УСТРОЙСТВО для АНАЛИЗА РЕЧИ Советский патент 1972 года по МПК H04M11/00 

Изобретение относится к синтетической телефонии и предназначено для использования в устройствах, анализирующих речь. Известны устройства для анализа речи, содержащие фильтры с определенной полосой пропускания. Общая -полоса пропускания частот фильтров охватывает пределы частот речи. Сигналы с выхода фильтров поступают последовательно в матричную схему запоминания. Известные устройства характеризуются тем, что образы распределения частот во времени в матричной схеме запоминания различны для разных людей из-за индивидуальных различий в голосе, например, таких, как различие в основной частоте, т. е. образы распределения частот во времени относительно звуков «а, издаваемых несколькими лицами, различны. Следовательно, возможны случаи неточного анализа или распознавания речи. Изобретение основано на том, что имеются определенные постоянные соотнощения между формантами, хотя речевые сигналы, издаваемые ораторами, различаются друг от друга в отнощении основной частоты. го сигнала в полосе частотно-анализирующего блока. . Для этого между выделителем основного тона и гетеродином включен детектор разности частот опорных сигналов и сигналов основного тона. Второй вход детектора разности частот соединен с выходом выделителя огибающей речи. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график, поясняющий работу устройства; на фиг. 3 - спектры частот на выходе преобразователя. Посредством микрофона / звуковые волны превращаются в электрический сигнал. Этот сигнал усиливается в усилителе 2 и подается к фильтру нижних частот 3, к детектору 4 начального речевого звучания (к выделителю огибающей) и к детектору 5 ocHOBiioii частоты (к выделителю основного гона). Импульсный Сигнал с выделителя 5 поступает на вход (кле.мма) 6 детектора 7 разности частот опорных сигналов и сигналов основного тона, на другой вход (кле.мма) 8 которого подается сигнал стандартной (опорной) частоты. На выходе детектора 7 выделяется оинал VD постоянного тока с изменяющейся (в зависимости от разности частот) величиной напряжения.

Частота /м- синусоидальных колебаний гетеродина 9 изменяется в зависимости от величины напряжения VD- увеличивается при увеличении Уд в положительном направлении и уменьшается при увеличении напряжения в отрицательном направлении (см. фиг. 2).

Частота /м с гетеродина 9, а также частота fv отфильтрованного звукового сигнала поступают на -преобразователь 10, с выхода которого преобразованный сигнал подается в схему селекции частот // (фильтрующий блок), далее - на детектор формант 12 и запоминается в матричной схеме (матричный блок) 13. Последняя работает от сигналов, поступающих с матричной задающей схемы 14.

В выделителе 5 основной частоты звуковой сигнал проходит фильтр нижних частот с верхней частотой пропускания 300 гц, интегратор, триггер Шмидта, стробирующую цепь, счетчик и цифро-аналоговый преобразователь (на чертеже не показаны). В результате на выход выделителя поступает импульсный сигнал с частотой повторения fp, равной основной частоте. Напряжение Vp сигнала пропорционально основной частоте входного сигнала.

Детектор 7 предназначен для определения разности между основной частотой входного звукового сигнала и частотой стандартного .звукового сигнала. Детектор содержит дифференциальный усилитель, аналого-цифровой (преобразователь, схему памяти, логическую схему и цифро-аналоговый преобразователь (на чертеже не показаны).

Напряжение Vp от выделителя 5 через клемму 6, а напряжение FS постоянного тока, пропорциональное стандартной основной частоте fs, представляющей звуки «а, «е, «i, «о, «U, через клемму 8 поступают на дифференциальный усилитель детектора. Дифференциальный усилитель конструируется так, что не образует выходной сигнал, если напряжения постоянного тока, подаваемые к его входным Клеммам, равны.

Напряжения, соответствующие разности между стандартными основными частотами указанных гласных и соответствующими основными частотами оратора, преобразуются в цифровые сигналы при помощи аналого-цифрового преобразователя и запоминаются в схеме памяти. На выходе логической схемы детектора получают сигнал, равный арифметическому среднему выходных напряжений, поступающих со схемы памяти. Этот сигнал преобразуется в сигнал постоянного тока напряжением VD при помощи цифро-аналогового преобразователя.

Напряжение Уд поступает на диод, включенный в колебательный .контур гетеродина 9, изменяя емкость диода и, следовательно, частоту /м гетеродина.

ковой сигнал fv с фильтра 3. На выходе преобразователя получают сигналы с частотой /M+/F.

Спектр 5 звуковых частот оратора с основной частотой /pi как бы переносится в спектр 16 высоких частот (см. фиг. 3), а основная частота меняется на частоту fpi, когда с гетеродина 9 на преобразователь поступает частота f.wi, зависящая от основной частоты /pi

Спектр 17 звуковых частот оратора с основной частотой /р2 переносится в спектр 18 высоких частот, а основная частота меняется на /р2, когда с гетеродина 9 поступает часгота /М2. При этом сохраняются следующие соотнощения:

/ Pl /Pl+/Mi; /p2 /P2-f-/M2.

Гетеродин 9 сконструирован так, что выходные частоты /Ml и /М2 меняются в зависимости

от основных частот оратора и при этом удовлетворяется условие fpi fp2. Это дает возможность получить одинаковую основную частоту, независимую от оратора. Смещенный в спектр высоких частот звуковой сигнал подается к схеме селекции частот //, состоящей из множества полосовых фильтров. Каждый фильтр имеет определенную полосу пропускания, чтобы проходящую через схему полосу частот в интервале от /мо+200

до /мо+5000 гц разбить на множество полос, которые, в свою очередь, подаются на детектор формант 12. Чтобы увеличить скорость анализа за счет уменьщения постоянных времени последующих элементов (например, интеграторов), пропускается более высокая частота (fM+fv).

Детектор формант содержит эмиттерные повторители, интеграторы, буферные усилители, дифференциальные усилители, дискриминаторы верхнего и нижнего уровней и логические схемы несовпадения. Сигналы с детектора формант записываются во времени в матричной схеме 13, которая состоит из ферритовых ячеек памяти с двумя устойчивыми состояниями. Ячейки памяти последовательно открываются сигналами из матричной схемы 14, на которую подаются импульсы от детектора 4 начального речевого звучания, работающего от переднего фронта звукового сигнала.

Предлагаемое устройство эффективно работает при анализе гласных звуков, чтобы оно эффективно работало при анализе глухих звуков, необходимо дополнительное устройство.

Пред мет изобретения

Устройство для анализа речи, содержащее гетеродин, преобразователь частоты, фильтрующие и матричные блоки, а также выделители основного тона и огибающей речи с соответствующими цепями управлевия, отличающееся тем, что, с целью уменьщения влияния индивидуальных различий речи .при ее анализе с обеспечением постоянства положения речевого сигнала в полосе частотно-анализирующего 56

гетеродином включен детектор разности ча- тона, второй вход которого связан с выходом стот опорных сигналов и сигналов основного выделителя огибающей речи.

331587

Р7

Г7

Tp2

w; fp

pj

/5

1

fp,

Ml Фиг.З