Устройство для синтеза речи

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНТЕЗА РЕЧИ, содержащее первьй счетчик, генератор импульсов, громкоговоритель , блок управления, блок памяти, выходы первой группы блока управления соединены с входами второй группы блока памяти, входы первой группы которого являются входами группы устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет уменьшения ошибок интерполяции, в него введены второй счетчик, генератор псевдослучайных чисел, одновибратор, кольцевой регистр, модулятор, выход которого соединен с входом громкоговорителя , первый вход модулятора соединен с третьим выходом блока управления , входы первой группы которого соединены с выходами второй группы блока памяти, выходы первой группы которого соединены с входами первой группы кольцевого регистра, первый вход которого соединен .с выходом генератора импульсов и третьим входом блока управления, первый выход кото&t U/iai:ti .ui.. рого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, выход которого соединен с третьим входом блока управления и с вторым входом кольцевого регистра, входы второй группы которого соединены с выходами второй группы блока управления, второй выход которого соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом кольцевого регистра, второй выход которого соединен с вторым входом модулятора, второй выход первого счетчика соединен с входом одновибратора , первьм выход которого соединен с вторым входом второго счетчика , выход которого соединен с входа (Л ми второй группы блока управления, второй вход которого соединен с первым входом второго счетчика и является первым входом устройства, второй выход одновибратора соединен с третьим входом кольцевого регистра, четвертый выход блока управления является выходом устройства, выходы третьCD СЛ ей группы блока памяти соединены с входами третьей группы блока управления . О5 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит первый, второй, третий и четвертый элементы И, преобразователь кодов, дешифратор и триггер, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй выход триггера является четвертым выходом блока , второй вход триггера является вторым входом блока, первый вход триггера соединен с выходом четвертого

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОЦИ \

РЕСПУБЛИК

SU„„

gag 6 06 Р 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

„, 43

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3434094/18-24 (22) 05.05.82 (46) 30.05.84. Бюл. № 20 (72) N.Ô.Бондаренко, А.Я.Дрюченко, Ю.П.Шабанов-Кушнаренко и С.А.Усенко (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники (53) 681.327(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 555424, кл. 5 10 L 1/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 613318, кл. G 06 F 3/16, 1978 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНТЕЗА

РЕЧИ, содержащее первый счетчик, генератор импульсов, громкоговоритель, блок управления, блок памяти, выходы первой группы блока управления соединены с входами второй группы блока памяти, входы первой группы которого являются входами группы устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства эа счет уменьшения ошибок интерполяции, в него введены второй счетчик, генератор псевдослучайных чисел, одновибратор, кольцевой регистр, модулятор, выход которого соединен с входом громкоговорителя, первый вход модулятора соединен с третьим выходом блока управления, входы первой группы которого соединены с выходами второй группы блока памяти, выходы первой группы которого соединены с входами первой группы кольцевого регистра, первый вход которого соединен .с выходом генератора импульсов и третьим входом блока управления, первый выход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, выход которого соединен с третьим входом блока управления и с вторым входом кольцевого регистра, входы второй группы которого соединены с выходами второй группы блока управления, второй выход которого соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом кольцевого регистра, второй выход которого соединен с вторым входом модулятора, второй выход первого счетчика соединен с входом одновибратора, первый выход которого соединен с вторым входом второго счетчи- @

Ф ка, выход которого соединен с входами второй группы блока управления, второй вход которого соединен с первым входом второго счетчика и является первым входом устройства, второй выход одновибратора соединен с третьим входом кольцевого регистра, четвертый выход блока управления является выходом устройства, выходы третьей группы бпока памяти соединены с входами третьей группы блока управления.

С5

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый, второй, третий и четвертый элементы И, преобразователь кодов, дешифратор и триггер, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй выход триггера является четвертым выходом блока, второй вход триггера является вторым входом блока, первый вход триггера соединен с выходом четвертого

1095167

30.элемента И, входы которого соединены с входами дешифратора и являются входами второй группы блока, выходы дешифратора являются выходами первой группы блока, второй вход преобразователя кодов является первым входом блока, входи группы преобразователя кодов являются входами первой группы блока, выходы группы преобразователя кодов являются выходами второй группы блока, выход преобразователя кодов

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вывода речевой информации иэ ЭВИ.

