DE2313009C2 - Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Grundfrequenzermittlung mit Ausblendung der Subharmonischen der Grundfrequenz - Google Patents

Description

sind, mit einem Vergleicher, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Abtastsenalters und dessen anderer Eingang mit einer Vergleichsspannungsquelle verbunden ist, mit einem Taktgenerator, dessen Takte derr Abtastschalter steuern und mit einem Zähler, der die dem Abtastschalter zugeführten Takte zählt, nach Patent 20 62 589, wird /liese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Unterdrückung störender EinHusse von ggf. im Signal vorhandenen Sugharmonischen der Grundfrequenz ein Gatter, ein Zwischenspeicher und eine digitale Ausblendschaltung vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit eines ersten Spannungsminimums im Umlaufzyklus des Abtastschalters weitere Minimumanzeigen in der Folge der Abtastschalterstellungen unterdrückt werden, die auf mögliche Subharmonische der Grundfrequenz zurückzuführen sind, daß dabei der eine Eingang des Gatters mit dem Ausgang des Vergleichers und der andere Eingang des Gatters mit dem Ausgang der digitalen Ausblendeschaltung verbunden ist, daß weiter der Ausgang des Gatiers mit einem Eingang des Zwischenspeichers und mit dem Zähler und tier andere Eingang des Zwischenspeichers mit einem Eingang der digitalen Ausblendeschaltung und mit dem Ausgang des Zählers verbunden ist und daß der Ausgang des Zwischenspeichers mit dem anderen Eingang der digitalen Ausblendeschaltung und mit dem digitalen Ausgang für die Grundfrequenz verbunden ist.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber dem bekannten Stand der Technik liegt darin, daß die eigentliche Grundfrequenz mit Sicherheit als solche erkannt wird, wobei vermieden wird, daß Subharmonische der Grundfrequenz als eigentliche Grundfrequenz definiert werden. Dadurch wird verhindert, daß beispielsweise in Vocodersystemen das erzeugte Sprachsignal zwischen verschiedenen Stimmlagen hin und her springt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die digitale Ausblendschaltung nach Art eines an sich bekannten digitalen Rechners so eingerichtet, daß sie vom ersten Minimum ab diejenigen Stufenausgänge der Laufzeitkette bestimmt, die der zwei- und dreifachen Periodendauer der Grundfrequenz entsprechen und durch zeitrichtiges Sperren des Gatters dafür sorgt daß diese Stufenausgänge nicht berücksichtigt werden.

Eine derartig aufgebaute digitale Ausblendschaltung bietet gegenüber anderen in Frage kommenden Möglichkeiten besondere Vorteile hinsichtlich ihres einfachen Aufbaues und der Übersichtlichkeit Es ist natürlich möglich, die digitale Ausblendschaltung so einzurichten, daß weitere Vielfache der Periodendauer der Grundfrequenz berücksichtigt werden.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. Dabei zeigt

die Figur das Blockschaltbild einer Anordnung zur Ermittlung der Grundfrequenz nach der Erfindung.

Die Figur enthält die Anordnung zur Ermittlung der Grundfrequenz nach dem Hauptpatent mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung. Im einzelnen ist ein Eingang 8 für das wenigstens zeitweise periodische Signal vorgesehen, dessen Grundfrequenz bestimmt werden soll. Mit diesem Eingang 8 ist der Eingang eines Regelverstärkers V1 verbunden, deir für eine konstante mittlere Aussteuerung der nachfolgenden Schaltung sorgt. Falls diese kofiiiante mittlere Aussteuerung ohnehin gegeben ist, kann dieser Regelverstärker entfallen. Mit dem Ausgang des Regel Verstärkers Kf oder mit dem Eingang 8 ist der Eingang der ersten Stufe τ t der Laufzeitkette verbunden. Die weiteren Stufen der Laufzeitkette τ 2 ,.,τη sind entsprechend hintereinander geschaltet Mit dem Ausgang jeder Stufe der Laufzeitkette ist der erste Eingang jeweils eines Differenzverstärkers A \ ... An verbunden, der andere Eingang jedes der Differenzverstärker ist mit dem Ausgang des Regelverstärkers Vi oder mit dem Eingang 8 direkt verbunden und erhält so das ünverzögerte Signal. In jedem der Differenzverstärker Ai ... An wird die Differenz zwischen dem unverzögerten Signal und dem Signal gebildet das nach einer bestimmten, sich von Stufe zu Stufe steigernden Verzögerung am Ausgang der jeweiligen Stufe abgegeben wird.

