Цифровой синтезатор речи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u) 99331 5 (6!)Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 200630 (21) 2942590/18-10

51)М Кл з с присоединением заявки HP

G 10 1/00

Государственный квинтет

СССР

IIo делаю нзебретеннй н открнтнй (23) Приоритет

)S3) УДК 534. 782 (088.8) Опубликовано 30.01.83. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 300183

<В.И. Куля и Ю.М. Смирнов

Г; а

8 j I

Главный научно-иооледователаоннй и инфорнайионно Г вычислительный центр Госплана Украинской ССР (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР РЕЧИ

Изобретение относится к акустике, в частности к синтезаторам речи, и может быть использовано в вычислительной технике дня 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 сигналом возбуждения, регистр сдвига параллельного кода, соединенный с выходом широтно-импульсного 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 используемых аналоговых элементов.

Иэвестен также цифровой синтезатор речи, содержащий дискретный возбудитель, основной и дополнительный регистры сдвига, цифровой умножитель, сумматор, коммутаторы основного и дополнительного регистра сдвига, цифро-аналоговый преобразователь, генератор продвигающих импульсов и источник кодов управляющих слоев (2).

Недостатком известного устройства является ограниченная точность синтеза спектра речевого сигнала; так как не обеспечивается перераспределение !

4! точности синтеза между низкочастотной и высокочастотной областями

СПЕКтРа РЕЧЕВОГО CHIBcUIcL

Цель изобретения — повышение точности синтеза речевого спектра.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее дискретный возбудитель, регистр сдвига параллельного кода, источник кодов управляющих сигналов, цифро-аналоговый преобразователь, введены мультиплексор, первый блок вычисления скалярного произведения, второй блок вычисления скалярного произведения, постоянное запоминающее устройство, счетчик адреса и генератор тактовых сигналов, причем первый вход мультиплек.сора соединен с выходом дискретного возбудителя, второй вход — с вторым выходом регистра сдвига паралл льногс кода, а выход подключен к входу регистра сдвига параллельного кода, пер993315 пый вход первого блока вычисления скалярного произведения соединен с нервьм выходом регистра сдвига параллельного кода, первый вход второго блока вычисления скалярного произведения подключен к выходу первого бло- 5 ка вычисления скалярного произведения, второй вход — к выходу источника кодов управляющих сигналов, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, выход постоян- 10 ного запоминающего устройства подключен к второму входу первого блока вычисления скалярного произведения, выход счетчика адреса соединен с входом постоянного запоминающего уст- 5 ройства, 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 схема предлагаемого устройства.

Цифровой синтезатор речи содержит дискретный возбудитель 1, мульти. плексор 2, первый вход которого соединен с выходом дискретного возбудителя 1, управляемого кодами основного тона и сигналом -"Тон-шум", регистр ЗО

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 35 произведения, первый вход которого подключен к первому, выходу регистра 3 сдвига параллельного кода, второй блок 5 вычисления скалярного произведения, первый вход которого под- 4{ ключен к выходу первого блока 4 вычисления скалярного произведения,, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователя б, постоянное запоминающее УстРойство 7, выход 45 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 вхо- 5О ду второго блока 5 вычисления скалярного произведения, генератор 10 так-. товых сигналов, подключенный к мультиплексору 2, регистру 3 сдвига параллельного кода, первому 4 и второму 5 блокам вычисления скалярного произведения, счетчику 8 адреса и источнику 9 кодов управляющих сигналов.

Цифровой синтезатор речи работает 60 следующим образом.

Код основного тона и код "1оншум" управляют работой дискретного возбудителя 1, на выходе которого формируются коды, соответствующие 65 тональному или шумовому сигналам возбуждения.

Кодовые комбинации с выхода дискретного возбудителя 1 поступают на вход мультиплексора 2, управляемого с выхода генератора 10 тактовых импульсов. Мультиплексор 2 является стандартным узлом устройств вычислительной техники и предназначен для коммутации кодовых комбинаций с выхода дискретного возбудителя 1 или регистра 3 сдвига параллельного кода на вход регистра 3 сдвига параллельного кода.

Кодовые комбинации с выхода мультиплексора 2.поступают на вход регистра 3 сдвига параллельного кода и Под действием импульсов с генератора 10 тактовых сигналов продвигаются по всей разрядной, сетке регистра. Длина регистра 3 сцвига определяется количеством и отсчетов каждого иэ m откликов цифровых фильтров, хранящихся в постоянном запоминающем устройстве 7. Сдвиг коцовых комбинаций в регистре 3 сдвига осуществляется циклически через мультиплексор 2 до момента приема нового значения сигнала возбуждения c:âûõîäà дискретного возбудителя 1.

