FR2576701A1 - Dispositif d'extension permettant la synthese de la parole, de la musique et des bruits - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF SE RACCORDANT SUR LES LIGNES D'EXTENSION D'UN ORDINATEUR DOMESTIQUE OU D'UNE MACHINE PROGRAMMEE, PERMETTANT DE PRODUIRE DE LA PAROLE, MUSIQUE ET BRUITS. IL EST CONSTITUE D'UN BOITIER CONTENANT LES CIRCUITS D'INITIALISATION 100, DE DETECTION DES COMMANDES 101, D'ECHANTILLONNAGE 102, DE SYNCHRONISATION DES DONNEES 103 ET 104, DE LECTURE DES ETATS 105, DE SYNCHRONISATION DES COMMANDES 106, D'EXECUTION DES COMMANDES 107, DE CONVERSION ET DE SYNTHESE 108, DE MEMORISATIONS DES SONS USUELS 109, D'AMPLIFICATION ET DE FILTRAGE 110. LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION EST PARTICULIEREMENT DESTINE AUX JEUX ET AUX PROCESSUS D'ENSEIGNEMENT ASSISTE PAR ORDINATEUR, AINSI QU'A TOUS LES SYSTEMES METTANT EN OEUVRE MUSIQUE, PAROLE ET BRUITS.

Description

La présente invention se rapporte-aux machines électroniques, ordinateur domestiques, machines programmes destinées à rendre compte d1informa- tion au moyen de la parole, de la musique ou de bruits audibles par un utilisateur.

Plus particulièrement, l'invention concerne l'enregistrement, les jeux, les interrogations faites au moyen d'une des machines sus désignée et nécessitant de leur part soit dans l'élaboration de la question ou dela réponse l'utilisation de la parole, de la musique, ou de bruits.

Différents systèmes de machines programmables utilisant des principes à réponse vocale, musique, ou bruit sont déjà connus. A titre d'exmple, dans ce domaine, un système existe sur certaine gamme d'ordinateurs domestiques, mettant en oeuvre un dispositif de commande de magnétophone à cassettes, fournit le moyen d'exprimer la parole, la musique, ou les bruits de bonne qualité, mais l'accés séquentiel et relativement long aux unités de son ne donne pas entière satisfaction.

Il existe également des systèmes à réponse vocale, reconstituant des mots à l'aide de phonemes préenregistrés et combinés, dans ce cas, bienque la mise en oeuvre soit spontanée, le résultat fourni est un son robotisé, dépourvu d'intonation et de sens.

Une autre technique encore, de synthèse de la parole réunissant la qualité des cassettes magnétiques et la spontanéité est celle qui utilise le codage par prédiction linéaire. Codée en formants, un exemple de réalisation est citée dans le brevet français n0 2443114 et des brevets des Etats Unis n.

901 392 à n0 901 393 inclus, concernant un appareil portatif posant de manière aléatoire ou réfléchie des questions audibles à son utilisateur et compte tenu d'un choix sur un clavier de rendre une réponse audible.

Dans ce principe, les sons audibles nécessaires à l'établissement de la communication entre la dite machine et l'utilisateur résultent de la conversion analogique d'une suite de signaux numériques selon un principe connu. Cette conversion est réalisée selon ces brevets par un circuit de synthèse de la parole.

De part sa portativité, cet appareil utilise un haut parleur de faible encombrement et ne traite qu'un vocabulaire limité et figé pour la durée de vie de la machine. D'autre part, ce vocabulaire est limité strictement à l'application développée et ne peut etre réaménagé ou modifié par son uti lislteur.

L'invention décrite ci-aprds; itii:se le principe de synthèse de la parole de musique, de bruits, au moyen d'un synthétiseur cu de ses dérivés semblable é calui défini dans le brevet franmis n 2443116,
Cette invention à donc pour objet de réaliser un circuit de réponse vocale, de production de musique ou de bruits audibles pour les ordinateurs domestiques destinés par exemple à l'enseignement, aux jeux électroniques, aux systèmes d'interrogation au moyen de logiciels ou de matériels, permet tant de poser des questions et, ou de donner des réponses audibles à l'utilisateur.

