RU2690027C1 - Method for simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources - Google Patents

Method for simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources Download PDF

Info

Publication number
RU2690027C1
RU2690027C1 RU2018121601A RU2018121601A RU2690027C1 RU 2690027 C1 RU2690027 C1 RU 2690027C1 RU 2018121601 A RU2018121601 A RU 2018121601A RU 2018121601 A RU2018121601 A RU 2018121601A RU 2690027 C1 RU2690027 C1 RU 2690027C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic
signals
signal
points
sources
Prior art date
Application number
RU2018121601A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Александрович Иванов
Николай Иванович Вергелис
Владимир Юрьевич Мещанин
Сергей Александрович Иванов
Петр Юрьевич Стародубцев
Юрий Иванович Стародубцев
Елена Валерьевна Вершенник
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации
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 "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2018121601A priority Critical patent/RU2690027C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690027C1 publication Critical patent/RU2690027C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00Monitoring arrangements; Testing arrangements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: optics.SUBSTANCE: invention relates to acoustic metrology, particularly to instruments for determining speech intelligibility. According to the method, optical fibres are laid, divided into measuring sections, connected to a measuring module, a signal is emitted, the maximum length of return of the reflected signal is used to determine the length of the fibre, and the period T of measuring pulse signals is calculated. Receiver receives an acoustically modulated sequence of reflected measuring pulses, demodulates the acoustic component of the received reflected measuring pulse signals, and measures the level of natural noise. M sources of signals are then placed, and N frequencies of acoustic signals are sequentially transmitted by each of the M sources. Radiation frequencies are distributed over the average frequencies N of the bands, receiving the signals, calculating the signal/noise ratio, constructing a variation series of signal/noise ratio values, selecting a leading term of the variation series, characterizing variation of individual features of a source of acoustic test signals is picked up and memorized. Then, acoustic signals are emitted simultaneously, signal-to-noise ratio is measured, a row is constructed. Level of speech intelligibility is calculated from the senior member of the variation series of each of M sources of acoustic test signals.EFFECT: technical result is shorter time and high accuracy of simultaneous measurement of speech intelligibility.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения разборчивости речи и предназначено для оценки защиты объектов от несанкционированной утечки акустической речевой информации (АРИ) в реальных условиях.The invention relates to a measuring technique and can be used for simultaneous measurement of speech intelligibility and is intended to assess the protection of objects from unauthorized leakage of acoustic speech information (ARI) in real conditions.

Известен «Способ измерения разборчивости речи» по патенту РФ №2284585 от 27 сентября 2007 г., заключающийся в том, что в нем для повышения точности и достоверности разборчивости речи измерение проводится с объектной коррекцией тракта измерений для компенсации разницы между заданными и измеренными уровнями испытательных сигналов в месте их реального излучения[1].The “Method of measuring speech intelligibility” is known for RF Patent No. 2284585 dated September 27, 2007, consisting in that in order to improve the accuracy and reliability of speech intelligibility, measurement is carried out with an objective correction of the measurement path to compensate for the difference between the specified and measured test signals in the place of their real radiation [1].

Недостатком прототипа является то, что он не позволяет проводить распознавание речи с заявленным техническим результатом в реальной сигнальной и шумовой обстановке ввиду жесткой единовременной фиксации точек излучения и приема испытательных сигналов.The disadvantage of the prototype is that it does not allow for speech recognition with the stated technical result in a real signal and noise environment due to the rigid one-time fixation of radiation points and the reception of test signals.

Известен инструментально-расчетный формантный способ для оценки разборчивости речи, основанный на результатах экспериментальных исследований, проведенных и опубликованных в 1962 году Н.Б. Покровским. Суть способа заключается в разложении речи на элементарные сигналы, учете потерь этих элементарных сигналов при их прохождении через тракт и нахождении относительного числа их, дошедшего без искажений до уха слушающего. Такими элементарными сигналами, формирующими звуки речи, могут считаться форманты. Оценивая формантную разборчивость речи, всю анализируемую область частот разбивают на 20 смежных полос, с центральными частотами и граничными частотами, в пределах каждой из которых спектры речи и шума, а также плотность вероятностей формант можно считать практически неизменными. Формантную разборчивость вычисляют как сумму разборчивостей формант в каждой из полос. Для оценки разборчивости речи необходимо измерить уровни скрываемого речевого сигнала и шума (помехи) в месте возможного размещения акустических приемников или в месте возможного прослушивания речи без применения технических средств. При этом считается, что распознавание речевой информации возможно, если рассчитанное по результатам измерения значение словесной разборчивости речи превышает установленные нормы[2].Known instrumental and calculation formant method for assessing speech intelligibility, based on the results of experimental studies conducted and published in 1962 by N.B. Pokrovsky. The essence of the method consists in decomposing speech into elementary signals, taking into account the losses of these elementary signals as they pass through the path and find the relative number of them that have reached the ear of the listener without distortion. Formants can be considered as such elementary signals forming speech sounds. Estimating formant intelligibility of speech, the entire analyzed frequency range is divided into 20 adjacent bands, with central frequencies and boundary frequencies, within each of which the spectra of speech and noise, as well as the formant density of formants, can be considered practically unchanged. Formant legibility is calculated as the sum of the formant clearances in each of the bands. To assess speech intelligibility, it is necessary to measure the levels of the hidden speech signal and noise (interference) at the place of possible placement of acoustic receivers or at the place of possible listening to speech without the use of technical means. It is considered that speech recognition is possible if the value of verbal speech intelligibility calculated by the measurement results exceeds the established norms [2].

