DE2917161A1 - Elektronisches lernhilfegeraet - Google Patents
Elektronisches lernhilfegeraetInfo
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- G10L13/047—Architecture of speech synthesisers
Description
Elektronisches Lernhilfegerät
Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf elektronische Lernhilfe-, Lehr- und Spielgeräte. Insbesondere bezieht sie
sich auf solche Geräte, die mit einer in einem kleinen Halbleiter-Chip gebildeten Vorrichtung zur Erzeugung synthetischer
Sprache ausgestattet sind.
Elektronische Lehrgeräte und elektronische Spiele sind bekannt. Beispielsweise ist in der US-PS 3 584 398 ein
kleines elektronisches Lernhilfegerät beschrieben, das dazu dient, Kindern unter Verwendung beliebig ausgewählter
Probleme das Rechnen zu lehren. Außerdem sind Lehrgeräte bekannt, in denen herkömmliche Kinofilm- oder
Videoband-Verfahren dazu benutzt werden, einem Studenten sowohl Ton- als auch Bildinformationen darzubieten,
wobei diese Geräte Vorrichtungen enthalten, mit deren Hilfe dem Studenten Fragen gestellt werden können und
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die Antworten vom Studenten empfangen und korrigieren können. Ein solches automatisches Lehrgerät ist in
einem Aufsatz von Paul. K. Weimar in "IRE Transactions on Education", Juni 1958 beschrieben. Ein Lehrgerät,
das mit Filmprojektoren oder Videobandmaschinen arbeitet, ist jedoch umfangreich, schwer und ziemlich
teuer in der Herstellung. Außerdem ist es erwünscht, die von dem Lernhilfegerät gestellten Fragen zumindest
teilweise auf Zufallsbasis zu stellen; diese Funktion kann natürlich bei Anwendung von Ton- oder Videobändern
oder von Filmprojektoren nur mit Schwierigkeiten verwirklicht werden.
Es sind auch bereits verschiedene Verfahren zum synthetischen Erzeugen der menschlichen Sprache aus digitalen
Daten angegeben worden. Einige der angewendeten Verfahren sind kurz in dem Aufsatz "Voice signals :bit by bit",
Seiten 28 bis 34 in "IEEE Spectrum" vom Oktober 1973
beschrieben. Ein bedeutendes Verfahren zum synthetischen Erzeugen der menschlichen Sprache und auch das Verfahren,
das in dem anschließend zu beschreibenden Sprachsynthese-Chip
angewendet wird, werden als lineare Voraussagecodierung bezeichnet. Eine genaue Erläuterung dieses Verfahrens
findet sich in dem Aufsatz "Speach Analysis and Synthesis by linear production of Speach Wave"
von B.ß.Atal und Susan L.Hanauer, der im "Journal of the Acoustical Society of America", Seiten 637 bis
650, Band 50, Nr.2, Teil 2 veröffentlicht wurde.
In der Patentanmeldung P 28 26 570.5 ist ein Gitterfilter beschrieben, das auf einem einzigen Halbleiter-Chip
gebildet werden kann. Der hier zu beschreibende Sprachsynthese-Chip macht von dem in der zuvor erwähnten
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Patentanmeldung beschriebenen Gitterfilter Gebrauch·
Mit Hilfe der Erfindung soll das Lernhilfegerät oder
Lernspielgerät so ausgestattet werden,daß es in hörbarer Weise Fragen an seinen Benutzer stellt. Das mit Hilfe
der Erfindung zu schaffende Lernhilfegerät soll so ausgebildet sein, daß es von der Bedienungsperson
eine Antwort auf eine gestellte Frage empfängt und die Bedienungsperson darüber informiert, ob die eingegebene
Antwort richtig ist oder nicht. Dabei soll es möglich sein, die Fragen in beliebig auswählbarer
Weise zu stellen. Die Sprachsyntheseschaltung soll auf einem kleinen Halbleiter-Chip gebildet sein, so daß
das ganze sprechende Lernhilfegerät einfach als tragbares
Gerät aufgebaut werden kann.
Wie dies alles erreicht wird, wird nun beschrieben<Oie
von dem Gerät zu stellenden Fragen sind als digitale Codegruppen in einem Speicher abgespeichert. Dieser
Speicher ist vorzugsweise ein nichtflüchtiger, energieunabhängiger Speicher, so daß die Fragen nicht gelöscht
werden, wenn die Versorgungsenergie vom Gerät abgeschaltet wird-. Am Ausgang des Speichers ist eine Sprachsyntheseschaltung
angeschlossen, die die darin gespeicherten zusätzlichen Signale in hörbare Sprache umwandelt.
Mehrere Arten von Sprachsyntheseschaltungen sind bekannt. In der beschriebenen Ausführungsform
wird die Sprachsyntheseschaltung unter Anwendung der
linearen Voraussagecodierung ausgeführt und auf einem einzigen Halbleiter-Chip integriert. Zur Umwandlung
der Ausgangssignale der Sprachsyntheseschaltung in
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hörbare Töne werden ein Lautsprecher oder Ohrhörer und, falls es erforderlich ist, ein Verstärker verwendet.
Vorzugsweise sind ein Tastenfeld und eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, die vorzugsweise für alphanumerische
Zeichen geeignet sind. Die Anzeigevorrichtung und das Tastenfeld sind vorzugsweise über eine Steuerschaltung
mit der Sprachsyntheseschaltung und mit dem Speicher
verbunden. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird
die Funktion der Steuerschaltung mittels eines in geeigneter Weise programmierten Mikroprozessors erzielte
Die Steuerschaltung steuert den Speicher so, daß er die einer zu stellenden Frage entsprechenden digitalen
Signale ausgibt, wobei die Frage vorzugsweise beliebig aus mehreren in ihm gespeicherten Fragen ausgewählt ist.
Die gestellte Frage wird mit Hilfe der Sprachsyntheseschaltung
zusammen mit dem Lautsprecher oder Ohrhörer in hörbare Töne umgewandelt. Der Speicher speichert
vorzugsweise auch Daten," die die richtige Antwort auf die gestellte Frage angeben, wobei diese Daten
der Steuerschaltung zugeführt werden. Wenn die Bedienungsperson die gestellte Frage durch Eingeben der
Antwort am Tastenfeld beantwortet, vergleicht die Steuerschaltung die eingegebene Antwort mit der im
Speicher gespeicherten Antwort, und die Bedienungsperson wird über das Vergleichsergebnis informiert.
Die Bedienungsperson kann entweder in sichtbarer Form mittels der Anzeigevorrichtung oder in hörbarer Form
mittels der Sprachsyntheseschaltung und mittels des Lautsprechers beispielsweise mit "very good" (sehr gut),
falls die richtige Antwort gegeben wurde, oder mit "no try again" (nein, versuche noch einmal), falls
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die falsche Antwort gegeben wurde, informiert werden. Die gestellten Fragen können ziemlich komplizierte,
lange Fragen sein, oder sie können wie im Fall des beschriebenen Ausführtmgsbeispiels aus dem Ausprechen
eines Worts und dem Warten auf das richtige Buchstabieren dieses Worts bestehen. Je kürzer die gestellte Frage ist,
desto größer ist natürlich die Anzahl der in einem Speicher mit gegebener Kapazität abspeicherbaren Fragen.
Das Lernhilfegerät ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es mehrere Schwierigkeitsgrade aufweist. Der einfachste
Schwierigkeitsgrad kann Wörter wie "dog" (Hund), "cat" (Katze), "time" (Zeit) umfassen, während der nächste
Schwierigkeitsgrad Wörter wie "mother", (Mutter), "flower" (Blume) und dergleichen umfassen kann, usw.
Die bestimmten Wörter, die für eine gegebene Wortsammlung ausgewählt sind, sind natürlich nur eine Frage
der Auswahl. Die Steuerschaltung steuert vorzugsweise, aus welchem Schwierigkeitsgrad die gestellte Frage in
beliebiger Weise ausgewählt werden soll. Der bestimmte Schwierigkeitsgrad wird auf Grund von Befehlen ausgewählt,
die über das Tastenfeld oder mittels anderer Vorrichtungen eingegeben werden. Nachdem die Bedienungsperson eine
richtige Antwort gegeben hat, beispielsweise die richtige Schreibweise des Worts "spoken" (gesprochen),
fährt das T.ernhilfegerät vorzugsweise mit der Auswahl eines anderen beliebigen Worts fort. Wenn eine falsche
Antwort gegeben wird, verursacht die Steuerschaltung vorzugsweise das erneute Angeben des Worts, nachdem die
Bedienungsperson darüber informiert worden ist, daß die Antwort falsch war; wenn die Bedienungsperson weiterhin
eine falsche Antwort gibt, gibt die Steuerschaltung mittels der Anzeigevorrichtung oder der Sprachsyntheseschaltung
die richtige Antwort, worauf sie fortfährt,
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in beliebiger Weise ein weiteres Wort oder eine weitere zu stellende Frage auszuwählen. Das Lernhilfegerät
ist in einem leicht tragbaren Gehäuse untergebracht. Die Größe des Halbleiter-Chips mit
der Sprachsyntheseschaltung liegt in der Größenordnung
von 28,2 mm2 (45 000 mil2), wobei die
herkömmlichen Regeln der MOS-Technologie und ein herkömmliches P-MOS-Herstellungsverfahren angewendet
werden. Bei Verwendung des C-MOS-Herstellungsverfahrens
würde die Größe des Halbleiter-Chips natürlich geringfügig zunehmen. Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist das Lernhilfegerät vorzugsweise auch mit anderen Betriebsarten ausgestattet, die noch
genauer erläutert werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine Vorderansicht eines sprechenden Lernhilfegeräts,
Fig.2 Einzelheiten der Segmente der Anzeige,
Fig.3 ein Blockschaltbild der das Lernhilfegerät vorzugsweise
bildenden Hauptbestandteile,
Fig.4a und 4b seitlich aneinandergefügt ein zusammengesetztes
Blockschaltbild des Sprachsynthese-Chips,
Fig.5 ein Zeitdiagramm verschiedener Zeitsteuersignale,
die vorzugsweise in der Sprachsyntheseschaltung angewendet
werden,
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Fi ς. 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Datenkompressionsschemas,
das vorzugsweise zur Reduzierung der für die Syntheseschaltung erforderlichen Datenrate
angewendet wird,
Fig.7a und 7b ein zusammengesetztes Logikschaltbild der
Festspeicher/Steuerwerk-Schnittstellenschaltungen der Sprachsyntheseschaltung,
Fig.8a, 8b, 8c ein zusammengesetztes Logikschaltbild
der Schnittstellenlogik
Fig.9a und 9b ein zusammengesetztes Logikschaltbild der
Interpolationsschaltung,
Fig.10a und 10b ein zusammengesetztesLogikschaltbild
des Matrixmultiplizierers,
Fig.11a und 11b ein zusammengesetztes Logikschaltbild des
Gitterfilters und des Anregungsgenerators der Sprachsyntheseschaltung,
Fig.12a und 12b schematische Schaltbilder des Parameter-Schreib/Lese-Speichers,
Fig.13a und 13b schematische Schaltbilder des Parameter-Festspeichers
,
Fig.14a und 14b ein zusanmengesetztes Schaltbild des
Chirp-Festspeichers,
Fig.15a und 15b ein zusammengesetztes Blockschaltbild
des als Steuerschaltung zu verwendenden Mikroprozessors,
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Fig.16a und 16b ein zusammengesetztes Logikschaltbild
des Segmentdecodierers des Mikroprozessors,
Fig.17 ein Schaltbild der Stellenausgabepuffer und Stellenregister des Mikroprozessors,
Fig.18 die KB-Wählschaltung des Mikroprozessors,
Fig„19 ein Blockschaltbild der Festspeicher 12a, 12b,
13a oder 13b,
Fig.20a bis 2Oe ein zusammengesetztes Logikschaltbild
der Steuerlogik für die Festspeicher 12a, 12b, 13 a oder 13b,
Fig.21a und 21b ein zusammengesetztes Logikschaltbild
der X- und Y-Adressendecodierer und der Speicherzellenmatrix
und -
Fig,22 in etwa 50-facher Vergrößerung eine Draufsicht
auf den Sprachsynthese-Chip, wobei die Metallmaske dargestellt ist.
In Fig.1 ist ein sprechendes Lernhilfegerät nach der
Erfindung in einer Vorderansicht dargestellt. Das Lernhilf egerät enthält ein Gehäuse 1, in dem elektronische
Schaltungen untergebracht sind, die vorzugsweise auf (nicht dargestellten) integrierten Schaltungen gebildet
sind. Diese Schaltungen sind mit einer Anzeigevorrichtung 2, einem Tastenfeld 3 und einem Lautsprecher A oder einer
anderen Vorrichtung mit einer Sprechspule, die in Fig.1
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auch nicht dargestellt ist, verbunden. Es sind jedoch die Öffnungen 4a dargestellt, hinter denen der Lautsprecher
4 vorzugsweise angebracht ist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Anzeigevorrichtung vorzugsweise
eine Vakuum-Fluoreszenzanzeige, doch können auch andere Anzeigevorrichtungen, beispielsweise ein Feld
aus Leuchtdioden, Flüssigkristallanzeigen, elektrochrome Anzeigen, Gasentladungsanzeigen benutzt werden, falls
es erwünscht ist. Bei der hier vorliegenden Ausführung ist die Anzeige mit acht Zeichenpositionen gewählt worden.
Das Tastenfeld 3 des Lernhilfegeräts enthält im beschriebenen Ausführungsbeispiel 40 Tastenschalterpositionen,
von denen 26 dazu benutzt werden, die Buchstaben des Alphabets in das Gerät einzugeben. Fünf der übrigen 14
Tastenschalterpositionen werden für Betriebsarttasten für die folgenden Betriebsarten benutzt: Ein/Buchstabieren,
Lernen, Wörter Ratespiel, Codeknacker und Zufallsbuchstabe; weitere fünf Tastenschalterpositionen
werden für Steuerfunktionen benutzt, die von dem Lernhilf egerät in den Betriebsarten " Eingabe ", "Sage es
nochmal ", "Erneut wiedergeben", "Löschen" und "Start". Die restlichen vier Tastenschalterpositionen werden für
eine Apostrophtaste, eine Leertaste, eine Wortlisten-Auswahltaste und eine Abschalttaste verwendet. Vom Lernhilfegerät
gesprochene Wörter und die richtige Schreibweise dieser Wörter sind in Form digitaler Informationen
in einem oder in mehreren Festspeichern abgespeichert.
Das in Fig.1 dargestellte Lernhilfegerät kann aus einer
Batterie oder aus einer externen elektrischen Energiequelle mit Versorgungsenergie gespeist werden. Das Gehäuse
besteht vorzugsweise aus Spritzgußkunststoff, und die Schalter des Tastenfeldes können in Form von zwei 5x8-
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Matrizen aus Tastenschaltern gebildet sein, wie in der US-PS 4 005 293 beschrieben ist, falls es erwünscht ist.
Natürlich können auch andere Gehäusematerialien oder Schalter benutzt werden.
Nachdem nun das Äußere des Lernhilfegeräts beschrieben
worden ist, werden nun zunächst die verschiedenen Betriebsarten erläutert, in denen das Lernhilfegerät
arbeiten kann; daran anschließend werden die Blockschaltbilder und die genauen Logikdiagramme der verschiedenen
elektronischen Schaltungen erläutert, die zur Verwirklichung des in Pig.1 dargestellten Lernhilf
egeräts angewendet werden.
Das Lernhilfegerät hat in der vorliegenden Ausführungsform
fünf Betriebsarten, die nun beschrieben werden. Für den Fachmann ist klar, daß diese Betriebsarten natürlich
modifiziert, hinsichtlich ihrer Anzahl reduziert oder hinsichtlich ihrer Fähigkeiten erweitert werden können.
Auf Grund der speziellen Auslegung ist das vorliegende sprechende Lernhilfegerät mit folgenden Betriebsmöglichkeiten
ausgestattet: *
Die erste Betriebsart, nämlich die Betriebsart "Buchstabieren" wird automatisch eingegeben, wenn die "Ein"-Taste
gedrückt wird. Im Buchstabierbetrieb wählt das Lernhilfegerät auf Zufallsbasis 10 Wörter aus einer ausgewählten
Wortliste mit einem ausgewählten Schwierigkeitsgrad innerhalb der ausgewählten Wortliste aus. Die Wortliste
kann geändert werden, indem die Taste "Wortlistenauswahl" gedrückt wird, die mit einer äoftwaremässig ausgeführten
Flipflop-Schaltung in Verbindung steht, die jedesmal dann kippt, wenn die Taste "Wortlistenauswahl" gedrückt wird.
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Das Wortlistenauswahl-Flipflop bestimmt dann, aus welchen zwei Festspeichern die 10 Wörter auf ZufallsbasLs ausgewählt
werden, wie noch zu erkennen sein wird. Jede Wortliste enthält vorzugsweise Wörter, die in vier Schwierigkeitsgraden
angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt das Lernhilfegerät automatisch den niedrigsten
Schwierigkeitsgrad ein. Die Tatsache, daß der niedrigste Schwierigkeitsgrad ausgewählt worden ist, wird dadurch
angezeigt, daß in der Anzeigevorrichtung 2 der Ausdruck "SPELL A" wiedergegeben wird. Der Schwierigkeitsgrad kann
durch Drücken der B-, C- oder D-Tasten erhöht werden, worauf die Anzeigevorrichtung 2 als Reaktion darauf die Angaben
»SPELL B", »SPELL C" oder »SPELL D" wiedergibt. Nachdem
die Wortliste und der Schwierigkeitsgrad ausgewählt worden sind, wird die Starttaste gedruckt, worauf das Lernhilfegerät
beginnt, auf Zufallsbasis 10 Wörter auszuwählen und das Wort "spell"(Buchstabiere) und daran anschließend das
erste, auf Zufallsbasis·ausgewählteWort zu sagen. An der
am weitesten links liegenden Zeichenposition erscheint dann ein Gedankenstrich, nämlich das Segment D in der
Anzeigevorrichtung 2 (Flg.2). An diesem Zeitpunkt kann der Student dann entweder die Schreibweise des Worts
eingeben und dann die Eingabetaste drücken oder die Taste "sage es nochmal" drücken. Der Student kann auch
die Löschtaste drücken, wenn er feststellt, daß die eingegebene Schreibweise falsch ist, bevor er die Eingabetaste
gedrückt hat ; der Student kann dann erneut versuchen, die richtige Schreibweise einzugeben. Die
Taste "sage es nochmal"; hat zur Folge, daß das Wort von dem Lernhilfegerät nochmal gesprochen wird. In
einigen Ausführungsformen kann das nochmalige Drücken der Taste "sage es nochmal" zur Folge haben, daß das
ausgewählte Wort wiederholt wird, jedoch mit langsamerer Geschwindigkeit. Wenn der Student die Schreibweise des
Worts unter Verwendung der Magnettasten am Tastenfeld 3 eingibt, erscheint die eingegebene Schreibweise an der
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Anzeigevorrichtung 2, wobei eine Verschiebung von links
nach rechts stattfindet, wenn die Buchstaben eingegeben werden. Im Anschluß an das Drücken der Eingabetaste
vergleicht das Lernhilfegerät die vom Studenten eingegebene Schreibweise mit einer richtigen Schreibweise,
die in einem der Festspeicher gespeichert ist, und es gibt dem Studenten in Worten an, ob die eingegebene
Schreibweise richtig oder falsch war. Die in Worten gesprochene Antwort ist ebenfalls als digitale Information
in einem Festspeicher gespeichert. Falls es erwünscht ist, kann natürlich gleichzeitig oder als
Alternative auch eine sichtbare Antwort gegeben werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erhält
der Student zwei Möglichkeiten zum richtigen Buchstabieren des Worts, worauf das Lernhilfegerät
das Wort ( über den Lautsprecher 4) gesprochen und(über die Anzeigevorrichtung 2) in sichtbarer
Weise für den Studenten buchstabiert und zum nächsten Wort aus der Gruppe der zehn auf Zufallsbasis ausgewählten Wörter weitergeht.
Am Ende der Prüfung des Buchstabierens von 10 auf Zufallsbasis ausgewählten Wörtern gibt das Lernhilf
egerät die Anzahl der richtigen und falschen Antworten gesprochen und in sichtbarer Weise wieder.
Damit dem Studenten ein zusätzlicher Antrieb gegeben wird, gibt das Lernhilfegerät vorzugsweise eine hörbare
Antwort, die von der Richtigkeit der Buchstabiervorgänge abhängt. Im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel spielt
das Lernhilfegerät eine Melodie, bei der die Anzahl der Töne von der Richtigkeit der Buchstabiervorgänge des
Studenten für die Gruppe der ausgewählten Wörter abhängt. Die Verwendung der Funktionstasten für "Eingabe",
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"Sage es nochmal", "Löschen" und "Start" ist nun für
die Betriebsart "Buchstabieren" beschrieben worden. Es gibt eine zusätzliche Funktionstaste, nämlich die Taste
"Wiederholung", deren Funktion noch nicht beschrieben worden ist. Diese Taste "Wiederholung" hat die Wirkung,
daß das Lernhilfegerät die Gruppe der zehn auf Zufallsbasis ausgewählten Wörter wiederholt, nachdem diese
Gruppe beendet worden ist, oder daß das Lernhilfegerät wieder mit dem ersten Wort der Gruppe aus zehn Wörtern
beginnt, wenn diese Taste im Verlauf der Gruppe gedrückt wird. Der Student kann am Ende der Gruppe aus zehn Wörtern
Jedoch auch die Taste "Start" drücken, die die Zufallsauswahl einer weiteren Gruppe aus zehn Wörtern aus der
ausgewählten Wortliste auslöst.
Beispiele der Probleme beim Buchstabierbetrieb sind in der Tabelle I angegeben; dabei sind Beispiele für die
Tastenbetätigungen, die der Student während der angegebenen Beispiele vornehmen kann, zusammen mit den vom
Lernhilfegerät an der Anzeigevorrichtung 2 und mittels des Lautsprechers 4 gegebenen Antworten in einer Liste zusammengestellt
.
Die Betriebsart "Lernen" wird durch Drücken der Taste "Lernen" eingegeben. Im Lernbetrieb wählt das Lernhilfegerät
nach dem Drücken der Starttaste auf Zufallsbasis 10 Wörter aus der ausgewählten Wortliste bei dem ausgewählten
Schwierigkeitsgrad aus, und es zeigt dann, das erste ausgewählte Wort an der Anzeigevorrichtung 2
an; etwa eine Sekunde später sagt das Gerät "Sage es". Etwa zwei Sekunden danach spricht das Lernhilfegerät
das an der Anzeigevorrichtung 2 angezeigte Wort aus. Während dieses Zeitintervalls hat der Student die
Möglichkeit zu versuchen, das an der Anzeigevorrichtung angezeigte Wort auszusprechen; das Lernhilfegerät fährt
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dann fort, die Aussprache des Worts zu demonstrieren. Nach dem Durchlauf der zehn auf Zufallsbasis ausgewählten
Wörter kehrt das Lernhilfegerät automatisch in den zuvor erwähnten Buchstabierbetrieb zurück, wobei jedoch die
zehn während des Buchstabierbetriebs geprüften Wörter zehn Wörter sind, die zuvor während des Lernbetriebs
angezeigt wurden. Im Lernbetrieb sind die Tasten "sage es nochmal", "Löschen", "Wiederholen" und "Eingabe"
unwirksam. Der Schwierigkeitsgrad wird wie im Buchstabierbetrieb ausgewählt, jedoch zeigt das Lernhilfegerät im
Lernbetrieb die verschiedenen Schwierigkeitsgrade in der Form "say it A" (sage es A), "say it B" (sage
es B) usw. wiedergibt. Das Drücken der Starttaste hat die Wirkung, daß das Lernhilfegerät eine weitere
Probe aus zehn Wörtern im Lernbetrieb auswählt. Beispiele für die beim Lernbetrieb auftretenden Probleme sind
in der Tabelle II zusammengestellt.
Der Wörterratebetrieb wird eingegeben, indem die Taste
"Wörter raten" gedrückt wird. Im Wörterratebetrieb wählt das Lernhilfegerät auf Zufallsbasis ein Wort
aus der ausgewählten Wortliste aus und gibt an einer Anzahl von Zeichenpositionen auf der Anzeigevorrichtung
Sedankenstriche wieder; die Anzahl der Zeichenpositionen entspricht dabei der Anzahl der Buchstaben des ausgewählten
Worts. Wenn das Lernhilfegerät beispielsweise das Wort "course" auswählt, dann erscheinen Gedankenstriche
an sechs der acht Zeichenpositionen der Anzeigevorrichtung 2, wobei mit der am weitesten links liegenden
Zeichenposition begonnen wird und die Fortsetzung nach rechts für sechs Zeichenpositionen erfolgt. Der Gedankenstrich
wird in dem Zeichen der Anzeigevorrichtung dargestellt, indem die D-Segmente der jeweiligen Zeichen-
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Positionen erregt werden (siehe Fig.2). Das das Gerät bedienende Kind kann dann geratene Buchstaben in das
ausgewählte Wort durch Drücken der Buchstabfntasten am Tastenfeld 3 eingeben. Bei einer richtigen Wahl
gibt das Lernhilfegerät eine hörbare Antwort aus vier Tönen, und es zeigt jeden Ort an, an dem der
ausgewählte Buchstabe in dem ausgewählten Wort auftritt. Sobald Buchstaben richtig erraten worden sind, bleiben
sie bis zum Ende des Spiels in der Anzeigevorrichtung. Für falsch geratene Buchstaben gibt das Lernhilfegerät
vorzugsweise keine Antwort, doch könnte es auch beispielsweise "incorrect guess"(Falsch geraten ) sagen. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel hat das Kind sechs Falschratemöglichkeiten.