Selon un autre objet de l'invention, ce circuit se présentera sous la forme d'un ensemble amovible ou fixé au dispositif de connection des extensions de l'ordinateur ou de la machine programmée, de iêie être aménagée, dans l'espace d'un autre dispositif de l'ordinateur ou de la machine program- aée.

Selon un autre objet encore, le dispositif résultant de l'invention pourra être aménagé de préférence dans des boites dont les formes, la préhension, le dispositif de raccordement seront ceux employés selon les règles de l'art en fonction de -l'architecture même de l'ordinateur ou de la machine programmée utilisée.

Selon un autre objet encore de l'invention, le circuit de synthèse de la parole, de production de musique ou de bruits sera conandé par un dispositif guidé par un processus indu dans les mémoires de l'ordinateur ou de la machine programmée.

Selon un autre objet encore de l'invention, les données destinées à alimenter le convertisseur numérique-analogique du circuit de synthèse pour la production des sons seront acheminées à partir des mémoires volatiles de préférence RAM de l'ordinateur ou de la machine programmée. D'autre données figées, musiques, bruits usuels et répétitifs peuvent être enregistrées dans des mémoires mortes de préférence ROM de l'ordinateur, de la machine prograi- mée, ou encore du dispositif de synthèse lui même corme nous le verrons.

Selon un autre objet encore de l'invention, le dispositif de synthèse de parole, de production de musique, ou de bruits sera alimenté élec triquenent au moyen des circuits d'alimentation de l'ordinateur ou de la machine programmmée, ou encore le cas échéant au moyen d'une source extérieure de préférence par pile ou dispositif à -transfortion ou régulation de courant. Cette source extérieure pourra être logée selon son volume dans le boitier même du dispositif, dans ce cas précis d'aliuentation externe, les circuits de masse du dispositif d'alimentation électrique externe et de l'ordinateur ou de la machine programmable seront reliés pour détenir l'équipoten- tialité des masses.

Selon un autre objet encore de l'invention, les syllabes, mots, ou phrases, ou encore notes, morceaux, ou encore bruits seront pour unité ou pour partie enregistrés et mémoriséJ sous la forme de codes numériques dans les mémoires internes ou externes de l'ordinateur ou de la machine program- labile.

Ces mémoires seront finalement de préférence non valatiles ou reprogrammables, les mémoires de type volatiles préférentiellement RAM ne serviront que pour la construction et le transfert des ensembles sonores à réaliser, par le processus de l'unité centrale de l'ordinateur ou de la machine programmée
Selon un autre objet encore, le dispositif de synthèse de la parole, de production de la musique ou de bruit reçoit sur ses entrées, les signaux numériques nécessaires à l'élaboration des ensembles sonores à réaliser sous la forme de commandes ou de données Ce transfert est réalisé de préfé- rence au moyen d'un processus spécialisé développé à cet effet, au sein des mémoires de préférence RAM ou ROM de l'ordinateur ou de la machine program- mable.

Selon un autre objet encore de l'invention, le dispositif de synthèse de la parole, de production de musique ou de bruit fournit en cortie un signal analogique permettant de reproduire au travers d'un amplificateur analogique traditionnel les sons représentant tout ou partie de parole, de musi- que ou de bruit. L'amplificateur sus désigné peut être incorporé, ou extérieur au dispositif même décrit par la présente invention selon l'architec- ture des ensembles utilisés dans la chaine de production des paroles, musique ou bruits.

Selon un autre objet encore de l'invention, les mémoires finales, préférentiellement mémoires de type ROM ou reprogrammables représentées par tous les supports magnétiques connus, y compris les mémoires de type ROM,
EPROM et toute autre appellation selon les technologies de réalisations employées contiendront les données, la méthode, le processus en cohèrence avec le système et l'architecture mis en oeuvre d'une part pour la confection de l'ordinateur ou de la machine programmable et d'autre part pour la confection du dispositif de synthèse ou de production de musique et de bruit lui même.

