УСТРОЙСТВО для ДИСКРЕТНОГО СИНТЕЗА РЕЧИ Советский патент 1973 года по МПК H04J3/18 

Изобретение относится к технике синтетической телефонии на дальних линиях телефонной связи. Известны устройства для дискретного синтеза речи, содержащие возбудитель, линию задержки (цифровую), умножители, фильтр нижних частот и усилитель, в которых в качестве сигнала возбуждения линии задержки (ЛЗ) при синтезе звонких звуков применяют последовательность коротких импульсов, следующих с частотой основного тона речи, а при синтезе глухих звуков - последовательность импульсов криппированного шума, предварительно ограниченного по спектру. Однако в таких устройствах синтезированный речевой сигнал имеет недостаточную натуральность звучания, особенно при низких мужских голосах. При этом синтезированная речь имеет характерное «трескучее звучание. Кроме того, чрезмерное подчеркивание глухих звуков в синтезированном сигнале также ухудшает натуральность звучания синтезированной речи. Цель изобретения - повышение натуральности звучания синтезированной речи. Цель достигается тем, что все отводы линии задержки подключены к умножителям через формирователи импульсов, второй вход возбудителя через дополнительный блок задержки подключен к третьему входу возбудителя и ко вторым входам формирователей импульсов, а также через интегратор - к регулирующему усилителю. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для дискретного синтеза речи; на фиг. 2 приведены одноимпульсный и четырехимлульсный сигнал возбуждения и их фазовые спектры, а также сигналы на выходах формирователей импульсов; на фиг. 3 показаны временные диаграммы, поясняющие рабогу устройства при четырехимпульсном сигнале возбуждения; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу возбудителя и усилителя устройства. Устройство для дискретного синтеза речи содержит возбудитель / с двумя входами а и б, линию задержки 2, формирователи импульсов 3, умножители 4, фильтр нижних частот 5, регулирующий усилитель 6, интегратор 7, блок задержки 8, источники управляющих сигналов 9. Устройство работает следующим образом. Сигнал основного тона (ОТ) и сигнал «тон - щум (Т-Ш) управляют работой возбудителя /, настроенного на учетверенную частоту основного тона речи, на выходе которого формируется сигнал возбуждения, представляющий при «тоне последовательность коротких импульсов, следующих с частотой 4 /от ОТ речи, при «щуме - импульсы

клиппироваиного шума. Импульс тона или имиульс шума поступает на вход линии задерлжи 2.

При возбуждении устройства с аналоговой ЛЗ каждому импульсу возбуждения с частотой 4/от соответствует временной отклик ортогональных фильтров, начинающийся в момент появления импульса возбуждения. Результирующий выходной сигнал в каждый момент времени представляется в виде суммы временных откликов на каждый импульс возбуждения, приобретая непрерывный характер (см. фиг. 3). Каждый четвертый импульс и соответствующий ему временной отклик имеет полярность, противоположную трем предыдущим (такой отклик отмечен на фиг. 3 штриховкой).

По цифровой ЛЗ продвигаются импульсы одной полярности, которые поступают на формирователи импульсов 5 для выделения каждого четвертого импульса из последовательности импульсов и инвертирования его.

На одном из выходов формирования импульсов образуется трехимпульсный сигнал (см. фиг. 28), на другом - одноимпульсный сигнал противоположной полярности. Выходы каждого формирователя объединены так, что на объединенном выходе образуется четырехимпульсный сигнал.

Далее, в случае косинусного разложения, используемого в устройстве, сигналы с выхода формирователей импульсов, симметрично расположенных относительно центрального отвода ЛЗ, складываются (в случае синусного разложения необходимо применить операцию вычитания) « поступают на входы соответствующих умножителей 4, где умножаются на коэффициенты Ск, равные амплитудам гармоник разложения огибающей исходного спектра в Косинусный ряд, получаемым в анализаторе. Суммарный сигнал с выходов умножителей пропускается через фильтр нижних частот 5 с частотой среза F, равной верхней граничной частоте синтезируемого диапазона, для отфильтрования продуктов синтеза вне поддиапазона.

