SU1275527A1

SU1275527A1 - Speech signal analyzer

Info

Publication number: SU1275527A1
Application number: SU853889941A
Authority: SU
Inventors: Леонид Семенович Чудновский; Вячеслав Михайлович Агеев
Original assignee: Предприятие П/Я А-3821
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1986-12-07

Abstract

Изобретение относитс к приборам дл анализа речевых сигналов при распознавании команд и позвол ет повысить точность анализа речи. На вход цепочки 1 фильтров нижних частот поступает речевой сигнал, фильтВход руетс фильтрами 2-4 нижних частот, выходы и входы последних подключены к входам детекторов 5-7 так, что значени центральных частот уменьшаютс с увеличением номера детектора. Выделенные импульсы возбуждени определ ютс сглаживающим фильтром 17 детекторов 2-4 и сравниваютс в блоке 18 выделени минимумов, которьй реагирует на локальные минимумы И передает через коммутатор 19, аналого-цифровой преобразователь 20 и блок 21 оперативной пам ти значени откликов тех детекторов 5-7, где энерги отклика была меньше з нергии а &amp; откликов соседних детекторов. 1 ил. а 6ы)(од СThe invention relates to speech signal analyzers for command recognition and allows for improved speech analysis accuracy. A speech signal is fed to the input of the low-pass filter chain 1, the low-pass filter 2-4 is input, the outputs and inputs of the latter are connected to the inputs of the detectors 5-7 so that the center frequencies decrease with increasing detector number. The selected excitation pulses are determined by the smoothing filter 17 of detectors 2-4 and compared in block 18 for extracting minima that reacts to local minima I transmit, through switch 19, analog-to-digital converter 20 and block 21 of the operational memory, the values of the responses of those detectors 5-7, where the response energy was less than the energy of a &amp; responses of neighboring detectors. 1 il. a 6s) (one with

Description

СПSP

ел tcate tc

I Изобретение относитс к речевой Информатике, к приборам дл анализа речевых сигналов при распознавании речевых команд.I The invention relates to speech Informatics, to devices for analyzing speech signals in recognition of speech commands.

Цель изобретени - повышение точности анализа речи.The purpose of the invention is to improve the accuracy of speech analysis.

На чертеже представлена структурна схема анализатора речевых сигналов .The drawing shows a structural diagram of a speech analyzer.

Устройство содержит цепочку 1 фильтров нижних частот, фильтры 2-4 нижних частот, детекторы 5-7, первьй сумматор 8, первое дифференцирующее звено 9, звено 10 запаздывани , второе дифференцирующее звено 11, второй 12 и третий 13 сумматоры, квадраторы 14 и 15, четвертый сумматор 1б, сглаживающий фильтр 17, блок 18 вьщелени минимумов, коммутатор 19, аналого-цифровой преобразователь 20 и блок 21 оперативной пам ти.The device contains a chain of 1 low-pass filters, 2-4 low-pass filters, detectors 5-7, first adder 8, first differentiating element 9, delay 10, second second differentiating element 11, second 12 and third 13 adders, quadrants 14 and 15, the fourth adder 1b, the smoothing filter 17, the block 18 at the minimum of the minimum, the switch 19, the analog-to-digital converter 20 and the block 21 of the working memory.

