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[5][_]
Physical
(9/ 22)
[6][_]
2 M
(11)
[7][_]
12 msec
(4)
[8][_]
de 2 M
(1)
[9][_]
92 msec
(1)
[10][_]
-22179 d
(1)
[11][_]
98,2 percent
(1)
[12][_]
180 seconds
(1)
[13][_]
de 12 bits
(1)
[14][_]
2 W
(1)
[15][_]
Gene Or Protein
(6/ 19)
[16][_]
Etre
(9)
[17][_]
HAI
(4)
[18][_]
Est-a
(2)
[19][_]
Fre
(2)
[20][_]
DANS
(1)
[21][_]
Nal
(1)
[22][_]
Disease
(2/ 7)
[23][_]
Bruit
(5)
[24][_]
Tic
(2)
[25][_]
Molecule
(4/ 5)
[26][_]
Br
(2)
[27][_]
DES
(1)
[28][_]
pronon
(1)
[29][_]
H-
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522179A1
Family ID 2011390
Probable Assignee Sony Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE ET APPAREIL DE RECONNAISSANCE DE PAROLES PERMETTANT
DE RECONNAITRE DES PHONEMES PARTICULIERS DU SIGNAL VOCAL QUELLE QUE
SOIT LA PERSONNE QUI PARLE
Abstract
_________________________________________________________________
A.PROCEDE DE RECONNAISSANCE D'UN PHONEME CONTENU DANS UN SIGNAL VOCAL.
B.PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'ON PRODUIT UN SIGNAL ELECTRIQUE
REPRESENTANT LE SIGNAL VOCAL POUR EN EXTRAIRE UN PREMIER SIGNAL DE
PARAMETRES ACOUSTIQUES DU SIGNAL ELECTRIQUE REPRESENTANT UNE
INFORMATION DE PHONEME DU SIGNAL VOCAL ET ON DETECTE LES TRANSITIONS
SILENCE-PHONEME OU PHONEME-PHONEME.
C.L'INVENTION CONCERNE LA RECONNAISSANCE D'UN SIGNAL VOCAL.
Phoneme recognition uses the silence-phoneme and phoneme-phoneme
transition spectral information rather than the phoneme information
itself. The transition detector features first and second differences
in level for each frequency band.
Description
_________________________________________________________________
"Procede et appareil de reconnaissance de paroles permettant de
reconnaitre des phonemes particuliers du signal vocal quelle que soit
la personne qui parle" Un appareil de reconnaissance de paroles,
connu, permet de reconnaitre les phonemes prononces par une personne
determinee Pour utiliser ce type d'appareil, la personne qui parle
prononce une liste de mots a reconnaitre; les differents elements du
circuit detectent les parametres acoustiques des mots, par exemple un
ensemble de filtres passe-bande et enregistrent ces parametres dans
une memoire Puis, lorsqu'ulterieurement la personne utilise les memes
mots dans une conversation normale, l'appareil permet de detecter les
parametres acoustiques de ces mots, de les comparer a des parametres
acoustiques prealablement enregistres et lorsque les deux types de
parametres coincident, l'appareil "reconnait" les mots ainsi prononces
en dernier lieu Pour s'adapter aux cas dans lesquels la personne peut
parler plus rapi- dement ou plus lentement a des moments differents
(par exemple la personne peut parler plus lentement lorsqu'elle ecoute
les mots que dans une conversation normale), on peut extraire une
serie de temps dans les parametres acoustiques, a des intervalles
reguliers, par exemple toutes les cinq ou vingt msec et utiliser cette
serie pour reconnaitre les mots.
Le type d'appareil decrit ci-dessus doit enregistrer au prealable tous
les parametres acoustiques de tous les mots a reconnaitre et necessite
ainsi une capacite d'enregistrement de memoire enorme; cet appareil
doit egalement effectuer un grand nombre de calculs mathematiques La
fonction "coincidence du temps' necessite par exemple un volume
considerable de calculs et depasse la possibilite de la plupart des
processeurs de donnees.
Si les bases de temps ne sont pas suffisamment accordees, la
reconnaissance peut etre erronee.
Il a ete propose un autre procede de reconnais- sance de la voix qui
permet de reconnaitre des phonemes individuels, comme par exemple les
sons A, I, U, E, 0, K, S, T, etc et les syllabes KA, KI, KU, etc. Le
procede mentionne en dernier lieu,qui permet de reconnaitre facilement
des phonemes tels que des voyelles ou analogues ayant des parties
quasi-fixes, presente l'inconvenient important que des phonemes ayant
des carac- teristiques phonetiques courtes telles que les consommes
occulsives (K, T, P, etc) sont extremement difficiles a organiser en
phonemes utilisant des parametres acoustiques.
Pour remedier a cette difficulte, il a ete propose d'affiner le
procede propose ci-dessus en enregis- trant les phonemes prononces de
facon discrete Les phonemes qui sont prononces de facon diffuse sont
reconnus par l'adaptation de leur base de temps utilisant les
techniques de adaptation de temps" analogues a celles decrites
ci-dessus et les phonemes ayant des caracteristiques phonetiques
courtes telles que les consommes occlusives (K, T, P, etc) mentionnees
cidessus, peuvent se reconnaitre plus facilement Toutefois, ce procede
presente une utilisation limitee a cause du grand nombre de calculs
mathematiques necessaires pour faire coincider les bases de temps En
outre, lorsque le procede est utilise pour reconnaitre les phonemes de
n'importe quelle personne et non ceux d'une personne particuliere, les
proprietes des parametres acoustiques sont tellement dispersees du
fait des differences individuelles dans la conversation que la
reconnaissance des phonemes est theoriquement impossible en procedant
seulement a la mise en coincidence des bases de temps comme cela a ete
decrit ci-dessus.
Ainsi, d'autres procedes ont ete proposes.
Un de ces procedes consiste a enregistrer un ensemble de parametres
acoustiques qui peut representer un mot, puis de reconnaitre les
phonemes sur la base de coincidence approchee entre ces parametres
acoustiques Un autre procede convertit l'ensemble d'un mot en des
parametres de dimensions fixes, puis evalue ces parametres ou les
distingue en utilisant une fonction discriminatoire.