Принципиально трудноразрешимой задачей для формантного подхода является оценка разборчивости речи в условиях малых соотношениях сигнал/шум. Частично эту проблему удается преодолеть с помощью тестовых сигналов повышенного уровня. Однако на следующем этапе - при пересчете соотношений сигнал/шум в показатель разборчивости речи, проблема низкой точности оценивания вновь возникает из-за малых абсолютных значений коэффициента восприятия.The fundamentally difficult task for the formant approach is to evaluate speech intelligibility under conditions of small signal-to-noise ratios. Partially, this problem can be overcome with the help of test signals of a higher level. However, at the next stage, when converting signal-to-noise ratios to speech intelligibility, the problem of low accuracy of estimation arises again due to small absolute values of the coefficient of perception.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленному способу и принятому за прототип является «Способ измерения разборчивости речи» по патенту РФ №2620569 от 26.05.2017 г., заключающийся в том, что в нем для уменьшения времени и повышения точности вычисления уровня разборчивости речи применяют пространственно-распределенный преобразователь акустического сигнала (ПРП АС) на основе оптического волокна (ОВ) и используют в режиме реального времени схему измерения «точка-многоточка» (состоящей из одного источника акустических сигналов и множества приемников) [3].The closest analogue to the technical nature of the claimed method and adopted for the prototype is "Method of measuring speech intelligibility" for the RF patent №2620569 from 05.26.2017, consisting in the fact that in it to reduce time and improve the accuracy of calculating the level of intelligibility of speech used a spatial-distributed acoustic signal transducer (PRP AC) based on an optical fiber (OM) and uses a real-time point-to-multipoint measurement circuit (consisting of a single source of acoustic signals and multiple receivers) [3].

Недостатком прототипа является то, что он не позволяет проводить одновременное распознавание речи нескольких источников с заявленным техническим результатом в реальной сигнальной и шумовой обстановке ввиду отсутствия реализации схемы измерения «многоточка-многоточка» (множество источников - множество приемников) в режиме реального времени.The disadvantage of the prototype is that it does not allow simultaneous speech recognition of multiple sources with the stated technical result in real signal and noise environment due to the lack of implementation of the multipoint-to-multipoint measurement circuit (multiple sources - multiple receivers) in real time.

Из уровня техники не выявлено решений, касающихся способов одновременного измерения разборчивости речи нескольких источников, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности - «новизна».The prior art has not identified solutions for methods of simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources, characterized by the claimed combination of features, therefore, the present invention meets the patentability criterion - "novelty."

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от аналогов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Search results known solutions in this and related areas of technology in order to identify signs that match the distinctive features of the analogues of the claimed invention, have shown that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art defined by the applicant, the influence of the envisaged essential features of the claimed invention on the achievement of this technical result is not revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего уменьшение времени и повышение точности одновременного измерения уровня разборчивости речи нескольких источников акустической речевой информации (АРИ) за счет применения пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала (ПРП АС) на основе оптического волокна (ОВ) в качестве K комбинаций микрофон-приемник, что позволяет реализовать схему измерения «многоточка-многоточка» в режиме реального времени.The objective of the invention is to develop a method that reduces the time and improves the accuracy of simultaneously measuring the level of speech intelligibility of several sources of acoustic speech information (ARI) through the use of a spatially distributed acoustic signal transducer (PRP AC) based on optical fiber (OM) as K combinations microphone -receiver, which allows you to implement a multi-point-to-multipoint measurement scheme in real time.

