DE1472004A1

DE1472004A1 - Verfahren und Anordnung zur Aufbereitung von gespeicherten Sprachsignalen

Info

Publication number: DE1472004A1
Application number: DE19651472004
Authority: DE
Inventors: French Walter Kennedy; Johnson Jun Oliver Woodrow
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1964-06-09
Filing date: 1965-06-03
Publication date: 1969-10-09
Also published as: DE1472004C3; DE1472004B2; GB1068282A; US3369077A

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

I 4 7 2 O U A

Anmelderiii:

Böblingen, 17. März 1969 bi-kr

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen der Anmelderin:

Docket 15 171

Verfahren und Anordnung zur Aufbereitung von gespeicherten Sprach Signalen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens für die Aufbereitung von gespeicherten Sprachsignalen, insbesondere solcher Sprachsignale, die zu verschiedenen Zeiten oder von verschiedenen Sprechern gewonnen worden sind, und die für die maschinelle Sprachausgabe beliebig aneinander gereiht werden sollen.

Es sind Sprachausgaben bekannt, welche gespeicherte Sprachinformationen zur Wiedergabe an bestimmten Zeitpunkten oder auf einen Befehl hin bewirken, <i. B. bei Reklameansagegeräten. Das Sprachsignal ist dabei auf Magnetbändern oder anderen Speichermitteln aufgezeichnet. Wenn die gespeicherte Information kurz und zusammenhängend ist, so daß sie wiedergegeben werden kann wie sie aufgezeichnet wurde, so hat der Hörer den Eindruck, den Sprecher unmittelbar zu hören.

Neue Unterlagen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. I Sau 3 des Änderungsgea. v. 4. 9.19t

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Normalerweise wird jedoch die gespeicherte Information aus Aufzeichnungen zusammengesetzt, die zu verscHedenen Zeiten oder von verschiedenen Sprechern gemacht wurden und die zudem aus Teilen in der Zeitfolge unzusammenhängender Sprachsignale zu einem einzigen zusammenhängenden Signal verbunden werden. Ein derart aus nicht zusammenhängend gesprochenen Silben oder Teilen bestehendes Sprachsignal erweist sich als schlecht klingend und schwer verständlich, da sich zwischen den einzelnen Sprachsignal-Teilen die Tonhöhe ändert und Unstetigkeiten in den Übergängen vorhanden sind.

Es wurde nun gefunden, daß ein solches zusammengesetztes Speicher signal wohlklingender gemacht werden kann, indem der Grundton jedes Signalteiles auf einen Standardwert gebracht wird und indem die Kurvenform so beeinflußt wird, daß zwischen den einzelnen Signalteilen ein stetiger Übergang stattfindet.

Auf dem Gebiet der Spracherkennung, bei dem bestimmten Worten eine bestimmte Bedeutung zugeordnet oder bei dem durch ein bestimmtes Wort eine Maschinenfunktion ausgelöst werden soll, ist die sog. Normalisierung bekamt (ζ. B. USA-Patent 2 575 910). Diese Normalisierung hat jedoch den Zweck, den Vergleich zwischen einem gespeicherten Normal und dem eingegebenen Sprachlaut zu erleichtern. Eine solche Normalisierung ist für die Erfindung, bei der es um die akustische Qualität der Sprachwiedergabe aus Speicherwerten geht, ohne Bedeutung.

Der Grundton eines Sprachlautes wird durch das Verhalten der Stimmbänder festgelegt, welche wegen ihres anatomischen Baues genauer als Stimmfalten zu bezeichnen wären. Bei jeder Stimmäußerung bewegen sich die Stimmfalten gegeneinander und dann voneinander, so daß sich die Öffnung zwischen ihnen ändert. Diese Öffnung wird als Stimmritze bezeichnet. Um einen konstanten Grundton zu erzeugen, bewegen sich die Stimmfalten in regelmäßiger Folge gegen- und voneinander. Während eines Teils dieses Bewegungszyklus ist die

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Stimmritze vollständig geschlossen und der Luftnachschub aus der Lunge verursacht einen Druckanstieg, der dann ein Maximum erreicht. Wenn sich die Stimmritze öffnet, erfolgt ein schlagartiger Luftaustritt, der den Druck erniedrigt. Die Zeit zwischen diesen Luftaustritten bestimmt die Grundtonfrequenz.

In Wirklichkeit ist ein akustisches Netzwerk zwischen der Stimmritze und dem Luftraum vorgesehen. Dieses Netzwerk modifiziert die Art des Luftflusses, in dem es höhere Frequenzen überlagert; es ändert jedoch nicht den Grundton. Der den stimmhaften Laut hervorrufende Energiefluß erfolgt also in Stößen und bei einem Dehnung s vor gang, bei dem die Wiedergabegeschwindigkeit geändert wurde, verändert sich unvermeidlich der zeitliche Abstand zwischen diesen Stößen. Der Grundton ändert sich also proportional der Geschwindigkeitsänderung.

Es ist für eine periodische Welle, auch wenn sie noch so komplex ist, charakteristisch, daß nach einer gewissen Zeit der Periodendauer ihre Form eine Wiederholung des Vorhergehenden darstellt. Im Falle einer genau periodischen Welle ist die Wiederholung genau. Im Falle einer annähernd periodischen Welle (Silbengeschwindigkeiten der Sprache sind im Vergleich mit den hier interessierenden Sprachfrerjuenzen so gering, daß jeder stimmhafte

■Sprachlaut wenigstens annähernd periodisch ist) ist die Wiederholung ungenau mid annähernd jedoch immer leicht erkennbar. Wenn nachfolgend von der Periodi/.iiat der Sprache gesprochen wird, so soll damit die tatsächliche PeriodiTitäl gemeint sein; die Sprache besteht also so verstanden aus annähernd periodischen Teilen und aus nicht periodischen Teilen, wobei die letzteren von der Anordnuni; so behandelt werden, als wären sie ebenso "periodisch".

eingangs genannten
Du- ί Gründung will diesev^sachfeile beseitigen. Sie erreicht dies bei einem \ ι ι/.ihren zur Aufbereitung gespeicherter eine größere Anzahl Grundtonperioden lür; ssender, Sprachsignale, insbesondere solcher Sprachsignale, die zu

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versjiedenen Zeiten und/oder von verschiedenen Sprechern gewonnen worden sind und die für die maschinelle Sprachausgabe beliebig aneinandergereiht werden sollen dadurch, daß von einem gegebenen Sprachsignal begrenzter Dauer die aufeinanderfolgenden Grundtonperioden und deren individuelle Zeitdauer bestimmt werden, daß diese Grundton-Perioden alle wenigstens auf die Dauer der kürzesten Grundton-Periode beschnitten werden und daß jeder verkürzten Grundton-Periode eine allmählich ansteigende oder abfallende Übergangsfunktion derart überlagert wird, daß zwischen aufeinanderfolgenden verk kürzten Grundton-Perioden keine Amplitudensprünge auftreten. Es kann für

manche Zwecke vorteilhaft sein, die Grundton-Perioden nicht auf einen einzigen, sondern, abhängig von der Vokalart, auf unterschiedliche Werte zu verkürzen. Da die Aufbereitung eines Sprachsignals in mehreren Schritten erfolgen muß, ist es vorteilhaft, das Signal zunächst einem zyklisch entnehmbaren Speicher zuzuführen. Zunächst werden Einrichtungen wirksam, welche das aufzubereitende Stück des Sprachsignals definieren, Die Grundton-Periode wird innerhalb dieses Stückes des Sprachsignals durch größte lokale Spitze-Spitze-Werte definiert, welche durch nacheinander vorgenommene Vergleiche aller auftretenden Spitze-Spitze-Werte gewonnen werden. Nach Verkürzung der so gewonnenen Grundton-Perioden auf einen gewählten Normalwert, werden die nunmehr nicht mehr*ihrer Amplitude übereinstimmenden Enden und Anfänge benachbarter Perioden aneinander angeglichen.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel wird durch Zeichnungen erläutert.

