RU2275693C2 - Diver's speech corrector - Google Patents

Diver's speech corrector Download PDF

Info

Publication number
RU2275693C2
RU2275693C2 RU2002128872/28A RU2002128872A RU2275693C2 RU 2275693 C2 RU2275693 C2 RU 2275693C2 RU 2002128872/28 A RU2002128872/28 A RU 2002128872/28A RU 2002128872 A RU2002128872 A RU 2002128872A RU 2275693 C2 RU2275693 C2 RU 2275693C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
amplifier
signal
speech
diver
Prior art date
Application number
RU2002128872/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002128872A (en
Inventor
Юрий Алексеевич Берков (RU)
Юрий Алексеевич Берков
Александр Николаевич Буцкалев (RU)
Александр Николаевич Буцкалев
Владимир Николаевич Шелемин (RU)
Владимир Николаевич Шелемин
Наталь Леонидовна Маковеева (RU)
Наталья Леонидовна Маковеева
Original Assignee
Войсковая часть 20914
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Войсковая часть 20914 filed Critical Войсковая часть 20914
Priority to RU2002128872/28A priority Critical patent/RU2275693C2/en
Publication of RU2002128872A publication Critical patent/RU2002128872A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2275693C2 publication Critical patent/RU2275693C2/en

Links

Landscapes

  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

FIELD: diver's equipment.
SUBSTANCE: diver's speech corrector with smoothly changing factor of frequency correction has microphone 1, low frequency amplifier 2, 17, balance modulator 3 onto which the voltage of high-frequency signal is applied from the first heterodyne 4, narrow-band filter 5 extracting one side band, amplifier-restrictor 6, frequency detector with low frequency filter (0-3-Hz), low frequency amplifier 8 having variable amplification factor, high frequency frequency-modulated generator 9, single-band loudness envelope detector 10, loudness envelope amplifier 11 with low frequency filter (0-35 Hz), high-frequency signal amplitude modulator 12, high frequency amplifier 13, signal amplitude detector 14 onto which the high frequency voltage is applied from the second heterodyne 15, frequency corrector 16, low frequency amplifier 17, output loudspeaker 18.
EFFECT: improved precision.
1 dwg

Description

Изобретение относится к водолазной технике, а именно к корректорам (преобразователям) спектра речи водолазов глубоководников. Известно, что при дыхании гелиокислородными смесями спектр речи водолаза смещается в сторону верхних частот и необходима коррекция речи для обеспечения нормальной связи с поверхностью.The invention relates to diving equipment, and in particular to correctors (converters) of the speech spectrum of deep-sea divers. It is known that when breathing helio-oxygen mixtures, the diver's speech spectrum shifts toward higher frequencies and speech correction is necessary to ensure normal communication with the surface.

Известны отечественные преобразователи речи телефонных станций ВПС-1 и ВПС-2 разработки ОАО "Дальняя связь" - аналоги (Аналитический обзор военно-научной информации, вып.№4, 2000 г., НТИ ВМФ 78.25.25.37.41) и ВТС-59м - прототип. Описание прототипа можно найти в книге Н.А. Стопцов и др. "Связь под водой", изд. "Судостроение", Ленинград, 1990 г., стр. 177.Known domestic voice converters of telephone exchanges VPS-1 and VPS-2 developed by OJSC "Long-distance Communications" - analogues (Analytical review of military-scientific information, issue No. 4, 2000, NTI Navy 78.25.25.37.41) and VTS-59m - prototype. A description of the prototype can be found in the book of N.A. Stoptsov et al. “Communication under water”, ed. "Shipbuilding", Leningrad, 1990, p. 177.

В основу устройства, корректирующего частотный спектр речи водолаза в ВТС-59м, положен спектрально-полосный метод анализа и синтеза речевого сигнала.The device that corrects the frequency spectrum of a diver’s speech in the VTS-59m is based on a spectral-band method for analyzing and synthesizing a speech signal.

