Анализатор амплитуд и частот формант речевого сигнала

0 П И С А Н И Е953658ИЗОБРЕТЕН ИЯК ., АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРесттублик(22) Заявлено. 1 б. 01, 81 (21) 3235478/18-10с присоединением заявки РЙ(5 )М. Кл. О 101/02 Ьеударстеенный камнтетСССР аа делам язебретенкЯ я открцтяЯ(54) АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУД И ЧАСТОТ ФОРМАНТРЕЧЕВОГО СИГНАЛА 1Изобретение относится к акусти-ке и может быть использовано прианализе речевого сигнала,Известные анализаторы формантречевого сигнала рассчитаны на5выделение частоты форманты речевогосигнала без учета возможного влия-ния соседних формант, имеющих большую энергию Г 1 1 и 21.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяанализатор формантных частот речевого сигнала, имеющий в своем составе селектор формантных максимумов иряд каналов выделения, каждый из которых состоит из полосового фильтра,.детектора, интегратора, сумматора,устройства сравнения, двоичного накопителя, ключа, преобразователяи двоичного счетчика. 3 1. 2 ОНедостаток. анализатора заключается в невозможности раздельного выделения характеристик двух формантв частотных поддиапазонах возможного совместного их появления, поскольку амплитуда огибающей одной форманты может значительно превосходить амплитуду огибающей другой форманты, речевого сигнала и тем самым, маскирует последнюю.Цель изобретения - повышение точ" ности выделения амплитуд и частот формант речевого сигнала в диапазонах их совместного появления.Цель достигается тем, что в анализатор амплитуд и частот формант речевого сигнала, содержащий ряд ка" налов выделения, каждый из которых состоит из полосового фильтра, последовательно соединенных детектора и интегратора, последовательно соединенных устройства сравнения двоичного накопителя, ключа и преобраз 6" вателя, а также двоичного счетчика и сумматора, при этом выход полосово го фильтра соединен с входами детектора, устройства сравнения и двоичного счетчика, выход двоичного счет3 95365 цика соединен с управляющим входом ключа, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, а выход преобразователя подключен ко второму входу сумматора, дополнительно включены генератор тактовых импульсов, схема считывания, М схем ИЛИ, (М"1) схем сравнения, (М) схем управления и М регистров памяти, а в каждый канал выделения введен ана- ц лого-цифровой преобразователь, триггер Шмитта, ключевая схема и формирователь кода частоты форманты, причем информационный вход каждого аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу сумматора, а управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход каждого аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом ключевой схемы, вход каждого триггера Шмитта подключен к. выхо. ду преобразователя, а выход соединен с управляющим входом ключевой схемы, вход формирователя кода частоты форманты подключен к выходу ключевой схемы, выходы каждого нечетного формирователя кодов частоты форманты соединены с входами схемы ИЛИ, а выходы каждого четного Формирователя кода частоты Формауты соединены с входами схемы сравнения, первый выход каждой из схем сравнения соединен с последним входом схемы ИЛИ предыдущего канала, а второй выход подключен к первому входу схемы ИЛИ последующего канала, управляющий вход схемы сравнения подключен к выходу схемы управления, выход каждой схемы ИЛИ соединен с первым входом схемы управления, с информационным входом4 О регистра памяти и с соответствующим входом схемы считывания, выход схемы считывания подключен ко второму входу каждой схемы управления и к управляющему входу каждого регистра памяти. На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема анализатора,Анализатор амплитуд и частот формант речевого сигнала содержит полосовые фильтры 1, детекторы 2, устройства сравнения 3, двоичные счетчики 4, интеграторы 5,. двоичные накопители 6 ключи 7, преобразователи 8, сумматоры 9, аналого-цифровые преобразователи 1 О, триггеры Шмитта 11 ключевые схемы 12, генератор 8 ф13 тактовых импульсов, формирователь14 кодов частот формант, схемы сравнения 15, схемы ИЛИ 16, схемы управления 17, регистры памяти 18,схемы считывания 19.Анализатор работает следующим образом,Речевой сигнал поступает на входполосовых фильтров 1.Выделенный наодном из них сигнал, продетектированный детектором 2 и сглаженныйинтегратором 5, подается на один извходов сумматора 9. Одновременно свыхода полосового фильтра 1 сигналпоступает на вход сравнивающего устройства 3, которое формирует импульсы при равенстве двух смежных временных интервалов между переходами выделенного сигнала через нуль. Сформированные импульсы подаются на входдвоичного накопителя 6, С выходафильтра 1 сигнал подается также навход двоичного счетчика 4 с заданнымкоэффициентом пересчета, который подсчитывает количество переходов че,рез нуль сигнала на выходе фильтра 1.При переполнении счетчика 4 формиРуется импульс, открывающий ключ .7.Код зафиксированный к моменту открывания ключа 7. накопителем 6, поступает на вход преобразователя 8,который преобразует его в напряжение, величина которого пропорциональна коду, и запоминает его домомента появления следующего импульса переполнения счетчика 4. Такимобразом, величина напряжения на выходе преобразователя 8 пропорциональна количеству равных смежных временных интервалов между переходамичерез нуль сигнала, выделенного полосовым фильтром 1, отнесенному кобщему числу переходов через нульэтого же сигнала за время наполнения счетчика. Импульс переполненисчетчика 4 осуществлявт также сбросдвоичного накопителя 6 через заданное время задержки.