DE1300150B

DE1300150B - Arrangement for controlling the feed points of the potential field of a speech synthesizer

Info

Publication number: DE1300150B
Application number: DE1967V0034876
Authority: DE
Inventors: Tscheschner; Dr-Ing Walter; Pohlink Manfred
Original assignee: Elektronische Rechenmaschinen Wissenschaftlicher Industriebetrieb VEB
Current assignee: Elektronische Rechenmaschinen Wissenschaftlicher Industriebetrieb VEB
Priority date: 1967-11-23
Filing date: 1967-11-23
Publication date: 1969-07-31

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Einspeisepunkte des Potentialfeldes eines Sprachsynthesators.The invention relates to an arrangement for controlling the feed points of the potential field of a Speech synthesizer.

Es ist eine Anordnung zur Steuerung von Frequenzhüllkurven beim Kanalsystem zur elektronisehen Sprachsynthese bekannt, bei der aus einfachen elektrischen Signalen ein kontinuierlicher Sprachfluß produziert wird, wobei zur Einleitung von Steuerparametern in den einzelnen Kanälen Eingänge von Modulatoren vorgesehen sind, die über ein Potential- bzw. Strömungsfeld verknüpft sind.It is an arrangement for controlling frequency envelopes in the channel system for electronic viewing Speech synthesis is known, in which simple electrical signals create a continuous flow of speech is produced, with inputs from Modulators are provided which are linked via a potential or flow field.

Im Prinzip wird hier die lautbildende Funktion des Artikulationsorgans durch ein elektrisches Bewertungsnetzwerk nachgebildet. Die die Form der in F i g. 1 a für den deutschen Konsonanten »f« und *5 den deutschen Vokal »i« dargestellten Spektralhülle entscheidende Übertragungsfunktion wird dabei mit ausreichender Genauigkeit durch zwei im Potentialfeld fixierte Einspeisepunkte, wie in F i g. 1 b dargestellt, bestimmt. In Richtung der x-Achse des Koordinatensystems ist dabei die Frequenzlage und in Richtung der y-Achse die Bandbreite aufgetragen. Über die Lage der Einspeisepunkte im Koordinatensystem sind somit die für jede Übertragungsfunktion eines Lautes typischen Polstellen 21, 22 (Formanten) nach Frequenzlage und Bandbreite eindeutig festgelegt. Durch zeitliche Verschiebung der Punkte im Feld kann unter Berücksichtigung bestimmter Zeitbedingungen eine Lautfolge synthetisiert werden. Die Einspeisepunkte werden hier durch zwei von Hand bediente Schleifkontakte dargestellt.In principle, the sound-forming function of the articulation organ is performed by an electrical evaluation network replicated. Which the form of the in F i g. 1 a for the German consonant "f" and * 5 The transfer function which is decisive for the spectral envelope represented by the German vowel »i« is included sufficient accuracy through two feed points fixed in the potential field, as in FIG. 1 b shown, certainly. The frequency position is in the direction of the x-axis of the coordinate system and in The bandwidth is plotted in the direction of the y-axis. About the position of the feed points in the coordinate system are thus the poles 21, 22 (formants) typical for every transfer function of a sound clearly defined according to frequency and bandwidth. By shifting the points in the Field, a sound sequence can be synthesized taking into account certain time conditions. the Infeed points are represented here by two manually operated sliding contacts.

Die Handsteuerung gestattet jedoch nur die Erzeugung stationärer Laute. Das resultiert aus der verhältnismäßig langen Einstellzeit, die erforderlich ist, um von einer Formantkombination in die andere überzuwechseln. Die für das Sprachverständnis erforderlichen Zeitbedingungen sind nicht einhaltbar.However, the hand control only allows the generation of stationary sounds. That results from the proportionate long settling time required to move from one formant combination to the other to transfer. The time constraints required for language comprehension cannot be met.

