|
Критерии разработки кодирующих устройств
При разработке любой новой технологии исследователи должны добиваться технологического совершенства, с одной стороны, и низкой стоимости реализации с другой. Применительно к методам кодирования речи понятие совершенства подразумевает высокое качество сигнала и малую временную задержку. Стоимость реализации определяют такие факторы, как общая сложность системы и скорость битового потока, необходимая для достижения определенного качества сигнала. Скорость цифрового потокаОдним из первых шагов кодирования речи является трансформация аналогового речевого сигнала в цифровой РСМ-сигнал со скоростью 64 Кбит/с. Процесс базируется на теореме Найквиста, в соответствии с которой цифровой сигнал, полученный выборкой из аналогового сигнала с частотой в два раза выше максимальной частоты, с помощью интерполяции можно обратно преобразовать в аналоговую форму. Человеческая речь воспроизводится с приемлемым качеством в полосе частот 200 - 3400 Гц, чему соответствует частота выборки 8 кГц, или 8000 отсчетов в секунду, а каждый отсчет преобразуется в 8- битовый цифровой код. Следовательно, общая скорость цифрового потока РСМ-сигнала равна 8х8000 отсчетов в секунду, что соответствует 64 Кбит/с. Хотя РСМ-сигнал со скоростью 64 Кбит/с и гарантирует качество речи аналогового телефонного сигнала, ограниченная общая ширина канала, особенно в спутниковых и радиочастотных системах, вынуждает снижать скорость битовых потоков, отводимых для каждого речевого сигнала. С этой точки зрения весьма эффективны алгоритмы сжатия речи, дополняющие РСМ-кодирование математическими функциями, такими как фильтры, квантизаторы и предсказатели. Они манипулируют РСМ-сигналом так, чтобы передавать его более эффективным способом, обеспечивая тем не менее точное воспроизведение сигнала на приемном конце. Назад Качество сигналаПоскольку человек как получатель информации является ключевым элементом любой телекоммуникационной системы, качество сигнала оценивается по его субъективному восприятию речи. Качество сигнала измеряется часто по пятибалльной шкале MOS (mean opinion score - средняя субъективная оценка). Оценка по шкале MOS определяется путем обработки оценок, даваемых группами слушателей нескольким речевым сигналам, воспроизводимым различными громкоговорителями. Каждый слушатель выносит оценку каждого сигнала: 1 - плохо, 2 - слабо, 3 - разборчиво, 4 - хорошо, 5 - отлично. Затем результаты усредняются. Хотя качество сигнала по большей части напрямую связано со скоростью битового потока, более сложные алгоритмы способны достичь более высоких отношений качества к скорости битового потока. Назад Сложность кодированияОчевидно, что чем изощренней алгоритм кодирования речи, тем сложнее его реализовать. Сложность связана с вычислениями, необходимыми для воспроизведения процессов кодирования и декодирования сигналов в реальном времени в микросхемах аппаратурных блоков. Скорость обработки измеряется в миллионах инструкций в секунду (millions of instructions рег second - MIPS). Достижения в технологии DSP и увеличение емкости элементов памяти позволяют выполнять более сложные алгоритмы кодирования речи даже в однокристальных микропроцессорах. Тем не менее сложность обработки влияет на физические размеры кодирующего, декодирующего или комбинированного устройства, а также на его стоимость и потребляемую мощность. Назад Коммуникационные задержкиС увеличением сложности алгоритма кодирования увеличиваются и временные задержки (включающие время обработки и буферизации) в кодере и декодере. Они не имеют значения в широковещательных аудио- и видеоприложениях, но при соединении по обычному телефонному каналу общая задержка должна быть небольшой, поскольку значительное запаздывание снижает качество восприятия при передаче. Качество передачи речи определяется больше субъективным ощущением, чем какими-либо числовыми характеристиками. Операторы знают, что при передаче речи допустимая задержка не может быть больше 350 - 400 мс. Реальные коммуникационные задержки (при кодировании и декодировании) составляют от 125 мкс (в линиях с РСМ на 64 Кбит/с) до 2,5 мс (при кодировании по методу CELP) и до 100 мс (в некоторых узкополосных системах). Назад
|
