СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ОТНОШЕНИЯХ СИГНАЛ/ШУМ Российский патент 2024 года по МПК G10L15/20 

Область применения

Изобретение относится к распознаванию речи, конкретно к измерению максимально возможной разборчивости речи в крайне неблагоприятных условиях, в шуме, при различных отношениях сигнал/шум и предназначено, в основном, для определения степени защиты объектов от утечки речевой информации по акустическому каналу утечки информации.

Уровень техники

Известен способ измерения максимальной разборчивости речи [RU №2277728, опубл. 10.06.2006 бюл. №16, МПК G10L 15/00, H04R 29/00], он предусматривает размещение источника акустического испытательного сигнала в точке размещения источника речевого сигнала, а приемника акустического сигнала - в точке приема речевой информации, последовательное излучение N-частотного испытательного акустического сигнала заданного уровня с паузами между излучениями частот, причем частоты излучения распределены на средних частотах N полос, на которые разделен слышимый спектр речи, прием и измерение акустических сигналов, образованных в месте приема на всех N частотах испытательного сигнала и в паузах между ними, определение по результатам измерений соотношений сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала, последующее вычисление уровня разборчивости речи по определенным отношениям сигнал/шум, в точке приема дополнительно размещают К приемников других видов сигналов, образованных акустическим испытательным сигналом, например электрического, магнитного, виброакустического сигналов, принимают и измеряют по отдельности акустический и указанные К видов сигналов, образованных в месте приема на всех N частотах испытательного сигнала и в паузах между ними, определяют по результатам измерений отношения сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала по каждому из акустического и К других видов принятых сигналов, выбирают на каждой частоте испытательного сигнала наибольшее из соотношений сигнал/шум, измеренных по акустическому и К других видов принятых сигналов, затем вычисляют уровень разборчивости речи по наибольшим соотношениям сигнал/ шум.

Недостатком указанного способа является низкая достоверность результатов измерений для помещений с изменяющимися показателями фонового шума и использующих генераторы шумовой помехи для защиты акустической информации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ измерения разборчивости речи [RU №2284585, опубл. 27.09.2006 бюл. №27, МПК G10L 15/00, H04R 29/00], предусматривающий размещение источника акустических испытательных сигналов заданной мощности в точке размещения источника речевого сигнала, а приемника - в точке размещения приемника несанкционированной утечки акустической информации, проведение объектной коррекции частотной характеристики тракта измерений, для чего поочередно излучают все N тональных частот испытательного акустического сигнала заданного уровня и на каждой частоте измеряют фактический уровень акустических сигналов в месте их излучения, сравнивают измеренные уровни акустических сигналов с заданными уровнями на тех же частотах и определяют отклонение измеренных уровней акустических сигналов от заданных, корректируют частотную характеристику тракта измерений для компенсации разницы между заданными и измеренными уровнями испытательных сигналов в месте их реального излучения, последовательное излучение N-частот испытательных акустических сигналов заданного уровня, причем частоты излучения распределены по средним частотам N полос, на которые разделен слышимый спектр речи, прием и измерение акустических сигналов, образованных в месте приема на каждой частоте испытательного сигнала, определение по результатам измерений отношений сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала и вычисление уровня разборчивости речи по определенным выше отношениям сигнал/шум.

Недостатком указанного способа является низкая достоверность результатов измерений для помещений с изменяющимися показателями фонового шума и использующих генераторы шумовой помехи для защиты акустической информации.

Задача изобретения

Задачей настоящего изобретения является совершенствование способа измерения разборчивости речи, позволяющего выполнить оценку разборчивости речи для помещений с учетом изменяющихся показателей фонового шума и применения генераторов шумовой помехи для защиты акустической информации.

Технический результат

Технический результат заключается в повышении достоверности измерения разборчивости речи в условиях действия шумового сигнала.