Коды с выхода регистра 3 сдвига параллельного кода поступают на первый блок 4 вычисления скалярного произведения, в котором осуществляется накопление сумки произ. ведений двоичных кодов отсчетов сигнала возбуждения и отсчетов откликов цифровых фильтров, поступающих иэ постоянного запоминающего устройства 7. Адреса» ция ячеек постоянного запоминающего устройства производится с выхода счетчика 8 адреса, который определяет адрес отклика и адрес отсчета .отклика °

Двоичный код с выхода блока 4 вычисления скалярного произведения поступает в качестве первого сомножите- ля на второй блок 5 вычисления скалярного произведения,:e котором накапливается сумма произведений первого сомножителя на двоичные коды, поступающие с выхода источника 9 управляющих сигналов.

На выходе второго блока 5 вычисления скалярного произведения в конце временной базы синтеза образуются отсчеты речевого сигнала, которые поступают на вход цифро-а1налогового преобразователя б.

Синхронизация во времени всего устройства осуществляется сигналами . с выхода, генератора 10 тактовых сигналов. Структура первого 4 и второго 5 блоков вычисления скалярного произведения одинакова, Блок вычисления скалярного произве дения работает следующим образом.

--99 3315

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 сигналов устройства они продвигаются по разрядным сеткам обоих регистров. После каждого такта сдвига к содержимому накапливающего сумматора добавляется поразрядное 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- !5

Ры определяется разрядностью кодов обоих сомножителей,-а длительность цикла вычислений - количеством отсчегов отклика. В конце цикла вычислений в накапливающем сумматоре образует- Э) ся скалярное произведение обоих сО-, множителей.

Постоянное запоминающее устройство 7 содержит 0,5 а (n-3) ячеек, в которых последовательно. записаны р5 двоичные коды откликов цифровых фильтров согласно их номерам от 1 до в, причем для хранения последовательных отсчетов каждого отклика используется 0,5 (n-1) ячеек памяти. З@

Для того, чтобы обеспечить распре,деление точности синтеэамежду низкочастотной и высокочастотной областяМи спектра речи при фиксированном числе упРавляющих параметров, поступающих от ис-35 точника 9 кодов управляющих параметров, в постоянное запоминающее устройство

7 записываются двоичные коды отсчетов функции времени д. (t), где 1

1 ю 1,2,...,а, предварительно вычисленных как преобразование фурье от передаточных функций цифровых фильтров в частотной области (Ц,(4) =а К„ в}соеиаащ О)

0 45 где cs - коэффициент пропорциональ« ности, Ш- круговая частота, Я вЂ” верхняя граница спектра синтезируемого сигнала, 1,2,...,m; -0,5 Тй. ®0,5 Т, Т - временная база синтеза.

Передаточные функции К (щ) цифровых фильтров рассчитываются предварительно с целью обеспечения более. высокой разрешающей способности синтезатора речи в низкочастотной области спектра за счет соответствующеж снижения ее в высокочастотной области, что согласуется с известными осо- < бенностями слухового восприятия ре- . чевых сигналов.

Поскольку отклики цифровых фильтров, вычисляемые по формуле (1), симметричны относительно середины вре-. &S менной базы Т, в пассивном запоминающем у=тройстве 7 записываются лишь их левые ветви в интервале от с

= -0,5 T 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 отклина воспроизводится путем повторного считывания откликов левой ветви, но в об.ратном направлении, т.е. в направлении убывания адресов отсчетов.

Предлагаеьый цифровой синтезатор речи позволяет повысить точность синтеза речи, так как он обеспечивает распределение разрешающей способности в заданном диапазоне частот беэ увеличения количества управлявщих сигналов, выдаваемых 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 входу 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 подклвчен 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,вы-. ход счетчика адреса соединен с входом постоянного запоминающего устройства, а выход генератора тактовых сиг993315

Ссставитель В. Суханов

Редактор С ° KpyneHHHa Техред A.À÷ КорректорЖ.шар х и

Заказ 486/68 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная„ 4 и лов 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.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 613368, кл. G 10 L 1/02, 1978, 2. Авторское свидетельство СССР

9 613366, кл. G 10 L 1/00, 1978.