Устройство синтезирования речи Советский патент 1984 года по МПК H04M1/00 H04Q1/36 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для образования цифровых телефонных каналов. Известны устройства синтезирования речи, содержащие полосовые фильтры, нелинейные устройства, сумм тор, блок коррекции сигнала и синте затор ij . Однако эти устройства не позволяют получить высокое качество синтези руемого сигнала и не обеспечивают требуемой натуральности синтезирован ной речи. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройст во синтезирования речи, содержащее последовательно соединенные расширитель спектра и спектральньй выравниватель, а также синтезатор Однако это устройство не обеспечи вает требуемой натуральности синтези рованной речи. Цель изобретения - повышение разборчивости и натуральности синтезиро ванной речи. Цель достигается тем, что в устройство синтезирования речи, содержащее последовательно соединенные расширитель спектра и спектральный выравниватель, а также синтезатор, введен адаптирующий корректор, вход которого соединен с выходом спектрального вьфавнивателя, а выход подключен к входу синтезатора. Спектральный выравниватель содержит последовательно соединенные линию задержки, умножитель исумматор причем вход линии задержки объединен с вторым входом сумматора и является входом спектрального выравнивателя, а выход сумматора является выходом спектрального вьфавнивателя. Адаптирующий корректор содержит линию задержки с отводами, которые через перемножители подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого подключён к первому входу компаратора, выход которого является выходом адаптирующего ксрректора, причем входы линии задержки с отводами, компаратора и вычислителя коэффициентов линейного предсказа ния объединены и являются входом . адаптирующего корректора, а выходы вычислителя коэффициентов линейного предсказания подключены к вторым взводам перемножителей. На фиг. 1 представлена структурная электрическая скема устройствасинтезирования речи; на фиг. 2-4 графики, поясняющее работу устройства. Устройство синтезирования речи содержит расширитель спектра 1, спектральньй вьфавниватель 2, состоящий из сумматора 3, линии задержки 4, умножитель 5, адаптирующий корректор 6, состоящий из линии задержки с отводами 7, компаратора 8 перемножителей 9 вычислителя коэффициентов линейного предсказания 10, сумматора 11, и синтезатор 12. Устройство синтезирования речи работает следующим образом. На вход расширителя спектра 1 поступает неискаженная низкочастотная (НЧ) часть функции возбуждения (ФВ), а на его выходе в результате нелинейного преобразователя формируется спектр восстановленной высокочастот- ной (ВЧ) части ФВ,как и в устройстве-прототипе. Полученный спектр имеет заниженные уровни гармонических составляющих в среднем и верхнем участках рабочего диапазона. Для успешного вьфавнивйния спектра ВЧ части ФВ после нелинейного преобразования применяется однократное дифференцирование, позволяющее поднять уровни средних и верхних частот (см. фиг. 2j где обозначено: 1 спектральная плотность мощности ВЧ части ФВ на выходе спектрального выравнивателя 2J 2 - спектральная плотность мощности ВЧ части исходной ФВ) Для дальнейшего вьфавнивания спектра сигнала ФВ применен адаптирующийся корректор 6, который при определенном порядке обеспечивает практически равномерньй спектр сигнала (см. фиг. 3, где обозначено: 1 - спектральная плотность мощности ВЧ части ФВ на выходе адаптирующего корректора 6; 2 - спектральная плотность мощности ВЧ части исходной ФВ). Машинное моделирование при решении оптимизационной задачи показало, что в спектральном выравнивателе пОстоянньй вес умножителя должен быть равен - 1, а при реализации адаптирующегося корректора достаточно ограничиться порядком N 10 .. (дальнейшее увел1 чение порядка к улучшению равномерности спектра не ведет). Как известно, основной принцип инейного предсказания (ЛП) состоит

J1100740 4

в том, что текущий 5(п)-и отчет речё- и решением полученной системы ураввого сигнала можно аппроксимировать линейной комбинацией предшествующих

отв.етов, т.е. SH.K3 vi-VV, где Йус коэффициенты ЛГ (.весовые коэффициенты), Погрешность предсказания определя ется как (п)(1-М и назьгоается.ФВ. . / Полная квадратическая погрешност определяется следующим образом: ч, 14 .- и.-7 а--Г e4n)rz: rro(S(n.kj ППвh ne k O J П N Н « И Ц 5:«i.,5l«-V)5U-i)«it; П1По1сгО; 0 где Пд и п - пределы суммирования. Если обозначить С.Е 5(«-И5(п-0 о то иная квадратическая погрешность а может быть представлена в эквивалентной форме: ни а-Т. 51оСкС...об;. Минимизация достигается путем определения частных произвольных относительно коэффициентов (К 1, 2, ... N), приравниванием их к нулю

нений. Следовательно, имеем

|f...i:oi,c,

о ill, sO ИЛИ, поскольку СоИ,.ГЫ;С. -Со« Отсюда N неизвестных коэффициентов предсказателя и получаются путем расширения системы линейных уравнений. Эти функции вьтолняет вычислитель 10 коэффициентов ЛП. Сумматор 11 осуществляет сложение А N . . S Si | 5(- Ю , а на. выходе компаратора 8 формируется ошибка предсказания e(n S((M)j называемая функцией возбуждения. Выравненный спектр ВЧ части ФВ подается на вход синтезатора 12, сигнал на выходе имеет значительное сходство со спектром исходной ФВ (см. фиг. 4, где обозначено; 1 спектральная плотность мощности ВЧ части ФВ на выходе синтезатора 12 2 - спектральная плотность мощности ВЧ части исходной ФВ). Таким образом, в данном устройст повышается разборчивость и натуральность синтезированной . (f ff H a a 27 19 3t 33 W S7 39 / «J W / W иг.З 91 S3 SS Sr S ft S3 n

ffM К

ФУ

t

39 SB SS

в

fff, 17 n tt t3 a sf К ft i3 Я tt t 3 V j si S3 ss sr si tf 93 i