.The invention relates to communication systems using acoustic signals, and in particular to methods for creating a bank of acoustic signals, and can be used for research in the field of messaging between dolphins and humans.

Многочисленные исследования в области физиологии, особенностей поведения и интеллекта дельфинов показывают, что дельфины имеют выраженную индивидуальность, могут представлять свои будущие действия и могут обучаться (https://www.opendemocracy.net/margi-prideaux/dolphins-as-persons).Numerous studies in the field of physiology, behavior and intelligence of dolphins show that dolphins have a pronounced personality, can represent their future actions and can be trained (https://www.opendemocracy.net/margi-prideaux/dolphins-as-persons).

Известно также, что дельфины способны определенными действиями реагировать на различные комбинации звуковых символов, в результате обучения они могут инициативно использовать кодовые сигналы для ряда запросов на действия человека, и целью дальнейших экспериментов стала задача установить двустороннюю связь человека с дельфином, используя звуковые символы. (Н.Л. Крушинская и Т.Ю. Лисицина «Поведение морских млекопитающих». М.: Наука, 1983 г.). Ряд ученых приводят доказательства того, что дельфины, обитая в мире звуков, не только используют для общения между собой универсальный «звуко-графический» язык, но и мыслят также звукографическими образами (https://www.opendemocracy.net/margi-prideaux/dolphins-as-persons).It is also known that dolphins are capable of responding to various combinations of sound symbols with certain actions, as a result of training, they can proactively use code signals for a number of requests for human actions, and the goal of further experiments was to establish two-way communication between a person and a dolphin using sound symbols. (NL Krushinskaya and T.Yu. Lisitsina, “The Behavior of Marine Mammals.” M.: Nauka, 1983). A number of scientists provide evidence that dolphins, living in the world of sounds, not only use the universal “sound-graphic” language to communicate with each other, but also think in sound images (https://www.opendemocracy.net/margi-prideaux/ dolphins-as-persons).

Коммуникативные звуки дельфинов афалина, включая свисты, «щебет», «трели» отмечены в диапазоне частот от 2 кГц до, примерно, 20 кГц, сигналы тревоги и нужды в помощи они подают и на более низких частотах (В.В. Казнадзей, С.А. Крейчи, Э.Н. Хахалкина. Типы коммуникативных сигналов дельфина и характер их организации. Акустический журнал. т. 22, Вып. 6, 1976 г).Communicative sounds of bottlenose dolphins, including whistles, “twitter”, “trills” are marked in the frequency range from 2 kHz to about 20 kHz, they also give alarms and needs for help at lower frequencies (V.V.Kaznadzey, S .A. Kreichi, EN Khakhalkina. Types of dolphin communicative signals and the nature of their organization. Acoustic Journal. Vol. 22, Issue 6, 1976).

Структура коммуникационных сигналов дельфинов представляет собой сложные звуковые комплексы с частотной и амплитудной модуляцией. Произношение отдельных звуков и их совокупность в «речевых» сигналах дельфинов намного быстрей, чем у любого человека. Проведенные еще в 60-х годах двадцатого века эксперименты Дж. Лили (Lilly) выявили у дельфинов развитые «вокальные» подражательные способности. Некоторые звуки дельфины издают лишь после длительного контакта с человеком, и они приобретают некоторое сходство с голосом дрессировщика. Сравнение виброграмм с записью голосов дельфинов и человека это подтвердило. Если голос дрессировщика звучал с частотой от 200 до 3000 Гц, то голос дельфина, подражающего дрессировщику, имел частоту от 1000 до 8000 Гц (http://www.delfinary.ru/bibl.html).The structure of communication signals of dolphins is a complex sound systems with frequency and amplitude modulation. The pronunciation of individual sounds and their combination in the "speech" signals of dolphins is much faster than that of any person. Conducted back in the 60s of the twentieth century, the experiments of J. Lilly (Lilly) revealed developed "vocal" imitative abilities in dolphins. Dolphins make some sounds only after prolonged contact with a person, and they acquire some resemblance to the trainer's voice. A comparison of vibrograms with recording voices of dolphins and humans has confirmed this. If the voice of the trainer sounded with a frequency from 200 to 3000 Hz, then the voice of a dolphin mimicking the trainer had a frequency from 1000 to 8000 Hz (http://www.delfinary.ru/bibl.html).