Toutefois, ces procedes, comme les autres procedes prece- demment
mentionnes, demandent une grande capacite de memoire et un grand
nombre de calculs mathematiques, ce qui reduit considerablement le
nombre de mots susceptibles d'etre reconnus.
Une propriete des signaux de voix est l'existence dans ceux-ci de
transitions, points auxquels un phoneme se transforme en un autre ou
auxquels un silence devient un phoneme ou inversement on connait des
procedes de detection de telles transitions mais il n'existe aucun
procede ou appareil connu permettant de reconnaitre efficacement et
reellement la voix en utilisant les transitions.
La presente invention a pour but de creer un procede et un appareil de
reconnaissance de phonemes particuliers dans un signal vocal et qui
permet de remedier aux inconvenients des procedes et appareils connus,
de facon a permettre facilement et certainement de reconnaitre des
phonemes particuliers sans comprimer ni dilater des series de temps
des parametres acoustiques pour faire coincider leur base de temps et
qui ne necessitent pas de prononciation prealable des mots a
reconnaitre.
L'invention a egalement pour but de creer un procede et un appareil
pour reconnaitre des phonemes particuliers dans un signal vocal,
necessitant moins de capacite de memoire que les procedes et appareils
de l'art anterieur sans reduire le nombre de mots susceptibles d'etre
reconnus et permettant de detecter les transitions du signal vocal
pour permettre l'utilisation de l'infor- mation des phonemes au niveau
des transitions pour reconnaitre l'information de phoneme contenue
dans les signaux vocaux.
L'invention a egalement pour but de creer un procede et un appareil
generant a partir d'un signal de parametre acoustique contenant une
information de phoneme (ou plus simplement appelee "phoneme") d'un
signal de transition d'un signal vocal et qui peut s'evaluer pour
indiquer la position du signal vocal d'une transition silence-phoneme
ou d'une transition phoneme-phoneme.
Selon une caracteristique de l'invention, pour reconnaitre des
phonemes particuliers dans un signal vocal ayant des transitions
silence-phoneme ou phoneme- phoneme, il est prevu un signal electrique
qui represente le signal vocal et un premier signal de parametre
acoustique produit a partir du signal electrique de facon a contenir
l'information de phoneme du signal vocal; un signal transitoire et
genere par l'information de phoneme dans le premier signal de
parametre acoustique pour indiquer la position du signal vocal de la
transition; le premier signal de parametre acoustique est enregistre
et a partir de ce premier signal de parametre acoustique ainsi enre-
gistre, on forme un second signal de parametre acoustique en utilisant
le signal de transition de facon que le second signal de parametre
acoustique contienne l'information de phoneme du signal vocal au
niveau de la transition, de facon a permettre la comparaison du second
signal de para- metre acoustique avec l'information de phoneme,
connue, pour reconnaitre l'information de phoneme du signal vocal.
Suivant une autre caracteristique de l'invention, on detecte la
transition d'un signal vocal ayant des transitions silence-phoneme et
phoneme-phoneme a l'aide d'un signal de parametre acoustique contenant
l'information de phoneme du signal vocal; on separe un ensemble
d'images de temps du signal de parametre acoustique en un ensemble de
signaux de bandes de frequence, chacun de ces signaux de bandes de
frequence representant un niveau de puissance du signal de parametre
acoustique dans une bande de frequence particuliere et dans l'image de
temps, on calcule. le niveau de puissance moyen de chaque image de
temps a partir des signaux de bandes de frequence; on calcule un
ensemble de premier niveau de difference, entre le niveau de puissance
moyen pour chaque image de temps et l'ensemble des niveaux de
puissance pour la meme image de temps Puis, pour toutes les bandes de
frequence, on calcule un ensemble de seconds niveaux de difference
entre 1) le plus faible des niveaux de difference de chaque bande de
frequence pour l'ensemble des images de temps et 2) chaque premier
niveau de difference de la meme bande de frequence de l'ensemble des
images de temps et la somme de tous les seconds niveaux de difference
est alors calculee de facon que cette somme comprenne un signal
transitoire qui peut etre evalue pour detecter les transitions du
signal vocal -
La presente invention sera decrite plus en detail a l'aide des dessins
annexes, dans lesquels: les figures 1 A et IB sont des schemas
montrant les variations des phonemes d'un signal vocal constituant
l'element fondamental du procede et de l'appareil de reconnaissance de
paroles selon l'invention, la figure 2 est un schema-bloc d'un
appareil de reconnaissance de paroles correspondant a un mode de
realisation de l'invention, les figures 3 A a 3 H sont des diagrammes
representant differents signaux generes par l'appareil presente a la
figure 2, la figure 4 est un tableau qui montre le fonctionnement
general du procede selon l'invention, les figures SA a 51 sont des
graphiques servant a expliquer un procede de detection de transition
selon l'art anterieur, la figure 6 est un schema-bloc de principe d'un
circuit comportant l'appareil de la figure 2 pour generer des signaux
de transition silence- phoneme et phoneme-phoneme, les figures 7 A a 7
C sont des graphiques montrant la relation entre la courbe d'un signal
vocal, les phonemes et les transitions dans le signal vocal et le
signal de transition genere par le circuit represente a la figure 6.
DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFERENTIEL DE
L'INVENTION -
Le procede et l'appareil de reconnaissance de voix ou de paroles selon
la presente invention utilisent avantageusement des caracteristiques
inherentes a la conversation En general, on prononce des phonemes
etires tels que des voyelles et des occlusives (S, H, etc).
La prononciation de la voyelle, par exemple "HAI' (qui correspond a
l'expression "OUI" en japonais) se decompose comme suit "silence H A
-I silence" comme le montre schematiquement la figure 1 Le symbole "+"
correspond a un silence et le symbole " -I " correspond a une
transition, qu'il s'agisse d'une transition silence-phoneme ou d'une
transition phoneme-phoneme On peut prononcer le meme mot "HAI" soit
comme le montre la figure l A ou soit comme le montre la figure l B La
figure l A montre que chaque partie
2522 I 79 ou segment quasi-fixe forme par les phonemes H, A, I a une
duree qui peut varier suivant la prononciation Toutefois, la
transition silence-phoneme ou la transition phoneme- phoneme (la
partie ou segment entre les parties quasi-fixes representees aux
figures IA et 1 B par des traits obliques) a une duree qui change tres
peu en fonction de la pronon- ciation Cela signifie que chaque fois
que le mot est prononce, la base de temps du segment quasi-fixe peut
varier mais la base de temps des transitions est relativement
constante.
