SU1434487A1 - Способ анализа и синтеза речи и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к речевой информатике и может быть использовано в системах вокодерной телефонии. Цель изобретени  состоит в повьше- иии качества синтеза речи. Цель достигаетс  тем, что на невокализованных сегментах при анализе параметры спектральной огибающей определ ют дл  нескольких псевдошумовых сигналов возбуждени  и выбирают такие сигналы возбуждени  и параметры спектральной огибающей, которые минимизируют среднеквадратичную ошибку синтеза речи. Анализ и синтез речи осуществл ютс  с помощью быстрого преобразовани  Фурье, 2 с.п. ф-лы, ип.

Description

Изобретение относитс  к речевой информатике, а именно к цифровым кодирующим преобразовани м, и может быть использовано в вычислительной технике и технике св зи дл  вьщеле- ни , кодировани , передачи, декодировани  и реконструкции речевых сообщений .

Цель изобретени  - улучшение ка- чества синтезируемой речи.

Поставленна  цель достигаетс  тем что при анализе невокализованных сегментов речи по критерию максимума суммы мощностей всех параметров ее спектральной огибающей определ ют и кодируют лучшую псевдослучайную последовательность сигнала возбуждени  , передают параметры спектральной огибакнцей, определенной дл  лучшей псевдослучайной последовательности , и пойле приема, декодировани , при синтезе формируют сигнал возбуждени , повтор ющий эту определенную путем автовыбора лучшую псевдослучарЧную последовательность. Поставленна  цель достигае тс   также тем,что при определении путем автовыбора псевдослучайные последо- I вательности формируют многократно, I дл  сформированных псевдослучайных I последовательностей формируют ком- I плексно-сопр женные спектры и вьще- Iл ют параметры спектральной огибаю- I щей путем нормировани  результатов усреднени  произведений спектра ис- 1ходного речевого сигнала и комплекс- I но-сопр женных спектров псевдослу- чайньк последовательностей на ус- редненный спектр сигналов возбуукде- ни .

На чертеже изображена структур- на  электрнчбска  схема предлагаемого устройства дл  анализа и синтез

:речи.

Устройство состоит из последовательно подсоединенных к источнику 1 речевого сигнала,анализатора 2, канала 3 св зи и синтезатора 4.

Блок 2 содержит фильтр 5 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь , 6, .тактовый генератор 7,блок 8 быстрого преобразовани  Фурье,сумматор по модулю два, генератор 10 псевдослучайной последовательности, блок 1 быстрого преобразовани  Уол- цпа, блок 12 пам ти, первый квадратор 13, первый, блок 14 делени ,первый накапливающий сумматор 15, блок

16Выбора .максимума, детектор 17 высоты тона, генератор 18 сигналов возбуждени , блок 19 умножени , второй квадратор 20, второй 21 и третий 22 накапливающие сумматоры, второй 23 и третий 24 блоки делени , первый 25 и второй 26 коммутаторы и кодер 27

Синтезатор 4 содержит декодер 28, генератор 29 сигналов возбуждени , генератор 30 функций Уолша, коммутатор 31, сумматор 32 по модулю два, генератор 33 псевдослучайной последовательности , блоки 34 умножени , блоки 35 быctpoгo преобразовани  Фурье, цифроаналоговьш преобразователь .36 и фильтр 37 нижних частот. I

В анализаторе 2 последовательно включены фильтр 5 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 6, управл ющий вход которого соединен с выходом тактового генератора 7, блок 8 быстрого преобразовани  Фурье сумматор 9 по модулю два, второй вход которого соединен с выходом генратора 10 псевдослучайной последовательности , -блок 1 1 быстрого преобразовани  Уолща, блок 12 пам ти, первый квадратор 13, первьй блок 14 делени , первый накапливающий сумматор 15 и блок 16 выбора максиму ш, выход которого соединен с адресным входом блока 12 пам ти. В анализаторе 2 последовательно соединены детектор

17высоты тона, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател  6,. генератор 18 сигналов возбуждени , блок. 19 умножени , второй накапливающий сумматор 21, третий блок 24 делени , первый коммутатор 25 и кодер 27. Первый вход блока 19 умножени  соединен с выходом блока 8 быстрого преобразовани  Фурье. Второй вход первого коммутатора 25 соединен с выходом блока 23 делени , вход которого соединен с выходом блока 12 пам ти. Первый вход второго коммутатора 26 соединен с выходом детектора 17 высоты тона, вторым входом кодера 27, а также с управл ющими входами первого и второго коммутаторов 25 и 26 и выходом второго коммутатора 26. Выход генератора 18 сигналов возбуждени  через второй квадратор 20 и третий накапливающий сумматор 22 соединен с первьтм входом третьего блока 24 делени . Входом анализатора 2  вл ет

с  вход фильтра 5 низких частот а выходом - выход кодера 27,

Синтезатор 4 св зан с выходом анализатора 2 через канал св зи 3. В синтезаторе 4 последовательно включены декодер 28, генератор 29 сигналов возбуждени , коммутатор 31,управл ющий вход которого соединен с первым выходом декодера 28, блок 34 уменьшени , второй вход которого соединен с вторым выходом декодера 28, блок 35 быстрого преобразовани  Фурье , цифроаналоговый преобразователь 36 и фильтр 37 нижних частот 37. выход которого  вл етс  выходом синтезат

Первый вход сумматора 32 по модулю два соединен с выходом генератора 30 функций Уолша, вход которого соединен с первым выходом декодера 28. Второй вход сумматора 32 по модулю два соединен с выходом генератора 33 псевдослучайной последовательности . Выход сумматоиа 32 соединен с вторым информационным входом коммутато

Специализированное вьиислительное устройство, реализованное в элементах анализатора и их св з х, при поступлении на вход анализатора невокализованных звуков речи осуществл ет автоматизированный поиск оптимальной псевдослучайной последовательности, котора  обеспечивает достижение минимума миниморума знергии ошибки представлени  глухих звуков речи.

