Цифровой синтезатор речи Советский патент 1983 года по МПК G10L13/02 G10L19/06 

Изобрехение относится к акустике/ в частности к синтезаторам речи, и может быть использовано в ВЕЛЧИСЛИтельной технике дия вывода информа- ции из вычислительной машины в речевом виде.

Известно устройство для синтеза речи, содержащее источник возбуждения, широтно-импульсный модулятор,на выходе которого появляются импульсы, промодулированные по длительности в соответствии с сигнешсж возбуждения, регистр сдвига параллельного кода, соединенный с выходом широтноимпульсногой модулятора, двоичные инверторы, амплитудные модуляторы, аналоговый сумматор, фильтр нижних частот, а также источник управляющих сигналов 1 .

Указанное устройство не обеспечивает высокого качества синтезированной речи, так как точность синтеза ограничивается разбросом параметров используекых аналоговых элементов.

Известен также цифровой синтезатор речн, содержащий дискретный возбудлтель, основной и дополнительный регистры сдвига, цифровой умножитель, сумматор, коммутаторы основного и дополнительного регистра сдвига, цифро-аналоговый преобразователь, генератор продвигающих импульсов и источс ник кодов управляющих слоев 2 j.

Недостатком известного устройства является ограниченная точность синтеза спектра речевого са1гнала, так как ие обеспечивается перераспределение

IQ точности синтеза между низкочастотной и высокочастотной областями спектра речевого сигнгша.

Цель изобретения - повышение точности синтеза речевого спектра.

Указанная цель достигается тем,

ts что в устройство, содержащее дискретный возбудитель, регистр сдвига парёшлельного кода, источник кодов управляющих сигналов, цифро-аналоговый

4Q преобразователь, введены мультиплексор, первый блок вычисления скалярного произведения, второй елок вычис, ления скалярного произведения, постоянное запоминающее устройство, счетчик гщреса и генератор тактовых сиг25налов, причем первый вход мультиплексора соединен с выходом дискретного возбудителя, второй вход - с вторым выходом регистра сдвига параллельного кода, а выход подключен к входу реги30

стра сдвига параллельного кода, перп.уй вход первого блока вычисления скалярного произведения соединен с первым выходом регистра сдвига параллельного кода, первый вход второго блока вычисления скалярного произведения подключен к выходу первого блока вычисления скалярного произведения, второй вход - к выходу источника кодов управляющих сигналов, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, выход постоянного запоминающего устройства подключен к второму входу первого блока вычисления скалярного произведения, выход счетчика адреса соединен с входом постоянного запоминающего устройства, а выход генератора тактовых сигналов подключен к третьему входу мультиплексора, к третьим входам первого и второго блоков вычисления скалярного произведения, к входу счетчика адреса и к источнику кодов управляющих сигналов.

На чертеже представлена с1сема предлагаемого устройства.

. Цифровойсинтезатор речи содержит дискретный возбудитель 1, мультиплексор 2, первый вход которого соединен с выходом дискретного возбудителя 1, управляемого кодами основного тона и сигналом- Тон-шум, регистр 3 сдвига параллельного кода, вход которого подключен к выходу мультиплексора 2, а второй выход соединен с вторым входом мультиплексора 2, первый блок 4 вычисления скалярного произведения, первый вход которого подключен к первому, выходу регистра 3 сдвига параллельного кода, второй блок 5 вычисления скалярного произведения, первый вход которого подключен к выходу первого блока 4 вычисления скалярного произведения,, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 6, постоянное запоминающее устройство 7, выход которого подключен к второму входу первого блока 4 вычисления скалярного произведения, а вход соединен с выходом счетчика 8 адреса, источник 9 кодов управляющих сигналов,выход которого подключен к второму входу второго блока 5 вычисления скалярного произведения, генератор 10 такг товых сигналов, подключенный к мультиплексору 2, регистру 3 сдвига па- раллельного кода, первому 4 и второму 5 блокам вычисления скгшярного произведения, счетчику 8 адреса и источнику 9 кодов управляющих сигналов.

Цифровой синтезатор речи работает следующим образом.

Код основного тона и код Тоншум управляют работой дискретного возбудителя 1, на выходе которого формируются коды, соответствующие

тональному или шумовому сигналам возбуждения.

Кодовые комбинации с выхода дискретного возбудителя 1 поступают на вход / yльтиплeкcopa 2, управляемого ,

с выхода генератора 10 тактовых

импульсов. Мультиплексор 2 является стандартным узлом устройства вычислительной техники и предназначен для коммутации кодовых комбинаций с

0 выхода дискретного возбудителя 1 или регистра 3 сдвига параллельного кода на вход регистра 3 сдвига параллельного кода.

Кодовые.комбинации с выхода муль5 типлексора 2 поступают на вход регистра 3 сдвига параллельного кода и под действием импульсов с генератора 10 тактовых сигналов продвига ются по всей разрядной сетке регист0 ра. Длина регистра 3 сдвига определяется количеством п отсчетов каждого из m откликов цифровых фильтров, хранящихся в постоянном запоминающем . устройстве 7. Сдвиг кодовых комбииа5 ций в регистре 3 сдвига осуществляется циклически через мультиплексор 2 до момента приема нового значения сигнала возбуждения с выхода дискретного возбудителя 1.

Коды с выхода регистра 3 сдвига

параллельного кода поступают на первый блок 4 вычисления скалярного произведения, в котором осуществляется накопление суммы произведений двоичных кодов отсчетов сигнала возбуждения и отсчетов откликов цифровых фильтров, поступающих из постоянного запоминающего устройства 7. Адресация ячеек постоянного запоминающего устройства производится с выхода счет0 чикс1 8 адреса, который определяет адрес отклика и адрес отсчета отклика.