Un appareil utilisant cette propriete de la parole pour reconnaitre
des phonemes particuliers dans un signal vocal selon un mode de
realisation de l'invention est represente a la figure 2 A la figure 2,
le bloc en trait plein A represente un dispositif transformant un
signal vocal en un signal electrique representant le signal vocal et
comprenant un microphone 1 et un amplificateur 2 Le bloc en trait
plein B comporte un filtre passe-bas 3, un convertisseur
analogique-numerique (A/D) 4, un registre a decalage 6, un circuit
rapide de transformation de Fourier (FFT) 8 et un detecteur de spectre
de frequence 9; ce circuit donne un premier signal de parametre qui
contient l'information de phoneme du signal vocal pris dans le signal
electrique fourni par la section ou le dispositif A. Un bloc en trait
plein C comporte un circuit d'accentuation ou de ponderation 10 et un
circuit de detection de tran- sition 20 Le circuit de detection 20
genere un signal de transition qui indique la position d'une
transition silence-phoneme ou d'une transition phoneme-phoneme dans le
signal vocal en utilisant l'information de phoneme dans le premier
parametre-acoustique, ce signal ayant ete pondere par le circuit 10 Un
bloc D entoure d'un trait en pointilles constitue un circuit
comprenant le circuit d'accentuation
, un premier diviseur de bandes 11, un circuit logarith- mique 12, un
premier circuit de transformation de Fourier discrete (DFT) 13, une
memoire d'enregistrement 14 et un second circuit (DFT) 15 Le circuit D
donne un second signal de parametre acoustique a partir du premier
signal de parametre acoustique en utilisant le signal de transition du
circuit de detection 20 Le second signal de parametre acoustique
contient une information de phoneme de la voix du signal au niveau des
transitions.
En fonctionnement, un signal du microphone l est applique par
l'amplificateur de microphone 2 et le filtre passe-bas 3 dont la
frequence est inferieure a
5.5 k Hz, a un convertisseur A/D 4 Un signal d'echantil- lonnage de 12
5 k Hz (qui se produit a un intervalle de tpsec) est fourni par un
generateur de cadence 5 au convertisseur A/D 4 de facon a transformer
le signal vocal suivant la cadence de la cadence d'echantillonnage en
un signal numerique Le signal vocal numerique ainsi converti est
fourni a un registre a-decalage 6 a 5 x 64 mots et un signal de
cadence d'image d'un intervalle de 5 12 msec. est fourni par le
generateur de cadence 5 a un compteur qui- naire 7 L'etat de comptage
est fourni au registre 6 de sorte que le signal vocal est decale a
chaque fois de 64 mots, si bien que le registre 6 donne un signal
vocal decale de 4 x 64 mots.
Le signal de 4 x 64 (= 256) mots derive du registre 6 est applique au
circuit FFT 8 Dans le circuit FFT 8, on suppose que la fonction d'onde
representee par nf donnees d'echantillonnage contenues dans une duree
T soit egale: Unf T(f) La transformation de Fourier de la fonction
d'onde U T(f) nf donne un signal correspondant a la formule suivante
Unf T(f) = T/2 U nf-T(f)e-2 jf dt nf 5-T/2 =Ul nf T(f)+U 2 f T(f) Le
signal du circuit FFT 8 est applique a un detecteur de spectre de
puissance 9 qui donne un signal de soectre de puissance correspondant
a la formule suivante: U 2 = 21 nf T(f+g 22 nf T(f) Comme le signal
resultat de la transformation de Fourier est symetrique par rapport a
l'axe des frequences, la moitie des nf donnees d'echantillonnage
resultat de la transformation de Fourier sont redondantes et peuvent
etre negligees, ce qui se traduit par 1/2 nf donnees.
Le signal de 256 mots applique au circuit FFT 8 mentionne ci-dessus
est transforme et genere comme signal de spectre de puissance de 128
mots Le signal de spectre de puissance contient le premier signal de
parametre acoustique et l'information de phoneme du signal de vocal
necessaire pour permettre la reconnaissance de voix selon la presente
invention. Le signal de spectre de puissance de 128 mots est applique
au circuit d'accentuation ou de ponderation 10 qui en assure la
ponderation pour corriger dans le sens de l'audition Par exemple, le
signal de spectre de puissance peut etre pondere pour accentuer la
composante haute frequence du signal vocal et assurer que l'informa-
tion de phoneme qui s'y trouve soit proprement representee pour
l'execution de la partie restante du procede de reconnaissance de voix
En d'autres termes, le circuit de ponderation 10 pondere selectivement
le niveau de la puissance du premier signal de parametre acoustique
pour representer de facon plus precise l'information de phoneme
contenue dans le signal vocal.
Le signal pondere est applique au premier circuit diviseur de bandes
11 qui le divise par exemple en trente deux bandes correspondant a une
echelle de mel de frequence adaptee aux caracteristiques auditives du
signal vocal Si les bandes fournies par le circuit diviseur de bandes
1 il ne coincident pas avec les points representant les 128 nots du
signal de spectre de puissance, le signal en des points non
coincidants est place dans les bandes adjacentes de facon
proportionnelle pour donner une representation aussi precise que
possible entre trente deux bandes de l'information contenue dans le
signal a 128 mots Dans tous les cas, le signal de spectre de puissance
128 mots est comprime en un signal de 32 mots.
