Вокодер

 

Изобретение относится к анализу и синтезу речи и может быть использовано в системах вокодерной телефонии. В вокодере передаточная функция голосового тракта аппроксимируется кубическими В-сплайнами, что повышает качество синтеза речи. При анализе речевого сигнала подбор параметров сигнала возбуждения и сплайна, аппроксимирующего передаточную функцию голосового тракта, производится совместно, исходя из минимизации среднеквадратичной ошибки синтеза. В устройстве отсутствует классическая схема выделения основного тона. Для подбора оптимальных параметров используются блоки быстрого преобразования Фурье и Уолша. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 10 L 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

OCVAAPCTBEHHblA KOaMTET

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРИТИЯМ

ГЮИ ГННТ СССР (21) 4116883/24-10 (22) 09.09.86 (46) 30.06.89.Бюл. № 24 (72) Ю.В.Захаров (53) 534.782(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

909676, кл. G 10 1, 7/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1434487,, кл. Г 10 I, 7/06, 1986. (54) ВО1(ОДЕР (57) Изобретение относится к анализу синтезу речи и может быть использовано в системах вокодерной телефонии. В вокодере передаточная функция

Изобретение относится к речевой

Йнформатике и может быть использовано в вычислительной технике и технике связи для кодирования, передачи и синтеза речевых сообщений.

Пель изобретения — повышение качества синтезируемой речи.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого вокодера °

Вокодер состоит из последовательно соединенньж источника 1 речевого сигнала, анализатора 2, канала 3 связи и синтезатора 4. Аналзиатор 2 содержит последовательно соединенные фильтр 5 нижнЛ частот, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 с тактовым генератором 7, блок 8 быстрого преобразования урье (БПФ), первый блок 9 умножения с генератором 10 псевдослучайной последовательности, второй блок 11 оперативной памяти, третий блок 12 умножения с первым блоком 13 по тоя пзой памяти, блок 14

„.SU„„) 490689 А 1

2 голосового тракта аппроксимируется кубическими В-сплайнами, что повышает качество синтеза речи. При анализе речевого сигнала подбор параметров сигнала возбуждения и сплайна, аппроксимирующего передаточную функцию голосового тракта, производится совместно, исходя из минимизации среднеквадратичной ошибки синтеза.

В устройстве отсутствует классическая схема вьщеления основного тона.Для подбора оптимальных параметров используются блоки быстрого преоб1зазования Фурье и Уолша ° 1 ил. быстрого преобразования Уолша (БПУ), первый блок 15 оперативной памяти, второй блок 16 умножения с вторым блоком 17 постоянной памяти и первый накапливающий сумматор 18. Ана лизатор 2 содержит также четвертый блок 19 умножения, соединенный входа ми с входами третьего блока 20 оперативной памяти и второго блока 16 умножения, а вьжодами через второй накапливающий сумматор 21 — с :блоком 22 выбора максимума, выходы которого соединены с кодером 23 и вторым входом третьего блока 20 оперативной памяти. Выход кодера 23 является выходом анализатора 2.

Декодер 24 служит входным блоком синтезатора 4, который содержит блок

25 постоянной памяти, первый блок 26 умножения, вход которого соединен с декодером 24, а выход через третий накапливающий сумматор 27 — с входом третьего блока 31 умножения, с кото149()689 м

ДЕ,,= С„

15 п1

30

50

55 ментами сигнала рым такж связаны генератор 28 функций Уолша и генератор 29 псевдослучайной последовательности через второй блок 30 умножения, выход третьегo блока 31 умножения через блок 32 обратного преобразования Фурье (ОБПФ) и цифроаналоговый преобразователь (11АП) 33 связан с фильтром 34 нижних частот, выход которого является выходом синтезатора 4.

Вокодер работает следующим образом.

Исходный речевой сигнал с выходя источника 1 речевого сигнала фильтруется в фильтре э нижних частот и преобразуется в цифровые отсчеты в

И1П 6. Период взятия отсчетов определяется тактовым генератором 7.

В блоке 8 БПФ по И цифровым отсчетам вычисляется сп ктр исходного речевого сигнала Х (Ы ) на анализируемом сегменте. В первом блоке 9 умножения спектр х (а1„) перемножается с двоичной псевдослучайной последовательностьo S ((1l„), Полученная в результ(i I е перемножения последователь ность к) а к) (к) запоминается во второ i блоке 11 оперативной памяти. В третьем блоке 12 умножения 11еремножаются последовательностb Х (а1 1 и базисные функци11

S К

Ч 1„(а1,,), m = 1,...,М,отсчеты которых хранятся í первом блоке 13 постоянной памяти. В качестве базисных функций целесообразно использовать

В-сплайны, Па вход блока 14 БПУ поступает последовательность

RÄ(к) = х (юк) s (c..) (Рв(-к) °

В блоке 1 4 БПУ вычисляются коэффициенты разложения этой последовательности по дискретным функциям

Уолша к „(а1„): — О,...,N/2-1.

Результаты преобразования заносятся в первый блок 15 оперативной памяти. Во втором блоке 16 умножения перемножавтся комплексные величины и величины Ь „, хранящиеся во втором блок 17 постоянной памяти.

