DE2657430A1 - Einrichtung zum synthetisieren der menschlichen sprache - Google Patents

Description

INTERNATIONAL COMPUTERS LIMITED, ICL House, Putney,

London SW15 ISW, England

Einrichtung zum Synthetisieren der menschlichen Sprache

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Synthetisieren der menschlichen Sprache durch Erzeugen und Kombinieren von Darstellungen von Sprachkomponenten.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die menschliche Sprache durch Erzeugung von Tönen und das Kombinieren einer Vielzahl solcher erzeugter Töne zu synthetisieren, um grundlegende Sprachteile darzustellen. Es ist auch vorgeschlagen worden, eine Anzahl solcher Grundteile zum Simulieren von Wörtern oder Ausdrücken zusammenzufügen. Die Grundtonteile sind als Phoneme bezeichnet worden, und es ist möglich, die Phoneme für eine deutlich unterscheidbare Sprache erforderlich sind, zu analysieren und die Anforderungen solcher Phoneme im Hinblick auf Toneigenschaften zu spezifizieren, die jede zur Reproduktion benötigt.

Beispielsweise sind zwei Hauptarten von Tönen identifiziert worden, nämlich stimmhafte Töne, die hauptsächlich das Ergebnis von Vibrationen der Stimmbänder sind, welche in den

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beispielsweise durch die Zunge im Mund gebildeten Hohlräumen resonieren, und stimmlose Töne, die in typischer Weise die Zischlaute sind, und die grundsätzlich von einer diffusen Tonquelle, z.B. Weißrauschen, abgeleitet werden. Im Falle der stimmhaften Töne ist auch festgestellt worden, daß, obgleich beim Analysieren der Kurvenform solcher Töne verschiedene Komponenten unterschiedlicher Frequenzen identifiziert werden können, trotzdem eine Kombination von nur drei Wellen unterschiedlicher entsprechender Frequenzen ausreichend ist, um eine Kurvenform zu erzeugen, die einen erkennbaren Ton erzeugt. Somit sind bei einer typischen, vorgeschlagenen Einrichtung drei sinusförmige Generatoren unterschiedlicher Frequenzen verwendet worden, um die drei Grundkurvenformen zu erzielen, und diese sind als die drei Formanten des Tones bezeichnet worden. Die Formant-Kurvenformen werden gedämpft und kombiniert, damit eine resultierende Kurvenform erzeugt wird, wobei die relativen Amplituden der individuellen Formant-Kurvenformen so verändert werden, daß der resultierende Ton modifiziert wird oder einen erkennbaren Charakter erhält.

Bei einer solchen Einrichtung ist der stimmlose Ton aus einem Weißrauschgenerator abgeleitet worden, der Ton aus diesem Generator wird gefiltert und der Kombination der Grundformanten hinzuaddiert. Schließlich ist die Kombination gefiltert und einer Dämpfung entsprechend einem bestimmbaren Gesetz zur Erzeugung des Endsignales, das an einem tonerzeugenden Wandler, z.B. einem Lautsprecher, aufgegeben wird, unterzogen worden. Daraus ergibt sich, daß im wesentlichen bei solchen bekannten Vorschlägen die Tonkomponenten fortlaufend erzeugt werden und die Steuerungen, die den resultierenden Tonelementen aufgegeben werden, im Prinzip alle auf die Proportionierung der Amplituden der erforderlichen Komponenten bezogen sind, wobei eine solche Proportionierung auch dort, wo sie zweckmäßig ist, das Sperren eines oder mehrerer Elemente und das Aufgeben einer Form von Dämpfung oder Schwächung umschließt, nachdem die Kombination erhalten ist.

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Wegen der im wesentlichen kontinuierlichen und analogen Natur dieser bekannten Verfahren der Sprachsysnthese treten Schwierigkeiten beim MuItiplexsehalten der synthetisierten Sprache über eine Vielzahl von Kanälen auf, deren jeder unterschiedliche Ausdrücke erfordert. So würde beispielsweise bei einer typischen Anordnung ein Kanal erforderlich sein, um die Vervollständigung eines "gesprochenen" Satzes auf einem anderen Kanal abzuwarten, bevor er die Synthetisiereinrichtung für die eigene Phase verwenden kann.

Vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren der Tonerzeugung vor, das auf der digitalen Spezifikation von Tonparametern zur Verwendung bei der Sprachsynthese basiert, die einfacher die Spezifikation unterschiedlicher Arten von stimmlosen Tonkomponenten und das entsprechende gleichzeitige Erzeugen von Sprachtönen auf einer Vielzahl von Kanälen ermöglicht.

Gemäß der Erfindung weist eine Sprachsynthetisiereinrichtung eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Darstellung des stimmhaften Tones, eine Vorrichtung zur Erzeugung der Darstellung eines stimmlosen Tones, eine Vorrichtung zum Kombinieren von Tondarstellungen, eine Vorrichtung zur Modifizierung der Amplitude einer Tondarstellung, eine Vorrichtung zum Registrieren von Parametern eines gewünschten Tones, und eine Steuervorrichtung auf, die auf die registrierten Parameter anspricht, um ein selektives Aufgeben von Tondarstellungen auf die Kombinier- und Modifiziervorrichtung zu steuern.

Die Einrichtung kann eine Vervielfachungsvorrichtung zum Modifizieren der Tondarstellung und eine Summiervorrichtung zum Kombinieren der Wertedarstellungen aufweisen. Die Auswahl der Multiplizier- und Summiervorrichtung zum Modifizieren der Werte kann durch Verwendung einer Vielzahl von Gattern vorgenommen werden, die durch Zeitsteuersignale gesteuert werden, um beispielsweise die Reihenfolge festzulegen, in der Werte modifiziert werden, damit eine Kombination von Werten möglich wird, bevor oder nachdem einer von ihnen beispielsweise modifiziert worden ist. Um eine Vielzahl von

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Kanälen zu bedienen, wird der Wert des stimmlosen Tones (oder Werte, wenn mehrere stimmlose Tonkomponenten vorgesehen sind) vorzugsweise unabhängig von der zyklischen Auswahl der Kanäle fortgeschaltet. Das Fortschalten geschieht dabei für jeden bestimmten Wert zwischen seiner Auswahl auf aufeinanderfolgenden Kanalzyklen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der grundlegenden Bestandteile einer Sprachsynthetis iereinrichtung,

Fig. 2 einen Taktgenerator,

Fig. 3 die Spezifikation eines Tones durch Eingabeparameter,

Fig. 4 schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines stimmhaften Tones,

Fig. 5 schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines stimmlosen Tones und

Fig. 6a und 6b, die zusammen die Fig. 6 bilden, wobei Fig. 6b sich an Fig. 6a nach unten anschließt, eine Anordnung zur Kombination von stimmhaften und stimmlosen Tönen.

In Fig. 1 besteht eine Tonsynthetisiereinrichtung aus einer Anordnung 1 zur Erzeugung eines stimmhaften Tones und einer Anordnung 2 zur Erzeugung eines stimmlosen Tones oder Zischlautes, zusammen mit einer Anordnung 3 zum Kombinieren der stimmhaften und stimmlosen Komponenten eines Sprachtones von den Generatoren 1 und 2. Jeder zu erzeugende Sprachton wird durch Eingabeparameter spezifiziert, die in Form digitaler Ausdrücke die Parameter, z.B. Formantfrequenzen,Tonqualität oder Tonart, relative Amplituden der Tonkomponenten und die Gesamthöhe und -Amplitude des Tones spezifizieren.

Die Anordnung wird zum Einführen von synthetisierter Sprache in eine Vielzahl von Kanälen verwendet, und jeder Kanal wird einem Eingang 4 zugeordnet. Die Kanaleingänge 4 führen jeweils Signale aus einer Anordnung 5, die die Parameter für den zu erzeugenden Ton auf dem Kanal spezifiziert und speichert.

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-4ο-

Eine Kanalauswählanordnung 4 tastet die Kanäle auf einer zyklischen Basis ab und ermöglicht, daß die Parameter für jeden Kanal nacheinander in einen Eingangsparameter-Speicherblock 7 eingeführt werden, um die Erzeugung der Komponenten zu steuern, die für den Ton erforderlich sind, welcher laufend von den Generatoren 1 und 2 hervorgerufen wird. Die resultierende Kombination aus der Anordnung 3 wird nochmals in die Kanalauswählanordnung 6 geführt und tritt an einem Ausgang 8 auf, der dem ausgewählten Kanal zugeordnet ist. Die Ausgänge liegen in digitaler Form vor, und jeder Kanal besitzt eine Umwandlungsanordnung 9, die ihm zugeordnet ist, damit eine Folge von digitalen Werten in einen äquivalenten Ton umgeformt wird.

Der Einfachheit halber wird die Arbeitsweise der verschiedenen, vorbeschriebenen Blöcke nacheinander im einzelnen nachstehend erläutert und es wird zu Beginn angenommen, daß ein einzelner Kanal ausgewählt worden sei und daß die Parameter für den gewünschten Ton in den Parameterspeicherblock 7 eingeführt worden seien.

Bevor die Blöcke im einzelnen betrachtet werden, sei festgehalten, daß die Arbeitsvorgänge innerhalb der Blöcke synchronisiert werden massen. Wegen der unterschiedlichen Art der Arbeitsvorgänge beim Erzeugen von stimmhaften und stimmlosen Tönen werden die relativen Zeitsteuerungen beispielsweise der Arbeitsvorgänge innerhalb der Blöcke 1 und 2 kurz erörtert. Die Anordnung nach vorliegender Erfindung basiert darauf, daß jeder Kanal regelmäßig auf einer zyklischen Basis einmal je 100 US abgetastet wird. Es sind Vorkehrungen getroffen, um zweiunddreißig Kanäle abzutasten, so daß eine Periode von 3,125 JUS zur Erzeugung eines Abtastwertes für jeden Kanal zur Verfügung steht. Wie nachstehend im einzelnen erläutert wird, erfordert die Erzeugung von Zischwerten durch die Anordnung 2 mehr Zeit als zur Erzeugung des Abtastwertes für jeden individuellen Kanal zur Verfügung steht, so daß der Takt für den Antrieb der Anordnung 2 unabhängig von den vorstehend angegebenen individuellen Kanalabtastperioden gewählt wird.

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'4/1.

Aus der Anordnung 2 ergeben sich acht Zischlaute, und die Werte für alle diese Zischlaute werden einmal je lOO us fortgeschrieben bzw. auf den neuesten Stand gebracht. Die fortgeschriebenen Werte werden dann zwischengespeichert, so daß unabhängig davon, welcher Zischwert von einem Kanal benötigt wird, ein fortgeschriebener Wert im Pufferspeicher jedesmal dann zur Verfugung steht, wenn er von dem Kanal benötigt wird. Die Ansteuerungsanforderungen für die die Zischlaute erzeugende Anordnung 2 sind ferner auf eine zyklische Periode von lOO /as abgestellt. Da acht Töne vorgesehen werden sollen, beträgt innerhalb dieses Zyklus jede individuelle Tonfortschreitperiode 12,5 üs.

Schließlich sind bei den Anordnungen 1 und 3 verschiedene Taktsteuersignale zum Gattern und für logische Steuerzwecke erforderlich, und diese Signale müssen mit den, Kanalaustastperioden synchronisiert sein. Eb ist zweckmäßig, diese Zeitsteuersignale aus einem Schieberegister mit 32 Stufen abzuleiten, das nur einmal in jeder Kanalperiode zyklisch durchlaufen wird, so daß die Ansteuerungsfrequenz für das Schieberegister 10,24 Mhz entsprechend einer Zeitsteuersignalperiode von 97,67 ns beträgt. Zweckmäßigerweise werden alle vorbeschriebenen Taktanforderungen durch Frequenzteilung aus einer Impulsquelle mit 10,24 MHz abgeleitet, und es ergibt sich, daß alle Teile der Einrichtung synchron mit der lOO ^is-Periode gehalten werden, die beiden Anordnungen 2 und 3 gemeinsam ist.