Ces mémoires seront de préf érence fixes ou aaovibles, dans ce dernier cas, tout dispositif de connectique, d'interface, de lectuze ou de préhension sont valides dans la mesure ou elles restent adaptées au: formes et aux specifica tions fonctionnelles de l'ensemble des dispositifs mis en oeuvre pour la réalisation de la chaîne de production de sons
Selon un autre objet encore de l'invention, et selon le dispositif ci: :iployé pour le raccordement aux lignes de ce es de l l'unité centzale pre- vues dans l'architecture de l'ordinateur ou de la machime prograumable se réalise selon des méthodes connues. Soit d'une part sur le caaul direct de l'unité centrale, de préfêrence appelé SUS (adresses, qennées, contrêlel, feit d'autre part an moyen de l'interméaire d'interinces périphériques.

qeus trpes d'interfacse périphériques einsi que touse toes types de canaux diserts
@@@ trsuent être employés ou eriliads pour le raccordemment du dispositif de la présente invention, en application avec l'architecture spécifique de l'ordinateur ou de la machine programmable, selon les règles de l'art.

Selon un autre objet encore de l'invention, les fonctions réalisées par le processus de commande du dispositif concernant l'invention mémorisé au sein des ressources mémoires de préférence volatile de type RAM ou mortes de type ROM, se déroulent de préférence indépendamment du processus de traitement usuel que serait amené à faire par ailleurs l'unité centrale de l'ordi- nateur ou de la tachine prograemahle. Selon cette particularité, une question peut être posée pendant que le processus de l'ordinateur ou de la machine effectpe un dessin, un mouvement, etcf ou encore une réponse peut être formulée vocalement pendant sa réalisation graphique ou gestuelle.Toujours selon cette particularité, il sera possible d'obtenir en parfait synchronisme, le co- mentaire d'explication et le deroulexett d'une opération. Cette particularité est obtenue par un processus de traitement asynchrone employant les interrup- tions de l'unité centrale, minimisant l'interférence et ne pénalisant pas, compte tenu du temps requis par le processus de commande, l'exécution de l'application mise en oeuvre.

Ces différents objet; atteints, la manière, à titre d'exemple, compte tenu de la diversité des unités centrales et des dispositifs d'interfaces d'entréeisortie périphériques, sera donnée pour la réalisation d'un dispositif décrit selon la présente invention pour une connection au canal direct d'une unité centrale de type MOTOROLA 6809, et pour la réalisation toujours de la présente invention avec une connection sur le port périphérique d'un 6526 ROCKWELL. Seront décrits ci-après selon les figures la et lob respectivexent ces deux méthodes de connection.

Selon la figure 1A, le dispositif de synthèse de la parole, de production de musique, ou de bruits est raccordé directement au canal de l'unite centrale au moyen de la liaison avec les bus (000). Sont communiqués les signaux de réinitialisation (201), d'horloge d'oscillation de l'unité centrale (202), de bus d'adresse (203) de bus de données (204).

Toujours selon cette figure, le dispositif concernant l'invention se compose de préférence de dix éléments logiques ou circuits de commandes du dispositif, le circuit d'initialisation du matériel (100), le circuit de dé- tection des commandes (101), le circuit d'échantillonnage (102X, les circuits de synchronisation des données (103 et 104), le circuit de lecture des états du circuit de synthèse (105), le circuit de synchronisation des commandes (fl06), le circuit d'exécution des commandes (107), le circuit de synthèse et de conversion analogique (108), le circuit de mémorisation des sons réels (109), le circuit accessoire d'amplification analogique (110).

Toujours selon cette figure, le circuit d'initialisation du maté il (100) permet de restaurer l'ensemble des circuits de synchronisation des commandes < 106) d'exécution des commandes < 107), de synthèse et de conversion analogique (108), par action de l'unité centrale au moyen de la ligne de réinitialisation générale (201) et localement au moyen d'une commande agissant sur la ligne de réinitialisation locale (201).

Toujours selon cette figure, le circuit de détection des commandes (101) permet d'analyser les commandes passées par l'unité centrale à destinaion du dispositif de l'invention au moyen des lignes du bus d'adresses et d'en répercuter les actions au moyen de la ligne des commandes (205). Ces actions sont répercutées vers les circuits de synchronisation des commandes (106) et d'exécution des commandes (107) ainsi que pour la lecture de l'état du dispositif (105) non représenté explicitement sur la figure.

