DE3018508C2

DE3018508C2 - Sprachanalysiervorrichtung

Info

Publication number: DE3018508C2
Application number: DE3018508A
Authority: DE
Inventors: Akira Musashino Tokyo Ichikawa; Akira Tokyo Nakajima; Kazuo Kodaira Tokyo Nakata; Yoshihiro Ohta; Kazuhiro Yokohama Kanagawa Umemura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE3018508A1; GB2052219A; US4340781A; NL8002819A; GB2052219B; JPS55164700U; FR2456976A1; FR2456976B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprachanalysiervorrichlung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs '.. Sie richtet sich insbesondere auf eine Verbesserung bei einer Analysiervorrichtung, die einen partiellen Autokorrelationskoeffizicnten (engl. partial auto-co, relation coefficient) verwendet. Dieser Koeffizient wird im folgenden (entsprechend von der englischen Schreibweise ausgehend) '-urz als PARCOR-Koeffizient und das ihn verwendende Analysiersystem als PARCOR-System bezeichnet.

Es ist ungefähr 10 Jahre her. seit die Sprachanalyse nach dem PARCOR-System durch Itakura und Saitoh entwickelt wurde (kakura et al.. Reports of the Meeting by the Acou> ica! Society cf Japan. 1976. Oktober. S. 555). Da der Inhalt dieses Systems dem einschlägigen

ίο Fachmann bekannt ist, wird auf seine Erläuterung hier verzichtet.

Als Vorrichtungen zi-r Bestimmung des PARCOR-Koeffizienten k in diesem PARCOR-System wurden bislang vorgeschlagen eine Vorrichtung, weiche einen

!5 Mini-Rechner zur Bestimmung des Koeffizienten k nach dem von Itakura und Saitoh angegebenen Algorithmus enthält, eine Vorrichtung, welche den Koeffizienten mittels eines ein Brückenfilter und einen Korrelator verwendenden Brückenverfahrens, beschrieben in obigem Report, bestimmt, und eine Vorrichtung, die ein modifiziertes Brückenverfahren durchführt, das von Kobayashi und Yamamoto vorgeschlagen wurde (Yamamoto et al.. »Operation Accuracy of Modified Lattice Type PA RCOR Analysing Circuit«. Reports of the Meeting by the Acoustical Societyrf Japan. 1977. Apni. S. 257) usw.

Das erwähnte Brückenverfahren und das modifizierte Brückenverfahren eignen sich für die Anpassung an eine Vorrichtung, weil sie einfache Algorithmen verwenden. Da jedoch die Anzahl der durchzuführenden Schritte

jo groß wird, ist ein Hardware-Aufbau mit hoher Verarbeiiungskapazität erforderlich.

Andererseits hat das von j. Le Roux (J. Le Roux. »A Fixed Point Computation of Partial Correlation Coefficients«. IEEE Transactions on Acoustics Speech and Signal Processing. 1977. Juni, SS. 257 - 259) ein charakteristisches Merkmal darin, daß die Anzahl der durchzurührenden Schritte klein und die Arbeitsgenauigkeit hoch ist. Bis heute wurde jedoch zur Durchführung dieses Verfahrens keine Vorrichtung entwickelt, die eine einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit fähige einfache Hardware verwende!.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, welche den von J. Le Roux vorgeschlagenen Algorithmus unter Verwendung eines einfachen Hardwarc-Aufbaus verwirklicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Hardware-Aufbau mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs I angegebenen Merkmalen vor. Die erfindungsgemäßc Sprachanalysiervorrichtung enthält einen mit einem PARCOR-Koeffizientenberechnungsabschnitt in Kaskadenverbindung stehenden Datenumlaufabschnitt.

Die PARCOR-Koeffizienten werden sequentiell berechnet, indem eine Folge von Autokorrelationskoeffizienten von Eingangssprachsignalen auf den Datenumlaufabschniu gegeben wird, gleichzeitig das Ausgangssignal des PARCOR-Koeffizientenberechnungsabschnitts auf den Datenumlaufabschnitt rückgekoppelt und dieser Vorgang wiederholt wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist

Fig. I ein Diagramm, das die Vorgänge zur Gewinnung der PARCOR-Koeffizienten nach dem Algorithnuis von J. Le Roux zeigt.

Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausfiihrungsform der Sprachanalysiervorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 3 ein Diagramm, das ein Beispiel für die im A-

und ß-Register der Fig. 2 gespeicherten Datenfelder zeigt.

Fig. 4 ein Diagramm, das die Änderungen in den an den Ausgängen des A- und ß-Registers der Fig. 2 erscheinenden Signalen zu den einzelnen Taktzeitpunkten zeigt.

Fig. 5 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Sprachanulysiervorrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 6 ein Diagramm, das den Fluß der an Hauptabschnitten der Fig. 5 erscheinenden Signale zu den einzelnen Taktzeitpunkten zeigt.

Die Vorgänge zur Gewinnung der PARCOR-Koeffizienten nach dem von J. Le Roux vorgeschlagenen Verfahren sind in Fig. 1 gezeigt.

Zunschst werden die Autokorrelationskoeffizienten r„ — v_p (wobei ρ die Ordnung der zu bestimmenden PARCOR-Koeffizienten ist) berechnet und die Anfangsbedingung folgendermaßen eingestellt:

ejo = ι·_μ> = ijij= 0. /.....p)... (1)

Die PARCOR-Koeffizienten A-,. A₂ k_p gewinnt

man sequentiell durch Lösen der asymptotischen Gleichung

ι·', = c' ^l — kj</_iJj(j=—{p — l) —I.O.I. ρ)

Die erste Ausfiihrungsform der Erfindung bildet eine Vorrichtung für die Lösung der obigen asymptotischen Gleichung zur Bestimmung von A, durch wiederholte Verwendung von zwei Schieberegistern und einem einstufigen digitalen Brückenfilter (lattice-type filter). Die zweite Ausführungsform der Erfindung beschreibt eine Vorrichtung Tür die Lösung der asymptotischen Gleichung zur Bestimmung von A₁ durch Ausnutzung der Verzögerune eines Schieberegisters und der Verzögerungszeit eines Multiplizierers. Beide Ausführungsformen ermöglichen die Verwirklichung des von J. Le Roux vorgeschlagenen Algorithmus über einen extrem einfachen Hardware-Aufbau

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild der ersten Ausführungsfbrm der Sprachanalysiervorrichtimg gemäß der Erfindung, bei welcher eine Autokorrelationskoeffizientenfolge SS (r„. γ, ι,,) aus zu anahsierenden Eingangssprachsignalen /V mit einem bekannten Autokorrelator 11 berechnet und auf 'lie Datenumlaufstufe 51 gegeben wird.

Ein Register R₀ eines im Datenurnlauf 51 enthaltenen digitalen Filters 16 wird gelöscht und ebenso werden Schalter S₁ und S₂ auf die Seite »I« gelegt, bevor in Datenumlaufabschnitt 51 und im PARCOR-Koefllzientenberechnungsabschnitt 52 der PARCOR-Kocffizientenberechnungsvorgang in Gang gesetzt wird.

Die dem Datenumlaufab>ch.iitt 51 eingegebene

Autokorrelationskoeffizicntenfolge SS (r„. r, v_p)

wird über Multiplizierer 3— 1 und 3-2 (das Multiplikationsergebniv isi 0. weil der Inhalt von R„ gleich (ι ist). Addierer 4—1 und 4-2 und eine I-Daten-VerzögerungSM'haliung: 5 in einem Schieberegister 6 (im folgenden »Α-Reu·« genannt) und einem Schieberegister 7 (im folgenden »B-Reg« genannt) gespeichert.

Das A-R:g und das B-Reg können eine solche Datenlange (/» Worte) haben, daß sie der Anzahl von Ordnungen der zu bestimmenden PARC'OR-Koeffizienten entspricht.

Aus Ciründen der F.'ifachheit wird die Arbeitsweise der Schaltung der Fig. 2 im einzelnen für den
beschrieben.