Параметры спектральной огибающей, соответствующие лучшему псевдослучайному сигналу, определ ютс  выражением

Г

де Р(w) - комплексно-сопр женный

спектр сигнала возбуждени , т.е. псевдослучайной последовательности, замен ющей импульсы основного тона на невокализованных сегментах передаваемого сигнала; ср(СО)- весова  функци , весовые

функции принимают посто нные значени  в смежных интервалах частот; М - число отсчетов исходного сигнала на анализируемом сегменте. .. .

10

15 ра .

34487

Определение параметров, кодируемых в направл емых в канал св зи при анализе вокализованных сегментов , соответствует известным приемам анализа речевых сигналов.

После декодировани  сообщений, полученных по каналу св зи в специализированном вычислительном устройстве , реализованном в элементах синтезатора , рассчитываютс  отсчеты синтезируемого речевого сигнала, которые сглаживаютс  фильтром ни них частот и передаютс  получателю.

5 а .

0

30

35

40

45

50

55

Оптимизаци  представлени  невокализов анньпс сегментов речевых сигналов улучшает воспри тие глухих звуков речи и повьшзает разборчивость синтезированных речевых сообщений.

Claims (2)

1. Способ анализа и синтеза речи, включающий сегментацию речевого сигнала , определение вокализованности каждого сегмента, формирование последовательности импульсов возбуждени  периодических с периодом основного тона дл  вокализованньк сегментов или псевдослучайных дл  невокализ ованных сегментов, формирование спектра исходного речевого сигнала и комплексно-сопр женного спектра сигнала возбуждени  и усреднение их произведени  вьщеление параметров спектральной огибак цей исходного сигнала, передачу и прием вьщеленных параметров, формиро вание сигнала возбуждени , повтор ющего сигнал возбуждени , формируемый до передачи параметров, и фор- мир.ованне синтезируемого речевого сигнала путем фильтрации сигнала возбузкдени  в соответствии с прин тыми параметрами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества синтезируемой речи, псевдослучайные последовательности импульсов возбуждени  формируют многократно , дл  сформированных псевдослучайных последовательностей формируют комплексно-сопр женные спектры и выдел ют параметры спектральной огибающей путем нормировани  результатов усреднений произведений спектра исходного речевого сигнала и комплексно-сопр женных спектров псевдослучайных последовательностей на усредненный спектр сигналов возбуткдени , причем при анализе невокализованных сегментов определ ют лучшуто псевдослучайную последовательность по критерию максимума суммы мощностей всех параметров спектральной огибающей, передают параметры спектральной огибающей дл  лучшей псевдослучайной последовательности и после приема формируют сигнал возбуждени , повтор ющий лучшую псевдослучайную последовательность.

2. Устройство дл  анализа и синтеза речи, состо п1ее из последовательно включенных к источнику речевого сигнала анализатора, канала св зи и синтезатора, анализатбр которого содержит генератор сигналов возбуж,цени , генератор тактовых импульсов , блок быстрого преобразовани  Фурье, блок умножени , накапливающий сумматор и последовательно соединенные входной фильтр нижних частот,аналого-цифровой преобразователь , управл ющий вход которого присоединен к генератору тактовых импульсов , детектор высоты тона и кодер , выход аналого-цифрового преобразовател  соединен с. блоком быстрого преобразовани  Фурье, выход которого через блок умножени  соединен с накапливающим сумматором, а вход генератора сигналов возбуждени  соединен с детектором высоты тока, синтезатор содержит входной декодер , генератор, сигналов возбуждени , присоединенный входом к первому выходу декодера, и последовательно соединенные блок умножени , блок быстрого преобразовани  Фурье, цифро аналоговый преобразователь и выходно ф1тьтр нижних частот, отличающеес  тем, что, с целью повьшге- пи  качества синтезируемой речи, в анализатор введены квадраторы, накапливающие сумматоры, блоки делени , коммутаторы, генератор псевдослучайной последовательности и последовательно соединенные сумматор по модулю два, второй вход которого соединен с выходом г енератора псевдослучайной последовательности, блок быстрого преобразовани  Уолша, блок пам ти , первый квадратор, первьй блок делени , первый накапливающий сумматор и блок выбора максимума, соединенный выходом с вторым входом второго коммутатора и адресным входом

блока пам ти, выход блока пам ти через второй блок делени  соединен с вторым входом первого коммутатора , соединенного выходом с первым входом кодера, второй вход кодера

соединен с управл ющими входами первого и второго коммутаторов, выходом и первым входом второго комму- т атора, выход генератора сигналов возбуждени  соединен с входом второго квадратора и вторым входом

блока умножени , первый вход которого соединен с первым входом сумматора по модулю два, выход второго квадратора соединен через третий

накапливающий сумматор с первым

входом третьего блока делени , второй вход которого соединен с выходом второго накапливающего сумматора , выход третьего блока делени  соединен с первым входом первого кому- мутатора, в синтезатор введены коммутатор , сумматор по модулю два, генератор псевдослучайной последовательности и генератор функций Уолша , вход которого соединен с первым выходом декодера и управл ющим входом коммутатора, выход генератора функций Уолша соединен с первым входом сумматора по модулю два, второй

вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности , выход сумматора по модулю два соединен с вторым информационным входом коммутатора, первый информационный вход которого соединен с ходом генератора сигналов возбуждени , а выход коммутатора соединен с первым входом блока умножени , второй вход которого соединен с вторым

ВЫХОДОМ декодера.