Fig. 2 zeigt in vereinfachter Form, wie die logischen und gatternden Steuertaktsignale abgeleitet werden. Ein Umlauf-Schieberegister Io besitzt zweiunddreißig bistabile Stufen, von denen eine einen gesetzten Zustand einnimmt, während die übrigen nichtgesetzt sind. Werden Verschiebeimpulse dem Register 10 aufgegeben, bewirkt dies, daß der gesetzte Zustand durch das Register hindurch von einem Ende zum anderen Ende in einer Serie von sich wiederholenden Zyklen übertragen wird. Ausgangsleiter 11 aus den Stufen führen dann die Signale der Reihe nach, wenn der gesetzte Zustand längs des Registers

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weiterbewegt wird. Für jeden Zyklus tritt somit ein Ausgangssignal aus der Stufe O des Registers 10 auf eine Leitung AOO auf, daran schließt sich ein Ausgang auf der Leitung AOl aus der Stufe 1 des Registers an, dann ein Ausgang auf der Leitung AO2 aus der Stufe 2, usw. Einige Zeitsteuersignale müssen eine Dauer haben, die größer ist, als die Zeit, die eine Stufe des Registers besetzt ist, und solche Signale können beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß eine bistabile Vorrichtung 12 durch ein Signal auf der Ausgangsleitung 11 aus einer Stufe des Registers gesetzt und durch das Signal auf der Ausgangsleitung 11 aus einer späteren Stufe zurückgesetzt wird. Somit wird in Fig. 2 die bistabile Vorrichtung 10 durch einen Ausgang auf der Leitung A02 gesetzt und durch einen Ausgang auf der Leitung A06 rückgesetzt, und es steht ein resultierender Ausgang aus der bistabilen Vorrichtung 12 während der gesamten Zeit, in der die bistabile Vorrichtung 12 gesetzt bleibt, zur Verfugung. In der gesamten nachstehenden Beschreibung wird die Festlegung beachtet, daß Zeitsteuersignale aus dem Taktgebergenerator die Bezugszeichen AOO, AOl usw. erhalten, und zwar abhängig von der jeweiligen Stufe des Schieberegisters 10, aus der sie stammen. Wenn ein Zeitsteuersignal erweitert wird, wie durch eine bistabile Vorrichtung 12, zeigt die Bezugnahme die Dauer des Signales durch Bezugnahme auf die Stufe, die sie einleiten und beenden. Somit wird im Falle der stabilen Vorrichtung 12 das resultierende Signal als das Signal AO2/O6 bezeichnet.

Das Register lo wird durch eine Folge von Taktgeberimpulsen schrittweise weitergeschaltet, die von der (nicht dargestellten) Quelle stammen und die eine Frequenz von 10,24 MHz besitzen. Da im Register 10 zweiunddreißig Stufen vorhanden sind, benötigt ein vollständiger Zyklus des Registers 3,125 us, was der Periode zur Erzeugung des Austastwertes für einen einzigen Kanal entspricht. Zweckmäßigerweise wird diese Periode als Operationszyklus der Einrichtung bezeichnet.

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• /δ

Kanäleingangsparameterο ·

Für jeden Kanal ist eine Gruppe von Registern vorgesehen, die in Block 5 der Fig. 1 enthalten ist. Diese Register sind mit Kanaleingangsdaten aus der Datenverarbeitungseinrichtung gefüllt, die dem Kanal zugeordnet ist, und enthalten binärkodierte Darstellungen von Werten, die verschiedenen Parametern zugeordnet sind, um den jeweils für den Kanal erforderlichen Ton zu spezifizieren. Jeder neue Ton wird über eine Anzahl von Grundbetriebszyklen erzeugt, die dem Kanal zugewiesen sind, wobei die Anzahl dieser Zyklen durch einen Wert festgelegt ist, der eine Tonhöhenperiode definiert, wie nachstehend ausgeführt wird. Zu Beginn der Tonhöhenperiode werden die Werte aus dem Block 5 in den Block 7 gegattert, wobei die Register des Blockes 5 zur Aufnahme der Spezifikation des nächsten Tones zur Verfügung stehen, der auf dem betreffenden Kanal erforderlich ist.

In Bezug auf den einzigen, betrachteten Kanal werden die Parameterwerte in den Eingangsparameterblock 7 durch ein Taktgebersignal AOO zu Beginn einer neuen Tonhöhenperiode eingegattert, die durch ein Signal PP angezeigt wird.

Ein typischer Parameter ist in Fig. 3 gezeigt. Eine Ausgangsleitung 13 aus der Kanalauswählvorrichtung 6 (Fig. 1) ist mit einem UND-Gatter 14 (Fig. 3) verbunden, das durch die Signale AOO und PP geöffnet wird, damit die digitale Darstellung des Parameters "Tonart" in ein zwei-Bit-Register und ein Dekodiernetzwerk 15 eingeführt werden kann. Ein zwei-Bit-Ausdruck kann in einen von vier Zuständen dekodiert werden, und das Netzwerk 15 dekodiert somit den Ausdruck so, daß ein Signal auf einer von vier Leitungen STOO-STlI erzeugt wird. Diese Leitungen haben folgende Bedeutung:

STOO führt ein Signal, wenn der Ton nur eine stimmhafte Komponente hat,

STOl führt ein Signal, wenn der Ton eine ungedämpfte, stimmlose Komponente zusammen mit einer gedämpften, stimmhaften Komponente hat,

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STlO führt ein Signal, wenn der Ton stimmhafte und stimmlose Komponenten hat, die beide gedämpft sind, und STlI führt ein Signal, wenn der Ton nur eine stimmlose Komponente hat.

Die Signale STOO und STlI werden zweckmäßigerweise beide durch Inverter 16 und 17 so invertiert, daß die resultierenden Signale STOO und STll/einen Ton, der eine Zischkomponente hat, und einen Ton, der eine stimmhafte Komponente hat, dargestellt werden.

Die übrigen Parameter, die in den Kanalregistern 5 (Fig. 1) gehalten werden, werden individuell in ihre entsprechenden Register und Gatternetzwerke des Blockes 7 in ähnlicher Weise gegattert. Die Werte, die diese Parameter darstellen, sind jedoch speziellen Teilen der Tonerzeugung und Kombinationsanordnungen der Blöcke 1, 2 und 3 eng zugeordnet, und es ist zur Erläuterung der Erfindung zv/eckmäßig, sie speziell zu behandeln, indem diese Blöcke in den nachstehenden Abschnitten einzeln betrachtet werden.

Erzeugung von stimmhaften Tönen.

Die Anordnung 1 zur Erzeugung von stimmhaften Tönen wird nachstehend in Verbindung mit Fig. 4 erläutert. Es erscheint zweckmäßig, zuerst zu erörtern, wie eine digital ausgedrückte Kurvenform, die sich aus der Kombination dreier getrennter Kurvenformen unterschiedlicher Frequenzen ergibt, aus einem einzigen sinusförmigen Kurvenformausdruck hergeleitet werden.

vfenn eine sinusförmige Kurven form in konstanten Intervallen längs ihrer Achse abgefragt wird, ergeben sich eine Reihe von vierten, die die Augenblicksamplituden der Kurvenform an den Abfragepunkten darstellen, und die Auswahl der Abfrageintervalle in ausreichend engem Abstand ergibt eine Reihe von Werten, die die Kurvenformgestalt ziemlich genau spezifizieren,

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. AIf*

Wenn nun eine Auswahl geänderter Werte dieser Reihe vorgenommen wird, und eine resultierende Kurvenform aufgetragen wird, bei der die gleichen räumlichen Intervalle verwendet werden, wie sie ursprünglich bei der Berechnung der Serien verwendet wurden, ergibt sich eine neue Kurvenform etwa sinusförmiger Gestalt, die eine Wiederholfrequenz besitzt, die doppelt so hoch ist wie die der ursprünglichen Kurvenform. Die Genauigkeit der Kurvenformgestalt hängt dabei von dem Zuwachsanteil des ursprünglichen Abfrageintervalles ab. Wenn beim Extrahieren von Werten aus den berechneten Serien Folgen von Werten erhalten werden, die unterschiedliche Abfrage-Zuwachsanteile verwenden, und aufeinanderfolgende Werte von zwei Folgen summiert werden, spezifiziert die resultierende einzelne Folge eine Kurvenform, die die Summe der beiden Kurvenformen unterschiedlicher Frequenzen ist. Dies ist das Prinzip der Arbeitsweise nach vorliegender Anordnung, wobei die berechneten Serien von Werten eine einzige Sinuskurve spezifizieren, die in einem Festwertspeicher 20 in aufeinanderfolgenden Speicherstelle"gespeichert wird. In der Praxis braucht nur eine Viertel-Sinuswelle dargestellt werden, die Speicherstellenadressen enthalten dann Vorkehrungen, um die gespeicherten Werte zu invertieren und/oder negieren, damit eine volle Sinuswelle dargestellt wird.

Die Frequenzen dreier Formant-Kurvenformen, die eine stimmhafte Tonkomponente ergeben, werden als die Abfrageintervalle ausgedrückt, die beim Abfragen des Speichers 20 aufgegeben werden. Diese Intervalle werden digital als Adressenzuwachsanteile bzw. Adresseninkremente ausgedrückt, die bei der Auswahl der Folge von Speicherplätzen im Speicher 20 aufgegeben werden.

Diese Inkremente werden als die Parameter der Formant-Frequenzen. spezifiziert und wie andere Parameter mit Hilfe von UND-Gattern 21, 22 und 23 zum Zeitpunkt AOO in Formant-Inkrementregister Fl, F2 und F3 zu Beginn einer neuen Tonhöhenperiode eingegattert, wie vorstehend ausgeführt ist. Die Register Fl, F2 und F3 sind

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natürlich innerhalb des Kanaleingangsparameterblocks 7 der Fig. 1 enthalten. Werte von einer Stelle zur anderen innerhalb der Einrichtung werden bei der übertragung in herkömmlicher Weise getaktet. Der Einfachheit und Übersicht der Zeichnung wegen sind jedoch Taktleitungen weggelassen.

Die Register Fl, F2 und F3 sind mit UND-Gattern 24,- 25 und verbunden, die durch Signale zu Zeitpunkten AO2/O6, AO7/11 und A12/16 geöffnet werden. Ausgänge aus diesen UND-Gattern sind über ein ODER-Gatter 27 als ein Eingang an einen Addierer gelegt, der einen weiteren Eingang aus einem ODER-Gatter 35 aufnimmt. Der Ausgang des Addierers 28 ist gemeinsam mit drei UND-Gattern 29, 30 und 31 verbunden, die durch Signale zu Zeitpunkten AO6, All und A16 geöffnet sind. Ausgänge aus den Gattern 29, 30 und 31 werden entsprechend Formant-Adressenregistern AFl, AF2 und AF3 aufgegeben, und Ausgänge aus diesen Registern werden einer weiteren Gruppe von drei UND-Gattern 32, 33 und 34 aufgegeben. Das Gatter 32 wird durch ein Signal zum Zeitpunkt AO2/O6 geöffnet, das Gatter 33 wird durch ein Signal zum Zeitpunkt AO7/11 und das Gatter 34 durch ein Signal zum Zeitpunkt A12/16. Ausgänge aus den Gattern 32, 33 und 34 werden gemeinsam an das ODER-Gatter 35 gelegt, dessen Ausgang als ein Adressiereingang an den Speicher 20 gelegt wird, wie auch als Eingang zum Addierer 28 in Umlauf gesetzt.