Für die Bildung von Lautverbindungen bzw. ganzen Worten ist ein schnelles Steuern des Potentialfeldes innerhalb weniger Millisekunden und definier- 4<> ten Zeitpunkten unbedingt notwendig, weil eine synthetische Lautverbindung genauso schnell und exakt ablaufen muß wie eine natürlich gesprochene, um eine brauchbare Sprachreproduktion zu liefern.Rapid control of the potential field is essential for the formation of sound connections or whole words within a few milliseconds and defining 4 <> th points in time are absolutely necessary because a synthetic sound connection is just as quick and precise must run like a naturally spoken one in order to provide a usable speech reproduction.

Es ist Zweck der Erfindung, die bestehenden Nachteile weitestgehend zu vermeiden.It is the purpose of the invention to avoid the existing disadvantages as far as possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur digitalen Steuerung zu schaffen, mit der die Einspeisepunkte im Potentialfeld beliebig genau, schnell und in jeder gewünschten Richtung verschoben werden können.The invention is therefore based on the object of creating an arrangement for digital control, with which the feed points in the potential field are as precise as required, quickly and in any desired direction can be moved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein ^-Ringzähler und ein y-Ringzähler vorgesehen sind, die aus bistabilen, über Torschaltungen verbundenen Kippschaltungen bestehen und entsprechend der Lautdarstellung stillsetzbar sind, daß die Torschaltungen zu Torgruppen zusammengefaßt sind, die von je einer einer x-Suchlaufschaltung und einer y-Suchlaufschaltung zugeordneten bistabilen Kippschaltung angesteuert werden, und daß den Ringzählern ein gemeinsamer Taktgenerator vorgeschaltet und ein den Einspeisepunkt des Potentialfeldes bestimmender Koordinatenschalter nachgeschaltet ist, wobei Torschaltungen und Oder-Schaltungen der entsprechend der Lautdarstellung angesteuerten Suchlaufschaltungen derart kombiniert sind, daß bei Vergleich einer größeren Zahl mit einer kleineren die jeweils im Ausgang der Suchlaufschaltung vorgesehene bistabile Kippschaltung durch einen Steuerimpuls stets in den Zustand L kippt.According to the invention, the object is achieved in that a ^ -ring counter and a y-ring counter are provided, which consist of bistable, flip-flops connected via gate circuits and can be stopped according to the sound representation that the gate circuits are combined into groups of goals, each of which is an x -Search circuit and a y-search circuit associated bistable flip-flop are controlled, and that the ring counters are preceded by a common clock generator and a coordinate switch determining the feed point of the potential field is connected downstream, with gate circuits and OR circuits of the search circuits controlled according to the sound representation are combined in such a way that at When comparing a larger number with a smaller one, the bistable flip-flop circuit provided at the output of the search circuit always flips into state L by a control pulse.

Das erfindungsgemäße Steuersystem ermöglicht eine schnelle und beliebige Veränderung der Einspeisepunkte im Potentialfeld, da die Einspeisung nicht mehr von Hand, sondern elektronisch gesteuert wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, die einzelnen Laute beliebig zu kombinieren und aneinanderzureihen und somit Lautverbindungen und komplette Wörter zu bilden.The control system according to the invention enables the feed points to be changed quickly and as required in the potential field, as the feed is no longer manually but electronically controlled will. This makes it possible to combine the individual sounds as desired and to string them together and thus to form phonetic connections and complete words.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. In the drawing shows

F i g. 1 a die Spektralhüllen des deutschen Vokals »i« und des deutschen Konsonanten »f«,F i g. 1 a the spectral envelopes of the German vowel "i" and the German consonant "f",

F i g. 1 b die Darstellung zweier Einspeisepunkte im Potentialfeld in Verbindung mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen ^-Ringzähler 15 und y-Ringzähler 14,F i g. 1 b shows two feed points in the potential field in connection with the one according to the invention provided ^ -ring counter 15 and y-ring counter 14,

F i g. 2 den Aufbau eines Ringzählers,F i g. 2 the structure of a ring counter,

F i g. 3 den Aufbau einer Suchlaufschaltung,F i g. 3 the structure of a search circuit,

F i g. 4 den Aufbau des Koordinatenschalters,F i g. 4 the structure of the crossbar,

F i g. 5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung.F i g. 5 shows a block diagram of the arrangement according to the invention.

