2 Технологический раздел

2.1 Краткая теория метода оценки эффективности защиты речевой информации Покровского н.Б.

Спектр речи разбивается на N частотных полос, в общем случае произвольных[1].

Для каждой i-й (i = 1 ,..., N) частотной полосы на среднегеометрической частоте

(2.1)

определяется формантный параметр ∆A_i, характеризующий энергети­ческую избыточность дискретной составляющей речевого сигнала, дБ:

(2.2)

где - средний спектральный уровень речевого сигнала в месте измерения вi-й спектральной полосе, дБ;

- средний спектральный модальный уровень формант (под формантой понимается область частот, характерная для определенного звука) в i-й спектральной полосе, дБ;

- значения весового коэффициента для верхней и нижнейграничной частотi-й частотной полосы спектра речевого сигнала.

Для каждой i-й частотной полосы определяется весовой коэффициент к_i, характеризующий вероятность наличия формант речи в данной полосе:

(2.3)

где и- значения весового коэффициента для верхней и нижней граничной частотi-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

С учетом (2.4) и (2.5) определятся спектральный индекс артикуляции (понимаемости) речи . (информационный вес i-й спектральной полосы частотного диапазона речи) и рассчитывается интегральный индекс артикуляции речи R:

(2.4)

(2.5)

По интегральному индексу артикуляции речи определяются слоговая S и словесная W разборчивости речи.

Зависимости определены Н.Б.Покровским экспериментально и представлены в виде графиков. Данные графики можно аппроксимировать следующими аналитическими соотношениями (ошибка аппроксимации менее 1 %) :

(2.6)

(2.7)

(2.8)

где

- уровень шума (помехи) в i-й спектральной полосе, дБ.

— отношение "уровень речевого сигнала/уровень шума", дБ.

(2.9)

(2.10)

С учетом (2.9) и (2.10) легко получить зависимость словесной разборчивости от интегрального индекса артикуляции речи:

(2.11)

Анализ формул (2.1) - (2.11) показывает, что для оценки разборчивости речевой диапазон целесообразно разбивать на спектральные полосы, вносящие одинаковый вклад в разборчивость речи, то есть, имеющие одинаковый весовой коэффициент . Покровским Н.Б. было предложено речевой диапазон разбить на двадцать равноартикуляционных полос со значением весовых коэффициентов .

Измерение уровней скрываемого речевого сигнала и шума (помехи) в различных спектральных диапазонах возможно с использованием низкочастотных анализаторов спектра. Однако наиболее часто в качестве средств контроля при оценке эффективности систем виброакустической маскировки используются измерители уровня шума и вибраций (шумомеры) со встроенными октавными фильтрами.

Различным видам речи соответствуют типовые интегральные уровни речевых сигналов, измеренные на расстоянии 1 м от источника речи =64дБ - тихая речь;= 70 дБ - речь средней громкости;= 76 дБ - громкая речь;= 84 дБ - речь, усиленная техническими средствами[1].