Известно устройство для синтеза речи, содержащее соединенные последовательно блок памяти, регистр, коммутатор двоичных сигналов, цифро-аналоговый преобразователь, коммутатор

1О аналоговых сигналов, подключенный к входам двух блоков накопительных конденсаторов, выходы которых соединены с соответствующими входами бло- ка интерполяции, выход последнего подсоединен к воспроизводящему уст15 эойств L1 3.

Недостатком данного устройства является его сложность(использование цифро-аналогового преобразователя и блока интерполяции усложняет уст- 20 ройство и, кроме того, снижает его надежность).

Известно также устройство для синтеза речи, содержащее генератор прямоугольных импульсов, блок управ25 ления, первый выход которого соединен с входом буферного блока памяти, воспроизводящее устройство, счетчик, блок сопряжения, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, блок сравнения, источник опорного напряжения. Выход блока сопряжения соединен с дополнительным входом буферного блока памяти, соединенного с блоком управления с обеспечением обратной связи, третий выход которого соединен с входом блока сопряжения, четвертый выход блока управления соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с 40 является вторым выходом блока, первый вход преобразователя кодов соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого является третьим входом блока управления, первые входы первого и второго элементов И являются входами третьей группы блока, выход первого элемента И является третьим выходом блока, выход второго элемента И"является первым вы" ходом блока.

2 первым входом блока сравнения и с вторым входом блока считывания, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с входом блока управления и установочным входом счетчика, генератор прямоугольных импульсов подключен к счетному входу счетчика, выходы которого соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, второй выход блока управления соединен с первым входом блока считывания, выход которого соединен с входом вос" производящего устройства (2 ).

Недостатком данного устройства является его низкая надежность, обусловленная применением ионоскопа в блоке считывания.

Цель изобретения — повышение на" дежности устройства за счет уменьшения, ошибок интерполяции.

Цель достигается тем, что в устройство для синтеза речи, содержащее первый счетчик, генератор импульсов, блок управления, блок памяти,.громкоговоритель, причем выходы первой группы блока управления соединены с входами второй группы блока памяти, входы первой группы которого являются входами группы устройства, дополнительно введены второй счетчик, генератор псевдослучайных чисел,,одновибратор, кольцевой регистр, модулятор, выход которого соединен с входом громкоговорителя, первый вход модулятора соединен с третьим выходом блока управления, входы первой группы которого соединены с вывход которого является третьим входом блока управления, первые входы первого и второго элементов И являются входами третьей группы блока, выход первого элемента И является третьим выходом блока, выход второго элемента И является первым выходом блока. о

На фиг. 1 представлена схема устройства для синтеза речи; на фиг.2 структура командй органиэации данных из ЭВИ; на фиг. 3 — схема блока управления.

Устройство для синтеза речи содержит блок 1 памяти, второй счетчик 2, генератор 3 импульсов, блок 4 управления, генератор 5 псевдослучайных чисел, первый счетчик 6, одновибратор 7, кольцевой регистр 8, модулятор 9, громкоговоритель 10, пер" вый вход 11 устройства, второй вход 12 устройства, выход 13 устройства.

Блок 4 управления содержит первый элемент И 14, преобразователь 15 кодов для согласования разрядности кольцевого регистра с форматом двоичного кода речевого эталона, дешифратор 16 и триггер 17 и четвертый элемент И 18, второй 19 и третий 20 элементы И.

Устройство для синтеза речи работает следующим образом.

Управляющая программ в зависимости от характера синтезируемых речевых сообщений выбирает из запоминающего устройства в нужной последовательности соответствующие речевые эталоны, формирует команды (фиг. 2) и засылает их в блок 1 памяти сйнтезатора. Команда имеет следующую структуру организации данных:

ПД вЂ” поле данных, служит для занесения двоичного кода элементарного речевого эталона; ПС вЂ” поле счета, служит для помещения управляющей информации, а именно: 21 — длина двоичного кода элементарного речевого эталона, записанного в поле данных, 22 — длительность звучания, 23 — уровень громкости, 24 — блокировка датчика псевдослучайных чисел.

Кроме того, по входу 12 в счетчик 2 (команд) заносится общее число команд, переданных в блок 1 памяти.