Познать информативность издаваемых дельфинами коммуникационных звуков и их сочетаний чрезвычайно сложно. На исследование информативности звуков дельфинов ушли десятилетия труда ученых многих институтов и университетов, в том числе Института поиска внеземного разума (SETI) в Маунтин-Вью, Университета штата Калифорния в Дэвисе (https://www.opendemocracy.net/margi-prideaux/dolphins-as-persons).It is extremely difficult to understand the information content of communication sounds made by dolphins and their combinations. The study of the informational content of dolphin sounds took decades of work by scientists from many institutes and universities, including the Institute for the Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) at Mountain View, the University of California at Davis (https://www.opendemocracy.net/margi-prideaux/dolphins -as-persons).

Одним из путей установления обмена сигналами человека с дельфином является обучение дельфинов обмену сообщениями в форме команд или сигналов с использованием технических средств.One way to establish the exchange of human signals with a dolphin is to teach dolphins to exchange messages in the form of commands or signals using technical means.

Известен способ формирования набора акустических сигналов (банка сигналов) для обмена сообщениями человека с дельфином с использованием подводного клавиатурного звукового инструмента (проект «Дикий дельфин» - Wild Dolphin Project, WDP), (http://www.wilddolphinproject.org/research/dolphin-comrnunication/, http://www.zoopicture.ru/obshhij-vazyk-s-delfmami/), суть которого заключается в соотнесении звукового акустического сигнала с предметным символом. Для этого используют специальную подводную клавиатуру, которая состоит из клавиш-шариков со специальными графическими символами. Клавиатура, в свою очередь, подсоединена к сигнальной системе, в которой каждый предмет соотнесен со свистком различной тональности. Когда дельфин издает звук, который соответствует тону определенной клавиши, то исследователь дает ему тот предмет, который потребовал дельфин. Способ создания набора (банка) акустических сигналов, основанный на соотнесении символа предмета с определенным акустическим сигналом, принят в качестве наиболее близкого аналога предлагаемого изобретения.A known method of forming a set of acoustic signals (signal bank) for exchanging messages between a person and a dolphin using an underwater keyboard sound instrument (project "Wild Dolphin" - Wild Dolphin Project, WDP), (http://www.wilddolphinproject.org/research/dolphin -comrnunication /, http://www.zoopicture.ru/obshhij-vazyk-s-delfmami/), the essence of which is the correlation of a sound acoustic signal with a subject symbol. To do this, use a special underwater keyboard, which consists of ball keys with special graphic symbols. The keyboard, in turn, is connected to a signal system in which each item is associated with a whistle of various keys. When a dolphin makes a sound that matches the tone of a certain key, the researcher gives him the item that the dolphin required. The method of creating a set (bank) of acoustic signals, based on the correlation of the symbol of the object with a specific acoustic signal, adopted as the closest analogue of the invention.

Однако следует отметить, что для создания банка из графических или предметных символов и соответствующих им акустических сигналов, потребуется клавиатура с очень большим количеством клавишей, снабженных графическими или предметными символами, а чтобы дельфин, используя свой эхолокационный аппарат, распознал и запомнил каждый символ, их необходимо формировать, варьируя по форме и акустическим свойствам материала. Кроме этого, использование предметных символов возможно только на небольшой дистанции, где эхолокационный аппарат дельфина способен различить их особенности. Следствием такого способа формирования банка станет сложный и большой набор предметов-символов, что приведет к проблеме их идентификации и стандартизации при тиражировании. Недостатком способа также является применение для обмена сигналами клавишного (тактильного) инструмента, что требует большего времени для ответной реакции дельфина на смысловое сообщение, чем реакция в акустической форме. Кроме того, общая точность распознания сигналов снижается ввиду необходимости не только распознания акустического сигнала, но и дополнительная процедура распознания им предметов-символов на клавиатуре для подачи ответного сигнала.However, it should be noted that to create a bank from graphic or subject symbols and corresponding acoustic signals, you will need a keyboard with a very large number of keys equipped with graphic or subject symbols, and for a dolphin to recognize and remember each symbol using its sonar unit, they must be to form, varying in shape and acoustic properties of the material. In addition, the use of subject symbols is possible only at a short distance, where the dolphin's sonar apparatus is able to distinguish their features. The consequence of this method of forming a bank will be a complex and large set of symbol objects, which will lead to the problem of their identification and standardization during replication. The disadvantage of this method is the use for signal exchange of a keyboard (tactile) instrument, which requires more time for a dolphin to respond to a semantic message than a reaction in an acoustic form. In addition, the overall accuracy of signal recognition is reduced due to the need not only to recognize the acoustic signal, but also an additional procedure for recognition of objects-symbols on the keyboard to supply a response signal.

