FR2581469A1 - Vocal entry/exit device and speech recognition or synthesis installation making use of it - Google Patents
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Abstract
Description
DisDositif d entrée-sortie vocale et installation à reconnaissance ou synthèse de parole en comPortant aPplication
L invention a pour objet un dispositif d'entrée sortie vocale utilisant un processeur de signal et applicable chaque fois qu il est nécessaire de reconnaitre des mots prononcés par un locuteur (ou par plusieurs locuteurs), éventuellement aprés une phase d apprentis- sage, etlou de synthétiser la parole et ce en utilisant des algorithmes de traitement relativement élaborés.Voice input-output device and installation for speech recognition or synthesis with application
The subject of the invention is a voice input / output device using a signal processor and applicable whenever it is necessary to recognize words spoken by a speaker (or by several speakers), possibly after a learning phase, and / or synthesize speech using relatively sophisticated processing algorithms.
tels que les algorithmes de codage à prédiction linéaire et l'algorithme de Sakoe et S. Chiba "IEEE TRANSACTIONS on Acoustic speech and signal processing", Vol. ASPP 26,
No. 1, février 1978. pp. 43-49. De nombreux autres algorithmes, utilisables dans le cas de multilocuteurs existent également.such as linear prediction coding algorithms and the algorithm of Sakoe and S. Chiba "IEEE TRANSACTIONS on Acoustic speech and signal processing", Vol. ASPP 26,
No. 1, February 1978. pp. 43-49. Many other algorithms, which can be used in the case of multi-parties also exist.
On a déjà implanté des algorithmes performants de ce type sur des ordinateurs puissants, qui assurent également des fonctions de calcul et d'interface, mais au prix d'un investissement élevé et d'une souplesse d'adaptation limitée. We have already implemented high-performance algorithms of this type on powerful computers, which also provide computing and interface functions, but at the cost of a high investment and limited flexibility of adaptation.
On a également proposé des systèmes simples de reconnaissance de paroles, permettant de rechercher, parmi des mots appartenant à un vocabulaire préalablement mémorisé, quel est le mot proche d'un mot à identifier. Ces systèmes utilisent souvent un processeur de traitement de signal (ou une batterie de filtres), un convertisseur analogique#numérique et un microprocesseur qui effectue les calculs de détermination du mot à retenir. Ces systèmes ne peuvent assurer en même temps la synthèse de la parole. Ils ne permettent pas non plus une adaptation des références de paroles à un nouveau locuteur sans l obliger à un processus complet d apprentissage du système. Simple speech recognition systems have also been proposed, making it possible to search, among words belonging to a previously memorized vocabulary, which word is close to a word to be identified. These systems often use a signal processing processor (or a battery of filters), an analog-to-digital converter and a microprocessor which performs the calculations for determining the word to be retained. These systems cannot ensure speech synthesis at the same time. They also do not allow adaptation of speech references to a new speaker without obliging him to a complete process of learning the system.
On connait également des systèmes de synthèse de parole comportant une source, un filtre de modélisation du canal vocal, un convertisseur numérique/analogique et un processeur qui pilote le reste de 1 installation et envoie au synthétiseur les coefficients représentant la parole codée : un tel système n'a que des possibilités limitées, notamment en ce qu'il ne permet pas la reconnaissance. There are also known speech synthesis systems comprising a source, a voice channel modeling filter, a digital / analog converter and a processor which controls the rest of the installation and sends the coefficients representing the coded speech to the synthesizer: such a system has only limited possibilities, in particular in that it does not allow recognition.
L'invention vise à fournir un dispositif d'entrée-sortie vocal utilisable dans une installation de reconnaissance et/ou synthèse de parole, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il est de constitution simple et présente cependant une grande souplesse d'adaptation à des besoins particuliers. L'invention vise plus particulièrement å fournir un dispositif utilisant un processeur de signal permettant, mieux qu un synthétiseur classique, de réaliser la synthèse de la parole par codage multi-impulsionnel de la source d'excitation d'un filtre de synthèse, tout en écartant les problèmes liés à la capacité d'adressage limitée d'un tel processeur. The invention aims to provide a voice input-output device usable in a speech recognition and / or synthesis facility, which meets the requirements of practice better than those previously known, in particular in that it is simple and presents however a great flexibility of adaptation to particular needs. The invention more particularly aims at providing a device using a signal processor making it possible, better than a conventional synthesizer, to carry out speech synthesis by multi-pulse coding of the excitation source of a synthesis filter, while eliminating the problems associated with the limited addressing capacity of such a processor.
Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif d'entrée-sortie vocale pour installation de reconnaissance et/ou synthèse -de la parole, comportant un processeur de signal muni d'une mémoire vive interne de travail et d'un bus d'adressage de mémoires externes de programme, caractérisé en ce que les mémoires externes sont réparties en mémoires de données et mémoires de programme, organisées en pages adressables de volume tel que le bus d'adresse puisse adresser simultanément dans une page de programme et dans une page de données qui seront utilisées simultanément. To this end, the invention proposes in particular a voice input-output device for speech recognition and / or synthesis installation, comprising a signal processor provided with an internal working RAM and a bus. addressing of external program memories, characterized in that the external memories are divided into data memories and program memories, organized in addressable volume pages such that the address bus can address simultaneously in a program page and in a data page that will be used simultaneously.