Величины и — это элементы матрицы, м полученной обр;1 11е11ием матрицы с эле— где Я вЂ” диапазон час.тот речевого сигнала, В первом накапливающем сумматоре 18 полученные произ;1едения сумми5 руются, и в третьем блоке 20 оперативной памяти запоминаются величины м

С и = Х. b EIEÄ(,п =1,М, 1 = ON/2-1.

Одновременно с помощью четвертого блока 19 умножения и второго накапливающего сумматора 21 вычисляются величины где + — знак сопряжзния.

В блоке 22 выбора максимума определяется макС для которого

Д Е; принимает максимал1-ное значение. В соответствии с. найденным н кодер 23 с вь(хода третьего

МЙКс блока 20 оперативной памяти поступают соответствующие величины С

m = 1,...,M.

Параметры 1 маркс= С „„ через канал 3. связи поступают I3 синтезатор 4. Гене ратор 28 функций Уолша по параметру 1, поступившему иэ декодера макс

24, нырабать1вает дискретную функцию

Уолша W кс(<Е„), которая во втором блоке 30 умножения перемножается с посл .довательностью 8(ц,), вырабатываемой генератором 29 псевдослучайнои последовательности, На второй вход третьего блока 31 умножения поступает последовательность („) = и. (-,) s (Ä); которая представляет собой спектр

cHI í÷ë I возбуждеHIIEI В первом блоке

26 умножения перемножавтся параметры С, поступающие пэ декодера 24, и

1п отсчет11 базисных функций с „,(а1„), хранящиеся в блоке 25 постоянной памяти. Полученные произведения поступают в накапливающий сумматор 27, с выхода которого на первый вход третьего блока 31 умножения поступает последовательность м

Н(, „) =; — С г,(1„), tel -=1 которая представляет собой оценку передаточной функции голосового тракта, Спектр синтезированного речевого (а1 ) И (u)„) Р (Ы ) Вокодер, состоящии из последовательно включенных источника речевого сигнала, анализатора, канала связи и синтезатора, анализатор содержит последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого является входом анализатора, аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с выходом тактового генератора, блок быстрого преобразования Фурье и первый блок умножения, второй вход которого соединен с выкодом генератора псевдослучайной последовательности, последовательно соединенные блок быстрого преобразования Уолша и первый блок оперативной памяти, последовательно соединенные второй блок умножения и первый накапливающий сумматор, последовательно соединенные второй накапливающий сумматор и блок выбора максимума и кодер, выход которого является выходом анализатора, синтезатор содержит последовательно соединенные декодер, вход которого является входом синте5 1 в блоке 32 ОЬПФ преобразуется н последовательность цифровых отсчетов, которые в 11АП 33 и фильтре 34 нижних частот преобразуются в аналоговый синтезированный речеBoA сигнал. Параметры i и Г, m = 1,...,Г1, помс1 кС лученные в анализаторе 2, минимизируют ошибку совместно по всем возможным спектрам сигнала возбркдения P .(а ) и всем

1 возможным передаточным функциям

П (ы ) . Кроме того, аппроксимация передаточной функции сплайнами согласуется со свойствами слуха, что улучшает восприятие синтезированной речи. ор мул а,иэобретения р()лч 6 затора, и первый блок умножения, последовательно соединенные генератор функций Уолша и второй блок умножения, второй вход которого соеди5 динен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, и последовательно соединенные блок обра ного быстрого преобразования Фурье, 1ð цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, выход которого является выходом синтезатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества синтезируемой речи, в анализатор введены второй и третий блоки оперативной памяти, третий и четвертый блоки умножения, первый и второй блоки постоянной па мяти, выход первого блока умножения

2р соединен с входом блока быстрого преобразования Уолша через второй блок оперативной памяти и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока посто»

25 янной памяти, выход первого накапливающего сумматора подключен к коде- ру через третий блок оперативной памяти, второй вход которого соединен с вторым входом кодера и выходом

3Q блока выбора максимума, выход первого накапливающего сумматора подключен к входу второго накапливающего сумматора через четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока оперативной памяти и первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока постоянной памяти, в синтезатор введены блок

4р постоянной памяти, накапливающий сумматор и третий блок умножения, выход блока постоянной памяти соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого подключен к вхо45 ду блока обратного быстрого преобразования Фурье через накапливающий сумматор и третий блок умножения,второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения.! /б (! (! (> (> (!

1/> ) !

) 1> бс ! 1 ((1)

I, )

L, ) (1.11

f (.,1.) ) !

I ! ф (ц

-) 1У !

19 г (ъ

1 (1 (if () Vt:;(((., !>),. (e)(1(11((1 ( 1 Зб) - (" 7, )()

, I("I(. б, !б ) ., ()) (. fB(((. . ; 1. ) .

11 1(135, 1()3(1.: .! ):1

:I)(. (/ гб

) ° <

"(:. )PО.,.

III>())((() ., ((1) ("(бб (11 (>(Я, . .(1 >L: .