Beim siebten falschen Raten sagt das Lernhilfsgerät " I win" (ich gewinne). Wenn das
Kind jedoch alle Buchstaben richtig geraten hat, bevor es siebenmal unrichtig geraten hat, sagt das
Lernhilfegerät "you win" (Du gewinnst) und gibt eine hörbare Antwort aus vier Tönen. Im Wörterratebetrieb
ermöglicht das Lernhilfegerät dem Kind also allein oder mit anderen Kindern das herkömmliche Buchstabierspiel
zu spielen, das als "Männchen aufhängen"(hang man)bekannt ist.
Beispiele der beim Wörterraten auftretenden Probleme sind in der Tabelle III zusammengestellt.
Das Lernhilfegerät weist eine weitere Betriebsart auf, die als "Codeknacker" bekannt ist; diese Betriebsart
wird durch Drücken der Taste "Codeknacker" eingegeben. In dieser Betriebsart kann das Kind wahlweise
irgendein Wort eingeben, und nach dem Drücken der Eingabetaste werden die Buchstaben der Anzeige gemäß
einer vorbestimmten Codierung ausgetauscht. Im Codeknackerbetrieb kann das Lernhilfegerät also dazu benutzt
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werden, vom Kind ausgewählte Wörter zu verschlüsseln. Das Lernhilfegerät kann im Codeknackerbetrieb auch
dazu benutzt werden, die verschlüsselten Wörter wieder zu entschlüsseln, indem die verschlüsselten Wörter
eingegeben werden, und die Eingabetaste gedrückt wird.
Eine weitere Betriebsart des Lernhilfegeräts ist der Zufallsbuchstabenbetrieb, der durch Drücken der Taste
"Zufallsbuchstabe" eingegeben wird. In dieser Betriebsart zeigt das Lernhilfegerät als Antwort auf das Drücken
derStarttaste automatisch einen auf Zufallsbasis ausgewählten Buchstaben des Alphabets in der ersten Zeichenposition
der Anzeigevorrichtung 2 an. Die Buchstaben des Alphabets treten etwa proportional zu ihrem Vorkommen
in der englischen Sprache auf; die häufiger vorkommenden Buchstaben werden daher häufiger angezeigt, als die
weniger häufig benutzten Buchstaben. Wenn die Starttaste erneut gedrückt wird, wird ein weiterer auf
Zufallsbasis ausgewählter Buchstabe in der ersten Zeichenposition angezeigt-, und der zuvor ausgewählte
Buchstabe bewegt sich nach rechts zur zweiten Zeichenposition, was als Antwort auf weitere Betätigungen
der Zufallsbuchstabentaste fortgesetzt wird.
In Fig.2 ist eine bevorzugte Anordnung der Segmente der Anzeigevorrichtung 2 dargestellt. Die Anzeigevorrichtung
2 weist vorzugsweise acht Zeichenpositionen auf, von denen jede mit 16 Segmenten versehen
ist; ein Zeichen besteht aus 14 Segmenten, die so angeordnet sind, daß ungefähr eine britische Flagge
entsteht, während weitere zwei Segmente für einen Apostroph und einen Dezimalpunkt vorgesehen sind.
In Fig.2 sind dieSegmente A bis N etwa in der Form der britischen Flagge angeordnet, während das Segment AP
einen Apostroph und das Segment DP einen Dezimalpunkt bilden. An die Segmente A bis N, DP und AP sind an den
acht Zeichenpositionen der Anzeigevorrichtung 2 Segment-
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leiter Sa bis Sn, Sdpt und Sap angeschlossen. Für Jede
Zeichenposition ist auch eine gemeinsame Elektrode D1 bis D8 vorgesehen. Wenn die Anzeigevorrichtung 2 von
einer Vakuum-Fluoreszenzanzeigevorrichtung gebildet ist, sind die Segmentelektroden Anoden in der Vakuum-Fluoresaenzanzeigevorrichtung,
während jede gemeinsame Elektrode vorzugsweise von einem 3eder Zeichenposition
zugeordneten Gitter gebildet ist. Durch Multiplex!eren
der Signale an den Segmentleitern (Sa-Sn, Sdpt und Sap) mit Signalen an den gemeinsamen Zeichenelektroden (D1
bis D8), kann die Anzeigevorrichtung veranlaßt werden, die verschiedenen Buchstaben des Alphabets, einen Punkt,
einen Apostroph und verschiedene Zahlen darzustellen. Bei einer geeigneten Erregung der Leiter für die Segmente
A, B, C, E und F bei entsprechender Erregung der gemeinsamen Elektrode D1 wird der Buchstabe A an der ersten
Zeichenposition der Anzeigevorrichtung 2 angezeigt. Durch entsprechendes Ansteuern der Leiter für die Segmente
A, B, S, D, H, I und J bei Erregung der gemeinsamen Elektrode D2 wird an der zweiten Zeichenposition der
Anzeigevorrichtung 2 der Buchstabe B wiedergegeben. Durch eine entsprechende Erregung der Segmentleiter
und gemeinsamen Elektroden können alle anderen Buchstaben des Alphabets sowie der Apostroph, der Punkt
und auch Ziffern gebildet werden. Im Betrieb werden die gemeinsamen Elektroden D1 bis D8 nacheinander durch
Anlegen einer geeigneten Spannung erregt, wenn ausgewählte Segmentleiter durch ihre entsprechenden Spannungswerte zur Erzeugung der Wiedergabe von Zeichen auf
der Anzeigevorrichtung 2 erregt werden. Es könnten aber auch die Segmentelektroden sequentiell erregt
werden, wenn die gemeinsamen Elektroden in ausgewählter Weise zur Erzeugung einer Wiedergabe auf
der Anzeigevorrichtung 2 erregt werden.
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In Fig.3 ist ein Blockschaltbild mit den Hauptbaueinheiten
dargestellt, aus denen das beschriebene Ausführungsbeispiel des sprechenden Lernhilfegeräts zusammengesetzt
ist. Die Elektronik des Lernhilfegeräts kann in drei Hauptfunktionsgruppen unterteilt werden, nämlich in eine
Steuerschaltung 11, eine Sprachsyntheseschaltung 10 und einen Festspeicher 12 ( ROM ). In der hier beschriebenen
Ausführungsform sind diese elektronischen Hauptfunktionsgruppen jeweils auf eigenen integrierten
Schaltungs-Chips integriert; die Ausnahme bildet dabei die den Festspeicher 12 gebildencte Funktionsgruppe, die
auf zwei integrierten Schaltungs-Chips integriert ist.
Die Sprachsyntheseschaltung 10 ist also vorzugsweise als eine integrierte Schaltung ausgebildet, die in
Fig.3 als Block 10 dargestellt ist| die Steuerschaltung ist ebenfalls als eine eigene integrierte Schaltung
ausgeführt, die in Flg.3 als Block 11 dargestellt ist. Die Wortliste des Lernhilfegeräts ist in der
Festspeicher - Funktionsgruppe gespeichert, die sowohl die richtige Schreibweise der Wörter als
auch die Rahmen aus digitalen Codegruppen speichert, die von.der Sprachsyntheseschaltung 10 in ein elektrisches
Signal umgesetzt werden, das einen Lautsprecher oder eine andere mit einer Stimmspule ausgestattete
Vorrichtung ansteuert. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Festspeicher 12 vorzugsweise eine
Speicherkapazität für 262 144 Bits. Auf Grund der speziellen Auslegung sind die 262 144 Datenbits auf
zwei getrennte Festspeicher-Chips aufgeteilt, die in Fig.3 mit 12A und 12B bezeichnet sind. Die Speicher-
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kapazität des Festspeichers 12 ist eine Frage der Auslegung; bei Anwendung der anschließend mit Bezugnahme auf Fig.6
näher erläuterten Datenkompressi onsmerkmale können die
262 144 Bits des Festspeichers dazu benutzt werden, größenordnung smässig etwa 250 Wörter der gesprochen
wiedergegebenen Sprache und ihre richtige Schreibweise sowie verschiedene Töne und vom Lernhilfegerät gesprochene
Lob- und Korrektursätze speichern.
Wie unter Bezugnahme auf Fig.1 erläutert wurde, hat die
Wortlistenwähltaste die Wirkung, daß das Lernhilfegerät
Wörter aus jeweils einer anderen Wortliste auswählt. In Fig.3 ist die Grundwortliste, die beim Lernhilfegerät
benutzt wird, in den Festspeicher 12A und 12B zusammen mit der Schreibweise der Wörter und entsprechenden
Ausdrücken, die das Lernhilfegerät während der verschiedenen Betriebsarten ausspricht, gespeichert.
Die zweite Wortliste, die durch Drücken derWortlistenwähltaste ausgewählt werden kann, 1st vorzugsweise in
zwei weiteren Festspeichern 13A und 13B gespeichert. In Fig.3 sind diese Festspeicher mit gestrichelten
Linien dargestellt, da sie vorzugsweise von der das Gerät benutzenden Person in das Lernhilfegerät eingesteckt
werden und im Normalfall nicht im Gerät enthalten sind; Wenn das Gerät von Kindern benutzt wird,
wird der Wechsel der Festspeicher vorzugsweise von einem Erwachsenen vorgenommen, da Kinder nicht die
notwendige manuelle Geschicklichkeit haben können. Auf diese Weise können verschiedene "Bibliotheken"
aus Wortlisten für die Benutzung durch das Lernhilfegerät zur Verfügung gestellt werden.
Die Anzahl der Schaltungs-Chips,auf denen das Lernhilf
egerät verwirklicht ist, ist eine Frage der Auslegung; mit der Verbesserung der LSI-Verfahren (Verfahren
der Integration in großem Maßstab), beispielsweise
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unter Verwendung von Elektronenstrahlätzverfahren oder
anderen Verfahren, kann die Anzahl der integrieten Schaltungs-Chips von vier auf einen einzigen Chip reduziert
werden.
Die Sprachsyntheseschaltung 10 ist über einen Datenweg 15 mit den Festspeichern und über einen Datenweg 16 mit
der Steuerschaltung 11 verbunden. Die Steuerschaltung 11, die von einer entsprechend programmierten Mikroprozessoranordnung
gebildet sein kann, betätigt vorzugsweise die Anzeigevorrichtung 2, indem sie an die Segmentleiter Sa
bis Sn, Sdpt und Sap Segmentinformationen und an die Anschlüsse der gemeinsamen Elektroden D1 bis D8 Zeichenpositionsinformationen
anlegt. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel liefert die Steuerschaltung 11 vorzugsweise
auch die Heizdrahtenergie an die Anzeigevorrichtung 2, wenn für diese eine Vakuum-Fluoreszenzanzeigevorrichtung
benutzt wird. Bei Verwendung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
einer elektrouhromen Anzeigevorrichtung, einer Leuchtdioden-Anzeigevorrichtung oder einer Gasentladungs-Anzeigevorrichtung
ist diese Heizdrahtenergie natürlich nicht erforderlich. Die Steuerschaltung 10
tastet auch das Tastenfeld 3 ab, um darin gedrückte Tasten festzustellen. Das Tastenfeld 3 weist 40 Schaltpositionen
auf, die in Fig.3 schematisch dargestellt sind; die Schaltpositionen liegen an den Stellen, an
denen sich die Leiter innerhalb des von einer gestrichelten Linie umgebenen Blocks, der mit 3 bezeichnet ist, in
Fig.3 überkreuzen. Das Schließen eines Schalters hat zur Folge, daß die in Fig.3 als Überkreuzungen dargestellten
Leiter miteinander verbunden werden. Bei 3' ist der an einer Leiterüberkreuzung bei 3 vorhandene
Schalter genauer dargestellt. Zusätzlich zur Betätigung der Anzeigevorrichtung 2 und zur Festeteilung gedrückter
Tasten am Tastenfeld 3 hat die Steuerschaltung 11 auch die
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Funktion der Abgabe von Adressen zur Adressierung der Festspeicher 12A und 12B (über die Sprachsyntheseschaltung
10) und des Vergleichs der richtigen Schreibweise aus den Festspeichern 1.2A oder 12B mit der von
einem Studenten am Tastenfeld 3 eingegebenen Schreibweise; andere Aufgaben werden noch zu erkennen sein. Adressen
aus der Steuerschaltung 11 werden den Festspeichern 12A, 12B von der Sprachsyntheseschaltung 10 zugeführt, da
diese vorzugsweise mit Puffern ausgestattet ist, die mehrere Festspeicher adressieren können, wie noch zu
erkennen sein wird. Auf Grund eines Chip-Auswahlsignals, das von der Sprachsyntheseschaltung 10 an alle Festspeicher
übertragen wird, gibt vorzugsweise nur einer der zwei Festspeicher als Reaktion auf die Adressierung
■ Informationen ab. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel überträgt die Steuerschaltung 1 die Adressen
an die Festspeicher über die Sprachsyntheseschaltung 10,
so daß nur deren Ausgangspuffer zur gleichzeitigen Adressenübertragung zu mehreren Festspeichern dimensioniert
werden müssen. Natürlich könnten auch die Ausgangspuffer der Steuerschaltung 11 für die gleichzeitige
Informationsübertragung zu mehreren Festspeichern dimensioniert werden; in gewissen Ausführungsformen
kann es daher erwünscht sein, die Steuerschaltung 11 direkt mit den Festspeichern zu verbinden.
Wie noch zu erkennen sein wird, erzeugt die Sprachsyntheseschaltung
10 synthetisch menschliche Sprache oder andere Töne entsprechend Datenrahmen, die in
den Festspeichern 12A, 12B oder 13A, 13B gespeichert sind. In der Sprachsyntheseschaltung 10 wird von
einem digitalen Filter Gebrauch gemacht, wie es in der
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Patentanmeldung P 28 26 570.5 beschrieben ist. Bei der nachfolgenden Erläuterung der Sprachsyntheseschaltung
wird angenommen, daß der Leser die Arbeitsweise des in der genannten Patentanmeldung beschriebenen Filters
grundsätzlich versteht; Der Leser wird daher angeregt, vor dem Einstieg in die nachfolgende genaue Erläuterung
der Sprachsyntheseschaltung die erwähnte Patentanmeldung
zu lesen. Die Sprachsyntheseschaltung 10 enthält auch einen Digital-Analog-Umsetzer zum Umsetzen der digitalen
Ausgangssignale des Filters in Analogsignale zur Ansteuerung des Lautsprechers 4 oder einer anderen Stimmspulenvorrichtung.
Die Sprachsyntheseschaltung 10 enthält auch Takt-, Steuer-, Datenspeicher- und Datenkompressionsanordnungen,
die nachfolgend näher beschrieben werden.
Die Figuren 4a und 4b bilden zusammen das Blockschaltbild der Frequenzsyntheseschaltung 10. Die Frequenzsyntheseschaltung
10 enthält sechs Hauptfunktionsblöcke, die bis auf einen in den Figuren 4a und 4b genauer dargestellt
sind. Die sechs Hauptfunktionsblöcke sind die Zeitsteuerlogik 20, die Festspeicher-Steuerschaltungs-Schnittstellenlogik
21, die Parameterlade-, Parameterspeicher- und Parameterdecodierlogik 22, ein Parameterinterpolator
23, ein Filter- und Anregungsgenerator 24 und ein Digital-Analog-Umsetzer- und Ausgabeabschnitt
Diese Hauptfunktionsblöcke werden nun unter Bezugnahme auf die Figuren 5a, 5b, 6, 7a, 7b, 8a bis 8c, 9a, 9b,
10a bis 1Od und 11a, 11b beschrieben.
Nach den Figuren 4a und 4b koppelt die Schnittstellenlogik 21 die Sprachsyntheseschaltung 10 mit den Fest-909848/0572
η 17161
speichern 12Α und 12B und mit der Steuerschaltung 11.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Steueranschlußstifte 1 bis 8 (CTL1 bis CTL8), der Chipauswahl-Anschlußstift
(CS) und der Anschlußstift für den Prozessordatentakt (PDC) mit der Steuerschaltung
verbunden, während die Adressenanschlußstifte 1 bis 8 (ADD1 bis ADD8) und die Befehlsanschlußstifte
0,1(10, 11) mit den Festspeichern 12A und 12B und (falls sie benutzt werden, mit den
Festspeichern 13A, 13B) verbunden sind. Die
Schnittstellenlogik 21 sendet Adresseninformationen aus der Steuerschaltung 11 an die Festspeicher 12A, 12B,
und sie überträgt vorzugsweise digitale Informationen von den Festspeichern wieder zur Steuerschaltung 11
zurück. Außerdem überträgt die Schnittstellenlogik 21 Daten aus den Festspeichern zur Sprachsyntheseschaltung
10, und sie löst das Sprechen aus. Ein Chip-Wahlsignal
(CS) bewirkt die Freigabe von Tristate-Puffern 213 und
die Freigabe eines 3-Bit-Befehlshalteglieds 210. Ein
Prozessordatentaktsignal (PDC) bewirkt das Setzen des Halteglieds 210, so daß es die an den Anschlußstiften
CTL1 bis CTLA erscheinenden Daten aus der Steuerschaltung festhält. Das Befehlshalteglied 210 speichert einen
aus drei Bits bestehenden Befehl aus der Steuerschaltung
11, der vom Befehlsdecodierer 211 decodiert wird. Der
Befehlsdecodierer 211 spricht auf die acht folgenden Befehle an: Sprechen (SPK) oder langsam Sprechen (SPKSLOW),
damit die Sprachsyntheseschaltung veranlaßt wird, einen Zugriff auf Daten im Festspeicher auszuüben und in Abhängigkeit
von diesen Daten mit Normalgeschwindigkeit oder mit einer langsamen Geschwindigkeit zu sprechen;
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ein Rückstellbefehl (RST) zum Rückstellen der Sprachsyntheseschaltung
auf Null j ein Testsprechbefehl (TTALK),
mit dem die Steuerschaltung feststellen kann, ob die Sprachsyntheseschaltung immer noch spricht, ein Adressenladebefehl
(LA), bei dem vier Bits aus der Steuerschaltung an den Anschlußstiftei CTL1 bis CTL8 empfangen und als
Adressenzahl an die Pestspeicher über die Anschlußstifte ADD1 bis ADD8 und die zugehörigen Puffer 211 übertragen
werden, ein Lese- und Verzweigungsbefehl RB, der zur Folge hat, daß der Festspeicher die Inhalte der
gegenwärtigen und der nächsten Adresse aufnimmt und für eine Verzweigungsadresse benutzt, ein Lesebefehl (RE),
der den Festspeicher veranlaßt, ein Datenbit am Anschlußstift ADD1 abzugeben, wobei dieses Datenbit
in ein 4 Bits fassendes Dateneingaberegister 212 geschoben wird, und ein Ausgabebefehl, der die Ausgabe von
vier Datenbits aus dem Dateneingaberegister 212 in die
Steuerschaltung 11 über die Puffer 213 und die Anschlußstifte
CTL1 bis CTL8 bewirkt. Sobald die Sprachsyntheseschaltung 10 begonnen hat, als Antwort auf einen
Sprechbefehl SPK oder einen Langsamsprechbefehl SPKSLOV/ zu sprechen, fährt sie mit dem Sprechen fort, bis die
Schnittstellenlogik 21 auf einen Rückstellbefehl RST trifft, oder bis ein Verknüpfungsglied 207 (siehe Fig.7a,
7b) eine Codegruppe "Energie = 15" feststellt und abhängig davon, das Sprechhalteglied 216 zurückstellt. Wie noch
zu erkennen sein wird, wird die Codegruppe "Energie = 15" als letzter Datenrahmen in mehreren Datenrahmen zur Erzeugung
von Wörtern, Ausdrucken oder Sätzen benutzt. Die vom Decodierer 211 decodierten Befehle LA, RE und RB werden
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mittels der ROM-Steuerlogik 217 erneut codiert und
über die Befehlsanschlußstifte 10, 11 in denFestspeicher
übertragen.
Das Prozessordatentaktsignal PDC hat nicht nur den Zweck, das Halteglied 210 mit den Daten an den Anschlußstiften
CTL1 bis CTlA einzustellen. Es meldet, daß eine Adresse über die Anschlußstifte CTL1 bis
CTL8 übertragen wird, nachdem ein Adressenladebefehl LA oder ein Ausgabebefehl decodiert worden sind; es kann
auch melden, daß der Sprechtestbefehl TTALK ausgeführt und über den Anschlußstift CTL8 ausgegeben werden soll.
Zwei dem Decodierer 211 zugeordnete Halteglieder 218A und 218B (Fig.7a, 7b) machen diesen Decodierer
unwirksam, wenn der Adressenladebefehl LA, der Sprechtestbefehl TTALK und der Ausgabebefehl OUTPUT decodiert
worden sind und im Anschluß daran ein Prozessordatentaktsignal PDC auftritt, so daß die dann an den Anschlußstiften
CTL1 bis CTL8 anliegenden Daten nichtdecodiert werden.
Ein Sprechhalteglied 216 wird als Antwort auf die Decodierung eines Sprechbefehls SPK oder eines Langsamsprechbefehls
SPKSLOW gesetzt; seine Rücksetzung erfolgt : (1) während einer Einschaltlöschung (PUC), die
automatisch jedesmal eintritt, wenn die Sprachsyntheseschaltung eingeschaltet wird; (2) durch die Decodierung
eines Rückstellbefehls RST oder (3) durch eine Codegruppe "Energie = 15" in einem Rahmen aus Sprachdaten.
Der Ausgang TALKD ist ein verzögerter Ausgang, damit alle Sprachparameter in die Sprachsyntheseschaltung
eingegeben werden können, bevor das Sprechen versucht wird. Das Langsam-Sprechhalteglied 215 wird als
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Reaktion auf die Decodierung des Langsamsprechbefehls SPKSLOW gesetzt; es wird in der gleichen Weise wie das
Halteglied 216 zurückgesetzt. Der Ausgang SLOWD ist ebenfalls ein verzögerter Ausgang, damit alle Parameter
in die Sprachsyntheseschaltung eingegeben werden
können, bevor das Sprechen versucht wird.
Parameterlade-, Parameterspeicher- und Parameterdecodierlogik:
Die Parameterlade-, Parameterspeicher-und Parameterdecodierlogik 22 enthält ein Parametereingaberegister
mit der Kapazität von sechs Bits, das über den Anschlußstift ADD1 als Reaktion auf einen vom ausgewählten Festspeicher
über die Befehlsanschlußstifte abgegebenen Rücksetzbefehl RE serielle Daten aus dem Festspeicher empfängt,
Ein Schreib/Lese-Speicher 203 (RAM) für codierte Parameter und Bedingungsdecodierer und Halteglieder 208 sind
so angeschlossen, daß sie die in das Parametereingaberegister 205 eingegebenen Daten empfangen. Wie zu erkennen
ist, wird jeder Rahmen aus Sprechdaten in Abschnitten aus 3 bis 6 Bits über das Parametereingaberegister
205 in einem codierten Format in den Schreib/Lese-Speicher 203 eingegeben, in dem der Rahmen
zwischengespeichert wird. Jeder der im Schreib/Lese-Speicher 203 gespeicherten codierten Parameter wird
vom Parameterfestspeicher 202 in einen Parameter aus 10 Bits umgesetzt und dann im Parameterausgaberegister
201 zwischengespeichert.
Wie mit Bezugsnahme auf Fig.6 noch erläutert wird, können die Datenrahmen entweder ganz oder teilweise
in das Parametereingaberegister 205 eingegeben werden,
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was von der Länge des bestimmten eingegebenen Rahmens abhängt. Die Bedingungsdecodierer und Halteglieder 208
reagieren auf bestimmte Abschnitte des Datenrahmens in der Weise, daß Halteglieder für "Wiederholung",
"Tonhöhe = 0", "Energie = 0 ", "Alte Tonhöhe" und "Alte Energie" gesetzt werden. Die Aufgabe dieser
Halteglieder wird anschließend unter Bezugnahme auf die Figuren 7a und 7b noch erläutert. Die
Bedingungsdecodierer und Halteglieder 208 werden zusammen mit verschiedenen Zeitsteuersignalen dazu
benutzt, verschiedene Interpolations-Steuerverknüpfungsglieder 209 zu steuern. Die Verknüpfungsglieder
209 erzeugen ein Sperrsignal, wenn die Interpolation verhindert werden soll, ein Nullparametersignal,
wenn der Parameter auf den Wert "0" eingestellt werden soll, und ein Parameter-Ladefreigabesignal, das unter
anderem das Laden der Daten im Parametereingaberegister 205 in den Schreib/Lese-Speicher 203 ermöglicht.
Die parameter im Parameterausgaberegister 201 werden
an den Parameterinterpolator 23 angelegt. Die eingegebenen Sprachparameter K1 bis K10 sind einschließlich der Sprachenergie
in einem K-Stapel 302 und einer E10-Schleife 304 gespeichert, während der Tonhöhenparameter in einem
Tonhöhenregister 305 gespeichert ist. Die Sprachparameter und die Sprachenergie werden über eine Umcodierungslogik
301 dem Matrixmultiplizierer 401 im Filter- und Anregungsgenerator 24 zugeführt. Wenn ein neuer Parameter in das
Parameterausgaberegister 201 geladen wird, wird dieser Parameter jedoch nicht sofort in den K-Stapel 302, die
E10-Schleife 304 oder in das Register 305 eingegeben,
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sondern der entsprechende Wert im K-Stapel 302, in der EiO-Schleife oder im Register 305 durchläuft acht
Interpolationszyklen, in denen ein Teil der Differenz zwischen dem derzeitigen Wert im K-Stapel 302, in
der E10-Schleife 304 oder im Register 305 und dem Zielwert dieses Parameters im Parameterausgaberegister
201 zum derzeitigen Wert im K-Stapel 302, in der ElO-Schleife 304 oder im Register 305 addiert
wird.