Le signal comprimi est alors fourni au circuit logarithmique 12 qui le
convertit dans le logarithme de chaque bande On exclue ainsi toute
redondance du signal de spectre de puissance par exemple par suite de
la ponderation du circuit d'accentuation 10 Le logarithme du spectre
de puissance: log l U f T(f)j contient un parametre de spectre x(i) (i
= O, 1, 31) qui est fourni au premier circuit DFT 13 Dans ce cas, si
le nombre de bandes divisees est egal a M, le premier circuit DFT 13
effectue la transformation de Fourier, discrete, de 2 M-2 points avec
le parametre a I{ dimensions, x(i) (i = O, 1, M-1) comme nombre reel,
etant donne la symetrie des parametres pour les 2 M-1 On a ainsi x
X _ 2-
(m)= O X(i > 21 r 2 m-2 avec Wm 2 m_ 2 =e j (2 M-2-m percent m= 0,1,,2
f-3 En outre, comme la fonction suivant laquelle se fait la presente
transformation de Fourier, discrete, est une fonction paire l-2 M-2 r
2 m) -c os M on obtient: 2 M-3 ri-m X(m)=i = O k(i)cos M:l Les
parametres acoustiques qui representent la caracteristique enveloppe
du spectre de puissance sont extraits par la premiere transformation
de Fourier, discrete.
Comme pour le parametre de spectre xi ainsi traite selon la
transformation DFT, les valeurs des P dimensions de O a P-1 (par
exemple P = 8) en sont extraites et, en les prenant comme parametres
locaux L(p) (p = O, 1, P-l), on a: 2 M-3 T-i'p L(P)= = x(i)c OS-M-/
Comme le parametre du spectre est symetrique, en posant X(i) = x(2
M-i-2) bn peut exprimer les parametres locaux L(p) comme suit: L
c=X(e)+,z M-2 'lcos 2 M'- + cos((2 M-2-i)Pl+x(M 1)cos_
(p = 0, 1, P-l).
De cette facon, le signal de 32 mots du premier diviseur de bandes 11
est une nouvelle fois comprime jusqu'a P mots (par exemple, P = 8) Les
parametres locaux L(p) comportent un troisieme signal de parametre
acoustique obtenu par conversion du premier signal de parametre
acoustique en un nombre moindre de signaux de bandes de frequence.
Les parametres locaux L(p) sont fournis a la memoire d'enregistrement
14 qui se compose d'une matrice de sections de memoire, par exemple a
16 rangees (une rangee etant formee de P mots) dans laquelle les
parametres locaux L(p) sont enregistres a leur tour a chaque dimension
et qui recoit le signal de cadence d'images a un intervalle de 5 12
msec fourni par le generateur de cadence 5 Le parametre de chaque
rangee est ainsi decale a son tour dans la direction laterale Ainsi,
la memoire d'enregis- trement 14 enregistre les parametres locaux L(p)
de P dimensions a des intervalles de 5 12 msec dans 16 images (81 92
msec) et les parametres locaux L(p) sont mis a jour par la cadence
d'images.
Le signal du circuit d'accentuation 10 est fourni au circuit de
detection de transition 20 pour detecter la position des transitions
entre les phonemes et entre les phonemes et les silences.
Un signal de transition T(t >, qui indique la position du signal vocal
d'une transition, est fourni par le circuit 20 a la memoire de
stockage 24 qui, lorsque le parametre local L(p) correspondant a
l'instant du signal de transition est decale vers la huitieme rangee,
assure la lecture de la memoire de stockage 14 A la lecture de la
memoire de stockage 14, les signaux de 16 images sont lus dans la
direction laterale pour chaque dimension P et les signaux ainsi lus
sont fournis au second circuit
DFT 15.
Le second circuit DFT 15 effectue une trans- formation de Fourier
discrete DFT analogue au premier circuit DFT 13 On extrait ainsi la
caracteristique d'enveloppe des changements de serie des parametres
acoustiques Les valeurs des Q dimensions allant de O a Q-1 (par
exemple Q = 3) sont derivees des signaux DFT du second circuit DFT 15
Toutefois, cette seconde fonction DFT est executee pour chaque
dimension P pour donner les parametres de transition K(pq) (p = O, 1,
P-1 et q = 0, 1, Q-1) d'un total de Px Q (= 24) mots avec K(O O)
representant la puissance de la courbe vocale pour des raisons de
normalisation de puissance lorsqu'on peut obtenir p = 0, q = 1 jusqu'a
Q. Les figures 3 A a 3 H montrent les differents signaux obtenus dans
l'appareil represente selon l'invention La figure 3 A montre la courbe
du signal vocal correspondant a la prononciation de "HAI" telle que le
signal est fourni par l'amplificateur 2 La figure 3 B montre de facon
generale la configuration du signal tran- sitoire genere par le
circuit 20 Le spectre de puissance global du signal vocal de la figure
3 A est represente a la figure 3 C qui represente l'information
contenue dans le premier signal de parametre acoustique A titre
d'exemple, le spectre de puissance de la transition "H RA" est
represente a la figure 3 D Le signal pondere est represente a la
figure 3 E La figure 3 F montre ce meme signal comprime suivant
l'echelle des unites mel; ce signai est transforme selon une
transformation de Fourier discrete pour donner le signal represente a
la figure 3 G et lorsque les 16 images de temps avant et arriere sont
combinees en matrice, on obtient les signaux representes a la figure 3
H La seconde transformation de Fourier, discrete, dans la direction de
la base de temps, ou axe t, donne alors les parametres de transition
K(p,) formant les seconds signaux de parametres acoustiques contenant
l'information de phoneme du signal vocal au niveau des transitions.
Les parametres de transition K(pq) sont fournis a un circuit de calcul
de la distance de Mahalanobis 16; un coefficient de faisceau fourni
d'une memoire de reference 17 est egalement applique au circuit de
calcul de la distance de Mahalanobis 16 qui permet le calcul de la
distance de Mahalanobis pour chacun des coefficients du faisceau Les
coefficients du faisceau sont obtenus a partir des parametres de
transition provenant de la prononciation de plusieurs personnes en
utilisant un appareil analogue a celui deja decrit, puis par
classement des parametres de transition en fonction du contenu des
phonemes et analyse statique de ceux-ci.
La distance de Mahalanobis ainsi calculee est fournie par le circuit
16 a un circuit d'evaluation 18 qui determine les transitions
particulieres representees par les parametres de transition respectifs
Cette information est alors fournie a la bande de sortie 19.