In Abhängigkeit vom Aufgeben eines Adresseneinganges an den Speicher 20 wird der Inhalt der adressierten Speicherstelle einer Speicherausgangsleitung 36 aufgegeben, die an die Amplituden- und Dämpfungsanordnung 3 der Fig. 1 gelegt wird, welche weiter unten beschrieben wird. Der Erzeugung von stimmhaften Tönen ist eine Tonhöhensteueranordnung zugeordnet. Die gewünschte Tonhöhe wird als ein Tonhöhenperiodenparameter, ausgedrückt in der Anzahl von lOO jus-Perioden spezifiziert, über die die Tonerzeugung fortgesetzt werden soll; der Parameter wird deshalb als die Tonhöhenzählung bezeichnet. Die 100 Ais-Periode ist beiden Anordnungen 2 und 3 (Fig. 1) gemeinsam, so daß die Verwendung dieser Periode zur Spezifizierung des Tonhöhenparameters zweckmäßig ist, um die Synchronisierung

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dieser Anordnungen zu gewährleisten. Die erforderliche Tonhöhenperiode wird zusammen mit den anderen Parametern spezifiziert, die den zu erzeugenden Ton definieren und ist gemeinsam mit den anderen in Block 5 vorhanden, die durch das Signal PP zu Beginn der Tonhöhenperiode, die sie repräsentiert, durch ein UND-Gatter 37 zum Zeitpunkt AOO in ein Tonhöhen-Zählregister 38 innerhalb des Blocks 7 der Fig. 1 eingegattert.

Das Register 38 (Fig. 4) wird über ein UND-Gatter 39 an einen Zähler 40 angeschlossen. Der Zähler 40 wird bei jedem Betriebszyklüs durch ein Signal zum Zeitpunkt A27 um 1 verringert. Der Zähler 40 weist eine Anordnung von Gattern auf, die mit seinen Stufen verbunden sind, damit ein Ausgang erzeugt wird, wenn alle Stufen null enthalten. Dieser Ausgang wird durch ein . UND-Gatter 41 zum Zeitpunkt A28 zur Steuerung einer bistabilen Vorrichtung 42 gegattert, und der Ausgang wird direkt zum Setzen der bistabilen Vorrichtung 42 verwendet. Der gesetzte Ausgang der bistabilen Vorrichtung wird über ein UND-Gatter 43 zum Zeitpunkt A28 zum Rücksetzen der bistabilen Vorrichtung 42 aufgegeben, so daß es nur während des Betriebszyklus gesetzt wird, der auf den folgt, in welchem der"Zähler 40 reine null registriert. Dieser Gesamt-null-Zustand repräsentiert das Ende einer Tonhöhenperiode und es werden zwei Signale aus der bistabilen Vorrichtung 42 abgegeben. Eines dieser Signale ist das Signal PP, auf das weiter oben bezug genommen ist, und wird durch das Setzen der bistabilen Vorrichtung erzeugt, um anzuzeigen, daß eine neue Tonhöhenperiode eingeführt wird. Das Signal PP wird ferner in Verbindung mit dem Taktgebersignal AO2 zum öffnen des Gatters 39 aufgegeben, um den Tonhöhenzähler 40 mit dem Eingangsparameter aus dem Tonhöhen-Zählregister 38 zu Beginn der neuen Tonhöhenperiode zu füllen.

Das zweite Signal PP aus der bistabilen Vorrichtung ist dauernd vorhanden, mit Ausnahme der Zeit während des ersten Betriebszyklus einer neuen Tonhöhenperiode, und wird den Gattern 32, 33 und 34 aufgegeben, die die Ausgänge aus den Formant-Adressenregistern AFl, AF2 und AF3 steuern, so daß diese während des ersten Betriebszyklus der neuen Tonhöhen-

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Periode geschlossen sind. Die Arbeitsweise der Erzeugungsanordnung für stimmhafte Töne wird nachstehend kurz erläutert. Der Einfachheit halber wird zuerst die Arbeitsweise der Anordnung während eines Zwischen-Betriebszyklus einer Tonhöhenperiode behandelt. Unter diesen Umständen hat sich eine akkumulierte Adresse in den Formant-Ädressenregistern AFl bis AF3 während der vorausgehenden BetriebsZyklen aufgebaut. Während des laufenden Betriebszyklus werden dann die Gatter 32, 33 und 34 nacheinander zu Zeitpunkten AO2/06, AO7/11 und All/16 geöffnet, damit die Adressen, die in den Registern AF1-ÄF3 registriert sind, der Reihe nach in die Adressiereingangs des Speichers 20 gelangen. Wenn jede Adresse in den Speicher eingespeist wird, stellt der Inhalt der adressierten Speicherstellen auf der Eingangsieitung zur Verfugung. Insbesondere ergibt sich^ daß die Adresse, die sich auf die erste Formant-Sinuswellenkongaonente bezieht, aus dem Register AFl von der Zeit A02 zur Verfugung steht, so daß zum Zeitpunkt A05 der Ausgang aus dem Speicher stabilisiert ist? dieser Ausgang ist bereits in die Kombinieranordnung 3 eingegattert worden. In älinlicher Weise sind die Ausgänge, die dem zweiten und dritten Informanten zugeordnet sind, über die Leitung 36 der Kombinieranordnung 3 zu den Zeitpunkten AlO und A15 zur Verfügung gestellt worden.

Unter erneuter Bezugnahme insbesondere auf den ersten Formantien ergibt sich, daß während der Zeitperiode AO2/06 dann, wenn die Adresse aus dem Register AFl im Speicher 20 aufgegeben wird, die gleiche Information aus dem ODER-Gatter 35 in den Addierer 28 zurückgeführt wird. Ein weiteres Inkrement aus dem Parameterregister Fl wird ferner dem Addierer 28 über das UND-Gatter aufgegeben, mit dem Ergebnis, daß eine fortgeschriebene bzw« auf den neuesten Stand gebrachte Summe am Ausgang des Addierers 28 erzeugt wird, und dieser Ausgang über das UND-Gatter 29 in das Adressenregister AFl zum Zeitpunkt A06 eingegattert wird. Somit ist bei diesem Betriebszyklus die neue, fortgeschriebene Adresse für diese Formant-Kurvenform nicht wirksam, da sie im Adressenregister AFl so lange nicht zur Verfugung steht, bis die Zeitperiode A05, auf die im vorausgehenden Absatz Bezug genommen ist, verstrichen ist. Eine Betrachtung der Anordnungen

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für die übrigen beiden Pormanten ergibt, daß in jedem Fall die laufende Adresse zum Aufgeben zur Verfügung steht, um den Speicher 20 zu adressieren, und daß die Adresse in jedem der Register AF2 und AF3 durch Addition eines weiteren Increments aus dem entsprechenden der Register F2 und F3 in gleicher Weise wie für den ersten Formantan zur Bereitstellung für den nächsten Arbeitszyklus fortgeschaltet wird, wobei die Fortschaltung in allen Fällen erfolgt, nachdem der Ausgangswert aus dem Speicher 20 in die Amplituden- und Dämpfungsanordnung 3 eingegattert worden ist.

Wie weiter oben bereits ausgeführt, wird schließlich im ersten Betriebszyklus einer neuen Tonhöhenperiode, wie durch das Einstellen der bistabilen Vorrichtung 42 angezeigt, das Signal PP aus den Gattern 32, 33 und 34 entfernt. Somit werden in diesem Betriebszyklus die Adressen aus den Registern AFl, AF2 und AF3 daran gehindert, daß sie in den Speicher 20 eingeführt werden, mit dem Ergebnis, daß effektiv die resultierende Null-Adresse den Beginn einer neuen Formant-Kurvenform darstellt. Weil die Gatter 32, 33 und 34 während dieses Zyklus geschlossen bleiben, wird eine effektive totale Adresse von Null in den Addierer 28 zurückgeführt, und der Addierer 28 nimmt dann nur die Inkremente aus den Registern Fl, F2 und F3 auf. Somi^^zu den Zeitpunkten A06, All und A16 die Ausgänge aus dem Addierer 28, die in die Register AFl, AF2 und AF3 verschoben worden sind, gleich nur einem einzigen Inkrement der Adresse für jeden der drei Formanten. Auf diese Weise beginnt eine neue Tonhöhenperiode stets bei Null.

So wie das Adressierinkrement, das in regelmäßigen Austastintervallen aufgegeben wird, eine Ausgangskurvenform mit einer Frequenz erzeugt, die durch die Größe des Inkrements bestimmt ist, soll die Austastung des Speichers durch drei unterschiedliche Adressierinkremente drei getrennte Kurvenformen unterschiedlicher Frequenzen erzeugen, und die Augenblickswerte der Größe für jedes Inkrement dieser Kurvenformen sind entsprechend miteinander verflochten, wobei jeweils einer

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für jede der drei Formant-Kurvenformen in jedem Betriebszyklus von 3,125 us erzeugt wird.

Erzeugung von stimmlosen Tönen oder Zischlauten.

Die Erzeugung von stimmlosen Tönen basiert auf der.der nichtrekursiven Filterung einer pseudozufälligen Wertefolge, wobei die Filterung die Form der Konditionalsummierung einer Folge von Bewertungen in Abhängigkeit von der Folge von Ziffern in der Wertefolge annimmt. Die Bewertungen für diesen Zweck werden vorbestimmt und werden in einem Festwertspeicher gespeichert. Man hat festgestellt, daß acht Arten von stimmlosen Tönen ausreichend für erkennbare Sprache sind und es werden Werte für Jjsden dieser acht Töne nacheinander erzeugt, wobei die aufeinanderfolgenden Werte jeden Ton repräsentieren, der in einem Bufferspeicher gespeichert ist, welcher auf einer zyklischen Basis auf den neuesten Stand gebracht wird; der gewünschte Wert für jeden der vorbeschriebenen Töne wird dabei aus dem Pufferspeicher oder einer vorbestimmten Stelle im Betriebszyklus der Einrichtung entnommen.

Die Erzeugung eines stimmlosen Tones paßt nicht zweckmäßig in den Betriebszyklus von 3,125 ^s, und im Hinblick auf die Forderung, daß jeder der Werte im Pufferspeicher einmal je 100 jus auf den neuesten Stand gebracht werden muß, kann die tatsächliche Erzeugung der Werte unabhängig von dem übrigen Teil der Einrichtung erfolgen, wobei ein Wert aus dem Pufferspeicher entnommen wird, wenn dies für den Arbeitszyklus, der jedem Kanal zugeordnet ist, erforderlich ist.

Die Erzeugung von stimmlosen Tönen wird nachstehend im einzelnen in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben, in der ein Rückkopplungs-Schieberegister 50 mit zweiunddreißig Stufen vorgesehen ist.

Es ist zweckmäßig, das Schieberegister 50 als aus zwei Teilen bestehend anzusehen, nämlich einem ersten Teil 50a aus achtzehn Stufen, die ein Rückkopplungs-Schieberegister durch Verbindung mit einem Addierer 51 bilden, dessen Ausgang

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durch den ersten Teil 50a des Registers über ein Gatter 52 in Umlauf gesetzt wird. Der übrige Teil des Registers 50„ Teil 50b, kann dann als Verlängerung des Teiles 50a betrachtet werden, in das in Teil 50a erzeugte Bits verschoben werden. Ein Gatter 53 modifiziert den Umlaufpfad für das Register und schließt alle zweiunddreißig Stufen ein? die Ausgänge aus den Gattern 52 und 53 sind über ein ODER-Gatter in den Umlaufpfad des Registers 50 eingeschaltet.