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Pig. 1 und 2 sind Kurvenformen von Sprach

signalen;

Fig. 3A/ j5ß und 3C (zusammengesetzt nach Pip. 3) ergeben das Blockschaltbild einer Ausführunßsform des erfinduni^sßemäßen Verfahrens zur Tonhöhensteuerung.

In Fig. 1 ist als Spannungswert über der Zeitachse ein Spraehsignal aufgezeichnet. Das Signal bestreicht den Bereich von 0 bis 6*4 V; die Null-Linie wurde auf 32 V gelegt.

Unter Berücksichtigung des eingangs Gesagten geht aus Pig. 1 hervor, daß'die vertikalen (strichpunktierten) Linien a, b, c, d die Grundton-Periode abgrenzen. Die ■ Kurvenfornr zwischen jeweils zweien dieser Linien Lnt beinahe gleich, ebenso die Länge der so begrenzten Abschnitte. Da die Länge der Grundton-Periode den Grundton darstellt, ist der Grundton der gesamten Kurvenform gleichförmig. Außerdem ist der übergang dex· Kurve von einer örundton-Periode zu anderen welch und gleichförmig.

In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, daß zwei "künstliche" Kurvenfor.-nen von Lauten aufeinanderfolgen. Zwei Tatsachen fallen dabei auf:

1. die C-rund ton-Perl ode e-f ist kUrzer als die Periode t~~h; es folgt also auf einen höheren Grundton ein niedrigerer und

2. die Amplitude der Kurve bei f ist eine andere als die boi g; es ergibt sich eirBÜnst£?tlgkelt, wenn die boiden Kurvenformen verbunden werden.

Diese beiden unerwünschten Sachvernalte wei'den durch das ex·- firidiingsgCRicifte Verfahren beseitiot. Der öz-undton der ^e samt cn Sprach-Kurvenforra wird gleichartig gemacht, indem jede Gx*unüton-Periode aui" eine gewünschte Größe gebracht wird. Zu/acbst Kird das vorliegende ElnGangssignal gespeichert und Anfang und inde seiner Grundton-Periode festgestellt. Wenn diese größer

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ist als die gewünschte, dann wird ein der Differenz entsprechender Betrag am Lnde der wirklichen Urundton-Periode entfernt.

Die Grundton-Perioden der Elngangs-Kurvenforra, die Jetzt den .gewünschten Wert haben, werden dann vereinigt. Die Amplitucien-Differenz zwischen dem finde der Kurvenform einer ürundton-Periode und dt-m Anfang der folgenden wird bestimmt; dann wird eine üleichstromUbergangsfunktion gebildet, welche bei ZufUgung zur ersten Kurvenform,deren Ende dem Anfang der folgenden Kurvenform angleicht, so daß ein verhältnismäßig weicher übergang entsteht.

Zunächst muß also von de« Systeia der Anfang der Grundtori-Perlode des betrachteten Sprachsignale fontgcsteilt werden. Kennzeichnend für den Beginn einer Grundton-Periode ist es, daß das Sprachs i&nal an dem betreffenden Pur Jet den höchsten Betrag zwischen positiver und negativer Spitze gemessen aufweist. Beim vorliegenden System wird das Sprachsignal in einen Speicher aufgenommen und derart abgetastet, daß die Analog-Werte von Spitze zu Spitze gemessen gespeichert werden können. Jeder Spitze-Spitze— Wert wird mit dem folgenden verglichen und der größere von beiden wird zu Vergleichszwecken mit später folgenden Spitze-Spitse-'i.erten festgehalten, bis nach einer bestimmten Dauer der Kurvtnforra der höchste festgestellte Wert gespeichert und der Punkt, an dem dieser maximale Spitze-Spitze-Wert auftrat, wird durch einen Zählerwert festgehalten.

Der größte Spitze-Spltze-Wert stellt den Anfang Jeder ürundtonschwingun>; des Sprachsignale dar. «Jttie echte Orundton-Periode des Sprachsignale wild dann in ein Kt-^J ster t-inr.egebtn und seine Län^e ctit iien gcvninschtuii Jcvt der orunciton-Periode vergilohtn; dabei wird der üetx'ag bestimmt,der von uer echten üx'uridton-roriode abzuziehen ist. Die echten Kurvenr fox*Uien wer-den dann verkürzt. Indem man sie durch Torschal turnen

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leitet, die beim Beginn der echten Grundton-Periode öffnen und die schließen, wenn die gewünschte Grundton-Periode vergangen ist. Das Lnde Jeder echten Grundton-Periode der Kurvenform endet dann plötzlich bei irgendeinem zufälligen Amplitudenwert. Die verkürzten Orundton-Perioden könnten dann zur bildung einer fortlaufenden Kurvenform vereinigt werden; die End-Amplituden einer beschnittenen Grundton-Periode und der Anfang der nächsten beschnittenen Urundton-Periode haben Jedoch nicht notwendigerweise die gleiche Amplitude, vielmehr wird gewöhnlich ein in Fi^. 2 bei f und g sichtbarer Zustand eintreten. Um die Kurvenforra stetig und glatt werden zu lassen* werden erf inciun&s&emäß die Amplituden-Differenzen zwischen dem Anfang und dem Lnde benachbarter, beschnittener Grundton-Perioden bestimmt und ein ^MÜberr,angs"-Sißnal am Ende einer beschnittenen Grundton-Periode addiert oder subtrahiert, um die Amplitude durch *.rhöhun& oder Verminderung &n die Anfangs-Amplitude der folgenden, berichtigten Grundton-Periode anzugleichen.

hin Ausführungsbeispiel zur Durchführung der genannten Operationen wird durch die kombinierten Fig. 2A, 23 und ^C dargestellt. Zur Erklärung der Arbeitsweise sind t,tjwisco Funktionen erforderlich, z. B. Signalvergleich, Signalspeicherung, Takt&ebung usw. Es ist für den Fachmann einleuchtend, daß diese Funktionen von einer Vielzahl bekannter iSchs.ltunken aus;;efvhrt werden können. Im Interesse der Einfachheit wurde ein ncchtior jj in die Anordnung eingefügt; er bildet des Mittel ;.ar rjurchf.ll-.ioinr. von benannten recnnerischen und ätcuer-Cpi-rationen. Jeder für allgemeine ','wecke verwendbare Rechner ;nit Speicher- und .-iechcn- £.lnheiten unter Prograrnrnsteuerung genüge für diesen Zweck.

Der Block 2 in Fig. JA dient al» quelle TJr die Sprachsignale. Der zweipolige Schalter 4 ist normalerweise offen, i^eirn Schließen dieses Schalters wird von dem monostabilen Multivibrator 6 ein Synchroni eier-Signal erzeugt und zusammen mit dem Sprach-S aus der Quelle 2 in den Umlaufspeicher b eingegeben. Das

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Synchronisiersignal und das Sprach-Signal werden in getrennten Spuren gespeichert. Nach einer vorbestimmten Zeit wird der Schalter 4 wieder geöffnet und das Sprach-Signal mit dem vorauslaufenden Synchronisier-Sicnal auf getrennter Spur beginnt im Speicher 8 umzulaufen.. Dieses umlaufende Sprach-Sicnal wird für mehrere Zwecke benutzt. Zunächst wird das Sprach-Signal aus dem Speicher 8 einer Schaltung zugeführt, die eine Zeitdauer festlegt, während welcher das Sprach-Sißnal nach dem Anfang einer Grundton-Periode abgetastet wird; diese ist, wie schon gesagt, dargesfr3.lt durch den größton Spitze-Spitze-Wert innerhalb der Abtast-Periode.