Технический результат достигается тем, что в известном способе измерения разборчивости речи, заключающемся в том, что прокладывают по заданным точкам выделенного помещения пространственно-распределенный преобразователь акустического сигнала, представленный оптическим волокном, программно разбивают его на K измерительных участков и задают K точек измерения, каждая из которых выступает отдельным приемником акустических сигналов, подключают пространственно-распределенный преобразователь акустического сигнала к измерительному модулю, расположенному в месте несанкционированного съема информации, излучают оптическим излучателем измерительного модуля тестовый импульсный сигнал, по максимальному времени возврата отраженного тестового импульсного сигнала определяют длину L пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала, в соответствии с которой вычисляют период Т посылки измерительных импульсных сигналов таким образом, чтобы каждый последующий измерительный импульсный сигнал излучался после приема отраженного сигнала предыдущего измерительного импульсного сигнала, излучают измерительные импульсные сигналы с периодом Т, приемником измерительного модуля принимают акустически модулированную последовательность отраженных измерительных импульсных сигналов от различных заданных K точек выделенного помещения, идентифицируемых временем возврата отраженных измерительных импульсных сигналов tk, демодулируют акустическую составляющую принятых отраженных измерительных импульсных сигналов от различных K точек выделенного помещения, измеряют уровень естественного шума в отсутствии акустических испытательных сигналов в различных K точках выделенного помещения в слышимом спектре речи Δƒа, дополнительно в выделенном помещении размещают М источников акустических испытательных сигналов заданной мощности, последовательно каждым из М источников акустических испытательных сигналов излучают N частот испытательных акустических сигналов заданного уровня, причем частоты излучения распределены по средним частотам N полос, на которые разделен слышимый спектр речи, принимают и измеряют уровень акустического сигнала с шумом на каждой частоте акустических испытательных сигналов в различных K точках выделенного помещения, вычисляют соотношение сигнал/шум в различных K точках выделенного помещения, строят вариационный ряд значений соотношений сигнал/шум, выбирают старший член вариационного ряда для выделения характера изменения индивидуальных особенностей источника акустических испытательных сигналов, выделяют и запоминают характер изменения индивидуальных особенностей источника акустических испытательных сигналов, одновременно излучают М источниками акустических испытательных сигналов на N частотах акустические сигналы, принимают и измеряют уровень акустических сигналов с шумом на каждой частоте акустических сигналов в различных K точках выделенного помещения, вычисляют соотношение сигнал/шум в различных K точках выделенного помещения, по индивидуальным признакам строят вариационный ряд значений соотношений сигнал/шум для каждого из М источников акустических испытательных сигналов, по старшему члену вариационного ряда каждого из М источников акустических испытательных сигналов вычисляют уровень разборчивости речи.The technical result is achieved by the fact that in a known method of measuring speech intelligibility, which consists in laying a spatial-distributed acoustic signal transducer represented by an optical fiber at given points of the allocated room, programmatically breaking it into K measuring sections and specifying K measurement points, each which acts as a separate receiver of acoustic signals, connect the spatially distributed transducer of the acoustic signal to the measuring module located in the place of unauthorized removal of information, emit a test pulse signal with the optical emitter of the measuring module, determine the length L of the spatially distributed acoustic signal transducer by the maximum return time of the reflected test pulse signal; so that each subsequent measuring pulse signal is radiated after receiving the reflected signal of the previous measurement pulse signal, emit measuring pulse signals with a period T, the receiver of the measuring module receives an acoustically modulated sequence of reflected measuring pulse signals from different predetermined K points of the allocated room, identified by the return time of the reflected measuring pulse signals t k , and demodulate the acoustic component of the received reflected measuring pulse signals from different K points of the allocated room, measure the level of natural noise in the absence of acoustic test signals in different K points of the allocated room in the audible speech spectrum Δƒ a , M sources of acoustic test signals of a given power are also placed in the allocated room, N frequencies of test acoustic signals of a given level are emitted each by M sources of frequencies The radiations are distributed over the mid frequencies of N bands, into which the audible spectrum of speech is divided, receive and measure the level of acoustic a signal with noise at each frequency of acoustic test signals at different K points of the allocated room, calculating the signal-to-noise ratio at different K points of the allocated room, constructing a variational series of signal-to-noise ratio values, choosing the senior member of the variational series to emphasize the nature of changes in the individual characteristics of the acoustic source test signals, select and remember the nature of changes in the individual characteristics of the source of acoustic test signals, while radiating M sources of acoustic test signals at N frequencies, acoustic signals, receive and measure the level of acoustic signals with noise at each frequency of acoustic signals at different K points of the allocated room, calculate the signal-to-noise ratio at different K points of the selected room, build a variational series using individual characteristics values of the signal-to-noise ratio for each of the M sources of acoustic test signals, by the senior member of the variational series of each of the M sources of acoustic tests Signal signals compute the level of speech intelligibility.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается уменьшение времени и повышение точности одновременного измерения уровня разборчивости речи нескольких источников за счет применения пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала и реализации схемы измерения «многоточка-многоточка» в режиме реального времени. В качестве ПРП АС используется ОВ, которое заменяет любое необходимое количество точечных комбинаций микрофон-приемник в различных точках выделенного помещения (ВП) любой формы.Thanks to a new set of essential features, the claimed method reduces time and improves the accuracy of simultaneously measuring the level of speech intelligibility of several sources by using a spatially distributed acoustic signal transducer and implementing a multipoint-to-multipoint measurement circuit in real time. As PRP AC is used OV, which replaces any necessary number of point combinations of microphone-receiver at various points of the allocated room (VP) of any shape.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed method is illustrated by drawings, which show:

фиг. 1 - Структурная схема устройства, реализующего предложенный способ и механизм воздействия акустического сигнала на ОВ, где:FIG. 1 - Block diagram of the device that implements the proposed method and mechanism of the acoustic signal effect on the OV, where:

1 - измерительный модуль;1 - measuring module;

2 - оптический излучатель;2 - optical emitter;

3 - оптический делитель мощности;3 - optical power divider;

4 - приемник оптического сигнала;4 - optical signal receiver;

5 - устройство анализа и управления измерительного модуля;5 - device analysis and control of the measuring module;

6 - демодулятор;6 - demodulator;

7 - пространственно-распределенный преобразователь акустического сигнала (ПРП АС) на основе оптического волокна (ОВ) в выделенном помещении (ВП);7 - a spatially distributed acoustic signal transducer (PRP AC) based on optical fiber (OM) in a dedicated room (VP);

8 - примеси в оптическом волокне;8 - impurities in the optical fiber;

9 - модуляция оптического сигнала внешним воздействием (звуковой волной);9 - modulation of the optical signal by an external influence (sound wave);

10 - источник акустических испытательных сигналов (АИС);10 - source of acoustic test signals (AIS);

11 - измерительное оптическое излучение;11 - measuring optical radiation;

12 - отраженный от примесей оптического волокна акустически модулированный оптический сигнал;12 - acoustically modulated optical signal reflected from impurities of the optical fiber;

фиг. 2 - Расположение источников АИС и заданных оптимальных точек приема акустического сигнала в ВП, где:FIG. 2 - Location of AIS sources and given optimal points of reception of the acoustic signal in the VI, where:

13 - участок оптического волокна за пределами выделенного помещения;13 is a section of optical fiber outside the designated room;

14 - точки измерения (акустические датчики) вдоль пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала на основе оптического волокна;14 - measuring points (acoustic sensors) along a spatially distributed acoustic signal transducer based on optical fiber;

фиг. 3 - Корректировка оптимальных точек приема акустического сигнала вдоль проложенного ОВ по результатам измерений, где:FIG. 3 - Correction of the optimal points of reception of the acoustic signal along the laid OV according to the measurement results, where:

15 - коррекция точек измерения вдоль пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала на основе оптического волокна.15 - correction of measurement points along a spatially distributed transducer of an acoustic signal based on optical fiber.

Заявленный способ реализуется следующим образом.The claimed method is implemented as follows.

