Патент ссср 375762

 

375762

ОПИ САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз Советских

Социалистических,Республик йФ+ 5 ф.ф4

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл, Н 031 3. 18

Заявлено 22Л.1971 (№ 1612619/26-9) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 23Л11.1973. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 4.VI I.1973

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете отинистрое

СССР

УДК 534.41(088.8) Автор изобретения

А. И. Куштуев

Заявитель

И HTOHOMETP

Изобретение относится к области измерений электрических сигналов и может быть использовано в системах компрессии речевых сигналов, в системах автоматического распознавания речи, а также при фонетических исследованиях речевой интонации.

Известен интономер, содержащий на входе компрессор с подключенным к нему детектором «тон — шум», а также параллельно включенные ряды последовательно соединенныхполосовых фильтров и блоков фазирования, состоящих из параллельно включенных измерителя амплитуд и формирователя импульсов, подключенного через управляемую линию задержки к перемножителю, с другим входом которого соединен измеритель амплитуды. Выход перемножителя является выходом блока фазирования, который вместе с выходами других блоков фазирования соединен с объединителем импульсных каналов. На выходе интонометра включен измеритель периодов, подключенный к блоку обратного преобразования.

Для правильной работы этого интонометра необходимо, чтобы частота тактового генератора была чуть ниже частоты нижней границы диапазона измеряемых тонов, то есть, чтобы длительность кадра обработки была чуть больше длительности периода самого низкого измеряемого тона. Это вызывает значительное усреднение результатов измерений на высоких тонах.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что между полосовыми фильтрами и компрессором включен ограничитель минимума. Вход одного из блоков фазирования подключен к выходу компрессора через пиковый выделитель. Выходы изме10 рителей амплитуд через дополнительные последовательно соединенные сумматор, блок поиска импульсов и управляемый генератор подключены ко входу измерителя периода, выход которого дополнительно соединен с управ15 ляющим входом генератора через датчик априорной информации. Выход сумматора формирователей импульсов через детектор окончания кадра соединены с управляющими входами линий задержек, а также со вторым входом

20 датчика амприорной информации, со вторым входом измерителя периода и со вторым входом детектора «тон — шум», с третьим входом которого соединен выход дополнительного cyìматора, с четвертым входом соединен выход

25 блока поиска импульсов. Выход детектора

«тон — шум» соединен с четвертым входом датчика априорной информации. Выход управляемого генератора соединен со входом детектора окончания кадра и с третьим входом дат30 чика априорной информации. Детектор окон375762 чания кадра содержит последовательно соединенные схему «И», триггер и мультивибратор. Датчик априорной информации содержит последовательно соединенные схему «И», электронный ключ, фильтр нижних частот и сумматор, к другому входу которого подключен генератор опорного напряжения.

На фиг. 1 изображена блок-схема интонометра; на фиг. 2 — блок-схема детектора окончания кадра; на фиг. 3 — блок-схема датчика априорной информации; на фиг. 4 — графики, поясняющие работу интонометра.

Интонометр содержит компрессор 1, который через ограничитель минимума 2 соединен с рядом полосовых фильтров 3 и непосредственно с детектором «тон — шум» 4 и пиковым выделителем 5. Выходы полосовых фильтров 3 и пикового выделителя 5 подключены ко входам соответствующих блоков фазирования б, т. е. ко входам формирователя импульсов 7 и измерителя амплитуды 8, которые соединены вместе и являются входом блока фазирования б. Формирователь импульсов 7 через управляемую линию задержки 9, а измеритель амплитуд 8 непосредственно соединены с перемножителем 10, выход которого является импульсным выходом блока фазирования б и вместе с импульсными выходами блоков фазирования б других каналов подключены к объединителю импульсных каналов, например сумматору 11, соединенному с блоком поиска импульсов 12 основного тона. Кроме того, формирователи импульсов 7 всех каналов подключены к детектору окончания кадра 13, а измерители амплитуд 8 соединены с дополнительным сумматором 14, подключенным к детектору «тон— шум» 4 и блоку поиска импульсов основного тона 12, который соединен с детектором «тон— шум» 4 и управляемым генератором 15. Управляемый генератор 15 подключен к датчику априорной информации lб, измерителю периодов 17 и детектору окончания кадра 13, выход которого соединен с управляемыми линиями задержки 9 блоков фазирования б, детектором

«тон — шум» 4, датчиком априорной информации lб и измерителем периодов 17. Измеритель периодов 17 подключен к блоку обратного преобразования 18 и датчику априорной информации lб, с другим входом которого соединен детектор «тон — шум» 4.