Die Alternatxvenumlaufpfade des Registers 50 sind entsprechend mit unterschiedlichen Verschiebegeschwindigkeiten ausgebildet. Zu diesem Zweck wird das Gatter 52 durch ein Signal aus einer monostabilen Vorrichtung 54 geöffnet, die auch ein weiteres UND-Gatter 55 beaufschlagt, damit ein erster Taktimpuls aus der Leitung 92 über ein ODER-Gatter 60 mit dem Verschiebesteuereingang des Registers verbunden wird. Die Leitung 92 führt Taktimpulse von 97,67 ns aus der Speisequelle von 10,24 Mrfz (nicht dargestellt). Die monostabile Vorrichtung 54 wird durch ein Signal über ein UND-Gatter 93 durch Impulse bei Intervallen mit 100 ^us auf der Leitung 94 gesetzt, wobei das Gatter 93 durch Impulse auf einer Leitung 91 getaktet wird.

Taktimpulse mit einer zweiten Geschwindigkeit werden aus einer ersten Stufe eines dreistufigen Umlauf-Schieberegisters 56 abgeleitet und über ein UND-Gatter 57 dem ODER-Gatter 60 aufgegeben. Das Gatter 57 wird durch einen Ausgang aus einer bistabilen Vorrichtung 58 geöffnet, die ferner ein weiteres UND-Gatter 59 öffnet, damit Impulse aus der Leitung 92 zum Schieberegister 56 über ein weiteres UND-Gatter 61 gelangen. Somit steuert das Gatter 57 den Verschiebeeingang zum Verschieberegister 50 und öffnet auch das Gatter 53. Während die monostabile Vorrichtung 54 eine Zirkulation des Rückkopplungs-Schieberegisters 50 nur um den Teil 50a einmal in jeder Periode von lOO p.s ermöglicht, steuert die bistabile Vorrichtung 58 den Umlauf des Inhalts des Schieberegisters über die gesamte Länge, wobei der Umlauf durch das Schieberegister 56 zeitlich gesteuert wird. Das Schieberegister wird durch Signale auf der Leitung 67 rückgesetzt.

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Die bistabile Vorrichtung 58 ist so geschaltet, daß sie auf Taktsignale in Intervallen von 12,5 us anspricht. Wie vorstehend ausgeführt, sind acht stimmlose Tontypen oder Zischlauttypen vorgesehen und jeder muß einmal in einem Zyklus von 100 ^s auf den neuesten Stand gebracht werden. Somit kann das Fortschreiben eines jeden stimmlosen Tontyps oder Zischlauttyps nicht länger als 12,5 jus in Anspruch nehmen. Somit werden die 12,5 ps dauernden Taktsignale über eine Leitung 67 der bistabilen Vorrichtung aufgegeben, und zwar direkt auf den Rücksetzeingang und über ein Verzögerungselement 64 von 300 ns zum Einstelleingang. Die gleiche Leitung 67 dient auch als Hauptrucksetzausgang und ist mit einem Tontyp-Ausv/ählschieberegister 65 verbunden, das acht Ausgänge besitzt, die der Reihe nach in Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden Signalen auf der Leitung 67 ausgewählt werden.

Jeder der Ausgänge 66 ist einem anderen der Zischlauttypen zugeordnet, die alle in ähnlicher Weise erzeugt werden. So ist der Ausgang 66 (1), der dem ersten Tontyp zugeordnet ist, so geschaltet, daß er ein UND-Gatter 68 (1) konditioniert, während der Ausgang 66 (8) dem achten Tontyp zugeordnet und mit einem ähnlichen UND-Gatter 68 (8) verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gatters 68 {1) ist an einen Eingang eines Zählers 69 (1) gelegt, der so ausgebildet ist, daß er die seinem Eingang zugeführten Signalezählt. Der Zähler 69 (1) enthält auch eine Gruppe von Gattern, die so ausgebildet sind, daß sie Anzeigesignale auf einem Paar von Leitungen 70 (1) und 71 (1) ergeben. Die Leitung 70 (1) führt ein Signal, wenn der Zähler 69 (1) den Wert einunddreißig enthält, und diese Anzeige wird invertiert, damit das Signal auf der Leitung 71 (1) erhalten wird, das deshalb erregt wird, während der Zählwert verschieden von diesem Wert ist. Die Leitung 71 (1) ist ferner mit den UND-Gatter 68 (1) verbunden, so daß dieses Gatter geöffnet ist, wenn der erste Zischlauttyp au;f den letzten Stand gebracht wird während die Gesamtsumme, die von dem zugeordneten Zähler 69 (1) registriert wird, kleiner ist als einunddreißig, damit Ausgangssignale auf einer Leitung 73 von der dritten Stufe des Schieberegisters 56 gezählt werden können. Das Signal auf der Leitung 71 (1) wird zusammen mit ähnlichen Signalen aus den

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übrigen Zählern 69, die den anderen Zischlauttypen zugeordnet sind, über das ODER-Gatter 72 aufgegeben, damit das Gatter offengehalten wird und damit das Schieberegister 56 während der Zählperiode eines der Zähler 69 zyklisch geschaltet werden kann. Die Zähler 69 werden durch Signale auf der Leitung 67 rückgesetzt.

Ein Ausgang 75 (1) aus dem Zähler 69 (1) führt den Zählwert und wird als Adressiereingang einem Festwertspeicher 74 aufgegeben. Es ist an dieser Stelle zweckmäßig, den Speicher 74 als aus einzelnen Abschnitten bestehend anzusehen, wobei jeder Abschnitt einem anderen der Zähler 69 zugeordnet ist und somit jeder so ausgelegt ist, daß er eine Tabelle von Bewertungswerten speichert, die eine^i unterschiedlichen der Zischlauttypen zugeordnet sind. Der Zählwertausgang 75 (1) bewirkt deshalb, daß die Bewertungswerte der Tabelle, die dem ersten Zischlauttyp zugeordnet sind, der Reihe nach ausgewählt und nacheinander durch ein UND-Gatter 76 (1) hindurch einem Addierer 77 (1) dargeboten werden. Das UND-Gatter 76 (1) wird durch einen Ausgang auf der Leitung 78 aus der zweiten Stufe des Schieberegisters 56 konditioniert, und zwar durch ein Signal auf der Leitung 71 (1) und durch einen Ausgang auf der Leitung 79 von der Endstufe des Schieberegisters 50. Ein Ausgang aus dem Addierer 77 (1) wird einem Akkumulatorregister 80 (1) aufgegeben, dessen Ausgang einen zweiten Eingang in den Addierer (1) ergibt. Das Akkumulatorregister 80 (1) ergibt ferner einen Ausgang an ein Vorzeichenprüfgatternetzwerk 81 (1), das auf die höchste Benennung der Werteregistrierung im Register 80 (1) anspricht, um ein Inversions- und Vorzeichenerzeugungsnetzwerk 82 (1) zu steuern. Das Netzwerk 82 (1) nimmt den Ausgang aus dem Akkumulatorregister 80 (1) auf und leitet ihn durch ein UND-Gatter 83 (1) zu einem Zischlautwertespeicher 84.

Das Vorzeichenprüfnetzwerk wird durch ein Signal auf der Leitung 70 (1) konditioniert, und das Gatter 83 (1) wird durch Signale auf den Leitungen 70 (1) und 73 konditioniert, derart, daß es nur wirksam wird, wenn der Zählwert im Zähler 69 (1) einunddreißig

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Vf.

registriert, damit der Wert aus dem Akkumulatorregister 80 (1) in korrigierter Form in den Speicher 84 geführt werden kann. Der Speicher 84 ist ein Speicher mit acht Positionen, der einen Wert aus jedem der Akkumulatorregister 80 aufnimmt, die entsprechend mit jedem unterschiedlichen Zischlautty zugeordnet sind und diesen Wert in dieser Position, die dem entsprechenden Tontyp zugeordnet ist, speichert.

Der spezielle Zischlauttyp, der für die Synthese eines Tones erforderlich ist, wird als einer der Parameter für diesen Ton spezifiziert und wird durch das UND-Gatter 85 in ein Zischlauttyp-Register 86 innerhalb des Blockes 7 der Pig. I gleichzeitig in einem Betriebszyklus AOO gegattert, wenn die übrigen Parameter in ihre entsprechenden Register zu Beginn einer Tonhöhenperiode gegattert werden. Der Ausgang aus dem Register 86 spezifiziert den jeweiligen zu prüfenden Tontyp und wird einem Adressendekodiernetzwerk 87 zugeführt, damit der entsprechende Wert aus dem Speicher 84 ausgewählt wird. Dieser Wert wird durch ein UND-Gatter 88 gegattert, das zum Zeitpunkt AOl geöffnet wird, und er wird ferner durch das STOO-Signal konditioniert, so daß das Gatter 86 nur in den Betriebszyklen geöffnet wird, in denen der zu synthetisierende Ton so spezifiziert wird, daß er einen Zischlautgehalt aufweist. Der Wert aus dem Gatter 88 gelangt in einen Zischlautwertespeicher 89, wo er während des übrigen Teiles des Betriebszyklus zur Verfügung steht und von wo er über das UND-Gatter 90 zum Zeitpunkt Al7/30 in die Amplituden- und Dämpfungsanordnung 3 (Fig. 1), die weiter unten beschrieben wird, gegattert wird.

Die Arbeitsweise der Zischlaute erzeugenden Anordnung wird nachstehend erläutert. Der Einfachheit halber wird zuerst die Erzeugung einer Folge von Werten in willkürlicher Reihenfolge betrachtet. Die Erzeugung einer solchen Folge ist in der Technik bekannt und besteht darin, daß ein Schieberegister fester Länge, in diesem Fall der Registerteil 50a mit einem Umlauf aus der letzten Stufe durch einen Addierer, dessen anderer Eingang aus einer Zwischenstufe entnommen wird, vorgesehen wird. Die Binärziffer, die in die erste Stufe des

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Registers eingeführt wird, ist die einzige Nennsummenziffer der Ziffern desPaares von Stufen, aus denen die Addierereingänge entnommen werden. Die Verwendung mathematischer Tabellen ermöglicht, daß eine Zwischenstufe des auf diese Weise gebildeten Rückkopplungsschieberegisters spezifiziert wird, um eine Folge von Werten in pseudozufälliger Reihenfolge zu erzeugen, und wird nicht in einer Folge von Zyklen wiederholt, die kleiner ist als die Kapazität des Schieberegisters.

Dieser Arbeitsvorgang der pseudozufälligen Werteauswahl wird unter Steuerung der monostabilen Vorrichtung 54 durchgeführt, die durch einen der Impulse bei lOO jas Impulsen auf der Leitung 94 über das Gatter 93 gesetzt wird. Die Leitung 92 ergibt Takt- · impulse mit einer Wiederholrate von 97,67 ns. Diese Impulse werden tatsächlich invertiert, wenn sie dem UND-Gatter 59 aufgegeben werden, so daß Taktimpulse mit der gleichen Frequenz, jedoch entgegengesetzt der Phasenlage auf der Leitung 91 am Ausgang dieses UND-Gatters 59 zur Verfügung stehen. Zweckmäßigerweise werden diese Impulse als "invertierter Takt" bezeichnet. Das Gatter 93 wird durch diese invertierten Taktimpulse auf der Leitung 91 gespeist und die monostabile Vorrichtung 54 ist so ausgelegt, daß sie auf eine Kante eines Impulses anspricht, derart, daß die monostabile Vorrichtung 54 ihren Zustand in der Zwischenimpulsperiode des lOO ns Taktes endet. Da diese monostabile Vorrichtung eine Verzögerungsdauer von lOO ns hat, bleibt sie ausreichend lange gesetzt, damit ein einziger der lOO ns Taktimpulse abgedeckt wird. Somit ermöglicht das Gatter 55, das durch den gesetzten Ausgang der monostabilen Vorrichtung 54 gesteuert wird, daß ein einziger Taktimpuls passiert, damit ein einziger Schiebevorgang des Registers 50 erzielt wird. Der Addierer 51 hat bereits an diesem Punkt einen Ausgang erzeugt und das Gatter 52, das durch die Einstellung der monostabilen Vorrichtung 54 geöffnet wird, ermöglicht, daß dieser Ausgang das ODER-Gatter passiert und in die erste Stufe des Schieberegisters 50 eintritt, wenn eine Verschiebung erfolgt. Der Schiebevorgang betrifft das gesamte Register 50, wenn der Endwert aus dem Teil 50a in den Teil 50b übergeführt wird. Der Endwert aus

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dem Teil 50b jedoch geht verloren, wenn er herausgeschoben wird, weil das Gatter 53 zu diesem Zeitpunkt nicht geöffnet ist. Der Effekt dieser einleitenden Aktionen ist der, daß das Rückkopplungsschießeregister 50 verschoben wird, damit ein neuer Wert einmal je Zyklus von lOO ^us erzeugt wird, und die monostabile Vorrichtung 54 speichert dann neu, so daß die Erzeugung eines anderen neuen Wertes gesperrt wird, bis ein anderer der Impulse bei Intervallen von lOO jus auf der Leitung 94 auftritt.

