Способ повышения разборчивости речи
METHOD OF INCREASING THE SPEECH INTELLIGIBILITY

Изобретение относится к области речевых технологий и может быть использовано при передаче речевого сигнала по каналам связи и оптимизации его восприятия при аудировании.
Технический результат - повышение разборчивости речи в разнообразных окружающих условиях.
Из уровня техники известны:
- Эквалайзеры, позволяющие вручную или автоматически регулировать спектральный состав воспроизводимого речевого звука.
- Способы подавление шумовых помех за счет моделирования шума из набора типовых вариантов, однако, трудно построить адекватную на каждый случай комбинацию.
- Оценка реального шума (помехи) в исходном сигнале и, затем, вычитание его из речевого сигнала с шумами. Обычно оценивают шум из предыдущих интервалов исходного сигнала, однако при динамичном изменении шума во времени оценка будет не точной.
- Традиционная система подавления эхо-сигналов, используемая в конференц-связи.
Большинство известных способов повышения разборчивости речи строятся на принципах анализа фонового шума, присутствующего в окружающем пространстве и уменьшения взаимных помех между фоном и речевым сигналом.
Принципиальной особенностью подхода в предлагаемом способе является его независимость от фоновых условий, так как повышение разборчивости речевого сигнала в данном случае производится за счет усиления устойчивых спектрально-фонетических признаков исходного речевого сигнала.
Это достигается посредством воздействия на речевой сигнал системой специально настроенных полосовых фильтров, которые усиливают в исходном сигнале фонетически значимые спектральные области и, тем самым, помогают при аудировании членить речь и распознавать ее сегменты. При этом снижается маскирующее воздействие фонового шума и облегчается опознавание речи при эффектах «недослышания».
Универсальный характер специальной настройки полосовых фильтров обусловлен анатомически заданными резонансными полостями речевого тракта, который выступает в качестве динамично меняющегося фильтрующего устройства. Для определенных совокупностей речевых звуков перемещение резонансных областей (формант) в процессе артикуляции происходит в определенных полосах частот. Набор таких полос определяется статистически, вариативные нюансы при этом размываются именно за счет статистического характера частотных полос, в результате полосы становятся более устойчивыми. Прохождение речевого сигнала в процессе коррекции через подъемы амплитудно-частотных характеристик системы фильтров, перекрывающих зоны унифицированных частотных полос, и создает эффект подчеркнутой артикулированности, отчетливости речевых сегментов. При прослушивании речи различными аудиторами в различных условиях оптимальными могут быть различные комбинации включенных полосовых фильтров.
Практическая реализация предлагаемого способа может быть решена как схематически на базе серийно выпускаемых микросхем, так и на программном уровне с использованием компьютера.
Макет устройства для испытаний эффективности предлагаемого способа был создан на базе операционных усилителей по известным схемным структурам полосовых фильтров. В макет входило четыре полосовых фильтра, настроенных:
1. на интонационно-ритмические компоненты и «носовую» форманту речи;
2. на основные форманты гласных (первую и второю);
3. на третьи форманты гласных и сонорных звуков;
4. на тембральные компоненты шипящих-свистящих звуков.
Устройство работает следующим образом. Речевой сигнал, поступающий с выхода микрофона, усиливается, фильтруется системой полосовых фильтров, любой из которых может быть отключен или включен, суммируется с исходным речевым сигналом и подается на головные телефоны для прослушивания.
При испытании макетного устройства, реализующего рассмотренный способ, использовались речевые записи различного качества, в том числе зашумленные.
Прослушивание проводилось группой экспертов-аудиторов. В качестве критерия служило более отчетливое восприятие обработанного речевого сигнала в сравнении с исходным.
Испытания макета показали однозначно положительный результат, при этом различные аудиторы в зависимости от условий и характера речевого материала задавали различные комбинации включения полосовых фильтров.