Технический результат достигается тем, что способ измерения разборчивости речи при различных отношениях сигнал/шум предусматривающий размещение источника акустических испытательных сигналов заданной мощности в точке размещения источника речевого сигнала, а приемника - в точке размещения приемника несанкционированной утечки акустической информации, проведение объектной коррекции частотной характеристики тракта измерений, для чего поочередно излучают все N тональных частот испытательного акустического сигнала заданного уровня и на каждой частоте измеряют фактический уровень акустических сигналов в месте их излучения, сравнивают измеренные уровни акустических сигналов с заданными уровнями на тех же частотах и определяют отклонение измеренных уровней акустических сигналов от заданных, корректируют частотную характеристику тракта измерений для компенсации разницы между заданными и измеренными уровнями испытательных сигналов в месте их реального излучения, последовательное излучение N-частот испытательных акустических сигналов заданного уровня, частоты излучения распределены по средним частотам N полос, на которые разделен слышимый спектр речи, прием и измерение акустических сигналов, образованных в месте приема на каждой частоте испытательного сигнала, определение по результатам измерений отношений сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала и вычисление уровня разборчивости речи по определенным выше отношениям сигнал/шум, отличающийся тем, что предусматривают дополнительное размещение источника шумового сигнала в точке размещения источника речевого сигнала, а перед источником акустических испытательных сигналов и источником шумового сигнала дополнительное размещение генератора шума и усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов, при этом генератор шума и генератор N-частотного испытательного сигнала параллельно соединяют с входом усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов, выход усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов соединяют с параллельно подключенными излучателем акустического сигнала и излучателем шумового сигнала, а после проведения корректировки частотной характеристики тракта измерений для компенсации разницы между заданными и измеренными уровнями испытательных сигналов в месте их реального излучения, одновременно с поочередным излучением N-частот испытательных акустических сигналов генерируют шумовой сигнал, при этом уровни отношения сигнал/шум задаются с помощью усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов, усиленные N-частоты испытательных акустических сигналов заданного уровня и шумовой сигнал заданного уровня воспроизводят раздельно соответственно акустическим излучателем акустического сигнала и акустическим излучателем шумового сигнала, на каждой частоте одновременно измеряют фактический уровень акустических сигналов и шумового сигнала в месте их излучения, сравнивают измеренные уровни полученной смеси акустических сигналов и шумового сигнала с заданными уровнями на тех же частотах и определяют отклонение измеренных уровней смеси акустических сигналов и шумового сигнала от заданных, затем осуществляют прием и измерение смеси акустических сигналов и шумового сигнала, образованных в месте приема на каждой частоте испытательного сигнала, с последующим определением по результатам измерений отношений сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала и вычисление уровня разборчивости речи по определенным выше отношениям сигнал/шум.

Основное отличие заявленного способа от прототипа - это введение генератора шума, двухканального усилителя мощности с раздельным усилением каналов и акустического излучателя шумового сигнала, позволяя производить измерения разборчивости речи не только в условиях текущего фонового шума без включения генератора шума, но и с включением генератора шума позволяя производить измерения разборчивости речи в условиях различных показателей фонового шума и применения средства активной защиты информации. Генератор шума должен формировать шумовые колебания типа «белый шум», спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону частот от 175 до 5600 Гц. Применение данного способа позволит проводить оценку разборчивости речи с учетом различных показателей фонового шума и генераторов шумовой помехи для защиты акустической информации, которые могут использоваться в помещениях, что напрямую влияет на изменение показателя разборчивости речи и повышение достоверности полученных результатов.

Описание схемы

На чертеже представлен способ измерения разборчивости речи при различных отношениях сигнал/шум, где приняты следующие обозначения: 1 - генератор N частотного испытательного сигнала, 2 - генератор шума, 3 - усилитель мощности сигнала с раздельным усилением каналов, 4 - акустический излучатель акустического сигнала, 5 - акустический излучатель шумового сигнала 6 - измеритель уровня акустического сигнала в месте излучения, 7 - N полосный измеритель отношений сигнал/шум, 8 - приемник акустических сигналов (микрофон), 9 - вычислитель уровня разборчивости речи, 10 - устройство сравнения, 11 - регулируемый корректор частотной характеристики.

