Формантный синтезатор речи

!

i i) 479I07

Оn И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВЙДЕТЕДЬСТВУ

Сыоз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19.02.73 (21) 1881958/188-24 (51) М. Кл. G 06f 3, 06 с присоединением заявки №! !

Государственный комитет

Совета Иннистрао СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 02.10.75 (53) УДК 621.391.19 (088.8) (72) Автор изобретения

Б. М, Лобанов

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) ФОРМАНТНЪ|й СИНТЕЗАТОР РЕЧИ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к устройствам вывода информации из 3BN речевом виде.

Известен фо1)мантный синтезатор речи, состоящий из трех каналов, выходы которых подключены к входам усилителя-сумматора. Первый канал со,с(ержит последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь, модулятор амплитуды тона, фильтр первой форманты, сумматор, фильтры второй и высших формант, второй канал — последовательно соединенные модулятор уровня назализации, вход которого связан с выходом формирователя первого канала, и фильтры носовых формант, а третий канал — последовательно включенные генератор шума, модулятор уровня шума, фильтры шумовой антиформанты. При этом выход генератора шума третьего канала через модулятор уровня аспирации связан с вторым входом сумматора !первого канала.

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

Цель изобретения — повышение качества синтезируемой речи.

Это достигается тем, что формантный синтезатор речи содержит сумматор ампл !туды тона, один вход которого соединен с модулятором амплитуды тона, второй — с генератором одиночных импульсов, а выход, подключен к фильтру первой форманты; амплитудный мо5 дулятор шума, соединенный с модулятором уровня шума и модулятором амплитуды тона; сумматор шумового сигнала, один вход которого подключен к амплитудному модулятору шума, второй — к генератору импульсов, а вы10 ход соединен с фильтром шумовой форманты; фильтр флуктуации, подключенный к генератору шума; сумматор флуктуации, соединенный с фильтром флуктуации, с генератором импульсов и форм!грователем. Прн этом

15 фильтр первой форманты подключен к модулятору уровня назализации.

Блок-схема формантного синтезатора показана на чертеже.

20 Она содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, формирователь 2, модулятор 3 амплитуды тона, сумматор 4 амплитуды тона, фильтр 5 первой форманты, сумматор б формантных колебаний, фильтр 7

25 второй формапты, фильтры 8 высших формант, выход которых подключен к одному из входов усилителя-сумматора 9, У правляющий вход фильтра 7 связан с управляющими входами фильтров 8, выход формирователя 2 од30 повременно через модулятор 10 уровня наза479107 лизации и фильтры 11 носовых формант — с вторым входом усилителя-сумматора 9.

В состав блок-схемы входят также последовательно соединенные генератор 12 шума, модулятор 13 уровня шума, амплитудный модулятор 14 шума, сумматор 15 шумового сигнала, фильтр 16 шумовой форманты и фильтр 17 шумовой антиформанты, выход которого подключен к третьему входу усилителя-сумматора 9. Управляющий вход фильтра 16 связан с управляющим входом фильтра 17. Выход генератора 18 одиночных импульсов подключен к второму входу сумматора 4 и к второму входу сумматора 15. Выход генератора 12 шума соединен через модулятор 19 уровня аспирации с вторым входом сумматора 6 и через фильтр 20 флуктуации — с входом сумматора 21, второй вход которого предназначен для подачи управляющего напряжения, а выход подключен к управляющим входам генератора 1 импульсов и формирователя 2. Выход модулятора 3 амплитуды тона соединен с управляющим входом амплитудного модулятора 14 шума, управляющий вход фильтра 5 первой форманты — с управляющим входом модулятора 10 уровня назализации.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает непрерывную последовательность коротких импульсов, частота которых меняется в зависимости от напряжения, подаваемого на его управляющий вход. С выхода .генератора 1 импульсы поступают на вход формирователя 2, который должен преобразовывать последовательность одиночных им пульсов в импульсы, близкие по форме к колебаниям голосовых связок человека. Для этой цели формируются импульсы третольной формы, длительность передних и зад их фронтов которых меняется в зависимости т напряжения, управляющего частотой генератора. Кроме того, для максимального приближения получаемых импульсов к характеру импульсов, вырабатываемых голосовыми связками человека, создается искусственная флуктуация частоты следования импульсов и длительности их передних и задних фронтов путем подачи напряжения от генератора 12 шума через низкочастотный фильтр флуктуации и его последующего суммирования на сумматоре 21 с напряжением, управляющим частотой генератора 1 импульсов.

С выхода формирователя 2 импульсы поступают на вход модулятора 3 амплитуды тона, модул ируются внешним напряжением, а затем подаются на один из входов сумматора 4.