В то же время одним из хорошо распознаваемых человеком акустических сигналов являются музыкальные звуки и их сочетания. Известно, что в музыке каждой ноте в каждой октаве соответствует определенная и постоянная частота звуковых колебаний основного (тонального) звука. В зависимости от типа источника воспроизводимый основной звук насыщен обертонами, по которым определяют «красоту» звучания источника. Все музыкальные инструменты и все голоса людей отличаются индивидуальностью обертонов произносимых звуков, подобно индивидуальности кожных рисунков пальцев человека. Слуховой анализатор человека позволяет распознать музыкальный инструмент по его звучанию и узнать невидимого знакомого по тембру его голоса. Музыка позволяет обмениваться чувственно-эмоциональными восприятиями, но не несет конкретной утилитарной информации. Сочетания музыкальных звуков, исполняемых, например, на трубе, используются и поныне в армии для подачи команд.At the same time, one of the well-recognized by a person acoustic signals are musical sounds and their combinations. It is known that in music, each note in each octave corresponds to a certain and constant frequency of sound vibrations of the main (tonal) sound. Depending on the type of source, the reproduced main sound is saturated with overtones, which determine the "beauty" of the sound of the source. All musical instruments and all voices of people are distinguished by the individuality of the overtones of pronounced sounds, similar to the individuality of skin drawings of human fingers. A human auditory analyzer allows you to recognize a musical instrument by its sound and recognize an invisible acquaintance from the timbre of its voice. Music allows the exchange of sensory-emotional perceptions, but does not carry specific utilitarian information. Combinations of musical sounds performed, for example, on a trumpet, are still used in the army to give commands.

Задачей изобретения является создание банка акустических сигналов для двустороннего обмена сигналами, в основе которых лежат музыкальные звуки равномерно-темперированного звукоряда.The objective of the invention is to create a bank of acoustic signals for two-way exchange of signals, which are based on the musical sounds of a uniformly-tempered scale.

Технический результат - повышение точности распознавания акустических сигналов, неограниченные возможности наполнения.EFFECT: increased accuracy of recognition of acoustic signals, unlimited filling possibilities.

Поставленная задача решается способом создания банка акустических сигналов в частотной области, характерной для коммуникационных сигналов дельфинов, включающим на первом этапе создание банка эталонных акустических сигналов из отдельных звуков равномерно-темперированного звукоряда путем форматирования звуков по одинаковой длительности и амплитуде, записи на носитель и фиксацию их частотных, амплитудных и временных характеристик, затем из записанных звуков путем изменения их длительности и/или амплитуды формируют эталонные звуки и создают из них банк эталонных звуков с фиксацией характеристик каждого эталонного звука, а затем сочетаниями полученных эталонных звуков формируют эталонные акустические сигналы, фиксируют частотные, амплитудные, временные модуляции каждого сформированного сигнала и каждому из них присваивают уникальный идентификационный код и информационное содержание с последующим сопоставлением зарегистрированных с помощью акустических приемников звуков с эталонными сигналами банка.The problem is solved by creating a bank of acoustic signals in the frequency domain characteristic of communication signals of dolphins, including at the first stage creating a bank of reference acoustic signals from individual sounds of a uniformly-tempered scale by formatting sounds of the same duration and amplitude, recording to a carrier and fixing their frequency , amplitude and temporal characteristics, then from the recorded sounds by changing their duration and / or amplitude, reference sounds are formed and create a bank of reference sounds from them with fixing the characteristics of each reference sound, and then using the combinations of the received reference sounds form reference acoustic signals, fix the frequency, amplitude, time modulations of each generated signal and each of them is assigned a unique identification code and information content with subsequent comparison of the recorded using acoustic sound receivers with reference bank signals.