Die Erzeugungsanordnung führt dann acht Fortsehreibezyklen durch, und zwar jeweils einen für die Zischlauttypen. Da alle diese Zyklen ähnlich sind, wird nur der erste im einzelnen beschrieben. Die Fortschaltung v/ird einmal je 12,5 p.s durch Signale auf der Leitung 67 eingeleitet. Ein einleitendes Signal gelangt direkt in das Tonauswahl-Schieberegister 65, in welchem nur eine Stufe gesetzt ist, um einen Ausgang auf nur einer der Leitungen 66 zu erzeugen. Bei vorliegendem Beispiel wird angenommen, daß das Signal auf der Leitung 67 das Register 65 weiterschaitet, um den Zähler 69 (1) auszuwählen, der dem ersten Zischlauttyp zugeordnet ist. Gleichzeitig hebt das Signal auf der Leitung 67 den gesetzten Zustand an der bistabilen Vorrichtung 58 auf und setzt den Zähler 69 (1), das Akkumulator reg ister 80 (1) und das Schieberegister 56 zu*· rück in Bereitschaft für eine neue Zählung und wird auch dem Verzogerungselement 64 aufgegeben.

Nach 300 ns, der Verzögerungsperiode des Elementes 64, die ermöglicht, daß die Bestandteile sich nach dem Rücksetzen und nach der Auswahl einstellen (und die auch genügend groß ist, um die Erzeugung eines neuen Wertes unter Steuerung der monostabilen Vorrichtung 54 einmal in einem vorbeschriebenen Betriebszyklus zu ermöglichen), wird die bistabile Vorrichtung 58 wieder gesetzt. Ein Setzen der bistabilen Vorrichtung 58 bewirkt, daß die Folge von 97,67 ns Taktimpulsen dem Schiebe-, register 56 aufgegeben wird, um eine kontinuierliche Folge von drei Schritten oder Phasen zu beginnen, wenn das Schieberegister 56 wiederholt regeneriert wird. Bei der ersten Phase

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"·*■ 2657A30

•ft.

wird das Gatter 57 geöffnet, damit ein Schiebeimpuls dem Schieberegister 50 aufgegeben wird, und damit das Gatter 53 geöffnet wird, um die aus der letzten Stufe des Registers 50 ausgelesene Ziffer zurück zum Beginn in Umlauf zu setzen.

Bei der zweiten Phase der Folge des Schieberegisters 56 wird das Gatter 76 (1) so konditioniert, daß es durch den Ausgang auf der Leitung 78 aus der zweiten Stufe des Registers 56 öffnet. Das Gatter 76 (1) wird ebenfalls durch Signale auf der Leitung 71 (1) konditioniert, und weil der Zähler 69 (1) gerade auf Null rückgesetzt worden ist und deshalb nicht den Wert einunddreißig hält, ist ein Konditioniersignal zu diesem Zeitpunkt auf dieser Leitung vorhanden. Schließlich wird das Gatter 76 (1) durch den Binärwert konditioniert, der in der Endstufe des Schieberegisters 50 enthalten ist. An dieser Stelle im Verfahren ist der Zählwert Null, so daß der Bewertungstabellenspeicher 74 dadurch adressiert wird, daß dieser Wert im ersten Abschnitt des Speichers aufgegeben wird und der an dieser Adresse enthaltene Wert am Gatter 76 (1) bereitsteht. Die Anordnung ist so ausgelegt, daß dann, wenn der Wert in der Endstufe des Schieberegisters 50 eine binäre Eins ist, das Gatter 76 (1) geschlossen bleibt, während dann, wenn der Wert eine binäre Null ist, das Gatter 76 (1) durch das zweite Phasensignal geöffnet wird, damit der gespeicherte Wert aus dem Bewertungstabellenspeicher 74 zum Addierer 77 (1) geführt werden kann. Nimmt man an, daß der Wert durch das Gatter 76 (1) geführt wird, ist kein anderer Eingang zum Addierer 77 (1) vorhanden, weil das Akkumulatorregister 80 (1) zu Beginn der Fortschreitperiode rüclcgesetzt war, und der Wert gelangt ungeändert in das Akkumulatorregister 80 (1).

Die dritte Phase des Schieberegisters 56 gibt ein Inkrement an den Zähleingang des Zählers 69 (1) zur Bereitschaft für die erste Phase des nächsten Schieberegisterzyklus. Der Ausgang aus der dritten Stufe des Schieberegisters 56 wird den Gattern 68 (1-8) aufgegeben. Das Gatter 68 (1) wird durch das Tonauswähl-Schieberegister 65 ausgewählt, und da der laufende Zählwert Null ist, ist das Signal auf der Leitung 71 (1) vor-

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handen, damit das Gatter 68 (1) geöffnet wird, und das Zählinkrementsignal passieren kann, damit der Zähler 69 (1) auf den Wert Eins geschaltet wird.

Die vorstehenden drei Phasen werden wiederholt, wenn der Zählwert weitergeschaltet wird, bis der Zähler 69 (1) den Wert einunddreißig enthält, der an der dritten Phase des einunddreißigsten Zyklus des Schieberegisters 56 auftritt. Während der vorausgehenden Zyklen ist der Zählwert fortschreitend vergrößert worden, um die Speicherstellen des ersten Teiles des Speichers nacheinander zu adressieren, und entsprechend den Ziffern, die nacheinander an der ersten Stufe des Schieberegisters 5O dargeboten wurden, werden die Bewertungen, die aus dem Speicher 74 ausgelesen werden, entweder addiert oder nicht in das Akkumulatorregister 80 (1) eingeführt, damit ein neuer Wert für den ersten der Zischlauttypen gebildet wird. Beim nächsten Schritt des Schieberegisters 56 in die erste Phase erfolgt die zweiunddreißigste Schiebebewegung des Registers 50, die die Ziffern in diesem Register zurück in die Positionen bringt, die sie zu Beginn des Fortschreibzyklus eingenommen hatten. Bei der zweiten Phase dieses Zyklus des Registers 56 ist die Signalleitung 71 (1) nicht vorhanden, weil der Wert im Zähler 69 (1) nun einunddreißig ist. Somit sperrt das Gatter 76 (1) den Durchgang eines Wertes aus dem Bewertungstabellenspeicher 74. In ähnlicher Weise wird bei der dritten Phase des Zyklus das Gatter 68 (1) durch Fehlen des Signales auf der Leitung 71 (1) gesperrt, und die Progression der Zählung geht zu Ende, obgleich der Zähler 69 (1) weiter fortfährt, den Wert einunddreißig zu registrieren, bis er zu Beginn des nächsten Vorganges des Fortschreibens des Tontyps rückgesetzt wird.

Während dieser Zeit jedoch ist ein Signal auf der Leitung 70 (1) vorhanden, und dieses Signal wird aufgegeben, um das Fortschreiben des neuen, soeben berechneten Wertes einzuleiten. Das Signal auf der Leitung 70 (1) wird zuerst der Vorzeichenprüfanzeigevorrichtung 81 (1) aufgegeben, die die Position der Ziffer höchster Bedeutung des Akkumulatorregisters

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80 (1) prüft. Wenn der Wert negativ ist, erzeugt die Anzeigevorrichtung 81 (1) einen Ausgang, um eine Gruppe von Invertergattern 82 (1) zu setzen, die den im Register 80 (1) gehaltenen Wert komplementieren und ihm eine Eins hinzuaddieren. Wenn der Wert positiv ist, werden diese Gatter aus dem gesetzten Zustand gebracht und der Wert passiert den Inverter 82 (1) ungeändert. Das Vorhandensein des Signales auf der Leitung 70 (1) ermöglicht, daß das Gatter 73 (1) bei der dritten Phase des Zyklus öffnet, damit der Wert zusammen mit einem das Vorzeichen anzeigenden Bit in echter Form dem Zischlautwertspeicher 84 zugeführt wird, wobei der Wert in einer der acht vorgesehenen Speicherstellen gespeichert wird, deren jede einem anderen der Zischlauttypen zugeordnet sind.

Bei Aufnahme des nächsten einleitenden Signales aus dem ODER-Gatter 62 wird der gesamte Fortschreibzyklus wiederholt, und das Signal auf der Leitung 67 schaltet das Tontyp-Auswählregister 65 weiter, damit der nächste Zischlauttyp zum Fortschreiben ausgewählt wird. Auf diese Weise werden alle acht Zischlauttypwerte einmal je lOO us Hauptbetriebswertzyklen fortgeschrieben, so daß unabhängig davon, welcher Zischlauttyp als Parameter des zu erzeugenden Tones spezifiziert wird, dieser Tonwert zwischen Prüfperioden in aufeinanderfolgenden Betriebszyklen fortgeschrieben wird. Der tatsächliche Zischlauttypparameter wird dem Zischlauttypregister 86 aufgegeben, dessen Ausgang den entsprechenden Wert aus dem Speicher 84 durch die Auswahlvorrichtung 87 entnimmt. Dieser Wert wird dann über das UND-Gatter 88 zu Beginn eines Hauptbetriebszyklus in den Puffer 89 zur Bereitschaft für die übertragung durch das Gatter 90 später im Betriebszyklus aufgegeben.

Der Einfachheit halber wird der Speicher 74 für die Bewertungstabellen als aus getrennten Abschnitten bestehend beschrieben. In der Praxis kann jedoch der Speicher 74 tatsächlich ein einziger Speicher mit einer einzigen Folge von Speicherstellen sein. In diesem Fall sind die Adressieranordnungen so organisiert, daß der Speicher 74 zur Auswahl der

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entsprechenden Speicherstellen für jede individuelle Bewertungstabelle verwendet werden kann. Somit werden die zweiunddreißig Speicherstellen einer einzigen Tabelle durch die fünf binären Wertstellen geringster Bedeutung der Adresse ausgewählt, und ein einzelner Zähler mit einer Kapazität von acht Wertstellen kann als Zähler 69 verwendet werden. Die Auswahl des nächsten Speicherabschnittes wird dann durch addieren von Eins in die sechste Wertstelle von dem Ende niedrigster Bedeutung des Zählers vorgenommen, anstatt daß ein getrenntes Auswählregister, z.B. das Register 65 weitergeschaltet wird. Die Addition von Eins kann auch dadurch erreicht werden, daß ein Übertrag von der fünften Wertstelle ermöglicht wird, die auftritt, wenn ein Zählwert von einunddreißig durch Herbeiführung eines langen Übertrages rückgesetzt wird.

Kombination von stimmhaften und stimmlosen Tönen (Amplitude und Dämpfung)

Der vorausgehende Abschnitt hat sich mit der Erzeugung von Augenblickswerten für stimmhafte und stimmlose Töne und mit der übertragung dieser Werte auf die Leitung 36 und das Gatter 90 befaßt. Fig. 6, die aus den Fig. 6a und 6b besteht, wobei die Fig. 6b die Fortsetzung der Fig. 6a nach unten ist, zeigt im einzelnen die Anordnungen zum Kombinieren dieser Werte und zum Steuern der relativen Amplituden für die Bestandteile des kombinierten Tones zusammen mit der Überlagerung der Dämpfung zum Resultat- und Tonwert.