L'invention propose également un dispositif du type ci-dessus défini, caractérisé en ce que les mémoires externes de programme sont affectées certaines à la reconnaissance et certaines à la synthèse et organisées en pages, et en ce que sont placées à la même adresse dans deux pages de programme ayant des affectations différentes les instructions de passage en synthèse et les instructions de retour en reconnaissance. The invention also proposes a device of the type defined above, characterized in that the external program memories are assigned some to recognition and some to synthesis and organized in pages, and in that are placed at the same address in two program pages with different assignments: the transition instructions in summary and the return instructions in recognition.
Lorsque, par -exemple, le processeur de signal est d'un type ne permettant l'adressage direct que de quatre K mots de mémoire externe, on divisera ces quatre
K mots en deux parties et on effectuera des paginations.When, for example, the signal processor is of a type allowing direct addressing only of four K words of external memory, these four will be divided
K words in two parts and we will perform paginations.
La première moitié de la zone d'adressage, de O a' 7FF sera réservée au programme. Le reste, de 800 à FFF, servira à stocker les références de parole codée utilisées lors de la reconnaissance et lors de la synthèse,
Grace à cette pagination des mémoires programme, il sera possible de disposer en parallèle du logiciel de reconnaissance et du logiciel de synthèse. On pourra ainsi passer d'une fonction à l'autre sans chargement.The first half of the address area, from O to '7FF will be reserved for the program. The rest, from 800 to FFF, will be used to store the coded speech references used during recognition and during synthesis,
Thanks to this pagination of program memories, it will be possible to have parallel recognition software and synthesis software. We can thus switch from one function to another without loading.
Les memes références de paroles pourront servir à la reconnaissance et à la synthèse, ce qui est particulièrement intéressant lorsque l'on veut réaliser une installation à apprentissage qui synthétise le mot reconnu, permettant au locuteur de reconnaitre ses caractéristiques vocales lors du fonctionnement en synthèse.The same speech references can be used for recognition and synthesis, which is particularly interesting when you want to create a learning installation that synthesizes the recognized word, allowing the speaker to recognize his vocal characteristics during synthesis operation.
De son côte, la pagination des mémoires de données permet d'avoir une capacité importante pour stocker les références de parole codée. On the other hand, the paging of the data memories makes it possible to have a significant capacity for storing the coded speech references.
L'architecture du dispositif se prête bien à une constitution simple et très souple d'une installation de reconnaissance ou synthèse de parole. Les composants du dispositif peuvent en effet être répartis sur trois cartes, remplaçables indépendamment en fonction des besoins à remplir. The architecture of the device lends itself well to a simple and very flexible constitution of a speech recognition or synthesis installation. The components of the device can indeed be distributed on three cards, replaceable independently according to the needs to be fulfilled.
On pourra en particulier constituer le dispositif d'une carte-mère, d'une carte d extension et d'une carte de convertisseur analogiqueinumérique et numérique/analogique. La carte-mère porte le processeur de signal, les mémoires de programme (mémoires mortes ou mémoires mortes programmables) et une fraction des mémoires de données (mémoires vives Du mémoires mortes programmables1. In particular, it is possible to constitute the device of a motherboard, of an extension card and of an analoginumerial and digital / analog converter card. The motherboard carries the signal processor, the program memories (read only memories or programmable read only memories) and a fraction of the data memories (random access memories Of the programmable read only memories1.
La carte d extension vient se placer sur la premitre. Elle portera des mémoires de données supplémentaires. Ces mémoires permettent d adapter l'installation à diverses utilisations. On pourra par exemple passer d'une installation de reconnaissance mono-locuteur avec apprentissage, utilisant uniquement des mémoires vives de données, à un dispositif complétement indépendant du locuteur, au vocabulaire figé, comportant uniquement des mémoires mortes programmables (sans adaptation au locuteur) ou des mémoires mortes programmables et des mémoires vives, (avec adaptation au locuteur). The expansion card is placed on the first. It will carry additional data memories. These memories allow the installation to be adapted to various uses. We could, for example, switch from a single-speaker recognition installation with learning, using only random-access data memories, to a device completely independent of the speaker, with fixed vocabulary, comprising only programmable read-only memories (without adaptation to the speaker) or programmable read only memories and random access memories, (with adaptation to the speaker).
La pagination permet au surplus d'avoir
un accès direct à chaque page de toutes les mémoires par simple envoi d'un mot de un ou deux octets via un accès ou "port" du processeur de traitement de signal sur un circuit de verrouillage (réseau de bascules) spécifique,
- une hiérarchisation éventuelle des références de parole pour la reconnaissance du vocabulaire, par exemple douze références de mot pour chaque mot, ce qui permet d'adopter une stratégie de reconnaissance du type suivant : un pré-traitement du mot, fonde sur une quantification vectorielle, permet d'éliminer des classes de mots. Le mot inconnu n'est ensuite comparé qu'avec une partie des références stockées, c'est-à-dire qu'avec une partie du dictionnaire.The pagination allows the surplus to have
direct access to each page of all the memories by simple sending of a word of one or two bytes via an access or "port" of the signal processing processor on a specific locking circuit (flip-flop network),
- a possible hierarchy of speech references for vocabulary recognition, for example twelve word references for each word, which makes it possible to adopt a recognition strategy of the following type: pre-processing of the word, based on vector quantification , eliminates word classes. The unknown word is then compared only with part of the stored references, that is, with part of the dictionary.
