Реферат: Защита салона автомобиля от съема информации
Оценка эффективности шумовых помех осуществляется инструментально-расчетным методом, подробно изложенным в [5] и обеспечивающим требуемую достоверность получаемых результатов оценки. Данный метод основан на результатах экспериментальных исследований, проведенных Н.Б. Покровским [6].
Спектр речи разбивается на N частотных полос. Для каждой частотной полосы на среднегеометрической частоте определяется формантный параметр , характеризующий энергетическую избыточность дискретной составляющей речевого сигнала. Для каждой -й частотной полосы определяется весовой коэффициент , характеризующий вероятность наличия формант речи в данной полосе[5]:
где и - значения весового коэффициента для верхней и нижней граничной частот -й частотной полосы спектра речевого сигнала.
Для каждой частотной полосы на среднегеометрической частоте определяется коэффициент восприятия формант слуховым аппаратом человека , представляющий собой вероятное относительное количество формантных составляющих речи, имеющих уровни интенсивности выше порогового значения, которое зависит от отношения сигнал/шум .
Далее определяется спектральный индекс артикуляции (понимаемости) речи (информационный вес -й спектральной полосы частотного диапазона речи) и рассчитывается интегральный индекс артикуляции речи R[5]:
По интегральному индексу артикуляции речи определяются слоговая и словесная разборчивость речи. Зависимости , , , и определены Н. Б. Покровским экспериментально и представлены в виде графиков в [7]. Данные графики можно аппроксимировать следующими аналитическими выражениями, при которых ошибка аппроксимации составляет менее 1% [5]:
где
– значение весового коэффициента в i-й октавной полосе;
– отношение "уровень речевого сигнала/уровень шума" в месте измерения в i-й октавной полосе, дБ;
– средний спектральный уровень речевого сигнала в месте измерения в i-й октавной полосе, дБ;
– уровень шума (помехи) в месте измерения в i-й октавной полосе, дБ;
– значение формантного параметра спектра речевого сигнала в i-й октавной полосе, дБ;
N – количество октавных вопрос, в которых проводится измерение.
Числовые значения формантного параметра спектра речевого сигнала D Аi и весового коэффициента кi в октавных полосах приведены в табл. 3.1 .
Таблица 3.2
Числовые значения формантного параметра спектра речевого сигнала D Аi и весового коэффициента кi в октавных полосах
Наименование параметров |
Среднегеометрические частоты октавных полос fcp.i, Гц |
||||
250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | |
Числовое значение формантного параметра спектра речевого сигнала в октавной полосе D Аi, дБ |
18 | 14 | 9 | 6 | 5 |
Числовое значение весового коэффициента в октавной полосе кi |
0,03 | 0,12 | 0,20 | 0,30 | 0,26 |
Требования, предъявляемые к эффективности защиты акустической (речевой) информации, в качестве показателя оценки которой наиболее часто используют словесную разборчивость W.
Для оценки разборчивости речи речевой диапазон целесообразно разбивать на полосы имеющие одинаковый весовой коэффициент (вносящих одинаковый вклад в разборчивость речи). Покровским было предложено разбивать речевой диапазон частот на двадцать равноартикуляционных полос с весовым коэффициентом 0.05.
Для простоты используют не двадцать, а семь октавных полос. Погрешность в расчетах при таком количестве полос значительно зависит от вида шума и при словесной разборчивости 30-80% составляет 1-2% для «речеподобной» помехи, 3-5% - для «белого» и «розового» шума и 15% - для шума с тенденцией спада спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот[5].
Характеристики октавных полос и рассчитанные числовые значения формантного параметра спектра речевого сигнала и весовых коэффициентов для них представлены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 – Характеристики октавных полос частотного диапазона речи
Номер полосы |
Частотные границы полосы , Гц |
Среднегеометрическая частота полосы , Гц |
Весовой коэффициент полосы |
Значение формантного параметра речи в полосе , дБ |
1 | 90-180 | 125 | 0.01 | 25 |
2 | 180-355 | 250 | 0,03 | 18 |
3 | 355-710 | 500 | 0,12 | 14 |
4 | 710-1400 | 1000 | 0,2 | 9 |
5 | 1400-2800 | 2000 | 0,3 | 6 |
6 | 2800-5600 | 4000 | 0,26 | 5 |
7 | 5600-11200 | 8000 | 0.07 | 4 |
Первая и седьмая октавные полосы являются малоинформативными, поэтому обычно ограничиваются рассмотрением пяти октавных полос со среднегеометрическими частотами 250, 500, 1000, 2000, 4000. Погрешность при таком рассмотрении не превышает 1-2 % для «белого» и «розового» шумов и 4-5% - для «речеподобной» помехи и шума с тенденцией спада спектральной плотности на 6 дБ на октаву в сторону высоких частот.
Результаты математического моделирования зависимости словесной разборчивости от интегрального отношения сигнал/шум в пяти октавных полосах (180-5600 Гц) при различном виде шумовых помех представлены на рисунке 3.4.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8