IT8368320A1 - Dispositivo per la verifica del parlatore - Google Patents

Description

,? Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

V

"DISPOSITIVO PER LA VERIFICA DEL PARLATORE"

a nome CSELT, Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni S . p . A. Via G. R. Romoli, n. 274 - 10148 TORINO - nazionalit? italiana Inventori : Michele CAVAZ ZA

Alberto CIARAMELLA

Domanda n, 68320 A/83

Depositata il

19 OIC. 1983

?

Riassunto

Il dispositivo ricava certi parametri caratteristici da una frase standard pronunciata da un parlatore e li confronta con parametri medi del parlatpre stesso contenuti in una memo -ria interna e calcolati in precedenza; in base a questo confronto ricava un valore di probabilit? che la frase pronunciata appartenga a quel parlatore e lo paragona con una soglia resa indipendente dalla varianza dei parametri medi da un circuito di calcolo della soglia (CSV). Se la soglia ? superata, il dispositivo conside ra verificato il parlatore.

Il dispositivo comprende all 'ingresso un. circuito di determinazione degli istanti di inizio e fine effettivi della frase (RIF) per delimitare tra questi due istanti l'intervallo di tempo su cui calcolare i parametri caratteristici; comprende inoltre un circuito (AT) che allinea temporalmente i parametri caratteristici appena calcolati a quelli di una frase di rifer?mento, ottenendo lunghezze standard dei suoni componenti la

frase pronunciata (fig. 1 ).

Testo della descrizione

La presente invenzione riguarda i sistemi di analisi

delle caratteristiche vocali di individui e pi? in particolare

si riferisce ad un dispositivo per la verifica del parlatore.

Un dispositivo per la verifica del parlatore ha il compito di accertare che l'identit? dichiarata da un parlatore corrisponda a quella vera: al parlatore viene fatta pronunciare , una frase standard, da cui detto dispositivo ricava dei pararnetri vocali caratteristici che confronta con parametri vocali

U-I medi del parlatore stesso, ottenuti in una precedente fase di c/3 C addestramento facendo pronunciare a quel parlatore la stessa

frase standard per pi? volte. Il confronto ? eseguito calcolando

i la probabilit? che la frase appena pronunciata appartenga a .

tbiro Lraoida S ett Cunroe ?uel' parlatore : se il valore di probabilit? supera una cer iaip sinoazlc- Tn.um.coee ta soglia, allora il dispositivo considera verificato il parlatore.

I dispositivi per la verifica del parlatore noti nella tecnica,come ad esempio quello descritto nella memoria: "A

low cosi speaker verification device", presentata da M. H. Kuhn,

R. Geppert alla Carnahan Conference on Crime Countermeasures, svoltasi nella University of Kentucky, Lexington, nei giorni 14-16 Maggio 1980, comprendono generalmente i seguenti

blocchi circuitali:

- blocco di estrazione dei parametri, che suddivide ogni frase appena: pronunciata in intervalli temporali di durata opportuna fis sa, e calcola l' energia associata al segnale per ogni intervallo e per ognuna delle bande di frequenza in cui viene

suddiviso lo spettro di frequenza della banda vocale, ottenendo un vettore d'energia per ogni intervallo temporale; esegue

quindi la medi a dei vettori energia estesa a tutti gli intervalli, ottenendo un vettore di parametri medi, ogni componente

del quale ? relativa ad una banda di frequenze;

O ?j ? d. - blocco di determinazione della distribuzione dei parametri S ?

" i ????a o medi del parlatore in base a pi? ripetizioni della stessa fra 'u UJ __ c uS V? % U se : questo blocco lavora in fase di addestramento e costrui n i 5 ?j o 3 ?3 Ji G o sce degli istogrammi di distribuzione, uno per ogni banda di. ? ? frequenza, dei livelli di energia media ottenuti per ogni frase; viene creata una memoria di detti istogrammi per ogni parlatore ;

- blocco di calcolo delle probabilit? : lavora in fase di verifica

e per ogni banda di frequenza verifica in qiale punto dell'istugramma relativo, letto dalla me moria del parlatore, cade il nuovo valore di parametro medio appena calcolato dal

blocco di estrazione parametri, ed assegna un corrispondente valore di probabilit? che il nuovo valore appartenga al

parlatore; esegue poi il prodotto di tutti i valori di probabi?

lit? che confronta con un valore di soglia fis so.