La troisième carte de l'installation comportera le convertisseur analogique/numérique et numérique/analogique, ainsi que les moyens de filtrage requis pour constituer interface avec l'organe d'entrée (microphone en géneral) et l organe de sortie (haut-parleur en géné- ral), Les moyens de filtrage assureront le filtrage anti-repliement et le lissage. Cette carte peut être de constitution relativement classique : elle effectuera fréquemment un échantillonnage à une fréquence comprise entre 8 et 10 kHz, le filtrage limitant la bande passante à 3,4 kHz et écartant en général des fréquences basses du spectre. Les fréquences de coupure des moyens de filtrage peuvent être programmables manuellement. The third card of the installation will include the analog / digital and digital / analog converter, as well as the filtering means required to form an interface with the input device (microphone in general) and the output device (speaker in general), The filtering means will ensure anti-aliasing filtering and smoothing. This card can be of relatively conventional constitution: it will frequently perform sampling at a frequency between 8 and 10 kHz, the filtering limiting the bandwidth to 3.4 kHz and generally removing low frequencies from the spectrum. The cutoff frequencies of the filtering means can be manually programmable.
La pagination des mémoires de programme présente un avantage supplémentaire lorsque l'installation utilise une horloge externe pour les convertisseurs analogiques-numériques et numériques-analogiques et que l'on veut travailler en interruption sur le processeur de signal. On sait que le travail en interruption présente l'inconvénient qu'il faut sauvegarder les résultats en cours et les restituer ensuite. Dans le cas d'un dispositif du genre concerné par l'invention, l'interruption présente en principe un grave inconvenient. Lors d'une interruption, le processeur vient exécuter une instruction toujours à la même adresse ; il est donc nécessaire de déterminer ultérieurement si le programme d'interruption qui doit se dérouler est un programme concernant la reconnaissance ou la synthèse. The pagination of the program memories has an additional advantage when the installation uses an external clock for analog-digital and digital-analog converters and when it is desired to work in interruption on the signal processor. We know that interrupted work has the disadvantage that it is necessary to save the results in progress and then restore them. In the case of a device of the type concerned by the invention, the interruption in principle presents a serious drawback. During an interruption, the processor comes to execute an instruction always at the same address; it is therefore necessary to determine later whether the interruption program which is to take place is a program relating to recognition or synthesis.
Grâce à la pagination, on peut ranger aux memes adresses deux programmes distincts dans deux pages différentes. Ainsi, à chaque interruption, le processeur de signal exécute l'instruction qui se trouve à une adresse donnée, fixée une fois pour toutes dans les spécifications du processeur, mais dans 1 une ou l'autre de deux pages différentes. On ne perd ainsi pas de temps de calcul à déterminer si c'est le programme d'interruption à la synthèse ou le programme d'interruption à la reconnaissance qui doit être exécuté, c'est-à-dire si on doit saisir une donnée ou, au contraire, l'émettre. Thanks to pagination, you can store two separate programs in the same addresses in two different pages. Thus, at each interruption, the signal processor executes the instruction which is at a given address, fixed once and for all in the specifications of the processor, but in 1 or the other of two different pages. There is therefore no loss of computation time in determining whether it is the interruption to the synthesis program or the interruption to the recognition program which must be executed, that is to say whether a data must be entered. or, on the contrary, issue it.
Il est avantageux de prévoir, sur la carte-mère qui porte déjà le processeur, les mémoires de programme et les mémoires de données utilisées dans tous les cas ou dans la majorité des cas, une mémoire vive à accès séquentiel avec laquelle le processeur communique directement par un accès ou port d'entrée-sortie exigeant de plus un port d'initialisation de son compteur d'adressage. Grâce à cette mémoire vive à accès séquentiel adressée par un compteur qui s'incrémente de lui-même, on pourra, en reconnaissance de parole. mémoriser le signal de parole ou les coefficients donnés par l'analyse du mot à reconnaitre qui doivent obligatoirement être stockés en mémoire vive et réduire le temps d'accès aux données mémorisées, du fait de l'auto-incrémentation. It is advantageous to provide, on the motherboard which already carries the processor, the program memories and the data memories used in all cases or in the majority of cases, a random access memory with sequential access with which the processor communicates directly. by an access or input-output port further requiring a port for initializing its address counter. Thanks to this sequential access random access memory addressed by a counter which increments by itself, we can, in speech recognition. memorize the speech signal or the coefficients given by the analysis of the word to be recognized which must be stored in random access memory and reduce the access time to the memorized data, due to self-incrementing.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'exécution, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la Figure 1 est un schéma de principe d'une installation suivant l'invention,
- la Figure 2 est un synoptique montrant les composants portés par la carte-mère du dispositif incorporé dans l'installation de la Figure 2,
- la Figure 3 est un synoptique montrant les composants du dispositif portés par la carte d'extension,
- la Figure 4 est un logigramme de principe destiné à faire apparaitre le fonctionnement du dispositif,
- la Figure 4A est un logigramme d un sousprogramme.The invention will be better understood on reading the following description of a particular embodiment, given by way of non-limiting example. The description refers to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 is a block diagram of an installation according to the invention,
FIG. 2 is a block diagram showing the components carried by the motherboard of the device incorporated in the installation of FIG. 2,
- Figure 3 is a block diagram showing the components of the device carried by the expansion card,
FIG. 4 is a principle flow diagram intended to show the operation of the device,
- Figure 4A is a flow diagram of a subprogram.