Блок управления представляет собой специализированный дешифратор, который вырабатывает управляющие сигналы в зависимости от условий текущей фа15

3 1095167 4 ходами второй группы блока памяти, выходы первой группы которого соединены с входами первой группы кольцевого регистра, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов и третьим входом блока управления, первый выход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, выход которого соединен с третьим входом блока управления и 1п с вторым входом кольцевого регистра, входы второй группы которого соединены с выходами второй группы блока управления, второй выход которого соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом кольцевого регистра, второй выход которого соединен с вторым входом модулятора, второй выход первого счетчцка соеди- 2О нен с входом одновибратора, первый выход которого соединен с вторым входом второго счетчика, выход которого соединен с входами второй груп пы блока управления, второй вход ко- 25 торого соединен с первым входом второго счетчика и является первым входом устройства, второй выход одновибратора соединен с третьим входом кольцевого регистра, четвертый выход блока управления является выходом устройства, выходы третьей группы блока памяти соединены с входами третьей группы блока управления.

Блок управления содержит первый, второй, третий и четвертый элементы И, преобразователь кодов, дешифратор и триггер, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, вто- 40 рой выход триггера является четвертым выходом блока, второй вход триггера является вторым входом блока, первый вход триггера соединен с выходом четвертого элемента И, входы которого соединены с входами дешифратора и являются входами второй группы блока, вьг оды дешифратора являются выходами первой группы блока, второй вход преобразователя кодов является первым входом блока, входы группы преобразователя кодов являются входами первой группы блока, выходы группы преобразователя кодов являются выходами второй группы блока, вы55 ход преобразователя кодов является вторым выходом блока, первый вход преобразователя кодов соединен с выходом третьего элемента И, первый

S 10951 эы синтеза. Блок 4 управления считыsaeva содержимое поля счета первой команды, согласует разрядность кольцевого регистра 8 с форматом двоичного кода речевого эталона, заносит в пер- 5 вый счетчик 6 (циклов) содержимое поля 22 (дополнение числаМ, где N— емкость счетчика) команды, а в модулятор 9 — содержимое поля 23, а также заносит содержимое поля данных в. кольцевой регистр 8 и запускает его.

С выхода кольцевого регистра 8 двоичный код речевого эталона поразрядно поступает на модулятор 9 и с него— на громкоговоритель 10. После того, как счетчик 6 заполнится, на его втором выходе установится управляющий сигнал, запускающий одновибратор 7 и переводящий блок 4 управления в режим считывания очередной команды.

Одновибратор 7 сбрасывает содержимое кольцевого регистра 8 и заносит еди" ницу в счетчик 2. Генератор 5 псевдослучайных чисел управляет физической длиной элементарного сегмента в каждом цикле, воздействуя непосредственно на структурные элементы речи.

В последующих циклах взаимодействие функциональных узлов устройства будет аналогичным. Однако, как только заполнится счетчик 2, блок 4 управления установит на выходе 13 сигнал

"Устройство кончило", в ответ на который ЭВИ должна прислать либо новый набор команд, либо снять с вхо„3S да 12 сигнал, разрешающий работу устройства., Для понимания работы блока управления рассмотрим более детально устройство и особенности функционирова40 ния преобразователя 15 для согласования разрядности кольцевого регистра с форматом двоичного кода речевого эталона и дешифратора 16.

В качестве кольцевого регистра используется линейка триггеров, обеспечивающая как параллельное, так и последовательное занесение информации перед началом синтеза отдельного звука. Циклическое поразрядное счи50 тывание содержимого кольцевого регистра в процессе синтеза осуществляется не за счет продвижения информации в нем, а за счет циклического формирования адреса считываемого разряда. Такой способ организации

5S регистра позволяет не только упростить процедуру согласования его разрядности с форматом эталонного

67 Ь звука, но и избежать излишних аппаратурных затрат.

Необходимость согласования формата связана с тем, что разрядность регистра фиксирована, в то время как разрядность или формат эталона для различных звуков могут быть различными, и к тому же весьма значительными. Для согласования формата достаточно определенным образом управлять формированием адресов счетчика адреса разряда регистра. Это достигается следующим образом.

Счетчик 6 (адреса) состоит из двух синхронно работающих частей (счетчиков), на. счетные входы которых поступают импульсы тактовой частоты. Первая часть счетчика 6 считает от единицы до четырех и формирует текущий адрес разряда кольцевого регистра. Вторая часть счетчика 6, кроме счетного входа, включенного параллельно счетному входу первой части счетчика 6, имеет входы параллельного занесения, включенные на выходы регистра области поля счета команды в блоке 1 памяти, Благодаря этому в начале каждого цикла в него заносится обратный код числа разрядов эталона звука. Выходы этого счетчика поступают на восьмивходовую схему совпадения. Вторая часть счетчика 6 заполнится полностью, как только он насчитает заданное полем 1 число тактовых импульсов. В этот момент сработает схема совпадения, включенная на его выходе, и сигнал с выхода блока 4 управления модифицирует на единицу содержимое счетчика 6.