Применение ПРП АС на основе ОВ 7, использующего акустооптический эффект, для распознавания речи за границами ВП через штатные волоконно-оптические инфотелекоммуникации различного назначения, расположенных в них, является следствием появления и развития волоконно-оптических технологий.The use of PRP AC based on OB 7 using an acousto-optic effect for speech recognition outside the EP boundaries through standard fiber-optic information telecommunications for various purposes located in them is a consequence of the emergence and development of fiber-optic technologies.

Источники АИС 10 воздействуют на ПРП АС на основе ОВ 7 штатных волоконно-оптических систем передач ВП и вызывают модуляцию оптического сигнала 9 акустическими частотами [4]. Модулированный акустической составляющей внешнего воздействия отраженный оптический сигнал 12 выходит за пределы ВП и принимается подключенным по ОВ 13 измерительным модулем 1 с дальнейшей демодуляцией акустической составляющей и измерением разборчивости речи известными методами, основанными на методах, изложенных в [2].Sources AIS 10 affect the PDP AS based on S 7 of the standard fiber-optic transmission systems of the EAP and cause the optical signal to be modulated by 9 acoustic frequencies [4]. The reflected optical signal 12 modulated by the acoustic component of the external action extends beyond the EF and is received by measuring module 1 connected along the ground 13, with further demodulation of the acoustic component and measurement of speech intelligibility by known methods based on the methods described in [2].

Измерительный модуль 1 состоит (см. фиг. 1) из оптического излучателя 2, оптического делителя мощности 3, обеспечивающего введение отраженного оптического сигнала в тракт приема измерительного модуля, преемника оптического сигнала 4 и устройства анализа и управления 5 измерительного модуля 1, имеющего в своем составе демодулятор 6, обеспечивающий демодуляцию акустической составляющей (Δfa) преобразованного приемником оптического сигнала 4 акустически модулированного оптического отраженного сигнала 12, при этом устройство анализа и управления 5 последовательно соединено с оптическим излучателем 2, выход которого соединен с входом оптического делителя мощности 3, выход которого соединен со входом приемника оптического сигнала 4, соединенного с демодулятором 6.The measuring module 1 consists (see Fig. 1) of the optical emitter 2, the optical power divider 3, which provides the input of the reflected optical signal into the receiving path of the measuring module, the successor of the optical signal 4 and the analysis and control device 5 of the measuring module 1, which has the demodulator 6, which provides demodulation of the acoustic component (Δfa) of the optical signal 4 of the acoustically modulated optical return signal 12 converted by the receiver, while the analysis and control device 5 and 5 are connected in series with the optical emitter 2, the output of which is connected to the input of the optical power divider 3, the output of which is connected to the input of the receiver of the optical signal 4 connected to the demodulator 6.

Принцип действия измерительного модуля 1 с ПРП АС на основе ОВ реализован на принципе действия оптического рефлектометра: в тестируемый ПРП АС на основе ОВ 7 оптическим излучающим элементом 2 вводится мощное измерительное оптическое излучение 11 (импульс) и анализируются характеристики рассеянного на примесях 8, распределенных по всей длине ПРП АС на основе ОВ 7, отраженного назад оптического излучения 12. За счет чувствительности приемной части измерительного модуля 4 к фазовой (амплитудной, частотной, поляризационной) модуляции (например, при использовании интерферометра Маха-Цендера [5]) в ПРП АС на основе ОВ возможно как измерение акустических воздействий по всей тестируемой длине волокна, так и локализация измерения на любом его участке за счет разного времени возврата отраженных от примесей оптических сигналов tk (фиг. 1). Изменение акустического давления на коротких участках ПРП АС на основе ОВ 7 определяется по разности рефлектограмм во времени и анализируются либо компьютером с помощью специального программного обеспечения, либо оператором визуально и на слух. Таким образом, ПРП АС на основе ОВ используется как система K распределенных точек измерения (акустических датчиков) 14.The principle of operation of the measuring module 1 with OVP APS based on S is based on the principle of operation of an optical reflectometer: a powerful measuring optical radiation 11 (impulse) is introduced into the tested EGS 2 based on S 7 with an optical radiating element 2 and the characteristics scattered on impurities 8 distributed throughout the length of the PDP AC on the basis of OB 7, reflected back optical radiation 12. Due to the sensitivity of the receiving part of the measuring module 4 to phase (amplitude, frequency, polarization) modulation (for example, When using a Mach-Zehnder interferometer [5]) in the PDP AU based OB possible as the measurement of acoustic effects across the test fiber length and localization measurement at any portion thereof due to the different return times reflected from the optical signals impurities t k (FIG. one). The change in acoustic pressure on short sections of the PDP AC based on OB 7 is determined by the difference in reflectograms in time and analyzed either by a computer using special software or by an operator visually and by ear. Thus, the FPP AC based on S is used as a system of K distributed measurement points (acoustic sensors) 14.

Заявленный способ может применяться в ВП любой формы, при этом источники АИС 10 также могут занимать в нем любое место. Для этого внутри ВП задают точки измерения 14, через которые прокладывают ПРП АС на основе ОВ 7. В дальнейшем, по результатам измерений, положение этих точек может корректироваться вдоль расположенного ПРП АС на основе ОВ 15. Также возможно использовать штатные волоконно-оптические инфотелекоммуникации ВП. В этом случае используют любые, определенные по результатам измерений, оптимальные точки приема акустического сигнала вдоль имеющихся ОВ. Измерительный модуль (ИМ) 1 подключают к ОВ за границей ВП 13.The claimed method can be used in the EAP of any form, while the sources of AIS 10 can also take any place in it. To do this, inside the VP, measurement points 14 are set, through which a PDP AC is built based on OB 7. Later, according to the measurement results, the position of these points can be corrected along the located PDP AC based on OB 15. It is also possible to use regular fiber optic telecommunications information services. In this case, use any, determined from the results of measurements, the optimal point of reception of the acoustic signal along the existing OB. The measuring module (IM) 1 is connected to the OV abroad VP 13.