- la Figure 5 est un schéma montrant une réalisation possible d'un organe d'entrée vocale à microphone, destinée à être associée à la carte de conversion analogique/numerique et numérique analogique. - Figure 5 is a diagram showing a possible embodiment of a voice input member with microphone, intended to be associated with the analog / digital and analog to digital conversion card.
Le dispositif d'entrée-sortie vocale qui sera maintenant décrit à titre d'exemple est utilisable en liaison avec tout système acceptant une liaison du genre prévu par la recommandation CCITT V 24 {liaison RS 232 par exemple). Le dispositif peut notamment constituer organe d'entrée-sortie d'un ordinateur ou être associé à un terminal de télétexte, Il peut également être utilisé pour effectuer des commandes vocales, par exemple la commande d'un robot, l'interrogation des bases de données à l'aide d'un terminal de télétexte. Et il peut inversement être incorporé à un composeur téléphonique vocal. The voice input-output device which will now be described by way of example can be used in connection with any system accepting a link of the type provided for by the CCITT V 24 recommendation (RS 232 link for example). The device can in particular constitute an input-output member of a computer or be associated with a teletext terminal. It can also be used to carry out voice commands, for example controlling a robot, interrogating the databases of data using a teletext terminal. Conversely, it can be incorporated into a voice dialer.
L'élément central du dispositif de la figure 1 est constitué par un microprocesseur 10 de traitement de signal. On supposera que ce microprocesseur est d'un type qui ne permet d'adresser directement que quatre K mots de seize bits de mémoires externes et qu'il possède huit accès d'entrée-sortie, identifies par des chiffres de O à 7 sur la Figure 1. Les entrées-sorties de commande sont gérées par un microcalculateur 12 relié à l'accès 0 du microcalculateur de traitement par l'inter- mediaire d'un réseau de bascules 14 formant verrou Le microcalculateur 12 peut notamment être du type en un seul boitier, tel qu'un circuit 68 701, et constituer unité asynchrone de transmission (UART). Le microprocesseur 10 de traitement de signal peut, de son cote, être un circuit TMS 320.L'accès 1 du microprocesseur de traitement 10 est relié à une carte convertisseur 16 qui ne sera pas décrite en détail car elle peut être de constitution classique, munie d'un organe d'entrée vocale tel qu'un microphone 18 et d un organe de sortie vocale tel qu'un haut-parleur 20. The central element of the device in FIG. 1 is constituted by a signal processing microprocessor 10. We will assume that this microprocessor is of a type which only allows direct addressing of four K words of sixteen bits of external memories and that it has eight input-output ports, identified by numbers from 0 to 7 on the Figure 1. The command input-outputs are managed by a microcomputer 12 connected to the access 0 of the processing microcomputer via a network of flip-flops 14 forming a lock. The microcomputer 12 can in particular be of the one-piece type. single box, such as a 68 701 circuit, and constitute an asynchronous transmission unit (UART). The signal processing microprocessor 10 can, for its part, be a TMS 320 circuit. The access 1 of the processing microprocessor 10 is connected to a converter card 16 which will not be described in detail since it can be of conventional constitution, provided with a voice input device such as a microphone 18 and a voice output device such as a speaker 20.
L'accès 2 du microprocesseur de traitement 10 est relié å une mémoire vive à lecture séquentielle 22 permettant un stockage de la parole#, dont le rôle est surtout important lorsque les mémoires de données comprennent des mémoires mortes programmables destinées à assurer l'adaptation au locuteur. La lecture séquentielle de cette mémoire vive 22, comprenant par exemple deux boitiers de 2 K mots de huit bits, est assumée par des compteurs 23 à auto-incrémentation, comme on le verra plus loin. L'accès 3 du microprocesseur permet d'initialiser ces compteurs. Access 2 of the processing microprocessor 10 is connected to a sequential read random access memory 22 allowing storage of speech #, the role of which is especially important when the data memories include programmable read-only memories intended to adapt to the speaker. The sequential reading of this random access memory 22, comprising for example two boxes of 2 K words of eight bits, is assumed by self-incrementing counters 23, as will be seen below. Access 3 of the microprocessor makes it possible to initialize these counters.
Comme on l'a indiqué plus haut, le microprocesseur 10 ne permet d'adresser directement que quatre K mots de mémoires externes. Le circuit TMS 320, qui sera souvent utilisé pour constituer le microprocesseur 10, est généralement utilise en utilisant ses 4 K mots pour stocker le programme à exécuter, les données étant stockées sur une mémoire externe adressée à l'aide de compteurs. Dans le cas présent au contraire, on utilise la moitié de la zone d'adressage, comportant 212 adresses, la moitié pour stocker les programmes, la moitié pour stocker les références de parole codée utilisées lors de la reconnaissance et lors de la synthèse. As indicated above, the microprocessor 10 makes it possible to directly address only four K words of external memories. The TMS circuit 320, which will often be used to constitute the microprocessor 10, is generally used by using its 4K words to store the program to be executed, the data being stored on an external memory addressed using counters. In the present case, on the contrary, half of the address area is used, comprising 212 addresses, half to store the programs, half to store the coded speech references used during recognition and during synthesis.