Der Ringzähler gemäß F i g. 2 mit den Zählstufen 1 bis 5 besteht aus bistabilen Kippschaltungen 30 bis 34, die über Torschaltungen verbunden sind. Die einzelnen Torschaltungen sind zu Torgruppen 19, 20 zusammengefaßt und erhalten ihre Steuerspannung von einer bistabilen Kippschaltung 11 der in F i g. 3 dargestellten Suchlaufschaltung. Der Taktgenerator 10 übernimmt das Weiterschalten der einzelnen Zählstufen 1 bis 5, d. h., die Taktfrequenz bestimmt die Umlaufgeschwindigkeit des Ringzählers. Durch die Torschaltungen 25 bis 29 kann der Taktimpuls für die einzelnen Zählstufen 1 bis 5 gesperrt werden, so daß der Ringzähler an dieser Stelle stehenbleibt.The ring counter according to FIG. 2 with counting levels 1 to 5 consists of bistable multivibrators 30 to 34, which are connected via gate circuits. The individual gate connections are for gate groups 19, 20 summarized and receive their control voltage from a bistable flip-flop 11 of the in F i g. 3 shown search circuit. The clock generator 10 takes over the switching of the individual Counting levels 1 to 5, i.e. In other words, the clock frequency determines the speed of rotation of the ring counter. By the gate circuits 25 to 29, the clock pulse for the individual counting levels 1 to 5 can be blocked, so that the ring counter stops at this point.

Die Suchlauf schaltung zeigt F i g. 3. Ihre Aufgabe besteht darin, die bestehende Einstellung des Ringzählers nach F i g. 2 mit der folgenden zu vergleichen und aus diesem Vergleich die Laufrichtung des Zählers zu bestimmen. Die Suchlaufschaltung besteht aus einer bistabilen Kippschaltung 11, die über Torschaltungen 35 bis 42, die mit Oder-Schaltungen 43 bis 46 kombiniert sind, gesteuert wird. Fällt die bistabile Kippschaltung 11 in den Zustand L, wird die Torgruppe 19 des Ringzählers geöffnet, und der Zähler läuft rückwärts. Ein Umschlagen der bistabilen Kippschaltung 11 in den Zustand 0 kehrt die Zählrichtung des Ringzählers um. Die Torschaltungen 35 bis 42 und die Oder-Schaltungen 43 bis 46 sind so kombiniert, daß bei Vergleich einer größeren Zahl mit einer kleineren (z. B. Formantlage tief — etwa Relaiskontakt 48 geschlossen — mit hoher Lage des folgenden Formanten — etwa Relaiskontakt 50 schließt) die bistabile Kippschaltung 11 durch einen Steuerimpuls stets in den Zustand L kippt, so daß der Ringzähler rückwärts läuft. Der umgekehrte Vergleich bewirkt ein Vorwärtslaufen des Zählers.The search circuit shows F i g. 3. Your task is to change the existing setting of the ring counter according to FIG. 2 to be compared with the following and from this comparison to determine the direction of movement of the counter. The search circuit consists of a bistable multivibrator 11, which is controlled via gate circuits 35 to 42, which are combined with OR circuits 43 to 46. If the bistable flip-flop 11 falls into the L state, the gate group 19 of the ring counter is opened and the counter runs backwards. Switching the bistable multivibrator 11 to state 0 reverses the counting direction of the ring counter. The gate circuits 35 to 42 and the OR circuits 43 to 46 are combined in such a way that when a larger number is compared with a smaller one (e.g. formant position low - for example relay contact 48 closed - with a high position of the following formant - relay contact 50 closes ) the bistable flip-flop 11 always toggles into state L by a control pulse, so that the ring counter runs backwards. The reverse comparison causes the counter to run forward.