Die Abtastdauer für das Sprach-Signal nach einem höchsten Spitze-Spitze-Wert wird als Stimmritzen-Periode bezeichnet; diese Periode muli lanc Genuß dauern, um das Auftreten eines Grundton-Perioden-Anfangs sicherzustellen; sie darf aber nicht

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so lang, daß zwei Grundton-Perioden-Anfänge enthalten sind.

Zur Bestimmung der Zeitdauer durchlauft das Sprach-Signal den Umlaufspeicher 8 einmal und wird dann als Mngangs-Signal einem Hochpaßfilter 10 (Flg. 'j>u) zur Beseitigung cter Anteile niedriger Frequenz zugeführt. Die Hochfrequenz-Anteile des Signale gelangen zum Gleichrichter 12, öossen Ausgangs-Signal die Umhüllende der Hochfrequenz-Anteile uarstellt. Ea schließt sich ein Tiefpaß 14, der die Komponenten höherer Frequenz beseitigt und nur die Einhüllende zurückläßt. Diese lilnhüllende ist im allgemeinen einem Dreieck ähnlich; sie steigt erst an und fällt danach ab. Die Grundnerlcde wird bestimmt durch die Kull-Durch^än^e der Kurvenforn in positiver nichtung. Das Ausßancs-Si^rial des Tiefpasses 14 wird rlso einer Einriebtur.,3 16 zur Feststellung von Null-Liurchfcäritsen zugeführt, welche nur ein Signal abgibt, wenn die U..-ihUller:-jt· in positiver Jiichtung die Null-AchEc überschreitet. Der daran entschlossene /,öhler 18 zählt beim Auftreten des ersten derartigen Null-Durchganges und stoppt beim Auftreten des folgenden.

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peoe Atiiheiuuiigsunterlagen

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Eine Grundton-Periode ist also im Zähler 18 dargestellt durch einen von null aufsteigenden ziihlwert, der mit Tg bezeichnet werden soll. Diese Periode stellt etwa die Crundton-Periode dar. Mn.weiterer, während des ersten Umlaufs des Sprachsignale im Speicher ο stattfindender Vorhang ist die Weitergabe des Synchronisier-Signals aus dem Speicher zu dem Synchronisier-Signal-Erkenner 20 und weiter zum Wähler 22. Letzterer ist ebenfalls mit einem dauernd schwingenden Oszillator 24 verbunden, welcher den Zähler zu dauerndem Arbeiten anregt. Das Synchronisier-Signal aus dem Lrkenner 20 stellt den Zähler 22 auf null, so daß dieser unmittelbar nach dem Auftreten eines Synchronisier-Signals bei einem Zyklus des Speichers 8 von null an zu zählen beginnt. i-inige Zeit nach dem Auftreten des Synchronisier-Signals erscheint das Spräch-Signal. Die vorliegende Erfindung besieht sich auf die ürundtoxv-Anpassung; der Grundton ist ein Charakteristikum stimmhafter Laute und nicht so sehr von Heibelauten. Der Ausgang dee Speichers 8 ist deshalb weiterhin mit einem Stimmhaft-Anseiger 26 verbunden, der ein Ausgangs-Signal liefert, wenn ihm vom Speicher 8 ein stimmhaftes Signal zugeführt wird. Dos Ausgange-Signal des Anzeigers 26 c" ff net die Torschaltung 28 und läßt den Zählerstand des Zählers 22 in diesem Zeitpunkt in das Register 30 einlaufen. Der Zählerstand des Zählers 22 zu beginn des stimmhaften Lautes soll mit Τ_γ bezeichnet werden. Das Signal vom Anzeiger 26 zur Zählerzeit T_v wird außerdem der Torschaltung 32 zugeführt, so daß im Addierwerk 34 der Zählerstand für die G rund ton-Periode T_g des Zählers 1ö und der Zählar-stand für den Beginn des stimmhaften Lautes voiti Zähler 22 addiert werden können; das Ergebnis wird im Register 3d untergebracht. Während des ersten Umlaufes aes Sprach-Signals irr; Verzögerung*;-Speicher 8 geschieht also (zusammengefaßt) folgendes:

Zunächst wira eine ungefähre Granaton-Periode T. in Form eines Zählerstandes usi 1Ö bestirnt; der Zähler 22 wird durch das 5yncnronisler-i>i<rnal im Speicher ö rückgestellt und sein späterer /.ählerstand T zur Zeit des Beginns eines stimmhaften Signals

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wird In das Register jK> eingetragen; die Summe der beiden Werte T und T wc-raen in das ftegister 36 gebracht. Die Register 30 und jtö enthalten also Zählwerte, deren Differenz gleich der ürundton-Periode, dargestellt durch T , ist. Der Ausgang des Zählers 22 1st auch einerseits mit einem ersten Vergleicher J,Ö (dieser wieder in Verbindung mit Register 30) und mit einem zweiten Verglcicher 40 (dieser in Verbindung mit hegister 26) verbunden. Die Zählwerte des Zählers 22 können also rait den Werten in beiden Iiegistern j50 und jj6 verglichen werden.

Beim zweiten Umlauf des Speichers 8 ist die Anordnung bereit zur Bestimmung des Anfangs der Grundton-Periode; das geschieht durch Bestimmung des Zeitpunktes (mittels Zähler 22), an dem der höchste Spitze-Spitze-Wert des Sprach-Signalε in der Zeit zwischen dem Anfang des S timrihaft-Signals T_y (aus Register 30) und dem Zeit-Zählwert T -tr (aus Register JG) ermittelt wird.

Während des zweiten Umlaufs des Speichers 8 setzt das zweite Auftreten des Synchrcnisier-Signals den Zähler 22 auf null und der Oszillator 24 beginnt einen neuen Zählvorgang. Sobald der Zähler 22 den Zahlwort T erreicht, wird durch den Yergltichor yb üleichhüit mit dom Inhalt des nc^isters ^O angezeigt; das Ausgangs-Signal dee Vergleichers 3& stellt die bistabile Schaltung 42 auf "1". Die Ausgangsklerame der bistabilen Schaltung 42 liefert ein Signal, das mit Q, bezeichnet wird.

Das Signal Q wird der Torschaltung 44 (Fig. J5A) zugeführt, an der als zweites Vorbeicitui^s-Signal der Ausgang des Stimmhaft-Anzeigers 26 ansteht. Diese Torschaltung >rföffr.et also zur des Zählerstandes T . Uas Signal .; ^elarit»t außerdem zu den (noch zu beschreibenden) Analogwert-Speichern 46, 4fo, 50 und 52 und löscht alle darin etwa enthaltenen Worte. Schließlich ist das Signal ;'. noch einer Schaltung 54 zum .erkennen aöfallender signale zugeX'ührt ( dies 1st z. ii. ein Differenziator in Serie mit einer Diode), welche das hnde ae3 Signale Q durch

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Hetie ÄniMidunpintariögen

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ein Ausgangs-Signal anzeigt.

Da die Torschaltung 44 durchlässig 1st, gelangt das Sprach-Signal aus dem Tpeichcr 8 zu den Analog-Torer. 56, 58» 60 und 62 und zu den Detektoren 64 und 66 zur Feststellung positiver bzw. negativer Spitzen-Werte. Der Detektor 64 erzeugt ein weiterhin mit +p bezeichnetes Signal für jeden positiven Spitzen-Wert des Sprach-Signals; der Detektor 66 arbeitet entsprechend, er liefert das Signal -p. Die Verwendung dieser Signale wird später erläutert.