Устройство состоит из генератора 1 N-частотного испытательного сигнала и генератора шума 2 параллельно соединенных с усилителем мощности сигнала с раздельным усилением каналов 3, к которому параллельно подключены акустический излучатель акустического сигнала 4 и акустический излучатель шумового сигнала 5, размещенные в месте реального размещения источника звуковых сигналов. На расстоянии одного метра после акустического излучателя акустического сигнала 4 и акустического излучателя шумового сигнала 5 размещен измеритель 6 уровня акустического сигнала в месте излучения, выход которого соединен с N-полосным измерителем отношений сигнал/шум 7. В месте прослушивания размещен приемник акустических сигналов (микрофон) 8, к выходу которого подключен вычислитель уровня разборчивости речи 9, к выходу которого подключено устройство сравнения 10, к выходу которого подключен регулируемый корректор частотной характеристики 11. Работа устройства синхронизируется тактовым синхронизатором.

Способ реализуется следующим образом.

Размещают источники акустического испытательного сигнала (акустический излучатель акустического сигнала 4 и акустический излучатель шумового сигнала 5) в точке размещения реального источника акустического сигнала, а приемник акустического сигнала (микрофон) 8 в точке возможного размещения приемника акустической информации. Перед началом измерений разборчивости речи производят объектную коррекцию частотной характеристики тракта измерений, для чего поочередно генерируют генератором N-частотного испытательного сигнала 1 и через первый канал усилителя мощности сигнала 3 воспроизводят акустическим излучателем акустического сигнала 4 отдельные тональные частоты испытательного сигнала заданного уровня, на каждой частоте измеряют измерителем уровня акустического сигнала в месте излучения 6 фактические уровни акустического сигнала в месте их излучения, сравнивают устройством сравнения 10 измеренные уровни акустических сигналов с заданными уровнями на тех же частотах, определяют отклонение измеренных уровней от заданных и регулируемым корректором частотной характеристики 11 корректируют частотную характеристику тракта измерений разборчивости для компенсации разницы между заданными и измеренными уровнями испытательных сигналов в месте их реального излучения.

Затем начинают измерение разборчивости, для чего поочередно генерируют генератором N-частотного испытательного сигнала 1 и через первый канал усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов 3 воспроизводят акустическим излучателем акустического сигнала 4 испытательные акустические сигналы заданного уровня, которые представляют собой, чаще всего, последовательность тональных частот, распределенных по средним частотам N полос, на которые разделен слышимый спектр, с паузами между частотами, параллельно этому генерируют шум генератором шума 2 и через второй канал усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов 3 воспроизводят акустическим излучателем шумового сигнала 5. Принимают приемником акустических сигналов (микрофон) 8 в точке измерения полученные акустические сигналы при излучениях и в паузах, производят объектную коррекцию частотной характеристики тракта измерений регулируемым корректором частотной характеристики 11. Затем N полосным измерителем отношений сигнал/шум 7 разделяют их узкополосными фильтрами на частоты, соответствующие частотам испытательного сигнала, измеряют уровни полученных сигналов, затем определяют отношения сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала и вычисляют вычислителем уровня разборчивости речи 9.

Для оценки разборчивости речи используют инструментально-расчетный метод, основанный на результатах экспериментальных исследований, проведенных Н.Б. Покровским (Н.Б. Покровский "Расчет и измерение разборчивости речи", - М.: Связь, 1962). Зафиксированные уровни излучения математически обрабатывают с учетом кривой слышимости человека и таким образом определяют минимальный уровень речевого сигнала для получения заданной разборчивости речи в месте приема. Полученные данные, используются также и для определения максимального уровня акустического сигнала, при котором в заданном месте приема речь будет гарантированно неразборчива при этом, обеспечен заданный уровень защиты от утечки акустической информации.

