SU479107A1 - Формантный синтезатор речи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники, в частности к устройствам вывода информации из ЭВМ в речевом виде.

Известен фо{ мантный синтезатор речи, состо щий из TpeXj каналов, выходы которых подключены к входам усилител -сумматора. Первый канал содержит последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь, модул тор амплитуды тона, фильтр первой форманты, сумматор, фильтры второй и высших формант, второй канал - последовательно соединенные модул тор уровн  назализации, вход которого св зан с выходом формировател  первого канала, и фильтры носовых формант , а третий канал - последовательно включенные генератор шума, модул тор уровн  шума, фильтры шумовой антиформанты. При этом выход генератора шума третьего канала через модул тор уровн  аспирации св зан с вторым входом сумматора первого канала.

Однако известное устройство использует большое количество управл ющих сигнал-параметров и имеет, как следствие, невысокое качество синтеза взрывных, назальных и звонких фрикативных звуков.

Цель изобретени  - повышение качества синтезируемой речи.

Это достигаетс  тем, что формантиый синтезатор речи содержит сумматор амплитуды тона , один вход которого соединен с модул тором амплитуды тона, второй - с генератором одиночных импульсов, а выход подключен к фильтру первой форманты; амплитудный модул тор шума, соединенный с модул тором уровн  шума и модул тором амплитуды тона; сумматор шумового сигнала, один вход которого подключен к амплитудному модул тору шума, второй - к генератору импульсов, а выход соединен с фильтром шумовой форманты; фильтр флуктуации, подключенный к генератору шума; сумматор флуктуации, соединенный с фильтром флуктуации, с генератором импульсов и формирователем. При этом

фильтр первой форманты подключен к модул тору уровн  назализации.

Блок-схема формантного синтезатора показана на чертеже.

Она содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, формирователь 2, модул тор 3 амплитуды тона, сумматор 4 амплитуды тона, фильтр 5 первой форманты, сумматор 6 формантных колебаний, фильтр 7

второй форманты, фильтры 8 высших формант, выход которых подключен к одному из входов усилител -сумматора 9. Управл ющий вход фильтра 7 св зан с управл ющими входами фильтров 8, выход формировател  2 одновременно через модул тор 10 уровн  назализации и фильтры 11 носовых формант - с вторым входом усилител -сумматора 9.

В состав блок-схемы вход т также последовательно соединенные генератор 12 шума, модул тор 13 уровн  шума, амплитудный модул тор 14 шума, сумматор 15 шумового сигнала , фильтр 16 шумовой форманты и фильтр 17 шумовой антиформанты, выход которого подключен к третьему входу усилител -сумматора 9. Управл юш;ий вход фильтра 16 св зан с управл юш.им входом фильтра 17. Выход генератора 18 одиночных импульсов подключен к второму входу сумматора 4 и к второму входу сумматора 15. Выход генератора 12 шума соединен через модул тор 19 уровн  аспирации с вторым входом сумматора 6 и через фильтр 20 флуктуации - с входом сумматора 21, второй вход которого предназначен дл  подачи управл ющего напр жени , а выход подключен к управл ющим входам генератора 1 импульсов и формировател  2. Выход модул тора 3 амплитуды тона соединен с управл ющим входом амплитудного модул тора 14 шума, управл ющий вход фильтра 5 первой форманты - с управл ющим входом модул тора 10 уровн  назализации.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает непрерывную последовательность коротких импульсов , частота которых мен етс  в зависимости от напр жени , подаваемого на его управл ющий вход. С выхода генератора I импульсы поступают на вход формировател  2, который должен преобразовывать последовательность одиночных импульсов в импульсы, близкие по форме к колебани м голосовых св зок человека . Дл  этой цели формируютс  импульсы треУТОЛЬНОЙ формы, длительность передних и задчих фронтов которых мен етс  в зависимости 1Т напр жени , управл ющего частотой генератора . Кроме того, дл  максимального приближени  получаемых импульсов к характеру импульсов, вырабатываемых голосовыми св зками человека, создаетс  искусственна  флуктуаци  частоты следовани  импульсов и длительности их передних и задних фронтов иутем подачи напр жени  от генератора 12 шума через низкочастотный фильтр флуктуации и его последующего суммировани  на сумматоре 21 с напр жением, управл ющим частотой генератора 1 импульсов.