Существенными отличиями предлагаемого способа является формирование пополняемого банка акустических сигналов, в основу которых положены отдельные звуки равномерно-темперированного звукоряда, что позволяет, сочетая звуки, получить для обмена многообразие акустических сигналов и использовать их электронные копии для анализа акустической активности обучаемого дельфина.Significant differences of the proposed method is the formation of a replenished bank of acoustic signals, which are based on individual sounds of a uniformly-tempered scale, which allows combining sounds to obtain a variety of acoustic signals for exchange and use their electronic copies to analyze the acoustic activity of the trained dolphin.

Способ позволяет стандартизовать процесс формирования акустических сигналов и однозначно воспроизвести их, поскольку эти сигналы характеризуются конкретной частотой, их слоговое название и нотное написание являются широко известным и интернациональным, они могут быть воспроизведены как с помощью технических средств - звуковых генераторов или звуковых карт, подключаемых к компьютерам и работающих под управлением специальных программ - звуковых редакторов, так и музыкальными инструментами и голосом.The method allows to standardize the process of generating acoustic signals and uniquely reproduce them, since these signals are characterized by a specific frequency, their syllabic name and musical notation are widely known and international, they can be reproduced using technical means — sound generators or sound cards connected to computers and working under the control of special programs - sound editors, and musical instruments and voice.

В процессе обмена сигналы излучают, а принятые сигналы (отклик) сравнивают с содержащимися в банке эталонными сигналами, причем сравниваются акустические образы сигналов, отличающиеся от исходных ввиду возможного искажения частоты, характера тембра и временных параметров в отклике, что позволяет однозначно определить содержание отклика при их совпадении.In the process of exchange, the signals are emitted, and the received signals (response) are compared with the reference signals contained in the bank, and the acoustic images of the signals are compared that differ from the original ones due to possible frequency distortion, the nature of the timbre and time parameters in the response, which makes it possible to unambiguously determine the content of the response when coincidence.

Излучение и прием акустического сигнала при создании банка сигналов может осуществляться с использованием известной аппаратуры, например широкополосных акустических преобразователей, как под водой, так и в воздухе.The emission and reception of an acoustic signal when creating a bank of signals can be carried out using known equipment, for example, broadband acoustic transducers, both underwater and in air.

Фиксация отдельных звуков и получаемых акустических сигналов в виде, например, их буквенно-цифрового обозначения, спектрограммы или нотного написания, обеспечивает быстрое восприятие и понимание человеком параметров, записанных на носителе сигналов, а также возможность идентичного воспроизведения акустических сигналов различными техническими средствами, включая музыкальные инструменты, или даже голос. Кроме того, сравнительный анализ акустических сигналов в графической форме может являться одним из способов выявления акустической активности и распознавания ответной реакции или сообщения.The fixation of individual sounds and received acoustic signals in the form, for example, of their alphanumeric designation, spectrogram or musical notation, provides a quick perception and understanding by a person of the parameters recorded on the signal carrier, as well as the possibility of identical reproduction of acoustic signals by various technical means, including musical instruments , or even a voice. In addition, a comparative analysis of acoustic signals in graphical form can be one way of detecting acoustic activity and recognizing a response or message.

Присвоение идентификационного кода и смыслового содержания эталонным акустическим сигналам банка данных необходимо для их упорядочения и однозначного смыслового определения при составлении и использовании банка эталонных акустических сигналов. Такой банк имеет неограниченные возможности наполнения по мере развития уровня общения и востребованности в увеличении информационных единиц.The assignment of an identification code and semantic content to the reference acoustic signals of the data bank is necessary for their ordering and unambiguous semantic determination when compiling and using the bank of reference acoustic signals. Such a bank has unlimited possibilities of filling with the development of the level of communication and the demand for increasing information units.

