DE3510660A1

DE3510660A1 - Verfahren und einrichtung zum verarbeiten eines signals

Info

Publication number: DE3510660A1
Application number: DE19853510660
Authority: DE
Inventors: Shogo Matsudo Chiba Nakamura; Tomofumi Yokohama Kanagawa Nakatani
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1985-03-23
Publication date: 1985-10-31
Also published as: FR2580876B1; US5150413A; GB2184312B; GB2158980B; GB2158980A; GB8507023D0; DE3510660C2; GB8700623D0; GB2184312A; FR2580876A1

Description

Anwaltsakte: 34 341

Beschreibung

5
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verarbeiten eines Signals und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Verarbeiten eines Signals, das sowohl einen verhältnismäßig hochfrequenten als auch einen verhältnis_nmäßig niederfrequenten Anteil, wie beispielsweise ein Sprechsignal_/aufweist, um daraus den verhältnismäßig hochfrequenten Anteil zu extrahieren bzw. zu gewinnen; darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Gewinnen und Extrahieren einer phonetischen Information sowie einen linearen

__ Phasenfilter, der insbesondere bei einem derartigen Verfahren 15

verwendbar ist.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Signal A weist eine Häufigkeitsverteilungskurve für ein Sprechsignalfeld auf und, wie dargestellt, hat die Kurve A einen sich verhältnismäßig langsam ändernden (Schwingungs-)Anteil, in welchem deren Ausgangspegel abnimmt, wenn die Frequenz ansteigt, und auch einen sich verhältnismäßig schnell ändernden (Schwingungs-) Bereich, welcher durch drei örtliche ^Maxima. B₁ bis B_ angezeigt ist, welche eine phonetische Information darstellen. 25

Bei einem Verfahren zur Erkennung eines Stimmklanges wird die phonetische Information B₁ bis B_ aus dem Sprechsignal A extrahiert, das zur Erkennung des Stimmklanges verwendet wird. Wenn jedoch phonetische Information aus einem Sprechsignal extrahiert wird, kommt es in diesem Fall zu einer Verschlechterung der hochfrequenten Komponenten, was von der Klangerzeugungscharakteristik einer Klang- oder Schallquelle abhängt.

Um das Gewinnen bzw. Extrahieren von phonetischer Informa-

tion durchzuführen, während gleichzeitig eine hohe Genauigkeit bis zu höheren Frequenzen erhalten bleibt, ist vorge-

j schlagen worden, eine Korrekturhilfe einer annähernd geraden Linie durchzuführen, welche pitteis der Methode des kleinsten Quadrats erhalten worden ist. Gemäß diesem vorgeschlagenen Verfahren wird die spektrale Sprachverteilung X., wobei i die Kanalzahl ist, durch eine Gerade angenähert, welche durch y = ai + b festgelegt ist, wobei X. - (ai +b) als ein neuer Kennlinienparameter der neuen spektralen Sprachverteilung festgelegt ist. In diesem Fall sind a und b festgesetzt durch:

N . NN

N ( Σ iXi) - Σ Xi Σ i

N₂N

νσϊ-(σ

N- ■ N , N N

Σ Xi X i^Z - Σ ixi I i

^{20 b =} NI N

•Ν Σ i^Z -(I _i

Jedoch ist die Berechnung von a und b ziemlich kompliziert, zeitaufwendig und teuer.

Durch die Erfindung sollen daher die Nachteile der herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen, wie sie oben beschrieben worden sind, vermieden werden und es soll ein Verfahren und eine Einrichtung bzw. ein System zum Verarbeiten eines Signals, wie eines Sprechsignals geschaffen werden. Darüber-· hinaus soll ein Verfahren und ein System bzw. eine Einrichtung zum Verarbeiten eines Signals geschaffen werden, das eine sich verhältnismäßig langsame und eine sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente aufweist, um daraus ohne eine Verzerrung die sich verhältnismäBig schnell ändernde

- Ba-

1-

Komponente zu gewinnen bzw. zu extrahieren. Darüber hinaus soll ein Verfahren und ein System zum Verarbeiten eines Sprachsignals geschaffen werden/ um aus diesem phonetische Information mit hoher Genauigkeit und hohem Wirkungsgrad zu gewinnen und zu extrahieren.

