Устройство передачи и приема речевых сигналов Советский патент 1974 года по МПК G10L19/02 H04J3/18 

1

Устройство относится к радиотехнике и может быть использовано для передачи речевых сигналов по аналоговым каналам связи с узкой полосой рабочих частот или по дискретным каналам с пропускной способностью порядка нескольких килобод.

Известно устройство (формантный вокодер), содержащее анализатор формант, выделитель основного тока, кодирующее и декодирующее устройства и синтезатор речевого сигнала. Однако при передаче речи наблюдаются искажения, обусловленные ошибками измерения частоты основного тона и частот формант и невозможностью правильного синтеза голосовых звуков при отсутствии достоверных данных об основном тоне.

Целью изобретения является повышение качества синтезированной речи. Для этого в передающей части два других выхода каждого формантного анализатора, выполненного в виде генератора с частотно-фазовой автоподстройкой частоты, подключены к соответствующим входам выделителя основного тона, а в приемной части каждый частотный выход блока декодирования, несущего информацию о частотах формант, соединен с одним из входов соответствующего модулятора, к выходу которого подключен вход формантного генератора, при этом другие входы модуляторов объединены и через сумматор соединены с выходом генератора основного тона.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Источник речевого сигнала 1 через телефонную цепь 2, содержащую, например, фильтр

0,3-3,4 КГЦ, соединен со входами формантных анализаторов 3, 4 и 5. Выходы 6--11 формантных анализаторов соединены со входами выделителя основного тона 12. Выходы 13-18 формантных анализаторов соединены с кодирующим устройством 19 (передающей частью системы уплотнения), которое через канал связи 20 связано с декодирующим устройством 21 (приемной частью системы уплотнения).

Выход 22 декодирующего устройства соединен со входом генератора основного тона 23, а выходы 24, 25 и 26 через модуляторы 27, 28 и 29 - со входами управления формантных генераторов 30, 31 и 32. Выход генератора основного тона 23 через сумматор 33 соединен с другими входами модуляторов 27, 28 и 29. Выходы генераторов 30, 31 и 32 через модуляторы 34, 35 и 36 связаны с сумматором 37, а входы управления этих модуляторов - с

выходами 38, 39 и 40 декодирующего устройства 21. Выход сумматора соединен с блоком воспроизведения речи 41.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Речевой сигнал от источника 1

через цепь 2 поступает на входы формантных анализаторов 3, 4 и 5. Анализаторы формант

выполнены в виде генераторов с частотно-фазовой автоподстройкой частоты. Начальные настройки анализаторов соответствуют значениям частот первой, второй и третьей форманты. При появлении формант речевого сигнала анализаторы переходят в режим слежения за соответствующими формантными частотами. На выходах 13, 15 и 17 образуются напряжения, пропорциональные частотам формант Ф-1,Ф-2 и Ф-3. На выходах 14, 16 и 18 образуются напряжения, пропорциональные анализаторам этих формант А-1, А-2 и А-3. Эти напряжения поступают на кодирующее устройство 19, в закодированном виде передаются через канал связи 20 и восстанавливаются на выходе декодирующего устройства 21.

На выходах 6-11 формантных анализаторов действуют промодулированные частотой основного тона напряжения, пропорциональные частотам и амплитудам выделенных формант. Эти напряжения подаются на выделитель основного тона 12, который может быть выполнен любым известным способом. При работе через фильтр 0,3-3,4 кгц и от угольного микрофона на некоторых звуках невозможно надежно выделить основной тон из-за недостаточной глубины модуляции сигналов на выходах анализаторов. Физически это объясняется тем, что некоторая форманта соответствует одной из гармоник основного тона речи, а остальные форманты существенно ослаблены и информации для надежного выделения основного тона недостаточно. В отличие от известного устройства, в котором основной тон выделяется всегда (хотя бы и с ошибками) в предлагаемом устройстве, .в блоке 12 определяется надежность выделения основного тона и при недостаточной модуляции на выходе блока 12 напряжение Ф-О отсутствует и выделение основного тона не производится. Напряжение Ф-О представляет один из сигнал-параметров, занимает полосу около 30 ГЦ и передается через устройство 19, канал связи 20 и устройство 21. На голосовых звуках Ф-О отображает изменения основного тона, а на щумовых звуках Ф-О носит случайный характер.

С выхода 22 декодирующего устройства сигнал Ф-О поступает на генератор основного тона 23, который формирует последовательность треугольных импульсов частоты Ф-0. При Ф-0 0 колебания генератора 23 блокируются или срываются. В сумматоре 33 формируется смещающее напряжение, благодаря которому модуляторы 27, 28 и 29 не запираются и при отключении сигнала основного тона. Поэтому сигнал-параметры Ф-1,Ф-2и Ф-3 проходят через модуляторы 27, 28 и 29 и промодулированные Ф-0 или немодулированные управляют частотами генераторов формант 30, 31 и 32. С выходов этих генераторов формантные частоты проходят через модуляторы 34, 35 и 36, в которых при помощи сигнал-параметров А-1, А-2 и А-3 устанавливаются нужные уровни формант. Полученные напряжения поступают на сумматор 37 и с его выхода речевой сигнал подается на блок воспроизведения речи 41. При передаче голосовых звуков синтезируются дискретные спектры с расстояниями между спектральными компонентами, пропорциональными частоте основного тона. На щумовых звуках синтезируются сплощные спектры. При резком преобладаНИИ одной форманты, когда основной тон не выделяется, синтезатор также формирует соответствующее преобладание, для чего достаточно соответствующих сигнал-параметров частоты и уровня форманты.

Предмет изобретения

Устройство передачи и приема речевых сигналов, содержащее в передающей части источник речевых сигналов, подключенный через фильтр ко входам формантных анализаторов, два выхода каждого из которых соединены с соответствующими входами блока кодирования, к одному из входов которого подключен

выход выделителя основного тона, а в приемной части один выход блока декодирования соединен со входом генератора основного тона, каждый амплитудный выход подключен ко входу соответствующего перемножителя, к

другому входу которого подключен формантный генератор, причем выходы всех перемножителей подключены к выходному сумматору, отличающееся тем, что, с целью повыщения качества речи, в передающей части два

других выхода каждого формантного анализатора подключены к соответствующим входам выделителя основного тона, а в приемной части каждый частотный выход блока декодирования соединен с одним из входов соответствующего модулятора, к выходу которого подключен вход формантного генератора, при этом другие входы модуляторов объединены и через сумматор соединены с выходом генератора основного тона.