Выбор музыкальных звуков в качестве исходных элементов акустических сигналов обусловлен несколькими причинами: во-первых, тем, что дельфины обладают развитыми подражательными способностями, в том числе способны воспроизводить набор гласных звуков, причем в тональностях, характерных для людей: от высокого тенора до баса - у мужских особей, и от высокого сопрано до контральто - у женских (Акустический журнал, 2014, том 50, №3, с. 349-356), что позволит дельфину воспроизвести («пропеть») заданный символ; во-вторых известно, что дельфины благоприятно реагируют на звуки музыки, что является немаловажным в процессе общения; в-третьих, сигналы, состоящие из музыкальных звуков, могут многократно и однозначно воспроизводиться цифровыми и аналоговыми аудиосистемами посредством громкоговорителей в воздухе и гидроакустических преобразователей под водой, а также обычными акустическими инструментами, что расширяет технические возможности обучения и общения; в-четвертых, сигналы и особенности их воспроизведения (излучения, проигрывания) могут быть представлены также и в неизменной графической форме, в частности в виде нотной записи, что исключает влияние на воспроизводимый сигнал языковых отличий людей (в случае произнесения команд голосом) и делает предлагаемый способ интернациональным.The choice of musical sounds as the initial elements of acoustic signals is due to several reasons: firstly, the fact that dolphins have developed imitative abilities, including the ability to reproduce a set of vowels, and in tonalities characteristic of people: from high tenor to bass - males, and from high soprano to contralto - for females (Acoustic Journal, 2014, Volume 50, No. 3, pp. 349-356), which will allow the dolphin to reproduce (“sing”) the given character; secondly, it is known that dolphins respond favorably to the sounds of music, which is important in the process of communication; thirdly, signals consisting of musical sounds can be repeatedly and unambiguously reproduced by digital and analog audio systems using loudspeakers in the air and sonar transducers under water, as well as conventional acoustic instruments, which expands the technical capabilities of training and communication; fourthly, signals and features of their reproduction (radiation, reproduction) can also be represented in unchanged graphic form, in particular in the form of musical notation, which excludes the influence of linguistic differences of people on the reproduced signal (in the case of pronouncing commands by voice) and makes the proposed international way.

Предлагаемый способ позволяет применить для выявления и распознавания ответной реакции современные способы автоматизированной обработки сигналов, основанные на сравнении принятых акустическим приемником входящих звуков с эталонными сигналами банка данных, что способствует повышению точности распознавания сигналов и позволяет решить поставленную задачу.The proposed method allows to use modern methods for automated signal processing based on a comparison of incoming sounds received by the acoustic receiver with the reference signals of the data bank for detecting and recognizing the response, which helps to increase the accuracy of signal recognition and allows us to solve the problem.

Известны современные достижения в области распознавания и идентификации звуковых сигналов. Для этих целей разрабатываются сложные алгоритмы и компьютерные программы анализа звука, формируются базы звуковых фрагментов речи или музыки (например, WIDI Recognition System, http://www.softkey.ru/catalog). При наличии в базе конкретного звукового фрагмента подобный фрагмент, воспроизведенный в другой тональности и с другой тембровой окраской, может быть опознан с большой вероятностью. Подобные средства распознавания звуковых сигналов могут быть применены и для анализа отклика на звуковой сигнал, включая распознание и даже идентификацию источника. Например, гласноподобные звуки дельфина белухи, которым свойственна формантная структура, могут использоваться для идентификации конкретной особи (В.М. Белькович, С.А. Крейчи. Особенности гласноподобных сигналов белухи. Акустический журнал, 2004, том 50, №3. С. 349-356).Known modern achievements in the field of recognition and identification of audio signals. For these purposes, complex algorithms and computer programs for sound analysis are developed, databases of sound fragments of speech or music are formed (for example, WIDI Recognition System, http://www.softkey.ru/catalog). If there is a specific sound fragment in the database, such a fragment, reproduced in a different key and with a different timbre color, can be identified with high probability. Similar means of recognizing audio signals can be used to analyze the response to an audio signal, including recognition and even identification of the source. For example, the vowel-like sounds of a beluga whale dolphin, which are characterized by a formant structure, can be used to identify a specific individual (V. M. Belkovich, S. A. Kreichi. Features of the vowel-like signals of a beluga whale. Acoustic Journal, 2004, Volume 50, No. 3. P. 349 -356).

Использование созданного банка акустических сигналов для обмена сообщениями требует предварительного обучения одного из партнеров (в данном случае дельфина) с применением стандартных методик дрессировки, например, таких, какие используются в проекте «Дикий дельфин».Using the created bank of acoustic signals for messaging requires the preliminary training of one of the partners (in this case, the dolphin) using standard training techniques, for example, those used in the Wild Dolphin project.

Очевидно, что сформированные в банке акустические сигналы, адаптированные для диапазона слуха и звукового аппарата дельфинов, будут доступными для приема и воспроизведения их дельфинами, а исключение использования графических или предметных символов, а также воспроизведение готовых сигналов из банка сигналов позволяет увеличить скорость и дистанцию обмена сигналами.Obviously, the acoustic signals generated in the bank, adapted for the range of hearing and the sound apparatus of dolphins, will be available for reception and playback by dolphins, and the exclusion of the use of graphic or subject symbols, as well as the playback of ready-made signals from the signal bank, allows increasing the speed and distance of signal exchange .

