Устройство кодирования речевого сигнала в системах вывода информации голосом Советский патент 1980 года по МПК G10L19/02 

(54) УСТРОЙСТВО .КОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВСТО СИГНАЛА , В СИСТЕМАХ ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ ГОЛОСОМ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах вывода информации в речевой форме из дискретных систем обработк информации, а также в технике электросвязи. . Известны устройства вывода информации, голосом, в которых кодирование рече вого сигнала осуществляется при помощк анализаторов вокодерного типа i, Недостатками вокодерных систем речевого ответа являются невысокое качест во речи, сложность алгоритмов синтеза и наличие в анализаторах речевых- сигаалов сие тем аналоговых фильтров, В связи с этим из систем речевого ответа наиболее широко применяются компилятивные системы, в которых кодирование речевых сигналов осуществляется импульсно-Jcoдовой модуляцией. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является уст ройство кодирования речевого сигнала в системах вывода информации голосом, содержащее кодер и первый сумматор, подключенный входом к выходу блока квантования 2. Недостаток этого устройства состоит в большой избыточности описания речевого сигнала. Цель изобретения - сокращение избыточности описания речевого сигнала. Поставленная цель достигается за счет введения в устройство двух коммутаторов, четьфех,блоков задержки, -пороговой схемой, второго сумматора, блока управления и вентиля. вь1ходов первого коммутатора подключен ко входу блока квантования, а другой выход подключен одновременно ко входу первого блока фадержки и к одному из входов второго сумматора. Другой вход вггорого сумматора соединен с выходом третьего блока задержки, а выход - с первым входом пороговой схемы. Один выход псфоговой схемы подключен к другому входу первого коммутатора, другой выход ко входу блока управления, выход котоpbro подключен одновременно к третьему , входу первого коммутатора, второму входу пороговой схемы, одному из-входов второго Коммутатора н к одному из входов вентиля. Выход вентиля соединён с входом кодера, а вход соединен одновременно с выходом блока квантования и входом второго блока зедоржки, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора. Вход г четвертого блока задержки соединен одновременно с выходом первого сумматора л со входом третьего блока задержки, а выход - с третьим входом второго коммутатора, четвертый выход которого.соединен с выходом первого блока задержки, а вы ход - со вторым входом первого сумматора. . На чертеже изображена структурная схема предложенного устройства. Устройство содержит блок квантования 1, вентиль 2, кодер 3, второй элемент задержки 4, первый коммутатор 5, первый эле мент задержки 6, второй коммутатор 7, первый сумматор 8, пороговую схему 9, второй сумматор 10, третий элемент задержки ,11, четвертый элемент задержки 12, блок управления 13, Запоминающее устройство, подключенкое к выходу кодера (не показано), залисывает не каждое-значение приращения речевого сигнала О ( i ), полученное методом ДИКМ, а только те, которые необходимы для восстановления речевого сигнала с ошибкой, не превышающей заданную величину р. В случае, если для воестановления речевого сигнала на i-H щаге может быть использовано приращение речевого сигнала, полученное на (t -1)м шаге, то значение приращения на i -м шаге в запоминающее устройство не записывается. Для обозначения моменг . f. .. ... тов, когда для приращения речевого сигнала может быть использовано прираще ние, полученное на предыдущем шаге, вв дится массив предсказаний Р ( i ). Элементы массива Р (i ) могут принимать 1 или О. Устройство работает следующим образом. Речевой сигнал X(t ) поступает на, вход первого коммутатора 5. В исход ном состоянии сигнал, поступающий на управляющий Вход первого коммутатора с блока управления 13, разрешает прохождение речевого сигнала на вход блока квантования 1. С выхода блока йМнтоЬа11ия 1 значение речевого сигнаrtKi wf SJWf ла а {1) поступает одновременно на

748498

вход вентиля 2, вход второго элемента задержки 4 и на вход первого сумматора 8. В исходнок состоянии вентшш 2 открыт и згшчение а( 1) поступает на кодер 3 и далее в запоминающее устройство. На второй вход первого сумматора 8 в исходном состоянии посту-т пает нулевой игнал с вьтхода второго

