Анализатор амплитуд и частот формант речевого сигнала Советский патент 1982 года по МПК G10L19/02 

1

Изобретение относится к акустиКб и может быть использовано при анализе речевого сигнала.

Известные анализаторы формант речевого сигнала рассчитаны на выделение частоты форманты речевого сигнала без учета возможного влияния соседних формант, имеющих большую энергию Cl и 2.

Наиболее близким к предлагаемому ю по технической сущности является анализатор формантных частот речевого сигнала, имеющий в своем составе селектор формантных максимумов и ряд каналов выделения, каждый из ко- is торых состоит из полосового фильтра, .детектора, интегратора, сумматора, устройства сравнения, двоичного накопителя, ключа, преобразователя и двоичного счетчика. С31. . 20

Недостаток анализатора заключается в невозможности раздельного выделения характеристик двух формант в частотных поддиапазонах возможного

совместного их появления, поскольку амплитуда огибающей одной форманты может значительно превосходить амплитуду огибающей другой форманты,. речевого сигнала и тем самым, мае- ; кирует последнюю. ; Цель изобретения - повышение точности выделения амплитуд и частот формант речевого сигнала в диапазонах их совместного появления.

Цель достигается тем, что в анализатор амплитуд.и частот формант речевого сигнала, содержащий ряд каналов выделения, каждый из которых состоит из полосового фильтра, по- . следовательно соединенных детектора и интегратора, последовательно соединенных устройства сравнения, двоичного накопителя, ключа и преобразбв.ателя, а также двоичного счетчика и сумматора, при этом выход полосового фильтра соединен с входами детектора, устройства сравнения и двоичного счетчика, выход двоичного счетчика соединен с управляющим входом ключа, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, а выход преобразователя подключен ко второму входу сумматора, дополнительно включены генератор тактовых импульсов, схема считывания, М схем ИЛИ, {М-1) схем сравнения, (М-1) схем управления и М регистров памяти, а в каждый канал выделения введен аналого-цифровой преобразователь, триггер Шмитта, ключевая схема и формирователь кода частоты форманты, причем информационный вход каждого аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу сумматора, а управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход каждого аналого-цифрового преобразо вателя соединен с информационным входом ключевой схемы, вход каждого триггера Шмитта подключен к, выходу преобразователя, а выход соединен с управляющим входом ключевой схемы, вход формирователя кода частоты форманты подключен к выходу ключевой схемы, выходы каждого нечетного формирователя кодов частоты форманты соединены с входами схемы ИЛИ, а выходы каждого четного фор мирователя кода частоты фopмa9 ты сое динены с входами схемы сравнения, первый выход каждой из схем сравнени соединен с последним входом схемы ИЛ предыдущего канала, а второй выход подключен к первому входу схемы ИЛИ последующего канала, управляющий вхо схемы сравнения подключен к выходу схемы управления, выход каждой схемы ИЛИ соединен с первым входом схем управления, с информационным входом регистра памяти и с соответствующим входом схемы считывания, выход схемы считывания подключен ко второму входу каждой схемы управления и к уп равляющему входу каждого регистра памяти. На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема анализатора. Анализатор амплитуд и частот формант речевого сигнала содержит полосовые фильтры 1, детекторы 2, устройства сравнения 3, двоичные счетчики k, интеграторы 5 двоичные накопители 6, ключи 7, преобразователи 8, сумматоры 9 аналого-цифровые преобразователи 10, триггеры Шмитта 11 , ключевые схемы 12, генератор 13 тактовых импульсов, формирователь IV кодов частот формант, схемы сравнения 15 схемы ИЛИ 16, схемы управления 17, регистры памяти 18, схемы считывания 19Анализатор работает следующим образом. Речевой сигнал поступает на вход полосовых фильтров 1.Выделенный на одном из них сигнал, продетектированный детектором 2 и сглаженный интегратором 5, подается на один из входов сумматора 9- Одновременно с выхода полосового фильтра 1 сигнал поступает на вход сравнивающего устройства 3. которое формирует импульсы при равенстве двух смежных временных интервалов между переходами выделенного сигнала, через нуль. Сформированные импульсы подаются на вход двоичного накопителя 6. С выхода фильтра 1 сигнал подается также на вход двоичного счетчика k с заданным коэффициентом пересчета, который подсчитывает количество переходов через нуль сигнала на выходе фильтра 1. При переполнении счетчика 4 формируется импульс, открывающий ключ 7. Код, зафиксированный к моменту открывания ключа 7 накопителем 6, поступает на вход преобразователя 8, который преобразует его в напряжение, величина которого пропорциональна коду, и запоминает его до момента появления следующего импульса переполнения счетчика 4. Таким образом, величина напряжения на выходе преобразователя 8 пропорциональна количеству равных смежных временных интервалов между переходами через нуль сигнала, выделенного полосовым фильтром 1, отнесенному к общему числу переходов через нуль этого же сигнала за время наполнения счетчика. Импульс переполнения счетчика 4 осуществляет также сброс двоичного накопителя 6 через заданное время задержки. С выхода преобразователя 8 напряжение подается, на второй вход сумматора 9- На выходе сумматора 9 появляется огибающая, которая характеризует энергию речевого сигнала в полосе фильтра 1, усиленная для форматных колебаний. Аналого-цифровой преобразователь 10 преобразует аналоговый сигнал в последовательность кодов, пропускаемых ключевой схемой 12 при подаче на ее управляющий вход импульса с выхода триггера Шмитта 11. Синхронизация .аналогоцифрового преобразователя 10 внешняя - с выхода генератора13 тактовы импульсов. Триггер Шмитта 11 срабаты вает при наличии сигнала на выходе преобразователя 8) т.е. при наличии в полосе частот полосового фильтра устойчивого формантного колебания. Цифровые коды с выхода ключевой схемы 12 поступают в формирователь 1 кодов частот формант. Каждый формирователь содержит регистр с постоянно хранимым средним значением частоты той полосы, в которой он установлен. Это значение (код) присоединяется в виде младших разрядов к характеризующему амплитуду огибающей речевого сигнала.

