DE1797469A1

DE1797469A1 - Einrichtung zur Extrahierung kennzeichnender Kriterien von Schwingungen,insbesondere Sprachschwingungen

Info

Publication number: DE1797469A1
Application number: DE19591797469
Authority: DE
Inventors: Heinz Kusch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-02-07
Filing date: 1959-02-07
Publication date: 1971-10-28

Description

Einrichtung zur Extrahierung kennzeichnender Kriterien von Schwingungen, insbesondere Sprachschwingungen Die bisher bekannten Einrichtungen zur selbsttätigen Ermittlung der Informationsinhalte von Schwingungen, insbesondere Sprachschwingungen, beruhen auf der Methode der Frequenzanalyse im Sinne der Bildung und Auswertung von Frequenzen. Gemäß der Erfindung ist eine Erkennungseinrichtung zur automatischen Ermittlung der in Schwingungen,*besonders Sprachschwingungen enthaltenen Information dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Merkmalen ermittelt und gemeinsam auswertet, welche Einzelheiten der natürlichen Struktur der über der Zeitachse verlaufenden Jellenform der Schwingungen kennzeichnen, wie insbesondere große Maxima, Minima, Nulldurchgänge, "clcndepunkte, Einsätze von Schwingungsgruppen, sowie weitere Maxiwa, Minima, Nulldurchgänge, Wendepunkte usw., die in überlagerter Form vorhanden sind. Mit Hilfe dieser natürlichen Kriterien, die man in Impulse umwandeln kann, hat man schon alle notwendigen Unterscheidungsmerkmale zur Erkennung der Laute, z. B. der Vokale usw.
Um dies technisch ausführen zu können, gibt es verschiedene praktische Ausführungsmöglichkeiten. So kann man die Breiten der Amplituden verwenden und miteinander vergleichen, oder die Höhe der Am- plituden mit ihrer Breite oder auch die Anzahl der Maxima, Minima, Wendepunkte usw. feststellen, vergleichen, zählen usw.
Ein Ausführungsbeispiel soll dies näher erläutern. Zur Unterscheiden- der gesprochenen Vokale (s. Abb. 1) d. h. ihrer Schallschwingungen, genügt es schon, -.-renn man z. B. die Anzahl der großen Maxima (s. Abb. 2) feststellt und zählt. Als weiteres Kriterium braucht man nur noch festzustellen, ob die natürlichen Schallschwingungen viele kleine Maximas bzw. Amplituden hat (s. Abb. 1). Zur Abtrennung der Perioden der gesprochenen Vokale (s. Abb. 3) genügt es schon, die stärkste Auiplitude oder die Grundfrequenz festzustellen. Mit Hilfe dieser Vokale (dabei ist "o" nicht erforderlich) und nur