Таким образом, предложен способ измерения разборчивости речи, позволяющий выполнить оценку разборчивости речи с учетом различных показателей фонового шума и применения генераторов шумовой помехи для защиты акустической информации с целью повышения достоверности измерения разборчивости речи в условиях действия шумового сигнала.

Изобретение относится к области вычислительной техники для распознавания речи в крайне неблагоприятных условиях. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности измерения разборчивости речи. Технический результат достигается за счет того, что при измерении разборчивости речи совместно с излучением испытательного сигнала излучается шумовой сигнал с использованием генератора шумового сигнала при заданных уровнях шума, которые будут существовать в исследуемом помещении, и на каждой частоте проводят измерение фактического уровня акустической смеси сигнал/шум в месте их излучения, сравнивают измеренные фактические уровни полученной акустической смеси сигнал/шум с заданными уровнями на тех же частотах и определяют отклонение измеренных уровней, затем осуществляют прием и измерение акустической смеси сигнал/шум, образованных в месте приема на каждой частоте испытательного сигнала, с последующим определением по результатам измерений отношений сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала и вычисление уровня разборчивости речи по определенным выше отношениям сигнал/шум. 1 ил.

Способ измерения разборчивости речи при различных отношениях сигнал/шум, предусматривающий размещение источника акустических испытательных сигналов заданной мощности в точке размещения источника речевого сигнала, а приемника - в точке размещения приемника несанкционированной утечки акустической информации, проведение объектной коррекции частотной характеристики тракта измерений, для чего поочередно излучают все N тональных частот испытательного акустического сигнала заданного уровня и на каждой частоте измеряют фактический уровень акустических сигналов в месте их излучения, сравнивают измеренные уровни акустических сигналов с заданными уровнями на тех же частотах и определяют отклонение измеренных уровней акустических сигналов от заданных, корректируют частотную характеристику тракта измерений для компенсации разницы между заданными и измеренными уровнями испытательных сигналов в месте их реального излучения, последовательное излучение N-частот испытательных акустических сигналов заданного уровня, частоты излучения распределены по средним частотам N полос, на которые разделен слышимый спектр речи, прием и измерение акустических сигналов, образованных в месте приема на каждой частоте испытательного сигнала, определение по результатам измерений отношений сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала и вычисление уровня разборчивости речи по определенным выше отношениям сигнал/шум, отличающийся тем, что предусматривают дополнительное размещение источника шумового сигнала в точке размещения источника речевого сигнала, а перед источником акустических испытательных сигналов и источником шумового сигнала дополнительное размещение генератора шума и усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов, при этом генератор шума и генератор N-частотного испытательного сигнала параллельно соединяют с входом усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов, выход усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов соединяют с параллельно подключенными излучателем акустического сигнала и излучателем шумового сигнала, а после проведения корректировки частотной характеристики тракта измерений для компенсации разницы между заданными и измеренными уровнями испытательных сигналов в месте их реального излучения одновременно с поочередным излучением N-частот испытательных акустических сигналов генерируют шумовой сигнал, при этом уровни отношения сигнал/шум задаются с помощью усилителя мощности сигнала с раздельным усилением каналов, усиленные N-частоты испытательных акустических сигналов заданного уровня и шумовой сигнал заданного уровня воспроизводят раздельно соответственно акустическим излучателем акустического сигнала и акустическим излучателем шумового сигнала, на каждой частоте одновременно измеряют фактический уровень акустических сигналов и шумового сигнала в месте их излучения, сравнивают измеренные уровни полученной смеси акустических сигналов и шумового сигнала с заданными уровнями на тех же частотах и определяют отклонение измеренных уровней смеси акустических сигналов и шумового сигнала от заданных, затем осуществляют прием и измерение смеси акустических сигналов и шумового сигнала, образованных в месте приема на каждой частоте испытательного сигнала, с последующим определением по результатам измерений отношений сигнал/шум на каждой частоте испытательного сигнала и вычисление уровня разборчивости речи по определенным выше отношениям сигнал/шум.