Устройство кодирования речевого сигнала в системах вывода информации голосом

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски н

Социалистические

Республик () 748498 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.09.77 (21) 2521031/18 10 с присоединением заявки,% (23) Приоритет (51)M. Кд.

6 10 l, 1/08

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень ¹ 26 оо делам изобретений и открытий (53) УДК 534. .852(088.8) Дата опубликования описания 17.07.80 (72) Авторы изобретения

П. С. Золотарев, A. B. Королев, А. Г. Андрутценко и A. Д. Дубовых (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВИ О СИГНАЛА, B СИСТЕМАХ ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ ГОЛОСОМ

Изобретение относится к области при- боростроения и может быть использовано в устройствах вывода информации в речевой форме иэ дискретных систем обработки информации, а также в технике электросвязи.

Известны устройства вывода информации, голосом, в которых кодирование речевого сигнала осуществляется при помощи анализаторов вокодерного типа (11. то

Недостатками вокодерных систем речевого ответа являются невысокое качество речи, сложность алгоритмов синтеза и наличие в анализаторах речевых сигналов сис-" тем аналоговых фильтров. В связи с этим

15 из систем речевого ответа наиболее широко применяются компилятивные системы, в которых кодирование речевых сигналов осуществляется импульсно-1содовой модуляцией.

26

Наиболее близким к предложенному по технической сущйости является усто ройство кодирования речевого сигнала в системах вывода информации голосом, содержащее кодер и первый сумматор, подключенный входом к выходу блока квантования 12).

Недостаток этого устройства состо ит в большой избыточности описания речевого сигнала.

Цель изобретения — сокращение избыточности описания речевогд сигнала.

Поставленная цель достигается за счет введения в устройство двух коммутаторов, четырех блоков задержки, пороговой схемой, второго сумматора, блока управления и вентиля. („тдин из выходов первого коммутатора подключен ко входу блока квантования, а другой вы- ход подключен одновременно ко входу первого блока задержки и к одному иэ входов второго сумматора. Другой вход второго сумматора соединен с выходом третьего блока задержки, а выход — с первым входом пороговой схемы. Один выход пороговой схемы подключен к другому входу первого коммутатора, другой выход— ко входу блока управления, выход кото4

98 4 вход вентиля 2, вход второго элемента задержки 4 и на вход первого сумматора 8, В исходном состоянии вентиль

2 открыт и значение Q(1) поступает па кодер 3 и далее в запоминающее устройство. Яа второй вход первого сумматора 8 в исходном состоянии посту-. пает нулевой сигнал с выхода второго коммутатора 7, поэтому сигнал на выходе первого сумматора 8 будет равен

Q (1). Сигнал u (1) с выхода первого сумматора 8 поступает одновременно на вход четвертого элемента задер>кки 12 и на вход третьего элемента задержки 11.

С выхода третьего элемента задержки снимается оценочное значение речевого сигнала в момент времени х(1 )ЬЦ:=Х(Ц и подается на первый вход второго сумматора 10, где значок "n," обозначает предсказываемое значение. В первый

« момент X(k«-Л1)= Х(Ц, в соответствии с теоремой Котельникова, D4 6 3/2Fb, I

На второй вход второго сумматора 10 через первый коммутатор 5 поступает истинное значение речевого сигнала

X (t +44 ), одновременно поступающее на вход первого элемента задержки 6. На выходе второго сумматора 10 будет сформирован разностный сигнал Лд =

= Х { Й + М) — >«(1 + М ), Разностный сигнал Л„поступает на вход пороговой схемы 9, В случае, если Ь ) г, где «-. некоторый порог, именуемый далее апертурой и задаваемый блоком управления

13, то пороговая схема 9 формирует соответствующий сигнал в блоке уп)>авления 13. Блок управления формирует первое значение P (t ) =0 последовательности Р (4 ) результатов предсказания, означабщсе, что предсказание второго значения речевого сигнала X(++6,t) не состоялось. Далее блок управления

13 выдает соответствующие управлющие воздействия на коммутаторы 7 и 5. С выхода блока квантования 1 значение Ь<, как следующее значение массива приращений <д(2), поступает через открытый вентиль 2 и кодер 3 в основное запоминающее устройство и на входы второго

Я элемента задержки 4 и первого сумматора

8. На второй вход первого сумматора

8 поступает с выхода второго коммутатора 7 значение речевого сигнала

X {i+hi) . На выходе третьего элемента задержки 11 будет сформировано предсказываемое значение речевого сигнала в момент времени (4 > 2ht ):

W(t 2ьЦ = Х (-ь i М ) М, 2() 3 7484 рого подключен одновременно к третьему, входу первого коммутатора, второму входу пороговой схемы, одному иэ входов второго коммутатора и к одному из входов вентиля. Выход вентиля соединен

5 с входом кодера, а вход соединен одновременно с выходом блока квантования и входом второго блока зедоржки, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, Вход 1О

«четвертого блока задержки соединен одновременно с выходом первого сумматора и со входом третьего блока задержки, а выход — с третьим входом второго коммутатора, четвертый выход которого.соединен1 с выходом первого блока задержки, а вью ход - со вторым входом первого сумматора.

На чертеже изображена структурная .схема предложенного устройства.

Устройство содержит блок квантования

1, вентиль 2, кодер 3, второй элемент задержки 4, первый коммутатор 5, первый элемент задержки 6, второй коммутатор 7, первый сумматор 8, пороговую схему 9, второй 25 сумматор 10, третий элемент задер>кки

11, четвертый элемент задержки 12, блок управления 13.