Der Ausgang jedes Differenzverstärkers ist mit einer der Gleichrichteranordnungen C1 ... Gn verbunden, die vorzufsweise aus Doppelweggleichrichtern bestehen. An den Ausgang jeder der GIe/ 'irichteranordnungen sind Summiergiicdcr angeschlossen die zumindest aus jeweils einem Kondensator Cl ... Cn bestehen; in Parallelschaltung mit den Kondensator können Entladewiderstände vorgesehen werden, diese Widerstände können aber auch an anderer Stelle in der Schaltung auftreten. Die Widerstände können wie im vorliegenden Fall entfallen, wenn in anderer Weise für eine Entladung der Kondensatoren C1... Cn gesorgt wird.

Jedes der Summierglieder und damit jeder der Kondensatoren CI ... Cn ist mit einem der festen Anschlüsse des Abtastschalters 5 verbunden. Durch die gestrichelt dargestellte Leitung L i soll angedeutet werden, daß der Abtastschalter 5 von dem mit dem Taktgenerator 4 verbundenen Zähler 6 gesteuert wird. Die durch den Abtastschalter 5 von den Summiergliedern abgetasteten Spannungen gelangen zu dem Eingang 71 des Vergleichers 7, der Eingang 72 des Vergleichers 7 ist mit einem Kondensator C, der hier nur als Siebkondensator wirkt und außerdem mit einer Vergleichsspannungsquelie Ur 1 verbunden.

Die von dem Differenzverstärkern abgegebenen Differenzspannungen werden über Gleichrichter zu Summiergliedern geführt, dort gespeichert und stehen an den einzelnen Kontakten KX... /indes Abtastschalters 5 zur Verfügung. Durch den Abtastschalter 5 werden die einzelnen Spannungen nacheinander dem einen Eingang 71 des Vergleichers 7 zugeführt, während der andere Eingang 72 des Vergleichers 7 eine Vergleichsspannung Ur 1 erhält.

Ist die zu vergleichende Spannung gleich der Vergleichsspannung oder unterschreitet die zu vergleichende Spannung die Vergleichsspannung, tritt also ein Verglcichsminimum auf, dann gibt der Vergleicher 7 einen Impuls ab, der dem Zähler 6 und über das Gatter Gdem Zwischenspeicher ZSzugeführt wird

Bei Auftreten eines Vergleichsminimums wird durch das Ausgangssignal des Vergleichers 7 über das Gatter G der Zähler 6 gestoppt und der Zwischenspeicher ZS eingeschaltet. Der Zähler 6 gibt über den Ausgang 9 das Zählergebr.is an den Zwischenspeicher ZS und außerdem an die digitale Ausblendschaltung -455. Die digitale Ausblendschaltung ABS errechnet die Sufenausgänge der Laufzeitkette und damit die Kontakte des Abtastschalters 5, an denen Subharmonische der Grundfrequenz auftreten könnten. Gibt beispielsweise der Vergleicher 7 bei der Stellung des Abtastschalters auf Kontakt K 4 ein Ausgangssignal ab, so bedeutet dies, daß eine Grundfrequenz von 235 Hz vorliegen kann.