Der Ausgang des UmlaufSpeichers 8, d. h. das Sprach-Signalstück, wird über die Torschaltung 44 zu den Analog-Toren 56, 5o* 60 und 62 geleitet. Wie schon erläutert, dienen die Tore 56 und 58 dazu, ein Paar positiver und negativer Kurvenforrnspitzenwer.te In die AnalOejwert-Speicher 46 bzw. 48 zu leiten, während die Torschaltunken 60 und 62 ein anderes Paar positiver und negativer Spitzenwerte zu den Analo^wert-Speichern 50 bzw. 52 leiten. Die Register 68 und 70 speichern (in l'orm eines Zählwertes) die Zeiten, an denen die positiven Spitzen auftreten. Die öpitzen-Amplituden (d. h. die Differenz zwischen den positiven und negativen Spitzen) werden durch andere Schalcungen verglichen.

Der Ausgang des Synchronlsier-Sißnal-Erlcenners 20 wird außerdem der bistabilen Schaltung 72 zugeführt; diese wird dadurch auf ihren ^M1 "-Zustand eingestellt. Das Austsangssignal von der "1^M-Seite der Schaltung 72 wird weiterhin als Ji^nal 1a bezeichnet. Unter anderem gelangt dieses Signal sum Analog-Tor 50. ^eim Auftreten der ersten positiven Spitze ues in Speicher δ enthaltenen und auf das Synehroniiiler-Signal foli.e-r.utn Sprach-Signals öffnet das Signal +p aua dem Detektor 64 daa Tor 5<3ϊ der analogwert der positiven Spitze kann damit zum Analogwert-Spoicher 46 durchlaufen.

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Neue ÄnmeSdungsunterlagen

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Das Signal 1a aus der Schaltung 72 und das Signal +p aus dem Spitzen-Detektor 64 werden weiter der Torschaltung 74 zwischen dem Zähler 22 und dem .ne*:ister 6b zugeführt; dadurch wird die Zeit des Auftretens des Signals +p im hegister 68 (als Zählwert) gespeichert. Auch der Oder-Schaltung 76 wird das Signal 1a zugeführt; zusammen mit dem Signal -p kann dadurch die Und-Schaltung 76 durchlässig gemacht und die bistabile Schaltung oO eingestellt werden. Das an tier ^H1^W-S*eite dieser Schaltung auf Leitung 82 entstehende Signal wird als Eingangswert den Und-Schaltungen 66 und Ö6 zugeführt. Der zweite bint,ang der Und-Schaltung 66 wird vom Signal 1a gespeist; das Ausgangsslgn&l dieser Und-Schaltung wird mit 1b bezeichnet. ^s gelangt zur Torschaltung 58* so daß beim Auftreten des folgenden negativen Spitzenwertes des Sprachsignale unter Mitwirkung des Signals -p eier Analogwert der negativen Spitze zum Analogwert-Speieher 4c gelangen kann. Die Speicherwerte von 46 und 46 werden dann im Differenzialverstärker 90 miteinander verglichen.

Der Ausgangswert dieses Verstärkers gibt den ersten Spitze-Spitze-Wert des Eingangs-Sprachsignals an. Dieses Signal wird bei 92 invertiert und dem Analo^-Acidiercr 94 zugeführt. Da die Einrichtungen 46 und 46 Speichereigenschaft haben, bleibt das tingangssignal zum Addierer 9^ bestehen, bis über die Torschaltungen 56 und/oder 5b¹ ein neues Signal eingeht. Mit den bisher beschriebenen Vorgängen zeigt der Differential verstärker 96 noch kein /us^angssignal, da die dafür nötigen Torsignale 2a und 2b für die Torschaltungcn oO und 62 noch nicht gebildet sind. Die Analogwert-Speicher 50 ux;d 52 enthalten also nocn den Null-i'e^el. Der - negative - iusgang des Inverters ist also noch das einzige Lin^ani'saignnl «es Addierers 94. Infolgedessen ist das Ausgangssi^n&l diesca Addierers ebenfalls negativ uüü kann durch die Diode 96 (Fl(:· ?C) -ur Torschaltung 96 durchlaufen. Die Torschaltung S>d wird durch das Signal 1a geöffnet und das Aus&angssignal des Addierers 94

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kann zur Torschaltung 100 weiterlaufen; diese wird von dem Signal -p über die Verzögerungsschaltung 102 geöffnet; der Zeitverzug soll den Analogwert-Speichern 46 und 4Ö erlauben sich einzustellen. Das Auegangsslgnal der Lind-Schaltung 100 stellt die bistabile Schaltung 72 zurück; daeJ3ignal 1a endet. Die Schaltung 72 liefert Jetzt (von ihrer Null-Seite her) das Signal 2a.

Inzwischen endete auch da3 Signal 1b von der Und-Schaltung .86 nach einer gewissen, durch die Verζögerungsschaltung 84 bestimmten Zeit. Auch diese Verzögerung ist mit Rücksicht auf den Speicher 4ü gewählt worden.

Da die Signale 1a und 1b nicht mehr vorhanden sind, bleiben die Torschaltungen 56 und 53 sowie 74 für die Dauer der folgenden positiven und negativen Spitzen des Sprachsignals gesperrt. Die nächste positive Spitze erzeugt ein weiteres Signal +p mittels des Detektors 64; das Signal gelangt zu den Torschaltungen 56, 58, 60 und 62 sowie 74 und 104. Die Torschaltung 104 liegt zwischen dem Zähler 22 und Register 70. Das Signal 2a aus der bistabilen Schaltung 72 liegt Jetzt vor, so daß die Torsehaltungen 6ü und 1ü4 geöffnet weraen. Über 60 gelangt die positive Spitze des Spraohsignals zum Analogwert-Speicher 50 und die öffnung der Torschaltung 104 gestattet die Eintragung des Zählwertes für das Auftreten der positiven opitze in das hegiater 70.

Dos Signal 2a aus der Schaltung 72 erzeugt wiederum über die Oder-Schaltung 76 und die Und-Sehaltung 78 ein Kinstell-Sipnal für die bistabile; Schaltung 80, dia diesmal mit Signal 2a die Und-Schaltung 68 durchlässig worden läßt; der Ausgang der Und-schaltung 1st das Signal 2b. Mangels Signal 1a liefert die Und-Schaltunj 6b diesmal kein Signal 1b. Das Signal 2b öffnet die Torschaltung 62, sobald die nüchate (zweite) negative Spitze des Sprachsignals vom Detektor όό festgestellt uud das Signal -p erzeugt ist. Dadurch wird in den Analogwert-Speicher

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Neue An«Tiftadi!»o$untei1flgen

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52 der Analogwert eier negativen Spitze aufgenommen.

Infolge der verzögerten Rückstellung der bistabilen Schaltung 80 endet das Signal 2b nach einer Zeit, die zur Pegeleinstellung in dem Analo&wert-Speicher 52 erforderlich ist. Die Analogwert-Speicher 50 (für die zweite- positive Spitze) und 52 (für die zweite negative üpitze) speisen den Differentialverstärker 96, deüscn Ausgangesignal dun zweiten Spitze-Spitze-Wert liefert. Dieser n'ert wird in der Addier schaltung 94 mit dem invertierten ersten Spitze-Spitze-Wert aus dem Verstärker 90 addiert. V«enn das Signal aus dem Inverter 92 größer 1st als das Signal aus dem Verstärker 96, ist das Ausgangssignal des Addierers 94 negativ, im anderen Falle positiv. 3ei negativem Ausgangssignal der Schaltung 94 kann also angenommen werden, daß der erste Spitze-Spitze-Wert des Sprachsignals den Anfang einer Grundton-Perlode darstellt, nicht aber der zweite Spitze-Spltze-Wert. In diesem Falle ist es erwünscht, die Vierte in den Analogwert-Speichern 46 und 48 weiter beizubehalten und den dritten Jpitze-Spitze-Vvert des Sprachsignale in den Speichern 50 und 52 (statt des zweiten Spitze-Spitze-Wertes) aufzunehmen und wiederum zu vergleichen; dieser Vorgang dauert an, bis entweder ein den ersten Spitze-Spitze-Wert überschreitender· 'Wert gefunden oder die Abtast-Periode zu Ende ist.