Ferner soll gemäß der Erfindung ein Sprechspektrum-Extraktionsverfahren und ein entsprechendes System geschaffen werden, das in seinem Leistungsvermögen mit den herkömmlichen Verfahren vergleichbar ist, bei welchen eine Gerade wird, die durch die Methode des kleinsten (Fehler-)Quadrats erhalten worden ist, um die Sprachbildungskennlinie zu normalisieren. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Linearphasenfilter geschaffen werden,welches insbesondere für eine Verwendung bei dem Verfahren zum Verarbeiten eines Signals geeignet ist, das eine sich verhältnismäßig langsam und eine sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente aufweist, um daraus die sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente extrahiert zu haben. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 1 bis 5 angegeben. Ferner ist dies bei einem System bzw. einer Einrichtung zum Verarbeiten eines Signals durch den Gegenstand des Anspruchs 6 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Graphen, in welchem die übliche

spektrale Häufigkeitsverteilung eines

Sprechsignals wiedergegeben ist, wobei fünfzehn Kanäle auf der Abszisse und

^- _a -' "· " ■■- . 351066G

. auf der Ordinate die Pegel des jeweiligen

Frequenzspektrums aufgetragen sind;

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen, welche zur c Erläuterung des Gründgedankens der Erfin

dung verwendbar sind;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Systems zum

Extrahieren phonetischer Information gemäß einer Ausführungsform der Erfin

dung ;

Fig. 5 ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus

eines Filters mit linearer Phasenkenn-,.. linie, welches insbesondere für eine

Verwendung in dem System der Fig. 4 geeignet ist;

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer weiteren Aus

führungsform eines Linearphasenfilters;

Fig. 7 und 8 Blockdiagramme, die jeweils übliche,

herkömmliche Linearphasenfilter mit Digitaltechnologie darstellen, und

Fig. 9 und 10 Blockdiagramme von Beispielen analoger

Linearphasenfilter gemäß der Erfindung.

Obwohl die folgende Beschreibung als bevorzugte Ausführungsform den Fall betrifft, bei welchem die Erfindung bei derVerarbeitung eines Sprach- oder Stimmsignals angewendet wird, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, der frequenzanalysierte Ausgang einer Filteranordnung u.a. (15 Kanäle in dem dargestellten Beispiel) als 35

Funktion der Frequenz aufgetragen wird, wird ein Signal A mit einer sich verhältnismäßig langsam ändernden Kompo-

nente/ was durch ein allmähliches Abnehmen im Pegel von dem Kanal 1 bis zum Kanal 15 angezeigt ist, und einer sich verhältnismäßig schnell ändernden Komponente erhalten, was durch drei maximal B₁ bis B_ angezeigt ist. Die Frequenz- bzw. Häufigkeitsverteilungskurve A, welche durch Verarbeiten eines bestimmten Sprach- oder Stimmsignals erhalten worden ist, ist durch die sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente oder durch Scheitelwerte und Täler charakterisiert, welche eine phonetische Information darstellen, welche einen Formanten u.a. festlegt. Sofern eine Stimmerkennung betroffen ist, ist es somit erwünscht, die sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente aus der Häufigkeits- bzw. Frequenzverteilungskurve A zu extrahieren.

Gemäß der Erfindung wird dann das in Fig. 1 dargestellte Verteilungsmuster wiederholt durchlaufen, nämlich zuerst vom Kanal 1 zum Kanal 15, dann vom Kanal 15 zum Kanal 1 und dann wieder vom Kanal 1 zum Kanal 15, um dadurch eine periodische Wellenform auszubilden, welche sich bezüglich der Zeit ändert, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Dann wird die niederfrequente Komponente, welche durch den sich verhältnismäßig langsam ändernden Anteil des Signals A festgelegt ist, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, durch ein Hochpaßfilter mit einer linearen Phasencharakteristik entfernt, so daß dadurch eine phonetische Information B₁. bis B_ ohne Phasenverzerrung erzeugt wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Folglich wird gemäß der Erfindung, statt eine Korrektur mit Hilfe einer angenäherten Geraden durchzuführen, welche nach der Mehtode des kleinsten Quadrats erhalten worden ist, das Frequenzverteilungsmuster eines bestimmten Bereichs (frame), welcher als Ergebnis einer Frequenzanalyse eines Sprachoder Stimmsignals erhalten worden ist, abwechselnd entlang einer Zeitachse wiederholt, um einer periodische Wellenform zu bilden, welche dann gefiltert wird, um so die phonetische Information extrahiert erhalten zu können. Folglich

— 9 —

kann gemäß der Erfindung das äquivalente Ergebnis erhalten werden, ohne daß eine nach der Methode des kleinsten Quadrats erhaltene, angenäherte Gerade verwendet wird.