По этому методу электрический сигнал, полученный от микрофона водолаза, после усиления входным усилителем поступает в преобразователь речи на корректирующий усилитель для частотной компенсации искажений спектра. Выход корректирующего усилителя нагружен на гребенку полосовых фильтров анализатора, перекрывающую смежными частотными полосами диапазон частот исходного спектра речи водолаза 500-7200 Гц. С целью получения удовлетворительной разборчивости и естественного звучания преобразованной речи указанный диапазон частот разделен фильтрами анализатора на 14 полос. В каждой полосе определяют среднее значение напряжения путем выпрямления напряжения на выходе каждого фильтра детектором и исключением из выпрямленного напряжения всех высших составляющих с помощью фильтров нижних частот 0-80 Гц. Полученные таким образом средние значения напряжений воздействуют на модуляторы в качестве управляющих сигналов и используются в синтезаторе для преобразования спектра речи в каждой полосе.According to this method, the electric signal received from the diver’s microphone, after amplification by the input amplifier, enters the speech transducer to the correction amplifier for frequency compensation of spectrum distortions. The output of the correction amplifier is loaded onto a comb of band-pass filters of the analyzer, covering the adjacent frequency bands with the frequency range of the diver's initial speech spectrum of 500-7200 Hz. In order to obtain satisfactory intelligibility and natural sounding of the transformed speech, the indicated frequency range is divided by the analyzer filters into 14 bands. In each band, the average voltage value is determined by rectifying the voltage at the output of each filter by the detector and excluding from the rectified voltage all the higher components using low-pass filters 0-80 Hz. The average voltage values obtained in this way act on the modulators as control signals and are used in the synthesizer to convert the speech spectrum in each band.

В качестве источника несущих частот используют гармонические составляющие основного тона, выделенные из спектра исходного сигнала полосовыми фильтрами несущих частот, также подключенных к выходу входного усилителя. Частотные полосы этих фильтров смещены на октаву в сторону низких частот относительно полос фильтров анализатора.The source of the carrier frequencies uses harmonic components of the fundamental tone, isolated from the spectrum of the original signal by bandpass filters of the carrier frequencies, also connected to the output of the input amplifier. The frequency bands of these filters are shifted an octave in the direction of low frequencies relative to the filter bands of the analyzer.

На выходе каждого модулятора образуется сигнал с широким спектром частот, пропорциональный величине управляющего сигнала, из которого с помощью фильтра синтезатора выделяется полоса частот, смещенная на октаву в сторону низких частот. Суммарный синтезированный сигнал аналогичен характеру интенсивности исходного речевого спектра и имеет диапазон 250-3600 Гц.At the output of each modulator, a signal is generated with a wide spectrum of frequencies proportional to the magnitude of the control signal, from which a frequency band is allocated using the synthesizer filter, shifted by an octave toward low frequencies. The total synthesized signal is similar to the nature of the intensity of the original speech spectrum and has a range of 250-3600 Hz.

К недостаткам прототипа следует отнести значительные искажения речевого спектра, поскольку синтезированный звук не содержит тонкой структуры сигнала, свойственной живой речи, т.к. все его составляющие, попадающие в одну полосу частот, имеют одинаковые значения. Выходом из этой ситуации может быть увеличение количества фильтров анализатора, что приводит к существенному увеличению габаритов и стоимости аппаратуры.The disadvantages of the prototype include significant distortion of the speech spectrum, since the synthesized sound does not contain the fine signal structure inherent in live speech, because all its components falling into the same frequency band have the same values. The way out of this situation may be to increase the number of analyzer filters, which leads to a significant increase in the dimensions and cost of the equipment.