Der Koordinatenschalter besteht aus einer Anzahl Diodenschaltungen, die nach F i g. 4 aufgebaut sind. Im Eingang 6 wird die zu schaltende Spannung über einen Kondensator 7 eingespeist und über eine Diode 8 zum Ausgang 9 geführt. Da eine Wechselspannung geschaltet werden soll, erhält die Diode 8 über einen Widerstand 52 eine positive Vorspannung. Über die Widerstände 23 und 24 wird sie so weit negativ vorgespannt, daß sie im Sperrbereich arbeitet. Erst beim Wegfall beider Spannungen, sowohl χ The crossbar consists of a number of diode circuits which are shown in FIG. 4 are constructed. The voltage to be switched is fed into input 6 via a capacitor 7 and fed to output 9 via a diode 8. Since an alternating voltage is to be switched, the diode 8 receives a positive bias voltage via a resistor 52. It is biased negatively via resistors 23 and 24 to such an extent that it operates in the blocking range. Only when both voltages cease to exist, both χ

als auch y, öffnet die Diodenschaltung, und die am Eingang 6 liegende Wechselspannung gelangt zum Ausgang 9, der dem Einspeisepunkt im Koordinatenschalter 18 entspricht. Der Arbeitswiderstand dieser Diodenschaltung wird durch den Eingangswiderstand des Potentialfeldes ersetzt. Die Größe des aus diesen Diodenschaltungen aufgebauten Koordinatenschalters 18, die Anzahl der Zählstufen 1 bis 5 der Ringzähler 14 und 15 und der Umfang der dazu erforderlichen Suchlaufschaltungen 13 und 16 richtet sich selbstverständlich nach der Größe des zu steuernden Potentialfeldes 12 bzw. nach der Anzahl der benötigten Einspeisepunkte. Das gesamte Steuerfeld für ein Potentialfeld mit einem Einspeisepunkt zeigt F i g. 5 in Form eines Blockschaltbildes. Für jeden weiteren Einspeisepunkt muß ein weiteres Steuerfeld eingesetzt werden, das jedoch jeweils genau dem bereits beschriebenen entspricht.and y, the diode circuit opens, and the alternating voltage at input 6 reaches output 9, which corresponds to the feed point in crossbar switch 18. The working resistance of this diode circuit is replaced by the input resistance of the potential field. The size of the crossbar switch 18 built up from these diode circuits, the number of counting stages 1 to 5 of the ring counters 14 and 15 and the scope of the search circuits 13 and 16 required for this purpose depend of course on the size of the potential field 12 to be controlled or on the number of required ones Entry points. The entire control field for a potential field with one feed point is shown in FIG. 5 in the form of a block diagram. For each additional feed point, a further control field must be used, which, however, corresponds exactly to the one already described.

In diesem Blockschaltbild stellt 10 den Taktgenerator dar, während 12 das Potentialfeld ist. Mit 13 ist die y-Suchlaufschaltung bezeichnet, und 14 ist der dazugehörige y-Ringzähler. 15 ist der ^-Ringzähler und 16 die x-Suchlaufschaltung. Der Koordinatenschalter ist mit 18 bezeichnet, und 17 stellt die Merkmalrelais dar. Das folgende Beispiel für fünf Zählstufen soll die Arbeitsweise der Schaltung erläutern. Es sollen die Laute »a« und »i« zu »ai« verbunden werden. Verfolgt wird eine lauttypische Polstelle (ein Formant) 21, 22.In this block diagram, 10 represents the clock generator, while 12 is the potential field. At 13 is denotes the y-search circuit, and 14 is the associated y-ring counter. 15 is the ^ ring counter and 16 the x search circuit. The coordinate switch is denoted by 18, and 17 represents the feature relays. The following example for five counting levels should explain how the circuit works. The sounds "a" and "i" should be connected to "ai" will. A phonetic pole (a formant) 21, 22 is followed.

