Способ измерения периода формантных колебаний речевых сигналов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111964710 ф4(22) Заявлено 18.12. 80 (21) 3220 бб 3/18-10 Р 1 М К з с присоединением заявки Мо С 10 Ь 1/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 07,10,82. Бюллетень Мо 37 1 З 1 УДК 621. 391. 19(088 8) Дата опубликования описания 071082(72 Авторизобретения ВСЕСОЮЗНАЯ ПАТЕНТНОТЕХНИЧЕСКАМ ЬИЬЛИЭТЕЫ В.В. Рыжиков(71) Заявитель Минский радиотехнический институт(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРИОДА фОРМАНТНЫХ КОЛЕБАНИЙ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к акустике и может быть использовано для автоматического распознавания и компрессии речи.Известен способ измерения периода формантных колебаний речевого сигна ла, при котором выделяют частотную область существования отдельной форманты, выделенный сигнал ограничивают, формируют сигналы в момент времени, соответствующие его переходам через нуль, выделяют сигналы голосового возбуждения речевого тракта и регистрируют время, соответствующее определенному числу сформированных сигналов, следующих за сигналом возбуждения 1 .Однако известному способу присущи следующие недостатки:зависимость точности и надежности измерения периода форматного колебания от надежности выделения из речевого сигнала сигналов голосового возбуждения речевого тракта,время измерения периода форматного колебания определяется временем, необходимым для выделения импульсов голосового возбуждения, которое может оказаться достаточно большим в случае использования для этой цели совершенных методов анализа основного тона.Известен также способ измерения периода формантных колебаний речевых сигналов путем выделения сигналов полосы частот, соответствующей отдельной форманте, ограничения выделенных сигналов,формирования сигналов в моменты времени, соответствующие переходам через нуль речевого сигнала, преобразования интервалов времени между соседними сформированными сигналами в сигналы, амплитуда которых пропорциональна этим временным интервалам, подсчитывают сигналы с одинаковой амплитудой эа заданное время измерения и определяют полупериод Формантных колебаний по амплитуде сигналов, число которых максимально 21. Недостатком известного способаявляется зависимость формы спектра от частоты основного тона, что вы 25 зывает значительную погрешностьизмерений.Цель изобретения - повышениеточности и надежности измерения периода формантных колебаний речеЗ 0 вых, сигналовПоставленная цель достигаетсятем, что после выделения формантныхколебаний их выпрямляют, дифференцируют, формируют сигнал, соответствующий модулю производной выпрямленных форментных колебаний, 5преобразуют сформированный сигналв импульсный сигнал, длительностькоторого пропорциональна половинезначения модуля производной, выделяют из полученной последовательности 10импульсы минимальный длительности,соответствующие полупериодам выпрямленных формантных колебаний с наибольшей амплитудой на периоде основного тона, регистрируют их длительность и по не судят о периоде формантных колебаний.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема примера реализации способа измерения периода 0формантных колебаний речевых сигна-лов на фиг. 2 - временные диаграммысигналов, поясняющие способ измерения периода формантных колебанийречевых сигналов, на котором:2 - колебание на выходе Формантного фильтра 2;2 ц - сигнал на выходе выпрямителя 3;23 - сигнал на выходе пиковогодетектора 5 1 штриховая линия) и сигнал на выходе схемы б получения модуля 1 сплошная линия),21 - сигнал на выходе схемы 7.. сравнения, 352 д - сигнал на выходе дискриминатора 8.Устройство для измерения периодаформантных колебаний речевых сигналовсодержит последовательно соединенные 40источник 1 речевого сигнала, Фильтр2 для выделения формантных колебаний, выпрямитель 3, дифференциатор 4,к выходу которого параллельно подключены пиковый детектор 5 и схемаб получения модуля сигнала. Выходыпикового детектора 5 и схемы б получения модуля сигнала подключенык соответствующим входам схемы 7сравнения, к выходу которой подключены последовательно соединенныедискриминатор 8 и регистратор 9 длительности импульсов.Устройство для измерения периода формантных колебаний речевыхсигналов работает следующим образом.С выхода источника 1 речевой сигнал поступает на вход формантногоФильтра 2. Под действием речевогосигнала на выходе формантного фильтра 2 возникают формантные колебания, 60.которые поступают на выпрямитель 3.С выхода выпрямителя 3 через дифференциатор 4 сигнал, соответствующийпроизводной выпрямпенного сигнала,поступает одновременно на входы пи ков.го детектора 5 и схемы б получения модуля. Сигнал с выхода пикового детектора 5 и сигнал с выхода схемы б получения модуля поступают на соответствующие входы схемы 7 сравнения, причем с выхода пикового детектора 5 на схему 7 сравнения поступает сигнал, равный половине максимального значения модуля производной выпрямленных формантных колебаний на периоде основного тона.В результате сравнения на выходе схемы 7 формируется сигнал, представляющий собой импульсную последовательность с различной длительностью импульсов, причем импульс, соответствующий полупериоду с максимальной амплитудой, имеет минимальную длительность. Полученная импульсная последовательность поступает на вход дискриминатора 8, с выхода которого импульсы с минимальной длительностью на периоде основного тона поступают в регистратор 9, где измеряется их длительность и принимается решение о длительности периода формантных колебаний.На выходе дискриминатора 8 длительность импульса пропорциональна измеряемому периоду формантных колебаний согласно соотношениюГ - (1 -- )Т ьР6 Ргде T - длительность импульса навыходе дискриминатора 8;Т -период формантных колебаний;Р - частота формантных колебаний,ЬР - ширина полосы форманты.Проведенные исследования подтверждают высокую точность измерения пе- риода формантных колебаний предлагаемым способом.Формула изобретенияСпособ измерения периода формантных колебаний речевых сигналов, основанный на выделении формантных колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, выделенные формантные колебания выпрямляют, дифференцируют, формируют сигнал, соответствующий модулю производной выпрямленных формантных колебаний, преобразуют сформированный сигнал в импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна половине значения модулю производной, выделяют из полученной последовательности импульсы, соответствующие полуперио964710 а Составитель Б. ПоспелИванова Техред М.Тепер Корректор Г, Решетн Редакт каз 7639/33 Тираж 390 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., додписно лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,дам выпрямленных формантных колебаний с наибольшей по абсолютнойвеличине амплитудой на периоде основного тона, регистрируют их длительность и по ней судят о периодеформантных колебаний. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3335225,кл. 179-1, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР Р 453731, кл. 6 10 Ь 1/02, 1972.