Спектрополосный анализатор для распознавания речевых команд Советский патент 1990 года по МПК G10L15/20 

Изобретение относится к речевой информатике и приборостроению для распознавания речевых команд в системах автоматического управления промышленными объектами.

Цель изобретения - повышение точности анализа компонент речевого сигнала.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит микрофон 1, соединенный через микрофонный усилитель 2 с входами каналов измерения энергии сигнала в областях Низких, средних и высоких частот, частоты основного тона, первых двух формантных частот, средней частоты нулевых пересечений и экстремальных переходов речевого сигнала. Каналы измерения энергии содержат фильтр 3 нижних частот, полосовой фильтр 4 и фильтр 5 верхних частот, детекторы 6-8 абсолютной величины сигнала, интеграторы 9-11 и логарифмические аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 12-14. Канал измерения частоты основного тона содержит фильтр 15 нижних частот, детектор 16 частоты основного тона и частотомер 17. Каналы измерения первой и второй формантных частот содержат полосовые фильтры 18 и 19, детекторы 20 и 21 нулевых пересечений и 22 и 23 экстремальных переходов, схемы 24 и 25 объединения и частотомеры 26 и 27. Канал измерения средней частоты нулевых пересчеченйй сигнала содержит фильтр 28 верхних частот, детектор 29 нулевых пересечений и частотомер 30. Канал измерения средней частоты экстремальных переходов содержит усилитель-ограничитель 31, дифференциатор 32, детектор 33 экстремальных переходов и частотомер 34. Выходы всех кналов соедине- ны через мультиплексор 35 с информационной шиной, например, ЭВМ. Блок 36 управления соединен соответствуО

о ы

У

|ющими выходами с управляющими входами интеграторов, АЦП и частотомеров, а также мультиплексора 35.

Формула изобретения Спектрополосный анализатор для распознавания речевых команд, содержащий микрофон, подключенный через микрофондиализатор работает следующем обра- 5 и усилитель к канал.™ „змер.™,,э«ер

гии сигнала в областях низких, средних и высоких частот, содержащим последовательно соединенные частотные фильтры, детекторы абсолютной величины сигнала с 10 интеграторами и аналого-цифровые преоб- разоваели, и подключенным через мультиплексор к информационной шине управляющим входом связанный с первым выходом блока управления, второй выход 15 которого подключен к управляющим входам детекторов и анало/о-цифровых преобразо вателей каналов, канал измерения частоты основного-тона, содержащий фильтр ниж них частот, и каналы измерения первых двух 20 формантных частот, каждый из которых со держит полосовой фильтр и детектор нуле вых пересечений сигнала, отличающи и с я тем. что. с целью повышения точности анализа компонент речевого сигнала, в него 25 введены канал измерения средней частоты нулевых пересечений сигнала в виде после довательно соединенных фильтра высоки частот, детектора нулевых пересечений сиг нала и частотомера и канал измерения сред 30 ней частоты экстремальных переходо сигнала в виде последовательно соединен ных усилителя-ограничителя, дифференциа тора, детектора нулевых пересечени сигнала и частотомера, при этом канал из 35 мерения частоты основного тона выполне в виде последовательно соединенных фил тра нижних частот, детектора основного то на и частотомера, каждый из канало измерения первых двух формантных часто 40 выполнен в виде последовательно соед ненных полосового фильтра, детектора н левых пересечений сигнала, схем объединения и частотомера, а также введе ною детекюра экстремальных переходо 45 сигнала, включенного между выходом пол сового фильтра и другим входом схемы об единения, все каналы включены межд выходом микрофонного усилителя и соо ветствующими дполнительными входам 50 мультиплексора, а управляющие входы вс частотомеров каналов подключены к трет ему выхоАу блока управления.

зом.