Запоминающее устройство, подключенное к выходу кодера (не показано), запи- 30 сывает не каждое значение приращения речевого сигнала Cl(4 ), полученное методом ДИКМ, а только те, которые необходимы для восстановления речевого сигнала с ошибкой, не превышающей задан- 35 ную величину t, В случае, если для восстановления речевого сигнала на а — М шаге может быть использовано приращение речевого сигнала, полученное на (С -1)м шаге, то значение приращения <о на -м шаге в запоминающее устройство не записывается. Для обозначения момен-, тов, когда для приращения речевого сигнала может быть использовано приращение, полученное на предыдущем шаге, вво- 45 дится массив предсказаний P ().

Элементы массива P (i ) могут принимать 1" или "0".

Устройство работает -следующим образом. Речевой сигнал Х (t. ) поступает 50 на вход первого коммутатора 5. В исходном состоянии сигнал, поступающий на .управляющий вход первого коммутатора 5 с блока управления 13, разрешает прохождение речевого сигнала на вход бло- 55 ка квантования 1. С выхода блока квайтования 1 значение речевого сигнала cl(1 ) поступает одновременно на

5 748498 (. Оответственно на веиходо второго суМматора 10 будет сформирован разностный. сигнал а = x(t ° 2 (=)-х(гМ).

Далее схема работает аналогично.

В случае, если А, I блок управления 13 по сигналу пороговой схемы 9 закроет вентиль 2, выдаст соответствующие управляющие воздействия на коммутаторы

5 и 7 и сформирует значение Р(< )=1. 10

Значение й„через первый коммутатор 5 не поступает на вход блока квантования

1. Таким образом, на первый вход первого сумматора 8 сигнал не будет поступать, а на второй вход первого сумматора 5

8 поступит через второй коммутатор 7 со второго элемента задержки 4 значение 0 (1). Соответственно на выходе третьего элемента задержки 11 будет сфорл мировано значение Х (4 J 2ht) равное х(+ 2 лФ) = х (1 at) = x(4), В дальнейшем схема работает аналогично

Таким образом, в запоминающее устройство выдается не каждое значение при- >5 ращения сигнала, а только существенные.

В предложенном устройстве количество выдаваемой для записи в ЗУ инфор Мации равно = 1,„- „+Хо (5uT), где J = 1/2Г „- объем массива предска-З0 заний, представляющего собой последовательность единиц и нулей, число которых равно числу отсчетов прира- 35

Н р щений1

К = Р— коэффициент сжатия;

Я вЂ” число приращений на единицу речевого сигнала; 40

Р— число предсказываемых, т.е. незаписываемых в память, коэффициентов

Р частота ограничения 45 спектра речевого сигнала.

Эффективность использования устройства кодирования определяется выражением

55. „а„

S K„ Jp K„Х,l .

СИевидно, что положительный эффект будет при 3 ) 1, те. при К +Х /Г(1. !

1ри F, = 4,5 кгц максимальная разрядность равна Р =4 бнт, т.е. должен быть

К "- 0,7 5. Моделирование устройства

V использованием речевого сигнала, кланг >ванного на 256 уровней с частотой (, >- = 9 кгц показало, что при значении апп<.ргуры р = 4 значение 3 ) 1, наприMep, при I = 4;> = 1 16; при г = 5 3-.- J.,24 и т.д. Значение среднеквадратичной погрешности восстановления речевого сигнала соответственно получены 0,7 1 и 0,95.

Таким образом, предло>кенное устройство позволяет сократить избыточность речевых сигналов за счет увеличения среднеквадратичной погрешности восстановления, Степень сокращения избыточности задается схемой управления путем изменения порога схемы. 9.

Формула изобретения то

Устройство кодирования речевого сигнала в системах вывода информации голосом, содержащее кодер и первый сумматор, подключенный входом к выходу блока квантования, о тли чаю щ ее с я тем, что, с целью сокращения избыточности описания речевого сигнала,. оно снабжено двумя коммутаторами, четырьмя блоками задержки, пороговой схемой, вторым сумматором, блоком управления, и вентилем, причем один иэ выходов первого коммутатора подключен ко входу блока квантования, а другой выход подключен одновременно ко входу первого блока задержки, к одному иэ входов второго сумматора, другой вход которого соединен с выходом третьего блока задержки, а выход — с первым входом пороговой схемы, один выход которой подключен к друго«у входу первого коммутатора, другой выход — ко входу блока управления, выход которого подключен одновременно к третьему входу первого коммутатора, второмувходу пороговой схемы, одному их входов второго коммутатора и к одному из входов вентиля, выход которого соединен с входом кодера, а вход соединен одновременно с выходом блока квантования и входом второго блока задер>кки, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, вход четвертого блока задержки соединен одновременно с выходом первого сумматора и со входом третьего блока задержки, а выход — с третьим входом второго коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом первого блока эадер>кки, а вы х ол со вторым входом первого сумматор I.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 485492, кл. G 10 ti 1/08, 1975.

748498

2. Петров В. П. Устройство кодирования речевых сигналов методом адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции. Труды института инженеров электронной и радиопромышленности"

3,976, № 4, с, 7 (прототип).

Составитель В. Мусаэлян

Редактор Т. Орловская Техред М. Кузьма Корректор E- Папп

Заказ 4246/40 Тираж 428 Подписное . ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4