Ist der zweite Spitze-Spitze-Wert größer als der erste (Ausgangssignal von 94 positiv), so können die Werte in 46 und 48 nicht zum Beginn einer Grundton-Periode gehören und UIe Werte in 50 und 52 werden beibehalten. In diesem Falle worder« die Analog-Spcicher 46 und 48 für den dritten Spltze-Spitze-Wert vorgesehen. Die Vergleichsvorgänge weixien also unter Beibehaltung jeweils des höchsten gefundenen Spitze-Spitise-V.'erts so lanr.e fortgeführt, wie es die in den Registern s-ö und 36 enthaltenen Werte bestimmen. Der nach dem kinde der Vergleichs-Periode festgestellte höchste derartige Wert gibt also den Anfang der Grundton-Periode an.

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Wenn ζ. B. der zweite Spitze-Spitzii-'.vei't großer war als der erste, so wird der Ausgang der Addierschaltung 94 positiv und kann die Diode 100 zur Torschaltung 10Ö passieren, üs ist zu bemerken, daß ein negatives Signal aus 94 über die Diode 96 die Torschaltung 9Ö nicht passieren könnte, da das Signal 1a nicht vorliegt. Die Toi'schaltung IO0 ist jedoch durch das Signal 2a vorbereitet, das positive Signal gelangt zur Torschaltung 100, welche durch das in 102 verzögerte Signal -p geöffnet ist. Der •Ausgang von 100 stellt die bistabile Schaltung 72 zurück, so daß sie ein Signal 1a liefern kann, das die Speicherung der nächsten (dritten) spitzen-Werte in den speichern 46 und *4& verui'sacht. Wäre Jedoch der ei'sten spitzen-"Wert der gi'ößer und damit der Ausgang des Addierers 9⁴ negativ gewesen, so hätte dieses negative Signal wegen des fehlenden Signals 1a nicht die Torschaltung 9Ö passieren können; das Signal 2a hätte fortgedauert und die folgenden (dritten) Spitzen-Werte wären zu den Speichern 50 und 52 gelaufen.

Während dieser Vergleichsvorgänge läuft der Zähler 22 so lange bis er den Wert T +T erx'elcht, welcher V,ert im Register 56 enthalten ist. Dann liefert der Vergleichex* 40 ein Signal, das der bistabilen Schaltung 42 zugeführt wird; das Signal *< endet damit. Die Torschaltung 44 sperrt bei Abwesenheit von w und den Torschaltungen 50» 5&# 60 oder 62 wire kein weiters Sprachsignal zugefUhrt.

Das Signal {< liegt auch an der bereits erwähnten Schal tung 54, welche die abfallende^ Flanke aes Signals feststellt. Das Ausgangssignal von 5·+ dient zum Auslesen des ^eit-.-.ahlwevtes, bei dem der höchste Spitze-spitze-»>ert des Sprachsignale auftrat, tin solcher l-'.ählwert befindet sicn in f.e^i^ter 00 und in Register 70; einer davon bezeichnet den höchsten Spitze-Jpitze-.*ert ücs Sprachsignals und ua-nit den beginn einer uiundton-Fericxie.

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U72004

72/ Befindet sich die bistabile Schaltung ß.n der Stellung die ein Signal 1a liefert, dann ist der Zählwert des Registers 6b maßgebend. Im anderen Falle (Signal 2a) ist der Wert im Register 70 maßgebend. Der Ausgang der Schaltung 5^ führt demnach zu zwei Und-Schal tunken 110 und 112, an deren zweiten Eingängen die Signale 1a bzw. 2a angeschlossen sind. Die Und-schaltung 110 bewirkt das Auslesen des Registers 08, die Und-Schaltung 112 das Auslesen des Registers 70. Ih Jedem Falle stellt der Wert des ausgelesenen Registers (68 oder 70) den Zeitpunkt dar, in dem eine Grundton-Periode beginnt. Dieser Zählwert wird weiterhin mit T₁ tezeichnet; er liect zwischen den ZShlwerten T und T + T . Dieser Zählwert T₁ gelangt über eine der Leitungen 114 oder 116 zum Rechner J>. Dort werden die Werte T„ ♦ 1/2 T und T₄ + ~*/2 T bestimmt. Die errechneten Beträge gelangen über Leitung 118 (T₁ + 1/2 T.) zum Register J>0 und über Leitung 1?0 (T₁ + 3/2 TJ zum Register 36.

«as bisher geschah ist die Auswahl (in Form eines Zählwertes) des Anfangs einer Grundton-Periode des Sprachsignals , während dieses Sprachsignal einmal im Speicher 8 umlief. Die Anfangsstelle der Grundton-Periode T₁ wurde, entsprechend dem Entwurf der Anlage, zwischen T und T +T . festgestellt. Kit dem nun ermittelten Anfang der Grundton-Periode bei T₁ wird nun der Anfang der nächsten Grundton-PerIode bestimmt; er wird zwischen den Werten T₁ + 1/2 T. (Im hegister 30 enthalten) und T₁ + 3/2 T. (in Hegister 26 enthalten) resucht, weil der Anfang der zweiten Grundton-Periode etwa in der Mitte dieses Bereiches zu erwarten 1εt.

Zunächst geschieht nichts ehe nicht der Umlauf des Speichers Ö endet und einer neuer Umlauf beginnt. Mit Beginn des neuen Umlaufs dee Speichors 5 stellt der den Sprachsignal vorauslaufende Synchronisier-Ir.ruls den :-:fihler ?2 zurück und stellt die bistabile Schaltun, 7? co ein, daß ein Signal 1a am Ausgang "1" vorliegt. Dieses Signal gelangt wieder zu den Torschaltur.£cn

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feMaAnOftS:

U7200A

und 74. Der Zähler 22 zählt wieder bis zu einem Wert T₁ + 1/2 T , der im ivtgister 3-0 gespeichert lat. Dann wird vom Ver-

G
gleicher 33 die bistabile Schaltung 42 so umgeschaltet, da3 das Signal-G am Ausgang der Seite "1" entsteht. Dieses Signal löscht den Inhalt der Analogwert-3peieher 46, 4ö, 50 und 52 und öffnet die Torschaltung 44. Durch dieee treten daraufhin Sprachsignale aus dem Speicher 6 zu den Torschaltungen 5ό» 53# 60 und 62 sowie zu den Detektoren für positive und negative Spitzenwerte 64 und 66. Dies geschieht also zum Zählwert T₁ + 1/2 T . Bei der nächstfolgenden positiven Spitze entsteht das Signal +p aus 64, das zusammen mit dem schon vorliegenden Signal 1a die Torschaltung 56 Öffnet; der Analogwort der positiven Spitze kann dann im Speicher 46 aufgenommen werden.

Das Signal 1a bereitet die Und-Schaltung 7" vor, so daß beim Auftreten der nächsten negativer» Spitze über 66 das Signal -p die bistabile Schaltung öC umschalten und über die Und-Schaltung 86 das Signal 1b erzeugen kann. Mit 1b und -p wird die Torschaltung 48 durchlässig zur Speicherung des negativen Spitzenwerteslim Speicher 4ö. Der Differenzialverstärker 90 liefert dann den Spitze-Spitze-Wert des Sprachsignals.

Im Addierer 94 wird das invertierte Signal des Verstärkers 90 mit dem Ausgang des Verstärkers 96 (das derzeit null ist) verglichen. Das Ausgangssignal von 94 ist also negativ und durchläuft die Diode 96 zur Torschaltung 90.