De facon plus detaillee, pour 12 mots par exemple, "a AI", "IIE" et "
O (ZERO)" jusqu'a " 9 (KYU en japonais)", on applique la voix d'un
certain nombre de personnes (on utilise de preference plus de cent
personnes), au prealable a un appareil pour detecter la nature des
transitions de la conversation et generer les parametres de transition
correspondant a de tels mots Ces parametres de transition sont classes
dans un tableau comme celui represente par exemple a la figure 4, puis
sont analyses statistiquement pour chaque classification ou faisceau.
Pour un echantillon arbitraire R(a) (r = 1, r,n 2 24, et a represente
l'iddice du faisceau, par exemple a = l correspond a + H et a = 2
correspond a H- >A; N represente le nombre de personnes), on calcule
la matrice de covariance definie par la formule suivante Ar
=SE(Rr_i(a)(R(a) r,s r,n r s,n s dans laquelle R (a) = E(R(a)) et E
represente la moyenne r r,n de l'ensemble Puis on determine la matrice
inverse, c'est-a-dire Br S tn) rs Ainsi, la distance entre un
parametre de transition arbitraire K et un faisceau a s'obtient comme
r distance de Mahalanobis suivant la formule ci-apres
-22179 d -(a (a) (a) D(K ra)EE(k r-Rr)Br S (Kr R (a) (a) Ainsi, pour
rechercher Brs et Rr sont enregistres en memoire dans la memoire de
reference 17, on calcule la distance de Mahalanobis entre le parametre
de transition arbitraire du signal vocal d'entree-et le faisceau a
l'aide du circuit de calcul de la distance de
Mahalanobis 16.
Le circuit de calcul de la distance de Mahalanobis 16 donne la
distance minimale pour chaque transition du signal vocal d'entree par
rapport a chaque faisceau L'ordre-des transitions est alors fournies
au circuit d'evaluation 18 pour effectuer la reconnaissance et
determiner l'arret de la voie appliquee a l'entree Par exemple, pour
chaque mot, on calcule la distance de mot a l'aide de la valeur
moyenne de la racine carree de la distance minimale entre les
parametres de transition respectifs et les faisceaux Dans le cas de
transitions qui ont disparu, l'appareil recherche un ensemble de types
de transitions qui peuvent se placer dans les zones ayant disparu
Toutefois, les mots ayant une transition d'ordre differente de celle
du tableau sont rejetes Puis, le mot de la distance de mot minimal est
reconnu et est evalue.
Ainsi, selon l'invention, comme on detecte les variations des phonemes
au niveau des transitions, les fluctuations a base de temps ne
constituent pas un facteur dans la reconnaissance des phonemes, ce qui
permet de reconnaitre de facon satisfaisante les phonemes de toute
personne De plus, comme les parametres sont generes au niveau des
transitions comme cela a ete decrit ci-dessus, et que l'on peut
reconnaitre une transition en 24 dimensions, la reconnaissance peut se
faire tres facilement et avec une grande precision.
Dans un essai fait a l'aide de l'appareil ci-dessus, on a utilise 120
personnes pour donner les informations de reference correspondant a
120 mots et d'autres personnes ayant utilise les me:'e 120 mots On a
obtenu un coefficient de reconnaissance moyenne egal
A 98,2 percent.
De plus, on peut par exemple classer les termes "H A" de L'expression
"HAI" et "H A" de 8 (HACHI)" c'est-a-dire la prononciation du chiffre
8 en japonais, dans le meme faisceau C'est pourquoi la meme transition
peut s'appliquer a la reconnaissance le difr- rents mots Ainsi, on
peut reconnaitre sans diffizalte un grand nombre de mots Pour cela, si
ie nombre des phonemes a reconnaitre est egal a x, on calcule les
faisceaux d'environ -y n=O 1 =-w n, Le circuit additionneur 27 donne
ainsi la somme d'un ensemble de seconds niveaux de difference Chaque
second niveau de difference contient la difference entre le minimum du
premier niveau de difference d'une bande de frequence et chacun des
autres premiers niveaux de diffe- rence de cette bande de frequence
Dans le present exemple, on a 180 seconds niveaux de difference (20
bandes de frequence pour 9 images de temps) et 20 des seconds niveaux
de difference seront nuls Dans tous les cas, la somme des seconds
niveaux de difference est le parametre de transition T(t) Ce parametre
T(t) est applique a un circuit d'evaluation du maximum 28 qui detecte
la position des transitions contenues dans le signal vocal d'entree.
Ces positions sont indiquees a la borne de sortie 29 pour etre fournis
a la memoire 14 sur la figure 2.
Comme le parametie T(t) est defini par w image de temps, on reduit au
minimum la formation de maxima faux ou de maxima multiples Les figures
7 A a 7 C montrent la prononciation de l'expression, par exemple
"ZERO" Un signal numerique de 12 bits, avec une frequence d'echan-
tillonnage de 12 5 k Hz presente 256 points qui sont transformes selon
la transformation de Fourier rapide a la periode d'image de 5 12 msec
La detection de la transition se fait pour un nombre de bandes N egal
a 20, la polarisation B est nulle et le nombre d'images de temps 2 W +
1 etant egal a 9 La figure 7 A montre les ondes du son de la voix; la
figure 7 B montre les phonemes et les transitions; la figure 7 C
montre le signal de transition T(t) dans lequel des maxima bien
definis sont generes aux transitions respectives de "silence -, Z", "Z
- >E", "E - >R", "R- >O" et " 0 >silence" Bien que certains maxima et
certaines vallees etrangeres 2 puissent se former au cours des
silences etant donne le bruit de fond, on peut pratiquement les
reduire a zero en augmentant la polarisation B, comme le montre les
lignes en pointilles a la figure 7 C. Le circuit d'evaluation de
maxima 28 localise les transitions du signal vocal par echantillonnage
dans le temps du signal de transition T (t) Cela se comprend le mieux
en examinant le trace de T (t) en fonct ion du temps, selon la figure
7 C Le circuit d'evaluation de maxima 28 identifie comme transition un
maximum T(t) se produisant au milieu d'un intervalle de temps
predeter- mine T(t) est controle en permanence pour detecter les
maxima qui se produisent au milieu de l'intervalle de temps Si la
duree de l'intervalle de temps est choisie de facon avantageuse,
seules les transitions (vraies) telles que celles representees a la
figure 7 C seront detectees Les petits maxima entre les transitions
reelles ne risquent de se produire que tres rarement au milieu des
intervalles de temps de tout echantillon de T(t) sur cet intervalle De
plus, etant donne qu'en definitive la reconnaissance des phonemes
depend de l'obtention de la plus proche coincidence entre l'infor-
mation de phoneme au niveau des transitions et l'infor- mation de
phoneme de difference, toute legere et peu frequente erreur
d'identification des transitions n'influence pas de facon
significative la proportion selon laquelle l'appareil represente a la
figure 2 reconnait de facon precise les phonemes contenus dans un
signal vocal.