Toujours selon cette figure, le circuit d'oscillation d'échantillonnage se compose d'un circuit de création d'horloge d'échantillonnage des tiné au circuit de synthèse et de conversion analogique (108) relié au moyen de la ligne d'oscillation (206).

Toujours selon cette figure, le circuit de synchronisation des données (103) par l'unité centrale au circuit de synthèse et de conversion analogique au moyen du canal asynchrone de données 204, et de reproduire selon la commande exécutée par le circuit d'exécution des commandes ('07), les données sur le canal de données locales (20?).

Toujours selon cette figure, le circuit de synchronisation des données à destination de l'unité centrale provenant du circuit de synthèse et de conversion analogiques permet de mémoriser celles-ci à partir du canal local de donnée (2G7) au moyen de la ligne de présence des données (208). Ces informations seront à disposition d'une lecture faîte par l'unité centrale sur le canal des données générales (204).

Toujours selon cette figure, le circuit de lecture de l'état matériel du circuit de synthèse et de conversion analogique (105) permet de fournir sur le canal de donnCes générales (204) les lignes d'états du synthéti- seur (209).

Toujours selon cette figure, le circuit de synchronisation des con- mandes (106) permet de synchroniser les commandes ainsi que les processus d'exécution des commandes ùk circuit d'exécution s207) au soyen des lignes de synchronisation (211, i6).

Toujours selon cette figure, le circuit d'exécution des commendes (107) permet de ps ser les commendes selon les lignes de mynchronisation (216) an cirdnit de rélpitialisation (101) et au circuit de synthèse et de sen eieion anaiogique (109).

Toujours selon cette figure, le circuit de synthèse et de conversion analogique (108) permet de transformer l'information ou les commandes reçues sur le canal local des données (207) selon les commandes reçues sur les lignes de commandes (212), ou les informations reçues des mémoires des mots, musique, bruits usuels (209) reçues du canal de données de synthèse (215) selon les commandes de synthèse passées sur le canal de contrôle de synthèse (214), en signal analogique formé sur la ligne de sortie basse fréquence (213). Cette ligne peut être réamplifiée selon l'architecture par un amplificateur (110).

Toujours selon cette figure, le circuit de mémorisation des sons usuels (109) permet de fournir au circuit de synthèse et de conversion analogique (108) les données selon ses commandes. Cette mémoire est adaptée aux spécifications de liaison entre le synthétiseur et ses mémoires externes.

Cette mémoire contient soit des syllabes, ots ou bruits, soit des mots, morceaux soit des unités entières (comme des phrases, morceaux, bruits).

Toujours selon cette figure, le circuit d'amplification (109) peut, selon le système employé dans la chaine de production des sons, être mis en cause. Le gain ainsi que la puissance délivrés seront dépendant du reste de la chaine de production du son.

Selon la figure 1B, le dispositif de synthèse de la parole, de production de musique, ou de bruit est raccordé sur un interface périphérique (000) raccordé au canal d'une unité centrale de l'ordinateur ou de la machine programmée.

Selon cette dernière figure, les signaux conuniqués permettront d'exprimer les commandes et de fournir les données, le signal de réinitialisation (201), les signaux permanents de commandes (203) les signaux de données (204).

Selon cette dernière figure, les signaux de controle et de commande sont permanents, par opposition au dispositif raccordé au canal de l'unité centrale où les signaux de contrôle et de commande sont figitifs et nécessitent un dispositif à circuit de détection. La direction des données sur-le canal périphérique (204) est contrôlée par l'interface périphérique lui même. Le dispositif ne comportera donc pas de canal de données de synthèse, et de part cette particulaté il n'existe pas de canal de données local. Un seul circuit de synchronisation 104 est requis pour capter les données venant du circuit de synthèse et de conversion. Le fonctionnement des circuits 100, 102, 104, 105, 106, 107, 108, 10a et 110 sont équivalents et identiques à ceux de la figure th.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1) Dispositif de synthèse de la parole,de production de bruits, de musique destiné aux ordinateurs domestiques et aux machines pro grammables, caractérisé en ce qu'il colporte un circuit de synthèse (108) raccordé aux lignes de contrôle (000) de l'ordinateur ou de la machine programmable hôte au moyen de circuits de contrôle et de commandes (100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107l produisant des sons audibles au moyen des circuits analogiques (109, 110).
1. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit additionnel connectable aux dispositifs d'ex- tension (000) de l'ordinateur, ou de la machine programmable hôte.