Далее проводят одновременное измерение разборчивости речи нескольких источников, для чего:Next, conduct simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources, for which:

1) излучают оптическим излучателем 2 измерительного модуля 1 тестовый импульсный сигнал для определения по максимальному времени возврата отраженного тестового импульсного сигнала tmax, длины L ПРП АС на основе ОВ.1) emit by the optical emitter 2 of the measuring module 1 a test pulse signal to determine the maximum return time of the reflected test pulse signal t max of the length L of the RLP AC on the basis of the OB.

Например: при периметре ВП равном 70 метров (Р=70 м) и длине L пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала, равной этому периметру (L=Р), максимальное время возврата отраженного тестового импульсного сигнала, при принятой скорости света в кварцевом ОВ (соответствующего рекомендации МСЭ-Т G.652.D) сОВ=204000 км/с, будет равно 686 наносекунд (tmax=686 нс). При этом, по теореме Котельникова, для гарантированного восстановления акустического сигнала в диапазоне частот от 20 Гц до 8 кГц необходимо получать отсчеты с периодом 125 мкс;For example: when the VP perimeter is 70 meters (P = 70 m) and the length L of the spatially distributed acoustic signal transducer is equal to this perimeter (L = P), the maximum return time of the reflected test pulse signal at the received speed of light in a quartz fiber (corresponding ITU-T Rec. G.652.D) with RH = 204000 km / s, will be 686 nanoseconds (t max = 686 ns). At the same time, by the Kotelnikov theorem, in order to guarantee the restoration of an acoustic signal in the frequency range from 20 Hz to 8 kHz, it is necessary to obtain samples with a period of 125 μs;

2) в соответствии с длиной L пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала на основе ОВ вычисляют период Т посылки измерительных импульсных сигналов таким образом, чтобы каждый последующий измерительный импульсный сигнал излучался после приема отраженного сигнала предыдущего измерительного импульсного сигнала;2) in accordance with the length L of the spatially distributed acoustic signal transducer based on the OV, calculate the period T of the sending of the measuring pulse signals so that each subsequent measuring pulse signal is emitted after receiving the reflected signal of the previous measuring pulse signal;

3) определяют участок ПРП АС, который непосредственно находится внутри ВП. Для этого любым из М источников АИС 10, находящихся в ВП, излучают установленный акустический сигнал и по характеру его воздействия на ОВ определяют участок контролируемого ОВ, находящегося в границах ВП.3) determine the area of the PDP AC, which is directly inside the EAP. To do this, any of the MIS AIS 10 sources located in the airspace emit a set acoustic signal and, according to the nature of its impact on the exposure agent, determine the area of the controlled exposure agent located within the location interface.

Поскольку волоконно-оптические телекоммуникации, находящиеся внутри контролируемого ВП объекта, как правило, проложены не только внутри ВП, но и через другие помещения объекта, то необходимо определить участок LВП ПРП АС, который непосредственно находится внутри ВП. Данное действие необходимо для снижения нагрузки на измерительное устройство, что уменьшит время оценки разборчивости речи источников АИС, а также снижения мощности измерительных оптических импульсных сигналов, что обеспечит уменьшение влияния нелинейных эффектов внутри ОВ на рассеянные на примесях волокна отраженные оптические сигналы [6];Because the fiber-optic telecommunications, inside the controlled object VI usually laid not only in the CAP, but also through other object space, it is necessary to determine the portion L VP AC PDP, which is directly inside VI. This action is necessary to reduce the load on the measuring device, which will reduce the time for assessing speech intelligibility of AIS sources, as well as reducing the power of measuring optical pulse signals, which will reduce the effect of nonlinear effects inside the optical fiber on the reflected optical signals scattered on impurities [6];

4) программно разбивают участок LВП ПРП АС на основе ОВ 7 на K измерительных участков и задают K точек 14 измерения каждая из которых выступает отдельным приемником акустических сигналов.4) programmatically divide the area L of the RP URP AC on the basis of OB 7 into K measurement sites and specify K measurement points 14, each of which acts as a separate receiver of acoustic signals.

Данное действие обеспечивает «многоточку» с приемной стороны, что обеспечивает в дальнейшем выбор оптимальной, в отношении соотношения сигнал/шум, пары источник/приемник для каждого из М источников АИС 10;This action provides a “multi-point” from the receiving side, which ensures further selection of the optimal, in relation to the signal-to-noise ratio, source / receiver pairs for each of the M sources of AIS 10;

5) измеряют уровень естественного шума в отсутствии акустических испытательных сигналов в различных K точках 14 в слышимом спектре речи Δƒа.5) measure the level of natural noise in the absence of acoustic test signals at different K points 14 in the audible speech spectrum Δƒ a .