На второй вход сумматора 4 проходит импульс от генератора 18 одиночных импульсов, который модулирует импульс, аналогичный импульсу давления, образующемуся при разрыве смычки взрывных звуков, С выхода сумматора 4 сигнал поступает на вход управляемого узкополосного фильтра 5 первой форманты.

На выходе фильтра 5 образуются формантные колебания, резонансная частота которых управляется внешним напряжением по одному

1О

65 из управляющих входов, а декремент затухания — от внешнего напряжения, управляющего модулятором 10 уровня назализации, по второму управляющему входу. С выхода фильтра 5 формантные колебания поступают на один пз входов сумматора 6, на второй вход которого подается напряжения от гснератора

12 шума через модулятор 19 уровня аспирации, управляемый внешним напряжением, для синтеза аспиративных.звуков. С выхода сумматора 6 сигнал поступает на вход узкополосного фильтра 7 второй форманты, резонансная частота которого изменяется,под действием внешнего управляющего напряжения, которое одновременно попадает на управляющие входы фильтров 8,высших формант.

Сокращение количества управляющих сигнал-параметров возможно благодаря наличию ститистической линейной связи между частотой второй форманты и частотой высших формант. С выхода фильтров 8 высших формант сигнал поступает на один из входов усилителя-сумматора 9, с выхода формирователя 2 импульсы проходят на вход модулятора 10 уровня назализации, управляемого внешним на пряжением. При синтезе назальных звуков на выходе модулятора 10 появляется сигнал, который поступает на вход фильтров 11 носовых формант. Кроме того, напряжение с управляющего входа модулятора 10 поступает на второй управляющий вход фильтра 5 первой форманты для модулирования для синтеза назальных звуков эффекта увеличения декремента затухания колебаний первой форманты. С выхода фильтров 11 сигнал подается на второй вход усилителя-сумматора 9.

Генератор 12 шулема вырабатывает широкополосный шумовой сигнал, который поступает на вход модулятора 13 уровня шума, управляемого внешним напряжением. При синтезе шумовых согласных с выхода модулятора 13 сигнал попадает на вход амплитудного модулятора 14 шума, который пропускает шумовой сигнал на вход сумматора 15 в случае отсутствия сигнала на его у правляющем входе. При синтезе звонких согласных на управляющий вход а мплитудного модулятора 14 шума поступает сигнал с выхода модулятора 3 амплитуды тона, который прерывает прохождение шумового сигнала на время существования импульса основного тона, В результате при синтезе звонких согласных на интервале времени между соседними импульсами основного тона возникают вопышки шума, что соответствует механизму образования звонких согласных и обеспечивает натуральность их воспроизведения при синтезе. На второй вход сумматора

15 поступает импульс с выхода генератора 18 одиночных им пульсов, который моделирует импульс, аналогичный импульсу давления, образующемуся при разрыве смычки взрывных согласных. С выхода сумматора i15 суммарный сигнал подается на вход фильтра 16 шумовой форманты, резонансная частота которого управляется внешним напряжением. На

479107

5 выходе фильтра 16 образуется узкополосный шумовой сигнал, который посту пает на вход фильтра 17 шумовой антиформанты, управляющий вход которого связан с у правляющим входом фильтра 16. Сокращение количества управляющих сигнал-параметров возможно благодаря наличию статистической линейной связи между частотой шумовой форманты и шумовой антиформа нты. Совместное,применение фильтра 16 шумовой форманты и фильтра

17 шумовой антиформанты обеспечивает естественность синтеза шумовых звуков.

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

Предмет изобретения

Формантный синтезатор речи, содержащий генератор шума, соединенный с модулятором уровня шума и через модулятор уровня аспирации с одним из входов сумматора формантных колебаний, второй вход которого подключен к фильтру первой форма ITbl, а выход через последовательно соединенные фильтры второй форманты и высших формант подключен к усилителю-сумматору; генератор импульсов, соединенный через формирователь с модулятором амплитуды тона и с последовательно подключенными модулятором уровня назализации, фильтром носовых формант и

5 усилителем-сумматором; фильтр шумовой форманты, соединенный через фильтр шумовой антиформанты с усилителем-сумматором, и генератор одиночных импульсов, о т л и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения каче10 ства синтезируемой речи, он содержит сумматор амплитуды тона, один вход которого соединен с модулятором амплитуды тона, второй — с генератором одиночных импульсов, а выход подключен к фильтру. первой форман15 ты; амплитудный модулятор шума, соединенный с модулятором уровня шума и модулятором амплитуды тона; сумматор шумового сигнала, один вход которого подключен к амплитудному модулятору шума, второй — к генера20 тору импульсов, а выход соединен с фильтром шумовой форманты; фильтр флуктуации, подключенный к генератору шума; сумматор флуктуации, соединенный с фильтром флуктуации, с генератором импульсов и формиро25 вателем; при этом фильтр первой форманты подключен к модулятору уровня назализации,