Im wesentlichen werden die gleichen Schaltungen zur Durchführung der Interpolation der Tonhöhe, der Sprachenergie
und der K1- bis K1O-Sprachparameter angewendet. Der Zielwert aus dem Parameterausgaberegister 201
wird zusammen mit dem derzeit vorhandenen Wert des entsprechenden Parameters an aine Subtraktionsschaltung 308 angelegt. Eine Wählschaltung 307
wählt entsprechend dem derzeit im Parameterausgaberegister 201 enthaltenen Parameter entweder
die gerade vorliegende Tonhöhe aus der Tonhöhenlogik 306 oder den gerade vorliegenden Energieparameter
oder K-Koeffizientendatenwert aus dem KE10-Übertragungsregister 303 aus und legt den entsprechenden
Wert an die Subtraktionsschaltung 308 und an eine Verzögerungsschaltung 309 an. Wie zu
erkennen ist, kann die Verzögerungsschaltung 309 irgendeinen Verzögerungswert zwischen einer Verzögerung um
1 Bit und einer Verzögerung um 3 Bit erzeugen. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 309 und
das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 308
werden der Addierschaltung 310 zugeführt, deren Aus-
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gangssignal ,an eine Verzögerungsschaltung 311 angelegt
wird. Wenn die Verzögerung der Verzögerungsschaltung 309 den Wert 0 hat, wird der Zielwert des bestimmten
Parameters im Parameterausgaiberegister 201 in den K-Stapel 302, die ElO-Schleife 304 oder das Tonhöhenregister
305 eingegeben. Die Verzögerung der Verzögerungsschaltung
311 beträgt 3 bis 0 Bits, wobei eine Verzögerung um 3 Bits vorliegt, wenn die Verzögerungsschaltung 309
eine Verzögerung um 0 Bit hervorruft, so daß die Gesamtverzögerung durch die Wählerschaltung 307, die
Verzögerungsschaltung 309, die Verzögerungsschaltung 311» die Addierschaltung 310 und die Subtrahierschaltung
308 konstant bleibt. Durch Steuern der Verzögerung der Verzögerungsschaltungen 309 und 311 wird entweder
die gesamte aus der Subtrahierschaltung 308 ausgegebene Differenz (also die Differenz zwischen dem Zielwert
und dem derzeit vorhandenen Wert) oder die Hälfte, ein Viertel oder ein Achtel dieser Differenz wieder
zum derzeit vorliegenden Wert des Parameters addiert» Durch Steuern der Verzögerungswerte in der in der
Tabelle IV angegebenen Weise wird eine relativ glatte, achtstufige Parameterinterpolation erzielt.
In der Patentanmeldung P 28 26 570.5 ist unter Bezugnahme
auf deren Fig.7 ein Sprachsynthesefilter beschrieben, bei dem im K-Stapel kontinuierlich Sprachkoeffizienten
K1 bis K9 bis zu ihrer Aktualisierung gespeichert sind, während der Koeffizient K10 und die Sprachenergie
(die in der genannten Patentanmeldung mit dem Buchstaben A gekennzeichnet ist) periodisch ausgetauscht werden.Im
Parameterinterpolator 23 sind die Sprachkoeffizienten K1
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bis K9 ebenfalls im K-Stapel 302 gespeichert, bis sie
aktualisiert werden, während der Sprachenergieparameter und der Koeffizient K10 im K-Stapel 302 während eines
20 Bitperioden dauernden Betriebsablaufzyklus im Filter- und Anregungsgenerator 24 ihre Plätze tauschen. Zur Erzielung
dieser Funktion speichert die EiO-Schleife sowohl den Sprachenergieparameter als auch den Koeffizienten
K10, und sie gibt diese Werte abwechselnd in den entsprechenden Speicherplatz im K-Stapel 302 ein.
Das KE1O-Übertragungsregister 303 wird entweder mit dem Koeffizienten K10 oder mit dem Sprachenergieparameter
aus der E10-Schleife 304 oder dem entsprechenden Sprachkoeffizienten K1 bis K9 aus dem K-Stapel 302 zur Interpolation
durch die Schaltungseinheiten 307 bis 311
geladen.
,Die Umcodierungslogik 301 führt vorzugsweise mit den
Daten aus dem K-Stapel 302 einen Booth-Algorithmus durch, bevor diese Daten an den Matrixmultiplizierer
angelegt werden. Die Umcodierungslogik 301 ermöglicht daher eine Verkleinerung des Matrixmultiplizierers
401 im Vergleich zu dem in der Patentanmeldung P 28 26 570.5
beschriebenen Matrixmultiplizierer.
Der Filter- und Anregungsgenerator 24 enthält den Matrixmultiplizierer
401, dessen Ausgang mit einem Summiermultiplexer
402 verbunden ist. Der Ausgang des Summiermultiplexers 402 ist mit dem Eingang der Summierschaltung
404 verbunden, deren Ausgang wiederum an einen Verzögerungsstapel 406 und einen Multipliziermultiplexer 415 angeschlossen
ist. Der Ausgang des Verzögerungsstapels ist
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mit einem Eingang des Summiermultiplexers 402 und
mit einem Y-Halteglied 403 verbunden. Der Ausgang des Y-Halteglieds 403 ist mit einem Eingang des
Multipliziermultiplexers 415 verbunden, der auch mit der Besehneidungslogik 425 verbunden ist. Der
Ausgang des Multipliziermultiplexers 415 *s"k m^
einem Eingang des Matrixmultiplizierers 401 verbunden. Der Filter- und Anregungsgenerator 24 macht von einem
Gitterfilter Gebrauch, wie es in der Patentanmeldung P 28 26 570.5 beschrieben ist. In Fig.4b sind aus
Gründen der Klarheit verschiedene weniger bedeutende Verbindungen nicht dargestellt; diese Verbindungen
werden jedoch im Zusammenhang mit den Figuren 10a, 10b, 11a und 11b beschrieben. Die Anordnung der
oben geschilderten Baueinheiten stimmt allgemein mit der Anordnung in Fig.7 der erwähnten Patentanmeldung
P 28 26 570.5 überein; der Matrixmultiplizierer entspricht also dem Element 30f, der Summiermultiplexer
402 entspricht den Elementen 37b1, 37c1 und 37df,
die Verknüpfungsglieder 414 ( Figuren 11a und 11b) entsprechen dem Element 33'» der Verzögerungsstapel 4o6
entspricht den Elementen 34' und 35 % das Y-Halteglied
403 entspricht dem Element 36· und der Multipliziermultiplexer
415 entspricht den Elementen 38a1,
38b», 38c· und 38d·.
Die Stimmanregungsdaten werden von einem Stimmlos/ Stimmhaft-Verknüpfungsglied 408 gelMert. Wie noch
genauer beschrieben wird, werden die in das Parametereingaberegister 205 eingegebenen parameter in einem
Format mit komprimierten Daten geliefert. Bei dem
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angewendeten Datenkompressionsschema wird der codierte Tonhöhenparameter dann, wenn er im Eingaberegister
den Wert 0 hat, von den Bedingungsdecodierern und Haltegliedern 208 als eine "stimmlos"-Bedingung interpretiert.
Das Verknüpfungsglied 408 reagiert darauf in der Weise, daß es Zufallsdaten aus dem Stimmlos-Generator
407 als Anregungseingangssignal an die Leitung 414 anlegt. Wenn der codierte Tonhöhenparameter
jedoch einen anderen Wert hat, wird er vom Parameterfestspeicher 202 decodiert, in das Parameterausgaberegister
201 geladen und schließlich entweder direkt oder mittels des oben geschilderten Interpolationsschemas in das Tonhöhenregister 305 eingegeben. Auf
der Grundlage der von der Zahl im Tonhöhenregister 305 angegebenen Periode wird ein stimmhaftes Anregungssignal aus dem Chirp-Festspeicher 409 hergeleitet. Wie
in der Patentanmeldung P 28 26 570,5 erläutert ist, kann das stimmhafte Anregungssignal aus einer Impulsfunktion
oder einer anderen sich wiederholenden Funktion, beispielsweise einer sich wiederholenden Chirp- Funktion
bestehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Chirp-Funktion ausgewählt worden, da diese Funktion
die "Verschwommenheit" der erzeugten Sprache herabsetzt, da sie offensichtlich die Wirkung der Stimmbänder
besser als eine Impulsfunktion nachbildet; diese Chirp-Funktion wird vom Chirp-Festspeicher
wiederholt erzeugt. Der Chirp-Festspeicher 409 wird vom Zählerhalteglied 410 adressiert, wobei die darin
enthaltene Adresse in einer 1-Additionsschaltung fortgeschaltet wird. Die Adresse im Zählerhalteglied
410 wird weiterhin in der 1-Additionsschaltung 411 fortgeschaltet und über die Rücksetzlogik 412 übertragen,
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bis ein Größenkomparator 413, der die Größe der Adresse
aus der 1-Additionsschaltung 411 mit dem Inhalt des
Tonhöhenregisters 305 vergleicht, anzeigt, daß der Wert im Zählerhalteglied 410 gleich oder größer als der Wert
im Tonhöhenregister 305 ist, wobei an diesem Zeitpunkt die Rücksetzlogik 412 die Adresse im Zählerhalteglied
410 auf den Wert Null stellt. Zwischen dem Adressenwert 0 erstreckt sich die Chirp-Funktion im Chirp-Festspeicher
409 über etwa 50 Adressen. Das Zählerhalteglied 410 und der Chirp-Festspeicher 409 sind so eingestellt,
daß Adressen mit einem Wert über 50 keine Ausgabe eines Abschnitts der Chirp-Funktion aus dem Chirp-Festspeicher
409 zum Stimmlos/Stimmhaft-Verknüpfungsglied bewirkt. Auf diese Weise wird die Chirp-Funktion während
eines stimmhaften Sprechens wiederholt mit einer auf die Tonhöhe bezogenen Periode erzeugt.
In Fig.5 sind die zeitlichen Beziehungen zwischen dem
Auftreten verschiedener Zeitsteuersignale dargestellt, die auf dem Chip der Sprachsyntheseschaltung 10 erzeugt
werden. Außerdem ist folgendes dargestellt: Die zeitlichen Beziehungen bezüglich des Zeitpunkts, an dem neue Datenrahmen
in die Sprachsyntheseschaltung 10 eingegeben werden
; die zeitliche Beziehung im Zusammenhang mit den an den eingegebenen Parametern durchgeführten Interpolationen,
die zeitlichen Beziehungen zu den Zeitperioden des Gitterfilters und die Beziehung der zuvor genannten
Größen in Bezug auf die Grundtaktsignale.
Die Sprachsyntheseschaltung ist vorzugsweise unter Verwendung
digitaler Schaltungsglieder aufgebaut, die mit Vorladung und bedingter Entladung arbeiten; Fig.5
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zeigt daher Taktsignale 01 bis 04, die bei solchen
digitalen Verknüpfungsgliedern mit Vorladung und bedingter- Entladung angewendet werden können. Es gibt
zwei Haupttaktphasen(01 und 02)und zwei Vorladungs-Taktphasen (03 und 04). Die Taktphase 03 nimmt während
der ersten Hälfte der Taktphase 01 einen niedrigen Wert an;,sie dient daher als Vorladungs-Taktphase
für die Taktphase 01. Die Taktphase 04 nimmt während der ersten Hälfte der Taktphase 02 einen niedrigen
Wert an; sie dient also als Vorladungs-Taktphase für die Taktphase 02. Zum Takten eines Datenbits ist
eine Gruppe von Taktphasen 01 bis 04 erforderlich und entspricht daher einer Zeitperiode.
Die Zeitperioden sind mit T1 bis T20 bezeichnet; j"e"de
Zeitperiode hat vorzugsweise eine Zeitdauer in der Größenordnung von 5 »s. Die Auswahl einer Zeitperiode
mit einer Dauer in der Größenordnung von 5. ns ermöglicht
die Ausgabe von Daten aus dem digitalen Filter mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 kHz ( d.h.
mit einer Periode von 100 us), was im Digital-Analog-Ausgabeabschnitt
25 (Fig.4b) einen Frequenzbereich von 5kHz ergibt. Abhängig von dem gewünschten Frequenzbereich,
von der Anzahl der angewendeten Sprachkoeffizienten Kn und vom verwendeten Typ der digitalen Schaltungsglieder
können die Perioden und Frequenzen der Taktsignale und Taktphasen, die in Fig.5 dargestellt sind,
auch beträchtlich geändert werden, falls dies erwünscht ist.
Wie in der Patentanmeldung P 28 26 570.5 erläutert ist,
umfaßt eine Zykluszeit des Gitterfilters im Filter- und Anregungsgenerator 24 vorzugsweise 20 Zeitperioden T1
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bis T20. Aus Gründen, die hier nicht von Bedeutung sind, weicht die Numerierung dieser Zeitperioden von der Numerierung
in .der genannten Patentanmeldung ab. Damit für den Leser die Unterschiede in der Numerierung der Zeitperioden
verständlicher werden, sind an der Zeitachse 500 der Zeitperioden in Fig.5 beide Arten der Numerierung angegeben.
An der Zeitachse 500 geben die Zeitperioden T1 bis T20, die nicht in Klammern gesetzt sind, die Zeitperioden
gemäß der Vereinbarung an, die in der vorliegenden Anmeldung
angewendet ist. Die in Klammern gesetzten Zeitperioden bezeichnen dagegen die Zeitperioden entsprechend
der Numerierung in der genannten Patentanmeldung P 28 26 570.5. Die Zeitperiode T17 entspricht daher der
Zeitperiode (T9).
Bei 501 sind die Parameterzahlsignale (PC) dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 13 Parameterzahlsignale
PC, nämlich die Signale PC = 0, bis PC = 12 vorhanden. Die ersten 12 Signale PC = 0 bis PC = 11 entsprechen
dem Zeitpunkt, an denen der Sprachenergieparameter, der Tonhöhenparameter und die K1-K10-Parameter im Parameterausgaberegister
201 verfügbar sind. Jedes der ersten 12 Parameterzahlsignale besteht aus zwei Zyklen, nämlich
einem Zyklus A und einemZyklus B. Jeder dieser Zyklen beginnt mit der Zeitperiode T17, und er dauert bis zur
nächstenZeitperiode T17 an. Während jedes Parameterzahlsignals wird der Zielwert aus dem Parameterausgaberegister
201 mit dem vorhandenen Wert im K-Stapel 302 im Parameterinterpolator
23 interpoliert. Während des Zyklus A wird der interpolierte Parameter dem K-Stapel 302, der E10-Schleife
304 oder dem Tonhöhenregister 305 während einer
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entsprechenden Zeitperiode entnommen. Während des Zyklus B wird der neu interpolierte Wert wieder in den K-Stapel
oder die E1Q-Schleife oder das Tonhöhenregister eingegeben. Das 13.te Parameterzahlsignal PC=12 ist zu
Zeitsteuerzwecken vorgesehen, so daß alle 12 Parameter einmal während jeder Interpolationsperiode mit der Dauer
von 2,5 Jis interpoliert werden.
Wie im Zusammenhang mit dem Parameterinterpolator 23
von Fig.4b und der Tabelle IV erläutert wurde, werden
für jede Eingabe eines neuen Datenrahmens aus den Festspeichern 12Ά, 12B in die Sprachsyntheseschaltung
acht Interpolationen durchgeführt. Dies ist in Fig.5 bei den Bezugszeichen 502 zu erkennen, wo die Signale DIV1,
DIV2, DIV4 und DIV8 dargestellt sind. Diese Zeitsteuersignale treten während spezieller Interpolationszahlen
(IC) auf, wie aus der Darstellung zu erkennen ist. Es gibt acht derartige Interpolationszahlen ICO bis IC7.
Die Eingabe neuer Daten aus den Festspeichern 12Λ, 12B in die Sprachsyntheseschaltung erfolgt im Verlauf der
Interpolationszahl ICO. Diese neuen Parameterzielwerte werden dann während der nächsten acht Interpolationszahlen IC1 bis ICO benutzt; die vorhandenen Parameter
im Tonhöhenregister 305, im K-Stapel 302 und in der 3510-Schleife 304 werden einmal im Verlauf jeder Interpolationszahl
interpoliert. Bei der letzten Interpolationszahl ICO erreicht der derzeitige Wert der Parameter
im Tonhöhenregister 305, im K-Stapel 302 und in der E1O-Schleife 304 schließlich den zuvor bei der letzten Interpolationszahl
ICO eingegebenen Zielwert , so daß dann neue Zielwerte als neuer Datenrahmen eingegeben werden
können. Da jede Interpolationszahl eine Periodendauer
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von 2,5 ws hat, beträgt die Periode der Eingabe neuer
Datenrahmen in die Sprachsyntheseschaltung 20 us, was
einer Eingabefrequenz von 50 Hz äqui\ä.ent ist. Das Signal DIV8 entspricht den Interpolationszahlen,
in deren Verlauf ein Achtel der von der Subtrahierschaltung 308 erzeugten Differenz in der Addierschaltung
310 zu den derzeit vorhandenen Werten addiert wird, während im Verlauf des Signals DIV4 ein Viertel der
Differenz addiert wird, usw. Im Verlauf des Signals DIV2 wird demnach die Hälfte der Differenz aus der Subtraktionsschaltung
308 zum derzeitigen Wert des Parameters in der Addierschaltung 310 addiert, während schließlich
im Verlauf des Signals DIV1 die gesamte Differenz in der Addierschaltung 31Oj hinzuaddiert wird. Wie bereits
erwähnt wurde, ist die Wirkung dieses Interpolationsschemas in der Tabelle IV zu erkennen.
Wie bereits erwähnt wurde, werden neue Parameter mit einer Frequenz von 50 Hz in die Sprachsyntheseschaltung
eingegeben. Im Parameterin.terpolator und im Anregungsgenerator 24 (Fig.4b) werden die Tonhöhendaten, die
Energiedaten und die Parameter K1 bis Kn gespeichert und als digitale 1O-Bit-Binärzahlen benutzt. Wenn Jeder
dieser 12 Parameter bei einer Folgefrequenz von 50 Hz aus einer externen Quelle, beispielsweise aus den Festspeichern12A
und 12B,mit einer 10-Bit-Binärzahl aktualisiert würde, wäre eine Bitfolgefrequenz von 12x10x50
oder 6000 Hz erforderlich. Bei Anwendung der noch zu erläuternden Datenkompression wird die für die Sprachsyntheseschaltung
10 erforderliche Bitfolgefrequenz auf einen Wert in der Größenordnung von 1000 bis
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1200 Bits pro Sekunde herabgesetzt. Noch wichtiger ist
dabei jedoch, daß sich gezeigt hat, daß diese angewendeten Sprachkompressionsverfahren im Vergleich zur Anwendung
der Daten in unkomprimierter Form keine merkliche Verschlechterung der dadurch erzeugten Sprache zur Folge
haben.
Das angewendete Date nkonpressionsverfahren ist in Fig.6
in einer Übersicht dargestellt. In dieser Figur ist zu erkennen, daß vier verschiedene Längen der Datenrahmen
dargestellt sind. Ein mit "stimmhafter Rahmen" bezeichneter Datenrahmen hat eine Länge von 49 Bits, während ein
anderer, mit "stimmloser Rahmen" bezeichneter Datenrahmen eine Länge von 28 Bits hat. Ein weiterer, mit "Wiederholungsrahmen"
bezeichneter Datenrahmen hat eine Länge von 10 Bits, während ein weiterer Rahmen abwechselnd als
"Nullenergie-Rahmen" oder "Energie = 15-Rahmen" bezeichnet wird; die Länge des zuletzt genannten Rahmens
beträgt nur vier Bits. Der "stimmhafte Rahmen" liefert vier Datenbits für einen codierten Energieparameter und
codierte 4 Bits für jeden von fünf SprachparametemK3
bis K7. Fünf Datenbits* sind für jeden von drei codierten
Parametern, nämlich für die Tonhöhe und die Sprachparameter K1 und K2, reserviert. Außerdem sind drei Datenbits
für jeden der drei codierten Sprachparameter K8 bis K10 und ein weiteres Bit für ein Wiederholungsbit reserviert.
Für die Eingabe von 10 Bits aus binären Daten für jeden
der Parameter wird ein codierter Parameter eingegeben, der in einen 10-Bit-Parameter umgesetzt ist, indem der
Parameterfestspeicher 202 mit dem codierten Parameter adressiert wird. Der Koeffizient K1 kann also beispielsweise
entsprechend der aus fünf Bits bestehenden Codegruppe für K1 irgendeinen von 32 verschiedenen Werten haben; jeder der
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32 verschiedenen Werte ist dabei einer aus 10 Bits bestehender numerischer Koeffizient, der im Parameterfestspeicher
202 gespeichert ist. Die Koeffizienten K1 und K2 können daher irgendeinen von 32 verschiedenen
Werten haben, während die Koeffizienten K3 bis K7 irgendeinen von 16 verschiedenen Werten haben können; die Koeffizienten
K8 und K9 können einen von acht verschiedenen Werten haben. Der codierte Tonhöhenparameter besteht
aus fünf Bits, so daß er bis zu 32 verschiedene Werte haben kann. Nur 31 dieser Werte geben jedoch tatsächliche
Tonhöhenwerte wieder; eine Tonhöhen-Codegruppe 00000 wird dazu benutzt, einen stimmlosen Datenrahmen zu
kennzeichnen. Die codierten Energieparameter bestehen aus vier Bits, so daß daher im Normalfall sechzehn 10-Bit-Werte
verfügbar wären; ein codierter Energieparameter mit dem Wert 0000 zeigt jedoch einen stillen Rahmen an,
wie er als Pause in und zwischen Wörtern, Sätzen und dergleichen auftritt. Ein codierter Energieparameter
mit dem Wert 1111 (Energie =15) wird andrerseits dazu verwendet, das Ende eines Abschnitts der gesprochenen
Sprache zu kennzeichnen, wodurch angezeigt wird, daß die SprachsyntheseschäLtung mit dem Sprechen aufhören
soll. Von den sechzehn verfügbaren Codegruppen für den codierten Energieparameter werden also nur 14
zur Kennzeichnung verschiedener Sprachenergiewerte mit jeweils 10 Bits benutzt.
Die codierten Koeffizienten K1 und K2 bestehen aus mehr Bits als die codierten Koeffizienten K3 bis K7,
die ihrerseits aus mehr Bits als die codierten Koeffizienten K8 bis K10 bestehen, da der Koeffizient K1
einen größeren Einfluß auf die Sprache als der Koeffizient K2 hat, der wiederum einen größeren Einfluß auf
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die Sprache als der Koeffizient Kj5 hat, was sich durch
die Koeffizienten mit niedriger ¥ertigkeit fortsetzt.
Auf Grund der größeren Bedeutung der Koeffizienten K1
und K2 im Vergleich zu den Koeffizienten K8 bis K10
werden im codierten Format zur Bildung der Koeffizienten K1 und K2 mehr Bits als zur Bildung der Koeffizienten K3
bis K7 oder der Koeffizienten K8 bis K10 verwendet.
Es hat sich auch gezeigt, daß zum richtigen Nachbilden der Sprache die Daten für die stimmhafte Sprache mehr
Koeffizienten als die Daten für die stimmlose Sprache benötigen; wenn also stimmlose Rahmen auftreten, werden
die Koeffizienten K5 bis K10 nicht aktualisiert, sondern lediglich auf den Viert 0 gestellt. Die Sprachsyntheseschaltung
bemerkt die Ausgabe eines stimmlosen Rahmens, weil der codierte Tonhöhenparameter den Wert 00000 hat.
Ferner hat sich gezeigt, daß während des Sprechens häufig
Augenblicke auftreten, in denen sich die Parameter im Verlauf einer Periode von 20 Millisekunden nicht merklich ändern.
Insbesondere bleiben die Koeffizienten K1 bis KIO häufig
nahezu unverändert. Daher wird ein Wiederholungsrahmen benutzt, bei dem neue Energie- und Tonhöhenparameter
in die Sprachsyntheseschaltung eingegeben werden, während jedoch die zuvor eingegebenen Koeffizienten K1 bis K10
unverändert bleiben. Die Sprachsyntheseschaltung erkennt
den aus 10 Bits bestehenden Wiederholungsrahmen, da das Wiederholungsbit zwischen den Energiekoeffizienten und
dem Tonhöhenkoeffizienten dann in Erscheinung tritt, während es normalerweise abgeschaltet ist. Wie bereits
erwähnt wurde, treten zwischen dem Sprechen oder am Ende des Sprechens Pausen auf, die der Sprachsyntheseschaltung
909848/057 2
vorzugsweise angezeigt werden; solche Pausen werden von einem codierten Energierahmen angezeigt, der den Wert
hat, wobei die Sprachsyntheseschaltung an diesem Zeitpunkt
erkennt, daß nur vier Bits für diesen Rahmen abgetastet werden müssen. Ebenso werden nur vier Bits abgetastet,
wenn der Rahmen "Energie=15" auftritt. Die Verwendung
codierter Werte für die Sprache anstelle tatsächlicher Werte hat eine Reduzierung der Datenfolgefrequenz auf
48 χ 50 oder 2400 Bits pro Sekunde zur Folge. Durch die zusätzliche Anwendung variabler Rahmenlängen, wie
inFig.6 dargestellt ist, kann die Datenfolgefrequenz weiter auf einen Wert in der Größenordnung von 1000
bis 1200 Bits pro Sekunde reduziert werden, was vom Lautsprecher und vom gesprochenen Material abhängt.
Die Auswirkung dieees Datenkompressionsschemas läßt sich aus der Tabelle V erkennen, die die Codierung
für das Wort "HELP"zeigt. Jede Zeile gibt dabei einen
neuen Datenrahmen an. Wie zu erkennen ist, ist der erste Teil des Worts "HELP", nämlich der Teil "HEL"
hauptsächlich stimmhaft, während der Buchstabe "P" stimmlos ist. Dabei seien auch die Pause zwischen
"HEL" und "P" und die Vorteile der Verwendung des Wiederholungsbits beachtet. In der Tabelle VI sind
die codierten und decodierten Sprachparameter weiter ausgeführt. Die 3-, 4- oder 5-Bit-Codegruppen erscheinen
in der linken Spalte jeweils als Hexadezimalzahl, während die verschiedenen decodierten Parameterwerte als 10-Bit-Zahlen
im Zweierkomplement, ausgedrückt als Hexadezimalzahlen tabellarisch unter den verschiedenen
Parametern angegeben sind. Die decodierten Sprachparameter sind im Festspeicher 203 gespeichert. In der Tabelle V
ist das Wiederholungsbit zwischen dem Tonhöhenparameter
909848/0572 ■ ORIGINAL UiSFECTED
und den K Parametern aus Gründen der Deutlichkeit dargestellt; gemäß der Ausführungsform der Figuren 8a
und 8b tritt das Wiederholungsbit vorzugsweise als höchstwertiges Bit (MSB) des Tonhöhenparameters auf.