   3j Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce comporte une extension au circuit de la machine programmable ou de l'ordinateur hôte, reliée aux lignes de contrôle (000) selon l'architecture de l'unité centrale employée au sein du circuit de base.
2. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit pouvant être raccordé directement sur les lignes de contrôle et de commandes (000) préférentiellement appelées BUS de l'unité centrale de l'ordinateur ou de la machine programmable hôte, selon les règles de l'architecture employée.
3. 5) Dispositif melon l'une quelconque des revendications 1 a 3,ca- ractérisé en ce qu'il comporte un circuit pouvant entre raccordé ux lignes de contrôle et de commandes d'un interface périphérique (000) de l'ordinateur ou de la machine programmable hôte selon les spécifications même de l'interface employée 6) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de détection (101) réagissant aux adresses, af- fectées aux commandes et aux données, réservées au dispositif dans l'espace d'adressage de préférence mémoire et ou d'entrée/sortie de l'unité centrale de l'ordinateur ou de la machine programmable hôte et d'un circuit de synchronisation des données fugitives 11036 per- mettant notament de mémoriser les données a destination du circuit de synthèse (108) pendant la durée d'un cycle d'écriture.
4. 7) Dispositif selon l'une quelconque des reusndicatione 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte motnment des circuits de synchrenisation 1) de données (103, 104, @@ de commandes (106) permet tau@ de mémoriser les signaur des dites données et commandes pendant la dutée d'un cycle de synthèse, etjou de mémoires les informations relatant de l'état: ou des données de synthèse en provenance du circuit de synthèse (108), de la mémoire des sons usuels

   (109) à destination des primitives de gestion de l'unité centrale de l'ordinateur- ou de la machine programmable hôte.
5. 8) Dispositif selon l'un quelconque des revendications 1 à 7, ca ractérise en ce qu'il comporte un circuit de synthèse (108) permettant de produire des sons, pouvant être la parole, de la musique ou des bruits, commandé directement par des primitives spécialisées installée= dans les mémoire volatiles préférentiellement appelées RAM, ou dans les mémoires mortes préférentiellement appelées ROM de

   l'ordinateur ou de la machine programmable hôte. Les dites primiti- ves permettent de mattre en oeuvre l'ensemble des ressources permettant de produire des sons au moyen de la mémoire locale de synthèse (109) ou l'ensemble des mémoires externes de l'ordinateur ou de la machine programmable hôte.
6. 9) Dispositif selon l'un quelconque des revendications 1 à 8, ca ractEri36 en ce qu'il comporte un circuit d'amplification et de filtrage 1103 permettant de fournir à un ensemble de production de

   son externe, comme par exemple l'amplificateur de puissance d'un téléviseur ou de la machine programmable Si il ou elle en sont dotees, les signaux analogiques selon les caractéristiques souhai tées.
7. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des mémoires mortes de synthèse

   (1O9) ortenant les informations nécessaires au circuit de syntese

   (108) pour produire des sons usuels ou répétitifs. Les dites in formations contenues dans les mémoires de synthèse (109) sont enregistrées par le fabricant, alors que celles contenues dans les mé- moires volatiles de l'ordinateur ou de la machine programmable peuvent être enregistrées par l'utilisateur.En général, les dites informations contenues dans l'une quelconque des mémoires représen- tent pour unité ou pour partie des syllabes, des mots, des phrases, des notes de musique, des morceaux de musique, ou encore des bruits, 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de lecture des états du circuit de synthèse (105) permettant au processus des primitives de lise en oeuvre déroulées par l'unité centrale de l'ordinateur ou de la machine programmable hôte de connaître l'état instantané du dispositif. Les dits états obtenus par l'unité centrale permettent au moyen de déroulement de primitives interruptibles d'obtenir la production simultanée de sons aux sorties du circuit d'amplification (110) et d'autres phénomènes sur les périphériques adequats de l'ordinateur ou de la machine programmable hôte. Les dits phénomènes peuvent se caractériser par l'imagerie des mouvements, des si signaux, ou bien des changements d'états.