Совокупности формирователей 1 кодов формант, объединяющих поддиапазоны устойчивого появления формант, объединяются по выходам посредством схем ИЛИ 16. В случае появления форманты в том или ином поддиапазоне устойчивого появления, равномерный двоичный код (амплитуда и частота) поступает в той или иной регистр памяти 18, соответствующий той или иной форманте речевого сигнала.

В случае появления форманты в поддиапазоне неустойчивого появления (где возможно появление обоих соседних формант) равномерный двоичный код (амплитуда и частота) поступает с выхода формирователя кодов частот на вход соответствующей схемы сравнения 15. В ее входах возможно появление одной или двух формант. В первом случае значение форманты может поступать либо (по первому выходу) на последний вход схемы ИЛИ 16 либо (по второму выходу) - на первый вход другой схемы ИЛИ 16, в случае наличия на входе первой схемы ИЛИ 16 значения форманты в поддиапазоне устойчивого появления и срабатывания по этому значению соответствующей схемы управления 17- Во втором случае (появление двух формант) значение младшей (например, первой) форманты поступает с первого выхода схемы сравнения 15 на последний вход первой схемы ИЛИ 16, а значение старшей (например, второй) форманты .поступает с второго выхода схемы сравнения 15 на первый вход второй схемы ИЛИ 16. Работа последующих

каналов выделения формант аналогична описанной выше.

В результате значения форманты речевого сигнала записываются с выходом схем ИЛИ 16 в регистры памяти 18. При появлении на выходе всех схем ИЛИ 16 двоичных кодов схема считывания 19 вырабатывает управляющий импульс, считывающий коды с выходоврегистров памяти 18 и возвращающий в исходное состояние схемы управления 17.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точностьвыделения амплитуд и частот формант речевого сигнала в диапазонах совместного появления двух формант.

Формула изобретения

Анализатор амплитуд и частот формант речевого сигнала, со держащий ряд каналов выделения, каждый из которых состоит из полосового фил гтра-, последовательно соединенных детектора и интегратора, последовательно соединенных устройства сравнения, двоичного накопителя, ключа и преобразователя, а также двоичного счетчика и сумматора, причем выход полосового фильтра соединен со входами детектора устройства сравнения и двоичного счетчика, выход двоичного счетчика соединен с управляющим входом ключа, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, а выход преобразователя подключен к второму входу сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности выделения амплитуд и частот формант

,(речевого сигнала в диапазонах их сов| местного появления, в него включены генератор тактовых импульсов, схема :считывания, М схем ИЛИ, (М-1) схем сравнения, (М-1) схем управления и М регистров памяти, а в каждый канал выделения введен аналого-цифровой преобразователь, триггер Шмитта, . ключевая схема иформирователь кода частоты форманты, причем информационный вход каждого аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу сумматора, а управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход каждого аналогоцифрового преобразователя соединен с информационным входом ключевой схемы, вход каждого триггера Шмитта

подключен к выходу преобразователя, а выход соединен с управляющим входом ключевой схемы, вход формирователя кода частоты форманты подключен к выходу ключевой схемы, выходы каждого нечетного формирователя кода частоты форманты соединены с входами схемы ИЛИ, а выходы каждого четного формирователя кода частоты форманты соединены с входами схемы сравнения, первый выход каждой схемы сравнения соединен с последним входом схемы ИЛИ предыдущего канала, а второй выход подключен к первому входу схемы ИЛИ последующего канала, управляющий вход схемы сравнения подключен к выходу схемы управления.

выход каждой схемы ИЛИ соединен с первым входом схемы управления, с информационным входом регистра памяти и с соответствующим входом схемы считывания, выход схемы считывания подключен ко второму входу каждо схемы управления, и к управляющему входу каждого регистра памяти.

I

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР , кл. G 10 L 1/02, 19772.Патент США № 3335225, кл. 179-1, 1964.

3- Авторское свидетельство СССР № kkoeso, кл. G 10 L 1/00, 1971.