Die verschiedenen Abschnitte der Sprachsyntheseschaltung
von Fig.4a und Fig.4b werden nun unter Bezugnahme auf
die Figuren 7a bis 14b beschrieben, die die Einzelheiten der digitalen Schaltungen zeigen, die zur Bildung
der Sprachsyntheseschaltung 10 auf einem Halbleiter-Chip
verwirklicht sind. In der folgenden Erörterung der erwähnten Figuren wird auf digitale Signale Bezug genommen,
die an vielen Punkten der Schaltung, zur Verfügung stehen. Es sei daran erinnert, daß in P-Kanal-MOS-Bauelementen
der Binärwert "0" .einer negativen Spannung, d.h. der Spannung Vdd, entspricht, während der Binärwert "1" der Spannung OV d„h. Vss, entspricht. Ferner
sei daran erinnert, daß die in den erwähnten Figuren dargestellten P-Kanal-MOS-Transistoren leiten, wenn
an ihren Gate-Elektroden der Binärwert 0O", d.h. eine negative Spannung angelegt ist. Wenn auf ein Signal
Bezug genommen wird, über dem kein Strich angebracht ist, dann ist dieses Signal als "wahres" Signal zu interpretieren;
dies bedeutet, daß der Binärwert "1" die Anwesenheit des Signals (Vss) angibt,während der Binärwert "0" das Fehlen des Signals (Vdd) angibt. Signalnamen,
über denen ein Strich angebracht ist, sind daher als "falsch" zu interpretieren, was bedeutet, daß der
B^närwert "0" (Vdd) die Anwesenheit des Signals anzeigt, während der Binärwert "1" (Vss) das Fehlen des Signals
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anzeigt. Ferner sei bemerkt, daß die Zahl 3 in gefcakteten
Verknüpfungsgliedern anzeigt, daß die Taktphase 03 als Vorlade takt "benutzt wird, während die Zahl 4 in einem
getakteten Verknüpfungsglied anzeigt, daß die Taktphase 04 als Vorladetakt benutzt wird. Der Buchstabe S im
Verknüpfungsglied zeigt an, daß es statisch betrieben wird.
Ze itsteuerschaltung;
Die Figuren 7a und 7b bilden zusammen das genaue Logikschaltbild der Zeitsteuerschaltung für die Sprachsyntheseschaltung
10. Der Zähler 510 ist ein Pseudozufalls-Schiebezähler mi"t einem Schieberegister 510a und einer Rückkopplungslogik
510b. Der Zähler 510 führt eine Pseudozufallszählung durch, und die nichtnegierten und die
negierten Ausgangssignale des Schieberegisters 510a
werden in den Eingangsabschnitt 511 eines programmierbaren Zeitsteuerfeldes(PLA) eingegeben.Die von dem programmierbaren
Zeitsteuerfeld decodierten verschiedenen T-Zeitperioden sind an den jeweiligen Ausgangsleitungen angegeben.
Der Abschnitt 511c des programmierbaren Zeitsteuerfeldesist
mit einer programmierbaren Ausgabe-Zeitsteuerlogik 512 verbunden, die verschiedene
Kombinationen und Folgen von Zeitperiodensignalen wie T ungerade, tTÖ" bis T18 , usw. erzeugt. Die Abschnitte
511a und5i1b des programmierbaren Zeitsteuerfeldes
511 werden anschließend noch beschrieben.
Die Parameterzahl, mit der die Sprachsyntheseschaltung
arbeitet, wird von einem Parameterzähler 513 festgehalten.
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Der Parameterzähler 513 enthält eine 1-Additionsschaltung und
Schaltungseinheiten,die auf die Signale SLOW und SLOVTD
ansprechen. Beim Signal SLOW wiederholt der Parameterzähler den Zyklus A der Parameterzahl zweimal (für insgeaamt
3A-Zyklen), bevor er in den Zyklus B eintritt. Dies "bedeutet, daB die Periodendauer der Parameterzahl
verdoppelt wird, so daß die an das Gitterfilter angelegten Parameter mit der Hälfte der normalen Geschwindigkeit
aktualisiert und interpoliert werden. Damit gewährleistet wird, daß die eingegebenen Parameter im Verlauf
von Langsamsprechvorgängen nur einmal während jeder Parameterzahl interpoliert werden, enthält jede Parameterzahl
drei Α-Zyklen, auf die ein B-Zyklus folgt. Es sei daran erinnert, daß während des Α-Zyklus die Interpolation
begonnen wird,während im B-Zyklus die interpolierten
Ergebnisse wieder in dem K-Stapel 302, die E-10-Schleife 304 oder in das Tonhöhenregister 305
eingegeben werden. Die re-ine Wiederholung des A-Zyklus
hat daher nur die Wirkung, daß der gleiche Wert des Sprachparameters noch einmal berechnet wird; da er jedoch
nur einmal wieder in den K-Stapel 302, die ElO-Schleife
oder das Tonhöheregister 305 eingegeben wird, werden nur die Ergebnisse der Interpolation unmittelbar vor Beginn
des B-Zyklus festgehalten.
Da der Parameterzähler 513 eine 1-Additionsschaltung
enthält, repräsentieren die von ihm ausgegebenen Ergebnisse PC1 bis PC4 in binärer Form die bestimmte Parameterzahl,
in der die Sprachsyntheseschaltung arbeitet. Das
Ausgangssignal PCO zeigt an, in welchem Zyklus, A oder B, die Parameterzahl sich befindet. Die AusgangssignäLe PC1
bis PC4 des Parameterzählers werden von dem programmierbaren
Zeitsteuerfeld 514 decodiert. Der bestimmte Dezimalwert der
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Parameterzahl wird vom programmierbaren Zeitsteuerfeld
514 decodiert, das angrenzend an das programmierbare
Zeitsteuerfeld 514 dargestellt ist, wobei die
Nomenklatur PC=O, PC=1, PC=7 usw. verwendet ist. Die Beziehungen zwischen den verschiedenen Parametern
und den Werten der Parameterzahl PC sind in Fig.6 angegeben. Die Ausgangsabschnitte 511a und 511b des programmierbaren
Zeitsteuerfeldes 511 sind auch mit den Ausgängen des programmierbaren Zeitsteuerfeldes 514
verbunden, so daß die K-Ubertragungssignale (TK) während
der Zeitperiode T9 bei PC = 2, während T8 bei PC = 3, während T7 bei PC = 4 usw. bis während T1 bei PC = 10
einen hohen Wert annehmen, in der gleichen Weise nimmt
auch ein Parameterlade-Zeitsteuersignal (LDP) während der Zeitperiode T5 bei PC = 0, während T1 bei PC = 1,
während T3 bei PC = 2 usw. bis während T7 bei PC = 11 einen hohen Wert an. Wie zu erkennen ist, wird das
Signal TK dazu benutzt, die Datenübertragung aus dem Parameterausgaberegister 201 in die Subtraktionsschaltung
308 zu steuern, wobei diese übertragung in verschiedenen
T-Zeitperioden entsprechend der bestimmten Parameterzahl im Parameterzähler 513 stattfinde , damit sichergestellt
wird, daß der passende Parameter aus dem KE10-übertragungsregister 303 ausgegeben wird. Das Parameterladesignal
LDP wird im Zusammenhang mit dem Parametereingaberegister dazu benutzt, die Anzahl der Bits
zu steuern, die in dieses Register eingegeben werden, was entsprechend der dem Parameter zugeordneten Anzahl
von Bits ausgeführt wird, der dann in Übereinstimmung mit der Anzahl von Bits in jedem codierten Parameter
gemäß Fig.6 geladen wird.
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Der Interpolatioriszähler 515 enthält ein Schieberegister
und eine 1-Additionsschaltung zum binären Zählen des bestimmten Interpolationszyklus, in dem
die Sprachsyntheseschaltung 10 arbeitet. Die Beziehung
zwischen dem bestimmten Interpolationszyklus, in dem die Syntheseschaltung arbeitet und den Zeitsteuersignalen
DIV1, DIV2, DIV4 und DIV8, die aus der Schaltung hergeleitet werden, wird im Zusammenhang mit Fig.6
noch näher erläutert;eine genaue Beschreibung ist an dieser Stelle daher überflüssig. Es sei Jedoch bemerkt,
daß der Interpolationszähler 515 ein 3-Bit-Halteglied
516 enthält, das während der Zeitperiode T1 geladen
wird. Das Ausgangssignal des 3-Bit-Halteglieds 516 wird
von den Verknüpfungsgliedern 517 decodiert,damit die
zuvor erwähnten ZeitSteuersignale DIV1 bis DIV8 erzeugt
werden. Der Interpolationszähler 515 arbeitet abhängig von einem Signal RESETF aus dem Parameterzähler 513
in der Weise, daß er nur nach dam Auftreten von PC=12
fortgeschaltet werden kann.
ROM/Steuerschaltungs-Schnlttstellenlogiks
Die Figuren 8a, 8b und 8c bilden gemeinsam ein Schaltbild, das die ROS/Steuerschaltungs-Schnittstellenlogik
21 zeigt. Das Parametereingaberegister 205 ist mit seinem Eingang am Adreseenanschlußstift DD8 angeschlossen. Das
Register 205 ist ein 6-Bit-Schleberegister, bei dem die
meisten Stufen eine Länge von 2 Bits haben. Die Stufen haben eine Länge von 2 Bits, da die Festspeicher 12a und
12B Daten mit der Hälft· der Geschwindigkeit ausgeben
, mit der sie normalerweise in der SprachsyntheseschaLtung
10 getaktet werden. Am Eingang des Parametereingaberegisters
205 befindet sich ein Parametereingabe-Steuer- Verknüpfungsglied 220, das abhängig vom Zustand
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eines Halteglieds 221 arbeitet. Das Halteglied 221 wird abhängig davon gesetzt, dnR die Signale LDP, PCO und
DIV1 den Binärwert "1" haben. Seine Rücksetzung erfolgt in der Zeitperiode T14 und abhängig davon, daß das
Parameterlade-Freigabesignal aus dem Verknüpfungsglied 238 den Wert "0" hat. Das Halteglied 221 erlaubt dem
Verknüpfungsglied 220 also, Daten nur während des Abschnitts A (unter der Steuerung durch das Signal PCO)
der entsprechenden Parameterzahl und einer entsprechenden T-Zeitperiode (gesteuert durch das Signal LDP)
von ICO, (gesteuert durch DIV1) zu laden, vorausgesetzt, das Parameterlade-Freigabesignal hat den Wert "1". Das
Halteglied 221 wird von der Zeitperiode T14 rückgesetzt,
nachdem die Daten in das Parametereingaberegister 205 eingegeben worden sind.
Die codierten Daten im Parametereingaberegister 205 werden über die Leitungen INO bis INA in den Schreib/
Lese-Speicher 203 eingegeben, der von den Signalen PC1 bis PC4 adressiert wird, damit angezeigt wird, welcJier
codierte Parameter abgespeichert ist. Der Inhalt des Registers 205 wird von dem auf die Signalwerte "1"
ansprechenden Verknüpfungsglied 207» von dem auf die Signalwerte "0" ansprechenden Verknüpfungsglied 206
und vom Wiederholungshalteglied 208a getestet. Wie zu erkennen ist, prüft das Verknüpfungsglied 206, ob
alle vier niedrigstwertigen Bits des Registers 205 den Wert "0" haben, während das Verknüpfungsglied 207
prüft, ob alle diese Bits den Wert "1" haben. Das Verknüpfungsglied 207 arbeitet auch abhängig von den
Signalen PCO, DIV1, T16 und PC=O, so daß der "0" Zustand nur während der Zeitperiode geprüft wird,
in der der codierte Energieparameter in den Parameter-Schreib/Lese
-Speicher 203 geladen wird. Das Wiederholungsbit tritt bei dieser Ausführungsform unmittelbar Vor
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dem codierten Tonhöhenparameter auf; es wird daher während des Α-Zyklus von PC=1 getestet. Das Tonhöhenhalteglied
208b wird in Abhängigkeit davon gesetzt, daß alle Bits des codierten Tonhöhenparameters den
Wert "0" haben, so daß es also nicht nur abhängig vom Verknüpfungsglied 206, sondern auch abhängig
vom höchstwertigen Bit der Tonhöhen-Daten an der Leitung 222 unabhängig vom Signal PC=1 arbeitet. Das
Tonhöhenhaiteglied 208b wird immer dann gesetzt, wenn der geladene codierte Tonhöhenparameter den Wert "00000"
hat, der anzeigt,daß die Sprache stimmlos sein soll.
Das Halteglied für den Energiewert "0" arbeitet abhängig vom Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds 206 und vom
Signal PC=O und es prüft, ob als codierter Energieparameter
alle eingegebenen Bits den Wert "0" haben, worauf es abhängig davon gesetzt wird. Das Tonhöhenhaiteglied
208d für die vorherige Tonhöhe speichert das Ausgangssignal des Tonhöhenhalteglieds 208b für "Tonhöhe =0"
aus dem vorhergehenden Rahmen der Sprachdaten, während das Energiehalteglied 208e für die alte Sprachenergie
das Ausgangssignal des Halteglieds 208c aus dem vorhergehenden Rahmen der Sprachdaten speichert. Die Inhalte
der Tonhöhenhalteglieder 208d und 208b werden in Vergleichsschaltungen
223 miteinander verglichen, damit ein Sperrsignal INHIBIT erzeugt wird. Das Sperrsignal
INHIBIT sperrt die Interpolationsvorgänge, was während eines Wechselns von stimmhafter zu stimmloser Sprache
oder von stimmloser zu stimmhafter Sprache erwünscht ist, damit die neuen Sprachparameter automatisch
in den K-Stapel 302, die ElO-Schleife 304 und das
Tonhöhenregister 305 eingegeben werden, was im Gegensatz zu einer langsameren Interpolation bei der Eingabe
in diese Speicherelemente steht. Auch die Inhalte des
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Halteglieds 208e und des Halteglieds 208c werden von einem NAND-Glied 224 zur Interpolationssperrung bei
einem Übergang von einem nichtsprechenden Oatenrahmen zu einem sprechenden Oatenrahmen geprüft. Die Ausgangssignale
des NAND-Glieds 224 und der Vergleichsschaltungen 223 werden an ein NAND-Glied 235 angelegt, dessen Ausgangssignal
mit Hilfe eines Negators 236 zum Signal INHIBIT negiert wird. Die Halteglieder 208a bis 208c werden von
einem Verknüpfungsglied 235 rückgesetzt, und .die Halteglieder 208d und 208e werden von einem Verknüpfungsglied
226 rückgesetzt. Wenn das Anregungssignal stimmlos 1st, sind die Koeffizienten K5 bis K10 auf den Wert
"0" gesetzt,' wie bereits erwähnt wurde. Dies wird zum Teil durch die Wirkung des Verknüpfungsglieds 237
erreicht, das ein Signal -ZPAR erzeugt, wenn die Tonhöhe den Wert "0" hat und wenn der Stand des Parameterzählers
größer als 5 ist, was durch das Signal PC=5 aus dem Zeitsteuerfeld 514 angezeigt wird.
In den Figuren 8a bis 8c ist auch ein Steuerhalteglied 210 dargestellt, das aus drei einzelnen Haltegliedern 210a,
210b und 210c zusammengesetzt ist, und die Daten an den Eingängen CTL2, CTlA und CTL8 als Reaktion auf ein
Prozessordaten-Taktsignal PDC und ein Chipwählsignal CS
festhält. Der Inhalt des Steuerhalteglieds 210 wird von einem Befehlsdecodierer 211 decodiert, wenn es nicht
von den Haltegliedern 218a und 218b unwirksam gemacht wird. Wie zuvor erwähnt wurde, arbeiten diese Halteglieder
abhängig voQ decodierten LA-, Ausgabe- und TTALK-Befehlen, damit der Decodierer 211 daran gehindert
wird, die an den Eingängen CTL2 bis CTL8 anliegenden Daten zu decodieren, wenn anschließend PDC-Signale
zusammen mit den LA-, Ausgabe- und TTALK-Befehlen
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empfangen werden. Ein decodierter TTALK-Befehl setzt
das TTALK-Halteglied 219.Das Ausgangssignal des TTALK-Halteglieds
219, das vom Vorderflankensignal PDCLE
des Prozessordatentakts oder von einem Ausgangssignal des Halteglieds 218b rückgesetzt wird, steuert zusammen
mit dem Ausgangssignal des Halteglieds 218a die NOR-Glieder, 227a und 227b. Das Ausgangssignal des NOR-Glieds
227a hat den Binärwert "1", wenn das TTALK-Halteglied 219 gesetzt ist,wodurch der Eingang CTL1
über den TRISTATE-Puffer 228 und die Negatoren 229
mit dem Sprech-Halteglied verbunden wird. Der TRISTATE-Puffer 228 ist in den Figuren 8a bis 8c auf der rechten
Seite genau dargestellt. Das NOR-Glied 227 gibt andrerseits ein Signal mit dem Binärwert "1" ab, wenn eine
Ausgabe-Codegruppe festgestellt worden ist, wodurch das Halteglied 228a gesetzt und der Anschluß CTL1
mit dem höchstwertigen Bit des Dateneingaberegxsters verbunden wird.
In Abhängigkeit von einem decodierten Lesebefehl aus der Verknüpfungsschaltung 230 werden Daten vom
Adressenanschlußstift ADD8 in das Dateneingaberegister 212 geschoben. Die Ausgabe der Befehle RE,
RB und LA zum Festspeicher erfolgt über die Befehlsanschlußstifte Iq bis I^ aus der Festspeichersteuerlogik
217 über die Puffer 214c. Der Inhalt des Dateneingaberegisters
212 wird über Puffer 213 zu den Anschlußstiften CTL1 bis CTL4 und zu dem oben bereits
erwähnten Anschlußstift CTL1 über den Puffer 228 ausgegeben, wenn das NOR-Glied 227b ein Signal mit dem Wert
"1" eingibt. Die Anschlußstifte CTL1 bis CTL4 sind über Puffer 214a mit den Adressenanschlußstiften
ADD1 bis ADD4 verbunden, und der Anschlußsitft CTL8 ist mit dem Adressenanschlußstift A0D8 über einen
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Steuerpuffer 214b verbunden, der gesperrt wird, wenn vom Signal an der Leitung 231 an den Adressenanschlußstiften
ADD1 bis ADD8 anliegende Adressen geladen werden.
Das in den Figuren 8a bis 8c dargestellte Sprechhalteglied 216 besteht vorzugsweise aus drei Haltegliedern
216a, 216b und 216c. Das Halteglied 216a wird abhängig
von einem decodierten Befehl SPK gesetzt, und es erzeugt in Abhängigkeit davon ein Sprechfreigabesignal SPEN.
Wie zu erkennen ist, wird das Sprechfreigabesignal
SPEN auch abhängig von einem decodierten Befehl SPKSLOW vom Halteglied 215a erzeugt. Das Halteglied 216b wird
abhängig von einer im Sprechfreigäbesignal während IC7
unter der Steuerung durch das Verknüpfungsglied 225 gesetzt. Die Halteglieder 216a und 216b werden von
folgenden Signalen rückgesetzt: (1) von einem decodierten Rücksetzbefehlssignal, (2) von einer Codegruppe
"Energie = 15" oder (3) von einem Einschaltlöschsignal vom Verknüpfungsglied 232. Das Sprechverzögerungs-Halteglied
216c wird beim folgenden Interpolationszyklus IC7 mit dem Inhalt des Halteglieds 216b
gesetzt, und es hält diese Daten während acht Interpolationszyklen fest. Wie zuvor erwähnt wurde, ermöglicht
das Sprechverzögerungs-Halteglied der Sprachsyntheseschaltung nach der Feststellung einer Codegruppe
"Energie = 0", die das Halteglied 208c setzt, für die Dauer von acht Interpolationszyklian fortgesetzt
Sprachdaten zu erzeugen. In der gleichen Weise ist das Langsamsprech-Halteglied 215 aus drei einzelnen Haltegliedern
215a, 215b und 215c zusammengesetzt. Das Halteglied 215a bewirkt die Freigabe des Sprechfreigabesignals,
während die Halteglieder 215b und 215c die
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Erzeugung des Signals SLOWD etwa in der gleichen Weise freigeben, wie die Halteglieder 216b und 216c die
Erzeugung des Signals TALKD freigeben.
Es seien nun' kurz die zeitlichen Vorgänge bei der Eingabe von Daten in das Parametereingaberegister 205 betrachtet,
wobei daran erinnert sei, daß dieser Vorgang hauptsächlich von einem Steuerhalteglied 220 in Abhängigkeit
vom Zustand eines Parametereingabe-Halteglieds 221 gesteuert wird. Der Zustand dieses Halteglieds wird
natürlich von dem an das Verknüpfungsglied 233 angelegten Parameterladesignal LDP gesteuert. Die an das
Verknüpfungsglied 233 angelegten Signale PCO und DIV1 gewährleisten, daß die Parameter während des A-Zyklus
einer bestimmtenParameterzahl während des Interpolationszyklus ICO geladen werden. Der bestimmte Parameter
und die T-Zeitperiode innerhalb der Parameterzahl werden vom Pa:rameterlade-Signal LDP gemäß dem Ausgabeabschnitt
511a des programmierbaren Zeitsteuerfeldes 511 (Fig.7a» 7t>) gesteuert. Der erste eingegebene Parameter(
der Energieparameter) hat eine Länge von 4 Bits, so daß das Parameterladesignal LDP während der Zeitperiode
T5 ausgelost wird, wie in den Figuren 7a und 7b
zu erkennen ist. Während der Parameterzahl 1 werden das Wiederholungsbit und die Tonhöhenbits eingegeben;
dies sind sechs Bits, die entsprechend dem Signal LDP eingegeben werden, das in der Zeitperiode T1 erscheint.
Zwischen den Zeitperioden T1 und T5 liegen natürlich vier Zeitperioden, doch liegt in der Länge der eingegebenen
Information nur eine Differenz von zwei Bits vor. Dies ist deshalb der Fall, weil zur Eingabe
jedes Bits in das Parametereingaberegister 205 (das für jedes eingegebene Bit zwei Stufen aufweist), zwei
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Zeitperioden in Anspruch nimmt, was auf der Tatsache beruht, daß die Festspeicher 12A, 12B vorzugsweise
mit der Hälfte der Geschwindigkeit getaktet werden, mit der die Sprachsyntheseschaltung 10 getaktet wird.
Durch Takten der Festspeicherschaltungen mit der halben Geschwindigkeit, mit der die Sprachsyntheseschaltung
getaktet wird, wird das Adressieren der Festspeicher in den Festspeicher-Chips vereinfacht, wobei die Daten
der Sprachsyntheseschaltung trotzdem in einer ausreichenden
Zeitperiode zur Durchführung numerischer Operationen zugeführt werden. Im Ausgabeabschnitt 511a
des Zeitsteuerfeldes 511 erscheint das Parameterladesignal LDP in der Zeitperiode T1, wenn die entsprechende
Parameterzahl anzeigt, daß ein 6-Bit-Parameter eingegeben werden soll. Andrerseits erscheint dieses Parameterladesignal
.LDP in der Zeitperiode T3, wenn die entsprechende Parameterzahl anzeigt, daß ein 5-Bit-Parameter eingegeben
werden soll. Es erscheint in der Zeitperiode T5, wenn die entsprechende Parameterzahl anzeigt, daß ein 4-Bit-Parameter
eingegeben werden soll, während es in der Zeitperiode T7 erscheint, wenn die entsprechende Parameterzahl
(beispielsweise die Parameterzahl 9, 10 und 11) die Eingabe eines 3-Bit-Parameters anzeigt. Den
Festspeichern 12A., 12 Bwird gemeldet, daß der adressierte Parameterfestspeicher Informationen ausgeben soll,
wenn eine Meldung über den I0-Befehlsanschlußstift,
die Fbstspeicher-Steuerlogik 217 und die Leitung 234·
erfolgt ist, die der Festspeicher-Siteuerlogik 217
Informationen aus dem Halteglied 221 zuführt.
Die Figuren 9a und 9b zeigen zusammen ein Schaltbild der Parameterinterpolationsschaltung 23. Der K-Stapels
enthält zehn Register, die jeweils 10 Informationsbits
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speichern. Jedes -kleine Quadrat repräsentiert dabei ein Speicherbit, das vereinbarungsgemäß bei 330
dargestellt ist. Der Inhalt jedes Schieberegisters läuft über Umlauf-Verknüpfungsglieder 314 und unter
der Steuerung durch ein Umlauf-Steuerglied 315 um. Der K-Stapel 302 speichert Sprachkoeffizienten K1
bis K 9 ? und er bewirkt die Zwischenspeicherung des Koeffizienten 10 oder Energieparameters entsprechend
der in Fig.7 der Patentanmeldung P 28 26 570.5 beschriebenen Sprachsyntheseschaltung. Die an verschiedenen
Zeitperioden aus dem K-Stapel 302 zur Umcodierungslogik 301 ausgegebenen Daten sind in derTabelle VII dargestellt.