In Fig. 4 ist in Blockform eine Einrichtung bzw. ein System zum Extrahieren der phonetischen Information aus einem Tonsignal gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Wie dargestellt, weist das System zum Extrahieren phonetischer Information einen Eingangsanschluß 1 zum Empfangen eines Tonsignals, wie einer Stimme, einen Spektralanalysator 2 mit einer vorbestimmten Anzahl von Kanälen, um die Frequenz des Tonsignals über dem durch die Kanäle festgelegten Frequenzbereich zu analoysieren, einen Selektor 3 zum Auswählen der Ausgangskanäle des Frequenzanalysator 2, eine Steuerschaltung 4 zum Steuern des Betriebs des Selektors 3, um die Ausgangskanäle des Frequenzanalysators 2 abzutasten, ein Hochpaßfilter 5 zum Entfernen der niederfrequenten Kompenente und einen Ausgangsanschluß 6 auf.

Wenn bei diesem Aufbau ein Tonsignal über den Eingangsanschluß 1 in den Frequenzanalysator 2 eingegeben wird, welcher beispielsweise aus einer Filterbank oder -anordnung gebildet sein kann, wird eine spektrale Frequenz- oder Häufigkeitsverteilung erhalten, wie sie in Fig. 1 wiedergegeben ist. In der dargestellten Ausführungsform hat der Frequenzanalysator 2 fünfzehn Ausgangskanäle, und der Ausgangsselektor 3 tastet die Ausgangskanäle in der ersten Folge von Kanal 1 bis Kanal 15, in der anschließenden, zweiten Folge von Kanal 15 zu Kanal 1 in der weiteren, dritten Folge von Kanal 1 zu Kanal 15 usw. gesteuert durch die Steuerschaltung 4 ab. Folglich wird ein zeitlich gesteuertes Folgesignal erhalten, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Steuerschaltung 4 mit einer solchen Steuerfunktion kann ohne Schwierigkeiten beispielsweise aus einem Auf-/Abwärtszähler gebildet sein. Das auf diese Weise erhaltene sequentielle Signal über der Zeit, wie es in Fig.2 dargestellt ist, wird durch das Hochpaßfilter 5 mit einer linearen

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Phasencharakteristik geschickt, wobei die niederfrequente Komponente, welche durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 angezeigt ist, entfernt wird, so daß die hochfrequente Komponente am Ausgangsanschluß extrahiert erhalten wird.

In Fig. 5 ist in Blockform ein Beispiel des Hochpaßfilters mit einer linearen Phasencharakteristik dargestellt, welches sich insbesondere für eine Verwendung in dem System der Fig. 4 eignet. Wie dargestellt, ist in dem wiedergegebenen

^q linearen Phasenfilter ein Kammfilter, welches durch eine geschlossene Schleife mit einem Verzögerungselement Z festgelegt ist, und ein Allpolfilter vorgesehen, welches durch eine geschlossene Schleife mit einem Verzögerungselement Z festgelegt und in Reihe mit dem Kammfilter geschaltet ist. Das Allpolfilter ist ein Filter, welches nur Pole und keine Nullen erzeugt. Folglich wird im Falle eines Allpolfilters mit einem Verzögerungselement Z " eine Anzahl ρ Pole erzeugt. In der in Fig. 5 dargestellten Ausführung ist eine Reihenschaltung 8 aus Kamm- und Allpolfiltern in

2Q Reihe mit einer weiteren Reihenschaltung 8' aus Kamm- und Allpolfiltern geschaffen, wodurch ein Tiefpaßfilter festgelegt ist. Ein Phasenkorrektor 13 ist über ein Subtrahierglied 14 parallel zu dem Tiefpaßfilter aus den zwei Stufen 8 und 8" geschaltet, wodurch ein Hochpaßfilter festgelegt ^ist·

In dem in Fig. 5 dargestellten Aufbau sind die Elemente, welche mit Z ^ bezeichnet wird, wie beispielsweise die Elemente 11, 11', 13, 9 und 9', alles Verzogerungselemente,