Для этого:For this:

- оптическим излучателем 2 измерительного модуля 1 в отсутствии источников АИС 10 излучают измерительные импульсные сигналы с периодом Т, а приемником 4 измерительного модуля 1 принимают акустически модулированную последовательность отраженных измерительных импульсных сигналов от различных заданных K точек 14 ВП, идентифицируемых временем возврата акустически модулированных отраженных измерительных импульсных сигналов fk;- the optical emitter 2 of the measuring module 1 in the absence of AIS 10 sources emit measuring pulse signals with a period T, and the receiver 4 of the measuring module 1 receive an acoustically modulated sequence of reflected measuring pulse signals from various specified K points 14 VP identified by the return time of the acoustically modulated reflected measuring pulse signals f k ;

- демодулируют акустическую составляющую принятых акустически модулированных фоновым шумом отраженных на примесях 8 измерительных импульсных сигналов от различных К точек 14 ВП в отсутствии источников АИС 10;- demodulate the acoustic component of the received acoustically modulated background noise reflected at impurities 8 measuring pulse signals from different K points 14 VP in the absence of AIS 10 sources;

- измеряют в отсутствии источников АИС 10 уровень естественного шума в различных K точках 14 ВП;- measured in the absence of sources of AIS 10, the level of natural noise at various K points 14 VP;

6) размещают М источников АИС 10 в ВП и последовательно, каждым из М источников АИС 10:6) place the MIS sources AIS 10 in the EP and consistently, each of the M sources AIS 10:

- излучают N частот заданного уровня, причем частоты излучения распределены по средним частотам N полос, на которые разделен слышимый спектр речи Δƒа;- N radiate a predetermined frequency level, wherein the frequency of the radiation distributed over the midrange N bands to which a speech is divided Δƒ audible range;

- принимают и измеряют уровень акустического сигнала с шумом на каждой частоте от каждого из М источников АИС 10 в различных K точках 14 ВП;- receive and measure the level of the acoustic signal with noise at each frequency from each of the M sources AIS 10 at different K points 14 VP;

- вычисляют соотношение сигнал/шум в различных K точках 14 ВП;- calculate the signal-to-noise ratio at various K points of 14 VP;

- строят вариационный ряд значений соотношений сигнал/шум;- build a variation range of signal / noise ratio values;

- выбирают старший член вариационного ряда для выделения характера изменения индивидуальных особенностей источника АИС 10;- choose the senior member of the variation series to highlight the nature of changes in the individual characteristics of the source of AIS 10;

- выделяют и запоминают характер изменения индивидуальных особенностей источника АИС 10.- identify and remember the nature of changes in the individual characteristics of the source of AIS 10.

Выходные данные по 5 пункту позволят, при одновременном излучении М источниками АИС, выделять любой из источников на фоне других, принимая их демодулированные сигналы за шум. На практике данные об индивидуальных акустических особенностях источников акустической речевой информации, определяющихся неравномерностью их амплитудно-частотной характеристики и спектральной плотностью речи [2], получают из любого доступного источника (аудио записи, телефонные переговоры, корпоративные базы данных и т.д.).The output of paragraph 5 will allow, with the simultaneous emission of M AIS sources, to distinguish any of the sources from others, taking their demodulated signals for noise. In practice, data on the individual acoustic features of the sources of acoustic speech information, determined by the unevenness of their amplitude-frequency characteristics and the spectral density of speech [2], is obtained from any available source (audio recordings, telephone conversations, corporate databases, etc.).

7) одновременно излучают М источниками АИС 10 на N частотах акустические сигналы;7) simultaneously emit acoustic signals from M AIS 10 sources at N frequencies;

8) принимают и измеряют уровень акустических сигналов с шумом на каждой частоте акустического испытательного сигнала в различных K точках 14 ВП.8) receive and measure the level of acoustic signals with noise at each frequency of the acoustic test signal at different K points 14 VP.

На этом этапе реализуется схема измерения «многоточка-многоточка» в режиме реального времени, что отличает заявленный способ от любого известного.At this stage, the “multipoint-multipoint” measurement scheme is implemented in real time, which distinguishes the claimed method from any known one.

9) вычисляют соотношение сигнал/шум в различных K точках 14 ВП;9) calculate the signal-to-noise ratio at different K points 14 VP;

10) по индивидуальным признакам строят вариационный ряд значений соотношений сигнал/шум для каждого из М источников АИС 10;10) build a variation range of signal-to-noise ratio values for each of the AIS 10 M sources according to individual characteristics;

11) по старшему члену вариационного ряда каждого из М источников АИС 10 вычисляют их уровень разборчивости речи известным способом [7].11) the senior member of the variation series of each of the M sources of AIS 10 calculate their level of speech intelligibility in a known manner [7].

Одновременное измерение акустической обстановки ВП в K точках при наличии нескольких источников АИС соответствует схеме измерения, состоящей из множества передатчиков и множества приемников - «многоточка-многоточка», в отличие от современных способов измерения, которые одновременно с одним преобразователем акустического сигнала работают по схемам «точка-точка» (один источник - один приемник) [7], «точка-многоточка» (один источник - множество приемников) [3]. «Многоточка» с измерительной стороны позволяет существенно снизить время вычисления и измерения уровня разборчивости речи за счет отсутствия необходимости физического изменения положения приемника для получения наилучшего соотношения сигнал/шум. Кроме того K распределенных по ВП комбинаций микрофон-приемник позволяет, для каждого из хаотически расположенных в помещении М источников АИС, вычислить в реальном режиме времени оптимальную точку приема с лучшим соотношением сигнал/шум, что реализует схему измерения «многоточка-многоточка» и обеспечивает повышение точности вычисления уровня разборчивости речи.Simultaneous measurement of the acoustic situation of VP at K points with multiple AIS sources corresponds to a measurement scheme consisting of multiple transmitters and multiple receivers - “multipoint-multipoint”, in contrast to modern measurement methods that simultaneously work with a single acoustic signal transducer -point "(one source - one receiver) [7]," point-to-multipoint "(one source - many receivers) [3]. The “multipoint” on the measurement side allows to significantly reduce the computation time and measure the level of speech intelligibility due to the absence of the need to physically change the position of the receiver to obtain the best signal-to-noise ratio. In addition, the microphone-receiver-distributed KI combinations allow, for each of the AIS sources chaotically located in the room M, to calculate in real time the optimal receiving point with the best signal-to-noise ratio, which implements the “multipoint-to-multipoint” measurement scheme and provides an increase the accuracy of calculating the level of intelligibility of speech.