In der Tabelle III der Patentanmeldung P 28 26 570.5 sind die vom K-Stapel von Fig.7 dieser
Patentanmeldung ausgegebenen Daten dargestellt. Die vorliegende Tabelle VIl unterscheidet sich von der
Tabelle III der erwähnten Patentanmeldung (1) weil die Umcodierungslogik 301 die gleichen Koeffizienten
an den Leitungen 32-1 bis 32-4, an. den Leitungen 32-5
und 32-6, an den Leitungen 32-7 und 32-8 und an den Leitungen 32-9 und 32-10 empfängt, da sie auf zwei
Informationsbits für jedes Bit anspricht, auf das der Matrixmultiplizierer der zuvor genannten Patentanmeldung
angesprochen hat (2) weil der zuvor im Zusammenhang mit Fig.5 erläuterte Unterschied in
der Bezeichnung der Zeitperioden vorliegt und (3), weil der Umcodierungslogik 301 eine Zeitverzögerung
zugeordnet ist.
Die Umcodierungslogik 301 koppelt den K-Stapel 302 mit dem Matrixmultiplizierer 304 (Fig.10a und 10b).
Die Umcodierungslogik 301 enthält vier übereinstimmende
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Umcodierungsabschnitte 312a bis 312d, von denen nur
der Abschnitt 312a genau dargestellt ist. Die erste Stufe der Umcodierungslogik, nämlich die Stufe 313,
unterscheidet sich grundsätzlich von den Stufen 312a bis 312d, da in dieser ersten Stufe natürlich kein
Übertrag vorhanden ist, wie er beispielsweise am Eingang A der Stufe 312a bis 312d aus einer Stufe
niedrigerer Ordnung auftritt. Die Umcodierungslogik gibt an jede Stufe eines fünfstufigen Matrixmultiplizierers
401 Ausgangssignale+2, - 2, +T und ^T
ab; eine Ausnahme bildet dabei die Stufe 0, die nur die Ausgangs signale ^2, +T und ^T empfängt. Die Umcodierungslogik
301 ermöglicht dem Matrixmultiplizierer, in Jeder Stufe anstelle eines Informationsbits zwei
Informationsbits unter Verarbeitung eines Booth's Algorithmus zu verarbeiten. Der Booth-Algorithmus ist in dem
Buch "Theory and Applicatin of Digital Signal Processing", Prentice-Hall 1975, Seiten 517- 518 erläutert.
Der K10-Koeffizient und der Energieparameter sind in der
E10 '-Schleife 304 gespeichert. Die E10-Schleife besteht
vorzugsweise aus einem zwanzigstufigen seriellen Schieberegister. Zehn Stufen 304a der E10-Schleife 304 sind
vorzugsweise in Serie geschaltet, während weitere 10 Stufen 304b, die ebenfalls in Serie geschaltet sind,
auch Parallelausgänge und Paralleleingänge zum K-Stapel 302 aufweisen. Der entsprechende Parameter, entweder
der Energieparameter oder der K10-Koeffizient wird über
Schaltglieder 315» die abhängig von einem NOR-Glied arbeiten, aus der E10-Schlelfe 304 zum K-Stapel 302
übertragen, wodurch der Energieparameter aus der E10-Schleife 304 in der Zeitperiode T10 zum K-Stapel
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übertragen wird, während der K10-Koeffizient in der
Zeitperiode T20 aus der E10-Schleife 304 in den K-Stapel 302 übertragen wird. Das NOR-Glied 316 steuert
auch das Umlauf-Steuerglied 315 in der Weise, daß der Umlauf im K-Stapel 302 gesperrt wird, wenn Daten übertragen
werden.
Das KEIO-Ubertragungsregister 303 erleichtert die
Übertragung des Energieparameters oder der Sprachkoeffizienten K1 bis K10, die in der E10-Schleife 30A
oder im K-Stapel 302 gespeichert sind, über die Wählschaltung 307 in die Additionsschaltung 308 und die
Verzögerungsschaltung 309. Das Register 303 weist neun Stufen auf, die von paarweise zusammengefaßten
Negatoren gebildet sind; eine zehnte Stufe wird von der Wählschaltung 307 und einem Verknüpfungsglied
gebildet, damit die Übertragung der zehn Informationsbits von der E10-Schleife 304 oder vom K-Stapel 302
erleichtert wird. Daten aus dem K-Stapel 302verden über Verknüpfungsglieder 318 in das Register 303
übertragen, die vom K-Übertragungssignal TK gesteuert
werden, das der Decodierabschnitt 511b des programmierbaren Zeitsteuerfeldes 511 (Figuren 7a und 7b )
erzeugt. Da der zu interpolierende und in das Register 303 zu schiebende Parameter von der bestimmten Parameterzahl
abhängt, in der die Sprachsyntheseschaltung arbeitet und da der für die Ausgabe aus dem K-Stapel
zur Verfügung stehende bestimmte Parameter von der bestimmten Zeitperiode abhängt, in der die Sprachsyntheseschaltung
arbeitet, erscheint das Signal TK für den Tonhöhenparameter in der Zeitperiode T9, für den
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Parameter K1 in der Zeitperiode T8, für den Parameter K2 in der Zeitperiode T7 usw., wie in den Figuren 7a und 7b
dargestellt ist. Der Energieparameter oder der K10-Koeffizient werden abhängig von einem Signal TE10, das
das Zeitsteuerfeld 511 erzeugt, über die Verknüpfungsglieder 319 aus der ElO-Schleife 304 in das Register
getaktet. Nach jedem Interpolationsvorgang, d.h. während des B-Zyklus , werden die Daten über die Verknüpfungsglieder 318 unter der Steuerung durch das Signal TK
aus dem Register3O3 (1) in den K-Stapel 302 übertragen,
wobei an diesem Zeitpunkt die Umlauf-Schaltglieder 314
von den Schaltgliedern 315 gesperrt sind, oder (2) über die Verknüpfungsglieder 319 zur E10-Schleife 304
übertragen.
Im Tonhöhenregister 305 ist ein aus 10 Bits bestehender Tonhöhenparameter gespeichert; dieses Tonhöhenregister
305 enthält ein neunstufiges Schieberegister und Umlaufelemente 305a, die ein weiteres Speicherbit bilden. Der
Tonhöhenparameter läuft normalerweise über das Verknüpfungsglied 305a im Register 305 um, ausgenommen
dann, wenn an der Leitung 320 unter der Steuerung durch eine Tonhöhen-Interpolationssteuerlogik 306 ein gerade
interpolierter Tonhöhenparameter geliefert wird. Das Ausgangssignal PTO des TQnhöhenregisters 305 oder
das Ausgangssignal des Registers 303 wird von der Wählschaltung 307 an das Verknüpfungsglieds 17 angelegt.
Die Wählschaltung 307 wird von der Interpolationssteuerlogik 306 auch so gesteuert, daß im Normalfall
das Ausgangssignal des Registers 303 dem Verknüpfungsglied 317 zugeführt wird, ausgenommen dann, wenn die
Tonhöhe interpoliert werden soll. Die Interpolationssteuerlogik 306 steuert auch die Ausgabe des Tonhöhen-
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signals an die Addierschaltung 308 und die Verzögerungsschaltung 309 während des Α-Zyklus des Parameterzahlsignals
PC=1, und sie führt den interpolierten Tonhöhenwert an der Leitung 320 im B-Zyklus des Signals PC=1
wieder in das Register 305 zurück. Das Verknüpfungsglied 317 bewirkt in Abhängigkeit von einem Halteglied
3,21 die Abgabe der Tonhöhen-, Energie-oder Koeffizienteninformation an die Addierschaltung 308 und an
die Verzögerungsschaltung 309 während der Interpolation.
Da die Daten seriell getaktet werden, kann das Takten der Information während eines A-Abschnitts
begonnen werden, und das Signal PCO kann an irgendeinem Zeitpunkt während der Übertragung der Information aus
dem Register 303 oder dem Register 305 in die Addierschaltung 308 oder in die Verzögerungsschaltung 309
auf den Wert "1" umgeschaltet werden; das Verknüpfungsglied 317 wird daher von einem A-Zyklus-Halteglied
gesteuert, das mit dem Signal PGO an dem Zeitpunkt gesetzt wird, an dem vom programmierbaren Steuerfeld
511 ein Koeffizientenübertragungssignal TK, ein E10-Übertragungssignal TEIO oder ein Tonhöhenübertragungssignal
TP erzeugt wird.
Das Ausgangssignal des Verkntfpfungsglieds 317 wird
an die Addierschaltung 308 und an die Verzögerungsschaltung 309 angelegt. Die Verzögerungszeit der
Verzögerungsschaltung 309 hängt vom Zustand der vom Interpolationszähler 515 (Fig.7a, 7b) erzeugten
Signale DIV1 bis DIV8 ab. Da am Ausgang des Verknüpfungsglieds
317 das niedrigstwertige Bit der Daten zuerst auftritt, wird durch Verzögern der Daten
in der Verzögerungsschaltung 309 um einen ausgewählten Betrag und durch Anlegen des Ausgangssignals der Addier-
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schaltung 310 zusammen mit dem Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 308 erreicht , daß die
effektive Größe der Differenz aus der Subtrahierschaltung 308, die anschließend dann von der Addierschaltung
310 wieder zurückaddiert wird, umso kleiner ist, je größer die Verzögerungen der Verzögerungsschaltwng
309 ist. Die Verzögerungsschaltung 311 koppelt das Ausgangssignal der Addierschaltung 310
wieder in die Register 303 und 305 zurück. Die beiden Verzögerungsschaltungen 303 und 309 können bis zu
drei Verzögerungsbits einfügen, und wenn die Verzögerungsschaltung 309 ihre maximale Verzögerung hat, hat die
Verzögerungsschaltung 311 ihre minimale Verzögerung und umgekehrt. Ein NAND-Glied 322 verbindet den Ausgang
der Subtrahierschaltung 308 mit dem Eingang der Addierschaltung 310. Das NAND-Glied 322 arbeitet abhängig
vom Ausgangssignal eines ODER-Glieds 323» das seinerseits abhängig vom Signal INHIBIT aus
dem Negator 336 (Fig.8a bis 8c) arbeitet. Das NAND-Glied 322 und das ODER-Glied 323 bewirkt eine Nullstellung
des Ausgangssignals der Subtrahierschaltung
308, wenn das Signal INHIBIT auftritt, außer der
Interpolationszähler befindet sich im Stand ICO, wobei in diesem Fall die derzeitigen Werte im
K-Stapel 302, in der E10-Schleife 304 und im P-Register 305 vollständig auf ihre neuen Zielwerte
in einer in einem Schritt ausgeführten Interpolation interpoliert werden. Wenn ein stimmloser Datenrahmen
(Fig.6) an die Sprachsyntheseschaltung angelegt wird, werden die Koeffizienten K5 bis K10 durch die Wirkung
des Verknüpfungsglieds 324 auf Null gestellt, das die
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Verzögerungsschaltung 311 mit dem Schieberegister 325
verbindet, dessen Ausgangssignal dann an die Verknüpfungsglieder 305a und 303' angelegt wird. Das Verknüpfungsglied
324 arbeitet abhängig von dem vom Verknüpfungsglied 237 (Fig.8a bis 8c) erzeugte Nullparametersignal
ZPAR.
Das Verknüpfungsglied 326 verhindert einen Schiebevorgang in den Abschnitt 304b der E10-Schleife 304, wenn ein neu
interpolierter Energiewert oder K10-Parameterwert aus
dem Register 303 in den Abschnitt 304b eingegeben wird. Das Verknüpfungsglied 327 steuert die die Stufen des
Registers 303 verbindenden übertragungsglieder, wobei die Stufen daran gehindert sind, seriell Daten zu
verschieben, wenn das Signal TK oder das Signal TE10 während des Α-Zyklus einen hohen Wert annimmt, d.h.
wenn das Register 303 Daten entweder vom K-Stapel 302 oder von der E10-Schleife 304 empfangen soll, was
von den Übertragungsgliedern 318 bzw. 319 gesteuert wird. Der Ausgang des Verknüpfungsglieds 327 ist
auch mit verschiedenen Stufen des Schieberegisters 325 und mit einem Verknüpfungsglied verbunden, das das
Verknüpfungsglied 303' mit dem Register 303 verbindet. Die drei obersten Bits, die die 10 höchstwertigen Bits
nach einer Interpolationsoperation prüfen können, können dann auf Null gestellt werden.
Die Figuren 10a und 10 bilden zusammen das Schaltbild des Matrixmultiplizierers 401. Matrixmultiplizierer werden
manchmal auch als Pipeline-Multiplizierer bezeichnet. Als
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Beispiel sei auf "Pipeline Multiplier" von Granville E.Ott , veröffentlicht von der Universität von Missouri
verwiesen.
Der Matrixmultiplizierer 501 weist fünf Stufen, nämlich
die Stufen 0 bis 4, und eine Verzögerungsstufe auf. Die
Verzögerungsstufe wird im Matrixmultiplizierer 401 dazu verwendet, die gleiche äquivalente Verzögerung wie
im Matrixmultiplizierer der Patentanmeldung P 28 26 570.5 zu erzielen. Eingangssignale des Matrixmultiplizierers
401 sind die Signale MRO bis MR13 aus dem Multiplexer
405. Das Signal MR13 ist das höchstwertige Bit, während
das Signal MRO das niedrigstwertige Bit ist. Weitere Eingangssignale des Matrixmultiplizierers sind die
zuvor erwähnten Ausgangesignale +2, -2, +1 und -1 aus
der Umcodierungslogik 301 (Fig.8a bis 8c). Die Ausgangssignale des Matrixmultiplizierers 401, nämlich die Signale
P13 bis PO werden an den Summiermultiplexer 402 angelegt.
Das niedrigstwertige Bit, das Bit PO hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel stets den Binärwert
"1ir, da dadurch der Mittelwert des Abbruchfehlers
auf Null anstelle auf -1/2 des niedrigstwertigen Bits reduziert wird, wobei sich der zuletzt genannte
Wert bei einem einfachen Abbrechen einer Zahl im Zweierkomplement ergeben würde.
Der Matrixmultiplizierer 401 ist in Form mehrerer Blöcke A-1,
A-2, B-1, B-2, B-3.oder B-C dargestellt.Dieser Aufbau dieser
Schaltungsblöcke ist in Fig.10b dargestellt, wobei die verschiedenen Bauelemente gezeigt sind, die
den Matrixmultiplizierer 401 bilden. Die Blöcke A-1,
und A-2 bilden die Stufe 0 des Matrixmultiplizierers;
sie arbeiten abhängig von den Signalen ^2~, +T und ^T
aus dem Decodierer 313 sowie abhängig von den Signalen MR2 biü MRI3. Beim Multiplizieren im Matrixmultiplizierer
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wird das höchstwertige Bit stets in den Schaltungselementen in der am weitesten links liegenden Spalte
festgehalten, während die Teilsummen kontinuierlich nach rechts verschoben werden. Da jede Stufe des
Matrixmultiplizierers 401 mit zwei binären Bits arbeitet, werden die mit Σ η bezeichneten Teilsummen
um zwei Stellen nach rechts verschoben. Für die Dateneingangssignale MRO und MR1 in der ersten Stufe sind
daher keine Α-Blöcke vorgesehen. Da jeder Schaltungsblock im Matrixmultiplizierer 1 abhängig von zwei
Informationsbits auf dem K-Stapel 302 arbeitet, die er über die Umcodierungslogik 301 empfängt,arbeitet
jeder Schaltungsblock auch abhängig von zwei Bits
aus dem Multiplexer 405, wobei diese Bits von Negatoren 430 negiert werden und in wahrer Logik auch
in die B-Blöcke eingegeben werden.
Die Figuren 11a und 11b bilden zusammen das genaue Schaltbild einer Gitterfilter- und Anregungsgeneratorschaltung
24 (nicht des Matrixmultiplizierers 401) sowie des Ausgabeabschnitts 25. Im Filter- und Anregungsgenerator
24 ist eine Summierschaltung 404 enthalten, die so anges'chlossen ist, daß sie an einem
Eingang das wahre oder das negierte Ausgangssignal
des Matrixmultiplizierers 401 (siehe Fig.10a und 10b) an den Leitungen PO bis P13 über den Summiermultiplexer
402 empfängt. Der andere Eingang der Summierschaltung 404 ist direkt über den Summiermultiplexer 402 so
angeschlossen, daß er entweder das Ausgangssignal der Summierschaltung 4θ4 ( in den Zeitperioden T10-T18),
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das Ausgangssignal des Verzögerungsstapels 404 an den Leitungen 440 bis 453 (in denZeitperioden T20 T7
und T9), das Ausgangssignal des Y-Halteglieds 403 (in der Zeitperiode T8) oder ein Signal mit dem Wert
"0" aus dem 03-Vorladeglied ^20 (in der Zeitperiode T19,
wenn an diesem Eingang kein bedingtes Entladesignal anliegt) empfängt. Die Gründe dafür, daß diese Signale
in diesen Zeitperioden angelegt werden, gehen aus Fig.S der oben erwähnten Patentanmeldung P 28 26 570.5 hervor;
dabei sei jedoch daran erinnert, daß die Bezeichnungen der einzelnen Zeitperioden unterschiedlich sind, wie
im Zusammenhang mit Fig.5 erläutert wurde.
Das Ausgangssignal der Summierschaltung 404 wird dem Verzögerungsstapel 406, dem Multiplexer 415,
1-Perioden-Verzögerungsgliedern 414 und dem Multiplexer
402 zugeführt. Der Multiplexer 415 enthält ein 1-Perioden-Verzögerungsglied 414, das dem 1-Perioden-Verzögerungsglied
34' in Fig.7 der Patentanmeldung P 28 26 570.5 äquivalent ist. Das Y-Halteglied
403 empfängt das Ausgangssignal des Verzögerungsstapels 406. Der Multiplexer 415 legt ein Ausgangssignal
des Y-Halteglieds 403, das Ausgangssignal der 1-Perioden-Verzögerungsglieder 414 oder das Anregungssignal am Bus 415'an die Eingänge MRO bis MR13 des
Matrixmultiplizierers 401 an. Die Eingangssignale DO bis D13 des Verzögerungsstapels 406 werden an den
Ausgängen der Summierschaltung 4o4 abgenommen. Die digitalen Schaltungselemente für den Summiermultiplexer
402, die Summierschaltung 404, das Y-Halteglied 403,
den Multiplexer 415 und die 1-Perioden-Verzögerungsschaltung 414 sind für das niedrigstwertige Bit in einem von einer
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gestrichelten Linie umgebenen Kästchen A angegeben. Die 13 höchstwertigen Bits im Gitterfilter sind durch ebensolche
digitalen Schaltungsglieder gebildet, wie sie mit der gestrichelten Linie A umgeben sind, wobei
als DarsteJlung längliche, gestrichelt angegebene Kästchen gewählt sind,die den Buchstaben A tragen.
Zur Erzielung einer klaren Darstellung sind die digitalen Schaltungselemente für jedes vom Gitterfilter verarbeitete
parallele Bit nicht im einzelnen dargestellt. Die Abschnitte des Gitterfilters, die höherwertige
Bits als das niedrigstwertige Bit behandeln, unterscheiden sich von der für die Elemente 402, 403,
4o4, 405 und 414 angegebenen Schaltung nur bezüglich der Verbindungen mit der Abtrennlogik 501 und und
dem Bus 4i5',der zum UV-Verknüpfungsglied 408 und zum
Chirp-Pestspeicher 409 führt. Das Ausgangssignal des UV-Verknüpfungsglieds
408 und des Chirp-Festspeichers wird nur den Eingängen 113 bis 16 zugeführt; der mit
I bezeichnete Eingang innerhalb der gestrichelten Linie A wird für die sechs niedrigstwertigen Bits
im Gitterfilter nicht benötigt. Das Ausgangssignal des Y-HaIteglieds 403 wird auch nur an die 10 höchstwertigen
Bits IL13 bis IL^ angelegt; die mit YLx bezeichnete
Verbindung innerhalb der Bezugslinie A wird daher für die vier niedrigstwertigen Bits im
Gitterfilter nicht benötigt.
Der Verzögerungsstapel 4o6 enthält 14 Schieberegister mit einer Länge von jeweils neun Bits, wobei jede Stufe
Negatoren enthält, die mit den Taktsignalen 04 und getaktet werden. Wie in der Patentanmeldung P 28 26 570.5
erläutert ist, erfolgt ein Schiebevorgang im Verzögerungsstapel 406, der allgemein dem Schieberegister 35' von
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Fig.7 der genannten Patentanmeldung entspricht, nur bei gewissen Zeitperioden. Dies wird mit Hilfe der
digitalen Schaltungselemente 416 erreicht, die aus den
Zeitperiodensignalen T10 bis T18 aus dem programmierbaren
Zeitsteuerfeld 512 (Fig.7a und 7b) Taktsignale 01B bis
04b erzeugen. Die Taktpuffer 417 der digitalen Schaltungselemente 416 sind in den Figuren 11a und 11b ebenfalls
genau dargestellt.
Der Verzögerungsstapel 4o6 hat eine Länge von neun Bits, während das Schieberegister 35' in Fig.7 der Patentanmeldung
P 28 26 570.5 eine Länge von 8 Bits hat, dieser Unterschied ist deshalb vorhanden, weil der
Eingang des Verzögerungsstapels 4o6 mit dem Ausgang der Summierschaltung 404 und nicht mit dem Ausgang der
1-Perioden-Verzögerungsschaltung 414 verbunden ist. Der
Eingang des Verzögerungsstapels 406 könnte auch mit den Ausgängen der 1-Perioden-Verzögerungsschaltung 414 verbunden
sein, wobei die zugeordnete Zeitsteuerung entsprechend der in der Patentanmeldung P 28 26 570.5
dargestellten Zeitsteuerung modifiziert wäre.
Die im Verzögerungsstapel 406, im Matrixmultiplizierer 401,
in der Summlerschaltung 4o4, im Summiermultiplexer 402, im Y-Halteglied 403 und im Multiplizier-Multiplexer 415
verarbeiteten Daten werden vorzugsweise in der Zweierkomplementdarstellung behandelt.
Der Stimmlossignalgenerator 407 ist ein Zufallsrauschgenerptor
mit einem Schieberegister 418 mit einem von einer Rückkopplungslogik 419 gespeisten Rückkopplungszweig zur Erzeugung pseudozufälliger Ausdrücke im Schieberegister
418. Von diesem Schieberegister wird ein Ausgangs-
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signal abgenommen und dem UV-Verknüpfungsglied (Stimmlos-Verknüpfungsglied) zugeführt, das auch
auf das Signal OLDP aus dem Halteglied 208d (Figuren 8a und 8b) anspricht. Das für das alte
Tonhöhensignal zuständige Halteglied 208d steuert das Verknüpfungsglied 408, da das für das Tonhöhensignal
mit dem Wert 0 zuständige Halteglied 208b seinen Zustand unmittelbar dann ändert, wenn
neue Sprachparameter in das Register 205 eingegeben werden. Oa dies während des Interpolationszyklus
ICO auftritt und da während eines Stimmloszustandes die neuen Werte nicht interpoliert und in den K-Stapel
302, die ElO-Schleife 304 und das Tonhöhenregister 305 bis zum folgenden Interpolationszyklus ICO eingegeben werden, kann sich der Sprachanregungswert
nicht von einer periodischen Anregung aus dem Chirp-Festspeicher 409 in eine Zufallsanregung
aus dem Stimmlossignalgenerator 407 ändern, bis acht Interpolationszyklen aufgetreten sind.
Das Verknüpfungsglied 420 bewirkt eine NOR-Verknüpfung des Ausgangssignals des Verknüpfungsglieds 408 und die Eingabe in das höchstwertige
Bit I *-χ des Anregungssignals, wodurch veranlaßt
wird, das Vorzeichenbit während einer stimmlosen Sprache auf Zufallsbasis zu ändern. Das Verknüpfungsglied
421 setzt das höchstwertige Bit I*« des Anregungssignals zwangsweise während Stimmlossprachzuständen
auf den Signalwert "1". Die Verknüpfungsglieder 408, und 421 haben also insgesamt die Wirkung, ein sich
auf Zufallsbasis änderndes Vorzeichen einem stetigen dezimalen Äquivalentwert von 0,5 zuzuordnen, der
dem Gitterfilter im Generator 24 zugeführt wird.
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Während einer stimmhaften Sprache liefert der Chirp-Festspeicher
409 an den Leitungen Ig bis I1, ein aus
acht Bits bestehendes Ausgangssignal an das Gitterfilter. Dieses Ausgangssignal umfaßt 41, sich nacheinander
ändernde Werte, die in der graphischen Darstellung eine Chirp-Funktion repräsentieren. Der Inhalt des
Festspeichers 409 ist in der Tabelle VIII in einer Liste zusammengestellt. Der Festspeicher 409 ist
so aufgebaut, daß seine Ausgangssignale negiert werden. Die Daten sind in ihm daher im komplementieren Format
abgespeichert. Der Wert der Chirp-Funktion und der im Chirp-Festspeicher gespeicherte komplementierte
Wert sind in hexadezimaler Zweierkomplementdarstellung ausgedrückt. Der Festspeicher 409 wird mittels eines
8-Bit-Registers 410 adressiert, dessin Inhalt normalerweise
während jedes Zyklus durch das Gitterfilter mittels einer 1-Additionsschaltung 411 aktualisiert wird. Das
Ausgangssignal des Registers 410 wird mit dem Inhalt des Tonhöhenregisters 305 in einem Größenkomparator 403
verglichen, damit der Inhalt des Registers 410 auf 0 gestellt wird, wenn sein Inhalt gleich oder größer als
der Inhalt des Registers 305 wird. Der in den Figuren 14a
und 14b genauer dargestellte Chirp-Festspeicher 409 ist so ausgebildet, daß Adressen, die größer als
110010 sind, die Wirkung haben, daß an den Leitungen I1,
bis Ig an den Multipliziermultiplexer 415 Signale ausgegeben
werden, die alle den Wert "0" haben. Auch an den Adressenplätzen 41 bis 51 sind Signale mit dem
Wert "0" gespeichert. Die Chirp-Funktion kann also so erweitert werden, daß sie Adressenplätze bis zum
Adressenplatz 50 besetzt, falls es erwünscht ist.