Wenn die Schalter S3 und S₄ geschlossen werden, geht zu der Zeit, zu der T₁ in das Α-Reg eingeht, u_o, welches durch die Verzögerungsschaltung 5 um ein Datum verzögert ist, in den Eingang des B-Reg ein.

Dementsprechend werden, da die Ausgangsgrößen χ und y der Schalter S₃ und S₄ zu

χ= V₁= el bzw. y=v_o = e°_o
werden, die Ausgangsgrößen der Addierer 8 und 9 zu

(.v+.v) bzw. (.ν—.1·)

und auf den PARCOR-Koeffizientenberechnungsabschnitt 52 gegeben.

Im PARCOR-Koeffizientenberechnungsabschnitt 52 werden aus einem ROM (Festspeicher) 10 unter Verwendung von (-Y+.V) und (λ— y) als Adressen logarithmische Inhalte ausgelesen. Die A -.-sleseergebnisse 101

2ö und 102 werden in einer Addicrschal'ung 103 voneinander abgezogen, wobei deren Ausgangsgröße 11 folgendermaßen wird:

log( r + .γ) — log( r — λ) = log ■ = log '—

= log

= 2 tan/i"'A,

Man erhält also ein Produkt, das zweimal ein »log area ratio« (logarithmisches Bereichsverhältnis) genannter Parameter tan/i"'A| ist.

Es ist bekannt, daß der Einfluß einer Quantisierung auf das »log area ratio« kleiner als auf den PARCOR-Kt<effizienten A ist. wenn beide quantisiert werden.

Das obige Resultat wird mit 1/2 durch ein Schiebeglied 111 (1 -Bit-Verschiebung kann durchgtführt werden) multipliziert, um tan /ι~Ά·, zu gewinnen, das durch einen Digitalisierer 12 quantisiert wird, womit sich das Resultat 13 ergibt. Das Resultat 13 wird a!s Ausgangssignal an einem externen Anschluß 130 erzeugt. Unter Verwendung dieses Resultats als Adresse wird eine Rückumwandlungstabelle von tan/r'A,, die in einem ROM 14 eingeschrieben ist. aus diesem ausgelesen, um das »log area ratio« in den PARCOR-Koeffizienten A, zurückzuführen, auf den Datenumlaufabschnitt 51 rückgekoppelt und dann im Register R₁ gespeichert.

Es ist natürlich ebenso möglich. A₁ direkt als A', = .v'r zu gewinnen.

Die Schalter S₃ und S₄ werden zu dem Zeitpunkt, za dem r₂ in das A Reg geht, geöffnet. Die Schalter S, und S₂ werden zu den Zeitpunkten, zu denen t'„, r,, ... t'_lo im Α-Reg und B-Reg gespeichert werden, auf die »2«-Seite gelegt, der Schalter S₅ wird geschlossen und der Inhalt des Registers R_{ auf das Register R„ übertragen. Dabei sind die Inhalte des Α-Reg und des B-Rcg entsprechend dem, was in Fig. 3 (a) gezeigt ist. Das Symbol * in der Zeichnung stellt bedeutungslose Daten dar. Infolge der Verzögerungsschaltung 5 werden Daten.

die jeweils um ein Wort von den entsprechenden Daten des Α-Reg abweichen, im B-Reg gespeichert. Als nächstes werden die Daten einzeln Wort für Wort sowohl aus dem Α-Reg als auch aus dem B-Reg herausgeführt

und mittels der Ausgangsgröße des Registers K₁, und der Multiplizierer 3—1 und 3 — 2 wird eine Multiplikation durchgeführt. Das Ergebnis der Multiplikation wird auf die Addierer 4—1 und 4 — 2 gegeben, um die folgende, der vorgenannten Gleichung (2) entsprechende Gleichung (3) durchzuführen:

el =c°-A·, ·ιΛ, = C₁₁-A₁ · V₁ ι·\ =ι··\ -A₁ ι* = I₁-A₁ ι,,

⁽'io — ⁽'Ίο —

r,₍

) A I

Als Ergebnis werden die Inhalte des Α-Reg und des B-Reg die in Fig. 3 (b) gezeigten.