—1 —7 —8
wobei Z , Z und Z anzeigen, daß sie die Verzögerung von einer Grundzeitperiode, von sieben Grundzeitperioden bzw. von acht Grundzeitperioden schaffen. In den beiden Stufen 8 und 8' wird der Ausgang jedes der Verzögerungselemente 9 und 9', welche acht Grundzeitperioden schaffen, in einem der entsprechenden Addierer 10 bzw. 10' zu dem Eingang addiert. Da die Verzogerungselemente 11 und 11' zu den entsprechenden Addierern 10 und 10' in einem Rück-

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kooplungsformat geschaltet sind, wird der Ausgang des Addierers 10 oder 10' mit einer Verzögerung von einer Grundzeitperiode zurück zu dem Addierer 10 oder 10' addiert. Der auf diese Weise addierte Ausgang wird dann in einer Multipliziereinheit 12 oder 12' mit einem Koeffizienten k multipliziert.

Wenn nunmehr k = 1/8 ist, ist die Übertragungsfunktion H(ζ) des Systems folgende:

H (Z) *.Z ' {1

64 (Z² - Z ²) ²

^₁, 1 sin 4ω

I= Β^3ω { 1 " — } = H ( j ω) ]

64 sin² -f

Folglich ist ein Hochpaßfilter festgelegt. Eine derartige Schaltung kann beispielsweise ohne Schwierigkeit durch einen Mikroporzessor gebildet werden. Die vorstehende Gleichung (1) kann folgendermaßen umgeschrieben werden:

H(Z) = _Z-⁷(l - (1/64)(1 + z"¹ +Z~² + ... + z~⁷)²) (2)

In Fig. 6 ist in Blockform ein Beispiel der Schaltung dargestellt, welche gemäß der vorstehenden Gleichung (2) ausgeführt ist. In Fig. 6 sind Verzögerungselemente 9.. bis E)₇ und 9..¹ bis 9_" vorgesehen; deren Ausgänge werden in Addierern 12 bzw. 12' addiert und mit einem Koeffizienten k multipliziert (wobei k = 1/8 ist). Andererseits wird mit der Verzögerung des Elements Z von dem Ausgang des Elements 9-der Ausgang des Addierers 12' in einem Subtrahierglied 14 subtrahiert, um ein Ausgangssignal an dem Ausgangsanschluß 15 zu schaffen, so daß dadurch verständlich wird, daß dadurch ein Hochpaßfilter geschaffen ist. Jedes der Verzö-

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-η-

gerungselemente kann ohne weiteres durch ein analoges Schieberegister wie beispielsweise eine BBD- oder Eimerketten-Schaltung, oder durch eine Abfrage- und Halteschaltung ausgeführt sein.
5

Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung eine gewünschte spektrale Ton- oder Stiinmfrequen ζ verteilung mit einem einfachen Schaltungsaufbau aus einem Sprech- oder Stimmsignal ohne eine Phasenverzerrung extrahiert oder gewonnen werden, und die auf diese Weise erhaltene spektrale Verteilung ist in der Qualität im wesentlichen der Information äquivalent, welche durch eine Korrektur mit Hilfe einer angenäherten Geraden durch die Methode des kleinsten (Fehler-) Quadrats erhalten worden ist. Die Erfindung sollte jedoch nicht nur auf die Anwendung zur Verarbeitung eines Sprechoder Stimmsignals beschränkt werden; die Erfindung ist genausogut bei der Analyse beispielsweise eines Lichtspektrums anwendbar. Oder allgemein ausgedrückt, die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch Verarbeiten eines Signals, das eine sich verhältnismäßig langsam und eine sieh verhältnismäßig schnell ändernde Komponente hat, wobei die sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente ohne Phasenverzögerung zu extrahieren bzw. zu gewinnen ist.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung wird nunmehr anhand der Fig. 7 bis 10 beschrieben. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung betrifft die Technologie beim Ausführen des digitalen Linearphasenfilters mit endlichem Impulsansprechverhalten (digital liner phase finite impulse response filter) in analogem Format auszuführen. Im allgemeinen ist es bei der Anwendung, bei welcher, wie oben beschrieben, eine Beanspruchung oder Spannung an der Wellenforminformation untergebracht ist, üblicherweise erwünscht/ ein einfaches Verfahren zu schaffen, um die Information in dem Frequenzband außerhalb des interessierenden Bereichs zu entfernen, ohne daß eine Verzerrung in der Wellenform verursacht wird. Aus diesem Grund ist vorgeschlagen worden, ein sogenanntes

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Linearphasenfilter zu verwenden, bei welchem die digitale Technologie angewendet ist.

