58. Информационная и модуляционная структура речевого сигнала.

Трудности, возникающие как при разработке систем автоматического синтеза речи, так и систем автоматического распознавания речи, связаны с чрезвычайной изменчивостью основных характеристики речевого сигнала (РС). Отсутствие законченной модели РС не позволяет грамотно сформулировать требования к первичным синтезирующим и анализирующим устройствам. В результате решения, имеющиеся в настоящее время, сопровождаются большим количеством ошибок. Особенно это касается систем автоматического распознавания речи. Как известно из теории связи, для передачи любых сообщений требуется вполне определенная структура системы связи. Технические системы связи существуют с прошлого века. Эволюция их развития: телеграф, телефон, радио, телевидение, Internet. Естественная биологическая система связи – речевая. Связь используется для передачи сообщений от одного субъекта к другому на расстоянии. Общий вид системы связи представлен на рис. 3.9.

Основной особенностью речевого сигнала, вытекающей из такого рассмотрения, является его полиинформативность и полимодуляционность. Полиинформативность речевого сигнала заключается в многообразии типов информации, передаваемой с помощью. Информация, заключенная в речевом сигнале, может быть разделена на два вида:

• основная, т.е. смысловое содержание речи (семантика высказывания);

• дополнительная, т.е. информация об индивидуальных особенностях говорящего, его физическом и эмоциональном состоянии, а также характеристики передающей среды.

Наибольшее число видов модуляции, а следовательно, и наибольшую информационную емкость имеет тональный переносчик, а наименьшую – импульсный. Переносчики включаются или выключаются в связи с фонетическим составом сообщений. Каждый из переносчиков может менять свои параметры, т.е. может происходить:

• модуляция формы спектра или спектральная модуляция – несет наибольшую нагрузку и моделирует все источники (коэффициенты ak и bk), она модулирует и тональный переносчик.

• манипуляция переносчиков (включение / выключение переносчиков, связана с фонетическим составом сообщений);

• модуляция длительности звуков – это просодика, фонетика, темп.

• амплитудная модуляция – ей подвергаются все типы переносчиков. Есть громкие фонемы ([ а ]) и тихие ([ ф ], [ м ]). Амплитуда играет роль при передаче фонетики, просодики (главный элемент просодики – ударение, оно характеризуется амплитудой);

• частотная модуляция (модуляция частоты основного тона) – участвует в передаче просодической информации: передает эмоциональное состояние человека через высоту его голоса, воздействует только на тональный переносчик.

При передаче информации о фонемном составе речи осуществляется непрерывный процесс перестройки речевого тракта. Это приводит к непрерывному изменению формы мгновенных спектров речевого сигнала – модуляция формы спектров – и его средней мощности – амплитудная модуляция. При перестройке речевого тракта осуществляется также фазовая модуляция, хотя полной ясности ее роли в восприятии речевых звуков нет. Кроме того, процесс передачи информации о фонемном составе связан с постоянной сменой комбинаций включения переносчиков – манипуляция переносчиков – и с изменением частоты основного тона на смычках звонких взрывных звуков – частотная модуляция. Информация об интонационной окраске речи, а также о физическом и эмоциональном состоянии, об индивидуальных особенностях голоса и характеристике электроакустической среды передается в основном путем модуляций частоты основного тона – частотная модуляция – и общего уровня звуков – амплитудная модуляция.