Während dices Vorgangs wird ι" als AusiMnuscröße des Α-Reg erzeugt, und zu der Zeil, zu der <·',' am B-Reg erzeugt wird, ist die Eingangsgröße des Schalters .S₁ die folgende:

Ebenso wird die Eingangsgröße für den Schalter .V₄ ein Signal

welche infolge der Verzögerungsschaltung 5 um einen Zeitschritt vor (e'j - A, · ι") liegt.

Zu diesem Zeitpunkt werden /ur Erzielung von \= c\ und y = <■,', die Schalter .V, und S₄ geschlossen, und der jn PARCOR-K.oeffizient A₂ läßt sich in der gleichen Weise wie A| gewinnen. Wenn ι·|₀ im Α-Reg und c'_₈ im B-Reg gespeichert ist. wird der Schalter S₅ geschlossen, wodurch A₂ zur Vorbereitung der Operation zur Gewinnung von A', in das Register R„ überiraaen wird.

In der gleichen Weise wird zu dem Zeitpunkt, zu dem <·', am Α-Reg und <·'_, am B-Reg erzeugt werden, die Eingangsgröße des Schalters S, zu c\ und diejenige des Schalters S₄ zu <·,;. das um einen Zeitschritt früher als Pt, ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schalter S₃ und S₄ zur Erzielung von v = c^ und y = c* geschlossen, und der PARCOR-Koeffizien! A, kann nun gewonnen werden.

Die Operation wird unter Verzögerung des Schließzeitpunkts des Sehalters S₃ und des Schalters S₄ um ein Datum fortgesetzt, bis A₁₀ (oder allgemein A,,) berechnet ist.

Fig. 4 zeigt Signaländerungen der Ausgangsabschnitte des Α-Reg und tj-Reg. wenn die PARCOR-KoeffizientenA-,.λ, A₁₀ sequentiell erhalten werden.

Die Abszisse stellt die Anzahl von Umläufen (/) der Umlaufverarbeitung dar. in deren Rahmen die Daten durch das digitale Filter 16 der Fig. 2 laufen, die Durchführung der Gleichung (2) bewirkt und ihr Ergebnis in den Registern 6 und 7 gespeichert wird. Dabei sind die Zeitpunkte, zu denen das digitale Filter 16 wiederholt verwendet wird und die Koeffizienten k_t. A₂. ... Aj₀ gewonnen werden, vergrößert dargestellt. Die Ordinate stellt die Anzahl der Übertraeungstakte dar. zu denen die Daten während jeder Umlaufverarbeitung in das Α-Reg und das B-Reg übertragen werden.

Nimmt man als Beispiel in Fig. 4 den Schritt, wo /= 3 und ./=3 ist. so stellen i'3 und f~ auf der linken Seite der Spalte die Signale dar. die in Fig. 2 vom Addierer 4—1 und der Verzögerungsschaltung 5 ausgege- ei ben werden und am Ausgang des A- und B-Reg durch diese hindurch erscheinen, während el und ei„ auf der rechten Seite der Spalte als Ausgangsgrößen der Addierer 4—1 und 4 — 2 der F-ig. 2 in der folgenden
berechnet worden:

Die PARCOR-Ko.-ili/ientenA, (;= 1.2. 3. ...!werden, wie durch Pfeile d irgest·. Ht, uiter Verwendung des Resultats der Berechnung der vorangehenden Schritte sequentiell erhalten. Wenn ein />/ ist, verschwinden infolge der V'er/ögerungsschaltung 5 die Daten cin/el; . jedesmal wenn die Daten /um wiederholten Male umlaufen, weshalb -ic keine korrekten Werte dar>tellen. Dadurch entsteht jedoch kein Problem, weil >', ' und <'!, '. die zur Gewinnung von A, notwendig sind, korrekte Werte darstellen.

Da der Digitalisieren 12 vor Erhalt von A, der nachfolgenden Stufe betätigt wird, läßt sich bei obiger Operation der Quantisierungsfehler in die nachfolgende Stufe mko.[linieren und in der Stufe höherer Ordnung kompensieren. Damit laßt sich die Genauigkeit der Anahse insgesamt verbessern.