In Fig. 7 ist in Blockform ein solches Linearphasenfilter dargestellte, bei welchem die digitale Technologie angewendet ist; es weist einen Eingangsanschluß 21, ein Mehrfach-Verzögerungselement 22, um eine P-fache Grundzeitverzögerung zu schaffen, einen Addierer 23, ein Verzögerungselement 24 zum Erzeugen einer Grundzeitverzögerung, eine ^q Multipliziereinheit 25 und einen Ausgangsanschluß 26 auf. Wie vorstehend beschrieben, ist das in Fig. 7 dargestellte Linearphasenfilter eine Reihenschaltung aus einem Kammfilter und einem Allpolfilter, so daß dessen übertragungsfunktion folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

H₁- (Z) = k = kZ

-1 τι

ι - ζ \ 4

^Z - ^z

P-I . P

5 ^ω εχη·=- ω

25 Η_τ (ω) = ke ^ ί

sin=- ω

(4)

Folglich ist durch den in Fig. 7 dargestellten Aufbau wirksam ein Tiefpaßfilter festgelegt.

Fig. 8 zeigt ein Hochpaßfilter, welches dadurch gebildet wird, daß ein Verzögerungselement 28 hinzugefügt wird, um eine Zeitverzögerung von (P-1)/2 bezüglich des in Fig. 7 wiedergegebenen Äufbaus zu schaffen, wobei das Verzögerungselement 28 über einen Addierer 29 zwischen die Eingangsund Ausgangsanschlüsse des in Fig. 7 wiedergegebenen Aufbaus geschaltet ist. Folglich wird bei der Anordnung der

- 14 -

45 .:..-..· ·,.--.. '»'3S1Q660

Fig. 8 nach einer Phaseneinstellung dureh das Verzögerungselement 28 das verzögerte Eingangssignal dem Addierer 29 zugeführt, in welchem die niederfrequente Komponente von dem Tiefpaßfilter 27 von dem verzögerten Eingangssignal subtrahiert wird, wodurch dann die hochfrequente Komponente an einem Ausgangsanschluß 3θ geschaffen wird. Folglich kann die übertragungsfunktion in diesem Fall folgendermaßen ausgedrückt werden:

P-1 £ _ £ fl_H(Z) = Z ² (i-_k j

Z² - z" ²

P-1 . P
ö— ω sin ■=· ω

Η_Η(ω) = e (1-k 2

sin j ω 20

Wie vorstehend beschrieben, zeigen die Elemente Z und Z " die Zeitverzögerung über eine Grundzeitperiode bzw. über das P-fache einer Grundzeitperiode an, und k ist ein Multiplikator, welcher üblicherweise gleich 1/P ist. Ganz offen-25

sichtlich kann ein solches digitales Filter in dem Fall nicht verwendet werden, wo das Signal in analoger Form wie in der vorstehend beschriebenen Anwendung verarbeitet wird.

Mit der vorstehenden Voraussetzung ist die Erfindung daher

darauf ausgerichtet, ein digitales Linearphasenfilter in analoger Form zu schaffen, um dadurch das analoge Signal ohne Schwierigkeit verarbeiten zu können.

Die vorstehende Gleichung (3) kann modifiziert werden, um

dann die folgende Gleichung zu erhalten: = k( 1 + Ζ"¹ -H ₂-2 ₊ _ ₊ 2-(P-Dj ₍₃₁₎

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Diese Funktion kann ausgeführt werden, indem eine Anzahl (P-1) von Grundverzögerungselementen, welche eine Grundzeitverzögerung schaffen, in Reihe geschaltet werden, und indem die Ausgänge dieser Verzögerungselemente nach einem Multiplizieren mit dem Koeffizienten k addiert werden.