In Fig. 6 sind die Leitung 36 und das Gatter 90 mit einem ODER-Gatter lOl verbunden, dessen Ausgang an ein Multiplexbetrieb-Schiebenetzwerk lO2 (multiplexer scaling shifting network) angeschlossen ist. Das Netzwerk 102 wird durch Amplitudenparameter gesteuert, die Teil der Spezifikation des gewünschten Tones sind. Anstelle eines Versuches zur Spezifi- . zierung der absoluten Amplitude erfordert die vorliegende Anordnung, daß die Amplituden der Bestandteile des Tones

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relativ zu der Amplitude des hauptsächlichen Formanten, der der erste Formant ist, spezifiziert sind. Um die Einfachheit der Digxtalwertspezifikation beizubehalten, werden die relativen Amplituden in Ausdrucken von einer 6 db Dämpfung des betreffenden Bestandteils im Vergleich zu dem maßgeblichen Formanten ausgedrückt. Diese Werte werden in gleicher Weise wie andere Parameter in Parameterregister innerhalb des Blockes 7 der Fig. 1 eingeführt. So wird in Fig. 6 die relative Amplitude des zweiten Formanten zu Beginn einer neuen Tonhöhenperiode zum Zeitpunkt AOO über das Gatter 103 in das Register A2, die des dritten Formanten durch das Gatter 104 in das Register A3 und die der Zischkomponente über das Gatter 105 in das Register AF eingeführt. Der Wert aus dem Register A2 wird durch das UND-Gatter 106 zum Zeitpunkt A07/11 in ein Normierungsauswählnetzwerk 107 (scaling selection network) gegattert. Der Wert aus dem Register A3 gelangt in das gleiche Netzwerk 107 über das UND-Gatter 108 zum Zeitpunkt A12/16 und das UND-Gatter 109 läßt den Wert von dem Register AF in das Netzwerk 107 zum Zeitpunkt A17/3O. Das Netzwerk 107 ist so ausgelegt, daß es Binärwertsignale aus den Registern A2, A3 und AF aufnimmt und diese Signale dekodiert, damit Ausgänge erhalten werden, um eine Gruppe von acht Multiplexern innerhalb des Netzwerkes 102 zu erzielen. Die Multiplexer sind so ausgelegt, daß sie eine relative spaltenweise Verschiebung zwischen ihren Eingängen und Ausgängen ergeben. Von diesen Multiplexern ergeben sieben unterschiedliche Grade von Rechtsverschiebung, während der achte einen Zustand "keine Verschiebung" ergibt, so daß durch Auswahl der entsprechenden Multiplexer jeder Grad der Verschiebung von null bis sieben Plätzen erzielt wird, wobei die Auswahl durch die dekodierten S.ignale aus dem Netzwerk 107 in Abhängigkeit von den Werten aus den Registern A2, A3 und AF durchgeführt wird. Die Auswahl der Multiplexer aus diesen dekodierten Signalen wird durch Zeitsteuersignale A09, A14 und A18 konditioniert, und es wird ein zusätzliches Zeitsteuersignal A04 vorgesehen, das stets den Multiplexer "keine Verschiebung" auswählt, damit der erste Formantwert ungeändert durch das Netzwerk 102 ge-

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langen kann.

Die Ausgänge aus dem Netzwerk 102 werden durch ein UND-Gatter 110 in einen Eingang eines Addierers 111 gegattert, dessen Ausgang ein Akkumulatorregister 112 speist; der Ausgang des Akkumulatorregisters 112 wird dabei über ein UND-Gatter 113 zum zweiten Eingang zum Addierer in Umlauf gesetzt. Die Gatter llo und 113 werden durch den Ausgang eines ODER-Gatters 114 gesteuert, das die Ausgänge von · fünf Zeitsteuer-UND-Gattern 115 und 119 aufnimmt.

Das Gatter 115 wird durch Koinzidenz von Signalen AO5 und gesteuert, so daß diesesGatter zum Zeitpunkt AO5 geöffnet wird, wenn der gewünschte Ton einen stimmhaften Anteil hat. Das Gatter 116 wird zum Zeitpunkt AlO geöffnet, wenn ein stimmhafter Anteil spezifiziert wird, und das Gatter 117 wird zum Zeitpunkt Al5 geöffnet, wenn ein stimmhafter Anteil erforderlich ist. Das Gatter 118 wird zum Zeitpunkt Al9 geöffnet, wenn ein Signal STlO ebenfalls vorhanden ist, wodurch angezeigt wird, daß eine gedämpfte Zischlautkomponente erforderlich ist, und schließlich wird das Gatter 119 zum Zeitpunkt A25 geöffnet, wenn Signale STOl oder STlI vorhanden sind, um die Forderungen nach einer ungedämpften Zischlautkomponente anzuzeigen, wobei diese beiden Signale dem Gatter 119 über ein ODER-Gatter aufgegeben werden.

Aus dem Register 112, das zu den Zeitpunkten A24 und AOO rückgesetzt wird, wird ein Ausgang an einen Eingang eines Addierers 120 gelegt. Der Ausgang des Addierers 120 wird mit einem UND-Gatter 121 verbunden, das so gesteuert wird, daß es zu Zeitpunkten A23 und A29 durch über ein ODER-Gatter 122 aufgegebene Signale geöffnet wird. Der Ausgang des Gatters 121 ist über ein ODER-Gatter 145 an einen Eingang einer Multipliziervorrichtung 123 gelegt. Das ODER-Gatter am Eingang der Multipliziervorrichtung 123 wird auch durch ein UND-Gatter 124 bedient, das zum Zeitpunkt A06 geöffnet wird, um den Ausgang eines Dämpfungskoeffizientenspeichers

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anzuschließen. Der Speicher 125 ist ein Festwertspeicher; er enthält innerhalb seiner Speicherplätze Dämpfungskoeffizienten, die das entsprechende Dämpfungsmaß ergeben, das für den zu synthetisierenden Ton spezifiziert wird. Der tatsächliche, ausgewählte Koeffizient wird dadurch erhalten, daß der Speicher 125 mit einem Dämpfungskoeffizientenparameter adressiert wird, der aus einem Dämpfungskoeffizientenregister 126 im Block 7 der Fig. 1 hergeleitet wird, und das Register 126 (Fig. 6) erhält den Parameter, wie im Falle anderer Parameter, zu Beginn einer neuen Tonhöhenperiode zum Zeitpunkt ÄOO eingegattert.

Ein weiterer Parameter wird auf diese Weise in ein Gesamtamplitudenregister 127 eingegattert, das die effektive Amplitude spezifiziert, die für den Ton erforderlich ist. Der Inhalt des Registers 127 wird über ein UND-Gatter 128 zum Zeitpunkt A29 in einen zweiten Eingang der Multipliziervorrichtung 123 über ein ODER-Gatter 146 eingegattert. Dieser zweite Eingang wird ferner über das Gatter 146 und ein UND-Gatter 129 verbunden, das durch Signale über ein ODER-Gatter 130 zu Zeitpunkten A06 und A23 zum Ausgang eines Dämpfungswertpufferspeichers 131 geöffnet wird. Der Dämpfungswertpufferspeicher 131 nimmt einen Ausgang aus einem Dämpfungswertregxster 133 über ein UND-Gatter 132 auf, das zum Zeitpunkt AOl geöffnet wird. Das Dämpfungswertregister 133 wird verwendet, um den nächsten erforderlichen Dämpfungswert festzuhalten, wie nachstehend erläutert wird, und wird durch das Signal PP aus der bistabilen Vorrichtung 42 voreingestellt (Fig. 4). .

Die Multipliziervorrichtung 123 (Fig. 6) ergibt einen Ausgang, der zwei Pfaden aufgegeben wird. Der erste Pfad weist ein UND-Gatter 134 auf, das unter Steuerung eines ODER-Gatters 135 geöffnet wird, welches ein Signal zum Zeitpunkt A06 unbedingt passieren läßt, oder ein anderes Signal aus einem UND-Gatter 136, das zum Zeitpunkt A23 bei Vorhandensein des Signales STlI geöffnet wird, wenn eine stimmhafte Komponente spezifiziert wird, passieren läßt. Das UND-Gatter 134 ermöglicht, daß der Ausgang der Multipliziervorrichtung 123

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einem Multiplizierregister 137 aufgegeben wird, das zum Zeitpunkt AO8 rückgesetzt wird und das einen zweiten Eingang in den Addierer 120 ergibt und ferner über ein UND-Gatter 138, das zum Zeitpunkt AO7 geöffnet ist, einen Eingang in das Dämpfungswertregister 133 ergibt.

Der zweite Ausgangspfad aus der Multipliziervorrichtung 123 ist mit einem UND-Gatter 139 verbunden, das zum Zeitpunkt A29 geöffnet ist, das den Ausgang aus den Tonerzeugungsanordnungen ergibt. Der Ausgang aus dem Gatter wird durch die Kanalauswählanordnungen 6 geführt (Fig. 1) und wird, wie in Fig. 6 angezeigt, der Tonauswählanordnung des Kanales aufgegeben, mit welchem der Tongenerator gekoppelt ist. Diese Umwandlungsanordnung weist ein Ausgangsregister 140 auf, damit der Ausgangswert aus dem Gatter 139 aufgenommen wird. Ein Digital-Analog-Umwandler 141 ist mit dem Register 140, und der Ausgang des Umwandlers 141 über ein Tiefpaßfilter 142 mit einem Tonausgangswandler 143, z.B. einer Verstärker-Lautsprecher-Kombination verbunden. Die Arbeitsvorgänge, die zum Kombinieren der stimmhafte und stimmlose Komponenten darstellenden Werte durch die Amplituden- und Dämpfungsanordnungen durchgeführt werden, werden nachstehend im einzelnen beschrieben. Dabei wird angenommen, daß ein Ton mit stimmhaften und stimmlosen Komponenten spezifiziert wird.

Die Augenblickswerte der drei Formant-Kurvenformen sind auf der Leitung 36 (Fig. 4 und 6) während des ersten oder "stimmhaften" Teiles des Betriebszyklus während der Zeitdauer AOO/16 vorhanden. Der Wert für den ersten Formanten steht während der Periode AO2/O6 zur Verfugung. Dieser Wert wird deshalb während dieser Periode in das Multiplexer-Schiebenetzwerk 102 eingeführt, das - wie weiter oben erläutert - durch ein Taktsteuersignal A04 konditioniert wird, welches dem Auswählnetzwerk 107 aufgegeben wird, damit der Wert ungeändert das Gatter 110 (das zum Zeitpunkt AO 5 geöffnet ist) in den Addierer 111 passiert. Weil das Akkumulatorregister bei AOO in dem laufenden Betriebszyklus zurückgesetzt war, ist gerade keine Rückkopplung aus

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dem Register 112 in das Gatter 113 vorhanden, so daß kein anderer Eingang in den Addierer 111 zu diesem Zeitpunkt vorliegt. Wenn der Wert aus dem Akkumulatorregister 112 einmal registriert worden ist, wird er in das Gatter 113 zurückgeführt.