Sur la Figure 1, on a indiqué un circuit 24 de commande des mémoires, permettant la sélection de la mémoire qui travaille en résident, donc qui est directement accessible. Le choix de la page sera effectué par un mot de seize bits, utilisé pour sélectionner celle des mémoires qui est connectée au bus du microprocesseur 10. Grâce à cette disposition, on pourra accéder en une seule instruction, å chaque position de mémoire, c' est-à-dire dans un délai qui est seulement de trois cycles. On pourra ainsi en particulier choisir soit une page d'une mémoire 26 stockant un programme de reconnaissance, soit une page de mémoire 28 stockant un programme de synthèse.In FIG. 1, a memory control circuit 24 has been indicated, allowing the selection of the memory which works as a resident, therefore which is directly accessible. The choice of the page will be made by a word of sixteen bits, used to select that of the memories which is connected to the bus of the microprocessor 10. Thanks to this arrangement, it will be possible to access in a single instruction, each memory position, it that is to say within a time frame that is only three cycles. It will thus be possible in particular to choose either a page of a memory 26 storing a recognition program, or a page of memory 28 storing a synthesis program.
Les mémoires de données pourront comporter des mémoires 30 portées par une carte-mère sur laquelle sont montés les microprocesseurs 10 et 12 (par exemple mémoires mortes programmables dans le cas d'un dispositif de synthèse et de reconnaissance multi-locuteur : ou mémoire#s mortes et mémoires vives dans le cas d'un dispositif de reconnaissance avec adaptation au locuteur ou mémoires vives dans le cas d'un dispositif à reconnaissance mono-locuteur). Des mémoires complémentaires 32 pourront être portées par une carte d'extension, accédée par les accès 4, 5, 6 par exemple. The data memories may include memories 30 carried by a motherboard on which the microprocessors 10 and 12 are mounted (for example programmable read only memories in the case of a multi-speaker synthesis and recognition device: or memory # s read only memory and read-only memories in the case of a recognition device with adaptation to the speaker or read-only memories in the case of a recognition device. Additional memories 32 can be carried by an extension card, accessed by accesses 4, 5, 6 for example.
Cette disposition permet d'utiliser n'importe quelle composition souhaitée de mémoires de données et de mémoires de programme, suivant les fonctions à remplir, Il faut également remarquer que le dispositif fonctionnera dans tous cas en n ayant à accéder que 4 K mots de mémoires résidentes, directement connectées au bus de données du microprocesseur 10, ce qui assure une grande rapidité de traitement. This arrangement makes it possible to use any desired composition of data memories and of program memories, according to the functions to be fulfilled. It should also be noted that the device will operate in all cases with only having to access 4 K words of memories residents, directly connected to the data bus of microprocessor 10, which ensures high processing speed.
On pourrait penser a priori que l'association de mémoires mortes programmables du genre disponible à l'heure actuelle à un microprocesseur de traitement de type TMS 320 est impossible, car le temps d'accès garanti des mémoires vives programmables disponible est de l'ordre de 150 ns, alors que le TMS 320 est prévu pour fonctionner avec des mémoires ayant un temps d'accès de 70 ns. Mais dans la pratique, par vérification et tri des mémoires mortes programmables disponibles, on constate que l'on peut disposer de telles mémoires. One might think a priori that the association of programmable read-only memories of the kind available at the present time with a processing microprocessor of TMS 320 type is impossible, because the guaranteed access time of the programmable random access memories available is of the order 150 ns, while the TMS 320 is designed to operate with memories having an access time of 70 ns. But in practice, by checking and sorting the programmable read-only memories available, it can be seen that such memories can be available.
La Figure 2 montre une constitution possible des composants portés par la carte-mère d'un dispositif du genre montré en Figure 1. Sur la Figure 2, seuls les éléments concernés par 1 invention ont été représentés, dans une configuration utilisable pour la reconnaissance avec adaptation au locuteur. Figure 2 shows a possible constitution of the components carried by the motherboard of a device of the kind shown in Figure 1. In Figure 2, only the elements concerned by the invention have been shown, in a configuration usable for recognition with adaptation to the speaker.
On retrouve, sur la Figure 2, le microprocesseur 10 de traitement de signal, comportant un bus de données 36 à seize bits DO-D15 et un bus d'adresses 38 à douze bits AO-A11, permettant d'adresser jusqu à 4 K mots. Le bus de données est relié au microcalculateur d interface de ligne 12 par le réseau de bascules 14, constitué par exemple de deux circuits 74 LS 373. We find, in Figure 2, the signal processing microprocessor 10, comprising a data bus 36 with sixteen bits DO-D15 and an address bus 38 with twelve bits AO-A11, making it possible to address up to 4K words. The data bus is connected to the line interface microcomputer 12 by the flip-flop network 14, consisting for example of two 74 LS 373 circuits.
Les huit premiers bits DO-D7 (bits de poids fort) du bus de données sont appliqués à un réseau de bascules 40 destinées à assurer la sélection des pages de mémoire qui seront traitées en mémoires résidentes. The first eight bits DO-D7 (most significant bits) of the data bus are applied to a network of flip-flops 40 intended to ensure the selection of the memory pages which will be processed in resident memories.