In Fig. 9 ist in Blockform ein Beispiel eines Tiefpaßfilters dargestellt, das gemäß der vorstehenden Gleichung 3¹ ausgeführt ist. Wie dargestellt, weist das Filter den Eingangsanschluß 21 und eine Anzal (P-1) Verzögerungselemente 3I₁ bis 3Ip_-1 auf, welche ohne weiteres aus Abfrage- und Halteschaltungen oder Ladungstransfereinrichtungen, wie BB-Schaltungen bzw. Eimerketten-Schaltungen gebildet werden können, welche analoge Schieberegister in dem Fall sind, daß ein analoges (Schieberegister-)Signal zu behandeln ist. Auch sind Multipliziereinheiten 32., bis 32 vorgesehen, welche das Signal mit dem Faktor k multiplizieren, welcher üblicherweise gleich 1/P ist. In der Ausführungsform der Fig. 10 sind auch ein Addierer 33, um die Ausgänge von den Multipliziereinheiten 32. bis 32_p zu addieren, und der Ausgangsanschluß 30 vorgesehen. Selbstverständlich kann die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform auch in Kaskade geschaltet werden.

Als nächstes kann die vorstehende Gleichung (5) modifiziert werden, um daraus die folgende Gleichung zu erhalten:

In Fig. 10 ist ein Beispiel eines Hochpaßfilters dargestellt, das gemäß der vorstehenden Gleichung (5¹) ausgeführt ist. In diesem Fall braucht, wie in Fig. 8 dargestellt ist, nur das Phaseneinstellelement 28 vorgesehen zu werden, das parallel zu dem Tiefpaßfilter 27 geschaltet ist, damit eine Subtraktion durchgeführt werden kann; das Tiefpaßfilter 27 kann mit Hilfe des in Fig. 9 dargestellten Aufbaus ausgeführt werden. In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform

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ist das Phaseneinstellelement 28 als ein gesondertes Element vorgesehen. Wenn jedoch der Ausgang von dem Verzögerungselement 31 (P-1)/2 des in Fig. 9 dargestellten Tiefpaßfilters verwendet wird, wird ein Signal von dem Element

-(P-D/2

erhalten. Folglich kann ein solches diskretes

Phaseneinstellelement 28 entfallen, wenn der Ausgang von dem Verzögerungselement 31Zp_-1*/₂ des Tiefpaßfilters 27 verwendet wird, wie in Fig. 10 dargestellt ist. In der in Fig. dargestellten Ausführungsform wird die algebraische Summe zwischen dem Ausgang des Verzögerungselements 31/ρ_·ι\ /₂ und dem Ausgang des Addierers 33 des Tiefpaßfilters 27 an dem Addierer 29 erhalten, wodurch dann ein hochpaßgefiltertes Ausgangssignal an dem Ausgangsanschluß 30 erzeugt werden kann. Selbstverständlich kann der Tiefpaßfilterteil in der

Ausführungsform der Fig. 10 oder die Ausführungsform der Fig. 10 selbst auch in Form einer Kaskade geschaltet werden.

Die vorstehende Beschreibung gibt den Fall wieder, bei welchem ein lineares Phasenfilter gebildet ist, in dem dis-

krete Signale in analoger Form benutzt werden; ein derartiger Aufbau kann jedoch auch durch eine Software in digitaler Form ausgeführt werden. Bei Berücksichtigung dieses Gesichtspunkts der Erfindung kann ein Linearphasenfilter, welches keine Phasenverzerrung erzeugt, durch einen einfachen Aufbau realisiert werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn es in dem Fall angewendet wird, wo eine Belastung der Wellenforminformation auferlegt ist.

Ende der Beschreibung
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Claims

SCHWABE..· .SANDMAIfi..· PATENTANWÄLTE \ . '. l". STUNTZä7fiÄSSE*16 ■ 80ÖD"MÜKCHEN 8(7 * "■ 3510660 Anwaltsakte: 34 341 Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan Verfahren und Einrichtung zum Verarbeiten eines Signals Patentansprüche

1. Verfahren zum Verarbeiten eines Signals, das sich über einen gewissen Bereich erstreckt und sowohl eine sich verhältnismäßig langsam ändernde Komponente und eine sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente aufweist, wobei die sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente zu extrahieren ist, dadurch ge kennzeichnet, daß das Signal wiederholt zuerst von dem einen zu dem anderen Ende des Bereichs und dann von dem anderen zu dem einen Ende desselben Bereichs in einem vorherbestimmten Zeitintervall abgefragt wird, um dadurch eine periodische Wellenform zu bilden, dessen Periode zweimal der Bereich des zu verarbeitenden Signals ist, und daß die sich verhältnismäßig langsam ändernde Komponente aus der Wellenform entfernt wird, VII/XX/Ktz - 2 -