Für das »a« sei im Potentialfeld durch den Koordinatenschalter 18 eine Einspeisung in χ Jy₂ erforderlich. Durch Eintasten von »a« zieht das zugehörige Merkmalrelais an und liefert eine Steuerspannung an die Torschaltung 28 im x-Ringzähler 15 sowie an die Torschaltung 26 im y-Ringzähler 14. Dadurch bleibt der x-Ringzähler 15 in der Zählstufe 4 und der y-Ringzähler 1.4 in der Zählstufe 2 stehen. Die zugehörigen bistabilen Kippschaltungen kippen in den Zustand L und legen X₄- und jvKoordinate auf Nullpotential, so daß die zugehörige Diodenschaltung des Koordinatenschalters 18 öffnet. Gleichzeitig; wird in der x-Suchlaufschaltung 16 der Relaiskontakt 50 und in der y-Suchlaufschaltung 13 der Relaiskontakt 48 geschlossen.For the "a" in the potential field, a feed into χ Jy _{2 is} required through the coordinate switch 18. By pressing »a«, the associated feature relay picks up and supplies a control voltage to the gate circuit 28 in the x-ring counter 15 and to the gate circuit 26 in the y-ring counter 14. As a result, the x-ring counter 15 remains in counting stage 4 and the y- Ring counter 1.4 are in counting level 2. The associated bistable multivibrator switches to the L state and place X ₄ - and jv coordinate to zero potential, so that the associated diode circuit of the crossbar switch 18 opens. Simultaneously; the relay contact 50 is closed in the x search circuit 16 and the relay contact 48 is closed in the y search circuit 13.

Als nächster Schritt erfolgt das Eintasten des »i«. Auch hier zieht das zugehörige Merkmalrelais an und liefert die Steuerspannungen für Ringzähler und Suchlaufschaltungen. Beim »i« muß der Koordinatenschalter 18 z. B. im Punkt xjy_s einspeisen, d. h., der x-Ringzähler 15 muß in der Zählstufe 2 und der y-Ringzähler 14 in der Zählstufe 3 gestoppt werden. Gleichzeitig wird in der x-Suchlaufschaltung 13 der Relaiskontakt 48 und in der y-Suchlaufschaltung 13 der Relaiskontakt 49 geschlossen. Die Merkmalrelais 17 sind so dimensioniert, daß sie ohne Anzugs-, aber mit Abfallverzögerung arbeiten, damit stets eine Überlappung von zwei aufeinanderfolgenden Schaltzuständen gewährleistet ist. Während der Überlappungszeit bestimmen die Suchlaufschaltungen die Laufrichtung der Ringzähler, und sobald das Merkmalrelais »a« öffnet, laufen die Ringzähler zur voreingestellten Zählstufe des Merkmalrelais »i«. Die Richtungsbestimmung in den Suchlaufschaltungen erfolgt auf folgende Weise: Durch das Schließen des Relaiskontaktes 48 gelangt ein Impuls über die Torschaltung 36 zu der bistabilen Kippschaltung 11 und kippt diese in den Zustand L; dadurch wird die Torgruppe 20 geöffnet, und der zugehörige Ringzähler läuft rückwärts bis zur Zählstufe 2. Die Torschaltung 36 wurde dabei über die Oder-Schaltung 43 von dem Relaiskontakt 50 geöffnet.The next step is to key in the »i«. Here, too, the associated feature relay picks up and supplies the control voltages for ring counters and search circuits. With "i" the coordinate switch 18 must z. B. at point xjy _s , that is, the x-ring counter 15 must be stopped in counting stage 2 and the y-ring counter 14 in counting stage 3. At the same time, relay contact 48 is closed in x search circuit 13 and relay contact 49 is closed in y search circuit 13. The feature relays 17 are dimensioned so that they work without a pick-up delay but with a drop-out delay, so that an overlap of two successive switching states is always guaranteed. During the overlap time, the search circuits determine the direction of the ring counters, and as soon as the feature relay "a" opens, the ring counters run to the preset counting level of the feature relay "i". The direction in the search circuits is determined in the following way: When the relay contact 48 closes, a pulse passes through the gate circuit 36 to the bistable trigger circuit 11 and switches it to the L state; this opens the gate group 20 and the associated ring counter runs backwards to counting level 2. The gate circuit 36 was opened by the relay contact 50 via the OR circuit 43.