Bei dem gewöhnlichen Brückenverfahren lordinarv lattice method) und modifizierten Brückenverfahren ist dii Schaltung zur Gewinnung von tan// Ά aus \ und 1 ii" Wdlenformbcreich angelegt. Dementsprechend erfordert die Schaltung vier Addierer und jeweils zwei Quadrieier und Speicher. Im Gegensatz dazu läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in extrem einfacher Weise durch Verwendung von nur zwei Addierern 8 und 9 aufbauen.

Nach vorstehender Beschreibung werden Sätze von jeweils zwei Multiplizierern 3—1. 3 — 2 und Addierern 4-1. 4-2 fur das digitale Filter 16 benötigt. Es ist jedoch auch möglich, jeweils einen Multiplizierer und Addierer im I ime-sharing zu verwenden.

Fig. 5 /cigt ein Schaltbild gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 5 sind die Schalter S,, und S₈ auf den Anschluß 1 gelegt, und die Autokorrelationskoeffi-

zientenfolge SS (r„. c, ι·,) wird mittels des Auto-

korrelaiors 11 aus dem zu analysierenden Eingangssprachsignal /.V in der gleichen Weise wie in Fig. 2 berechnet.

Hinsichtlich der Autokorrelationskoeffizientenfolge SS wird angenommen, daß sie in der Folge der Angabe (4) oder (5) unter Bezugnahme auf die Beziehung (1) berechnet wird:

r..r, .-,.,.IV₂ r, (4)

V₁-V₁ Γ..Γ..Ι-, «Γ¹ (5)

Aus Gründen der Einfachheit wird hier nur der Fall (5) diskutiert. Der Fall (4) kann ebenso in der gleichen Weise bearbeitet werden, indem die Zeitpunkte für die Schalter geändert werden, wie danach beschrieben wird.

Aus der Gleichung (1) kann (5) als folgende Datenfolge von 2p betrachtet werden:

Die durch (6) ausgedrückte Autokorrelationskoeffizientenfolge SS wird in drei Teile unterteilt und auf den Schalter S₇ des PARCOR-Koeffizientenberechnungsabschnitts 51. den Schalter S₈ des Umlaufverarbeitungsabschnitts 52 und ein (aus 2p Worten bestehendes) Schieberegister 26 gegeben. Der Schalter S- im Eingangsteil des PARCÖR-Koeffizientenberechnungsabschnitts 52 wird zu dem Zeitpunkt, zu dem e°, und <?__o erscheinen, geschlossen. Die logarithmisch in einen

ROM (Festspeicher) 10 geschriebenen Inhalte werden unter Verwendung von <■',' und c"..„ als Adressen zweimal ausgelesen und die Ergebnisse sequentiell in Registern 21 und 22 gespeicherl. Die Differenz zwischen den ausgelesenen Ergebnissen wird durch einen Addierer 23 berechnet, und ein ROM 14. das den inversen Logarithmus des Resultats speichert, wird zur Gewinnung des PARCOR-Koeffizienten A₁ zweimal ausgelesen.
Das hei IM.

A₁ = log ' (log (■',' - log <·" „)= log ' log

Allgemein wird der Schaller .V- zu dem Zeitpunkt geschlossen, /u dem ι·', ' und <·„" ' erscheinen, und man

. „„ /. .,I,.
1KII r\ j Ul Λ

Cf I UI It UtII I f\ I\V_ l/t\-r\Wtl

λ, = log ¹I log c\ '- log .·„"') = log ' Mog *)-_,

20

JO

40

Dieser kann am Ausgangsausschluß 130 abgenommen werden.

Im PARCOR-Koefllzientenberechnungsabschnitt 52 andererseits wird der ROM 10 zweimal ausgelesen und die Berechnung zur Gewinnung der Differenz durch den Add Ter 13 durchgeführt. Ferner wird der ROM 14einmal ausgelesen, womit sich eine 4-Bilverzögerung (/ = 4 ergibt.