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Schreib/Lese-Speicher:
In den Figuren 12a und 12b ist das Schaltbild des Schreib/ Lese-Speichers 203 dargestellt. Der Schreib/Lese-Speicher
203 wird mittels einer Adresse an den Leitern PC1 bis PC4 adressiert; die ' jeweilige Adresse wird in einer
programmierbaren Decodiermatrix 203a decodiert, und sie legt fest, welcher codierte Parameter in den Schreib/Lese-Speicher
203 eingegeben werden soll. Der Schreib/Lese-Speicher 203 speichert die 12 decodierten Parameter, deren
Länge zwischen 3 Bits und 5 Bits entsprechend dem im Zusammenhang mit Fig.6 beschriebenen Decodierschema liegt.
Der Aufbau jeder Zelle B des Schreib/Lese-Speichers 203 ist in Fig.12b genauer dargestellt. Eine Schreib/Lese-Schaltung
203b ermöglicht in Abhängigkeit von den Signalen T1, DIV1, PCO und einem Parameter-Ladefreigabesignal das
Schreiben in den Schreib/Lese-Speicher 203 während des Α-Zyklus jeder Parameterzahl, während des Interpolationszyklus 0, wenn die Freigabe durch das Parameter-Ladefreigabesignal
aus der Schaltung 238 (Fig.8a bis 8c) erfolgt ist. Die Dateneingabe in den Schreib/Lese-Speicher
203 erfolgt an den Leitungen INO bis IN4 aus dem Register 205, wie in den Figuren 8a und 8b dargestellt ist, und
die Datenausgabe erfolgt an den Leitungen 0UT1 bis 0UT5 in den Festspeicher 202, wie ebenfalls in den zuvor genannten
Figuren dargestellt ist.
In den Figuren 13a und 13b ist das Schaltbild des Festspeichers 202 dargestellt. Der Festspeicher 202 ist
vorzugsweise ein Festspeicher mit virtueller Masse, wie er. in der US-PS 3 934 233 beschrieben ist. Adresseninformationen
aus dem Festspeicher 202 und aus dem Parameterzähler 513 werden Adressenpuffern 202b
zugeführt, die bei A genauer dargestellt sind. Die NOR-Glieder 202a, die in den Adressenpuffern 202b
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verwendet werden, sind bei B genauer dargestellt. Die Ausgangssignale
des Adressenpuffers 202b werden an einen X-Decodierer 202c oder einen Y-Decodierer 202d angelegt. Der
Festspeicher ist in zehn Abschnitte C unterteilt, von denen einer genauer dargestellt ist. Die Ausgangsleitung
Jedes Abschnitts ist über Negatoren mit dem Register 201 verbunden, wie in den Figuren 8a und 8b
dargestellt ist. Der X-Decodierer wählt eine von 54 X-Decodierleitungen aus, während der Y-Decodierer 202d
die Anwesenheit oder das Fehlen einer Transistorzelle zwischen zwei benachbarten, von Diffusionszonen gebildeten
Leitungen prüft, wie in der zuvor erwähnten US-PS 3 934 233 genauer erläutert ist. Die vorzugsweise
im Festspeicher 202 dieser Ausführung gespeicherten Daten sind in der Liste der Tabelle VI zusammengestellt.
Die Figuren i4a und i4b zeigen zusammen das Schaltbild
des Chirp-Festspeichers 409. Die Adressierung des Festspeichers 409 erfolgt über Adressenleitungen
AO" bis IE aus dem Register 410 (Fig. 11a, 11b), mittels
Ausgangsinformationen an Leitungen ig bis I11 zum
Multiplexer 415 und mittels Informationen an Leitungen IM1 und IM2 zu den Verknüpfungsgliedern 421 und 420,
was alles in den Figuren 11a und 11b dargestellt ist. Wie zuvor im Zusammenhang mit den Figuren 11a und 11b
erläutert wurde, gibt der Chirp-Festspeicher nur Signale mit dem Wert "0" ab, nachdem im Register 410 ein vorbestimmter
Stand erreicht worden ist, der in diesem Fall der der Dezimalzahl 51 entsprechende Stand ist. Der
Chirp-Festspeicher 409 enthält einen Y-Decodierer 409a, der abhängig von den Adressen an den Leitungen ΆΌ" und 7ΓΓ
(und AO, A1) arbeitet; ferner enthält er einen X-Decodierer
409b, der abhängig von der Adresse an den Leitungen ΆΊ? bis Ά~5"( und A2 bis A5) arbeitet.
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Außerdem enthält der Chirp-Festspeicher 409 ein Halteglied
409c, das gesetzt wird, wenn die Dezimalzahl an den Leitungen AÖ" bis Ά"5 gemäß der Leitung 409c
aus dem Decodierer 409e festgestellt wird. Der Decodierer 409e decodiert auch einen Signalwert "0"
an den Leitungen Ά7) bis AJ5 zum Rücksetzen des
Halteglieds 409c Im Chirp-Festspeicher 409 ist eine Zeitsteuerschaltung 409f vorgesehen, mit deren
Hilfe Daten über Schaltglieder 409g in der Zeitperiode T12 getaktet werden können. In diesem Zeitpunkt
stellt der Decodierer 409e fest, ob an den Adressenleitungen ΆΊ5 bis ^H cLLe Dezimalzahl 0
oder die Dezimalzahl 51 vorhanden ist. Wenn eine dieser Bedingungen eintritt, wird das als statisches
Halteglied ausgebildete Halteglied 409c in ihren anderen Zustand versetzt.
In der Zeitperiode T13 wird ein Adressenhalteglied
409 gesetzt, das in der Zeitperiode T11 rückgesetzt wird. Das Halteglied 409h ermöglicht dem Halteglied
409c, an den Leitungen AO" bis A3 zwangsweise den Dezimalwert
51 zu erzeugen, wenn das Halteglied 409c gesetzt ist. Venn im Adressenregister 410 Adressen
vorhanden sind, die größer als 51 sind, dann wird die Adresse in der Zeitperiode T12 zunächst abgetastet,
damit festgestellt wird, ob sie von der Rücksetzlogik 412 (Fig.12a, 12b) auf den Wert "0"
zum Rücksetzen des Halteglieds 409c rückgesetzt worden ist, und, falls die Adresse nicht auf den
Wert "0" rückgesetzt worden ist, um festzustellen, welche Adresse an den Leitungen Ά"δ" bis ΆΊ5 eingegeben
und von der Logik 409d in der Zeitperiode T13 überschrieben
worden ist. Am Speicherplatz 51 sind im Chirp-Festspeicher 409 natürlich nur Signale mit
dem Wert "0" zur Ausgabe an die Leitungen I6 bis 111,
IM1 und IM2 gespeichert. Mittels der digitalen Schaltungen
409cr 409h und 409j werden Adressen mit einem
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vorgewählten Wert , in diesem Fall dem Dezimalwert 51,
lediglich geprüft, um festzustellen, ob ein Rücksetzen stattgefunden hat, sie können· jedoch die Matrix der
Festspeicherzellen über die Decodierer 409a und 409b nicht adressieren. Adressen zwischen dem Dezimalwert
und dem Dezimalwert 50 adressieren den Festspeicher normalerweise
über die Decodierer 409a und 409b. Die Festspeichermatrix
ist vorzugsweise eine Matrix des Typs mit virtueller Masse, wie sie in der US-PS 3 934 233
beschrieben ist. Wie zuvor erwähnt wurde, ist der Inhalt des Festspeichers 409 in der in der Tabelle VIII
angegebenen Liste zusammengestellt. Die Chirp-Funktion befindet sich an den Adressen 00 bis 40, während an
den Adressen 41 bis 51 nur Nullen gespeichert sind.
Es wird nun erneut auf die Figuren 11a und 11b Bezug
genommen, in denen die Abtrennlogik 425 und der Digital-Analog-Umsetzer 426 dargestellt sind. Die Abtrennlogik
425 enthält eine Schaltung zum Umwandeln der an den Leitungen YL13 bis YL14 in Zweierkomplementdarstellung
vorhandenen Daten in Daten, die mit Vorzeichen und Betrag dargestellt sind. Die digitale Schaltung 425a
prüft das höchstwertige Bit aus dem Y-Halteglied 403
an der Leitung YL13 zur Erzeugung eines Vorzeichenbits
und zur Steuerung der Umsetzung von der Zweierkomplementdarstellung in die Vorzeichen-Betrag-Darstellung,
die von der digitalen Schaltung 425c durchgeführt wird. Das Vorzeichenbit wird an den Leitungen D/ASN und d/asN
in "wahrer" oder "falscher" Logik an den Digital-Analog-Umsetzer 426 angelegt.
Die digitale Schaltung 425c setzt die Zweierkomplementdaten von den Y-Haltegliedern 403 an den Leitungen YL10
bis YL4. in eine einfache Betragsdarstellung an den Leitungen D/A6 bis d/A0 um. Aus Gründen der Klarheit
ist nur die der Leitung YL1O zugeordnete digitale
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Schaltung 425c genauer dargestellt.
Die digitale Schaltung 425b tastet die YL12-und YL11-Bits aus den Y-Haltegliedern 403 ab, und sie führt
eine Betragsabtrennfunktion an diesen Daten durch, indem sie die Ausgangssignale an den Leitungen D/A6
bis D/AO zwangsweise auf den Wert "0" setzt (d.h. auf einen Wert "1", wenn die Ausgangssignale in
"wahrer"Logik dargestellt wären), wenn entweder das Bit YL12 oder das Bit YL11 den Wert "1" und das Bit
YL13 den Wert "0" haben, was eine positive Größe anzeigt,
oder wenn YL12 oder YL11 den Wert "0" und
YL13 den Wert "1" haben, was eine negative Größe (und natürlich eine komplementierte Größe) anzeigt.
Wenn eine dieser Bedingungen eintritt, erscheint an der Leitung 427 ein Signal mit dem Wert "0", so
daß dadurch an dai Ausgangspuffer 428 in jeder digitalen
Schaltung 425c der Spannungswert Vgs angelegt
wird. Die Betragsfunktion bewirkt ein Abtrennen der höherwertigen Bits an den Leitungen YL11 und YL12.
Es ist zu erkennen, daß dies eine ungewöhnliche Abtrennung darstellt, da normalerweise in den meisten
anderen Abtrennschaltungen die niedrigerwertigen Bits abgetrennt werden. In der hier vorliegenden
Schaltung werden große positive oder negative Werte jedoch wirksam abgeschnitten.Auf Grund dieses
Abtrennschemas werden digitale Sprachinformationen, die kleinere Beträge haben, um den Faktor 4 verstärkt.
Die Ausgänge D/A6 bis D/AO sind zusammen mit den Ausgängen D/ASN und D/AS mit dem Digital-Analog-Umsetzer
426 verbunden. Der Digital-Analog-Umsetzer 426 enthält vorzugsweise sieben MOS-Bauelemente
429, die an die sieben Ausgangsleitungen D/Ab bis D/AO
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aus der Abtrennlogik 425 angeschlossen sind. Die Bauelemente
429 sind durch Steuern des Verhältnisses ihrer Breite zu ihrer Länge so ausgebildet, daß sie elektrischen Strom
in verschiedener Größe durchlassen. Das Bauelement 429» das an die Leitung D/A6 angeschlossen ist, läßt
im eingeschalteten Zustand zweimal soviel Strom wie das an die Leitung D/A5 angeschlossene Bauelement 429
durch. Ferner kann das an die Leitung D/A5 angeschlossene Bauelement 429 zweimal so viel Strom wie das an
die Leitung S/A4 angeschlossene Bauelement 429 durchlassen. Dieses Stromdurchlaßverhältnis von 2:1 gilt
auch für die übrigen, an die Leitungen D/A3 bis D/AO
angeschlossenen Bauelemente 429. Demnach kann das Bauelement 429,das an die Leitung D/A1 angeschlossen
ist, zweimal so viel Strom wie das mit der Leitung D/AO angeschlossene Bauelement 429» Jedoch nur die Hälfte
des an die Leitung D/A2 angeschlossenen Bauelements 429 durchlassen. Alle Bauelemente 429 sind parallelgeschaltet;
mit einem Ende sind sie vorzugsweise an die Spannung Vg3
gelegt, während das andere Ende vorzugsweise über Transistoren 430 und 431 vorzugsweise mit den beiden Anschlüssen
des Lautsprechers 4 verbunden ist. Der Transistor 430 wird vom Signal an der Leitung I)/ASN gesteuert, das seiner
Gate-Elektrode zugeführt wird. Der Transistor 431 wird in Abhängigkeit vom Signal an der Leitung D/ASN aus-
und eingeschaltet. Die Sprechspule des Lautsprechers 4 hat vorzugsweise eine Impedanz von 100 0hm; sie weist
eine Mittelanzapfung auf,die an die Spannung VGG angelegt
ist. Die Signale an den Leitungen D/Ab bis D/AO steuern
daher die Größe des durch die Sprechspule fliessenden Stroms, während die Signale an den Leitungen D/ASN und
D/ASN die Richtung dieses Stromflusses steuern.
Anstelle der Verwendung einer 100-Ohm-Sprechspule mit
Mittelanzapfung kann auch ein herkömmlicher 8-0hm-Lautsprecher mit einem Transformator benutzt werden, der eine
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mit Mittelanzapfung versehene 100-Ohm-Primärwicklung,
die an die Spannung VG(-, und an die Transistoren 430 und
431 angeschlossen ist und eine an die Lautsprecherklemmen angeschlossene 8-Ohm-Sekundärwicklung aufweist.
In einer weiteren Ausfuhrungsform kann die Mittelanzapfung
durch Verwendung von Transistoren 440 und 441 vollkommen weggelassen werden, die in den Ausführungen mit Transformator
mit Mittelanzapfung oder mit Sprechspulen mit Mittelanzapfung nicht benutzt werden.
Wie zu erkennen ist, bewirkt der Digital-Analog-Umsetzer 426 nicht nur die Umsetzung der digitalen Vorzeichen-Betrag-Information
an den Leitungen t)/Ab bis D/AO und D/ASN sowie D/ASN in ein analoges Signal, sondern er
bewirkt auch eine Verstärkung dieses analogen Signals auf einen ausreichenden Pegel, damit ein Lautsprecher
aus der MOS-Sprachsyntheseschaltung 10 direkt, oder
über den zuvor erwähnten Transformator, falls dies erwünscht ist, angesteuert werden kann.Einfache Digital-Analog-Umsetzer,
wie sie hier beschrieben wurden, können natürlich auch auf anderen Anwendungsgebieten
als in Sprachsyntheseschaltungen eingesetzt werden.
Pig.22 zeigt in einer stark vergrößerten Draufsicht einen Halbleiter-Chip, der das gesamte, in den
Figuren 4a und 4b dargestellte System enthält. Der Halbleiter-Chip hat eine Seitenlänge von nur etwa
5,46 mm (0,215 inches). Im dargestellten Beispiel ist der Halbleiter-Chip mittels eines P-Kanal-Metall-Gate-rProzesses
hergestellt, bei dem folgende Regeln eingehalten sind: Breite der Metalleiter:6,5 «m
(0,25 mil); Abstand der Metalleiter : 6,25 /im (0,25 mil); Breite der von Diffusionszonen gebildeten
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Leiter :3,75/um (0,15 mil); Abstand dieser von Diffusionszonen
gebildeten Leiter: 7,5 wm (0,30 mil). Diese Ausführungswerte werden natürlich mit dem Aufkommen
der Erzeugung von Masken unter Verwendung von Elektronenstrahlen herabgesetzt, und mit anderen Verfahren wird es
möglich sein, die Größe des Halbleiter-Chips weiter zu reduzieren. Die Größe des Halbleiter-Chips kann
natürlich auch dadurch herabgesetzt werden, daß einige vorteilhafte Merkmale, die vorzugsweise auf dem öhip
benutzt werden, nicht angewendet werden.
Die gesamte aktive Fläche des Halbleiter-Chips der Sprach-
p ρ
syntheseschaltung 10 beträgt etwa 28 mm (45000 mil ).
Wie der Fachmann erkennen kann, können auch andere MOS-Hersteilungsverfahren,
beispielsweise N-Kanal-, CMOS- oder Silizium-Gate-Verfahren angewendet werden.
Die verschiedenen Teile des Systems sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, die in der vorhergehenden
Beschreibung benutzt wurden.
Die in dem Lernhilfegerät benutzte Steuerschaltung ist vorzugsweise ein Mikroprozessor des in der US-PS
4 074 355 beschriebenen Typs mit anschließend noch zu beschreibenden Modifikationen. Auf diese
US-PS 4 074 355 sei hier ausdrücklich Bezug genommen. Es können natürlich auch andere Mikroprozessoren ,
einschließlich von zukünftig zur Verfugung stehenden Prozessoren, in Anwendungsfällen wie dem hier beschriebenen
sprechenden Lernhilfegerät eingesetzt werden.
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Der Mikroprozessor nach der US-PS 4 074 355 ist eine verbesserte Version eines früheren Mikroprozessors,
der in der US-PS 3 991 305 beschrieben wurde. Eine der Verbesserungen betraf das Weglassen von Ziffern
an Steuerbauelementen, so daß Leuchtdiodenfelder, die eine Anzeigevorrichtung bilden, direkt vom Mikroprozessor
angesteuert werden konnten. Die im Lernhilfegerät verwendete Anzeigevorrichtung ist vorzugsweise
eine Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigevorrichtung. Wie der Fachmann weiß, werden die Anzeigesegmente bei einer
direkten Ansteuerung von Leuchtdioden vorzugsweise sequentiell betätigt, während die gemeinsamen
Zeichenpositionselektroden der Anzeigevorrichtung in ausgewählter Weise entsprechend der in einem Anzeigeregister
oder Anzeigespeicher vorhandenei Information
betätigt werden. Bei der Verwendung von Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigevorrichtungen werden andrerseits
vorzugsweise die gemeinsamen Zeichenpositionselektroden sequentiell betätigt, während die Segmente in ausgewählter
Weise entsprechend der Information im Anzeigeregister oder im Anzeigespeicher betätigt werden. Der Mikroprozessor
gemäß der US-PS 4 074 355 ist vorzugsweise so abgeändert, daß eine Anzeigestellen-Abtastung angewendet
wird, die der in der US-PS 3 991 305 angewendeten Abtastung gleicht.
Der Mikroprozessor gemäß der US-PS 4 074 355 ist ein 4-Bit-Prozessor; zur Verarbeitung alphanumerischer
Informationen sind zusätzliche Bits erforderlich. Durch Verwendung von sechs Bits, die 2 oder 64
eindeutige Codegruppei darstellen können, können ohne
weiteres die 26 Buchstaben des Alphabets, zehn Zahlen und auch mehrere Sonderzeichen behandelt werden. Anstelle
einer direkten Umwandlung des Mikroprozessors gemäß der US-PS 4 074 355 in einen 6-Bit-Prozessor erfolgte
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diese Umwandlung indirekt mittels Software, indem die 4-Bit-Wörter in 8-Bit-Bytes paarweise verwendet und
sechs dieser Bits zum Anzeigedecodierer übertragen wurden.
Die Figuren 15a und 15b zeigen zusammen ein Blockschaltbild des vorzugsweise im Lernhilfegerät verwendeten Mikroprozessors;
dabei sei bemerkt, daß dieses Blockschaltbild allgemein dem Blockschaltbild der Fig.7a und 7b derUS-PS
4 074 355 entspricht; verschiedene Abänderungen zur Erzielung der oben erwähnten Merkmale der 6-Bit-Arbeitsweise
und der Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigevorrichtung sind ebenfalls angegeben. Die in den Figuren 15a und 15b angegebenen
Bezugszeichen stimmen allgemein mit den in der US-PS 4 074 355 Uberein. Die Modifikationen werden nun
genauer beschrieben.
In den Figuren i6a, I6b, die an die Stelle der Fig.13
der US-PS 4 074 355 treten, sind derSegmentdecodierer und der RAM-Adressendecodierer 33-1 dargestellt, der
das Signal RAMY zum Adressieren des Schreib/Lese-Speichers 31 oder der Signale ACC1 bis ACC8 decodiert.
Der Adressendecodierer 33-1 entspricht allgemein dem Decodierer 33 der zuvor erwähnten USA-Patentschrift.
Die Segmentinformation wird erneut in eine bestimmte Segmentzeileninformation im Ausgabeabschnitt 32-2
codiert und am Bus 90 zu den Segmenttreibern 91 ausgegeben. Sechs Datenbits aus dem 4-Bit-Akkumulator
77 des Prozessors werden im Adressendecodierer 33-1 decodiert, wie nun erläutert wird. Zunächst werden
vier Bits am Bus 86 in die Akkumulatorhalteglieder 87-1 bis 87-8 mit einem Datenausgabe-Ubertragungsbefehl
TDO eingegeben, wenn das Statussignal den Wert "1" hat. Anschließend werden zwei Bits am Bus 86 (von den
Leitungen 86-1 und 86-2) in die Akkumulator-Halteglieder 87-16 und 86-32 mit einem weiteren übertragungs-
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befehl TDO eingegeben, wenn das Statussignal den Wert
"0" hat. Anschließend werden die sechs Bite in den Haltegliedern 87-1 bis 87-32 im Adressendecodierer
33-1 decodiert. Die Segmenttreiber 91 können vorzugsweise Treiber eines der drei Typen 91A,
91B oder 91C sein, die in den Figuren 16a, 16b dargestellt sind. Der Treibertyp 91A ermöglicht die externe Übermittlung
der Daten an den L itungen ACC1 bis ACC8 über die Anschlußstifte SEG G, SEG B, SEG C und SEG D.
Der Treiber des Typs 91B, der mit dem Anschlußstift SEG E verbunden ist, ermöglicht die externe Übermittlung
des Inhalts des Stellenregisters 94-10, wenn das Stellenregister 94-12 gesetzt ist. Der Treiber des Typs 91C,
der mit dem Anschlußstift SEG A verbunden ist, ermöglicht die Ausgabe des Inhalts des Programmzählers
während Testoperationen.
Die Stellenpufferregister und die TDO-Halteglieder
von Fig.14 der US-PS 4 074 355 sind vorzugsweise durch die Stellenpuff erregister von Fig .17 ersetzt,
da (1) das Signal DDIG nicht mehr benutzt wird, und da (2) die Stellenhalteglieder (Elemente 97 der US-PS
4 074 355) ebenfalls nicht mehr benutzt werden. Der Einfachheit halber ist -nur eines der Stellenausgabepufferregister
94 genau dargestellt. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Lernhilfegeräts die Anzeigevorrichtung
2 vorzugsweise acht Zeichenpositionen aufweist, verbinden acht Ausgabepuffer 98-0 bis
98-7 die Leitungen DQ bis D„ mit den gemeinsamen
Elektroden der Anzeigevorrichtung 2 über die Register 94.0 bis 94.7, wie in Fig.17 dargestellt ist. Ein zusätzlicher
Ausgangspuffer 98-8 überträgt zur Sprachsyntheseschaltung 10 den Inhalt des Registers 94-12, der das
Chip-Wählsignal ist.
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Damit eine in zwei Richtungen wirksame Verbindung zur Sprachsyntheseschaltung 10 erleichtert wird,
wird der Mikroprozessor gemäß der US-PS 4 074 355 vorzugsweise so abgewandelt, daß an den Anschlußstiften
SEG G, SEG B, SEG C und SEG D eine in zwei Richtungen wirksame Verbindung ermöglicht wird. Nach Fig.18 sind
diese SEG-Anschlußstifte mit den normalen K-Leitungen 112-1 bis 112-8 über einen Eingabewähler 111a zur
Informationseingabe bei gesetztem Stellenregister 94-12 (R12) verbunden. Außerdem sind diese Anschlußstifte
überSegmenttreiber 91A mit den Leitungen ACC1 bis ACC8
verbunden, wenn die Stellenregister 94-12 (R12) und 94-11 (R11) zur Informationsausgabe in den Akkumulator
77 gesetzt sind.
Wenn das Stellenregister 94-12, das das Chipwählsignal
nach außen überträgt, gesetzt ist, ist der Anschlußstift SEG E mit dem Stellenregister 94-10 (R10) verbunden,
damit das Signal PDC zur Sprachsyntheseschaltung 10 übertragen wird. Außerdem werden in der Zeitperiode,
in der die Register R12 und R11 gesetzt sind, die Signale
an der Leitung ACC1 bis ACC8 an den Anschlußstiften SEG G und SEG B bis SEG D ausgegeben. Wenn der Inhalt des
Registers R11 den Wert "0" hat, d.h., wenn das Register rückgesetzt ist, sind die Segmenttreiber 91a gesperrt,
und die Daten können in die CKB-Schaltung 113 gelesen
werden, damit beispielsweise Daten aus den Festspeichern 12a, 12b über die Sprachsyntheseschaltung 10 empfangen
werden. Fig.18 ersetzt die Tastenfeldschaltung 11, die in Fig.22 der US-PS 4 064 554 dargestellt ist.
Vorzugsweise sind die Anschlußstifte SEG G und SEG B bis SEG D mit den Anschlußstiften CTL1 bis CTL8 der
Sprachsyntheseschaltung 10 verbunden, während der AnschJLußstift SEG E mit dem Anschlußstift PDC der
Sprachsyntheseschaltung 10 verbunden ist.
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Die Festspeicher 12A, 12B, 13A oder 13B sind in den Figuren 19, 20a, 20b, 21a und 21b dargestellt. Fig.19
zeigt ein Blockschaltbild eines dieser Festspeicher. Fig.20aund 20b zeigen zusammen das Schaltbild der
Steuerlogik für die Festspeicher, während Fig.21a und 21b zusammen das Schaltbild der X-und Y-Adressendecodierer
sowie den Aufbau der Speicherzellenmatrix zeigen.