Детектор окончания 13 содержит последовательно соединенные схему «И» 19, ко входу которой подсоединены выходы формирователей импульсов 7 всех каналов, триггер 20, с другим входом которого соединен управляемый генератор 15, и мультивибратор 21. Выход мультивибратора является выходом детектора окончания кадра.

Датчик априорной информации lб содержит последовательно соединенные схему «И» 22, электронный ключ 23, с другим входом которого соединен выход измерителя периодов 17, фильтр нижних частот 24 и сумматор 25, к другому входу которого подключен генератор

2б опорного напряжения.

Входы 27, 28 и 29 схемы «И» 22 соединены соответственно с детектором «тон — шум» 4, детектором окончания кадра 13 и управляемым генератором 15.

Работает интонометр следующим образом.

Речевой сигнал от компрессора 1 поступает на ограничитель минимума 2, пиковый выделитель 5 и детектор «тон — шум» 4. С помощью ограничителя минимума 2 из этого речевого сигнала вырезается средняя часть около нулевой линии (переходы через ноль), чем достигается выравнивание спектра входного сигнала, т. е. гармоники, входящие в его состав, приобретают примерно равный вес. Полосовыми фильтрами 3 сигнал с выравненным спектром разделяется на гармоники, а пиковым выделителем 5 из сигнала поступающегоскомпрессора, выделяются его максимальные значения. Сигналы, полученные на выходах полосовых фильтров 3 и пикового выделителя 5, поступают на блоки фазирования б, преобразуются формирователями импульсов 7 в соответствующие импульсные последовательности, которые затем фазируются с помощью управляемых линий задержки 9. Импульсные последовательности с управляемых линий задержки 9 через посредство перемножителей 10 модулируются по амплитуде напряжениями с выходов измерителей амплитуд 8, которые учитывают амплитудные соотношения между сигналами с полосовых фильтров 3 и пикового выделителя 5. Сфазированные и промодулированные по амплитуде импульсные последовательности от перемножителей 10 объединяются на сумматоре 11 импульсных каналов и подаются на один из входов блока поиска импульсов основного тона 12. Одновременно напряжения от измерителей амплитуд 8, которые участвовали в модуляции соответствующих канальных импульсных последовательностей, суммируются в дополнительном сумматоре 14 и подаются на другой вход блока поиска импульсов 12 основного тона.

Поскольку канальные импульсные последовательности сфазированы, то на выходе сумматора 11 в моменты, соответствующие периоду основного тона речи, складываются импульсы от всех каналов. В результате этого формируются импульсы максимальной амплитуды (равной сумме амплитуд импульсов отдельных каналов), которые сравниваются блоком 12 с напряжением, равным сумме амплитуд со всех каналов. В момент равенства сигналов на обоих входах блока поиска импульсов 12 генерируются импульсы. Таким образом, на выходе блока 12 формируются импульсы, соответствующие периоду основного тона.

В реальных ситуациях из-за нестационарности речевого процесса в моменты, соответствующие периоду основного тона, сложения импульсов от всех каналов не получается, Результирующий импульс имеет амплитуду меньше, чем сумма напряжений на сумматоре 14.

Поэтому уровень сигнала с сумматора 14 понижается, в результате чего разница в уров375762 нях сигналов на обоих входах блока поиска импульсов 12 устраняется и обеспечивается надежная селекция импульсов, соответствующих периоду основного тона. Изменения уровня сигнала сумматора 11, вызванные эмоциональными переходами в речи, не приводят к сбоям поиска импульсов, соответствующих периоду основного тона, производимого блоком 12, поскольку эти изменения происходят синхронно с изменениями уровня сигнала на сумматоре 14.