Der im PARCOR-Koeffi/ientenbereciinungsabschnitt 52 gewonnene PARCOR-KoelTizienl 15 wird auf den Datenumlaufverarbeitungsabschniu 32 gegeben und zunächst im Register R₁ gespeichert. Andererseits wird die ^J5 Datenfolge gemäß (6) über die Seite des Anschlusses 1 des Schalters S„ im Schieberegister 26 sequentiell gespeichert. Wenn c"_x. e₂ c"_p gespeichert werden, wird

der Schaller S_H auf die Seite des Anschlusses 2 gelegt und die nachfolgende Datenfolge c" „. <■"., ...,<·"_ _lp _,, im Register 28 ebenfalls gespeichert.

Der Schalter S₉ wird zu einem Zeitpunkt geschlossen. der um ein Datum gegenüber dem Zeitpunkt des Erscheinens von c". „ (allgemein von c" „) verzögert ist. und das im Register R₁ gespeicherte A₁ wird auf das Register R„ übertragen. Allgemein kann jedesmal, wenn die noch zu beschreibende Verarbeitung einen Umlauf macht, der Zeitpunkt um ein Datum weiter verzögert werden. Dies deshalb, weil das erste Resultat der auf den Multiplizierer 29 gegebenen Daten nicht verwendet wird. ^w

Wenn A₁ am Ausgang des Registers R_a erhalten wird, ist die Ausgangsgröße des Registers 28 £■"_,. das c°-„ am nächsten liegt. Dementsprechend ist die Ausgangsgröße des Multiplizierers 29 A-, -<■"_, und wird auf eine (Minus-(Seite des Addierers30 gegeben. Die Verzögerung durch den Multiplizierer 29 kann zu r=l 2— 1 gemacht werden, wobei / die Datenlänge der kürzeren der beiden zu multiplizierenden Daten bezeichnet.

Dementsprechend muß zur Einstellung der Zeitverhältnisse so. daß man & am Ausgang des Registers 26 erhält, wenn man A-, - c"__x am Ausgang des Registers 29 erhält, die folgende Gleichung erfüllt sein

q + r = p-\ (7)

wobei i/ die Verzögerung des Registers 28 ist. Die Ausgangsgroße des Addierers 30 ist dabei

55 womit sich das Emebnis der Gleichung (2) gewinnen läßt.

Bei der PARCOR-Analyse sind die Korrelationsdaten üblicherweise 12- bis 16-Bii. während der PARCOR-Koeffizient 3- bis 12-Bit ist. Daher ist es möglich r=> zu gewinnen, wenn /= 12 ist.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem e₂ am Ausgang des Addierers 30 erhalten wird, wird der Schalter S₆ auf den Anschluß 2 gelegt und der Schalter S₇ geschlossen, woduch log(e₂) aus dem ROM 10 ausgelesen und im Register 21 gespeichert wird. Ferner gilt, daß der Schalter S₈ mit dem Anschluß 1 verbunden ist und der Schalter S„ auf dem Anschluß 2 gehalten wird, bis alle PARCOR-Koeffizienten gewonnen sind. Dementsprechend wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 26 über die Verzögerungsschallung 27 für 1-Daten-Verzögerung auf das Register 28 gegeben.

in der gleichen Weise wie c\ werden c\. c\ c_p. ι·. „.

<■'. ι v-\_r-11 entsprechend v) = c" -A₁- c" _, der Gleichung (2) am Ausgang des Addierers 30 gewonnen und sequentiell im Schieberegister 26 gespeichert.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem e¹.,, am Ausgang des Addierers 30 gewonnen wird, wird der Schalter S-, geschlossen und log(t'!__o) aus dem ROM 10 ins Schieberegister 21 gesetzt. In der gleichen Weise wie A₁ wird A₂ zu einem um i/ Daten späteren Zeitpunkt als dem Schließen des Schalters S₇ gewonnen und dann im Register R₁ gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter S₈ rr.it dem Anschluß 2 verbunden. Zu dem Zeitpunkt, zu dem (■' ,. das um eine Zeiteinheit bzw. einen Takt später als c¹ _o liegt. <i Daten weiter verspäte! am Ausgang des Registers 28 erscheint, wird der Schalter S, geschlossen und A₂ aus dem Register R₁ in das Register R₀ übertragen. Wenn A₂ · e!_, zu dem um r Daten verzögerten Zeitpunkt am Ausgang des Multiplizierers 29 gewonnen wird. wird, da die Ausgangsgröße des Schieberegisters 26 c₂ ist. die Ausgangsgröße des Addierers zu folgendem:
„ι ;· .ι _ „2

Hier ist damit das Resultat der Gleichung (2) gewonnen.