La sortie du réseau de bascules 40 est constituée par un bus de sélection 42 de huit bits S1-S8, les bits Si à S7 assurant la sélection des mémoires de données, le bit S8 la sélection de la mémoire de programme. Les bits Si et S2 sont utilisés pour la sélection des mémoires de données qui se trouvent sur la carte-mère ; les bits S3 à ST sont utilisés pour la sélection des mémoires qui se trouvent sur la carte d'extension, comme on le verra plus loin.The output of the flip-flop network 40 consists of an eight-bit selection bus 42 S1-S8, the bits Si to S7 ensuring the selection of the data memories, the bit S8 the selection of the program memory. The bits Si and S2 are used for the selection of the data memories which are on the motherboard; bits S3 to ST are used for the selection of the memories which are on the extension card, as will be seen further on.
Dans le mode de réalisation représenté, les bits
D8 à D15 (bits de poids faible) du bus de données 36 sont appliqués à des compteurs à auto-incrémentation 44 d'adressage de la mémoire vive de données à accès séquentiel 22. Cette mémoire 22 peut notamment être constituée de deux boitiers 46 et 48 de mémoires vives, ayant chacune une capacité de 2 K octets, utilisés ensemble pour disposer de mots de seize bits.In the embodiment shown, the bits
D8 to D15 (least significant bits) of the data bus 36 are applied to self-incrementation counters 44 for addressing the sequential access data random access memory 22. This memory 22 can in particular consist of two boxes 46 and 48 of random access memories, each having a capacity of 2 K bytes, used together to have words of sixteen bits.
Les compteurs 44 doivent être initialisés à la valeur d'adresse à partir de laquelle on veut accéder dans les mémoires 22, puis sont incrémentés automatiquement d'une unité à chaque opération d'entrée (validation de lecture /DEN) ou de sortie (validation d'écriture /WE),
Ces fonctions sont remplies par un circuit comprenant deux boitiers 50 et 52 (LS 138 par exemple) respectivement affectés au décodage des accès d'écriture et de lecture, commandés par les sorties /WE et /DEN du microprocesseur 10 et par les bits d'adresse. Dans le cas illustre en Figure 2, le bit Ail est utilisé pour adresser la carte de mémoires d'extension et le réseau de portes 54, 55 de commande est prévu en conséquence.The counters 44 must be initialized to the address value from which we want to access the memories 22, then are automatically incremented by one at each input operation (read validation / DEN) or output (validation writing / WE),
These functions are fulfilled by a circuit comprising two boxes 50 and 52 (LS 138 for example) respectively assigned to the decoding of the write and read accesses, controlled by the outputs / WE and / DEN of the microprocessor 10 and by the bits of address. In the case illustrated in FIG. 2, the bit A11 is used to address the expansion memory card and the network of control doors 54, 55 is provided accordingly.
De façon que l'incrémentation intervienne aussi bien en entrée qu'en sortie, l'incrémentation des compteurs 44 s'effectue depuis les boitiers 50 et 52 par l'intermédiaire d'une porte OU 56. Un réseau de bascules (LS 74 par exemple) à plusieurs sorties décalées 58 permet d'obtenir les retards requis entre lecture de la mémoir ts 22 et incrémentation des compteurs 44. So that the incrementation takes place both at the input and at the output, the incrementation of the counters 44 is carried out from the boxes 50 and 52 by means of an OR gate 56. A network of flip-flops (LS 74 by example) with several offset outputs 58 makes it possible to obtain the delays required between reading from the memory ts 22 and incrementing the counters 44.
Le circuit comporte encore des moyens d'initialisation. Pour simplifier ces moyens, il est prévu, dans le mode de réalisation de la Figure 2. d'effectuer le pilotage à l'aide de huit bits seulement, ce qui permet de n'avoir qu'un seul boitier de bascules, sans pour autant limiter les possibilités d'utilisation. En effet, la mémoire à accès séquentiel n'a pour but que de stocker temporairement un signal qui sera ultérieurement comparé aux mots de référence stockés dans les autres mémoires : il n'est pas nécessaire de pouvoir partir de l'une quelconque des adresses au début du comptage. The circuit also includes initialization means. To simplify these means, it is planned, in the embodiment of Figure 2. to carry out the control using only eight bits, which allows to have only one rocker box, without as much to limit the possibilities of use. The purpose of the sequential access memory is only to temporarily store a signal which will subsequently be compared to the reference words stored in the other memories: it is not necessary to be able to start from any of the addresses at start of counting.
Les mémoires montrées en Figure 2 comportent encore des mémoires de données constituées par des boitiers de mémoire morte programmable (EPROM) organisées en page entre lesquelles la sélection est faite par les bits Si. S2. SB. La page 1 est constituée par exemple par deux boitiers 60 de chacun 2 K octets (boitier 2732 par exemple). Une porte NON ET 62 permet la sélection à partir de Si et /A11. La constitution de la page 2 peut être similaire, la sélection étant faite par la porte NON ET 64. The memories shown in FIG. 2 also include data memories constituted by programmable read only memory (EPROM) boxes organized in page between which the selection is made by the bits Si. S2. SB. The page 1 is constituted for example by two boxes 60 of each 2 K bytes (box 2732 for example). A NAND AND 62 door allows selection from Si and / A11. The constitution of page 2 can be similar, the selection being made by the NAND gate 64.