Der Wert für den zweiten Formanten steht auf der Leitung 36 während der Zeitperiode AO7/11 zur Verfügung und er wird zu diesem Zeitpunkt in das Multiplexer-Schiebenetzwerk 102 eingeführt. Die relative Amplitude des zweiten Formanten wird dabei in Inkrementen von -6db ausgedrückt, und ein Multiplexer im Netzwerk 102 wird so ausgewählt, daß er eine Verschiebung um so viele Plätze ergibt, wie durch den Wert in dem Relativamplitudenregister A2 repräsentiert werden. Diese Auswahl wird zur Zeitperiode A09 durch die Bewertungsauswahl des Netzwerkes 107 vorgenommen, um den durch das Netzwerk 102 laufenden Wert um die entsprechende Anzahl von Plätzen nach rechts zu verschieben, wobei jeder Platz den registrierten Wert halbiert. Der verschobene Wert wird dann zum Zeitpunkt AlO, wie durch das UND-Gatter 116 festgelegt, in den Addierer geführt, wo er mit dem ersten Formantwert summiert wird, und die Summe wird zur weiteren Kombination in das Gatter 113 in umlauf gesetzt.

Auf ähnliche Weise steht der Wert für den dritten Formanten über das UND-Gatter 136 zur Verfügung und wird in das Netzwerk 102 während der Zeitperiode A12/16 eingeführt. Der relative Amplitudenparameter, der dem zweiten Formanten/wird im Netzwerk 107 zum Zeitpunkt A14 dekodiert, damit der entsprechende Multiplexer innerhalb des Netzwerkes 102 ausgewählt wird,, um die gewünschte zeitliche Verschiebung nach rechts für den verschobenen Wert aufzugeben und in den Addierer 111 einzugeben, wenn das Gatter llO durch das Gatter 117 zum Zeitpunkt A15 geöffnet wird. Dies ist das Ende der Periode "stimmhafter Ton" des Betriebszyklus, und dieses Mal enthält der Akkumulator 112 die Summe von drei augenblicklichen Sinuskurven-Amplitudenwerten, wobei die drei Sinuskurven

/ aufgegeben wird,

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unterschiedliche Frequenzen (entsprechend den drei Formantfrequenzen) sind, und zwei von ihnen nach der Amplitude relativ zur ersten korrigiert sind, die stets als die mit der größten Amplitude gewählt wird. Wenn ein Ton keine stimmhafte Komponente besitzt, ist das Gatter 110 nicht geöffnet, und es gelangen keine Komponenten "stimmhafter Ton" in die Kombinieranordnung.

Während des übrigen Teils des Betriebszyklus wird der Zischlautwert, der dem spezifizierten Ton entspricht, geprüft und kombiniert. Bei der Bildung dieser Kombination werden jedoch bestimmte andere Arbeitsvorgänge während der früheren Periode "stimmhafter Ton" des Zyklus durchgeführt. Der Grund für diese Überlappung besteht lediglich darin, an Einrichtung zu sparen, um den Betriebszyklus so kurz wie möglich zu halten, und die Multipliziervorrichtung 123 für die Erstellung des nächsterforderlichen Dämpfungswertes während einer Periode zu verwenden, wenn diese Multipliziervorrichtung sonst nicht in Betrieb wäre.

Somit wird zum Zeitpunkt AOl der laufende Dämpfungswert, der in dem Dämpfungswertregister 133 gespeichert ist, durch das Gatter 132 in den Dämpfungswert-Zwischenspeicher 131 geführt. Dann werden zum Zeitpunkt A06 die Gatter 129, 124 und 134 geöffnet, damit die Werte aus dem Dämpfungswert-Zwischenspeicher 131 und aus dem Speicherplatz des Dämpfungskoeffizientenspeichers 125, der durch den Dämpfungskoeffizientenparameter des Registers 126 spezifiziert wird, in die Eingänge der Multipliziervorrichtung 123 eingeführt werden. Das resultierende Produkt ist der Därapfungswert, der für den nächsten Betriebszyklus erforderlich ist, und dieser Wert wird aus der Multipliziervorrichtung über das Gatter 134 (das durch das Gatter 135 geöffnet wird) in das Multiplizierregister 137 ausgegattert. Schließlich wird zum Zeitpunkt A07 der neue Dämpfungswert aus dem Multiplizierregister 137 in das Dämpfungswertregister 133 über das Gatter 138 eingelesen, und zum Zeitpunkt A08 wird das Multiplizierregister 137 auf

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Null rückgesetzt. Damit wird der laufende Dämpfungswert im Zwischenspeicher 131 belassen, wobei der nächsterforderliche Wert im Register 33 vorhanden ist. Weil das Dämpfungswertregister somit tatsächlich eine Multipliziervorrichtung während des ersten Betriebszyklus einer neuen Tonhöhenperiode bilden muß, wird es zur Bereitstellung für diesen Zyklus durch das Signal PP zu Beginn einer neuen Tonhöhenperiode auf Eins gebracht.

Der erste Arbeitsvorgang während des zweiten Teiles des Arbeitszyklus ist das Extrahieren des Wertes einer Zischlaut- oder stimmlosen Tonkomponente aus dem Zischlautwert-Zwischenspeicher 89 (Fig. 5); der Wert gelangt durch das UND-Gatter 90 und das ODER-Gatter lOl (Fig. 6) zum Multiplexer-Schiebenetzwerk 102. Der Wert wird dann in das Netzwerk 102 entsprechend der relativen Amplitude verschoben, die durch den Wert im Register AF spezifiziert wird, wie er durch das Auswählnetzwerk 107 zum Zeitpunkt A18 dekodiert wird.

Der Durchgang des verschobenen Wertes aus dem Netzwerk 102 hängt dann davon ab, ob die synthetisierte Tonspezifikation eine gedämpfte oder ungedämpfte Zischlautkomponente erforderlich macht. Wenn beispielsweise ein gedämpfter Zischlauttyp STlO erforderlich ist, wird das Gatter 118 durch das Signal STlO zum Zeitpunkt A19 geöffnet, damit die Gatter 110 und zu diesem Zeitpunkt geöffnet werden. Dies ermöglicht, daß der Zischlautwert der Summe der drei Sinuskurvenwerte hinzu^. addiert wird, wobei die neue Summe durch das Akkumulatorregister 112 registriert und durch einen Eingang des Addierers 120 geführt wird. Der zweite Eingang zum Addierer 120 ist Null, weil das Multiplizierregister rückgesetzt worden ist, und die Summe gelangt ungeändert zum Ausgang des Addierers 120.

Nun wird eine zweite Multiplikation durchgeführt. Der Dämpfungswert aus dem Speicher 131 gelangt durch das Gatter 129 (das zum Zeitpunkt A23 durch das Gatter 130 geöffnet wird) in einen Eingang der Multipliziervorrichtung 123. Der Ausgang des Addierers 120 wird über das Gatter 121, das zum Zeitpunkt A23

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-w-

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ebenfalls geöffnet ist, in den zweiten Eingang der Multipliziervorrichtung 123 gegeben. Das Produkt dieser Multiplikation wird durch das Gatter 134 in das Multiplizierregister 137 geführt, wobei das Gatter 134 zum Zeitpunkt A23 durch die Gatter 136 und 135 geöffnet wird. Dieses Produkt wird ebenfalls einem Eingang des Addierers 120 aufgegeben. Zu diesem Zeitpunkt besitzt der Addierer 12O einen Eingang, der die gedämpfte Summe dreier stimmhafter Sinuskurven und einen Zischlautwert darstellt. In diesem Fall wird kein anderer Eingang dem Addierer 120 aufgegeben, weil der Zischlautwert bereits geprüft worden ist. Das Akkumulatorregister 112 wird deshalb durch ein Signal rückgesetzt, das zum Zeitpunkt A23 aufgegeben wird, so daß es gelöscht wird, wenn das Produkt im Multiplizierregister 137 registriert wird. Eine Endmultiplikation wird zum Zeitpunkt A29 durchgeführt, um einen Endwert zu erhalten, der durch Bezugnahme auf die spezifizierte Gesamtamplitude korrigiert ist. Die Gatter 128 und 121 werden zu diesem Zeitpunkt geöffnet (letzteres wird durch das Zeitsteuersignal über das ODER-Gatter 122 geöffnet), damit der Gesamtamplitudenparameter aus dem Register 127 und das Produkt der vorausgehenden Multiplikation, das nunmehr am Ausgang des Addierers 120 vorhanden ist, den Eingängen der Multipliziervorrichtung aufgegeben wird. Dieser Endausgang der Multipliziervorrichtung gelangt aus dem Gatter 139 in die Kanalauswählanordnungen innerhalb des Blockes 6 der Fig. 1 und von dort in das Ausgangsregister 140 (Fig. 6) des gewählten Kanales. Da die Kanäle alle in kontinuierlicher zyklischer Folge abgetastet werden, ergibt sich, daß ein auf den letzten Stand gebrachter Wert, wie er z.B. in der vorbeschriebenen Weise abgeleitet wird, auf einer regulären zyklischen Basis zur Verfugung steht. Diese Folge von Augenblickswerten wird in dem Ausgangsregister 140 registriert und wird in eine analoge Stromform durch den Umwandler 141 umgewandelt. Der Ausgang des Umwandlers 141 wird dann durch das Tiefpaßfilter 142 geglättet, bevor er dem Reproduzierwandler 143 aufgegeben wird.

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Die unmittelbar vorausgehenden Absätze beschreiben die Erzeugung eines Tones mit gedämpftem Ton- und gedämpften Zischlautkomponenten entsprechend einem Ton des Typs STlO. Ein anderer Tontyp STOl macht erforderlich, daß der Zischlautwert dem endgültigen Wert hinzuaddiert werden soll, nachdem die stimmhafte Komponente gedämpft worden ist. In diesem

äer
. rei Formant-Sinuskurvenwerte wie vorher

gebildet. Das Gatter 118 jedoch wird nicht zum Zeitpunkt A19 bei Fehlen des STlO-Signales geöffnet, so daß der Zischlautwert zu diesem Zeitpunkt nicht von dem Netzwerk 102 in den Addierer 111 geführt wird. Wenn somit zum Zeitpunkt A23 die Multiplikation des Summenwertes mit dem Dämpfungswert erfolgt, schließt die Summe die Zischlautkomponente nicht ein. Stattdessen wird die Zischlautkomponente aus dem Register 102 in den Addierer 111 über das Gatter 110 zum Zeitpunkt A25 gegattert, und das Gatter 119 wird zu diesem Zeitpunkt durch Koinzidenz von Signalen A25 und STOl geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt ist auch das Produkt, das die gedämpfte Summe repräsentiert, im Register 137 registriert worden und wird am einen Eingang des Addierers 120 dargeboten. Der zweite Eingang in den Addierer kommt aus dem Register 112, das zum Zeitpunkt A23 gelöscht worden ist und das nunmehr den Ausgang des Addierers 111 aufnimmt. Dieser Ausgang ist praktisch der Zischlautwert, der nur über das Gatter llo aufgegeben wird, und der zweite Eingang in den Addierer ist Null im Anschluß an das Löschen des Registers 112. Somit bildet der Addierer 120 die Summe des Wertes der gedämpften Komponente und des Zischlautwertes in ungedämpfter Form als Eingang für den Endamplituden-Multipliziervorgang zum Zeitpunkt A29.

Die Art und Weise, in der die übrigen Tontypen behandelt werden, wird nachstehend kurz erläutert. Der Tontyp STlI, der ein Zischlaut ohne stimmhafte Komponente ist, wird durch Sperren der Gatter 115, 116 und 117 für die stimmhaften Komponenten durch Fehlen des STlI-Signales erzeugt. Betrachtet man den zweiten Multiplizierschritt, ergibt sich somit, daß - da keine Werte in das Akkumulatorregister 112 zum Zeitpunkt A23 geführt worden sind - ein Eingang der Multipliziervorrichtung

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den Wert Null aufnimmt, so daß der Ausgang und infolgedessen der dem einen Eingang des Addierers 120 aufgegebene Wert auch Null ist. Der Zischlautwert passiert das Gatter Ho zum Zeitpunkt A25, wie durch die Gatter 114, 119 und 144 bestimmt, und gelangt ungeändert durch den Addierer 111, das Register 112 und den Addierer 120, und ist für die Endmultiplikation zum Zeitpunkt A29 bereit.