Другим недостатком является фиксированная величина смещения речевого спектра (ровно на одну октаву вниз) независимо от состава дыхательных смесей и глубины погружения водолаза. Это также приводит к ухудшению разборчивости речи, поскольку исходный спектр речевого сигнала смещается вверх по частоте на разные значения в зависимости от состава смеси и глубины погружения водолаза. В идеальном случае коэффициент частотной коррекции речи водолаза должен быть переменной величиной, плавно изменяющейся в диапазоне от 1 до 0,3.Another disadvantage is the fixed magnitude of the shift in the speech spectrum (exactly one octave down) regardless of the composition of the breathing mixtures and the depth of the diver. This also leads to a deterioration in speech intelligibility, since the initial spectrum of the speech signal shifts upward in frequency by different values depending on the composition of the mixture and the depth of immersion of the diver. In the ideal case, the coefficient of the frequency correction of the speech of the diver should be a variable, gradually varying in the range from 1 to 0.3.

Существенным недостатком прототипа являются также значительные габариты и стоимость преобразователя речи.A significant disadvantage of the prototype are also the significant dimensions and cost of the speech transducer.

Задача изобретения - создание корректора речи водолаза с плавно изменяющимся коэффициентом частотной коррекции, имеющим существенно меньшие габариты и стоимость по сравнению с существующими.The objective of the invention is the creation of a speech corrector diver with a smoothly changing coefficient of frequency correction, having significantly smaller dimensions and cost compared to existing ones.

Поставленная задача решена путем частотной модуляции генератора высокочастотного сигнала частотной составляющей спектра речи с последующим наложением громкостной огибающей спектра.The problem is solved by frequency modulation of the generator of the high-frequency signal of the frequency component of the speech spectrum, followed by the imposition of the volume envelope of the spectrum.

На чертеже приведена блок-схема корректора речи водолаза.The drawing shows a block diagram of a speech corrector diver.

Корректор речи содержит: микрофон 1; усилитель низкой частоты 2; балансный модулятор 3, на который подается напряжение высокочастотного сигнала с первого гетеродина 4; узкополосный фильтр 5, выделяющий одну боковую полосу; усилитель-ограничитель 6; частотный детектор 7 с фильтром низкочастотного сигнала (0-300 Гц); усилитель низкой частоты с переменным коэффициентом усиления 8; частотно-модулированный генератор высокой частоты 9; детектор громкостной огибающей однополосного сигнала 10; усилитель громкостной огибающей с фильтром нижних частот (0-35 Гц) 11; амплитудный модулятор высокочастотного сигнала 12; усилитель высокочастотного сигнала 13; амплитудный детектор сигнала 14, на который подается высокочастотное напряжение со второго гетеродина 15; частотный корректор 16; усилитель низких частот 17; выходной громкоговоритель 18.The speech corrector contains: microphone 1; low frequency amplifier 2; balanced modulator 3, to which the voltage of the high-frequency signal is supplied from the first local oscillator 4; narrow-band filter 5, emitting one side band; limit amplifier 6; frequency detector 7 with a low-pass signal filter (0-300 Hz); variable frequency amplifier with a variable gain of 8; frequency-modulated high-frequency generator 9; the detector of the volume envelope of the single-band signal 10; amplifier envelope envelope with a low-pass filter (0-35 Hz) 11; amplitude modulator of the high-frequency signal 12; high-frequency signal amplifier 13; an amplitude signal detector 14, to which a high-frequency voltage is supplied from the second local oscillator 15; frequency corrector 16; low frequency amplifier 17; output speaker 18.

Работает корректор речи следующим образом.The speech corrector works as follows.