Die digitale Abblendschaltung errechnet nun die Stufenausgänge, die Frequenzen von 118 bzw. 77 Hz entsprechen, so daß im Ablauf des Abtastzyklus das Abtasten der entsprechenden Kondensatoren C16 und C3//31 gesperrt wird, beziehungsweise die entsprechenden Kontakte des Abtastschalters 5 gesperrt werden. Dieses Sperren erfolgt durch im Ablaufzyklus zeitentsprechend erzeugte Ausgangsimpulse durch die digitale Ausblendschaltung ABS, die dem anderen Eingang des Gatters G zugeführt werden und dieses sperren. Nach Abschluß der Messung erfolgt die Angabe der Grundfrequenz in digitaler Form am Ausgang 9' des Zwischenspeichers ZS. Dieser Ausgang ist außerdem mit einem weiteren F.ingang der digitalen Ausblendschaltung ABS verbunden, bei der Abgabe der Grundfrequenz wird dadurch außerdem die digitale Ausblendschaltung ABSauf Null zurückgestellt.

Diese Form der Ermittlung der Grundfrequenz von wenigstens zeitweise periodischen Signalen unter Ausblendung von Subharmonischen der Grundfrequenz ist außerdem mit weiteren Methoden der Grundfrequenzvermittlung kombinierbar, bei denen beispielsweise als Vergleichsspannung am Vergleichereingang 72 zunächst eine fest Vergleichsspannung Ur I und nach Feststellung der ersten und der weiteren Vergleichsminima die verglichene Spannung verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung der Grundfrequenz eines wenigstens zeitweise periodischen Signals, insbesondere eines Sprachsignals, mit einer Laufzeitkette mit π Stufen, mit Differenzverstärkern, die mit ihrem jeweiligen ersten Eingang an die Ausgänge der Stufen der Laufzeitkette angeschaltet sind und deren jeweils zweiter Eingang direkt mit dem Eingang der Laufzeitkette verbunden ist, mit Summiergliedern, die mit Masse verbunden sind und zumindest jeweils einen Kondensator enthalten und Ober eine Gleichrichteranordnung mit den Ausgängen der Differenzverstärker verbunden sind, mit einem Abtastschalter, dessen feste Anschlüsse mit den Kondensatoren der Summierglieder verbunden sind, mit einem Vergleicher, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Abtastschalters und dessen anderer Ausgang mit einer Vergipiehsspannungsquelle verbunden ist, mit einem Taktgenerator, dessen Takte den Abtastschalter steuern und mit einem Zähler, der die dem Abtastschalter zugeführten Takte zählt, nach Patent 2062589, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung störender Einflüsse von ggf. im Signal vorhandener SubharmoTiischen der Grundfrequenz ein Gatter ^CJl ein Zwischenspeicher (ZS) und eine digitale Ausblendschaltung (ABS) vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit eines ersten Spannungsminimums im Umlaufzyklus des Abtastschal te; s weitere Minimumanzeigen in der Folge der AbtastschaltersteMyngen unterdrückt werden, die auf mögliche Subharmonische der Grundfrequenz zurückzuführen Mnd, daß dabei der eine Eingang des Gatters (G) mil dem Ausgang des Vergleichers und der andere Eingang des Galters (G) mh dem Ausgang der digitalen Ausblendeschaltung verbunden ist, daß weiter der Ausgang des Gatters (G) mit einem Eingang des Zwischenspeichers (ZS) und mit dem Zähler (6) und der andere Eingang des Zwischenspeichers mit einem Eingang der digitalen Ausblendeschaltung (ABS) und mit dem Ausgang des Zählers (6) verbunden ist und daß der Ausgang des Zwischenspeichers (ZS) mit dem anderen Eingang der digitalen Ausblendeschaltung (ABS) und mit dem digitalen Ausgang (9') für die Grundfrequenz verbunden ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Ausblendeschaltung nach Art eines an sich bekannten digitalen Rechners so eingerichtet ist, daß sie vom ersten Minimum ab diejenigen Stufenausgänge der Laufzeitkette (τι... τ_π) bestimmt, die der zwei- und dreifachen Periodendauer der Grundfrequenz entsprechen und durch zeitrichtiges Sperren des Gatter (G) dafür sorgt, daß diese Stufenausgänge nicht berücksichtigt werden.