La mémoire de programme utilisée comporte, sur la Figure 2, deux pages do 2 K mots de seize bits, adressable en même temps qu'une page de mémoire de données de 2 K mots par le microprocesseur 10. Elle est par exemple constituée de deux boitiers 66, la sélection étant faite par le bit S8. The program memory used comprises, in FIG. 2, two pages of 2 K words of sixteen bits, addressable at the same time as a page of data memory of 2 K words by the microprocessor 10. It is for example made up of two boxes 66, the selection being made by bit S8.
La carte d'extension 32 montrée a titre d'exemple en Figure 3 comporte six boitiers de mémoire vive 68 de chacun 4 K octets, groupés par paires pour constituer des pages de 2 K mots de seize bits. The extension card 32 shown by way of example in FIG. 3 comprises six random access memory boxes 68 of each 4 K bytes, grouped in pairs to constitute pages of 2 K words of sixteen bits.
La sélection de chaque page de données sur la carte d'extension est assurée par une porte NON ET 70. The selection of each data page on the expansion card is ensured by a NAND gate 70.
72 ou 74 recevant, sur une entrée, le bit lAil, sur l'autre entrée le bit de sélection S3, S4 ou S5.72 or 74 receiving, on one input, the lAil bit, on the other input the selection bit S3, S4 or S5.
L'adressage dans une page est réalisé à l'aide des bits AD-A10. Les ordres de lecture et d'écriture sont amenés depuis les sorties /MEN et #WE du microprocesseur 10.Addressing in a page is carried out using bits AD-A10. The read and write commands are taken from the outputs / MEN and #WE of the microprocessor 10.
Suivant l'application envisagée pour le dispositif, on pourra donner diverses constitutions aux mémoires. Depending on the application envisaged for the device, various constitutions can be given to the memories.
Dans le cas par exemple ou le dispositif est destiné à effectuer la synthèse de la parole et une reconnaissance de multi-locuteurs, avec vocabulaire figé, toutes les mémoires, sur la carte-mère comme sur la carte d'extension, pourront être des mémoires mortes programmables. Dans ce cas, la voix est figée et on ne cherche pas à reproduire la voix d'un nouveau locuteur. In the case for example where the device is intended to carry out speech synthesis and multi-speaker recognition, with fixed vocabulary, all the memories, on the motherboard as on the expansion card, may be memories programmable dead. In this case, the voice is frozen and no attempt is made to reproduce the voice of a new speaker.
Lesvocabulaire est également figé et inextensible. The vocabulary is also frozen and inextensible.
La mémoire vive à accès séquentiel du microprocesseur de traitement est dans ce cas nécessaire pour stocker les caractéristiques de chaque mot entrant à reconnaitre,
Dans le cas. de la reconnaissance avec adaptation au locuteur, on pourra utiliser une carte-mére comportant uniquement des mémoires mortes programmables et placer des mémoires vives sur la carte d'extension,
C'est l'importance de ces mémoires vives qui fixe les possibilités d'adaptation du système. L'adaptation peut se faire de plusieurs façons
- en adaptant la voix, c'est-à-dire le signal entrant, pour la faire correspondre à la parole.The random access memory of the processing microprocessor is in this case necessary to store the characteristics of each incoming word to be recognized,
In the case. recognition with adaptation to the speaker, it will be possible to use a mother card comprising only programmable read-only memories and place non-volatile memories on the expansion card,
It is the importance of these random access memories which fixes the possibilities of adaptation of the system. Adaptation can be done in several ways
- by adapting the voice, that is to say the incoming signal, to make it correspond to the speech.
mémorisée,
- ou en adaptant les caractéristiques spectrales des références déjà mémorisées pour créer de nouvelles références mieux adaptées au locuteur. memorized,
- or by adapting the spectral characteristics of the references already memorized to create new references better suited to the speaker.
Le processus de reconnaissance ne se fait alors que sur les nouvelles références du vocabulaire. The recognition process is only done on the new vocabulary references.
Les deux exemples ci-dessus ne sont évidemment donnés qu'à titre non limitatif et on peut réaliser bien d'autres applications, telles que par exemple la synthèse et la reconnaissance d'un mono-locuteur, en constituant l'ensemble des mémoires de données en mémoires vives. The two examples above are obviously given only without limitation and many other applications can be realized, such as for example the synthesis and the recognition of a single speaker, by constituting the set of memories of data in RAM.
La mise en oeuvre du dispositif peut être prévue suivant l'organigramme des Figures 4 et 4A, cette der niera donnant le sous-programme de reconnaissance de locuteur. The implementation of the device can be provided according to the flow diagram of Figures 4 and 4A, the latter giving the speaker recognition sub-program.