On peut ainsi detecter les transitions dans un signal vocal En
utilisant le circuit de detection de transition 20 selon l'invention,
on peut detecter la position des transitions independamment des
differences d'accentuation des phonemes particuliers ou des variations
de niveau du signal vocal.
En outre, le circuit selon l'invention servant a la reconnaissance de
phonemes particuliers contenus dans un signal vocal n'est pas limite
au procede et a l'appareil decrit ci-dessus et peut egalement
s'appliquer au cas de la detection d'un segment fixe entre les
transitions et si les bases de temps des segments fixes coincident en
utilisant les transitions detectees.
En outre, le circuit de detection de transition selon l'invention peut
egalement etre utilise efficacement pour analyser les transitions d'un
signal de voix de synthese.
Claims
_________________________________________________________________
1) R E V E N D I C A T IO N S ) Procede pour reconnaitre des phonemes
particuliers dans un signal vocal ayant des transitions
silence-phoneme et phoneme-phoneme, procede caracterise en ce qu'on
produit un signal electrique representant le signal vocal pour deduire
un premier signal de parametre acoustique qui contient l'information
de phoneme du signal vocal, on genere un signal de transition a partir
de l'information de phonene de ce premier signal de parametre
acoustique indiquant la position du signal vocal d'une transition, on
enregistre ce premier signal de parametre acoustique qui reproduit un
second signal de parametre acoustique a partir du premier signal de
parametre acous- tic en utilisant ce signal de transition, le second
signal de parametre acoustique contenant l'information de phoneme du
signal vocal de la transition, le second signal de parametre
acoustique pouvant se comparer avec l'infor- mation phonetique connue
pour reconnaitre l'information phonetique du signal vocal.
2) Procede de reconnaissance selon la revendication 1, caracterise en
ce que la phase de produc- tion d'un premier signal de parametre
acoustique consiste a fournir a partir d'un signal electrique
analogique un signal electrique numerique representant le signal
vocal, a enregistrer a son tour un ensemble de signaux numeriques dans
un registre, a produire le premier signal de parametre acoustique a
partir des signaux numeriques enregistres en effectuant une
transformation de Fourier d'un ensemble de signaux numeriques
enregistres.
3) Procede de reconnaissance selon la revendication 1, caracterise en
ce que l'operation de generation d'un signal de transition consiste a
separer un ensemble d'images de temps du premier signal de parametre
acoustique en un ensemble de signaux de bandes de frequence, chaque
signal de bande de frequence representant un niveau de puissance du
premier signal de parametre acoustique dans une bande de frequence
particuliere et pour une image de temps, a calculer a partir de cet
ensemble de signaux de bandes de frequence un niveau de puissance
moyen pour chaque image de temps, a calculer pour toutes les images de
temps un ensemble de premiers niveaux de difference entre le niveau de
puissance moyen de chaque image de temps et l'ensemble de niveau de
puissance de la meme image de temps, a calculer pour toutes les bandes
de frequence un ensemble de seconds niveaux de difference entre: 1) le
plus bas des premiers niveaux de diffe- rence dans chaque bande de
frequence de l'ensemble des images de temps et 2) chacun des premiers
niveaux de difference de la meme bande de frequence sur cet ensemble
d'images de temps et a calculer la somme de tous les seconds niveaux
de diffe- rence, cette somme contenant le signal de transition qui
peut s'evaluer pour detecter les transitions du signal vocal. )
Procede de reconnaissance selon la revendication 3, caracterise en ce
que l'operation de generation du signal de transition comporte en
outre une operation d'evaluation du signal de transition pour detecter
ses maxima, par echantillonnage dans le temps du signal de transition
en utilisant un intervalle de temps predetermine et en identifiant
comme niveau maximum chaque maximum du signal de transition qui arrive
au milieu de l'intervalle de temps pour localiser ainsi les
transitions dans le signal vocal. ) Procede de reconnaissance selon la
revendication 4, caracterise en ce que chaque premier niveau de
difference est la difference entre le logarithme du niveau de
puissance moyen respectif et le logarithme du niveau de puissance
respectif, de facon a reduire au minimum l'influence des variations
d'accentuation d'un phoneme a un autre suivant la personne qui parle
sur les premiers niveaux de difference. ) Procede de reconnaissance
selon la revendication 5, caracterise en ce qu'une accentuation est
appliquee a chaque niveau de puissance moyen et a chaque niveau de
puissance avant le calcul de leur logarithme; de facon a reduire au
minimum l'influence de bruits etrangers pendant les silences du signal
vocal sur les premiers niveaux de difference. ) Procede de
reconnaissance selon la revendication 6, caracterise en ce que
l'operation de generation comporte en outre une ponderation selective
des niveaux de puissance du premier signal de parametre acous- tic
pour representer de facon precise l'information de phoneme de ce
signal vocal. ) Procede de reconnaissance selon la revendication 1,
caracterise en ce que l'operation d'enre- gistrement consiste a
separer le premier signal de parametre acoustique en un ensemble de
signaux de bandes de frequence, a convertir le premier signal de
parametre acoustique en un troisieme signal de parametre acoustique
compose d'un nombre moins grand de signaux de bandes de frequence et
contenant l'information de phoneme dans le premier signal de parametre
acoustique et a enregistrer ce troisieme signal de parametre
acoustique pour servir a produire le second signal de parametre
acoustique a partir du premier signal de parametre acoustique ainsi
converti. ) Procede de reconnaissance selon la revendication 8,
caracterise en ce qu'en outre on pondere le niveau de puissance du
premier signal de parametre acoustique pour representer de facon
precise 17 information de phoneme du signal vocal. ) Appareil de
reconnaissance de phonemes particuliers contenus dans un signal vocal
