Устройство выделения основного тона речи

О П И С А Н И Е п 1161336 УИЗОБРЕТЕНИЯ Ьиаа Ьаатсиии Сациааистиивсииа Рессубаии(5) М. Кл. С с пр е инением явкиГасударственный комитат Саавта Министров СССР(53 ковано 3 па дваан изобретений и вткры убликования описания 16,06.7 45) ата 72) Автор изобретения(7 витель ВЫДЕЛЕНИ 4) У;ТРОИС ВНОГО ТОНА РЕ аспознаваемос ли иномч аб Изобретение относится к акустике, в частности к устройствам для распознавания синтетической речи, и может быть использованов анализаторах спектра.Известны устройства определения основноГо признака речи, содержащие усилители, детекторы и полосные фильтры (1.Недостатком их является наличие сложнойсистемы оценки наинизшей гармоники с максимальным уровнем, а также высокая сложность схемной реализации,Известно также устройство, содержащеевходную цепь высокочастотного предиекажения, логарифмический усилитель, вьходнойдифференциальный усилитель и пороговое 15устройство в составе двух детекторов, двухэмитгерных повторителей и диода Зенера вкачестве суммирующей нагрузки с переменной проводимостью.Цепь предискажений соединена с логариф Пмическим усилителем, использующимся в качестве компрессора динамического диапазона,Однако в результате того, что максимальная энергия соответствует низшей формантеосновного тона, устройство выдает завышенную и следовательно, ложную частоту повторения импульсов при истинной нижней частоте мгновенноо спектра,В результате ухудшается рречи, гринадлежащей тому и оненту.Целью изобретения является повышение точности выделения основного тона.Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее компрессор динамического диапазона, сумматор и два детектора, дополнительно введены три фильтра звуковых частот с нелинейным коэффициентом частотного перекрытия и логический анализатор принадлежности формант мгновенного спектра речи тому или иному из указанных фильтров, содержащий в свою очередь два инвертора НЕ, схему ИЛИ и два каскада совпадений И.6Причем выход компрессора параллельно соединен с тремя звуковыми (первым узкополосным, вторым среднеполосным и третьим широкополосным) фильтрами, выход первого филыра соединен с сумматором и последовательно через первые детектор и инвертор - -с одним из входов первого каскада совпадений, выход второго фнлыра соединен с другим входом первого каскада совпадений и вторым детектором, входы второго каскада совпадений соединены с выходами третьего фильтра и второго инвертора, вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ, солержагцей в свон 1очередь входы, соединенные с выходами первого и второго детектора, а выходы каскадна совпадений соединены с сумматором.На чертеже изображено устройство выделения основного тона речи.Устройство содержит компрессор 1 динамического диапазона, первый 2 узкополосной, второй 3 среднеполосной и третий 4 широкополосной фильтры, первый 5 и второй 6 детекторы, логический анализатор 7 принадлежности гармонии основного тона в составе схемы ИЛИ 8, первого 9 и второго 10 инверторов НЕ и первого 11 и второго 12 каскадов совпадения И, а также сумматор 13. При этом выход компрессоранепосредственно и параллельно соединен с входами трех фильтров 2 - 4, выход первого фильтра 2 соединен с входом первого детектора 5 и одним из входов сумматора 13, выход второго фильтра 3 соединен с одним из входов первого каскада совпадений И 11 и вторым детектором 6, выход третьего фильтра 4 соединен с одним из входов второго каскада совпадений 12, выход первого детектора 5 соединен с входом первого инвертора НЕ 9 и с одним из входов схемы ИЛИ 8, с другим входом которой соединен выход второго детектора 6, вторые входы первого 11 и второго 12 каскадов совпадений И соединены с выходами первого 9 и второго 10 инверторов НЕ соответственно, вход второго инвертора НЕ 10 соединен с выходом схемы ИЛИ 8, а выходы обоих каскадов совпадений 11 и 12 соединены с другими входами сумматора 13, Формирование параметра об основном тоне в предлагаемом устройстве базируется на взвешивании принадлежности , первой форманты мгновенного спектра тому или иному (с соответствующим перекрытием) фильтру с помощью логического анализатора, функционирующего по трем сигналам на основе операций ИЛИ, И, а также НЕ,Для того, чтобы исключить ложную выдачу сигнала об основном тоне при нестационарном во времени перераспределении энергий его всех последующих гармоник,в интервале от мин до ыакс, в устройстве осуществляется нелинейное перекрытие частотных полос вводимых фильтров, определяемое следующими выражениями:у (8 - 2 ) Умнн + (- - 1) Умакс+3 К (21 ) Ргде и - номер фильтра, начиная с 1;К - коэффициент перекрытия и-гофильтра по частоте;и -- минимальная ожидаемая частота основного тона в мгновенномспектре;мнкс - максимальная ожидаемая часто.