Nach Fig.19 weist die Festspeichermatrix 601 acht Ausgangsleitungen auf, nämlich eine Ausgangsleitung
aus jedem Abschnitt mit 16 384 Bits. Die acht Ausgangsleitungen
der Festspeichermatrix 601 sind über eine Ausgabehalteschaltung 602 mit einem 8-Bit-Ausgaberegister
verbunden. Das Ausgaberegister 603 steht mit den Anschlußstiften ADD1 bis ADD8 in Verbindung, und es ist so ausgebildet,
daß es die vier hochwertigen oder die vier niedrigwertigen Bits über die vier Anschlußstifte ADD1
bis ADD8 ausgibt, oder diese Bits seriell über den Anschlußstift ADD1 ausgibt. Die angewendeteAlternative
kann entsprechend maskenprogrammierbarer Gates ausgewählt werden.
Die Festspeichermatrix 601 wird mittels eines 14- Bit-Adressenzählers
604 adressiert.
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-Qh-
Dem Adressenzähler 6o4 ist ein 4-Bit-Chipwählzähler
605 zugeordnet. Die Adressen im AdressenzähHer 604 und
im Chipwählzähler 605 werden zu je vier Bits in Abhängigkeit
von einem decodierten Adressenladebefehl LA von den Anschlußstiften ADD1 bis ADD8 geladen.
Der erste Adressenladebefehl lädt die vier niedrigstwertigen Bits in den Adressenzähler 604 (die Bits AQ
bis A^), und die nächsten Adressenladebefehle laden
die höherwertigen Bits (A^ bis Ay, Ag bis A11 und
A^p kis A1 -,). Während des vierten Adressenladezyklus
werden die Bits A12 und A13 zur gleichenZeit geladen,
wie die Bits CSO und CS1 in den Chipwählzähler 605 geladen werden. Mit dem fünften Adressenladebefehl
werden die zwei höchstwertigen Bits im Chipwählzähler 605 von den Anschlußstiften ADD1 und ADD2 geladen.
Ein Zähler 606 zählt nacheinander die empfangenen Adressenladebefehle, damit angezeigt wird, wo die
vier Bits an den Anschlußstiften ADD1 bis ADD8 in die Zähler 604 und/oder 605 geladen werden sollen.
Die Übertragung von Befehlen zum Festspeicher-Chip erfolgt über die Anschlußstifte IQ und I1 zu einem
Decodierer 607, der den Adressenladebefehl LA, den Bitübertragungsbefehl TB und einen Lese- und
Verzweigungsbefehl RB ausgibt.
Dem Adressenzähler 604 und dem Chipwählzähler 605 ist eine 1-Additionsschaltung 6O8 zugeordnet, damit
die in diesen Zählern enthaltene Adresse fortgeschaltet werden kann.Wenn außerhalb der im Adressenzähler
604 gespeicherten 14-Bit-Zahl ein Übertrag auftritt, wird dieser Übertrag in den Chipwählzähler
605 eingegeben, der die Chip-Wählfunktion freigeben
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kann, wenn sie nicht vorher freigegeben worden ist, oder die Chipwählfunktion sperren kann, wenn sie
zuvor freigegeben worden ist. Außerdem kann der aus acht Bits bestehende Inhalt des Ausgaberegisters
mittels einer Wählerschaltung 609 in Abhängigkeit von
einem Lese- und Verzweigungsbefehl RB in den Adressenzähler 604 geladen werden. Während eines Lese- und
Verzweigungsbefehls RB wird das erste aus der Festspeichermatrix 601 gelesene Byte als die acht niedrigwertigen
Bits benutzt, während das nächste Byte für die sechs höherwertigen Bits im Adressenzähler 604
benutzt wird.
Das Ausgangssignal des Chipwählzählers 605 wird über
programmierbare Verbindungen 610 zu einem Verknüpfungsglied 611 übertragen, damit der Inhalt des Chipwählzählers
605 mit einer durch die Programmierung der Verbindungen
610 eingegebenen, vorgewählten Codegruppe verglichen wird. Das Verknüpfungsglied 611 reagiert
auch auf ein Chipwählsignal am Chipwähl-Anschlußstift,
damit die Chip-Wähleigenschaft vom Inhalt des Chipwählzählers 605 und/oder vom Zustand des Chipwähl-Bits
am Chipwähl-Anschlußstift abhängig gemacht werden kann. Das Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds 611 wird an zwei Verzögerungsschaltungen 612
angelegt, deren Ausgangssignal die Ausgangspuffer steuert, die der Informationsausgabe aus dem Ausgaberegister
603 zu den Anschlußstiften A0D1 bis ADD8 zugeordnet sind. Die von den Verzögerungsschaltungen
hervorgerufene Verzögerung hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Verzögerung um zwei Bytes zur Folge, weil
die an den Anschlußstiften ADD1 bis ADDS eingegebene Adresseninformation den in Abhängigkeit davon ausgegebenen
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Daten um die Zeitdauer voreilt, die für den Zugriff auf die Festspeichermatrix 601 benötigt wird. Der Chipwähl-Anschlußstift
wird vorzugsweise in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Lernhilfegeräts angewendet.
Das programmierbare Zeitsteuerfeld 600 wird für die zeitliche Festlegung der zur Festspeichermatrix 601 ausgegebenen
Steuersignale und auch anderer Steuersignale verwendet.
Es wird nun auf das von den Figuren 20a und 20b gebildete Schaltbild Bezug genommen. Das Ausgaberegister 603 wird
von acht MA"-Bit-Haltegliedern gebildet, von denen ein
Beispiel bei 617 dargestellt ist. Der Ausgang des Regüers 603 ist über einen von LOW-oder HIGH-Signalen
gesteuerten 4-Bit-Übertragungsweg parallel mit Ausgabepuffern 616 für ADD1 bis ADD4 und 616a für ADD8 verbunden.
Die Puffer 616 und 6i6a sind in den Figuren 21a, 21b genau dargestellt.
Die Schaltglieder 615, die die Übertragung der parallelen Ausgangssignale aus dem Register 603 abhängig von den
LOW-und HIGH-Signalen steuern, sind vorzugsweise maskenprogrammierbare
Schaltglieder, die vorzugsweise nicht programmiert sind, wenn dieser Halbleiter-Chip bei dem
hier beschriebenen Lernhilfegerät angewendet wird. Die Daten werden dafür seriell über das programmierbare
Schaltglied 614 aus dem Register 603 zum Puffer 616a
und zum Anschlußstift ADD8 übertragen. Die an den Anschlußstiften ADD1 bis ADD8 in Abhängigkeit von
einem HIGH-Signal ausgegebenen Bits kommen von den Bits 3 bis 6 im Register 603 und nicht von den Bits 4
bis 7, da ein serieller Schiebevorgang normalerweise zwischen einem L15W-und HIGH-Signal stattfindet.
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Der Adressenzähler 604 besteht aus 14 Bit-Haltegliedern, wie sie bei 617 dargestellt sind. Die an den Leitungen
AO bis A13 anliegende Adresse im Adressenzähler 604 wird zu den X- und Y-Adressenpuffern des Festspeichers
übertragen, wie in den Figuren 21a, 21b dargestellt ist. Der Adressenzähler 604 ist in vier Abschnitte 601 a
bis 601d unterteilt; der Abschnitt 604d lädt dabei vier Bits an den Anschlußstiften ADD1 bis ADD8 in
Abhängigkeit von einem Signal LAO, und der Abschnitt 404c lädt vier Bits von den Anschlußstiften ADD1 bis ADD8
in Abhängigkeit von einem Signal LAT; das gleiche gilt für den Abschnitt 604b in Abhängigkeit von einem Signal
LA2. Der Abschnitt 604a hat eine Länge von zwei Bits; er lädt die an den Anschlußstiften ADD1 und ADD2 vorhandenen
Bits abhängig von einem Signal LA3. Der Chipwählzähler 605 besteht aus vier B-Bit-Haltegliedern,
wie sie bei 618 dargestellt sind. Die niedrigerwertigen Bits CSO und CS1 werden von den Anschlußstiften ADD4
und ADD8 in Abhängigkeit von einem Signal LÄT geladen, während die höherwertigen Bits CS2 und CS3 von den
Anschlußstiften ADD1 und ADD2 in Abhängigkeit von einem
Signal LA4 geladen werden. Die Signale LAO bis LA4 werden vom Zähler 6o6 erzeugt. Der Zähler 6o6 enthält ein 4-Bit-Register
619 , das aus vier A-Bit-Haltegliedern 617
aufgebaut ist. Das Ausgangssignal des 4-Bit-Registers
wird einer programmierbaren Decodiermatrix 620 zugeführt, damit die Signale LA1 bis LA4 decodiert werden.
Das Signal LAO wird von einem NAND-Glied 621 erzeugt. Wie zu erkennen ist, erscheint das Signal LAO als Reaktion
auf ein Adressenladesignal LA, das unmittelbar nach einem Bitübertragungssignal TB decodiert wird. Das NAND-Glied 621
prüft auf die Anwesenheit eines Signalwerts "1" im Adressenladesignal LA und im Signal LTBD aus dem Halte-
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glied 622. Der Decodierer 607 decodiert die an die Anschlußstifte IO und 11 angelegten Signale IO und 11,
damit die Befehle TB, LA und RB decodiert werden. Die Signale an den Anschlußstiften IO und 11 sind in
der Tabelle XI angegeben. Das Halteglied 622 zeigt abhängig von den Befehlen LA, RB und TB an, ob der
zuvor empfangene Befehl ein LA-, ein TB- oder ein RB-Befehl war.
Zusätzlich zum Zählen aufeinanderfolgender Adressenladebefehle LA werden das 4-Bit-Register 619 und die
Decodiermatrix 620 dazu verwendet, aufeinanderfolgende Bitübertragungsbefehle TB zu zählen. Dies wird in der
folgenden Ausführungsform durchgeführt, weil jeder Bitübertragungsbefehl ein Bit aus dem Register 603 am Anschlußstift
ADD8 zur Sprachsyntheseschaltung 10 überträgt und das Register 603 einmal nach jeweils acht
aufeinanderfolgenden Bitübertragungsbefehlen geladen wird. Die Decodiermatrix 620 erzeugt also auch einen
Befehl TB8, der eine Adressierungsfolge für die Festspeichermatrix auslöst. Die zeitliche Ablauffolge
des Registers 619 und der Decodiermatrix 620 sind in der Tabelle X angegeben. Die Signale LA1 bis Π7Γ
werden natürlich nur in Abhängigkeit aufeinanderfolgender Adressenladebefehle LA erzeugt, während die
Bitübertragungssignale TB8 nur in Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden Bitübertragungsbefehlen TB
erzeugt werden.
Die 1-Additionsschaltung 608 schaltet die im Adressenregister
604 enthaltene Zahl als Reaktion auf einen Befehl TB oder einen Befehl RB fort. Da während eines
Lese- und Verzweigungszyklus zwei aufeinanderfolgende
Bytes als neue Adresse benutzt werden, müssen die Karten-
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adresse und die um Eins vergrößerte derzeitige Adresse zur Erzeugung dieser zwei Bytes benutzt werden. Das
Ausgangssignal der 1-Additionsschaltung 608 wird über
die Wählerschaltung 609 übertragen, damit die Ergebnisse der Fortschaltung wieder zum Eingang des Adressenregisters
6o4 zurückübertragen werden. Die Wählerschaltung ermöglicht es, die Bits im Ausgaberegister 603 während
eines Lese- und Verzweigungszyklus in das Adressenregister 6o4 unter der Steuerung durch ein Signal BR
aus der Matrix 600 zu übertragen. Die 1—Additionsschaltung 608 ist über die COUNT-Signalleitung auch
mit dem Chipwählzähler 605 verbunden, damit die darin gespeicherte Zahl fortgeschaltet wird, wenn ein über
die 14 Bits im Adressenregister 614 hinausgehender Übertrag CARRY vorhanden ist. Das Ausgangssignal des
Chipwählzählers 605 wird über die programmierbare Verbindung 610 an das Verknüpfungsglied 611 angelegt.
Das Signal am CS-Anschlußstift kann auch an das Verknüpfungsglied 611 angelegt oder mit dem Inhalt
von CS3 verglichen werden. Das Verknüpfungsglied kann daher folgende Funktionen ausüben : (1) den
Zustand des CS-Signals testen, (2) einen speziellen Stand des Chipwählzählers 605 testen, (3) einen Vergleich
zwischen dem Zustand des Chipwählsignals und dem Zustand des Signals CS3 durchführen oder (4)
eine Kombination dieser Funktionen ausüben, was nach der Kenntnis des Fachmanns dadurch gesteuert
werden kann, wie die programmierbaren Verbindungen 610 während der Herstellung des Halbleiter-Chips
programmiert werden. Das Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds 611 wird über 2-Bit-Halteglieder
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des Typs C weitergeleitet, der bei 622 dargestellt ist. Die Zeitsteuermatrix 600 steuert die zeitliche Ablauffolge
des Festspeichers während der Folgen von Lese- und Sprungbefehlen und Bitübertragungsbefehlen. Die Zeitsteuermatrix
600 enthält die Abschnitte 600a und 600b sowie Zähler 623 und 624. Der Zähler 623 ist ein 2-Bit-Zähler
aus zwei Haltegliedern des bei 617 dargestellten Typs A. Dieser Zähler 623 zählt, wie oft
ein Festspeicherzugriff zur Durchführung eines bestimmten Befehls erforderlich ist. Beispielsweise erfordert
ein Bitübertragungsbefehl TB einen Festspeicherzugriff, während ein Lese- und Verzweigungsbefehl RB
drei Festspeicherzugriffe erfordert. Der Zähler 624, der aus vier Bithaltegliedern des bei 617 dargestellten
Typs A zusammengesetzt ist, zählt die zeitliche Ablauffolge des Festspeichers zur Erzeugung verschiedener
Steuersignale, die beim Zugriff auf die Festspeichermatrix 601 benutzt werden. Die zeitliche Ablauffolge
für einen Bitübertragungsbefehl ist in der Tabelle X dargestellt, wo die Zustände der Zähler 623 und 624 und
die abhängig davon erzeugten Signale angegeben sind. Eine ähnliche zeitliche Folge für einen Befehl RB ist
in der Tabelle XII dargestellt. Die von den Abschnitten 600a und 600b der Zeitsteuermatrix erzeugten Signale
werden nun kurz erläutert. Das BR-Signal steuert die Übertragung von zwei aufeinanderfolgenden Bits aus
dem Ausgaberegister 603 in das Adressenregister 604. Das TF-Signal steuert die Übertragung von acht Bits
aus dem Leseverstärker-Halteglied 602 (Figuren 21a, 21b)in das Ausgaberegister 603 an den Leitungen SAO
bis SA7. Das INC-Signal steuert die serielle Fortschaltung
des Adressenregisters um jeweils zwei Bits für jedes erzeugte INC-Signal. Das Signal PC
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ist ein Vorladesignal für die Festspeichermatrix; es ist normalerweise für die Dauer von etwa 10 Mikrosekunden
vorhanden. Das DC-Signal entlädt die Festspeichermatrix 601; seine Dauer beträgt jeweils vorzugsweise
etwa 10 Mikrosekunden. Jede vorliegende Festspeichermatrix benötigt etwa 10 Mikrosekunden.
Die hier vorliegende Festspeichermatrix benötigt etwa 70 Mikrosekunden zur Entladung, so daß vorzugsweise
während Jeder Adressierungsfolge sieben DC-Signale erzeugt werden. Das SAM-Signal bewirkt die
Durchschaltung der aus der Festspeichermatrix ausgegebenen Daten in das Leseverstärker-Halteglied 602,
während das SAD-Signal die Adressenleitungen durch Durchschalten der Adresse aus dem Adressenregister
in die Festspeicher-Adressenpuffer 625 (Fig.21a, 21b) setzt.
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Die angegebene Folge ist ein Beispiel für ein Arbeiten des Lernhilfegeräts in der Betriebsart "Buchstabieren"
| Taste | Anzeige | Lautsprecher | W | A | A | ANY |
| COMPUSPELL | 4 beliebige Töne | U | N | N | NOW TRY | |
| SPELL A | S | I | Y | FULL | ||
| B | SPELL B | B | TRY AGAIN, | F | ||
| C | SPELL C | C | W | ANY | U | |
| D | SPELL D | D | A | ANY | L | |
| P | SPELL D | P | S | ANY (halbe Geschwindigkeit) | L | |
| A | SPELL A | A | THAT IS RIGHT, | E | THAT IS CORRECT, | |
| GO | - | SPELL DO AS IN DO NOT | NEXT SPELL | N | TRY SHOE | |
| D | D- | D | ANY | Y | MEANING FOOTWEAR | |
| 0 | DO- | O | THAT IS INCORRECT, | |||
| ENTER | DO | THAT IS CORRECT, | THE CORRECT SPELLING OF | |||
| NOW SPELL | ANY IS | |||||
| - | WAS | |||||
| W | W- | |||||
| U | WU- | |||||
| S | WUS- | |||||
| ERASE | - | |||||
| W | W- | |||||
| A | WA- | |||||
| S | WAS- | |||||
| ENTER | WAS | |||||
| - | ||||||
| A | A- | |||||
| N | AN- | |||||
| I | ANI- | |||||
| ENTER | ANI | |||||
| — | ||||||
| REPEAT | — | |||||
| REPEAT | - | |||||
| E | Tpmm | |||||
| N | EN- | |||||
| Y | ENY- | |||||
| ENTER | ENY | |||||
| A | ||||||
| AN | ||||||
| ANY | ||||||
| ANY | ||||||
| - | ||||||
| F | F- | |||||
| U | FU- | |||||
| L | FUL- | |||||
| L | FULL- | |||||
| FULL | ||||||
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Tabelle I (Fortsetzung)
Taste
H 0 E ENTER
C O M E ENTER
C 0 M B ENTER
F O ü R ENTER
W H O ENTER
S O
U P ENTER
M 0 S T ENTER
| Anzexge | Lautsprecher |
| S- | S |
| SH- | H |
| SHO- | O |
| SHOE- | E |
| SHOE | YOU ARE CORRECT, |
| SPELL COMB | |
| C | |
| CO- | O |
| COM- | M |
| COME- | E |
| COME | TRY AGAIN, |
| — | COMB |
| C- | |
| CO- | |
| COM- | |
| COMB- | |
| COMB | YOU ARE CORRECT, |
| NOW SPELL | |
| FOUR AS IN | |
| — | THE NUMBER |
| F- | F |
| FO- | O |
| FOU- | U |
| FOUR- | R |
| FOUR | THAT IS CORRECT, |
| —' | NEXT SPELL WHO |
| W- | W |
| WH- | H |
| WHO- - | O |
| WHO | YOU ARE RIGHT, |
| - | NOW TRY SOUP |
| S- | S |
| SO- | O |
| SOU- | U |
| SOUP- | P |
| SOUP | THAT IS RIGHT, |
| - | TRY MOST |
| M- | M |
| MO- | O |
| MOS- | S |
| MOST- | T |
| MOST | YOU ARE CORRECT, |
| +8 -2 | 4 Töne |
| +8 -2 | 4 Töne |
| +8 -2 | HERE IS YOUR SCf |
EIGHT CORRECT, TWO DID NOT COMPUTE.
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Betriebsart "Lernen"
Taste
REPEAT ) REPEAT C REPEAT (
REPEAT J
M
A
N
Y
ENTER
A
N
Y
ENTER
IGNORED
Anzeige BUSY
MANY
CARRY
YOUR
WILD
LOVE
BUSH
EARN
M-MA-MAN-MANY- MANY
| (1 Sek. | Pause) | CORRECT, |
| SAY IT | NOW SPELL EARN | |
| (2 Sek. | Pause) | |
| BUSY | ||
| (1 Sek. | , Pause) | |
| SAY IT | ||
| (2 Sek. | Pause) | |
| MANY | ||
| (1 Sek. | Pause) | |
| SAY IT | ||
| (2 Sek. | Pause) | |
| CARRY | ||
| (1 Sek. | Pause) | |
| SAY IT | ||
| (2 Sek. | Pause) | |
| YOUR | ||
| (1 Sek. | Pause) | |
| SAY IT | ||
| (2 Sek. | Pause) | |
| WILD | ||
| (1 Sek. | Pause) | |
| SAY IT | ||
| (2 Sek. | Pause | |
| LOVE | ||
| (1 Sek. | Pause) | |
| SAY IT | ||
| (2 Sek. | Pause) | |
| BUSH | ||
| (1 Sek. | Pause) | |
| SAY IT | ||
| (2 Sek. | Pause) | |
| EARN | ||
| SPELL MANY | ||
| M | ||
| A | ||
| N | ||
| Y | ||
| YOU ARE | ||
Das Lernhilfegerät fährt mit den übrigen 9 Wörtern wie im
Buchstabierbetrieb fort.
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In der Betriebsart "Wörterraten" wählt das Lernhilfegerät
ein beliebiges Wort mit dem Schwierigkeitsgrad C oder D aus und gibt auf der Anzeigevorrichtung zur Darstellung
der Anzahl von Buchstaben des gewählten Worts Gedankenstriche an. Der Benutzer versucht, das Wort zu erraten.
Der Benutzer muß das Wort eingesetzt haben, bevor er siebenmal falsch geraten hat. Anschließend wird ein Beispiel
der Arbeitsweise des Lernhilfegeräts in der Betriebsart "Wörterraten" angegeben.
der Arbeitsweise des Lernhilfegeräts in der Betriebsart "Wörterraten" angegeben.
| Taste | Anzeige | Lautsprecher |
| HANGMAN | 4 Töne | |
| A | ||
| E | ||
| I | 4 Töne | |
| O | E-E E | |
| U | E-E E | 4 Töne |
| B | E-E—O-E | |
| C | E-E—O-E | |
| D | E-E—O-E | |
| F | E-E—O-E | |
| E-E—O-E | ||
| A | E-E—O-E | 4 Töne, I WIN |
| E | EVERYONE | |
| I | ||
| O | 4 Töne | |
| U | E | |
| B | E | 4 Töne |
| C | -O E | __ 4 Töne |
| R | -OU—E | |
| S | -OU—E | 4 Töne |
| COU—E | 4 Töne | |
| COUR-E | 4 Töne | |
| COURSE | 4 Töne, YOU WIN | |
| COURSE |
909848/0572
Die Sprachsyntheseschaltung 10 enthält eine Interpolationslogik zur Erzielung einer nahezu linearen Interpolation aller
zwölf Sprachparameter an acht Punkten innerhalb jedes Datenrahmens, d.h. einmal pro 2,5 ms. Es wird ein Parameter nach
dem anderen entsprechend der Auswahl durch den Parameterzähler interpoliert. Die Interpolationslogik berechnet aus dem
derzeitigen Wert (d.h. dem derzeit im K-Stapel, im Tonhöhenregister
oder in der E1O-Schleife gespeicherten Wert) und aus dem in codierter Form im Schreib/Lese-Speicher 203 gespeicherten
und vom Festspeicher 202 decodierten Zielwert einen neuen Parameterwert. Der bei jedem InterpolationsVorgang
berechnete Wert ist anschließend angegeben.