Detti dispositivi noti presentano vari inconvenienti: il primo ? dovuto alla difficolt? di determinare gli istanti reali di

inizio e fine della frase, per evitare che il blocco di estrazione parametri consideri anche intervalli di tempo in cui ? presente solo rumore. Un altro inconveniente ? dovuto al fatto che la

durata effettiva della frase varia ad ogni ripetizione da parte

dello stesso parlatore, per cui il numero fisso di eventi acustici (caratteristico di una data frase) risulta suddiviso su di un

numero variabile di intervalli di tempo, dando luogo a pesature differenti degli stessi eventi acustici tra le varie ripetizioni

della stessa frase, e quindi riducendo la validit? della funzione di media temporale . Un ulteriore inconveniente

? costituito dal fatto che una soglia di probabilit? fis?

sa sfavorisce , nel processo di riconoscimento, i parla-? ? tori i cui istogrammi di distribuzione dei parametri medi han o-? ' cs Cu ? ? no una varianza pi? elevata, cio? una maggior dispersione di ? j? ?S-a J LU <? { L3> valori di parametri medi tra le ripetizioni della stessa frase, co ?? ?a ri O 3 o c_> in quanto aumenta la probabilit? di non essere riconosciuti. ? a ^

<? o> Sono noti alcuni metodi per determinare i punti di

inizio e fine di frase che si badano essenzialmente sulla misura dell'energia del segnale vocale.

Un primo metodo prevede di confrontare l'energia

del segnale vocale con un valore di soglia eventualmente adattato al rumore di fondo pres ente inizialmente nell'ambiente.

Un altro metodo, descritto nell'articolo: "An algo

rithm for determining th? endpoints of isolated utterances", di L . R . Rabiner e M . R . Sambur , The Bell System Technical Journal, voi . 54,

n . 2 , Febbraio 1975, prevede di confrontare l 'energia del segnale vo

cale con due soglie di valore diverso: l 'inizio , o fine frase ? quello

di superamento della soglia di valore minore se il superamento della

soglia di valore maggiore avviene prima di un riattraversamento del

la soglia minore

Se la frase inizia e/o finisce con una consonante vengono aggiunti degli intervalli di tempo corrispondenti adiacenti a quello di

i frase effettiva trovato, calcolati in base alla determinazione del numero j

I

di attraversamenti per lo zero del segnale acustico in quegli intervalli :

?*o-? n* di tempo. Questi metodi presentano tutti l ' inconveniente che un picco j o 2 XI _ ?

improvviso ? di rumore di energia elevata viene interpretato come inizio fcU! tm c 0 Ci r o fine della frase . p: l <Lr L?. Risolve questi problemi la presente invenzione di un disposi UJ ?

tivo per la verifica del parlatore che prevede un circuito di rivelazione dei punti di inizio e fine frase che si basa sulla misura della potenza del segnale vocale e della durata del tempo in cui la soglia di potenza viene superata ; il valore di soglia viene adattato continuamente

al livello di rumore di fondo. Il dispositivo prevede inoltre un circuito di allineamento temporale che implementando in modo nuovo un algoritmo di programmazione dinamica altera selettivamente l ' asse temporale di

ogni frase su cui sono proiettati i vettori energia

calcolati dal blocco di estrazione parametri, in modo che la durata complessiva di tutte le frasi sia identica e che i singoli even

ti acustici pesino in modo standard tra le varie ripetizioni della

stes sa frase. Il dispositivo prevede infine un circuito di calcolo

della soglia di probabilit? che rende il valore di soglia inversamente proporzionale al valore di varianza degli istogrammi

di distribuzione dei parametri medi, in modo da assegnare a tutti i parlatori la stessa probabilit? di essere riconosciuti.

E1 particolare oggetto della presente invenzione il

circuito descritto nella rivendicazione 1.

Queste ed altre caratteristiche della pres ente invenzione saranno meglio chiarite dalla descrizione che segue di un

esempio di realizzazione della stessa, dato a titolo non limita ?G O ni ? s? tivo, facendo rife rimento ai disegni annessi in cui: O ?