Diese wird durch dae Signal 1a,von 72 geöffnet und das Ausgangssignal des Addierers 94 gelangt zur Torschaltung 100, wo es durch das verzögerte Signal -p ^ur Umschaltung üur bistabilen Schaltung 72 weitergeleitet wird. Letztere liefert nun von ihrer Sei "0" das Signal 2a. Das Signal Ib wurde mittlerweile durch mickschalten der bistabilen Schaltung öO beendet.

Docket 15 171

9 0 9 8 4 1/0433 ^{8ΛΕ) ÜRIQ<NAL}

Neue Änitetagsunterlagen

K72004

In Abwesenheit der Signale 1a und 1b bleiben Jetzt die Torschal tunken 5ö und 5*> sowie 74 wähi'end des Auftretens der folgenden positiven und negativen öpitzen des Sprachsignals gesperrt. Letztere erzeugen Über den Detektor 64 ein neues Signal +p, das zu eier. Torschal tunken 56, 5Ö, 60 und 62 sowie 74 und 104 gelangt. Da jetzt das Signal 2a vorhanden ist, werden die Torschaltunken 00 und 104 durchlässig. Über όΟ kann der positive Spitzenwert des Sprachsignals in den Analogwert-Speicher 50 eintreten und über 104 wird der Zeitpunkt seines Auftretens im ^e^ieter 70 gespeichert. Das Signal 2a ruft * außerdem Über die Schaltungen 70, 7Ö, 60 und bö das Signal £b hervor. Letzteres bewirkt zusammen mit dem bei der nächsten negativen Spitze des Sprachsignale erzeugten Signal -p das öffnen der Torschaltung 62, so daß der Wert der negativen SdItze in dem Analogwert-Speicher 52 aufgenommen werden kann. Die Differenz der beiden Speieherwerte von 50 und 52 gelangt zum Differentialverstärker 96 und wird im Addierer 94 mit dem Wert aus dem Differentialverstärker 90 in Beziehung gesetzt.

Die Schaltung arbeitet dann wie früher beschrieben; der Jeweils größte Spitze-Spitze-Wert der Analogwert-Speicner wird erhalten und mit den folgenden Werten verglichen bis ein größerer auf-[■■■ tritt. Der einzige Unterschied gegenüber den früheren Zyklus ist der, daß das Sprachsignal zwischen den Zählzeiten Ty + 1/2 T _r und T₁ + 5/2 T._r abgetastet wird, während beim früheren Zyklus

fc> ' ti

die Abtastzeit zwischen don Zählwerten T und T + T_r lag·

vvg

Wenn der Zähler 22 den Zählwert 'i\ + 3/2 T erreicht hat, stimmt dieser Wert mit dem Wert im Register 26 überein und der Vergleicher 40 beendet durch Einwirkun,^ auf die bistabile Schaltung 42 das Signal Q. DöUurch wird die Torschal tu ng 44 Tieschlossen und über 54 das Auslesen eines der negister 68 oder 70 bewirkt. Der ausgelesene Zählwert stellt die Zeit des Auftretens des höchsten Spitze-^nitze-Wertes des Sprachsignale in der Zeit zwischen T₁ + 1/2 T, und T₁ -* 3/2 T dar, also den Beginn der zwei ton

909841/0433 _BAD

Docket 15 171

Grundton-Periode. Dieaor Zählwert soll als Tp bezeichnet werden, fcr gelangt in den nochner 2, wo die Werte T_p + 1/2 T und Tp + 5/2 T errc/chnet werden. Diese Werte gelangen dann wieder in die Register *C bzw. 26.

Während des nächsten Umlaufes des Speichers δ wird das Sprachsignel zwischen den durch die beiden zählwerte gekennzeichneten Zeitpunkten wiederum und in gleicher 'Weise nach den beginn einer neuen Grundton-Periode abgesucht. Der zugehörige Zählwert sei mit T, bezeichnet; er wird in den Rechner J5 eingetragen und mit dessen Hilfe eine neue Abtastperiode errechnet, die von T- + 1/2 T bis T, + 3/2 ?„ lauft. Innerhalb letzterer Zeitpericde wird

O -? ti

ein Wert T^ bestimmt. Des Ergebnis der ganzen Abtastung des im Speicher δ enthaltenen Sprachsignals ist eine Reihe von Zeitzählwerten T₁, T₂, T- ... T_n, welche den Anfangspunkt aller Grundton-Perioden darstellen; diese Werte gelangen in den riechner

Der zeltliche Abstand zwischen den Anfängen der Grund to;;-Perioden sind die wirklichen Periodenlängen, die den Grundton des Lautes bilden. Die verschiedenen Grundton-Perioden, d. h. von T₁ bis Tg, von T_ bis T.. usw. sind von verschiedener Länge. Wie eingangs festgestellt wurde, sollen diese Gi'undtori-Perioden auf gleiche Länge gebracht werden, die gleich der gewünschten, weiterhin mit

T₄ bezeichneten Grundton-Periode ist.
α

Zu diesem Zweck wird nun von Jeder Grundton-Perlode ein ütück entfernt, so daύ die vex'kUrzte Periode gleich der gewünschten T. wird. Infolge dieses ceschneicens "paüt" cias ündo einer Kurvenfcrm nicht rcehr nit dem Anfang dor nächsten zusammen. Die Amplituden kennen z. ö. aolcne Untex-schiccie aufweicen, wie es die Punkte f ur.u g der Fig. 2 zeigen. Zusätzlich zu ucr.\ VerkUxv.cn der wii-klichun urundton-i'ei'icue zur Anpassung axi T^ .T.iii also die Amplituden oer KurvenfoxT.ux;i:dfen unter ürnstaziUcii vex·- größert oder vei'Kieinert weroen, um zusammen zu passen.

909841 /0433 Docket 15 171 BADORIQiNAL

H7200A

Praktischerweise wild der Wert der gewünschten Grundton-Periode Ϊ, gleich dein kleinsten der Gemessenen wirklichen Grundton-Perioden T₁ bis T₂, T₂ bis T₅ usw. gemacht. Dadurch ißt sichergestellt, daß Jede der wirklichen Grundton-Perioden entweder gleich oder größer als die gewünschte ist.

Nach der folgenden Geschreibung werden alle Grund ton-Perioden an eine einzige gewünschte Grundton-Periode T_d angepaßt; es wäre Jedoch auch möglich, die verschiedenen Grundton-Perioden an verschiedene gewünschte Grundton-Perioden anzupassen. Z. B. könnte eine gewünschte Grundton-Periode für offene Vokale und tine andere für* geschlossene Vokale vorgesehen werden. Dazu wären geringfügige iindex-ungen der Anordnung nach Fig. 5 erforderlich. Nach der Bestimmung aller Grundton-Perioden-Anfänge T₁ bis T setzt der Spcicher8dieUmläufe fort, Beim ersten der Bestimmung von T folgenden Umlauf werden die Amplitudendifferenzen zwischen den imde der ersten gewünschten Grundton-Periode bei T₁ + T. und dem Anfang der folgenden Grundton-Periode bei T₂ bestimmt, beim zweiten Umlauf wird eine Übergangsfunktion der Arnplitudendifferenz zu der Kurvenform der ersten Grundton-Periode addiert und diese dann im Rechner 3 gespeichert. Beim dritten Umlauf des Speichers 8 (nach der Bestimmung von T) v/ird die Amplitudendifferenz zwischen dem hnde der zweiten gewünschten Grundton-Periode bei Tg + ?_d und dem Anfang der dritten Grund ton-Periode bei f, bestimmt, aeira vjtrten Umlauf wird diese Amplitudendifferenz zur Kurveriforin der zweiten gewünschten 'Jrundton-Periode addiert und letztere in den Rechner 3 eingesehen. i%benso werden alle weiteren Kurvenformen der gewünschten Grundton-Perioden bei dt-n folgenden geradzahligen Zyklen korrigiert und im iiechner 3 abgespeichert.