   Im Hauptpatent ist ein Verfahren zur Ermittlung der Grundfrequenz eines wenigstens zeitweise periodischen Signals, insbesondere eines Sprachsignals, das durch Begrenzung des Frequenzbandes die Grundfrequenz nicht mehr enthält, angegeben. Hierzu wird das Signal um mehrere aufeinander folgende Zeitabschnitte verzögert, die erzeugten zeitverzögerten Signale mit jeweils ein und demselben gerade vorliegenden Momentanwert des Eingangssignals unter Differenzbildung verglichen und die Verzögerungszeit desjenigen zeitverzögerten Signals, das den ersten auftretenden unter einem vorgegebenen Minimalschwellwert liegenden Differenzpegel liefert, als die der Grundfrequenz entsprechende Periodendauer weiter verwendet.

   Zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Hauptpatent weiterhin eine Schaltungsanordnung angegeben, die eine Laufzeitkette mit η Stufen vorsieht Weiterhin sind ein im Rhythmus eines Taktes an die Abgriffe der Laufzeitkette angelegter Abtastschalter und ein Vergleicher vorgesehen, der die von den Abgriffen der Laufzeitkette über den Abtastschalter abgegebenen

   is bignalspannungen mit der Spannung des unverzögerten am Eingang der Laufzeitkette anliegeden Signals vergleicht Außerdem ist ein Zähler vorgesehen, der die den Abtastschalter weiterschaltenden Impulse zählt bis vom Vergleicher das erste Minimum zwischen den zu vergleichenden Spannungen festgestellt ist Diese Schaltungsanordnung weist ferner Differenzverstärker auf, die mit ihrem jeweils ersten Eingang an die Ausgänge der Stufen der Laufzeitkette angeschaltet sind und deren jeweils zweiter Eingang mit dem Eingang der Laufzeitkette verbunden ist Außerdem sind mit Masse verbundene Summierglicder, insbesondere integrierende Glieder, aus wenigstens einem Kondensator vorgesehen, die mit den Abgriffen und üDer eine Gleichrichterschaltung mit den Ausgängen der Differenzierglieder verbunden sind. Als Vergleicher kann ein insbesondere η-leitender, mit seinem Emitter an eine Vergleichsspannungsquelle angeschlossener Transistor vorgesehen sein, dessen Basis mit dem Abtastschalter und dessen Kollektor mit dem Zähler verbunden ist.

   Bei einer solchen Schaltungsanordnung zur Durchführung einer Grundfrequenzbestimmung durch Vergleich des verzögerten Sprachsignals mit dem unverzögerten Sprachsignal kann es vorkorwnen, daß einzelne Subharmonische der Grundfrequenz des zu untersuchenden Signals deutlicher ausgeprägt sind als die eigentliche Grundfrequenz selbst. In diesen Fällen treten beim Vergleich mehrere Minima auf, so daß als Grundfrequenz dann eine Subharmonische, also ein Bruchteil der tatsächlichen Grundfrequenz, fälschlich erkannt werden kann. Mit anderen Worten können hierdurch erhebliche Fehler bei der Grundfrequenzbestimmung auftreten.

   Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die

   so Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß auch bei ungünstigen Signalverläufen urd dem Auftreten bestimmter Subharmonischer der Grundfrequenz eine sichere Ermittlung der Grundfrequenz gewährleistet ist.

   Ausgehend von einer Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung der Grundfrequenz eines wenigstens zeitweise periodischen Signals, insbesondere eines Sprachsignals, mit «jiner Laufzeitkette mit η Stufen, mit Differenzverstärkern, die mit ihrem jeweils ersten Eingang an die Ausgänge der Stufen der Laufzeilkette gangeschaltet sind und deren jeweils zweiter Eingang direkt mit dem Eingang der Laufzeitkette verbunden ist, mit Summiergliedern, die mit Masse verbunden sind und zumindest jeweils einen Kondensator enthalten und über eine Gleichrichteranordnung mit den Ausgängen der Differenzverstärker verbunden sind, mit einem Abtastschalter, dessen feste Anschlüsse mit den Kondensatoren der Summierglieder verbunden