ayant des transitions silence-phoneme et des transitions phoneme-
phoneme, appareil caracterise en ce qu'il se compose d'un moyen (A, 1,
2) produisant un signal electrique represen- tant le signal vocal, un
moyen (B, 3, 4, 6, 8, 9, 5, 7) donnant un premier signal de parametre
acoustique a partir du signal electrique, ce premier signal de
parametre acoustique contenant l'information de phoneme du signal
vocal, un moyen (C, 10, 20) pour generer un signal de transition a
partir de l'information de phoneme du premier signal de parametre
acoustique, ce signal de transition indiquant la position de la
transition dans le signal vocal, un moyen (D, 14) pour enregistrer le
premier signal de parametre acoustique et un moyen donnant un second
parametre de signal acoustique a partir du premier signal de para-
metre acoustique en utilisant le signal de transition, ce second
signal de parametre acoustique contenant l'infor- mation de phoneme du
signal vocal de cette transition, le second signal de parametre
acoustique pouvant etre compare a l'information de phoneme, connue,
pour reconnaitre l'information de phoneme contenue dans le signal
vocal. 11) Appareil de reconnaissance selon la revendication 10,
caracterise en ce que le moyen produisant le premier parametre
comporte un moyen (a) pour convertir le signal electrique analogique
du signal vocal en un signal electrique numerique, un moyen (6) pour
enregistrer respec- tivement un ensemble de signaux numeriques, et un
moyen (8) pour produire le premier signal de parametre acoustique a
partir des signaux numeriques enregistres en effectuant une
transformation de Fourier sur un ensemble de signaux numeriques
enregistres. 12) Appareil de reconnaissance selon la revendication 10,
caracterise en ce que le moyen de gene- ration comporte un moyen (11)
pour separer le premier signal de parametre acoustique en un ensemble
de signaux de bandes de frequence, chaque signal de bande de frequence
representant un niveau de puissance du premier signal de parametre
acoustique dans une bande de frequence particu- liere et pour une
image de temps, un moyen (12) pour calculer un niveau de puissance
moyen de l'ensemble des signaux de bandes de frequence pour chaque
image de temps, un circuit de difference pour calculer pour toutes les
images de temps un ensemble de premiers niveaux de diffa- rence entre
le niveau de puissance moyen de chaque image de temps et l'ensemble
des niveaux de puissance de la meme image de temps, une memoire pour
enregistrer un ensemble de premiers niveaux de difference d'un
ensemble d'images de temps, un circuit operationnel pour determiner a
partir des premiers niveaux de difference, un ensemble de minima des
premiers niveaux de difference, chaque bande de fre- quence ayant un
premier niveau de difference, minimum pour l'ensemble des images de
temps et un moyen d'addition pour calculer la somme de l'ensemble des
seconds niveaux de difference, chacun correspondant a la difference
entre 1) le minimum du premier niveau de difference de chaque bande de
frequence et 2) chacun des premiers niveaux de difference de la meme
bande de frequence pour cet ensemble d'images de temps, la somme
comportant le signal de transition qui peut s'evaluer pour detecter
les transitions du signal vocal. ) Appareil de reconnaissance selon la
revendication 12, caracterise en ce que le generateur comporte un
moyen d'evaluation des maxima pour evaluer le signal de transition et
detecter les maxima qui y sont contenus par echantillonnage dans le
temps du signal de transition en utilisant un intervalle de temps
predetermine et en identifiant comme niveau maximum chaque maximum du
signal de transition qui se produit au milieu de cet intervalle de
temps pour localiser les transitions dans le signal vocal. ) Appareil
de reconnaissance selon la revendication 13, caracterise en ce qu'il
comporte en outre un circuit logarithmique pour calculer les
logarithmes des niveaux de puissance moyens respectifs et les niveaux
de puissance respectifs, les premiers niveaux de difference
representant les differences entre les logarithmes respec- tifs pour
reduire au minimum l'influence des premiers niveaux de difference des
variations d'accentuation d'un phoneme a l'autre suivant la personne
qui parle. 150) Appareil de reconnaissance selon la revendication 14,
caracterise en ce que le circuit loga- rithmique comporte un moyen de
polarisation pour appliquer une polarisation a chacun des niveaux de
puissance moyens et a chacun des niveaux de puissance avant de
calculer leur logarithme, de facon a reduire au minimum l'influence
des bruits exterieurs pendant les silences du signal vocal sur les
premiers niveaux de difference. ) Appareil de reconnaissance selon la
revendication 15, caracterise en ce que le generateur comporte en
outre un moyen de ponderation pour ponderer le niveau de puissance du
premier signal de parametre acoustique pour representer de facon
precise l'information de phoneme dans le signal vocal. ) Appareil de
reconnaissance selon la revendication 10, caracterise en ce que le
moyen d'enre- gistrement comporte un moyen (4) pour separer le premier
signal de parametre acoustique en un ensemble de signaux de bandes de
frequence, un moyen (13) pour convertir le premier signal de parametre
acoustique en un troisieme signal de parametre acoustique forme d'un
nombre moindre de signaux de bandes de frequence et contenant
l'informa- tion de phoneme du premier signal de parametre acoustique
et un moyen (14) d'enregistrement du premier signal de parametre
acoustique servant a produire le second signal de parametre acoustique
a partir du premier signal de parametre acoustique ainsi converti. 18)
Appareil selon la revendication 11, caracterise en ce qu'il comporte
un moyen de ponderation pour ponderer le niveau de puissance du
premier signal de parametre acoustique pour representer de facon
precise l'information de phoneme contenue dans le -3 ignal vocal. )
Procede pour generer un s nal de transition indiquant la position
d'une transiticn dans un signal vocal ayant des transitions
silence-phoneme et phoneme-phoneme, procede caracterise en ce qu'on
produit un signal de parametre acoustique contenant l'information de
phoneme du signal vocal, on separe un ensemble d'images de temps du
signal de parametre acoustique en un ensemble de signaux de bandes de