в каналах измерения энергии сигнал расфйльтровывается по частотным полосам 1100-400,450-800 и выше 1000 Гц и поступа- {ет на интегратор канала, периодически сбрасываемый упраляющими импульсами через каждые 10 мс. В канале измерения частоты основного тона сигнал предвари- тельно фильтруется фильтром 15 с частотой { среза 100 Гц и подается на детектор 16, I формирующий импульсы с частотой основ- I ного тона, подсчитываемые частотомером. ) В канале измерения первой формантной ча- стоты сигнал поступает на полосовой 1 фильтр 18 с полосой 300-900 Гц, а частото- 1 мер измеряет среднюю частоту сигнала в полосе частот, соответствующей первой формантной частоте гласных звуков. При I измерении частоты второй форманты сиг- i нал фильтруется в полосе 1000-2400 Гц.

В канале измерения средней частоты

: нулевых пересечений из сигнала, отфильтрованного в области частот выше 1000 I ц. формируются импульсы в моменты нулевых пересечений, подсчитываемые частотомером. В канале измерения средней частоты экстремальных переходов коэффициент усиления усилителя-ограничителя 31 подо- ; бран так, что уровен ь сигнала при согласных звуках почти достигает порога ограничения, в то время как гласные звуки при этом оказываются резко ограниченными. Этот сигнал дифферёнцируетсй, из него формируются импульсы в моменты нулевых переходов, которые подсчитываются часто томером.

Выделенные и преобразованные в двоичный код признаки через мультиплексор подаются через каждлые 10 мс на информационную шину. Сопоставление показаний счетчиков экстремумов и переходов через нуль повышает надежность идентификации вокализованных звуков в потоке речи, особенно в условиях интенсивных окружающих

шумов.

Формула изобретения Спектрополосный анализатор для распознавания речевых команд, содержащий микрофон, подключенный через микрофон и усилитель к канал.™ „змер.™,,э«ер

и усилитель к канал.™ „змер.™,,э«ер

гии сигнала в областях низких, средних и высоких частот, содержащим последовательно соединенные частотные фильтры, детекторы абсолютной величины сигнала с 0 интеграторами и аналого-цифровые преоб- разоваели, и подключенным через мультиплексор к информационной шине, управляющим входом связанный с первым выходом блока управления, второй выход 5 которого подключен к управляющим входам детекторов и анало/о-цифровых преобразователей каналов, канал измерения частоты основного-тона, содержащий фильтр нижних частот, и каналы измерения первых двух 0 формантных частот, каждый из которых содержит полосовой фильтр и детектор нулевых пересечений сигнала, отличающи. и с я тем. что. с целью повышения точности анализа компонент речевого сигнала, в него 25 введены канал измерения средней частоты нулевых пересечений сигнала в виде последовательно соединенных фильтра высоких частот, детектора нулевых пересечений сигнала и частотомера и канал измерения сред- 30 ней частоты экстремальных переходов сигнала в виде последовательно соединенных усилителя-ограничителя, дифференциатора, детектора нулевых пересечений сигнала и частотомера, при этом канал из- 35 мерения частоты основного тона выполнен в виде последовательно соединенных фильтра нижних частот, детектора основного тона и частотомера, каждый из каналов измерения первых двух формантных частот 40 выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра, детектора нулевых пересечений сигнала, схемы объединения и частотомера, а также введенною детекюра экстремальных переходов 45 сигнала, включенного между выходом полосового фильтра и другим входом схемы объединения, все каналы включены между выходом микрофонного усилителя и соответствующими дполнительными входами 50 мультиплексора, а управляющие входы всех частотомеров каналов подключены к третьему выхоАу блока управления.

Изобретение относится к речевой информатике и может быть использовано при распознавании речи. Цель изобретения - повышение точности анализа компонент речевого сигнала. В спектрополосный анализатор речи введены дополнительные каналы, содержащие детекторы экстремумов, связывающие полосовые фильтры и счетчики, аналогичные детекторы введены в дополнение к детекторам переходов через нуль в каналы форматных колебаний, причем выходы детекторов связаны со счетчиками каналов через логические схемы объединения, а сброс счетчиков всех каналов производится сигналами блока управления, который синхронизирует вывод данных через мультиплексор в информационную шину распознающего компьютера.