SU1126969A1

SU1126969A1 - Digital analyzer of spectrum of speech signal

Info

Publication number: SU1126969A1
Application number: SU823483336A
Authority: SU
Inventors: Владимир Петрович Милов; Владимир Николаевич Колоникин; Владимир Павлович Горбатов; Юрий Алексеевич Янышев; Владимир Александрович Суханов; Александр Валерианович Белинский; Сергей Владимирович Кузнецов; Игорь Георгиевич Грибков
Original assignee: Предприятие П/Я В-2616
Priority date: 1982-08-05
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1984-11-30

Abstract

ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА РЕЧЕВОГО СИГНАЛА, содержащий блок . оперативной пам ти с посто нным запоминакмцим устройством дл хранени табличных значений синусов и косинусов , микрофон, св занный с аналогоцифровым преобразователем, сумматоры , умножитель и регистры сдвига, о т л и ч а ю,щ и и с тем, что, с целью повьшени помехозащищенности , в него введены два электронных ключа, три дополнительных регистра сдвига, три дополнительных сумматора и блок автоввода, а блок оперативной пам ти выполнен с трем входами и четырьм выходами, вход блока автоввода соединен с выходом аналогоцифрового преобразовател , выход блока автоввода соединен с первым входом первого электронного ключа и с входом первого регистра сдвига, выход которого соединен с первым входом второго электронного ключа, выходы первого и второго ключей соединены с входами первого сумматора, вькод которого соединен с первым входом блока оперативной пам ти, с вторым входом умножител , первьм вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, четыре входа блока оперативной пам ти соответственно соединены с вторыми входами первого и второго электронных ключей и с первыми входами второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока оперативной пам ти и через второй и третий регистры сдвига с их вторыми входами, первый вход четвертого сумматора соединен с выходом второго сумматора , выход умножител соединен с первым входом п того сумматора, второй вход которого соединен с его входом через четвертый регистр сдвига.DIGITAL ANALYZER OF SPECTRUM OF SPEECH SIGNAL, containing block. RAM with a permanent storage device for storing tabular values of sines and cosines, a microphone associated with an analog-to-digital converter, adders, multiplier and shift registers, so that, with the aim of increasing noise protection, two electronic keys are entered into it, three additional shift registers, three additional adders and an auto-input block, and the RAM block is made with three inputs and four outputs, the input of the auto-input block is connected to the output of an analog-digital converter the user, the output of the auto-input unit is connected to the first input of the first electronic key and to the input of the first shift register, the output of which is connected to the first input of the second electronic key, the outputs of the first and second keys are connected to the inputs of the first adder, the code of which is connected to the first input of the operating memory block , with the second input of the multiplier, the first input of which is connected to the output of the fourth adder, four inputs of the RAM unit are respectively connected to the second inputs of the first and second electronic key with the first inputs of the second and third adders, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the RAM and through the second and third shift registers to their second inputs, the first input of the fourth adder is connected to the output of the second adder, the output of the multiplier is connected to the first the input of the fifth adder, the second input of which is connected to its input through the fourth shift register.