frequence, chacun des signaux de bandes de frequence representant un
niveau de puissance du signal de parametre acoustique dans une bande
de fre- quence particuliere et pour une image de temps, on calcule a
partir de cet ensemble de signaux de bandes de frequence un niveau de
puissance moyen pour chaque image de temps, on calcule pour toutes les
images de temps un ensemble de premiers niveaux de difference entre le
niveau de puissance moyen pour chaque image de temps et l'ensemble des
niveaux de puissance de la meme image, on calcule pour toutes les
bandes de frequence un ensemble de seconds niveaux de difference
entre: 1) le plus faible des premiers niveaux de difference dans
chaque bande de frequence de l'ensemble des images de temps et 2)
chacun des premiers niveaux de difference de la meme bande de
frequence pour l'ensemble des images de temps et on calcule la somme
de tous les seconds niveaux de difference, cette somme contenant le
signal de transition qui peut s'evaluer pour detecter les transitions
du signal vocal. ) Procede de generation a un signal de transition
selon la revendication 19, caracterise en ce qu'il comporte en outre
une operation d'evaluation du signal de transition pour detecter les
maxima qui sont contenus par echantillonnage dans le temps du signal
de transition en utilisant un intervalle de temps predetermine et en
identifiant comme niveau maximum chaque maximum du signal de
transition qui se produit au milieu de cet intervalle de temps pour
ainsi localiser les transitions dans le signal vocal. 210) Procede
pour generer un signal de transition selon la revendication 20,
caracterise en ce que chacun des premiers niveaux de difference est la
difference entre le logarithme du niveau de puissance moyen respectif
et le logarithme du niveau de puissance respectif, de facon a reduire
au minimum l'influence des variations d'accentuation d'un phoneme a
l'autre suivant la personne qui parle sur les premiers niveaux de
difference. 220) Procede pour generer un signal de transition selon la
revendication 21, caracterise en ce qu'une polarisation est appliquee
a chacun des niveaux de puissance moyens et a chaque niveau de
puissance avant le calcul de leur logarithme, de facon a reduire au
minimum l'influence des bruits etrangers se produisant pendant les
silences du signal vocal sur les premiers niveaux de difference. 230)
Procede pour generer un signal de transition selon la revendication
22, caracterise en ce qu'il consiste a ponderer selectivement les
niveaux de puissance du signal de parametre acoustique pour repre-
senter de facon precise l'information de phoneme contenue dans le
signal vocal. 240) Appareil pour generer un signal de transition qui
peut s'evaluer pour indiquer la position d'un signal vocal ayant des
transitions silencephoneme et phoneme-phoneme, appareil caracterise en
ce qu'il comporte un moyen pour separer un ensemble d'images de temps
d'un signal de parametre acoustique contenant une information de
phoneme du signal vocal en un ensemble de signaux de bandes de
frequence, chaque signal de bande de frequence representant un niveau
de puissance du signal de parametre acoustique dans la bande de
frequence particuliere et pour une image de temps, a faire la moyenne
pour calculer a partir de l'ensemble des signaux de bandes de
frequence un niveau de puissance moyen de chacune des images de temps,
un circuit de difference pour calculer pour toutes les images de temps
un ensemble de premiers niveaux de difference entre le niveau de
puissance moyen de chaque image de temps et l'ensemble des niveaux de
puissance de la meme image de temps, une memoire pour enregistrer
l'ensemble des premiers niveaux de difference pour un ensemble
d'images de temps, un circuit operationnel pour determiner a partir
des premiers niveaux de difference enregistres, un ensemble de
premiers niveaux de difference, minimum, chaque bande de frequence
ayant un premier niveau de difference minimum pour l'ensemble des
images de temps et un moyen d'addition pour calculer la somme de
l'ensemble des niveaux de difference, correspondant a la difference
entre: 1) le premier niveau de difference minimum de chaque bande de
frequence et 2) chaque premier niveau de difference dans la meme bande
de frequence pour l'ensemble des images de temps, la somme contenant
le signal de transition qui peut s'evaluer pour detecter les
transitions du signal vocal. ) Appareil pour generer un signal de
transition selon la revendication 24, caracterise en ce qu'il comporte
en outre un moyen d'evaluation de maxima pour evaluer le signal de
transition, pour detecter les maxima qui y sont contenus par
echantillonnage dans le temps du signal de transition en utilisant un
intervalle de temps predetermine et en identifiant comme niveau
maximum chaque maximum du signal de transition qui se produit au
milieu de cet intervalle de temps et pour localiser les transitions du
signal vocal. 260) Appareil pour generer un signal de transition selon
la revendication 25, caracterise en ce qu'il comporte en outre un
circuit logarithmique pour calculer les logarithmes des niveaux de
puissance moyens respectifs et des niveaux de puissance respectifs,
les premiers niveaux de difference representant les differences entre
les logarithmes respectifs, de facon a reduire au minimum l'influence
des variations d'accentuation d'un phoneme a l'autre suivant la
personne qui parle sur les premiers niveaux de difference. 270)
Appareil pour generer un signal de transition selon la revendication
26, caracterise en ce que le circuit logarithmique comporte un moyen
de polari- sation pour appliquer une polarisation a chacun des niveaux
de puissance moyens et a chacun des niveaux de puissance avant de
calculer son logarithme, mais de facon a reduire au minimum
l'influence des bruits etrangers se produisant pendant les silences du
signal vocal sur les premiers niveaux de difference. 28) Appareil pour
generer un signal de transition selon la revendication 27, caracterise
en ce qu'il comporte un moyen de ponderation pour ponderer le niveau
de puissance du signal de parametre acoustique afin de representer de
facon precise l'information de phoneme contenue dans le signal vocal.
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