Hier folgt eine genauere üeschx'eibung dieser Vorgange. Jeim nächsten Umlauf de3 Speichers d nach der iieGtimmung von ϊ wird" der Zähler 22 durch den Synchroniaierinpui3 vor. üpeichur ο wieder auf null gestellt. Der Ausgang des Speichers b liegt aucn an

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Locket 15 171 BADORIG<NAL

H72004

der Torschaltung 1Γ2, die von der bistabilen Schaltung 124 gesteuert wird, wenn sich letztere in ihrem Zustand "1^M befindet, wird die Torschaltung 122 durchlärsig. Die bistabile Schaltung wird durch ein Signal auf Leitung 126 vom Rechner 3 in ihren "1"-Zustand und durch das von der Verzögerungsstrecke 128 um den Betrag T. verzögerte Signal derselben Leitung in den "(/'-Zustand gebracht. Das Ausgangssignal des Zählers 22 wird zum Vergleich mit den Zählwerten für den Beginn der Grundton-Perioden T₁, T₂ ... T dem Rechner j5 zugeführt; sobald der Zähler 22 den <tert T₁ erreicht hat, stellt der rtechner in Übereinstimmung mit dem gespeicherten Wert T₁ fest und öffnet über 120 und 124 die Torschaltung 122, so daü das Sprachsignal aus dem Speicher β durchtreten kann. Zum Zeitpunkt T₁ + T. wird die bistabile Schaltung 124 rück&eschaltet und die Torschaltung 122 geschlossen. Die Torschaltung 122 war also während der Zeitdauer T,, welche die gewünschte Grundton-Periode darstellt, geöffnet und ein dieser gewünschten Grundton-Perlode T, entsprechendes Stück des Sprachsignals wurde durchgelassen. Das SignalstUck gelangt zur Addierschaltung 120, deren ^usyang den Analog-Digital-Wandler 1j52 speist. Während dieses ersten Umlaufs des Speichers <3 (von T₁ bis T₁ +T.) und bei Jedem folgenden ungeraden Umlauf ist der wandler 1J2 durch ein Signal vom iiechner 2 gesperre. Der Ausgang der Verzögerungsstrecke 126 führt nämlich auch zur Torschaltung 1jj4, die den Analogwert des Sprachsignale zur Zeit T₁ + T. zu dem Analogwert-Speicher IJJ0 überträgt. Kurz nach der eoen genannten Zeit erreicht der Zähler ?2 den Zähl wert Tp. Der iiechner } stellt die Übereinstimmung mit einem bei ihm gespeicherten Wert fest und liefert auf Leitung 1j$6 einen Impuls zum Offnen des Analog-Tores A¹IO, welches den Analogwert des Sprachsignals ~un Analog-Speieher 142 durchläßt. Jetzt befindet sich der Analogwert des öprauhsiiinalii zur Zeit T₁ + T. (hiide der u rs ton gewünschten Grundton-Perlode) im Speicher 1^6'und der Analogwert des Sprachsignale zuv ie it T_g (Anfang üur nächsten' Grund L 011-Periode) im Speicaer 142. ueide Werte weixlen im Differentialverstäixer 144 verglichen, dessen Ausgang die Differenz der beiden Analogwerte darstellt. Diese Differenz-Spannung wird

909841/0433 BAD ORIGINAL

Jjocket 15 171

weiter als V bezeichnet,
α

Diese Spannung V , dient als Eingangs spannung für die Integrier schaltung 146, d

die einen Eingangswiderstand 148 und einen Verstärker 50 enthält, letzterer mit einem Rückkoppelungskondensator 152, dessen zweiter Beleg über den Ruhekontakt 154 eines Relais an Masse liegt. Der Kontakt 154 wird durch die Relaisspule 156 betätigt, die an Leitung 126 und den Ausgang der Verzögefc rungsstrecke 128 angeschlossen ist. Der Kontakt 154 wird deshalb zur Zeit

T geöffnet und zur Zeit T + T wieder geschlossen; er öffnet wieder zur Zeit T_ und schließt zur Zeit T "tT usw. Das Ausgangs signal der Integrierschaltung 146 ist die früher besprochene Ubergangsfunktion, eine am Anfang jeder Grundton-Periode T , T₁ T usw. bei null beginnende Spannung, die zu der zugeordneten Spannung V in der Zeit T anwächst. Was im bisher beschriebenen Zyklus geschah ist der Durchlaß eines Stückes des Sprachsignals durch die Torschaltung 122 zwischen den Zeiten T und T +T . Das Kurvenform-Stück gelangt über die Addier schaltung 130 zum Digital-Analog-Konverter 132 der während dieses ersten Umlaufes (und während aller folgenden ungeraden Umläufe) gesperrt ist. Zur Zeit T "f- T wird die dann

Id

. herrschende Amplitude des Sprachsignals im Analogwert-Speicher 136 aufgenommen und zur Zeit T der zu diesem Zeitpunkt vorhandene Analogwert des

C*

Sprachsignals im Analog-Wert-Speicher 136 aufge nommen und zur Zeit T beiden Am

zugeführt.

beiden Amplitudenwerte (V } wird bestimmt und der Integrier schaltung 146

Der Umlaufspeicher 8 beendet seinen Umlauf ohne daß noch etwas geschieht. Beim nächsten (zweiten) Umlauf dieses Speichers wird der Zähler 22 zurückgesetzt und beginnt wieder zu zählen. Zur Zeit T läßt ein Signal vom Rechner 3 über Leitung 126 und die bistabile Schaltung 124 die Torschaltung 122 durchlässig werden, so daß das Sprachsignal zur Und-Schaltung 130 passieren kann. Gleichzeitig ist der Schalter 154 geöffnet, so daß sich an deren

Ausgangsklemme eine Ubergangsfunktion aufbauen kann. Der Ausgang der Integrierschaltung 146 909841/0433

rcsue Annieidungsunterlogen

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U7200A

ist der zv/eite ^.In^an^ des Addierers 1J;0. Diesem v/ird aas Sprachsignal in der Zeit von T₁ bis T₁ + T. zugeführt, während der gleichen Zeit wächst da3 Ausgangssignal der Integrierschaltung 1^6 von nuil bis zum ',.orte V.. Das Au slangs signal der Und-⁴Schaltung 1}0 ist also eine.3ignclform mit der gewünschten ürur.d ton- Periode T. und einer Amplitude, die zum Zeitpunkt T₁ + T. um den betrag V. erhöht 1st; sie erreicht also damit an ihrem Ende die gleiche Amplitude, wie sie die nächste Grundton-Periode an ihrem Anfang zur Zeit Tp hat. Da dieses ein ungerader Uralauf des Speichers 8 ist, ist der Ausgang des 'Analog-Digital-Konverters 1J2 nicht mehr gesperrt und er gibt demnach das digitale äquivalent des Sprachsignals während der ersten gewünschten G rund ton- Periode T₁ bis T₁ + T. rnlt korrigierter End-Amplitude ab. Dieses digitale Signal wird im Rechner > ßespeichert.