та основного тона;Ь+ - частотная зона перекрытия двух смежных фильтров, т. е, Ьь 2 и Л 25 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Распознавание формант происходит в следующем порядке.Если частота основного тона речи максимально возможная, то снимаемые с фильтров2 и 3 сигналы отсутствуют, а детекторы 5 и бдвух первых фильтров не дают, следовательно, открывающих и не равных нулю потенциалов для инверторов НЕ 9 и 10, В этомслучае на сумматор 13 не поступает напряжение с фильтра 2, а состояние первого инвертора НЕ 9 блокируется в первом каскадесовпадений И 11 отсутствующим, т. е, нулевым сигналом второго, фильтра 3, Посколькуцепь ИЛИ - НЕ также находится в состоянии1 за счет отсутствующих напряжений навыходах детекторов 5 н 6, то на выход сумматора 13 проходит единственный периодический сигнал, снимаемый при заданном условии с третьего широкополосного фильтра 4,Если частота основного тона снижается ипопадает во второй фильтр 3, то его втораяформанта находится в третьем фильтре 4.При этом первый детектор 5 снова дает запрещающий, т, е, пулевой сигнал, поддерживая первый инвертор НЕ 9 в состоянии 1, ивторой детектор 6 срабатывает от напряжения второго среднеполосного фильтра 3 и пе.реводит в свою очередь через схему ИЛИ второй инвертор 10 в состояние О, блокируятем самым через второй каскад совпаденийИ 12 периодический сигнал, снимаемый стретьего широкополосного фильтра 4.На выход сумматора проходит колебаниетолько второго фильтра 3, так как первыйкаскад совпадений И 11 уже находится в подготовленном (для пропускания) состоя;:ниь ртором Н" Э.При самой низкой частоте основного тонаречи существуют его форманты и на выходахфильтров 3 и 4. В этом случае детекторы 5 иб формируют отличные от нулевых значенийпотенциалы, переводящие первый 9 н второй10 инверторы не в нулевое состояние,Таким образом, каскады совпадений И 12 н11 не пропускают на входы сумматора 13 периодические сигналы второго 3 и третьего 4фнлырро. Первая же форманта проходит насумматор непосредственно с выхода первого2 фильтра и является, следовательно, истинным сигналом основного тона.формула изобретенияУстройство выделения основного тона речи,содержащее компрессор динамического диапазона, сумматор и два детектора, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности выделения частоты основного тона,в него введены три фильтра звуковых частотс нелинейным коэффициентом частотного перекрытия и логический анализатор принадлежности формант мгновенного спектра речи,выполненный из схемы ИЛИ двух инверторовНЕ и двух каскадов совпадений И, причемвыход компрессора параллельно соединен свходами трех фильтров, выход первого филь.Заказ 259/6 Изд524 Тираж 515 НПО Государственнрго комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Подписное типография, пр. Сапунова, 2 тра соединен с входом первого детекгора и с одним из выходов сумматора, выход второго фильтра соединен с одним из входов первого каскада совпадений и вторым детектором, выход третьего фильтра соединен с одним из 5 входов второго каскада совпадений, выход первого детектооа соединен с входом первого иннертора и с одним из входов схемы ИЛИ, с другим входом которой соединен выход второго детектора, вторые входы первого и вто п рою каскадов совпадений соединены с выхоламн первого и второго инверторов соответственно, вход второго инвертора соединен с выходом схемы ИЛИ, выходы обоих каскадов совпадений соединены с дпугими двумя входами сумматора, при этом первый, второй и третий фильтры имеют нелинейное полосное перекрытие,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3549806, кл, 179.1, опублик. 1971,2. Патент США3603738, кл. 179.1, опублик, 1971,