Входом анализатора вл етс вход, цепочки 1 фильтров нижних частот, котора содержит фильтры 2-4 нижних частот, соединенные последовательно так, что гранична частота полосы пропускани каждого последующего фильтра установлена меньше граничной частоты полосы пропускани предыдущего фильтра. Выходы и входы фильтров соединены с детекторами 5-7. На чертеже приведена структурна схема детектора 5, остальные детекторы выполнены аналогичным образом (не показано ) . Количество фильтров цепочки фильтров нижних частот устанавливаетс в Соответствии с диапазоном анализируемых частот и разрешающей способностью. Блоки 8-17 образуют детектор 5. Первый вход первого сумматора 8 соединен с входом фильтра 2, второй, вл ющийс инвертирующим с выходом фильтра 2. Выход первого сумматора соединен с входом первого дифференцирующего звена 9 и звена 10 запаздывани . Выход звена запаздвани подключен к входу второго дифференцирующего звена 11 и второму входу второго сумматора 12. Выходы дифференцирующего звена 9 и звена 1 запаздывани соответственно соединены с первыми входами второго с;/1 гма тора 12 и третьего сумматора 13, второй инв13ртирующий вход которого подключен к выходу первого сумматора 8. Выходы второго 12 и Третьего 13 сумматоров через квадраторы 14The analyzer input is the input of low-pass filter chain 1, which contains 2-4 low-pass filters connected in series so that the passband cutoff frequency of each subsequent filter is set lower than the passband cutoff frequency of the previous filter. The outputs and inputs of the filters are connected to detectors 5-7. The drawing shows a block diagram of the detector 5, the remaining detectors are made in a similar way (not shown). The number of filters of the low-pass filter chain is set in accordance with the range of frequencies analyzed and the resolution. Blocks 8-17 form detector 5. The first input of the first adder 8 is connected to the input of filter 2, the second, which is inverting with the output of filter 2. The output of the first adder is connected to the input of the first differentiating link 9 and the delay link 10. The output of the delay link is connected to the input of the second differentiating link 11 and the second input of the second adder 12. The outputs of the differentiating link 9 and the link 1 of the delay are respectively connected to the first inputs of the second c / 1 of the second 12 and the third adder 13, the second power input of which is connected to the output first adder 8. Outputs of the second 12 and Third 13 adders via quadrs 14

7552775527

и 15 и четвертый сумматор 16 соединены с сглаживающим фильтром 17, выход которого вл етс выходом детектора 5, Выходы всех детекторов через 5 блок 18 выделени минимумов, коммутатор 19, ангшого-цифровой преобразователь 20 и блоком 21 оперативной пам ти св заны с выходом анализатора речевых сигналов. Врем задержки О звена запаздывани , коэффициенты передачи BTOpbDc входов второго и третьего сумматоров каждого детектора удовлетвор ют соотношени мand 15 and the fourth adder 16 are connected to a smoothing filter 17, the output of which is the output of the detector 5, the outputs of all detectors through 5 minima selection block 18, the switch 19, the angular-digital converter 20 and the operational memory block 21 are connected to the output of the speech analyzer signals. The delay time O of the delay link, the transmission coefficients BTOpbDc of the inputs of the second and third adders of each detector, satisfy the relations

К/2СЛ; и К- - СО;.K / 2SL; and K- - CO ;.

где 6; - врем задержки звена запаздывани i-ro детектора, Сд},- - центральна частота прие . ма i-ro детектораwhere 6; - delay time of the delay unit of the i-ro detector, Cd}, - is the central frequency of the receiver. ma i-ro detector

Kj - коэффициент передачи инвертирующих входов второго и третьего сумматоров i-ro детектораJKj - transfer coefficient of the inverting inputs of the second and third adders i-ro detectorJ

- посто нна времени дифференцирующих звеньев Детекторов , и СО; 1. - constant time of the differentiating links of the Detectors, and CO; one.

Анализатор речевых сигналов работает следующим образом.The speech signal analyzer operates as follows.

На вход цепочки I фильтров нижних частот поступает речевой сигнал, который фильтруетс фильтрами 2-4A speech signal arrives at the input of the low-pass filter chain I, which is filtered by filters 2-4.

нижних частот. Входы и выходы каждого фильтра подключены к входам детекторов 5-7 таким образом, что на выходе сумматора каждого детектора формируетс асимметрична амплитудно-частотна характеристика, существенно отлична от нул вблизи соответствующей центральной частоты так, что значени центральных частот уменьшаютс с увеличением номера детектора . Соответствующие колебани обрабатываютс детектором таким образом, что незатухаю1цие колебани с частотой , равной центральной частоте детектора , компенсируютс полностью,low frequencies. The inputs and outputs of each filter are connected to the inputs of the detectors 5-7 in such a way that an asymmetrical amplitude-frequency characteristic is formed at the output of the adder of each detector, significantly different from zero near the corresponding center frequency, so that the center frequencies decrease with increasing detector number. The corresponding oscillations are processed by the detector in such a way that non-damping oscillations with a frequency equal to the center frequency of the detector are completely compensated