Сигнал с фильтра нижних частот подается на вход регулирующего усилителя 6, в котором осуществляется снижение уровня глухих звуков (при «шуме) до уровня звонких звуков (при «тоне) и усиление синтезированного сигнала до уровня, необходимого для работы телефона.

Необходимость в снижении уровня глухих звуков объясняется тем, что при синтезе этих звуков в качестве сигнала возбуждения ЛЗ используется импульсная случайная последовательность, например импульсы клиппированного шума, предварительно ограниченного по спектру частотой. При этом синтезированный шумовой сигнал имеет большую мощность, чем тональный сигнал, особенно при низких частотах ОТ, так как частота появления импульсов шума значительно выше. Это приводит к появлению щелчков при переключении сигнала «тон - шум, кроме того, воспринимается на слух как чрезмерное подчеркивание глухих звуков, ухудшающее натуральность звучания синтезированной речи. Действительно, в ЛЗ мощность сигналов, снимаемых с отводов, определяется только частотой следования импульсов, так как их амплитуда и длительность фиксированы. При «тоне на частоте ОТ, например, равной 75 гц, частота импульсов возбудителя составляет 300 гц, в то время как средняя частота появления импульсов шума равна - и при F 2000 гц

составляет 1000 гц. Поэтому возникает необходимость в снижении усиления тракта при формировании глухих звуков. Такая регулировка осуществляется следующим образом. При переходе от «тона к «шуму коэффициент передачи усилителя (см. фиг. 46) снижается

сигналом «тон - шум (см. фиг. 4а), поступающим на регулирующий усилитель через интегратор 7. Постоянная времени интегратора выбирается с таким расчетом, чтобы длительность переходных процессов на ее выхоДе примерно соответствовала общему времени задержки Гдз сигнала. Включение импульсов шума на ЛЗ происходит с такой же задержкой, так что к моменту появления импульсов шума ЛЗ полностью очищается от

импульсов ОТ, и коэффициент передачи тракта уже имеет установившееся меньшее значение, что исключает появления щелчков в синтезированном сигнале. Необходимая задержка обеспечивается блоком задержки 8, выполненным, например, в виде ждущего мультивибратора, генерирующим при переходе от «тона к «шуму импульс длительностью несколько больше Глз (см. фиг. 40). Сигнал с выхода блока задерЖКИ поступает на вход возбудителя для задержки включения импульсов шума (см. фиг. 4 г). Задержка включения импульсов шума позволяет избавиться от щелчков при переходе от тональных к шумовым звукам.

В предлагаемом устройстве ЛЗ выполнена на ждущих мультивибраторах. Кроме того, устройство построено почти исключительно на элементах дискретной техники и может быть полностью выполнено на интегральных схемах

или интегральных узлах в объеме нескольких кубических дециметров.

Предмет изобретения

Устройство для дискретного синтеза речи, содержащее возбздитель с двумя входами, последовательно соединенный с линией задержки, симметричные относительно центра отвоДЫ которой подключены к умножителям, а выходы умножителей подключены к регулирующему усилителю через фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целью повышения натуральности звучания синтезированной речи, все отводы линии задержки подключены к умножителям через формирователи импульсов, второй вход возбудителя через дополнительный блок задержки подключен к третьему входу возбудителя и ко вторым входам формирователей импульсов, а также через интегратор - к -регулирующему усилителю.

Jn

имп

IOT

..иц

и МП

ГП ГП m I I 5 5 6 7 8 а Ю1П2 75 15КUiS 19 К

имп

Щит

ц ИЦГТ и

И00№ 0 ,,.

III iI -IIb.tr,---Г-...

к

Фи2.1

Л,.- 1имп

K-номер zapnoiiUKu часто/пи/ ОТ

/4-2 3 5 5 7 8 9 ЮП 121314 7515 J71819 К

Ф-VJ W

I ШМП

(4имп

i

.LL

г;

лз

/гч

j

,Х

Pu.&.S

Ur-Сигнал бозбуждения

g

И Sj Q

I i

11 (§

7

-6ь/)(.однои сигнал

Фиг.4