Двоичный код с выхода блока 4 вычисления скалярного произведения по5 ступает в качестве первого сомножителя на второй блок 5 вычисления скалярного произведения, в котором накапливается сумма произведений первого сомножителя на двоичные коды, по0 ступающие с выхода источника 9 управляющих сигналов.

На выходе второго блока 5 вычисления скалярного произведения в конце временной базы синтеза образуются от5 счеты речевого сигнала, которые поступают на вход цифро-аналогового преобразователя 6.

Синхронизация во времени всего устройства осуществляется сигналами . 0 с выхода, генератора 10 тактовых

сигналов. Структура первого 4 и второго 5 блоков вычисления скалярного произведения одинакова.

Блок вычисления скапярногб проиэве5 дения работает следующим образом. Двоичные коды первого сомножителя принимаются в первый регистр сдвига, а коды второго сомножителя - во второй регистр сдвига. Под действием тактовых импульсов с выхода генератора 10 тактовых сйриалов устройства они продвигаются по разрядным сет кам обоих регистров. После каждого такта сдвига к содержимому накаплива ющего сумматора добавляется поразряд ное логическое прризведение содержимого первого регистра сдвига и очередного разряда на выходе второго регистра сдвига. Количество сигналов сдвига между двумя последовательными сигналами записи информации в регист {МЛ определяется разрядностью кодов обоих сомножителей, а длительность цикла вычислений - количеством ртсче гов отклика. В конце цикла вычислени в накапливающем сумматоре образуется скгшяриое произведение обоих сомножителей. Постоянное запоминсцоцее устройство 7 содержит 0,5 m (n-l) ячеек, в которых последовательно, записаны двоичные коды откликов цифровых фильтров согласно их номерам от 1 до т, причем для хранения последователь ных отсчетов каждого отклика используется 0,5 (п-1) ячеек . Для того, чтобы обеспечить ,деление точности синтеза между низкочастотной и высокочастотной областя а1 спектра речи при фиксированном числе уп равляю1ф1х параметров,поступающих от ис точника 9 кодов управляющих параметров в постоянное запоминёцощев устройство 7 записываются двоичные коды отсчетов функции времени д (t), где 1,2,...,т, предваритёльно вычисленных как преобразование фурье от передаточных функций цифровых фильтров в частотной области cy(-t)-afK:Cu)co5(wtau), t-0 где о - коэффициент пропорциональности, Ц)- круговая частота, ft - верхняя граница спектра сннтезируемого сигнала, t « 1,2,...,т; -0,5 Tiisa,5T Т - временная база синтеза. Передаточные функции К Сси) цифровых фильтров рассчитываются предварительно с целью обеспечения болеем высокой разрешающей способности синтезатора речи в низкочастотной области спектра за счет соответствующего снижения ее в высокочастотной осласти, что согласуется с известными особенностями слухового восприятия ре- . чевых сигналов. Поскольку отклики цифровых фильтров , вычисляемые по формуле (1), симметричны относительно середины времанной базы Т, в пассивном запоминающем устройстве 7 записываются лишь их левые ветви в интервале от t -О,5 Т до t О. Последовательный вывод всех отсчетов отклика каждого цифрового фильтра при синтезе речи в предлагаемом устройстве обеспечивается счетчиком 8 адреса. Счетчик 8 адреса обеспечивает считывание из постоянного запоминающего устройства кодов отсчетных значений только левой ветви каждого отклика, а правая ветвь каждого отклииа воспроизводится путем повторного считывания откликов левой ветви, но в обратном направлении, т.е. в направлении убывания адресов отсчетов. ПредПагаекий цифровой синтезатор Р9чи позволяет повысить точность синтеза речи, так как он обеспечивает распределение разрешакицей способности в заданном диапазоне частот без увеличения количества управляющих сигналов, выдаваекодх источником кодов управляющих сигналов. Синтезатор может найти применение в речевых автоответчиках, справочно-информационных и обучающих системах. Формула изобретения Цифровой синтезатор речи, содержащий дискретный возбудитель, регистр сдвига параллельного кода, источник кодов управляющих сигналов, цифроаналоговый преобразователь, о т л ич а ю щ и и с-я тем, что, с целью повышения точности синтеза речевого спектра, в него введены мультиплексор, первый блок вычисления скалярного произведения, второй блок вычисления скалярного произведения, постоянное запоминающее устройство, счетчик адреса и генератор тактовых, сигналов , причем первый вход мультиплексора соединен с выходом дискретного возбудителя, второй вход - с вторым выходом регистра сдвига параллельного кода, а выход подключен к вхрду регистра сдвига параллельного кода, первый вход первого блока вычисления скалярного произведения соединен с первым выходом регистра сдвига параллельного кода, первый вход второго блока вычисления скалярного произведения подключен к выходу первого блока .вычисления скалярного произведения, второй вход - к выходу источника кодов управляющих сигналов, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, выход постоянного запоминающего устройства под- ключен к второму первого блока вычисления скалярного произведения,выход счетчика адреса соединен с входом постоянного запоминающего устройства, а выход генератора тактовых сигHibnoB подключен к третьему входу мультиплексора, к третьим входам перього и второго блоков вычисления скалярного произведения, к входу счетчика адреса и к источнику кодов управляющих сигналов.

Источники информации, 1ринятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР W 613368, кл. G 10 L 1/02, 1978,

2.Авторское свидетельство СССР 613366, кл. G 10 L 1/00, 1978.

ffT