In gleicher l/eise wird bei den folgenden ungeraden Umläufen der Übrige Teil des Sprachsignals Jeweils bein Beginn einer der folgenden Grundton-Perioden (zu den Zeitpunkten Tg, T.. ... T) während der Zc-itdauer T, durch die Torschaltung 122 geschleust, so daß die Spannungsdifferenz zwischen dem Lnde einer gewünschten Grundton-Periode und dem Anfang der nächsten Grundton-Periode (d. h. die Spannung V.) errccnnct werden ,caxin. -iei den jeweils folgenden geradzahligen Umläufen werden die so bestimmten Amplitudendifferenzen (V.) zwischen den Xurvenformen am ^.nde einer Grund ton-Periode und dem Anfang der näcnsten Grmidtcn-Periode zu dem Sprachsignal addiert; durch uie Addition eines Spannungswertes erhlilt damit das .inde Jeder Grundton-Periode und der Anfang der folger.uen Ü rund tor.-Periode die gleiche Amplitude. Die so bei aufeir.andorfcl₀or.den ccraa^anll^ca Umläufen berichtigten gewünschten Orundton-rcriodcn werden durch den Konverter 122 in Digitalwerte verwand alt ur.ci zu.n I'.echner 3 gegeben.

Diese digitalen ^in^angswcrte des hochners ~J> stellen da3 oprachsignal mit Grundton-Perioden gewünschter Länge und mit in der Spannung angepaßten und- bzw. Anfangswerten dar. Wie schon früher

_C1„, 909841/0433

Docket 15 1/1

Neue Änmcldungsunterlagen

U7200A

festgestellt, werdexi diese oi und ton-Perioden bei Jedem zweiten Umlauf des IJpeichtri; während dieser C<j>i;i··;. tioni»phaße erzeugt. Die Grundton-rericdexi-Liniiax^ssigiiale· des iiechnurs JJ haben also zeitlichen Abstand voneinander und bilden eine fortlaufende Kurvenform. Der i.echner j5 hat die entf-jprechenden Speicherund Schalt-Ko^liciiKtiten urn die getrennten (Jrundton-Perioden in digitaler Form anoinander zu fügen.

Im Itechner wird also ein vollständiges Sprachsignal in Digitalform gespeichert. Alle so digital gespeicherten Cirundton-Perioden sind gleich der gewünschten Grundton-Perioden-Lün^e T, und ze igen zwischen l-nde und Anfang aufüinanciei'folgenuer Grundton-Pericoen keine Unsteti_{jkeiten. Das gespeicherte f^prachsignal kann aus dem rechner j} entnommen und als iiprachsignal zu praktischem Gebrauch auf Magnetband übernommen werden.

Zusammenfassend kenn gesagt werden, daß ein System beschrieben* γ rde, in dem Abschnitte verschiedener Sprachsigxiale zu einen einzigen üpraohsignal vereinigt werden können. Um die Tonhöhenunterschiede zv;it-chen den Abschnitten zu beseitigen» wird Jede Grundton-Periode des Oesamtsprachsignala einer gewtüilten, normierten ürundton-i'oi'iode ai^epaßt. Gleichzeitig werden die Amplitudenuntei'.'jchiede zviisehen den Oxiden und dexi /xifängen der einzelnen Grundton-Perioden durch Addition einer berechneten Übergangsfunktion, d. h. eines ansteigenden opannungswertes ausgoglichen. Das resultiereiide Cpiachsignal hat einen gleichförmigen Grundton uxid zei.it keixie Unstetigkeiten mein¹. Für das mexischliche OUr viird es wie ein normaler Dpi'auhlaut klingen.

Docket 15 171

9 0 9 8 4 1 / 0 U 3 3 _BAD

Claims

Heue Patentansprüche

1. Verfahren zur Aufbereitung von Sprachsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß von einem gegebenen Sprachsignal begrenzter Dauer die aufeinanderfolgenden ürundton-Perioden und deren Zeitdauer bestimmt werden, daß die Grundton-Perioden auf eine gewünschte Dauer verkürzt und daß die Signalamplitudon von hntle und Anfang benachbarter, verkürzter Grundton-Perioden durch Addition einer Übergangsfunktion einander anschlichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Grundton-Perioden mit offenen bzw. mit Geschlossenen Vokalen auf unterschiedliche Dauer verkiirzt werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Umlaufspeicher (8) zur die zyklische Entnahme gestattenden SpeichcruntS eines Sprachsignale, duroh Einrichtungen (10, 12, 14, 16, 1ö) sur Bestimmung des der Aufbereitung zu unterwerfenden Teiles de3 gespeicherten öprachnignals; durch Schaltungen (64, 60; 46, 48j 50, 52; 90, 92) zur Ermittlung der größten den Anfang einer Grundton-Periode definierenden Spitze-Spitze-Werte de3 Sprachsignale innerhalb des untersuchten Bereichs; durch Vergleichseinrichtungen (1^6, 142, 144) zur Bestimmung der Amplituder.differenz zwi3chsn Knde bzw. Anfang benachbarter, auf gleiche Länge verkürzter ürundton-Perioden und durch eine Inte^.rierachaltuns (146) zur i-rzeucung eines der Amplitudendifferenz entsprechenden opannungaverlaufa, der in einer Addierschaltung (1JO) dem Amplitudenwert einer Grundton-Periode hinzugefügt wird.

909841/0433

Neue Unterlagen {Art.7§1Aj3.2nr.i Sa_(ijdesAndenin3sges.v.4.9.19i

BAD

Docket 15 171

K72Ö04

4. Anordnung nach Anspruch 3 zu** Bestimmung des der Aufbereitung zu unterwerfenden Teiles des Sprachsignale, gekennzeichnet durch einen Hochpaß (10), einen Gleichrichter (12) und einen Tiefpaß (14), welche die Umhüllende des dem Umlaufspeicher (8) entnommenen Sprachsignals bilden; durch einen Detektor (16) für die Nulldurchsänge der Umhüllenden; durch einen Zähler (1b) zur Bestimmung des iieitabstandee zweier Nulldurchgänge; durch einen weiteren Zähler (22) zur üestiinmunß des Zeitabstandes zwischen einem dem Sprachsignal im Speicher (6) vorausgehenden Synchronisiersignal und dem ersten stimmhaften Laut des Sprachsignals; sowie durch zwei Register (30, 36) zur Aufnahme des Zählwertes des weiteren Zählers (22) bzw. der Summe der Zählwerte beider Zähler (22 und 18).

5. Anordnung zur Lokalisierung einer Grundton-Periode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spitzendetektoren (64, 66) innerhalb des vom Inhalt der Register (30, 36) definierten Zeitabschnittes die Amplituden von Spitzenwert-Paaren des Sprachsignals ermitteln und nacheinander in Analogwert-Speieherpaare (46, #B; 50, 52) eingeben, daß die Spitze-Spitze-Werte jedes Paar*es durch Differentialverstärker (90, 96) bestimmt und der durch Subtraktion (92, 94) gefundene größere Wert gestgehalten und mit weiter bestimmten Werten verglichen werden, daß der Zeltpunkt des Auftretens jedes Spitzenwert-Paares in Registern (68, 70) gespeichert und daß der dem schließlich größten gefundenen Wert zugeordnete Regieterwert als Anfangspunkt einer Grundton-Periode einer Auswerte-iiinheit (3) zugeführt wird.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der einen Auswerte-Zeitabschnitt definierenden Register (20, 36) unter Benutzung des AnfangszeitpunJctes bereits bestimmter Grundton-Perlöden sur Festlegung des folgenden Auswerte-Zeitabschnittes durch die Auswerte-Mnheit (3) neu eingestellt wird. 909841/0433

BAD ORtGiNAL Docket 15 171

fta Anmeiüungsunterlagen

""" U720CK

7. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die ^cwilnschte Dauer verkürzte und durch Addition einer Uberganksfunktlon in der Amplitude berichtigte Grundton-Periode einem Analog-Digital-Wandler (152) zugeführt und die digitale Darstellung jeder Grundton-Period e in der Auswtite-Einheit (3) gespeichert wird.

Dockei 15 17 1

BAD ORIGINAL 9ÜÜ8A1 / üA 3 3