Claims

периодически возбу сдаемые и затухающие , вызывают отклики с минимальной амплитудой, повтор ющие импульсное возбуждение этого колебани , при условии совпадени центральной час5 тоты детектора с частотой затухающих колебаний или частотой гармоники периодического сигнала. Выделенные импульсы возбуждени осредн ютс ,. 3 сглаживающими фильтрами детекторов и сравниваютс в блоке выделени минимумов . Блок выделени минимумов реагирует на локальные минимумы и, таким образом, передает через коммутатор , -аналого-цифровой преобразовател и блок оперативной пам ти значени откликов тех детекторов, где энерги отклика была меньше энергии откликов соседних детекторов. Предлагаемое выполнение детекторов , соединенных с блоком вьщелени минимумов, позвол ет понизить чувствительность анализатора речевых сигналов к сигналам, нехарактерным дл речи, и тем повышает его точность анализа. Анализатор речевых сигналов может быть применен в устройствах распознавани речевых команд в услови х акустических помех. Формула изобретени Анализатор речевых сигналов, содержащий соединенную с входом цепочку фильтров нижних частот, детекторы присоединенные к выходам фильтров, и последовательно соединенные коммутатор , аналого-цифровой преобразователь и блок оперативной пам ти, о т личающийс тем, что, с целью повышени точности анализа, в него введен блок выделени миниму274 мов, соединенный входами с выходами детекторов, каждый из которых состоит из четырех двухвходовых сумматоров, двух дифференцирующих звеньев, звена запаздывани , двух квадраторов и сглаживающего фильтра, причем вторые входы первого и третьего сумматоров выполнены инвертирующими, выход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора, первым . входом второго сумматора через первое дифференцирую щее звено и входом звена запаздьшани , выход звена запаздывани соединен с вторым входом второго суь матора и через второе дифференцирующее звено с первым входом третьего сумматора, первьй и второй входы четвертого сумматора соединены соответственно с выходами второго и третьего сумматоров через первый и второй квадраторы, выход четвертого сумматора соединен с входом сглаживающего фильтра, выход которого вл етс выходом детектора,входами каждого детектора вл ютс входы его первого сумматора, при этом первые входы первых сумматоров соединены с выходами соответствующих детектору фильтров цепочки фильтров нижних частот, выходы этих фильтров соединены с вторыми входами первых сумматоров соответствующих детекторов, а выходы введенного блока вьщелени минимумов св заны с входами коммутатора. periodically excited and decaying, cause responses with a minimum amplitude, repeating the pulse excitation of this oscillation, provided that the central frequency of the detector coincides with the frequency of the damped oscillations or the frequency of the harmonic of the periodic signal. The extracted excitation pulses are averaged,. The 3 smoothing filters of the detectors and are compared in the minima selection block. The minima allocation unit responds to local minima and, thus, transmits, through a switch, an analog-digital converter and an operational memory block, the values of the responses of those detectors where the response energy was less than the energy of the responses of the neighboring detectors. The proposed implementation of detectors connected to the minima of the minima reduces the sensitivity of the speech analyzer to signals uncharacteristic of speech and thus increases its accuracy of analysis. A speech analyzer can be used in speech command recognition devices under acoustic interference conditions. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A speech signal analyzer comprising a chain of low-pass filters connected to an input, detectors connected to the filter outputs, and a serially connected switch, analog-to-digital converter and a RAM unit, which, in order to improve the accuracy of the analysis, it has a minima allocation unit of min744m connected by inputs to the outputs of detectors, each of which consists of four two-input adders, two differentiating links, a delay link, two quadrants and a smoothing filter, the second inputs of the first and third adders are inverting, the output of the first adder is connected to the second input of the third adder, first. the input of the second adder through the first differentiating link and the input of the link of the delay, the output of the link of the delay is connected to the second input of the second master and through the second differentiating link to the first input of the third adder, the first and second inputs of the fourth adder are connected respectively to the outputs of the second and third adders through the first and the second quadrants, the output of the fourth adder is connected to the input of a smoothing filter, the output of which is the output of the detector, the inputs of each detector are its inputs The first adders, the first inputs of the first adders are connected to the outputs of the low-pass filter chain corresponding to the filter detector, the outputs of these filters are connected to the second inputs of the first adders of the corresponding detectors, and the outputs of the inserted minimum block are connected to the switch inputs.