Description

- Изобретение относитс к вычислительной технике (дл обработки речевого сигнала с использоаанием преобразовани Фурье) н может найти приме нение в системах автоматического рас познавани речи. Известны процессоры, снабженные аналого-цифровым преобразователем и микрофоном, которые вылолклют спектральный анализ речи с использованием быстрого преобразовани Фурье без накоплени ошибок, что дастигаетс искусственным приемом дополнени обрабатываемого массива данных нул ми, помещаемыми справа и слева от С1 ачкообразно перемещаемого вдол сигнала окна lj . Недостатки известных процессоров - искажение спектра и ограничение разрешающей способности процессоров . Известен цифровой анализатор : спектра речевого сигнала, содержащий блок оперативной пам ти с посто нным запоминающим устройством дл хранени табличных значений синусов и косинусов, соединенные последовательно микрофон, аналого-:цифровой преобразователь, сдвиговый регистр, сумматор и умножитель. Цифровой ана лизатор разрешает близкие спектраль ные линии речевого сигнала 2.1 . Недостаток данного анализатора состоит в накоплении ошибок, характерном дл выбранного в этом анализаторе рекурентном способе вычислениЙ4 , Результаты спектрального аиа.ли за формируютс независимо от присут стви или отсутстви сигнала. Така неадекватность схемы анализатора нестационарной природе petieBoro сиг нала приводит к накоплению ложных сообщений, вызванных акустическими шумами и.шумами квантовани , I Цель изобретени - повышение помехозащищенности анализатора. Поставленна цель достигаетс тем, что в цифровой анализатор спек ра речевого сигнала, содержащий бло оперативной пам ти с посто нным запог . устройством дли хранени табличных значений синусов и косину coBf микрофон, св занный с ан,алого циф{)овым преобразователем,, сумматоры , умножитель и регистры сдвига, введены два электронных кггзоча, три дополнительных регистра сдвига, трн дополнительных cyMJ-iaTopa н блок авт ввода, а блок оперативной пам ти выполнен с трем входами и четьфьм выходами, вход блока автоввода соединен с в.ыходом аналого-цифрового преобразовател , выход блока автоввода соединен с первым входом первого электронного ключа и с входом первого регистра сдвига, выход которого соединен с первым входом второго электронного ключа, вьп.оды первого и второго ключей соединены с входам первого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока оперативной пам ти, с вторым входом умножител , первый вход которого соединен с выходом четвертого сумматора , четыре выхода блока оперативкой пам ти соответственно ,соеди.;ены с вторыми входами первого и второго электронных ключей и с первыми входам11 второго и третьего сумг-5аторов, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока оперативной пам ти и через второй и третий регистры сдвига с их вторыми входами, первьй вход четвертого сумматора соединен с выходом второго сумматора, выход умножител соединен с первым входом п того сумматора второй вход которого соединен с его входом через четвертый регистр сдвига . На чертеже приведена блок-схема, .цифрового анализатора спектра речевого сигкапа. Цифровой анализатор спзктра речевого сигнала содержит ьшкрофон 1, соединенный через аналого-цифровой преобразователь 2 с входом блока 3 автоввода, который соединен с вхо-; дом первого 4 злектронного к.плча, и через первый 5 регистр сдвига с входом второго 6 электронного ключа , Выхо.цы электронных ключей через первый 7 сумматор соединены с блоком 8 оперативной пам ти, с которьм также сое.цинены выходы и первые входы сугф аторов 9 и 10, Вторые входы сумматоров 9 и 10 соединены с их выходами через второй 11 .и третий 12 регистры сдвига с. К выходам первого и второго сумматоров присоединены вкодь сумматора 13, выход и вход которого соединены с входами умножител 14, Выход y ffloжитeл и выход сдвигового регистра 15 соединены с входами сумматора 1.6, выход которого соединен с входсь; этого регист5 pa и вл етс выходом цифрового ана лизатора спектра речевого сигнала. Цифровой анализатор спектра речевого сигнала работает следующим образом. Перед поступлением речевых сообщений на вход цифрового анализатора спектра речевого сигнала счетчики, на которых выполнен блок автоввода , не накапливают достаточного количества сигналов. Блок автоввода через электронные ключи обнул ет все регистры сдвига цифрового анализатора спектра. Когда начинаетс речевое сообщение , поступающее на вход блока автоввода через микрофон 1 и аналого-циф ровой преобразователь 2, счетчики блока. 3 автоввода накапливают количество сигналов, достаточное дл ОТКРЫТИЯ блока автоввода и к пропуску на обработку дискретных значений сигнала дл формировани спектральных коэффициентов сигнала путем согласованной передачи дискретной информации через ключи и регистры 4 - 6. В cyMJ iaTope 7 производитс алгебраическое сложение вновь поступившего дискретного значени с выход щим из регистра сдвига, результат сложени передаетс в виде адресной информации в блок 8 оперативной па694 м ти, результат считываетс нз блока пам ти и по первому и второму дополнительным выходам передаетс на вто-, рые входы электронных ключей 4 и 6,. Второй и третий адресные входы блока оперативной пам ти получают данные с выходов сумматоров 9 и 10, а информаци с третьего и четвертого выходов блока оперативной пам ти подводитс к первым входам этих сумматоров . На основе рекурентной ббработки данных с выходов сумматоров 7, 9 и 10 через регистры сдвига 11 и 12 в сумматоре 13, умножителе 14, регистре 15 сдвига- и сумматоре 16 производитс вычисление спектральных коэффициентов речевого сигнала, прошедшего через блок автоввода. Спектральное преобразование цифровых сигналов речи продолжаетс до тех пор, пока счетчики блока автоввода не переполн ютс и не заблокируют передачу информации в регистр 5 сдвига иэлектронный ключ 4. После блокировки все электронные ключи и регистры сдвига обнул ютс , а блок автоввода снова начинает определение начала ввода речевогосигнала. Такой режим работы позвол ет формировать спектральное представление речи в реальном масштабе времени без на-коплени ошибок, вызванных акустическими шумами и шумами квантовани .