Устройство для воспроизведения звуковых сигналов Советский патент 1975 года по МПК G06F3/16 

(1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.

Известны устройства для распознавания и воспроизведения звуковых сигналов, содержащие блок многодорожечной записи, громкоговоритель с усилителем низкой частоты и последовательно подключенные генератор гармоник, усилитель и гребенчатый фильтр.

Цель изобретения - создание устройства для синтеза и воспроизведения звуковых командных комбинаций, обеспечивающего высокое качество звукового воспроизведения при высоком быстродействии и надежности.

Это достигается за счет введения импульсного генератора, двух делителей частоты, функционального преобразователя, коммутатора, множительного блока и сумматора. Первый делитель частоты, соединенный с импульсным генератором, подключен к второму делителю частоты, связанному с функциональным преобразователем, к функциональному преобразователю, соединенному с коммутатором и блоком многодорожечной записи, и к коммутатору. Коммутатор подсоединен к множительному блоку, множительный блок - к гребенчатому фильтру и сумматору, связанному с усилителем низкой частоты.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - струк2

турная схема функционального преобразователя.

Она содержит громкоговоритель 1 (динамик), усилитель 2 низкой частоты, сумматор 3, множительный блок 4, гребенчатый фильтр 5, усилитель 6, генератор 7 гармоник, коммутатор 8, функциональный преобразователь 9, делители 10 и 11 частоты с амплитудным выходом, импульсный генератор 12, блок 13 многодорожечной записи.

Вспомогательное оборудование, служащее для обучения (настройки н отладки) двухаргументного функционального преобразователя 9, включает в себя следующие элементы:

микрофон 14 с усилителем, гребенчатый узкополосный фильтр 15, блок 16 амплитудных детекторов, блок 17 многодорожечной записи (магнитный барабан или диск), сравнивающее устройство 18, управляющее устройство 19 и

сигнализатор 20 конца настройки значений масштабных коэффициентов.

Импульсный генератор 12 (фиг. 1) подключен к входу делителя 11 частоты, выход делителя И-эпюры x(t) - к входу делителя 10

частоты, первому входу преобразователя 9 и коммутатору 8. Выход делителя 10 частоты (эпюры y(t) подсоединен к второму входу преобразователя 9, выходы преобразователя- к входу коммутатора 8 и блоку 13 многодорожечной магнитной записи. Выходы коммутатора 8 (1Л) соединены с одним из

входов ячеек (звеньев) множительного блока 4, вторые их входы - с выходами (,...,«) фильтра 5. Вход фильтра связан с выходом усилителя 6, а вход этого усилителя - с генератором 7 гармоник. Эпюры генерируемого им нанряжения показаны на графике U(t). Выходы ячеек (звеньев) множительного блока 4 подключены к входам (1,..., п сумматора 3, связанного с усилителем 2 низкой частоты, нагруженного, например, на динамик.

В предлагаемом устройстве всякая командная речь может быть синтезирована путем объединения звуков стандартных слогов, число которых ограничено. Каждый звуковой слог представляется в виде ограниченного семейства звуковых образов, семейство звуковых образов - в виде ограниченного семейства временных функций, которые воспроизводятся с помощью аналогового двухаргументного функционального преобразователя.

В целом с помощью такого устройства осуществляется следующая последовательность действий.

Преобразованные с помощью микрофона 14 отдельные стандартные слоги спектрально разделяются на полосы частот и выделяются их огибающие в виде семейства временных функций, которые затем одновременно записываются (фиг. 2).

Двухаргументный функциональный преобразователь 9 раздельно обучается на семейство функций каждого звука слога, а масштабные коэффициенты (ао, ai,..., а„) раздельно записываются для каждого слога (фиг. 2).

При воспроизведении необходимой последовательности звуков слогов каждая воспроизводимая преобразователем временная функция семейства распределяется для синтеза звуковых образов (фиг. 1).

Вначале рассмотрим процесс обучения функционального преобразователя на заданные функции (определение масщтабных коэффициентов йо, ai,..., ип и их запись в блок 13 с помощью вспомогательного оборудования).