Реализацию заявляемого способа создания банка сигналов можно осуществить с применением известных технических средств и компьютерных технологий как в воздухе, так и под водой.The implementation of the proposed method of creating a signal bank can be carried out using well-known technical means and computer technology both in air and under water.

На чертеже представлена схема реализации заявляемого способа, где: 1 - компьютер, 2 - банк эталонных звуков (а - пример буквенно-цифрового и нотного написания звуков); 3 - банк эталонных акустических сигналов (б - содержание зафиксированных характеристик эталонного акустического сигнала), 4 - звуковая карта, 5 - акустический излучатель; 6 - акустический приемник; 7 - банк сигналов дельфина.The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method, where: 1 is a computer, 2 is a bank of reference sounds (a is an example of alphanumeric and musical notation); 3 - bank of reference acoustic signals (b - the content of the recorded characteristics of the reference acoustic signal), 4 - sound card, 5 - acoustic emitter; 6 - acoustic receiver; 7 - dolphin signal bank.

Способ может быть осуществлен, например, следующим образом.The method can be carried out, for example, as follows.

На компьютере 1, снабженном программой звукового редактора, формируют и сохраняют на носителе (жестком диске компьютера или внешнем диске) звуки в виде файлов в форматах без цифрового сжатия, например с расширением «.wav», соответствующие звукам основного звукоряда первой октавы, каждый длительностью, например, 1 секунда и одинаковой амплитуды (например, 1 В), при этом фиксируют их частотную, амплитудную и временную характеристику (например, для звука «фа» первой октавы - «F1_1_1»). Посредством опции спектрального и временного анализа фиксируют в графической форме частотные, амплитудные и временные характеристики звуков. Далее, из записанных на носителе звуков путем изменения их длительности или амплитуды формируют эталонные звуки в частотной области коммуникационной активности дельфинов, при этом также фиксируют их частотную, амплитудную и временную характеристику, например, для уменьшенной в два раза длительности и увеличенной в два раза амплитуде ноты «фа» первой октавы - «F1_0,5_2» и формируют из них банк эталонных звуков 2. Затем из имеющихся в банке 2 эталонных звуков формируют эталонные акустические сигналы, представляющие собой различные сочетания эталонных звуков и присваивают каждому созданному акустическому сигналу идентификационный код, фиксируют частотные, амплитудные и временные характеристики сигнала и формируют этими действиями банк 3 эталонных акустических сигналов, при этом каждому сигналу или группе сигналов присваивают информационное содержание, которое фиксируют в форме текста.On computer 1, equipped with a sound editor program, sounds in the form of files in formats without digital compression are generated and stored on a medium (computer hard drive or external drive), for example with the extension “.wav”, corresponding to the sounds of the main scale of the first octave, each lasting, for example, 1 second and the same amplitude (for example, 1 V), while fixing their frequency, amplitude and time characteristics (for example, for the sound “fa” of the first octave - “F1_1_1”). By means of the spectral and temporal analysis options, frequency, amplitude and temporal characteristics of sounds are recorded in graphical form. Further, from the sounds recorded on the carrier by changing their duration or amplitude, reference sounds are formed in the frequency domain of the dolphins' communication activity, while their frequency, amplitude and temporal characteristics are also recorded, for example, for a note reduced in half duration and doubled in amplitude “Fa” of the first octave is “F1_0.5_2” and they form a bank of reference sounds 2. Then, from the bank of 2 reference sounds, reference acoustic signals are formed, which are various combinations of e coupon sounds and assign an identification code to each created acoustic signal, fix the frequency, amplitude and time characteristics of the signal and form a bank of 3 reference acoustic signals by these actions, while each signal or group of signals is assigned information content, which is fixed in the form of text.