Полученные на выходе блока 12 импульсы, соответствующие периоду основного тона, через управляемый генератор 15, который синхронизируется этими импульсами, поступают на измеритель периодов 17, преобразующий временные расстояния между импульсами в соответствующее напряжение. С помощью блока обратного преобразования 18 это напряжение переводится в напряжение, пропорциональное частоте основного тона.

Фазирование сигналов от формирователей импульсов 7 соответствующих, например, положительным переходам через ноль первой (эпюра 80) и второй (эпюра 81) гармоник основного тона речи происходит следующим образом. Эти сигналы генерируются на первых выходах формирователей импульсов, а на вторых — импульсы (эпюры 82 и 88) разрешения прихода тактовых импульсов (импульсов окончания кадра), которые заводятся на детектор окончания кадра 18, т. е. на вход схемы «И»

19. На выходе схемы формируются импульсы (эпюра 84) в те моменты времени, когда разрешение на приход тактового импульса есть на выходах всех формирователей импульсов 7.

Положительный фронт первого импульса со схемы 19 (эпюра 85) запускает триггер 20, который, в свою очередь, запускает мультивибратор 21. Импульс (эпюра 86) от мультивибратора 21 используется в качестве тактового, сигнализирующего о начале кадра обработки.

Относительно него происходит фазирование импульсных последовательностей (эпюры 80 и

81) от формирователей импульсов 7. К другим импульсам со схемы 19 триггер 20 нечувствителен до прихода импульса (эпюра 37,а), соответствующего периоду основного тона, с управляемого генератора 15. В этот момент триггер 20 возвращается в исходное состояние, сигнализируя о возможности окончания кадра обработки. Следующий по времени за импульсом, соответствующим периоду основного тона (эпюра 87a), импульс (эпюра 84) со схемы 19 своим положительным фронтом (эпюра

85) вновь запускает триггер 20, который, в свою очередь, запускает мультивибратор 21.

Импульс (эпюра 86) с мультивибратора 21 свидетельствует об окончании текущего кадра обработки и о начале нового кадра, на протяжении которого описанный процесс повторяется вновь. Таким образом, кадр обработки речевого сигнала находится в прямой зависимости от длительности измеряемого периода основного тона.

Поиск импульсов, соответствующих периоду основного тона, посредством блока поиска импульсов 12 происходит следующим образом.

Блок 12 выдает импульс периода основного тона в том случае, если на соответствующих входах его напряжение амплитуды импульса от сумматора 11 не меньше, чем напряжение от сумматора 14. При таком поиске возможны ошибки двоякого рода. Если коэффициент передачи сумматора 14 мал, то уровень на соответствующем входе блока 12 значительно ниже, чем импульсы максимальной амплитуды, соответствующие периоду основного тона, на другом входе, и блок выдает ложное решение, лишние импульсы. Если коэффициент передачи сумматора 14 близок к единице, блок 12 пропускает нужные импульсы, соответствующие периоду основного тона. С целью повышения надежности поиска импульсов, соответствующих периоду основного тона, введен датчик априорной информации 16, основная задача которого заключается в том, чтобы сформировать сигнал принудительного окончания кадра в том случае, если произошел пропуск импульса периода основного тона, а измеритель периодов 17 должен воспроизвести значение, соответствующее периоду основного тона на предыдущем кадре обработки. Такая система менее чувствительна к пропускам импульсов периода основного тона, что позволяет повысить порог сравнения для блока 12 поиска импульсов посредством увеличения коэффициента передачи сумматора 14 и, в результате, уменьшить ошибки типа ложных срабатываний, что в конечном итоге повышает надежность измерений, Осуществляется это следующим образом.

Если нет импульсов периода основного тона на выходе блока 12, то управляемый генератор 15 переводит интонометр в ждущий режим, т. е. готовит его к обработке речевого сигнала с любым периодом основного тона в диапазоне измеряемых тонов. В этот момент на него от генератора опорного напряжения

26 через сумматор 25 подается опорное напряжение и он работает в автоколебательном режиме с частотой свободных колебаний ниже нижней границы измеряемых тонов. Импульсы с выхода блока 12 поиска импульсов синхронизируются управляемый генератор 15 и через него поступают на схему «И» 22, открывающую ключ 28, через который напряжение, соответствующее частоте основного тона, поступает на фильтр 24.