коммутатора 7, поэтому сигнал на выходе первого сумматора 8 будет равен а {1)« Сигнал а (1) с выхода первого сумматора 8 поступает одновременно на вход четвертого элемента задержки 12 и на вход третьего элемента задержки 11. С выхода третьего элемента задержки снимается оценочное зна.чение речевого сигнала в момент времени x(t i-At)--X(t) и подается на первый вход второго сумматора 10, где значок л обозначает предсказываемое значение. В первый момент, У()- X(tj , в соответствии с теоремой Котельникова, At -l/ZFb. На второй вход второго сумматора 10 через первый коммутатор 5 поступает истинное значение речевого сигнала ), одновременно поступающее на вход первого элемента задержки 6. На выходе второго сумматора Ю будет сформирован разностный сигнал Ад (t+A-k) - X(-t+At). Разностный сигнал Л.поступает нд вход пороговой схемы 9. В случае,, если А. Г , где п-. некоторый порог, именуемый далее апертурой и задаваемый блоком управления 13, то пороговая схема 9 формирует соответствующий сигнал в блоке управления 13. Блок управления формирует первое значение Р (i)0 последоватедьности Р (i ) результатов предсказания, означабщсе, что предсказание второго значения речевого сигнала At) не состоялось. Далее блок управления 13 вьздает соответствующие управлющие воздействия на коммутаторы 7 и 5. С выхода блока квантования 1 значение А,, как следующее значение массива приращений С((2), поступает через открытый вентиль 2 и кодер 3 в основное запоминающее устройство и на входы второго элемента задержки 4 и первого сумматора 8. На второй вход первого сумматора 8 поступает с выхода второго коммутатора 7 значение речевого сигнала X (t +Д1) . На выходе третьего элемента задержки 11 будет сформировано предсказываемое значение речевого сигнала в момент времени (i -i- 2At ) ; Я (-I -2д{) X (; + At)iAt . 5 Соответственно на пыходе второго сумматера 10 будет сфоркифован разностны сигнал (it2ul}-(). Далее схема работает анапогично. В случае, если Д блок управления 1 по пороговой схемы 9закроет вентиль 2, выдаст соответствующие управляющие воздействия на коммутаторы 5 и 7 и сформ1фует значение Р( I )1. Значение Д через первый коммутатор 5 не поступает на вход блока квантования 1-. Таким образом, на первый вход перво го сумматора 8 сигнал не будет поступать, а на второй вход первого суммато 8 поступит через второй коммутатор 7 со второго элемента задержки 4 значение а (l). Соответственно на выходе тр тьего элемента задержки 11 будет сфор мировано значение X (i: 2дЪ) равное X()x() X(i:). , В дальнейшем схема работает анало- Тахим образом, в запоминающее устройство выдается не каждое значение пр ращения сигнала, а только существенные В предложенном устройстве количество вьшаваемой .для записи в ЗУ 1шф6рма( (бит), ции равно где J.объем массива предск за НИИ, представляюще собой последовательность единиц и нулей, число которых равно числу отсчетов приращений; -N-P - коэффициент сжатия; -число приращеш й на N единицу речевого сигнала;-число предсказываемы т.е. незаписываемых в память, коэффициенF - частота ограничения спектра речевого сигн ла. Эффективность использования устройства кодирования определяется выражениемJ Jn K, KyTj /j Очевидно, .что положительный эффект будет при Э 1, т.е. при К р/-п При Р,„п, 4,5 КГЦ максимальная разрядность равна Рд 4 бит, т.е. должен быть К i 0,75. Моделирование устройства 98 использованием речевого cnnui.-.a, кпплгованного на 256 уровней с частотой 9 КГЦ показало, что йри значении аппоргуры Г 4 значение Э 1, например, при Э 1,16; при г 5 Э-1,24 и т.д. Значение среднеквадрат1Г1Ной погрешности восстановления речевого сигнала соответственно получены 0,7 1 и 0,95. Таким образом, предложенное устройство позволяет сократить избыточность речевых сигналов за счет увеличения среднеквадратичной погрешности восстановления. Степень сокращения избыточности задается схемой управ,пения путем изменения порога схемы. 9. Формула изобретения Устройство кодирования речевого сигнала в системах вывода информации голосом, содержащее кодер и первый сумматор, подключенный входом к выходу блока квантования, отличающееся тем, что, с целью сокращения избыточности описания речевого сигнала,. оно снабжено двумя коммутаторами, четырьмяблоками задержки, пороговой схемой, вторым сумматором, блоком управления, и вентилем, причем один из выходов первого коммутатора подключен ко входу блока квантования, а другой выход подключен одновременно ко входу первого блока задержки, к одному из Входов второго сумматора, другой вход которого соединен с выходом третьего блока задержки, а выход - с первым входом пороговой схемы, один выход которой подключен к другому Входу первого коммутатора, другой выход - ко входу блока управления, выход которого подключен одновременно к третьему входу первого коммутатора, второму входу пороговой схемы, одному их входов второго коммутатора и к одному из входов вентиля, выход которого соединен с входом кодера, а вход соединен одновременно с выходом блока квантования и входом второго блока задержки, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, вход четвертого блока задержки соединен одновременно с выхо/ ом первого сумматора и со входом третьего блока задержки, а выход - с третьим входом второго коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом первого блока задержки, а выхоп со вторым входом первого суммт-орл.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

748498®

2. Петров В, П. Устройство кодирования речевых сигналов методом адап тивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции. Труды института инжене, ров электронной и радиопроксзгшленности 1976, № 4, с, 7 (прототш).