Dabei sind: P. der derzeitige Parameterwert,
P. + 1 der neue Parameterwert, Pt der Zielwert,
N1 eine vom Interpolationszähler bestimmte
ganze Zahl
Die Werte N. für bestimmte Interpolationszahlen und die Werte (P1 - P0)/(Pt - Pq) j (Pq = Anfangswert des Parameters), haben
folgende Größe:
Interpolationszahl
1 2 3 4 5 6 7 0
| P.-P | |
| Ni | 1 O pt"Po |
| 8 | 0.125 |
| 8 | 0.234 |
| 8 | O„33O |
| 4 | 0.498 |
| 4 | 0.623 |
| 2 | 0.717 |
| 2 | 0.859 |
| 1 | 1.000 |
909848/0572
"HELP"
OOOO
0100000000100110111010010111
0111000001
1101100100100001010010000110011110001010100101010
1101100111 1110100111
1101101000011010111110101010100101111000100101101
1101101000011100101110001100110110000100100011101
1101100110100010101001101001111110110101010000110
1O111OO1O1
1010100100011010011110001100111101110010001010110
1001100001 1001011101 1000011011
001001110000101001011101100111100101.0111,00101101
0000
0000
0000
0111000000101000101110111000
0111000000100010101110110110
0101000001
0011000000100110011110100110
0010000000.1001000101.10110101
0000
1111
I 1
| φ | Φ | Cn |
| •Η | tc\ | β |
| Cn | :Ο | 0 |
| U | ιΗ | |
| Φ | β | O « |
| α | O | Λ !4 |
| (A | EH | U |
| Φ | ||
| •υ | ||
| φ | ||
| •r» | ||
νό
909848/0
Decodierte Parameter
CODE E P KI K? K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 KlO
00 000 000 ZOB 2A3 273 28F 2Cl 2DE 2DD 326 31E 34D
01 000 029 2OF 2B8 293 2B2 2E2 304 300 37B 363 386
02 001 02B 213 2CF 2B9 2DB 306 32F 328 3DA 3AE 3C3
03 001 02D 218 2E8 2E6 3OB 32D '35D 352 03B 3FD 001
04 002 02F 220 304 31B 341 358 38E 380 098 04C 03E
05 003 031 229 321 356 37D 386 3C2 3B0 OEB 097 07B
06 005 033 234 340 398 3BD 3B6 3F7 3E1 131 ODC 0B3
07 007 035 242 362 3DC 3FF 3E7 02C 013 169 118 0E7 UB ÖÜÄ 037 253 Wl 023 040 0T8 ÖCT PB"
09 0OF 03A 26B 3A8 068 080 049 093 OA 015 03C 286 3CD 0A9 OBC 079 0C2 0A3
OB 01E 03F 2A8 3F2 0E4 0F3 0A7 OEE CCE OC 02B 042 2CF 017 119 123 0D2 116 0F6
OD 03D 046 2FD 03C 146 14C 0F9 139 OE 056 049 332 061 16C 16F HD 158 13C
OF 000 04C 36C 085 18C 18D 13E 173
10 04F 3AA 0A7
11 053 3EB 0C7
12 057 02D 0E6
13 05A 06E 103
14 05E OAB HE
15 063 0E3 136
16 067 115 14D VL 068 140 162
| 18 | 070 | 165 | 174 |
| 19 | 076 | 184 | 185 |
| IA | 078 | 19D | 194 |
| IB | 081 | 1B2 | IAl |
| IC | 086 | 1C3 | IAD |
| ID | oac | 11)0 | 1B7 |
| It | üch3 | IDA | ICl |
| IF | 099 | 1C2 | IFA |
90 9848/0572
Aus dem K-Stapel 302 zum Umcodierer 301 übertragene Daten
to ο CO OO 4> CO
€71
Ausgänge des
K-Stapels
K-Stapels
| LSJi | 32-1 | K2 | Kl | A | Kg | K8 | K7 | K | 6 | K5 | K4 | K3 | K | 2 | K | 1 | K10 | K | 9 | K | 8 | K | Ί | K6 | K5 | K | 4 | K | 3 |
| 32-2 | K2 | Kl | A | Ky | K8 | K7 | K | 6 | K5 | K4 | K3 | K | 2 | K | 1 | K10 | K | 9 | K | 8 | K | 1 | K6 | K5 | K | 4 | K | 3 | |
| 32-3 | K2 | Kl | A | Kg | K8 | K7 | K | b | K5 | K4 | K3 | K | 2 | K | 1 | K10 | K | 9 | K | 8 | K | 7 | K6 | K5 | K | 4 | K | 3 | |
| 32-4 | K2 | Kl | A | Kg | K8 | K7 | κ | t> | K5 | K4 | K3 | K | 2 | K | 1 | K10 | K | 9 | K | 8 | K | 7 | K6 | Ks | K | 4 | K | 3 | |
| 32-5 | K3 | K2 | Kl | A | Kg | K8 | K | 7 | K6 | K5 | K4 | K | 3 | K | 2 | Kl | K | 10 | K | 9 | K | 8 | K7 | H | K | 5 | K | 4 | |
| 32-6 | K3 | K2 | Kl | A | K9 | K8 | K | 1 | K6 | K5 | K4 | K | 3 | K | 2 | Kl | K | 10 | K | 9 | K | 8 | K7 | K6 | K | 5 | K | 4 | |
| 32-7 | K4 | K3 | K2 | Kl | A | Kg | K | 3 | K7 | K 6 | K5 | K | 4 | K | 3 | K2 | K | 1 | K | 10 | K | 9 | K8 | K7 | K | 6 | K | 5 | |
| 32-8 | K4 | K3 | K2 | Kl | A | Kg | K | 8 | K7 | K6 | K5 | K | 4 | K | 3 | K2 | K | 1 | K | 10 | K | 9 | K8 | K7 | K | 6 | K | 5 | |
| 32-9 | K5 | K4 | K3 | K2 | Kl | A | K | 9 | K8 | K7 | K6 | K | 5 | K | 4 | K3 | K | 2 | K | 1 | K | 10 | Kg | K8 | 7 | K | 6 | ||
| MSB | 32-10 | K5 | K4 | K3 | K2 | Kl | A | K | 9 | K8 | K7 | K6 | K | 5 | K | 4 | K3 | K | 2 | K | 1 | K | 10 | Kg | K8 | K | Ί | K | 6 |
K) CO
cn
gespexcherter Wert Adresse Wert der Chirp-Funktion (Komplement)
00 00 FF
01 2A D5
02 D4 2B
03 32 CD
04 B2 4D
05 12 ED
06 25 DA
07 14 EB
08 02 FD
09 E1 IE
10 C5 3A
11 02 FD
12 5F AO
13 5A A5
14 05 FA
15 OF FO
16 26 D9
17 FC 03
18 A5 5A
19 A5 5A
20 D6 29
21 DD 22
22 DC 23
23 FC 03
24 25 DA
25 2B D4
26 22 DD
27 21 DE
28 OF FO
29 FF 00
30 F8 O7
31 EE 11
32 ED 12
33 EF 10
34 F7 08
35 F6 09
36 FA 05
37 00 FF
38 03 FC
39 02 FD
40 01 FE
909848/0572
Tabelle IX ZI1-Befehle
| 1O | 1I |
| 0 | 0 |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
| 1 | 1 |
Keine Operation Adressenladebefehl (LA) Bitübertragungsbefehl (TB)
Lese- und Verzweigungsbefehl (RB)
Zeitliche Ablauffolge im Zähler 619 und in
der Matrix 620
| Schritt | Zählerinhalt (hex) | Erzeugtes Signal |
| 1 | 0 | LÄ7, TB8 |
| 2 | 8 | LA2 |
| 3 | C | LA3 |
| 4 | E | LA4" |
| 5 | F | |
| 6 | 7 | |
| 7 | 3 | |
| 8 | 1 |
909848/0572
TB8 - Lesefolge
2317161
Schritt
1
2
2
3
4
5
6
7
δ
4
5
6
7
δ
Inhalt des Zählers (binär)
10 10 10 10 10 10 10 10 Inhalt des
Zählers 624
(hex.)
Zählers 624
(hex.)
Erzeugtes Signal
SAD, INC DC, INC DC, INC DC, INC DC, INC DCf INC
SAM, DC, INC PC, ZERO
909848/0572
TB8-Lesefolge
| Schritt | Inhalt des Zählers 623 (binär) |
909848 | Inhalt des Zählers 624 (hex.) |
/0572 | Erzeugtes Signal |
INC |
| 1 | 11 | F | SAD, | INC | ||
| 2 | 11 | E | DC, | INC | ||
| 3 | 11 | C | DC, | INC | ||
| 4 | 11 | 8 | DC, | INC | ||
| 5 | 11 | 0 | DC, | INC | ||
| 6 | 11 | 1 | DC, | DC, INC | ||
| 7 | 11 | 3 | SAM, | |||
| 8 | 11 | 7 | PC | TF | ||
| 9 | 01 | F | SAD, | PC | ||
| 10 | 01 | E | BR, | DC | ||
| 11 | 01 | C | BR, | DC | ||
| 12 | 01 | 8 | BR, | DC | ||
| 13 | 01 | 0 | BR, | |||
| 14 | 01 | 1 | DC | DC | ||
| 15 | 01 | 3 | SAM, | |||
| 16 | 01 | 7 | PC | TF | ||
| 17 | 00 | F | SAD, | |||
| 18 | 00 | E | BR | |||
| 19 | 00 | C | BR | |||
| 20 | 00 | 8 | BR | |||
| 21 | OO | 0 | ||||
| 22 | 00 | 1 | ||||
| 23 | 00 | 3 | ||||
| 24 | 00 | 7 | PC | INC | ||
| 25 | 10 | F | SAD, | INC | ||
| 26 | 10 | E | DC, | INC | ||
| 27 | 10 | C | DC, | INC | ||
| 28 | 10 | 8 | DC, | INC | ||
| 29 | 10 | 0 | DC, | INC | ||
| 30 | 10 | 1 | DC, | DC, INC | ||
| 31 | 10 | 3 | SAM, | ZERO | ||
| 32 | 1O | 7 | PC, | |||
ο η ο ο /. ο / η c π
Claims (23)
- Patentansprüchet 1J Elektronisches, in der Hand zu haltendes Lernhilfegerät, ^—' gekennzeichnet durch(a) einen energieunabhängigen Speicher zum Speichern digitalisierter Sprachdaten und zum Speichern digitaler Daten, die diesen Sprachdaten zugeordnet sind,(b) eine als LSI-Halbleitervorrichtung ausgeführte Sprachsyntheseschaltung zum Umsetzen der digitalisierten Sprachdaten in Analogsignale, die die menschliche Sprache repräsentieren, ~"~" ~"~~ -: - __—-(c) eine Wandlervorrichtung zum Umwandeln der analogen Sprachsignale in hörbare menschliche Sprache,(d) eine Antworteingabevorrichtung für den Empfang einer Antwort von der Bedienungsperson des Geräts und(e) einen als LSI-Halbleitervorrichtung ausgeführten Mikroprozessor für die Auswahl einer der Bedienungsperson zu stellenden Frage, die aus einem oder aus mehreren Wörtern der menschlichen Sprache besteht,Schw/Ba909848/0572und in Form digitaler Sprachdaten in dem Speicher gespeichert ist und von der Syntheseschaltung und der Wandlervorrichtung in hörbare Sprache umgesetzt wird, zum Vergleichen der mittels der Antworteingabevorrichtung von der Bedienungsperson eingegebenen Antwort mit den digitalen Daten, die den bei der gestellten Frage benutzten digitalisierten Sprachdaten zugeordnet sind, und zum Auswählen einer entsprechenden Antwort auf Grund des Vergleichsergebnisses, wobei die Antwort aus einem oder aus mehreren Wörtern der menschlichen Sprache besteht, die als digitalisierte Sprachdaten in dem Speicher gespeichert sind und von der Syntheseschaltung und der Wandlervorrichtung in hörbare Sprache umgesetzt werden.
- 2. Lernhilfegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalisierten Sprachdaten von der Bedienungsperson zu buchstabierende Wörter enthalten und daß die den digitalisierten Sprachdaten zugeordneten digitalen Daten die richtige Schreibweise dieser Wörter enthalten.
- 3. Lernhilfegerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit dem Mikroprozessor verbundene Anzeigevor richtung zum Anzeigen der mittels der Antworteingabevorrichtung eingegebenen Schreibweise.
- 4. Elektronisches, in der Hand zu haltendes Gerät, gekennzeichnet durch(a) eine Speichervorrichtung zum Speichern digitalisierter Sprachdaten und zum Speichern digitaler Daten,(b) eine mit der Speichervorrichtung verbundene Sprachsyntheseschaltung zum Umsetzen der digitalisierten Sprachdaten in der menschlichen Sprache entsprechende909848/0572Analogsignale, wobei die Sprachsyntheseschaltung als LSI-Halbleitervorrichtung ausgeführt ist, deren aktive Oberfläche nicht mehr als 37,5 mm2 (60 000 mil2) beträgt,(c) eine Vorrichtung zum Umwandeln der Analogsignale in hörbare Töne und(d) eine Dialogvorrichtung zum Verbinden einer Bedienungsperson mit dem Gerät, wobei diese Dialogvorrichtung folgende Einheiten enthält:(I) eine Antworteingabevorrichtung für den Empfang von Informationen von einer Bedienungsperson des Geräts,(II) eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der von der Bedienungsperson eingegebenen Information mit in der Speichervorrichtung gespeicherten digitalen Daten und(III) eine Vorrichtung zum Ausgeben eines ausgewählten Abschnitts der digitalisierten Sprachdaten an die Sprachpyntheseschaltung in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen.
- 5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antworteingabevorrichtung einen alphabetischen Eingangsdatenwert von der Bedienungsperson empfängt.
- 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dialogvörrichtung die Eingangsdaten in einer menschlichen Sprache empfängt, und daß der ausgewählte Abschnitt der digitalisierten Sprachdaten, die an die Sprachsyntheseschaltung ausgegeben werden, menschliches Sprechen in einer anderen menschlichen Sprache repräsentiert.909848/0572
- 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antworteingabevorrichtung ein Tastenfeld mit Tasten zum Eingeben von Buchstaben des Alphabets entsprechend der einen menschlichen Sprache enthält.
- 8. Elektronisches Gerät, gekennzeichnet:.durch(a) eine Speichervorrichtung zum Speichern digitalisierter Sprachdaten und zum Speichern digitaler Daten, wobei die digitalisierten Sprachdaten in Form mehrerer Koeffizienten gespeichert werden, die Koeffizienten eines linearen Voraussagefilters und einen Stimmanregungsparameter repräsentieren,(b) eine als LSI-Halbleitervorrichtung ausgeführte Sprachsyntheseschaltung mit einem linearen Voraussagefiltef, das abhängig von den Koeffizienten und dem Parameter arbeitet und eine Multipliziermatrix enthält, wobei die Sprachsyntheseschaltung so angeschlossen ist, daß sie digitale Sprachdaten aus der Speichervorrichtung empfängt und in Analogsignale umsetzt, die menschliche Sprache repräsentieren,(c) eine Wandlervorrichtung zum Umwandeln der Analogsignale in hörbare Töne,(d) eine Antworteingabevorrichtung zur Aufnahme einer Antwort auf die hörbaren Töne von einer Bedienungsperson des Geräts,(e) eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der von der Bedienungsperson eingegebenen Antwort mit den in der Speichervorrichtung gespeicherten digitalen Daten und(f) eine Vorrichtung zum Informieren der Bedienungsperson909848/0572über das Ergebnis des von der Vergleichsvorrichtung durchgeführten Vergleichs.
- 9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Informieren der Bedienungsperson eine Einrichtung zum Ausgeben ausgewählter digitalisierter Sprachdaten aus der Speichervorrichtung zu der Sprachsyntheeeschaltung enthält, daß die Sprachsyntheseschaltung die ausgewählten digitalisierten Sprachdaten in Analogsignale umwandelt, die menschliche Sprache repräsentieren und das Ergebnis des von der Vergleichsvorrichtung durchgeführten Vergleichs angeben, wodurch die Bedienungsperson in Worten über das Vergleichsergebnis informiert wird.
- 10. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachdaten mehreren Fragen entsprechen, die einer Bedienungsperson des Geräts gestellt werden können, und daß die digitalen Daten die richtigen Antworten auf die mehreren Fragen darstellen, so daß .das Gerät als elektronisches Lernhilfegerät arbeitet.
- 11. Gerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung zum beliebigen Auswählen einer zu stellenden Frage aus den mehreren Fragen, die als digitalisierte Sprachdaten in der Speichervorrichtung gespeichert sind.
- 12. Sprachsyntheseschaltung in Form einer LSI-Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch ein lineares Voraussagefilter, Stimmhaft- und Stimmlos-Anregungsgeneratoren, die zum Anlegen von Anregungsdaten an das Filter angeschlossen sind, einen Dateneingang für den Empfang codierter. Sprachparameter, einen Decodierer zum Decodieren der codierten Sprachparameter und eine Kopplungsvorrichtung zum Anlegen der codierten Sprachparameter an das Filter.909848/0572
- 13. Sprachsyntheseschaltung mit digitalem Filter zum Arbeiten mit mehreren Digitalwerten, die Filterkoeffizienten repräsentieren, gekennzeichnet durch(a) einen Stimmhaft/-Stimmlos-Anregungsgenerator zur Erzeugung von Stimmhaft- und Stimmlos-Anregungssignalen,(b) einen ersten Speicher, der mehreren der Digitalwerte speichert,(c) eine Multiplizierschaltung,(d) eine erste Kopplungsschaltung zum Verbinden des ersten Speichers mit der Multiplizierschaltung,(e) eine Rechenschaltung mit einem mit der Multiplizier-■ schaltung verbundenen Eingang,(f) einen zweiten Speicher zum Speichern von Daten aus der Rechenschaltung und(g) eine zweite Kopplungsschaltung zum wahlweisen Anlegen der Ausgangssignale des zweiten Speichers an die Rechenschaltung sowie der Anregungssignale an einen Eingang der Multiplizierschaltung,(h) wobei die Sprachsyntheseschaltung auf einem monokristallinen Halbleitersubstrat integriert ist, dessen aktive Fläche nicht mehr als 37,5 mm2 ( 60 000 mil2) beträgt.
- 14. Integrierte Sprachsyntheseschaltung, gekennzeichnet durch(a) einen Stimmhaft/Stimmlos-Anregungsgenerator,(b) eine Signalempfangsvorrichtung für Signale, die folgendes anzeigen:909848/0572(I) Stimmhafte und stimmlose Sprachlaute, (Ii) eine Tonhöhe, (Ill)eine Amplitude und (IV) Filterkoeffizienten,(c) ein digitales lineares Voraussagefilter,(d) eine mit der Empfangsvorrichtung und dem Stimmhaft/-Stimmlos-Anregungsgenerator verbundene erste Vorrichtung zum Anlegen der die stimmhaften und stimmlosen Sprachlaute und die Tonhöhe repräsentierenden Signale an den Stimmhaft/Stimmlos-Anregungsgenerator,(e) eine an die Empfangsvorrichtung und das digitale lineare VoraHssagefilter angeschlossene zweite Vorrichtung zum AnIe gen der die Amplitude und die Filterkoeffizienten repräsentierenden Signale an das digitale Filter und ,(f) einen Digital-Analog-Umsetzer zum Umsetzen der Ausgangssignale des digitalen Filters in Analogsignale, die Sprache Repräsentieren,(g) wobei die integrierte Sprachsyntheseschaltung auf einem monokristallinen Halbleitersubstrat integriert ist.
- 15. ParameterinterpolationsaiOrdnung für eine Sprachsyntheseschal tungiu mit einer Eingabevorrichtung für den Empfang mehrerer Zielwerte aus Sprachparametern und einer Speichervorrichtung zum Speichern mehrerer Werte der Sprachparameter für die Benutzung durch die Sprachsyntheseschaltung, gekennzeichnet durch909848/0572(a) eine Zeitsteuervorrichtung zur Erzeugung von acht Interpolationszyklen.(b) eine mit der Eingabevorrichtung und der Speichervorrichtung verbundene Subtraktionsvorrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen den Zielwerten der Parameter und den Werten der in der Speichervorrichtung während jedes Interpolationszyklus gespeicherten Parameter,(c) eine mit der Subtraktionsvorrichtung und der Speichervorrichtung verbundene Additionsvorrichtung zum Addieren eines ausgewählten Abschnitts der von der Subtraktionsvorrichtung berechneten Differenz zu den Werten der in der Speichervorrichtung während jedes Interpolationszyklus gespeicherten Parameter, wobei die Addiervorrichtung während Jedes von drei aufeinanderfolgenden Interpolationszyklen ein Achtel der Differenzen addiert, während jedes von zwei aufeinanderfolgenden Interpolationszyklen ein Viertel der Differenzen addiert, während jedes von zwei weiteren aufeinanderfolgenden Interpolationszyklen eine Hälfte der Differenzen addiert und während eines der acht Interpolationszyklen die gesamten Differenzen addiert, und(d) eine Schaltungsvorrichtung zum Ersetzen der Werte der in der Speichervorrichtung gespeicherten Parameter durch die Ergebnisse der von der Additionsvorrichtung während jedes Interpolationszyklus durchgeführten Addition.
- 16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsvorrichtung jeden Wert der in der Speichervorrichtung gespeicherten Parameter ersetzt, nachdem jeder Wert an die Additionsvorrichtung und an die Subtraktions-909848/0572vorrichtung während Jedes Interpolationszyklus angelegt worden ist und bevor die Werte in der Speichervorrichtung während des nächsten folgenden Interpolationszyklus an die Additionsvorrichtung und an die Subtraktionsvorrichtung ausgegeben werden.
- 17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachsyntheseschaltung abhängig von einem Anregungsparameter arbeitet, der stimmhafte und stimmlose Sprachlaute kennzeichnet, daß ein Detektor vorgesehen ist, der abhängig von einem Wechsel zwischen stimmhaften und stimmlosen Sprachlauten arbeitet, und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die Additionsvorrichtung in Abhängigkeit von der Feststellung eines Wechsels von stimmhaften zu stimmlosen Sprachlauten oder von stimmlosen zu stimmhaften Sprachlauten durch den Detektor daran hindert, ein Achtel, ein Viertel oder eine Hälfte der Differenzen der in der Speichervorrichtung gespeicherten Werte zu addieren, wodurch die Werte der Parameter in der Speichervorrichtung nicht in acht Schritten auf die" Zielwerte interpoliert werden, sondern die Zielwerte während der Wechsel von stimmhaften zu stimmlosen oder von stimmlosen zu stimmhaften Sprachlauten in einem Schritt angenommen werden.
- 18. Parametrischer Datenumsetzer zum Decodieren von Daten mit variabler Rahmenlänge, die von einer Sprachsyntheseschaltung aus einer Speichervorrichtung zum Speichern codierter Daten empfangen werden, wobei jeder Rahmen wenigstens einen codierten Parameter enthält, und die Mehrzahl der Rahmen mehrere codierte Parameter enthält, gekennzeichnet durch(a) eine Zeitsteuervorrichtung zur Erzeugung eines Rahmen-Zeitsteuersignals, das den Beginn eines Datenrahmens anzeigt, sowie eines Parameterzeitsteuersignals, das den Beginn jedes codierten Parameters in einem Rahmen anzeigt,9 09848/05722317161(b) ein Eingaberegister, dessen Länge zur Aufnahme des längsten codierten Parameters ausreicht,(c) eine Eingaberegister-Steuervorrichtung zum Ausgeben der in der Speichervorrichtung gespeicherten codierten Daten an das Eingaberegister in zeitlicher Beziehung mit den von der Zeitsteuervorrichtung erzeugten Parameterzeitsteuersignalen, -wenn die Eingaberegistersteuervorrichtung nicht ein Sperrsignal empfängt, das anzeigt, daß keine Daten in das Eingaberegister eingegeben werden sollen,(d) eine mit dem Eingaberegister verbundene Testvorrichtung zum Testen des ersten codierten Parameters in einem Datenrahmen zur Bestimmung, ob der Rahmen nur einen codierten Parameter enthält, wobei der erste codierte Parameter wenigstens eine vorgewählte Codegruppe enthält, die anzeigt, daß der Rahmen nur einen codierten Parameter enthält, und(e) eine erste Signalerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung des Sperrsignals bis zu dem Zeitpunkt, an dem der nächste Datenrahmen für die Eingabe in das Eingaberegister bereit ist, was durch das Auftreten des Rahmenzeitsteuersignals bestimmt wird, wenn die Testvorrichtung feststellt, daß der erste codierte Parameter die wenigstens eine vorgewählte Codegruppe ist.909848/0572
- 19. Umsetzer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite codierte Parameter in einem Rahmen anzeigt, ob der Sprachlaut stimmmhaft oder stimmlos ist und daß eine weitere Testvorrichtung vorgesehen ist, die mit dem Eingaberegister verbunden ist und den zweiten codierten Parameter daraufhin prüft, ob der Sprachlaut stimmha-ft oder stimmlos ist, und daß eine zweite Signalerzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, die das Sperrsignal(l) nach dem Laden von wenigstens drei codierten Parametern in das Eingaberegister und (II) bis zum nächsten Auftreten des RahmenzeitSteuersignals erzeugt.
- 20. Umsetzer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die codierten Parameter in jedem Datenrahmen mit mehreren codierten Parametern ein Wiederholungsbit enthalten und daß eine weitere Signalerzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, die an das Eingaberegieter angeschlossen ist und abhängig vom Zustand des Wiederholungsbits das Sperrsignal erzeugt, (I) nachdem wenigstens zwei codierte Parameter in das Eingaberegister geladen worden sindund (II) bis zum nächsten Auftreten des Rahmenzeitsteuersignals, wenn das Wiederholungsbit einen vorgewählten Zustand hate
- 21. Verfahren zum Decodieren von Daten mit variabler Rahmenlänge, die eine Sprachsyntheseschaltung aus einer Speichervorrichtung für die codierten Daten empfängt, wobei jeder Rahmen wenigstens einen codierten Parameter enthält und eine Mehrheit der Rahmen mehrere codierte Parameter enthält, dadurch gekennzeichnet,909848/0572(a) daß ein den Beginn eines neuen Datenrahmens anzeigendes Rahmenzeitsteuersignal erzeugt wird,(b) daß ein den Beginn eines neuen codierten Parameters anzeigendes Parameterzeitsteuersignal erzeugt wird,(c) daß ein neuer codierter Parameter aus der Speichervorrichtung in ein Eingaberegister in zeitlicher Beziehung zu dem Parameterzeitsteuersignal geladen wird, wenn das Laden nicht mittels eines Sperrsignals verhindert wird,(d) daß der erste in das Eingaberegister nach dem Auftreten des Rahmenaeitsteuersignals geladene codierte Parameter daraufhin getestet wird, ob der erste codierte Parameter eine vorgewählte Codegruppeist, und(e) daß das Sperrsignal erzeugt wird, bis der nächste Datenrahmen für die Eingabe in das Eingaberegister, bestimmt durch das Auftreten des Rahmenzeitsteuersignals, bereit ist, wenn der erste codierte Parameter die vorgewählte Codegruppe ist.
- 22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der zweite codierte Parameter ein Rahmen ist, der anzeigt, ob der Sprachlaut stimmhaft oder stimmlos ist, dadurch gekennzeichnet,(a) daß der zweite in das Eingaberegister geladenecodierte Parameter nach dem Auftreten des Rahmenzeitsteuersignaüs daraufhin überprüft wird, ob der909848/0572Sprachlaut stimmhaft oder stimmlos ist, und(b) daß im Falle eines stimmlosen Sprachlauts das Sperrsignal erzeugt wird,(I) nachdem wenigstens drei codierte Parameter in die Sprachsyntheseschaltung über das Eingaberegister eingegeben worden sind und(II) bis der nächste .Datenrahmen für die Eingabe in das Eingaberegister, bestimmt durch das Auftreten des Rahmenzeitsteuersignals, bereit ist.
- 23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die codierten Parameter in Jedem Datenrahmen aus mehreren codierten Parametern ein Wiederholungsbit enthalten, dadurch gekennzeichnet,(a) daß der Zustand des Wiederholungsbits geprüft wird, und(b) daß bei einem vorgewählten Zustand des Wiederholungsbits das Sperrsignal erzeugt wird,(I) nachdem wenigstens zwei codierte Parameter über das Eingaberegister über die Sprachsyntheseschaltung eingegeben worden sind und(Il)bis der nächste Datenrahmen für die Eingabe in das Eingaberegister, bestimmt durch das Auftreten des Rahmenzeitsteuersignals, bereit ist.909848/0572
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