Низкочастотный сигнал с микрофона водолаза 1 усиливается усилителем 2 и поступает на балансный модулятор 3. Туда же подается высокочастотный сигнал с первого гетеродина 4. На выходе балансного модулятора образуется двухполосный высокочастотный сигнал с подавленной несущей. На выходе фильтра 5 получаем однополосный сигнал. Усилитель-ограничитель 6 ликвидирует громкостную огибающую сигнала. Частотный детектор 7 преобразует изменяющийся по частоте сигнал в низкочастотный амплитудно-модулированный. Усилитель низкой частоты 8 усиливает сигнал, причем коэффициент усиления может изменяться в заданном диапазоне. Низкочастотный сигнал используется для частотной модуляции другого высокочастотного генератора 9. При этом девиация частоты определяется уровнем низкочастотного сигнала. Коэффициент частотной коррекции речи определяется как отношение ширины спектра выходного сигнала к исходному спектру на входе корректора. Для водолазов, использующих гелиокислородные смеси, коэффициент коррекции должен быть меньше единицы. Это значит, что девиация частоты генератора 9 должна быть меньше исходной девиации на выходе усилителя-ограничителя 6. Изменяя коэффициент усиления усилителя 8, можно получить любую необходимую девиацию частоты. Таким образом, спектр входного сигнала умножается на коэффициент коррекции.The low-frequency signal from the microphone of the diver 1 is amplified by the amplifier 2 and fed to the balanced modulator 3. A high-frequency signal from the first local oscillator 4 is fed there. A two-band high-frequency signal with a suppressed carrier is generated at the output of the balanced modulator. At the output of filter 5 we get a single-band signal. Amplifier limiter 6 eliminates the loud envelope of the signal. The frequency detector 7 converts a frequency-varying signal into a low-frequency amplitude-modulated one. The low frequency amplifier 8 amplifies the signal, and the gain can vary in a given range. A low-frequency signal is used to frequency modulate another high-frequency generator 9. In this case, the frequency deviation is determined by the level of the low-frequency signal. The coefficient of frequency correction of speech is defined as the ratio of the width of the spectrum of the output signal to the original spectrum at the input of the corrector. For divers using helio-oxygen mixtures, the correction factor should be less than one. This means that the frequency deviation of the generator 9 should be less than the initial deviation at the output of the amplifier-limiter 6. By changing the gain of the amplifier 8, you can get any necessary frequency deviation. Thus, the spectrum of the input signal is multiplied by the correction factor.

Далее, в модуляторе 12 происходит наложение громкостной огибающей исходного спектра речи, выделенной детектором 10, на вновь полученный высокочастотный сигнал, тем самым восстанавливается тонкая структура сигнала. Затем сигнал усиливается и детектируется как обычный однополосный сигнал. Подавленная несущая восстанавливается с помощью второго гетеродина 15. Частота гетеродина может изменяться в небольших пределах (±100 Гц), что позволяет сдвигать низкочастотный спектр речи вниз или вверх по частоте, добиваясь наибольшей разборчивости. Частотный корректор 16 позволяет изменять уровень верхних и нижних частот речевого спектра. После усиления преобразованный речевой сигнал поступает на громкоговоритель 18.Further, in the modulator 12, the loudness envelope of the initial speech spectrum selected by the detector 10 is superimposed on the newly received high-frequency signal, thereby restoring the fine structure of the signal. The signal is then amplified and detected as a normal single-band signal. The suppressed carrier is restored using the second local oscillator 15. The frequency of the local oscillator can vary within small limits (± 100 Hz), which allows you to shift the low-frequency spectrum of speech up or down in frequency, achieving the greatest intelligibility. The frequency corrector 16 allows you to change the level of the upper and lower frequencies of the speech spectrum. After amplification, the converted speech signal is supplied to the loudspeaker 18.

Использование изобретения позволяет довольно простым и дешевым способом преобразовать искаженный спектр речи водолаза в привычный для слуха речевой спектр с сохранением тонкой структуры сигнала.The use of the invention allows a fairly simple and cheap way to convert the distorted spectrum of a diver's speech into a speech spectrum familiar to hearing, while maintaining the fine structure of the signal.

Возможно использование корректора и для целей эстрады, для создания специальных звуковых эффектов. В этом случае коэффициент коррекции может быть больше единицы.It is possible to use the corrector for pop purposes, to create special sound effects. In this case, the correction factor may be greater than one.