Это напряжение через сумматор 25 управляет частотой колебаний управляемого генератора 15 и устанавливает ее примерно в полтора раза меньшей, чем усредненное значение частоты основного тона, полученное на выходе фильтра 24. Таким образом, если блок поиска импульсов 12 пропускает импульс периода основного тона, то ключ 28 размыкается, и усредненное напряжение с фильтра 24 управляет генератором 15 так, что он выдает импульс, отнесенный от тактового на интервал времени, 375762 соответствующий полуторному значению усредненного периода основного тона.

Поскольку сложение импульсов со всех каналов на сумматоре 11 принципиально возможно в моменты времени, равные или кратные периоду основного тона, то при пропуске импульса, соответствующего периоду основного тона, ближайшим импульсом с наибольшей амплитудой является импульс, соответствующий удвоенному периоду. Если блок 12 из-за нестационарности речевого процесса пропускает импульс периода основного тона и выделяет импульс, соответствующий удвоенному периоду, то происходит грубая ошибка в измерении частоты основного тона.

В данном случае, если блок 12 пропускает импульс, соответствующий периоду основного тона, то грубой ошибки не происходит, потому что через интервал времени в полтора раза больший усредненного по предыдущим значениям периода основного тона управляемый генератор 15 формирует импульс окончания кадра, а измеритель периодов 17 выдает напряжение соответствующее периоду основного тона, измеренному на предыдущем кадре.

В паузах и на шумовых участках речи ключ

28 через посредство схемы 22, на которую подается сигнал «тон — шум» до детектора 4, отключает фильтр 24 от входа блока обратного преобразования 18.

Напряжение на выходе фильтра 24 спадает, и соответственно период колебаний управляемого генератора 15 стремится к нижней границе измеряемых тонов, поскольку на него через сумматор 25 поступает соответствующее напряжение от генератора опорного напряжения 2б.

Предмет изобретения

1. Интонометр, содержащий компрессор, выход которого подключен к первому входу детектора «тон-шум» и ко входам ряда последовательно соединенных полосовых фильтров и блоков фазирования, состоящих из параллельно соединенных формирователя импульсов, подключенного через управляемую линию задержки ко входу перемножителя и измерителя амплитуд, подключенного к другому входу пер емножителя, а выходы перемножителей подключены ко входу сумматора, и содержащий последовательно соединенные измеритель периода и блок обратного преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения точ10 ности измерений, между полосовыми фильтрами и компрессором включен ограничитель минимума, а вход одного из блоков фазирования подключен к выходу компрессора через пиковый выделитель, выходы измерителей амплитуд через дополнительные последовательно соединенные сумматор, блок поиска импульсов, управляемый генератор подключены ко входу измерителя периода, выход которого дополнительно соединен с управляющим входом

20 генератора через датчик априорной информации, выход сумматора соединен со вторым входом блока поиска импульсов, выходы формирователей импульсов через детектор окончания кадра соединены с управляющими вхо2> дами линий задержек, а также со вторым входом датчика априорной информации, со вторым входом измерителя периода и со вторым входом детектора «тон — шум», с третьим входом которого соединен выход дополнительЗ0 ного сумматора, с четвертым входом соединен выход блока поиска импульсов, выход же детектора «тон — шум», соединен с четвертым входом датчика априорной информации, а выход управляемого генератора соединен со входом детектора окончания кадра и с третьим входом датчика априорной информации, 2. Интонометр по п. 1, отличающийся тем, что детектор окончания кадра содержит последовательно соединенные схему «И», триггер и

40 мультивибратор.

3. Интонометр по и. 1, отличающийся тем, что датчик априорной информации содержит последовательно соединенные схему «И», электронный ключ, фильтр нижних частот и

45 сумматор, к другому входу которого подключен генератор опорного напряжения.

375762

Составитель М. Порфирова

Техред Г. Богданова

Редактор Л. Мазуронок

Корректор Н. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1737/2 Изд. № 1420 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5