Kippt die Zählstufe 2 des x-Ringzählers 15 in die Stellung L, wird die zugehörige χ.,-Koordinate auf Nullpotential gelegt. Um den Koordinatenschalter 18 im Punkt X₂Zy₃ zu öffnen, muß auch die y₃-Koordinate noch auf Nullpotential gelegt werden. Das Merkmalrelais »i« stoppt den y-Ringzähler 14 in der Zählstufe 3, und in der y-Suchlaufschaltung 13 wird gleichzeitig der Relaiskontakt 49 geschlossen. Durch das Schließen des Relaiskontaktes 49 bekommt die bistabile Kippschaltung 11 der y-Suchlaufschaltung 13 einen Impuls über die Torschaltung 40, welche über die Oder-Schaltung 45 durch den Relaiskontakt 48 geöffnet wird. Die bistabile Kippschaltung 11 kippt durch diesen Impuls in den Zustand 0 und öffnet die Torgruppe 19. Nach dem Abfall des Merkmalrelais »a« läuft der y-Ringzähler 14 vorwärts bis zur Zählstufe 3, kippt diese in den Zustand L und legt damit die y_s-Koordinate auf Nullpotential. Erst jetzt ist der Punkt y.Jx₂ des Koordinatenschalters 18 geöffnet und der Steuervorgang abgeschlossen. Erwähnt sei noch, daß das Eintasten der Laute gespeichert wird und nach einem vorgegebenen Zeitprogramm abläuft.If the counting stage 2 of the x-ring counter 15 switches to the L position, the associated χ., - coordinate is set to zero potential. In order to open the coordinate switch 18 at point X ₂ _{Zy 3} , the y ₃ coordinate must also be set to zero potential. The feature relay "i" stops the y-ring counter 14 in counting stage 3, and at the same time the relay contact 49 is closed in the y-search circuit 13. By closing the relay contact 49, the bistable flip-flop 11 of the y-search circuit 13 receives a pulse via the gate circuit 40, which is opened via the OR circuit 45 by the relay contact 48. The bistable flip-flop 11 switches to state 0 through this pulse and opens gate group 19. After the feature relay "a" drops out, the y-ring counter 14 runs up to counting stage 3, switches it to state L and thus sets the y _s -Coordinate at zero potential. Only now is the point _{y.Jx 2 of} the crossbar switch 18 open and the control process completed. It should also be mentioned that the keying in of the sounds is saved and runs according to a predetermined time program.

Claims

Claim:

Arrangement for controlling the feed points of the potential field of a speech synthesizer, characterized in that a jc ring counter (15 in F i g. 1 b and 5) and a y-ring counter (14) are provided, which consist of bistable, Flip circuits connected via gate circuits (30 to 34 in FIG. 2) exist and accordingly the sound representation can be stopped that the gate circuits are combined into gate groups (19, 20) are each of an x-search circuit (16 in Fig. 5) and a y-search circuit (13) associated bistable flip-flop circuit (11 in FIG. 3) can be controlled, and that the ring counters are assigned a common clock generator (10 in FIG. 5) and one is the feed point determine the potential field (12) ^ the coordinate switch (18) is connected downstream, with gate circuits (35 to 42 in FIG. 3) and OR circuits (43 to 46) of the corresponding the sound display controlled search circuits are combined in such a way that when compared a larger number with a smaller one which is arranged in each case in the output of the search circuits bistable flip-flop (11) always flips into state (L) by a control pulse.

1 sheet of drawings