Claims (1)

Корректор речи водолаза, содержащий микрофон, входной и выходной усилители низкой частоты и громкоговоритель, отличающийся тем, что после входного усилителя установлен балансный модулятор, соединенный с первым гетеродином, и узкополосный фильтр, выход которого соединен по одной линии с усилителем-ограничителем, частотным детектором, усилителем низкой частоты с переменным коэффициентом усиления, частотно-модулированным генератором высокой частоты и первым входом амплитудного модулятора высокочастотного сигнала, а по другой линии выход узкополосного фильтра соединен с детектором громкостной огибающей сигнала, усилителем громкостной огибающей, и далее со вторым входом амплитудного модулятора высокочастотного сигнала, выход которого подключен к усилителю высокочастотного сигнала, и далее к амплитудному детектору сигнала, который подключен ко второму гетеродину, а выход амплитудного детектора соединен с частотным корректором и далее с выходным усилителем низкой частоты.A diver’s speech corrector containing a microphone, input and output low-frequency amplifiers and a loudspeaker, characterized in that after the input amplifier there is a balanced modulator connected to the first local oscillator, and a narrow-band filter, the output of which is connected in one line with an amplifier-limiter, a frequency detector, a low-frequency amplifier with a variable gain, a frequency-modulated high-frequency generator and the first input of an amplitude modulator of a high-frequency signal, and on the other line One narrow-band filter is connected to the detector of the volume envelope of the signal, the amplifier of the volume envelope, and then to the second input of the amplitude modulator of the high-frequency signal, the output of which is connected to the amplifier of the high-frequency signal, and then to the amplitude detector of the signal, which is connected to the second local oscillator, and the output of the amplitude detector is connected with a frequency corrector and further with an output amplifier of a low frequency.
RU2002128872/28A 2002-10-28 2002-10-28 Diver's speech corrector RU2275693C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002128872/28A RU2275693C2 (en) 2002-10-28 2002-10-28 Diver's speech corrector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002128872/28A RU2275693C2 (en) 2002-10-28 2002-10-28 Diver's speech corrector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002128872A RU2002128872A (en) 2004-04-27
RU2275693C2 true RU2275693C2 (en) 2006-04-27

Family

ID=36655773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002128872/28A RU2275693C2 (en) 2002-10-28 2002-10-28 Diver's speech corrector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2275693C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СТОПЦОВ Н.А. И ДР. СВЯЗЬ ПОД ВОДОЙ: СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ. Л.: СУДОСТРОЕНИЕ, 1990. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102154877B1 (en) System and method for narrow bandwidth digital signal processing
CA2618316C (en) Method and apparatus for providing an acoustic signal with extended bandwidth
JP4759052B2 (en) Hearing aid with enhanced high frequency reproduction and audio signal processing method
FI102337B (en) Method and circuit arrangement for processing an audio signal
US8085941B2 (en) System and method for dynamic sound delivery
RU2569914C2 (en) Driving parametric loudspeakers
US7940941B2 (en) Effect adding method and effect adding apparatus
JP2005318598A (en) Improvement on or concerning signal processing
US6335973B1 (en) System and method for improving clarity of audio systems
US7756714B2 (en) System and method for extending spectral bandwidth of an audio signal
US7330813B2 (en) Speech processing apparatus and mobile communication terminal
JP2992294B2 (en) Noise removal method
US20080118084A1 (en) Method and apparatus to enhance low frequency component of audio signal by calculating fundamental frequency of audio signal
US6023513A (en) System and method for improving clarity of low bandwidth audio systems
KR101712101B1 (en) Signal processing method and apparatus
US6792115B1 (en) Apparatus for generating harmonics in an audio signal
RU2275693C2 (en) Diver's speech corrector
CN108305635B (en) Method for distorting the frequency of an audio signal
Pickett et al. Prediction of speech intelligibility at high noise levels
JPS6271383A (en) Method and apparatus for electrically clarifying voice information and image information
US3087989A (en) Vowel synthesizer
CA1216798A (en) Method and device for the transmission of acoustic information as perceivable vibrations
JPH0456320B2 (en)
KR100556870B1 (en) Mobile communication terminal included low-pitched sound boost circuit
RU2237933C1 (en) Method and device for precise analog compression of portion of frequency range of audio signals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091029