APLICAȚII ALE CALCULULUI FRACȚIONAL – PRELUCRAREA SEMNALELOR
Dorian Valentin RADUCAN, Mihai REBENCIUC
„Această lucrare științifică a fost prezentată și publicată în cadrul conferinței internaționale, IBIMA 2021, Cordoba, Spania.”
Calculul fracțional este o teorie a intervalelor și derivatelor arbitrare sau chiar complexe și este o generalizare a calculului clasic și, prin urmare, păstrează multe dintre proprietățile de bază. În această lucrare vom prezenta importanța calculului fracțional într-un domeniu comun în viața de zi cu zi; vom prezenta semnalele de procesare și o metodă specifică de semnale de vorbire, cum ar fi metoda LPC – Linear predictive Coding (LPC) care este o tehnică utilizată pe scară largă în procesarea semnalului audio. Vom încerca, de asemenea, să implementăm această metodă într-o casă/clădire inteligentă cu ajutorul senzorilor și prin folosirea unor limbaje de programare uzuale.
Conform simulărilor produse, se poate trage concluzia ca metoda LPC este una dintre cele mai bune metode pentru procesarea semnalelor.
Introducere
Procesarea semnalului condensează măsurătorile făcute pentru a extrage informații despre o stare îndepărtată a naturii; in plus poate fi descrisă din diferite perspective, de exemplu pentru un acustician, este un instrument de a transforma semnalele măsurate în informații utile, pentru un designer de sonar, este o parte a unui sistem sonar iar pentru un inginer electrician este adesea limitată la digitalizare, eșantionare, filtrare și estimare spectrală.
Metoda LPC
Metodele LPC sunt cele mai utilizate în codificarea vorbirii, sinteza vorbirii, recunoașterea vorbirii, recunoașterea vorbitorului, verificarea și stocarea vorbirii – metodele LPC oferă estimări extrem de precise ale parametrilor de vorbire și o face extrem de eficient; ideea de bază a predicției liniare: exemplul de vorbire curent poate fi aproximat îndeaproape ca o combinație de eșantioane anterioare
Aplicații
LPC este cea mai utilizată metodă în codificarea vorbirii și în sinteza vorbirii, este utilizată în general pentru analiza vorbirii și pentru resinteză, fiind utilizata ca o formă de compresie vocală de către companiile de telefonie, cum ar fi în standardul GSM. De asemenea, este utilizata pentru comunicații wireless securizate, unde comunicațiile de voce trebuie să fie digitalizate, criptate și trimise pe un canal vocal îngust.
Sinteza LPC poate fi utilizată pentru a construi „vocoders” în cazul în care instrumentele muzicale sunt utilizate ca un semnal de excitație la filtrul de timp, pentru diferite estimări din discursul unui cântăreț. Acest lucru este oarecum popular în muzica electronica, Paul Lansky a făcut bine-cunoscut piesa de muzică de calculator folosind LPC. UN LPC de 10-a ordine a fost folosit în populare 1980 Speak & Spell jucărie educațională.
LPC predictorii sunt utilizați în scurtare, în MPEG-4 ALS, în FLAC, și alte codec-uri audio fără pierderi.
LPC este un instrument util în analiza tonală a viorilor și a altor instrumente muzicale cu coarde.
Utilitatea metodei LPC într-o casă inteligentă
Din informațiile prezentate mai devreme, rezultă că metoda LPC poate fi utilizată în implementarea semnalelor vocale; ceea ce a condus la folosirea LPC ca un sistem într-o casă inteligentă.
În această aplicație, casa este compartimentata in conformitate cu comenzile primite zilnic.
Deși pare a fi un sistem care este dezavantajat din cauza securității, cu LPC casa poate fi asigurată în funcție de vocea proprietarului; senzorii audio montați vor prelua vocea și o vor transforma într-un semnal, care este specific proprietarului.
Concluzii
- Metoda LPC este una dintre cele mai bune pentru semănarea procesării vorbirii;
- Această metodă are o gamă largă de aplicații și este utilizata ca dispozitive de baza;
- Ar putea fi implementat la un cost relativ scăzut într-o clădire inteligentă;
- În viitor, vom încerca să dezvoltăm această metodă într-un spațiu de birouri.