В процессе использования необходимые акустические сигналы из банка 3 через встроенную или внешнюю звуковую карту 4 и типовой усилительный тракт воспроизводят в воздухе или под водой с помощью широкополосных акустических излучателей 5 в соответствующем частотном диапазоне с одновременным выполнением действий, соответствующих информационному содержанию акустических сигналов. Излученные в среду акустические сигналы и ответную акустическую активность дельфина регистрируют с помощью акустических приемников 6 и через типовые тракты усиления и звуковую карту 4 записывают на носитель в банк 7 сигналов дельфина, а затем сопоставляют с сигналами, имеющимися в банке 3 эталонных сигналов. Для этого используют методы спектрального, корреляционного анализа, алгоритмы и программы распознавания музыки, обеспечивающие выявление акустических сигналов в отклике дельфина, предпочтительно в реальном времени. Учитывая то, что дельфины способны к абстракции и звукоподражанию и, таким образом, способны выделять и опознавать схожие акустические сигналы (акустические образы), несмотря на различия в тембровой окраске имеющиеся в банке 3 сигналы возможно воспроизводить с помощью различных аудиоустройств, музыкальных инструментов, а в ряде случаев - голосом.In the process of use, the necessary acoustic signals from the bank 3 through the built-in or external sound card 4 and a typical amplification path are reproduced in air or under water using broadband acoustic emitters 5 in the corresponding frequency range with simultaneous execution of actions corresponding to the information content of the acoustic signals. The acoustic signals emitted into the medium and the dolphin's response acoustic activity are recorded using acoustic receivers 6 and, through typical amplification paths and a sound card 4, are recorded onto a carrier in a bank of dolphin signals 7 and then compared with the signals available in the bank of 3 reference signals. To do this, use methods of spectral, correlation analysis, algorithms and music recognition programs that identify acoustic signals in the dolphin response, preferably in real time. Considering that dolphins are capable of abstraction and onomatopoeia, and thus are able to distinguish and recognize similar acoustic signals (acoustic images), despite the differences in timbre coloring, the signals available in Bank 3 can be reproduced using various audio devices, musical instruments, and in a number of cases - by voice.

Таким образом, заявляемый способ создания банка данных акустических сигналов на основе стандартизованных элементов в виде звуков равномерно-темперированного звукоряда, позволяет решить поставленную задачу с достижением заявленного технического результата, а именно повысить точность распознавания акустических сигналов. Кроме этого, использование звуковых сигналов вместо графических или предметных символов для создания банка данных позволяет увеличить скорость и дистанцию обмена сигналами, а также расширяет возможности наполнения банка.Thus, the inventive method of creating a databank of acoustic signals based on standardized elements in the form of sounds of a uniformly-tempered scale helps to solve the problem with the achievement of the claimed technical result, namely to increase the accuracy of recognition of acoustic signals. In addition, the use of sound signals instead of graphic or subject symbols to create a data bank allows increasing the speed and distance of signal exchange, as well as expanding the possibilities of filling the bank.

В настоящее время заявляемый способ осуществляется и тестируется на лабораторном оборудовании.Currently, the inventive method is carried out and tested on laboratory equipment.

Claims (1)

Способ создания банка акустических сигналов для обмена сообщениями между дельфином и человеком в частотной области, характерной для коммуникационных сигналов дельфинов, включающий создание банка эталонных акустических сигналов из отдельных звуков равномерно-темперированного звукоряда путем форматирования звуков по одинаковой длительности и амплитуде, записи на носитель и фиксации их частотных, амплитудных и временных характеристик, затем из записанных звуков путем изменения их длительности и/или амплитуды формируют эталонные звуки и создают из них банк эталонных звуков с фиксацией характеристик каждого эталонного звука, а затем сочетаниями полученных эталонных звуков формируют эталонные акустические сигналы, фиксируют частотные, амплитудные, временные модуляции каждого сформированного сигнала и каждому из них присваивают уникальный идентификационный код и информационное содержание с последующим сопоставлением зарегистрированных с помощью акустических приемников звуков с эталонными сигналами банка. A method of creating a bank of acoustic signals for exchanging messages between a dolphin and a person in the frequency domain characteristic of dolphin communication signals, including creating a bank of reference acoustic signals from individual sounds of a uniformly-tempered scale by formatting sounds for the same duration and amplitude, recording to a carrier and fixing them frequency, amplitude and time characteristics, then from the recorded sounds by changing their duration and / or amplitude to form the reference sound and they create from them a bank of reference sounds with fixing the characteristics of each reference sound, and then, using combinations of the received reference sounds, they form reference acoustic signals, fix the frequency, amplitude, time modulations of each generated signal and each of them is assigned a unique identification code and information content with subsequent comparison sounds recorded using acoustic receivers with reference bank signals.
RU2014141655/08A 2014-10-15 2014-10-15 Method of producing artificial intermediary language for communication between human and dolphin RU2602976C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141655/08A RU2602976C2 (en) 2014-10-15 2014-10-15 Method of producing artificial intermediary language for communication between human and dolphin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141655/08A RU2602976C2 (en) 2014-10-15 2014-10-15 Method of producing artificial intermediary language for communication between human and dolphin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014141655A RU2014141655A (en) 2016-05-10
RU2602976C2 true RU2602976C2 (en) 2016-11-20