Таким образом, за счет применения пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала и реализации схемы измерения «многоточка-многоточка» достигается выполнение технического результата.Thus, through the use of a spatially distributed transducer of an acoustic signal and the implementation of a multi-point-to-multimeter measurement circuit, the implementation of a technical result is achieved.

Источники информации:Information sources:

1. RU, патент №2284585 С1, МПК G10L 15/00, H04R 29/00, 2007, Бюл. №27.1. RU, patent No. 2284585 C1, IPC G10L 15/00, H04R 29/00, 2007, Bull. №27.

2. Покровский Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи. Москва: Связьиздат, 1962 г. 2. Pokrovsky N.B. Calculation and measurement of speech intelligibility. Moscow: Svyazyzdat, 1962

3. RU, патент №2620569 С1, МПК G10L 15/00, H04R 29/00, 2017 Бюл. №15.3. RU, patent No. 2620569 C1, IPC G10L 15/00, H04R 29/00, 2017 Bull. 15.

4. Гринев А.Ю., Наумов К.П., Пресленев Л.Н., Тигин Д.В. Оптические устройства в радиотехнике: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.Н. Ушакова. Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Радиотехника, 2009, стр. 86-152.4. Grinev A.Yu., Naumov K.P., Preslenev L.N., Tigin D.V. Optical devices in radio engineering: Proc. manual for universities / ed. V.N. Ushakov. Ed. 2nd, rev. and add. - M .: Radio Engineering, 2009, pp. 86-152.

5. Быков В.П. Лазерная электродинамика. Элементарные и когерентные процессы при взаимодействии лазерного излучения с веществом. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006, стр. 50-77.5. Bykov V.P. Laser electrodynamics. Elementary and coherent processes in the interaction of laser radiation with matter. - M .: FIZMATLIT, 2006, pp. 50-77.

6. Цуканов В.Н., Яковлев М.Я. Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство. - М.: Инфра-Инженерия, 2014. - 304 с. 6. Tsukanov V.N., Yakovlev M.Ya. Fiber optic technology. A practical guide. - M .: Infra-Engineering, 2014. - 304 p.

7. Рева И.Л. Сравнительный анализ объективных методов оценки разборчивости речи. Сборник научных трудов НГТУ - 2010. №1(59). - 91-102.7. Reva I.L. Comparative analysis of objective methods for assessing speech intelligibility. Collection of scientific papers of NSTU - 2010. №1 (59). - 91-102.

Claims (1)

Способ одновременного измерения разборчивости речи нескольких источников, заключающийся в том, что прокладывают по заданным точкам выделенного помещения пространственно-распределенный преобразователь акустического сигнала, представленный оптическим волокном, программно разбивают его на K измерительных участков и задают K точек измерения, каждая из которых выступает отдельным приемником акустических сигналов, подключают пространственно-распределенный преобразователь акустического сигнала к измерительному модулю, излучают передатчиком измерительного модуля тестовый импульсный сигнал, по максимальному времени возврата отраженного тестового импульсного сигнала определяют длину L пространственно-распределенного преобразователя акустического сигнала, в соответствии с которой вычисляют период Т посылки измерительных импульсных сигналов таким образом, чтобы каждый последующий измерительный импульсный сигнал излучался после приема отраженного сигнала предыдущего измерительного импульсного сигнала, излучают измерительные импульсные сигналы с периодом T, приемником измерительного модуля принимают акустически модулированную последовательность отраженных измерительных импульсных сигналов от различных заданных K точек выделенного помещения, идентифицируемых временем возврата отраженных измерительных импульсных сигналов tk, демодулируют акустическую составляющую принятых отраженных измерительных импульсных сигналов от различных K точек выделенного помещения, измеряют уровень естественного шума в отсутствие акустических испытательных сигналов в различных K точках выделенного помещения в слышимом спектре речи Δƒа, отличающийся тем, что в выделенном помещении размещают М источников акустических испытательных сигналов заданной мощности, последовательно каждым из М источников акустических испытательных сигналов излучают N частот испытательных акустических сигналов заданного уровня, причем частоты излучения распределены по средним частотам N полос, на которые разделен слышимый спектр речи, принимают и измеряют уровень акустического сигнала с шумом на каждой частоте акустических испытательных сигналов в различных K точках выделенного помещения, вычисляют соотношение сигнал/шум в различных K точках выделенного помещения, строят вариационный ряд значений соотношений сигнал/шум, выбирают старший член вариационного ряда для выделения характера изменения индивидуальных особенностей источника акустических испытательных сигналов, выделяют и запоминают характер изменения индивидуальных особенностей источника акустических испытательных сигналов, одновременно излучают М источниками акустических испытательных сигналов на N частотах акустические сигналы, принимают и измеряют уровень акустических сигналов с шумом на каждой частоте акустических сигналов в различных K точках выделенного помещения, вычисляют соотношение сигнал/шум в различных K точках выделенного помещения, по индивидуальным признакам строят вариационный ряд значений соотношений сигнал/шум для каждого из М источников акустических испытательных сигналов, по старшему члену вариационного ряда каждого из М источников акустических испытательных сигналов вычисляют уровень разборчивости речи.The method of simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources, which consists in laying a spatial-distributed acoustic signal transducer represented by an optical fiber at given points of the allocated room, programmatically breaking it into K measurement sites and specifying K measurement points, each of which acts as a separate acoustic receiver. signals, connect the spatially distributed transducer of the acoustic signal to the measuring module, emit the measurement pulse module determines the length L of the spatially distributed acoustic signal transducer by the maximum return time of the reflected test pulse signal, according to which the period T of the pulse measurement signals is calculated so that each subsequent measurement pulse signal is emitted after receiving the reflected signal previous measuring pulse signal, emit measuring pulse signals with a period T, the meter module receives an acoustically modulated sequence of reflected measurement pulse signals from different specified K points of the highlighted room, identified by the return time of the reflected measurement pulse signals tk , demodulates the acoustic component of the received reflected measurement pulse signals from different K points of the highlighted room, measure the level of natural noise in the absence acoustic test signals at various K points of the assigned room I in the audible spectrum of speech Δƒ a, characterized in that the selected room is placed the M source of acoustic test given power signals successively each of M acoustic test signal sources emit N frequency test acoustic signals a predetermined level, wherein the frequency of the radiation distributed over the midrange N bands , which is divided into an audible spectrum of speech, receive and measure the level of the acoustic signal with noise at each frequency of acoustic test signals in different K points of the allocated room, calculate the signal-to-noise ratio at various K points of the allocated room, build a variational series of signal-to-noise ratio values, choose the senior member of the variational series to highlight the nature of changes in the individual characteristics of the source of acoustic test signals, select and remember the changes in the individual characteristics of the acoustic source test signals, simultaneously emit M sources of acoustic test signals at N frequencies acoustic signals aly, receive and measure the level of acoustic signals with noise at each frequency of acoustic signals at different K points of the allocated room, calculate the signal-to-noise ratio at different K points of the selected room, build a variational series of signal-to-noise ratio values for each of the M sources according to individual characteristics acoustic test signals, the senior member of the variation series of each of the M sources of acoustic test signals calculate the level of speech intelligibility.
RU2018121601A 2018-06-14 2018-06-14 Method for simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources RU2690027C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121601A RU2690027C1 (en) 2018-06-14 2018-06-14 Method for simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121601A RU2690027C1 (en) 2018-06-14 2018-06-14 Method for simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690027C1 true RU2690027C1 (en) 2019-05-30