weiterer

zweier Laute kann man z. B. die gesprochenen Zehn Ziffern (auto-

matische Ziffernerkennung) eindeutig erkennen, unterscheiden, bestimmen und feststellen. In Fig. 4 ist ein Blockschema für eine mögliche Ausführung eines einlachen Gerätes zur Verwirklichung des Vorstehenden dargestellt. Die Schallschwingungen der gesprochenen Laute irerden, wie das Blockschaltbild zeigt, in .ein Mikrophon I#I eingesprochen. Über einen Verstärker V werden diese weitergeleitet zu einer Schaltung A, die einen "Buchstabenabtrennimg@uls" erzeugt. Dies kann durch Verzenen der Grundfrequenz und Di'ferenzieren der daraus entstandenen Impulse geschehen. Es ist auch möglich, die stärkste Anfangsamplitude zu benutzen, Eine Schaltung zur Erzeugung derartiger Abtrennimpulse ist auch in Fig. S ,gezeigt, auf die weiter unten. nochmals Bezug genommen wird. Außerdem gehen die Schwingungen vom Verstärker V aüszu einer Schaltung B, die es ermöglicht, die breiten Amplituden festzustellen und in Impulse umzuwandeln. Lies kann man einfach durch einen Tiefpaß erreichen. Eine andere Möglichkeit wäre, die Anzahl der Einsätze von Schzfingungsruppen festzustellen. deiterhin gehen vom Verstärker V die Schwin`ungen durch eine gewöhnliche Begrenzerstufe C oder ähnliches, die es ermöglicht, die kleinen engen Amplituden der normalen Kurve festzustellen und in Impulse umzuwandeln. Über eine Codiermatrix Dvierden die geronnenen Impulse in weiteren Verarbeitungseinrichtungen F wirksam. Als solche kommen z. B. dählsysteme für Fernsprechvermittlungen in Frage, weitere Anwendungsmöglichkeiten sind die folgenden: Schreiben der gesprochenen xorte mit Hilfe des Geräts auf eine Schreibmaschine, automatisches Diktiergerät, automatische Erkennung der gesprochenen zehn verschiedenen Ziffern und danach automatische Vornahme von Einstellfunktionen an Automaten, z. B. Ver:nittlungssystemen, Sprachverständig=ung mit Gehörlosen, Frequenzbandkompression in Übertragungssystemen, Übersetzen in Fremdsprachen, Sprachforschung usw. Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Möglichkeiten., die t'Buchstabenabtrennimpulse't aus der Schwingungsstruktur zu gewinnen. Gemäß einem bereits vorliegenden Vorschlag (]Patentanmeldung K 35 $82 IXa/42g) werden die Einteilungsimpulse dadurch erhalten, daß aufeinanderfolgende Schwingungszüge der Sprachwelle fortgesetzt initeinander verglichen werden, wobei sieh aus den so erhaltenen Differenzwerten Umschl.agsstellen ergeben, an denen die Amplituden oder Frequenzen der Sprachschwingungen, nachdem sie vorher alb-bzw. zünahmen,.plötzlich wieder größer bzw. kleiner werden.
Eine relativ einfache Schaltung zur Gewinnung derartiger Ablreiizmpul-se IP aus der Schwingungsstruktur besteht gemäß Fig; 5 aus einem Hochpäß .8 und einem Tiefpaß 9, die jeweils an einem Eingang eines Flipflops 10 angeschlossen sind. Es ergeben sich Wiederholungen des Vorganges, daß bei i", eingehende niedrige Fregüenzen durch das Filter 9 und hohe Frequenzen durch das Filter 8 gelangen, und diese Wiederholungen ermöglichen die genannten Abtren:-nungen durch Ausgangsimpulse IP des Flipflops 10. . In gocnbination damit kann man wie in Fig. 5 dargestellt eine Reihe von Filtern 11 vorsehen, durch ebenfalls laufen, wobei bei jedem Buchstaben einige bestimmte Filter ansprechen. Dies wird durch Flipflops 12 jeweils festgestellt. Deren Ausgangsimpulse werden in Speichereinrichtungen 13 registriert, und über Tore 14 können in. Abhängigkeit von den Abtrennintpulsen Il' die Inhalte der Speicher 13 ausgegeben und miteinander verknüpft werden.

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Extrahierung kennzeichnender Kriterien von Schwingungen, insbesondere Sprachschwingungen, zwecks automatischer Erkennung der in ihnen enthaltenen Information, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Merkmalen ermittelt und gemeinsam äuswertet, welche Einzelheiten der natürlichen .Struktur der über der Zeitachse verlaufenden Wellenform der Schwingungen kennzeichnen, wie insbesondere große Maxima, Minima, Nulldurchgänge, Wendepunkte, Einsätze von Schwingungsgruppen, sowie weitere Maxima, Minima, Nulldurchgänge, Wendepunkte usw., die in überlagerter Form vorhanden sind.
2. Einrichtung-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schwingungsdauern miteinander, oder die Höhe der Amplituden mit der -Schwingungsdauer (Schwingungsbreite)vergleicht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Merkmalen wie Maxima, Minima, Wendepunkte, Einsätzen von Schwingungsgruppen usw. festgestellt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anzahlen der Merkmale miteinander verglichen werden.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekenn- zeichnet, daß sie feststellt, ob viele kleine Maxima bzw. Amplituden vorhanden sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination mit einer durch Abtrennungsimpulse bewirkten Abgrenzung von Schwingungsgruppen eine Reihe von Frequenzfiltern wirksam gemacht wird. '7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, .daß die Filter jeweils eine Kippschaltung betätigen, die Signale der Kippschaltungen auf Speicher gegeben werden und die Speicherinhalte über Tore ausgegeben. und,miteinander verknüpftwerden.