Family

ID=55959616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014141655/08A RU2602976C2 (en) 2014-10-15 2014-10-15 Method of producing artificial intermediary language for communication between human and dolphin

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2602976C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252958A (en) * 1991-09-05 1993-10-12 Daniels John J Method and apparatus for interspecies communication
US5392735A (en) * 1992-10-30 1995-02-28 The Walt Disney Company Marine mammal communication device
RU2118556C1 (en) * 1993-12-07 1998-09-10 Александр Федорович Коростелев Method for color music and oscillation accompaniment
CN103368660A (en) * 2013-05-21 2013-10-23 哈尔滨工程大学 Differential pattern time delay shift coding-based bionic underwater sound communication method
CN103401619A (en) * 2013-08-01 2013-11-20 哈尔滨工程大学 Underwater acoustic communication method based on virtual time reversal mirror M element bionic signal coding

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252958A (en) * 1991-09-05 1993-10-12 Daniels John J Method and apparatus for interspecies communication
US5392735A (en) * 1992-10-30 1995-02-28 The Walt Disney Company Marine mammal communication device
RU2118556C1 (en) * 1993-12-07 1998-09-10 Александр Федорович Коростелев Method for color music and oscillation accompaniment
CN103368660A (en) * 2013-05-21 2013-10-23 哈尔滨工程大学 Differential pattern time delay shift coding-based bionic underwater sound communication method
CN103401619A (en) * 2013-08-01 2013-11-20 哈尔滨工程大学 Underwater acoustic communication method based on virtual time reversal mirror M element bionic signal coding

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014141655A (en) 2016-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gold et al. Speech and audio signal processing: processing and perception of speech and music
Martin Sound-source recognition: A theory and computational model
McLoughlin Speech and Audio Processing: a MATLAB-based approach
CN112382270A (en) Speech synthesis method, apparatus, device and storage medium
Kursell Experiments on tone color in music and acoustics: Helmholtz, Schoenberg, and Klangfarbenmelodie
US20160034446A1 (en) Estimation of target character train
CN111477210A (en) Speech synthesis method and device
CN112382267A (en) Method, apparatus, device and storage medium for converting accents
Atkar et al. Speech synthesis using generative adversarial network for improving readability of Hindi words to recuperate from dyslexia
Brown et al. Automatic identification of individual killer whales
Mirbeygi et al. Speech and music separation approaches-a survey
Pucher et al. Influence of speaker familiarity on blind and visually impaired children’s and young adults’ perception of synthetic voices
US10403304B1 (en) Neural networks for identifying the potential of digitized audio to induce frisson in listeners
RU2602976C2 (en) Method of producing artificial intermediary language for communication between human and dolphin
Siedenburg et al. Modeling the onset advantage in musical instrument recognition
CN112382274A (en) Audio synthesis method, device, equipment and storage medium
Vijay et al. Pitch extraction and notes generation implementation using tensor flow
CN112382269A (en) Audio synthesis method, device, equipment and storage medium
Mo [Retracted] Music Timbre Extracted from Audio Signal Features
O’Reilly et al. Pitch tracking of bird vocalizations and an automated process using YIN-bird
Charles Playing technique and violin timbre: Detecting bad playing
US20240231497A9 (en) Haptic feedback method, system and related device for matching split-track music to vibration
US20240134459A1 (en) Haptic feedback method, system and related device for matching split-track music to vibration
Ranasinghe et al. Analysis on Using Synthesized Singing Techniques in Assistive Interfaces for Visually Impaired to Study Music
Trisyanto et al. Emotion Recognition Based on Voice Using Combination of Long Short Term Memory (LSTM) and Recurrent Neural Network (RNN) for Automation Music Healing Application

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201016