· (089) 988272-74 Telekopierer: (089) 983049 Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

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um so die Information der sich verhältnismäßig schnell ändernden Komponente extrahiert zu haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n-5ze ichnet, daß die sich verhältnismäßig langsam ändernde Komponente des zu verarbeitenden Signals sich im Pegel gleichmäßig von dem einen Ende des Bereichs zu dessen anderen Ende hin ändert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verarbeitende Signal dadurch erhalten wird, daß ein Sprachsignal einer Frequenzanalyse unterzogen wird.

j 5 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente eine phonetische Information des Sprachsignals festlegt.

2Q 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen mittels eines Hochpaßfilters durchgeführt wird.

6. Einrichtung zum Verarbeiten eines Signals, g e k e η nzeichnet durch eine Eingabeeinrichtung zum Empfangen eines Signals, das sowohl eine sich verhältnismäßig langsam ändernde Komponente- als auch eine sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente aufweist; durch eine Einrichtung zum Anordnen des Signals, das über einen vorbestimmten QQ Bereich zu verteilen ist; durch eine Einrichtung, um das auf diese Weise angeordnete Signal in einer zeitlich gesteuerten Folge wiederholt zuerst von dem einen zu dem anderen Ende des Bereichs und dann von dessen anderen Ende zu dem einen Ende hin in einem vorher bestimmten Zeitintergc vall abzutasten, um dadurch eine periodische Wellenform auszubilden, deren Periode zweimal der Bereich des zu verarbeitenden Signals ist, und durch eine Einrichtung, um die sich

j verhältnismäßig langsam ändernde Komponente aus der Wellenform zu entfernen, um die Information der sich verhältnismäßig schnell ändernden Komponente extrahiert zu haben.um sie an einem Ausgangsanschluß abzugeben.

7. Einrichtung nachAnspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anordnen des Signals einen Frequenzanalysator mit einer vorbestimmten Anzahl Kanäle aufweist, und daß der Bereich einem Frequenzver-

,Q teilungsbereich des zu verarbeitenden Signals entspricht.

8. Einrichtung nachAnspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtung einen Auf-/Abwärtszähler aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entfernen der sich verhältnismäßig langsam ändernden Komponente ein Hochpaßfilter aufweist.

10. Einrichtung nac !Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochpaßfilter ein Linearphasenfilter ist.

„j- 11. Einrichtung nachAnspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Linearphasenfilter zumindest eine Reihenschaltung aus einem Kammfilter und einem Allpolfilter aufweist, welches nur Pole erzeugt.

_or. 12. Einrichtung nachAnspruch 6, dadurch g e k e η nze ichnet, daß das zu verarbeitende Signal ein Tonsignal ist, und daß die sich verhältnismäßig schnell ändernde Komponente eine phonetische Information des Tonsignals ist.

13. Lineajphasenfilter mit einer Ersatzschaltung, welche durch eine Reihenschaltung aus einem Kammfilter und einem

Allpolfilter festgelegt ist, wobei nur Pole ohne Nullen erzeugt werden gekennzeichnet durch eine Eingabeeinrichtung zum Aufnehmen eines zu filternden Signals;

durch eine Anzahl (P-1) von Verzögerungseinheiten, welche zueinander in Reihe und in Reihe mit der Eingabeeinrichtung geschaltet sind, und von denen jede eine Grundzeitverzögerung schafft, wobei P eine positive ganze Zahl ist; durch eine Anzahl (P-1) von Multipliziereinheiten, welche entsprechend geschaltet sind, um die jeweiligen Ausgänge von den entsprechenden Verzögerungseinheiten mit einem Faktor k zu multiplizieren, wobei k eine reelle Zahl ist, und durch eine weitere Multipliziereinheit, welche vorgesehen ist, um das von der Eingabeeinrichtung empfangene Signal mit demselben Faktor k zu multiplizieren, und durch eine Addiereinheit, um die Ausgänge von der Anzahl von P Multipliziereinheiten zu addieren und um einen addierten Wert an einen Ausgangsanschluß zu liefern.

14. Linearphasenfilter nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Subtrahiereinheit, um den addierten Wert, der von der Addiereinheit zugeführt worden ist, von einem Ausgang der((P-1)/2)-ten Verzögerungseinheit zu subtrahieren.