Der verbleibende Tontyp STOO hat nur eine stimmhafte Komponente, Somit wird die Summe der drei Sinuswerte dadurch gebildet, daß sie in den Addierer 111 und das Akkumulatorregister 112 während der Periode des stimmhaften Tones des Betriebszyklus eingegattert wird. Es wird kein Zischlautkomponentenwert in den Addierer 111 eingegattertp so daß die zweite Multiplikation den gedämpften Summenwert erzeugt, es ist keine addierte Komponente vorhanden, und die dritte Multiplikation bildet das Produkt dieses gedämpften Wertes und des Amplitudenparameters.

Vorstehende Beschreibung befaßt sich mit einem einzigen Betriebszyklus, der in 3,125 us abgeschlossen ist. Die Kanäle sind jeweils einer Datenverarbeitungseinrichtung zugeordnet, die Parameter erzeugt, welche für Töne repräsentativ sind, die auf dem zugeordneten Kanal erzeugt werden. Die Kanäle werden kontinuierlich in herkömmlicher Weise abgerufen. So werden die Kanalauswählanordnungen nach Fig. 1 schrittweise am Ende eines jeden Betriebszyklus weitergeschaltet, d.h. je 3,125 Aas. Wenn der neu gewählte Kanal bereits die Erzeugung eines Tones erforderlich gemacht hat, enthalten die Parameterregister die entsprechenden Werte und es wird eine Fehleranzeige gesetzt. Unter diesen Umständen wird ein Betriebszyklus in der beschriebenen Weise so wirksam, daß eine neue Wertprobe zur fortgesetzten Erzeugung des spezifizierten Tones erzeugt wird. Wenn der abgerufene Kanal nicht bereits die Erzeugung eines Tones gefordert hat, ist entweder kein Ton erforderlich, wobei dann ein Leerlaufzyklus durchgeführt wird, oder es wird gerade eine Tonerzeugung angefordert, und in diesem Falle ergibt die Schnittstelle zwischen der Verarbeitungseinrichtung und den Tonerzeugungsanordnungen

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in bekannter und herkömmlicher Weise den Eintritt der neuen Parameter in den Block 5 der Fig. 1 und zur nachfolgenden Übertragung, wie zu Beginn einer Tonperiode und zu dem entsprechenden Zeitpunkt in einem Betriebszyklus in den Block 7, wie beschrieben. Wenn die Parameter einmal in den Kanalregistern gehalten werden, wird die Fehleranzeigevorrichtung gesetzt und die Folge von Tonerzeugungs-Betriebszyklen schreitet fort und zwar um einen Zyklus jedesmal dann, wenn der Kanal durch die Auswahlvorrichtung abgerufen wird. Die gleiche Auswählvorrichtung steuert auch den Tonausgang durch Verbinden des Ausgangs des Gatters 139 (Fig. 6) mit dem Ausgangskanalregister 140, das der Verarbeitungseinrichtung zugeordnet ist, aus der die Tonerzeugungsanfrage gekommen ist.

Durch die vorbeschriebenen Multiplexanordnungen sind acht Kanäle .nacheinander bedient worden. Arbeitet man auf der Basis der lOO Us-Prüfperiode, ist es möglich, zweiunddreißig Kanäle verteilt, beispielsweise durch ein Schieberegister mit zweiunddreißig Stufen zu bedienen. Somit ist jeder Kanal 3,125 us lang verbunden, um den Ausgang eines Betriebszyklus einmal je zweiunddreißig Zyklen aufzunehmen, was wiederum bedeutet, daß die Ausgangskurvenform für jeden Kanal einer Fortschreibung in 0,1 ms Intervallen unterworfen ist. Tonanforderungen für erkennbare Sprache ändern sich relativ selten, beispielsweise in der Größenordnung von einer Tonänderung in lO ms, und ein typisches Sprachschema erfordert, das etwa sech-'zig bis einhundert Parametersätze in einer Sekunde behandelt werden. Das Prüfen dieser Parameter bei dieser Geschwindigkeit ergibt nach dem Filtern einen hörbaren Ausgang, der dem menschlichen Zuhörer ausreichend kontinuierlich erscheint, um eine kontinuierliche Sprache zu formen.

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Leerseite

Claims (16)

1. Patentansprüche

   Sprachsynthetisiereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Berechnen einer Folge von digitalen Werten, die entsprechende aufeinanderfolgende Prüfpunkte auf einer Ausgangskurvenform darstellen, eine Vorrichtung zum Umwandeln der Digitalwertfolge in eine elektrische Signalkurvenform und eine übertragungsvorrichtung, die auf die Signalkurvenform anspricht, um einen hörbaren Ausgang zu erzeugen, wobei die Berechnungsvorrichtung auf entsprechende Folgen von Digitaleingangswerten anspricht, und wobei die Folgen unterschiedliche Fo rmant-Kurven formen darstellen, damit aus jedem Folgeschritt einen Summenwert erzeugt wird, und auf digitale Eingangssignale ansprechen, die charakteristische Eigenschaften eines gewünschten Sprachtones spezifizieren, damit der Summenwert modifiziert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Registrieren digitaler Eingangswerte, die entsprechende Augenblickswerte der Amplitude von Kurvenformen darstellen, welche unterschiedliche Formantfrequenzen besitzen, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Sumraemvertes aus Eingangswerten, die in einem gemeinsamen Augenblick relative Amplituden einer Vielzahl von Kurvenformen von unterschiedlichen Formantfrequenzen darstellen, eine Vorrichtung zum Modifizieren des Summenwertes entsprechend einem Dämpfungsfaktor, eine Digital-Analog-Umwandlungsvorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Signalkurvenform aus der modifizierten Summe, und eine übertragungsvorrichtung, die auf die resultierende elektrische Signalkurvenform zur Erzeugung eines hörbaren Tones anspricht.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Werten, die eine Folge von digitalen Werten darstellen, wobei Amplituden einer sinusförmigen Kurvenform spezifizieren, die in

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   ORIGINAL INSPECTED

   konstanten Intervallen längs der Kurvenformachse genommen werden, eine Vorrichtung zum Auswählen der Aufeinanderfolge von digitalen Eingangswerten aus der gespeicherten Wertefolge in Abhängigkeit von digitalen Parameterwerten, die Prüfintervalle spezifizieren, und eine Vorrichtung zum Sammeln der Parameterwerte, die jedem Formanten unabhängig zugeordnet sind, um aufeinanderfolgende Auswählvorgänge aus der Speichervorrichtung zu modifizieren.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß eine Vorrichtung zum Registrieren weiterer digitaler Parameterwerte vorgesehen ist, die relative Amplituden der Formanten spezifizieren, und daß eine Vorrichtung die Eingabewerte in Abhängigkeit von den registrierten relativen Ämplitudenwerten relativ einstellt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

   daß die digitalen Werte entsprechend der Binärbezeichnung ausgedrückt sind und daß die Relativeinstellvorrichtung eine Vorrichtung zum relativen Verschieben von Amplitudenwerten, die für die unterschiedlichen Formanten ausgewählt sind, aufweist, wobei die Summiervorrichtung einen Summenwert aus den Amplitudenwerten nach dem relativen Verschieben erzeugt, damit eine stimmhafte Komponente des Sprachtones, der synthetisiert werden soll, gebildet wird.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von Ausgängen erzeugt wird, um die Ausgangskurvenform in einer entsprechenden Folge von vorbestimmten Zeitintervallen zu bilden.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, in Verbindung mit einer Vielzahl von Kanälen, in denen jeder eine unabhängige Parameterregistervorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Auswählen der Kanäle

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   in zyklischer Reihenfolge vorgesehen ist, und daß die Auswahl eines einzelnen Kanales bei jedem von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen auftritt, wobei das vorbestimmte Zeitintervall so gewählt wird, daß für jeden Kanal ein resultierender Ton ausreichend kontinuierlich erzeugt wird, damit er dem Zuhörer akustisch annehmbar erscheint.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine stimmlose Sprechkomponente erzeugende Vorrichtung mit einem Digitalwertspeicher, eine Vorrichtung zum Abfragen des Digitalwertspeichers, um einen laufenden Wert für die stimmlose Komponente herauszuziehen, eine Vorrichtung zum Kombinieren des Wertes der stimmlosen Komponente mit dem Wert für eine stimmhafte Komponente, um die Ausgangskurvenform zu bilden, und eine Vorrichtung, um den Wert in dem Digitalwertspeicher einmal pro Zyklus der Kanalauswahl auf den letzten Stand zu bringen.
9. 9. Sprechsynthetisiereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer stimmhaften Tondarstellung, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer stimmlosen Tondarstellung, eine Vorrichtung zum Kombinieren von Tondarstellungen, eine Vorrichtung zum Modifizieren der Amplitude einer Tondarstellung, eine Vorrichtung zum Registrieren von Parametern eines gewünschten Tones, und eine Steuervorrichtung, die auf die registrierten Parameter anspricht, um das selektive Aufgeben von Tondarstellungen an die Kombinier- und Modifiziervorrichtung zu steuern.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tondarstellungen Digitalwerte sind, in denen die Kombiniervorrichtung eine Summiervorrichtung zum Bilden der Summe der Werte entsprechend den Darstellungen der Sprechtonkomponenten aufweist, und in welchen die Modifiziervorrichtung eine Vorrichtung zum Multiplizieren eines Digitalwertes mit einem vorbestimmten Faktor enthält.

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    -f.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung so ausgelegt ist, daß sie die Reihenfolge des Aufgebens der Digitalwerte verändert, damit selektiv eine Modifizierung der Summe der stimmhaften und stimmlosen Tondarstellwerte und eine Modifizierung nur eines der Werte vor dem Summieren des multiplizierten Wertes mit den anderen Werten erzielt wird.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Ausgangsregister, in welchem die Modifiziervorrichtung ein Multipliziernetzwerk und die Steuervorrichtung einen Taktgebersignalgenerator sowie eine Vielzahl von Gattern aufweist, die die Summiervorrichtung und das Multipliziernetzwerk miteinander verbinden, wobei die Gatter in Abhängigkeit von den Zeitsteuersignalen und den registrierten Parametern gesteuert sind, um die Darstellungen der Sprechtonkomponenten der Summiervorrichtung zu unterschiedlichen Zeiten aufzugeben und die resultierenden Summenwertdarstellungen aus dem Multipliziernetzwerk selektiv in die Summiervorrichtung und in das Ausgangsregister zurückzuführen.
13. 13. Einrichtung nach einenuder Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die/stimmlose Tondarstellung erzeugende Vorrichtung einen rekursiven, pseudozufälligen Wertgenerator, der so ausgelegt ist, daß er die Ansammlung von Werten aus einer vorbestimmten Folge steuert, und eine Vorrichtung zur Speicherung des resultierenden Wertes der Ansammlung aufweist.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von stimmlosen Tondarstellungen erzeugt werden, deren jede einen unterschiedlichen stimmlosen Tontyp zugeordnet ist, wobei die Darstellungen in einer gemeinsamen Speichervorrichtung gespeichert werden.
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zur Erzeugung der stimmlosen Tondarstellung so ausgelegt ist, daß die gespeicherten Darstellungen in zyklischer Folge in Abhängigkeit von Zeitsteuersignalen

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    auf den letzten Stand gebracht werden.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kanälen im Multiplexbetrieb geschaltet sind, die nacheinander in zyklischer Folge ausgewählt werden, in der eine bestimmte Tondarstellung aus dem Speicher in Abhängigkeit von der Übereinstimmung der für diesen Kanal spezifizierten Parameter zu dieser Darstellung ausgewählt wird, und in der die ausgewählte Darstellung zwischen der Auswahl bei aufeinanderfolgenden Zyklen auf den letzten Stand gebracht wird.

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