A la mise sous tension, le dispositif exécute un programme d'initialisation qui intervient sur toutes les mémoires de programme et assure automatiquement la sélection de la mémoire de programme n O (s'il y a plusieurs mémoires de programme). L'initialisation des variables communes à tous les programmes est effectuée, puis un test de disponibilité du microcalculateur 12. En cas de disponibilité, le microprocesseur 10 donne la main au microcalculateur 12 et ce dernier vérifie la disponibilité du système à commander et met en attente éventuellement. Une fois le système à commander disponibles, la main est rendue au microprocesseur 10. Ce dernier sélectionne la mémoire contenant le programme de reconnaissance et l'opération de saisie est effectuée mot par mot avec une mémorisation dans la mémoire vive 22 à accès séquentiel.La reconnaissance est effectuée et provoque la sélection de la mémoire contenant le programme de synthèse, puis de la mémoire de données contenant les coefficients en codage linéaire du mot à synthétiser et le timbre de ce mot. La synthèse est effectuée et le mot reconnu est envoyé au microcalcula tfsur i 2. En fi n, Si 1e mot reconnu correspond à l ordre de fin d'utilisation du système, le dispositif s'arrête. On power-up, the device executes an initialization program which intervenes on all the program memories and automatically ensures the selection of the program memory n 0 (if there are several program memories). The initialization of the variables common to all the programs is carried out, then a test of availability of the microcomputer 12. In the event of availability, the microprocessor 10 gives control to the microcomputer 12 and the latter checks the availability of the system to be controlled and puts on standby eventually. Once the system to be ordered available, the hand is returned to the microprocessor 10. The latter selects the memory containing the recognition program and the input operation is carried out word by word with a storage in the random access memory 22. recognition is carried out and causes the selection of the memory containing the synthesis program, then of the data memory containing the coefficients in linear coding of the word to be synthesized and the timbre of this word. The synthesis is carried out and the recognized word is sent to the microcalcula tfsur i 2. Finally, If the recognized word corresponds to the order of end of use of the system, the device stops.
La carte convertisseur 16 peut avoir une constitution classique. Elle est commandée par l'accès 1. The converter card 16 can have a conventional constitution. It is controlled by access 1.
constitué par la sortie d'un réseau de portes 76 (Figure 2). Les organes d'entrée et de sortie 18 et 20 peuvent appartenir a un même ensemble et il est avantageux, du point de vue du cout, d'utiliser un combiné téléphonique type T 83. On peut également utiliser séparément les deux composants d'un tel combiné Le fait que la capsule du microphone d'un tel combiné présente une réponse en fréquence qui augmente jusque vers 3 kHz (ce qui est un défaut dans le cas des postes téléphoniques, du fait du risque d'effet Larsen), représente un avantage dans le cas d'un dispositif selon l'invention qui est utilisable pour des installations non liées au téléphone, car on obtient directement la pré-accentuation que l'on est généralement obligé de faire à l'entrée des systèmes de reconnaissance,
Les microphones destinés aux combinés téléphoniques présentent cependant l'inconvénient de manquer de directivité, ce qui les rend sensibles aux bruits ambiants et dégrade le taux de reconnaissance lorsque le microphone est éloigné de la bouche du locuteur.consisting of the exit from a network of doors 76 (Figure 2). The input and output members 18 and 20 can belong to the same assembly and it is advantageous, from the point of view of cost, to use a telephone handset type T 83. The two components of a such a handset The fact that the microphone capsule of such a handset has a frequency response which increases up to around 3 kHz (which is a defect in the case of telephone sets, due to the risk of Larsen effect), represents a advantage in the case of a device according to the invention which can be used for installations not linked to the telephone, since the pre-emphasis is obtained directly which one is generally obliged to do at the input of the recognition systems,
Microphones intended for telephone handsets, however, have the disadvantage of lacking directivity, which makes them sensitive to ambient noise and degrades the recognition rate when the microphone is far from the speaker's mouth.
La Figure 5 montre un montage permettant d'écarter cet inconvénient. Le microphone 18 est placé à proximité du foyer d'un réflecteur parabolique 80, sa capsule étant tournée vers le locuteur 82. Du fait que la capsule est tournée vers le locuteur. on conserve les composantes dans les basses fréquences du signal de parole qui arrive directement sur le microphone. A condition de donner au réflecteur un diamètre approprié, on obtient une pré-accentuation qui compense la chute de la réponse en fréquence de la capsule au-delà de 3 kHz. De plus, et surtout, le réflecteur focalise sur la capsule les signaux provenant d'une direction donnée et assure donc à l'organe d'entrée vocale la directivité requise en meme temps qu'il fait écran au bruit susceptible de provenir de l'arrière. Figure 5 shows an arrangement to overcome this drawback. The microphone 18 is placed close to the focal point of a parabolic reflector 80, its capsule facing the speaker 82. Because the capsule is facing the speaker. the components are kept in the low frequencies of the speech signal which arrives directly at the microphone. Provided that the reflector is given an appropriate diameter, a pre-accentuation is obtained which compensates for the fall in the frequency response of the capsule beyond 3 kHz. In addition, and above all, the reflector focuses on the capsule the signals coming from a given direction and therefore provides the voice input member with the required directivity at the same time as it screens the noise likely to come from the back.
La disposition de la Figure 5 est particulièrement intéressante dans le cas d'une entée vocale d'un dispositif dans une ambiance affectée de bruit. The arrangement of Figure 5 is particularly interesting in the case of a voice input of a device in an environment affected by noise.
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8506866A FR2581469B1 (en) | 1985-05-06 | 1985-05-06 | VOICE INPUT-OUTPUT DEVICE AND SPEECH RECOGNITION OR SYNTHESIS SYSTEM WITH APPLICATION |
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ID=9318994
Family Applications (1)
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FR8506866A Expired FR2581469B1 (en) | 1985-05-06 | 1985-05-06 | VOICE INPUT-OUTPUT DEVICE AND SPEECH RECOGNITION OR SYNTHESIS SYSTEM WITH APPLICATION |
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- 1985-05-06 FR FR8506866A patent/FR2581469B1/en not_active Expired
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Also Published As
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FR2581469B1 (en) | 1987-10-30 |
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