In der gleichen Weise wie c\ werden c\. cj cj,.

c²_„. c²., c² _lp ,, am Ausgang des Addierers 30 entsprechend v² = c) -A₂ -c\-i der Gleichung (2) gewonnen und sequentiell im Schieberegister 26 gespeichert.

Danach wird die Operation, bis k_p erhalten ist. durch abwechselndes Umlegen des Schalters S₈ zwischen den Anschlüssen 1 und 2 alle ρ Zeitpunkte, um die Daten /vmal zu zirkulieren, fortgesetzt.

Im Falle der vorliegenden Ausführungsform (/>= 10) ist die Verzögerung des PARCOR-Koeffizientenberechnungsabschnitts 52 gleich 4.

Zur Aufgabe von A-, auf den Multiplizierer 29 zu der praktisch notwendigen Zeit ist es zweckmäßig, daß R₀ und R₁ das gleiche Register sind. Denn unter der Bedingung p= 10 würde Aj um einen Takt gegenüber der anfangs notwendigen Zeit am Multiplizierer 29 verzögert sein, wenn A_f durch die beiden Register R₀ und R₁ einzeln jeden Zeitpunkt laufen müßte. Wenn p> 10 ist. wird die Verwendung getrennter Register R₀ und R₁ bevorzugt, um nicht das am PARCOR-Koeffizientenberechnungsabschnitt 52 gewonnene A^-,- und das gerade am Multiplizierer 29 verwendete A₁., zu löschen.

Wenn der PARCQR-Koeifizientenberechnnngsabschnitt bei dieser Ausführungsform die Operation, bei welcher A- zunächst in tan/Γ¹A- umgewandelt und tan/i~'A" dann quantisiert und in A' rückgeführt wird, in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform

ausführt, wird die Verzögerung </ im PARCOR-Koeffizientcnberechnungsabschnitt groß. Wenn </ + r>/>—I ist. kann die Verarbeitung im Datenumlaufverarbeitungsabschnitt 51 mit der Zeit
x = q + _r-< p-\)

gestoppt werden, um die Zeit einzustellen bzw. zu justieren.

Im allgemeinen ist die gesamte Stoppzeit (τ · ρ), bis k_v gewonnen ist. vernachlässigbar klein verglichen mit der zeitlichen Länge der zu analysierenden Sprache. Daher läßt sich obige Operation ohne praktisches Problem durchführen.

Umgekehrt kann, wenn der Addierer 29 in der Größe reduziert und /entsprechend der Beziehung
</ + /·</)- I

kleiner wird, die Operation des PARC'OR-Koeliizienienberechnungsabschnitts 52 durch den folgenden Takt gestoppt werden

Vorstehendes erläutert den Fall, in dem die Autokorrelationskoeffizicntenfolge durch (5) gegeben ist. Wenn sie durch (4) gegeben ist. wird der Schließzeitpunkt des Schalters .S-. so verändert, daß man bestimmte Daten erhält, und die Polarität der Eingabe für den Addierer 23 wird umgekeh: t.

Fig. 6 zeigt den Signalfluß an den Abschnitten {ei. h. c. el. c/..?. /;. k. k') der Fig. 5 zu jedem Zeitpunkt ( T)

Hier liegt der Fall vor. daß p= 10. </ = 4 und r=> i>t Die Daten werden bei allen T= 0 - 19 zirkuliert und der Schalter S_s w ird abwechselnd mit den Anschlüssen 1 und 2 zu allen p= 10 Zeilpunkten verbunden.