- The invention relates to computing (for processing a speech signal using a Fourier transform) and can be used in automatic speech recognition systems. Processors equipped with an analog-to-digital converter and a microphone are known that will populate speech spectral analysis using fast Fourier transform without accumulating errors, which is achieved by an artificial method of complementing the processed data array with zeroes placed on the right and left of C1 of the window signal jj moved to the center. The disadvantages of the known processors are the distortion of the spectrum and the limitation of the resolution of the processors. A digital analyzer is known: a speech spectrum containing a memory block with a permanent memory for storing tabular sine and cosine values, a microphone connected in series, an analog: digital converter, a shift register, an adder and a multiplier. The digital analyzer resolves the close spectral lines of the speech signal 2.1. The disadvantage of this analyzer is the accumulation of errors characteristic of the recurrent method of calculation chosen in this analyzer4. The results of the spectral aaia or are formed independently of the presence or absence of a signal. Such inadequacy of the analyzer circuit of the unsteady nature of the petieBoro signal leads to the accumulation of spurious messages caused by acoustic noise and quantization noise, I The purpose of the invention is to increase the noise immunity of the analyzer. This goal is achieved by the fact that a digital spectrum signal analyzer containing a RAM memory with a constant request. The device for storing tabular values of sines and cobf mocon microphone associated with an en, scarlet digital converter, adders, multiplier and shift registers, introduced two electronic kggts, three additional shift registers, trn additional cyMJ-iaTopa on the aut input block , and the RAM block is made with three inputs and four outputs, the input of the input block is connected to the output of the analog-digital converter, the output of the input block is connected to the first input of the first electronic key and to the input of the first shift register, output which is connected to the first input of the second electronic key, the upper and lower keys are connected to the inputs of the first adder, the output of which is connected to the first input of the RAM, to the second input of the multiplier, the first input of which is connected to the output of the fourth adder, four outputs of the block RAM, respectively, are connected; to the second inputs of the first and second electronic keys and to the first inputs11 of the second and third sum-5ators, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the block operational memory and through the second and third shift registers with their second inputs, the first input of the fourth adder is connected to the output of the second adder, the multiplier output is connected to the first input of the fifth adder whose second input is connected to its input through the fourth shift register. The drawing shows a block diagram of a .signal digital speech spectrum analyzer. The digital speech signal analyzer contains a microphone 1, connected via an analog-digital converter 2 to the input of the auto-input unit 3, which is connected to the input; the house of the first 4 electronic capacitors, and through the first 5 shift register with the input of the second 6 electronic key, the output of the electronic keys through the first 7 adder are connected to the operating memory unit 8, from which also the outputs and the first inputs of suft switches 9 and 10, the second inputs of adders 9 and 10 are connected to their outputs through the second 11. And the third 12 shift registers c. The outputs of the first and second adders are connected to the adder 13, the output and the input of which are connected to the inputs of the multiplier 14, the output of the floater and the output of the shift register 15 are connected to the inputs of the adder 1.6, the output of which is connected to the input; This register is 5 pa and is the output of a speech spectrum digital spectrum analyzer. Digital spectrum analyzer speech signal works as follows. Before the arrival of voice messages at the input of a digital speech spectrum analyzer, the counters on which the auto-input block is executed do not accumulate enough signals. The auto-input block through the electronic keys zeroed all the shift registers of the digital spectrum analyzer. When a voice message starts, it arrives at the input of the auto-input unit through microphone 1 and analog-to-digital converter 2, block counters. 3 auto-inputs accumulate enough signals to OPEN the auto-input block and skip to processing discrete signal values to form spectral signal coefficients by coordinating the transmission of discrete information through keys and registers 4-6. In cyMJ iaTope 7, the newly received discrete value is algebraically added to the output data from the shift register, the result of the addition is transmitted as address information to the operative data block 8, the result is read from the memory block and the first and W rum additional output is transmitted to the secondary, rye inputs of the electronic switches 4 and 6 ,. The second and third address inputs of the RAM block receive data from the outputs of adders 9 and 10, and the information from the third and fourth outputs of the RAM block goes to the first inputs of these adders. On the basis of recurrent data processing from the outputs of adders 7, 9 and 10, shift registers 11 and 12 in adder 13, multiplier 14, shift register 15 and adder 16 calculate the spectral coefficients of the speech signal passed through the auto-inlet block. The spectral conversion of digital voice signals continues until the auto-input block counters overflow and block information transfer to the shift register 5 and electronic key 4. After blocking, all electronic keys and shift registers are nullified, and the auto-input block starts detecting the beginning of voice input . This mode of operation allows the formation of a spectral representation of speech in real time without accumulating errors caused by acoustic noise and quantization noise.

Claims

A DIGITAL VOICE SIGNAL SPECTRUM ANALYZER containing a random access memory unit for storing tabular values of sines and cosines, a microphone connected to an analog-to-digital converter, adders, a multiplier, and shift registers, with the exception of that, in order to increase noise immunity, two electronic keys, three additional shift registers, three additional adders and an auto-input block are introduced into it, and the RAM block is made with three inputs and four outputs, the input of the block the auto-input is connected to the output of an analog-digital converter, the output of the auto-input unit is connected to the first input of the first electronic key and to the input of the first shift register, the output of which is connected to the first input of the second electronic key, the outputs of the first and second keys are connected to the inputs of the first adder, the output of which is connected to the first the input of the RAM block, with the second input of the multiplier, the first input of which is connected to the output of the fourth adder, the four inputs of the RAM block are, respectively, connected to the first inputs of the first and second electronic keys and with the first inputs of the second and third adders, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the RAM block and through the second and third shift registers with their second inputs, the first input of the fourth adder is connected to the output of the second adder, the output of the multiplier is connected to the first input of the fifth adder, the second input of which is connected to its input through the fourth shift register.