выхода преобразователя 8 напряжение подается на второй входсумматора 9, На выходе сумматора 9появляется огибающая, которая харак.теризует энергию речевого сигнала вполосе фильтра 1, усиленная дляФорматных колебаний. Аналого-цифровой преобразователь 1 О преобразуетаналоговый сигнал в последовательность кодов, пропускаемых ключевойсхемой 12 при подаче на ее управляю5 95365щий вход импульса с выхода триггераШмитта 11. Синхронизация .аналогоцифрового преобразователя 10 внешняя - с выхода генератора 13 тактовыхимпульсов, Триггер Шмитта 11 срабаты-вает при наличии сигнала на выходепреобразователя 8, т.е. при наличиив полосе частот полосового фильтраустойчивого формантного колебания.Цифровые коды с выхода ключевой схе-. 1 Омы 12 поступают в формирователь 111кодов частот формант. Каждый формирователь содержит регистр с постояннохранимым средним значением частотытой полосы, в которой. он установлен, 1 ЬЭто значение (код) присоединяетсяв виде младших разрядов к коду, характеризующему амплитуду огибающейречевого сигнала,Совокупности формирователей 1 ч 20кодов формант, объединяющих поддиапазоны устойчивого появления Формант,объединяются по выходам посредствомсхем ИЛИ 16, В случае появления форманты в том или ином поддиапазоне 2 зустойчивого появления, равномерныйдвоичный код (амплитуда и частота)поступает в той или иной регистрпамяти 18, соответствующий той илииной форманте речевого сигнала,30 Анализатор амплитуд и цастот формант речевого сигнала, содержащий ряд каналов выделения, каждый из которых состоит из полосового фил-.тра; последовательно соединенных детектора и интегратора, последовательно соединенных устройства сравнения, двоичного накопителя, ключа и преобразователя, а также двоичного счетчика и сумматора, причем выход полосового фильтра соединен со входами детектора устройства сравнения и двоицного счетчика, выход двоичного счетчика соединен с управляющим входом ключа, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, а выход преобразователя подключен к второму входу сумматора, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности выделения амплитуд и частот формант речевого сигнала в диапазонах их сов местного появления, в него включены генератор тактовых импульсов, схема считывания, М схем ИЛИ, (М) схем сравнения, (М) схем управления и М регистров памяти, а.в каждый каналвыделения введен аналого-цифровой преобразователь, триггер Шмитта, . ключевая схема и формирователь кода частоть 1 форманты, причем информаци" онный вход каждого аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу сумматора, а управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход каждого аналогоцифрового преобразователя соединен с информационным входом ключевой схемы, вход каждого триггера Шмитта В случае появления форманты в поддиапаэоне неустойчивого появления (где возможно появление обоих соседних Формант), равномерный двоичный код (амплитуда и частота) поступает с выхода формирователя кодов частот на вход соответствующей схемы сравнения 15, В ее входах возможно появление одной или двух формант. В первом случае значение форманты может поступать либо (по первому выходу) на последний вход схемы ИЛИ 16, либо (по второму выходу) - на первый вход другой схемы ИЛИ 16, в случае наличия на входе первой схемы ИЛИ 16 значения Форманты в поддиапазонеустойчивого появления и срабатывания по этому значению соответствующей схемы управления 17, Во втором случае (появление двух формант) энацение младшей (например, первой) форманты поступает с первого выхода схемы сравнения 15 на последний вход первой схемы ИЛИ 16, а значение старшей (например, второй) 4 орманты .поступает с второго выхода схемы сравнения 15 на первый вход второй схемы ИЛИ 16. Работа последующих 8 6каналов выделения формант аналогична описанной выше.В результате значения форманты речевого сигнала записываются с выходом схем ИЛИ 16 в регистры памяти 18. При появлении на выходе всех схем ИЛИ 1 Ь двоицных кодов схема считывания 19 вырабатывает управляющий импульс, считывающий коды с выходов регистров памяти 18 и возвращающий в исходное состояние схемы управления 17,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность выделения амплитуд и частот формант речевого сигнала в диапазонах сов-. местного появления двух формант. Формула изобретения7 953658 8 подключен к выходу преобразователя, выход каждой схемы ИЛИ соединен с а выход соединен с управляющим входом первым входом схемы управления, с ключевой схемы, вход формирователя информационным входом регистра пакода частоты фо манты повыхо кф р ы подключен к мяти и с соответствующимы по входом схеду ключевои схемы, выходы каждо-мы считыван ия, выход схемы считываго нечетного формирователя ко ад ния подключен ко второму входу каждой частоты форманты соединены с вхо- схемы управления. и к управля ем дами схемы ИЛИ а выхо ы ка выходы каждого чет- входу каждого регистра памяти. ного формирователя кода частоты форманты соединены с входами схемы срав О сточники информации,Ипринятые во внимание при экспертизе сравнения соединен с последним входом 1. Авторское свидетельство СССР схемы ИЛИ предыдущего канала, а вто- У 649021, кл. О 101/02, 1977. рой выход подключен к первому входу 2. Патент США М 3335225 схемы ИЛИ последующего канала, уп кл. 179- 1, 1964. равляющий вход схемы сравнения под. Авторское свидетельство СССР ключен к выходу схемы управления, У 440690, кл. О 101/00 1971.1/5 Фипиа Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель Б. Поспеловктор А. Шандор Техред М. На ь Корректор Е. Рошко з 2 /7 Подписное ВНИИПИ Госуда Р