-J ?-1 .? - la fig. 1 mostra lo schema a blocchi generale del dispositivo UJ ? 3

oggetto dell'invenzione; O I o a.'

<? - la fig. 2 mostra un diagramma temporale utile a spiegare il u ^

funzionamento del blocco AT di fig. 1 ;

- la fig. 3 mostra lo schema circuitale del blocco RIF di fig. 1 ;

- la fig. 4 mostra l'andamento nel tempo di alcuni segnali interni del blocco RIF;

- la fig. 5 mostra lo schema circuitale del blocco AT di fig;l ;

- la fig. 6 mostra lo schema circuitale del blocco C BC di fig. 5;

- la fig. 7 mostra lo schema circuitale del blocco CO di fig. 6;

- la fig. 8 mostra l'organizzazione dei dati nella memoria

MEMP di fig. 5;

la fig. 9 mostra lo schema circuitale del blocco CSV di fig. 1.

In fig. 1 ? mostrato lo schema a blocchi della macchina per la verifica del parlatore. La macchina lavora in modo asincrono, cio? ogni suo blocco circuitale, alla fine . delle operazioni svolte, comanda l'inizio delle operazioni del blocco circuitale seguente.

Con MIC ? indicato un microfono atto a trasdurre la

voce di un parlatore in segnale elettrico con frequenze comprese nella banda vocale. Nel particolare esempio non limitativo

qui descritto per banda vocale si intender? quella compresa

tra 300 e 3400 Hz.

Il segnale elettrico prodotto viene portato tramite

il filo 1 al blocco AD che comprende un filtro passa -banda,

con banda 300 34 00 Hz, seguito da un conve rtitore analogi % tf re d. S * co -digitale , avente frequenza di campionamento fc pari a ? J? >-J-a 9 8 KHz. I campioni numerici cos? ottenuti sono forniti sul bus r0J i'? ?

^ ? 2 al blocco RIF e memorizzati in una sua memoria interna. Il

C ? H U segnale a frequenza di campionamento fc ? fornito da AD a u

RIF come riferimento.

Il blocco RIF determina gli istanti effettivi di inizio^ e di fine _tf^ della frase pronunciata dal parlatore mediante l'analisi dei campioni numerici di tutto l'intervallo di

tempo utile TU per pronunciare la frase stessa.

A questo scopo RIF, utilizzando il segnale fc come riferimento, determina una suddivisione dell'intervallo di tempo utile TU in sottointervalli di 32 ms, nel seguito chiamati inter-* Oc s . valli. j, ognuno comprendente un numero finito di campioni nu w j U rtt CL, O ? . merici. Gli istanti_ti_ e_tf_ saranno quindi rispettivamente l'istan J?Jj 3 o ? -s ?3a te di inizio del primo intervallo j utile (chiamato nel seguito C/D ? '3

U ? a o 3 intervallo ti ) e di fine dell'ultimo (chiamato nel seguito inter ? C u 4> U <Lr> u H vallo^).

Una volta determinati J?_ e _tf_ , RIF fornisce al blocco EP sul bus 4 il segnale di comando di inizio operazioni e i campioni numerici relativi agli intervalli j,nel seguito chiamati

intervalli effettivi, compresi tra_ti_ e tf .

Il blocco RIF sar? esaminato nel dettaglio in relazione alla fig, 3.

Il blocco EP svolge la funzione di estrazione dei parametri caratteristici della frase e quindi del parlatore.

Il blocco EP ? costituito essenzialmente da un banco di

filtri numerici passa-banda che coprono tutto il campo di frequenze della banda vocale: ogni filtro ? seguito da un integratore atto a calcolare l'energia associata al segnale in quella

banda in un intervallo effettivo j e da un registro accumulatore atto a memorizzare i valori calcolati dall'integratore.

Si ottiene per ogni intervallo effettivo j un vettore

energia ej = e i j e kj . , dove

con K ? indicato il numero di filtri usati (nell'esempioqui descritto si ? posto K = 17) e con j la variabile corrente che identifi

ca il numero dell'intervallo effettivo (1 ?? j ^ J).