Family

ID=67037639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121601A RU2690027C1 (en) 2018-06-14 2018-06-14 Method for simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690027C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746669C1 (en) * 2020-09-11 2021-04-19 Юрий Иванович Стародубцев Method for timely determination of location and type of impact on vibration-loaded object
RU2819132C1 (en) * 2024-01-10 2024-05-14 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации Method of measuring speech intelligibility at various signal-to-noise ratios

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2284585C1 (en) * 2005-02-10 2006-09-27 Владимир Кириллович Железняк Method for measuring speech intelligibility
WO2011103271A2 (en) * 2010-02-18 2011-08-25 US Seismic Systems, Inc. Fiber optic personnel safety systems and methods of using the same
RU2620569C1 (en) * 2016-05-17 2017-05-26 Николай Александрович Иванов Method of measuring the convergence of speech
RU2642135C2 (en) * 2012-02-01 2018-01-24 Оптасенс Холдингз Лимитед Location indication

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2284585C1 (en) * 2005-02-10 2006-09-27 Владимир Кириллович Железняк Method for measuring speech intelligibility
WO2011103271A2 (en) * 2010-02-18 2011-08-25 US Seismic Systems, Inc. Fiber optic personnel safety systems and methods of using the same
RU2642135C2 (en) * 2012-02-01 2018-01-24 Оптасенс Холдингз Лимитед Location indication
RU2620569C1 (en) * 2016-05-17 2017-05-26 Николай Александрович Иванов Method of measuring the convergence of speech

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746669C1 (en) * 2020-09-11 2021-04-19 Юрий Иванович Стародубцев Method for timely determination of location and type of impact on vibration-loaded object
RU2819132C1 (en) * 2024-01-10 2024-05-14 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации Method of measuring speech intelligibility at various signal-to-noise ratios

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2198323B9 (en) Time delay estimation
EP1273927B1 (en) Environmental noise monitoring
RU2620569C1 (en) Method of measuring the convergence of speech
CN110186546A (en) Hydrophone sensitivity free field wide band calibration method based on pink noise
EP2326933B1 (en) Improvements in and relating to apparatus for the airborne acoustic inspection of pipes
CN109991590B (en) System and method for testing low-frequency emission characteristic of transducer in pressure tank in limited space
CN103698403A (en) Measuring method and measuring device for sound insulation quantities of material and members
JP2021156822A (en) Optical fiber vibration detection device and vibration detection method
US6970568B1 (en) Apparatus and method for analyzing an electro-acoustic system
RU2690027C1 (en) Method for simultaneous measurement of speech intelligibility of several sources
US9060222B2 (en) Method for determining an averaged frequency-dependent transmission function for a disturbed linear time-invariant system, evaluation device and computer program product
US5373356A (en) Method and apparatus for identifying echoes detected by an optical time-domain reflectometer
CN111128219B (en) Laser Doppler sound taking method and device
US7289388B2 (en) Estimation of background noise and its effect on sonar range estimation
US5131743A (en) Apparatus and method for inspecting optical fibers
RU2241242C1 (en) Echo sounder
FR2579765A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR MEDIUM EXPLORATION BY ULTRASONIC ULTRASONOGRAPHY
CN114363786A (en) Microphone test calibration device
US6366348B1 (en) Optical fiber distortion measuring apparatus and optical fiber distortion measuring method
RU2715176C1 (en) Apparatus for assessing acoustic environment of inspected object
RU2677835C1 (en) Hydro-acoustic tone signals resolution method
CN114245862A (en) Vibration distribution measuring apparatus and method
US4176954A (en) Equipment for measuring the length of dielectric elements transmitting optical frequencies
RU27259U1 (en) DEVICE FOR MEASURING SPEECH VISIBILITY
RU2719210C1 (en) Echo sounder