С выхода формировател  2 импульсы поступают на вход модул тора 3 амплитуды тона, модулируютс  внешним напр жением, а затем подаютс  на один из входов сумматора 4. На второй вход сумматора 4 проходит импульс от генератора 18 одиночных -импульсов, который модулирует импульс, аналогичный импульсу давлени , образующемус  при разрыве смычки взрывных звуков. С выхода сумматора 4 сигнал поступает на вход управл емого узкополосного фильтра 5 первой форманты. На выходе фильтра 5 образуютс  формантные колебани , резонансна  частота которых управл етс  внешним напр жением по одному

из управл ющих входов, а декремент затухани - от внешнего напр жени , управл ющего модул тором 10 уровн  назализации, по второму управл ющему входу. С выхода фильтра 5 формантные колебани  поступают на один из входов сумматора 6, иа второй вход которого подаетс  напр жени  от генератора 12 шума через модул тор 19 уровн  аспирации , управл емый внешним напр жением, дл 

синтеза асииративных .звуков. С выхода сумматора 6 сигнал пОСтупает на вход узкополосного фильтра 7 второй форманты, резонансна  частота которого измен етс  под действием внешнего управл ющего напр жени , которое одновременно попадает на управл ющие входы фильтров 8 высших формант.

Сокращение количества управл ющих сигнал-параметров возможно благодар  наличию ститистической линейной св зи между частотой второй форманты и частотой высших формант . С выхода фильтров 8 высших формант сигнал поступает на один из входов усилител -сумматора 9, с выхода формировател  2 импульсы ироход т на вход модул тора 10

уровн  назализации, управл емого внешиим напр жением. Нри синтезе назальных звуков на выходе модул тора 10 по вл етс  сигнал, который поступает на вход фильтров 11 носовых формант. Кроме того, напр жение с управл ющего входа модул тора 10 поступает на второй управл ющий вход фильтра 5 первой форманты дл  модулировани  дл  синтеза назальных звуков эффекта увеличени  декремента затухани  колебаиий первой форманты . С выхода фильтров И сигнал подаетс  на второй вход усилител -сумматора 9.

Геиератор 12 шума вырабатывает широкополосный шумовой сигнал, который поступает на вход модул тора 13 уровн  шума, управл емого внешним напр жением. При синтезе шумовых согласных с выхода модул тора 13 сигнал попадает на вход амплитудного модул тора 14 шума, который пропускает шумовой сигнал на вход сумматора 15 в случае отсутстви  сигнала на его управл ющем входе. При синтезе звонких согласных иа заправл ющий вход амплитудного модул тора 14 щума поступает сигнал с выхода модул тора 3 амплитуды тона, который прерывает прохождение щумового сигиала и.а врем  существовани  импульса основного тона. В результате при синтезе звонких согласных на интервале времени между соседними импульсами основного тона возникают вспышки шума, что соответствует

механизму образовани  звонких согласных и обеспечивает натуральность их воспроизведени  при синтезе. На второй вход сумматора 15 поступает импульс с выхода генератора 18 одииочных импульсов, который моделирует

импульс, аналогичный импульсу давлени , образующемус  при разрыве смычки взрывных согласных. С выхода сумматора iI5 суммарный сигнал подаетс  на вход фильтра 16 щумовой форманты, резонансна  частота которого управл етс  внешним напр жением. На

выходе фильтра 16 образуетс  узкополо-сный шумовой сигнал, который поступает на вход фильтра 17 шумовой антиформанты, управл ющий вход которого св зан с управл ющим входом фильтра 16. Сокращение количества управл ющих сигнал-параметров возможно благодар  наличию статистической линейной св зи между частотой щумовой форманты и щумовой антиформанты. Совместное применение фильтра 16 шумовой форманты и фильтра 17 щумовой антиформанты обеспечивает естественность синтеза щумовых звуков.

С выхода фильтра 17 шумовой сигнал поступает на третий вход усилител -сумматора 9, в котором все сигналы суммируютс .

Предмет изобретени 

Формантный синтезатор речи, содержащий генератор щума, соединенный с модул тором уровн  щума и через модул тор уровн  аспирации с одним из входов сумматора формантных колебаний, второй вход которого подключен к фильтру первой форманты, а выход через последовательно соединенные фильтры второй форманты и высших формант подключен к усилителю-сумматору; генератор импульсов , соединенный через формирователь с модул тором амплитуды тона и с последовательно подключенными модул тором уровн  назализации, фильтром носовых формант и усилителем-сумматором; фильтр шумовой форманты , соединенный через фильтр щумовой антиформанты с усилителем-сумматором, и генератор одиночных импульсов, отличаюшийс  тем, что, с целью повышени  качества синтезируемой речи, он содерл ит сумматор амплитуды тона, один вход которого соединен с модул тором амплитуды тона, второй- с генератором одиночных импульсов, а выход подключен к фильтру первой форманты; амплитудный -модул тор шума, соединенный с модул тором уровн  шума и модул тором амплитуды тона; сумматор шумового сигнала , один вход Которого подключен к амплитудному модул тору шума, второй - к генератору импульсов, а выход соединен с фильтром шумовой форманты; фильтр флуктуации, подключенный к генератору шума; сумматор флуктуации, соединенный с фильтром флуктуации , с генератором импульсов и формирователем; при этом фильтр первой форманты подключен к модул тору уровн  назализации.