Werte in Klammern stellen die Operation dar. die fur die nachfolgende Berechnung nicht notwendig ist. l.'nter Verwendung dieser Charakteristik;» kann k, gewonnen werden und die Verarbeitung auch dann erfolger., wenn das erste Datum (damesiellt durch *). das bei k' als Fmg.ingsgröße für den Multiplizierer 29 erscheint, nicht rechtzeitig für den Zeitpunkt der Ausführung der Gleichung^) ist.

Wie in Spalte /; dargestellt, ist der Schließzeitpunkt ik> Schalters .V. 7=0 und T = 10 zwischen r" und r" ,. zur Gewinnung um A₁. luii also einen ZiVischc.raiWM vor· 10 Zeitpunkten bzw. Takten. Zwischen c\ und e¹ . zur Gewinnung \on k, ist er jedoch T= 1 und T— 10. im.!

der Zwischenraum wird zu 9 Takten. Ähnlich wird der Zwischenraum zwischen f|.| und c'„ zur Gewinnung son A₁. jeweils um einen Takt kleiner, jedesmal wenn die Daten einen Umlauf machen.

Wie in Vorstehendem erläutert, ermöglicht die Erfindung eine Verwirklichung des von J. Le Roux vorgeschlagenen Algorithmus mit einem extrem vereinfachten Hardware-Aufbau.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sprachanalysiervorrichtung, enthaltend («) eine Datenumlaufstufe (51). an deren einem von zwei Eingängen den eingegebenen Sprachsignalen entsprechende Autokorrelationskoeffizienten und an deren anderen Eingang eine Folge von partiellen Autokorrelationskoeffizienten anliegen, (h) einen Autokorrelator (11) zur Gewinnung der Folge von Autokorrelationskoeffizienten der Sprachsignale, und (c) eine Berechnungsstufe (52) zur Berechnung der der Datenumlaufstufe (51) in Rückkopplung zugeführten Folge von partiellen Autokorrelationskoeffizienten der Sprachsignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Autokorrelator (11) zwischen den Eingang (//V) der Sprachanalysiervorrichtung und die Datenumlaufstwf? (51) eingeschaltet ist.

2. Spraenanalysiervorrichiung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Datenumlaufabschnitt (51) zwei unabhängige Schieberegister (6. 7). ein digitales Filter (16). welches die Ausgangssignale beider Schieberegister und die Folge partieller Autokorrelationskoefllzienten des Berechnungsabschnitts (52) als Eingangssignale verwendet, und zwei Schaltgliedcr [S₃. S₄) zur entsprechenden Auswahl von zwei Ausgangssignalen des digitalen Filters an bestimmton Zeitpunkten umfaßt, und daß die beiden Ausgancssif lule des digitalen Filters entsprechend auf die Eingänge der Schieberegister rückgekoppelt werden ufid die Aus^angssig'iale der beiden Schaltgliedcr als Eingangssign.-ilc für den Berechnungsäbschnitt (52) zur Gewinnung der Folge partieller Autokorrelationskoeffizienten verwendet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Datenumlaufabschnitl (51) eine Addierschaltung (30). ein erstes Schaltglied (S₆) zur Auswahl entweder der Autokorrclaiionskoeffizientenfolge des Korrelator (II) oder des Ausgangssignals der Addierschaltung, ein erstes Schieberegister (26) zur Speicherung des Ausgangssignals des ersten Schaltglieds, ein zweites Schaltglied (S₈) zur Auswahl entweder des Ausgangssignals des ersten Schieberegisters oder des Ausgangssignals des ersten Schaltglieds zu bestimmten Zeiten, ein zweites Schieberegister (28) zur Speicherung des Ausgangssignals des zweiten Schaltglieds, ein drittes Schieberegister [R₀. R\) zur Speicherung des Ausgangssignals des Berechnungsabschnitts (52) für die partiellen Autokorrelationskoeffizienten. welcher das Ausgangssignal des ersten Schaltglieds als Eingangssignal erhält, und einen Multiplizierer (29) zur Multiplikation eines dem Ausgangssignal des dritten Registers entsprechenden Signals und des Ausgangssignals des zweiten Registers umfaßt, wobei das Ausganessignal des Multiplizierers und das Ausgangssignal des ersten Registers als Eingangssignal auf die Addierschaltung gegeben werden.