Стандартные слоги раздельно подаются на микрофон 14, затем в гребенке фильтров 15 звук каждого слога спектрально разделяется на соответствующие узкие полосы частот. (Число фильтров в гребенке выбирается из условий получения минимальных искажений на каждой частоте). Огибающие временных функций слогов, полученные после разделенной полосовой фильтрации и детектирования с помощью блока 16, записываются в блок 13 многодорожечной магнитной записи (барабаны, диски и т. д.) или в подобное устройство для хранения информации. Одновременно от внешнего генератора 12 серия импульсов поступает на вход делителя 11 частоты (см. эпюры его выходного сигнала на фиг. 2). Далее выходной сигнал подается на вход у преобразователя. С выхода делителя 10 частоты

(см. эпюры его выходного сигнала на фиг. 2) сигнал подается на вход х преобразователя.

Благодаря такому соединению делителей частоты и форме их выходных напряжений преобразователь обеспечивает перебор координат воспроизводимых семейств временных функций, т. е. в каждый момент времени, обусловленный длительностью сигнала x(t), при определенном фиксированном значении

(.; const) опрашиваются координаты семейств временных функций по у, при другом определенном значении Xi const вновь опрашиваются координаты временных функций по г/ и т. д. Сигналы с выхода преобразователя

поступают на коммутатор 8, который их распределяет и подает на устройство 18, где происходит сравнение сигналов, ранее записанных в блоке 13, которые также подаются в устройство 18.

При наличии расхождения амплитуд сравниваемых сигналов (сравниваемых функций) разностный сигнал поступает на управляющее устройство 19, которое соединяется с входами масштабных коэффициентов ао, ai,..., а„ преобразователя. Устройство управления изменяет масштабные коэффициенты до тех пор, пока разностный сигнал не будет сведен к нулю. В этот момент срабатывает сигнализатор 20 конца настройки значений масштабных коэффициентов и значения коэффициентов записываются в блок 13. Далее перед микрофоном 14 произносят следующий стандартный слог, который аналогичным образом после преобразований также записывается в блок 13. Таким

образом, блок 13 выполняет роль библиотеки стандартных звуков (фактически в нем хранятся амплитудные значения масштабных коэффициентов ао, ui,..., ип). При воспроизведении человеческой речи (голоса) с помощью динамика обученный описанным способом Двухаргументный функциональный преобразователь с блоками структурной схемы 10, 11, 13, 12, 8 подключается, как указано на фиг. 1. В случае необходимости воспроизведения того или иного звука в преобразователь вводятся из блока 13 значения масштабных коэффициентов ао, ui,..., а„. Преобра: зователь опрашивается по входам л: и г/ за счет того, что сигналы с делителей 10 и 11 частоты

поступают на координатные входы х п у функционального преобразователя. Поскольку значения аргумента х соответствуют одному кадру звукового образа, а значение аргумента у - точкам кривых семейства, то развертка

обеспечивает одновременное воспроизведение всех кривых одного семейства временных функций на разделенных выходах.

Сигнал с выхода функционального преобразователя избирательно распределяется с помощью коммутатора 8 на элементарные ячейки (звенья) множительного блока 4. На другие входы ячеек (звеньев) с выходов фильтра 5 поступает сигнал несущей определенной гармоники. Генератор 7 гармоник генерирует напряжение асимметричной формы, которое усиливается с помощью усилителя 6 и подается на фильтр 5. С выходов фильтра (1,...,л) напряжение каждой из гармоник проходит на один из входов ячеек (звеньев) блока 4 в качестве несущего колебания. Следовательно, в блоке 4 имеет место амплитудная модуляция. Амплитудно-модулированиый сигнал с блока 4 поступает в сумматор 3, затем усиливается с помощью усилителя 2 низкой частоты и воспроизводится с помощью громкоговорителя 1.

Предмет изобретения

Устройство для воспроизведения звуковых сигналов, содержащее блок многодорожечной записи, громкоговоритель с усилителем низкой частоты и последовательно подключенные

генератор гармоник, усилитель и греоенчатый фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения качества звукового воспроизведения, оно содержит импульсный генератор, два делителя частоты, функциональный преобразователь, коммутатор, множительный блок и сумматор, причем первый делитель частоты, соединенный с импульсным генератором, подключен к второму делителю частоты, соединенному с функциональным преобразователем, к функциональному преобразователю, соединенному с коммутатором и блоком многодорожечной записи, и к коммутатору, соединенному с множительным блоком, подключенным

к гребенчатому фильтру и сумматору, связанному с усилителем низкой частоты

17

(/Я UllL

IJ:

15