Изменение состояния счетчика 6 вызовет срабатывание одновибратора (расположенного в счетчике 6), который обеспечит по входу 2 блока 4 управления сброс в исходное состояние обоих счетчиков. При этом первый счетчик 6 сбросится в нулевое состояние н в следующем цикле начнет счет с единицы. Второй счетчик 2, поскольку его входы параллельного занесения постоянно включены на входы области поля счета команды в блоке 1 памяти. окажется установленным в начальное состояние, соответствующее обратному коду числа разрядов эталона звука.

Таким образом, в каждом последующем цикле работа счетчиков адреса разряда кольцевого регистра повторится аналогично выше описанному спосо,бу.

109

Дешифратор 16 адреса команд обеспечивает выбор (логическое подключение) корпусов интегральных схем блока памяти, хранящих всю информацию выбранной команды.. При выборе соответствующих корпусов интегральных схем активизируются все их выхо" ды, т.е. информация, содержащаяся в них, становится доступной на протяжении всего времени между очередной сменой состояний счетчика команд.

Входы дешифратора команд подключены к выходам счетчика 2, который организован аналогично счетчику адреса разряда peracapa в схеме согласования формата.

Триггер 17 обеспечивает работу синтезатора с момента возбуждения каналом ЭВМ по входу 12 и до окончания выполнения последней команды синтеза.

После того, как ЭВМ передаст в блок памяти синтезатора необходимый набор команд и занесет соответствующую информацию в счетчик команд, программно будет возбужден по входу 12 сигнал высокого уровня. Триггер 17 установится в единичное состояние и разрешит работу элементов И 14, 19, 20. Элементы И 14 и 19 обеспечивают передачу в блок 5 и 9 синтезатора содержимое соответствующих полей команды из блока памяти для последующего управления их работой. Элемент И 20 обеспечивает подачу синхроимпульсов генератора тактовой частоты на счетный вход схемы согласования формата и тем самым обеспечивает процесс синтеза.

В процессе синтеза содержимое счетчика 6 и счетчика 2 будет изменяться.

Поскольку входы элемента И 18 соединены с выходами счетчика 2 по входу 2 г блока 4 управления, то в тот момент, когда счетчик 2 заполнится полностью (т.е., все команды выполнены), сработает элемент И 18 и по входу сбросит триггер 17 в исходное состояние. Потенциал низкого уровня

5167 8 на единичном выходе триггера запретит работу элементов И 14 группы, а потенциал высокого уровня с инверсного выхода триггера возбудит вы5 ход 13, извещая канал ЭВМ о том, что выполнение принятого набора команд завершено. В ответ ЭВМ либо пришлет новый набор команд, либо логически отключится от синтезатора.

Счетчик 6 (циклов) управляет длительностью звучания синтезируемых звуков. К моменту начала выполнения каждой команды по входам параллельно15 го занесения в него заносится содержимое области .2 поля счета выбранной команды. Это содержимое представляет собой обратный код числа циклов эталона звука. Каждый раэ изменение

20 состояния счетчика 6 используется для сброса счетчика 2 в исходное состояние. На выходе счетчика 6 также включена восьмивходовая схема совпадений, которая срабатывает как

25 только все разряды счетчика заполняются "единицами".

Выход счетчика 6 подключен к входу одновибратора 7. Одновибратор 7 запускается и формирует имЗ0 пульс гашения, обеспечивающий сброс в исходное (нулевое) состояние кольцевого регистра 8, кроме того, импульс гашения поступает на вход счетчика 2 в качестве счетного импульса

35 и модифицирует его состояние на единицу.

Данное устройство для синтеза речи не содержит прецизионных, громоздких и дорогостоящих блоков, таких, 40 например, как преобразователь коданалог, перестраиваемые режекторные фильтры, управляемые генераторы сложных напряжений и т.п., вся его схема реализована на логических элементах.

45 Устройство выполнено в виде компактной приставки с неограниченным ресурсом.работы"и подключается в линию стандартного интерфейса мультиплексного канала ЭВМ, как внешний терминал.

1095167

1095167

Составитель Н.Максимов

Редактор М.Товтин Техред С.Мигунова Корректор Т.Кугрышева

Заказ 3598/30 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ó êãoðîä, ул.Проектная, 4