Alla-fine della frase si ottiene cos? un insieme di vettori che forma la matrice :

_ e. t ( ? t ? , ? ? ? ? ? r

KJ 1 j J

La matrice X-, T rappresenta l'insieme dei pararnetri caratteristici della voce del parlatore per una data frase pronunciata. Questi parametri sono forniti tramite il bus 5 al bloc ? OG ? .

? c? co AT che li memorizza in una sua memoria interna. I blocchi

J H O EP e AT sono sincro nizzati dal segnale fc fornito da AD. UJ ?? w ? ?? Il blocco EP fornisce su un filo supplementare del u ^ a * o3 8 i> o 4J L? U* bus 5, al termine delle operazioni, un segnale di inizio funzionamento per il blocco AT.

Il blocco AT svolge la funzione di allineamento temporale dei parametri della frase ai parametri di una frase di

rife rimento presenti nel blocco MM2, che ? costituito da una m e

moria a sola lettura.

La normalizzazione temporale "stira" selettivamente

l'asse temporale ielle varie frasi in modo che dopo l'allineamento la durata complessiva di tutte le ripetizioni sia identica

e i singoli eventi acustici siano di durata simile tra tutte le

ripetizioni, per evitare la variabilit? nella durata di eventi acustici corrispondenti per varie ripetizioni della stes sa parola

anche da parte dello stesso parlatore; tale effetto ? ancora pi?

marcato nel caso di una intera frase.

La frase di riferimento ? sempre e solo la frase

utilizzata nelle fasi di addestramento e verifica; questa frase viene fatta ripetere pi? volte da ognuno di una serie di parlatori

presi a campione (? da notare che questi parlatori possono anche

non essere quelli che l? macchina dovr? poi verificare); in questo insieme di frasi cos? ottenuto si sceglie la frase che ha la minima delle massime distanze dalle altre frasi, dove con il termine distanza si intende la differenza tra i valori dei parametri estratti dalle frasi . Questo metodo di scelta della frase di riferimento e

noto nella tecnica come"clustering technique" ed ? descritto ad

esempio nell?articolo "Considerations in applying clustering

technique to speaker -independent word recognition" , L. R. Rabiher e J. G. Wilpon, Journal of Acoustical Society of America,

Voi. 66, No. 3 , Settembre .1979?.

Nella memoria MM2 ? quindi presente la matrice dei parametri caratteristici della frase di riferimento; questa ma-? ?i trice che verr? nel seguito chiamata X = e , . e 6 M 5 M 1 m

? ?? ?a . e , , , ? ricavata con la tecnica descritta in connessione IXl 02 ? ?a con il blocco EP; M ? il numero totale di intervalli effettivi. O 55 a ?

O i? Il blocco AT svolge le seguenti operazioni su ogni a *? matrice di parametri che giunge dal blocco EP:

a) costruzione di una tabella di corrispondenza tra indici j del?

la matrice XTJ- T, e indici m della matrice ?? ,, schematizzata in fig. 2

-tvj M

della linea spezzata at denominata "percorso di allineamento";

b) costruzione di una matrice X del tipo di X della frase di

KM M

riferimento, ottenuta come proiezione della matrice X di

KJ

partenza attraverso la spezzata at.

Verranno qui di seguito descritte le operazioni svolte

da AT relative al punto a) e facendo pure rife rimento alla fig.'.Z.

Per costruire la linea spezzata at^, il blocco AT implementa

un algoritmo di programmazione dinamica di tipo noto, a partire dalle matrici dei parametri della frase appena pronunciata , prelevata da EP, e della frase di riferimento , letta da MM2

tramite il bus 6.

Un esempio di tale algoritmo ? descritto nell'artico-

C? lo "Dynamic programming algorithm optimization for spoken ?i o l? & a word recognition", H. Sakoe, S. Chiba, IEEE T ransactions on

LU ? Si Acoustics, Speech, and Digital Processing, Voi. A5SP-26, CO ?q r4

& O

O w? 3 U No. 1 , Febbraio 19*78. a o S H

In fig. 2 con X ? indicata la matrice dei pararne-K J

tri della frase appena pronunciata : la dimensione temporale

(1 , . j, . J) ? riportata in senso verticale, mentre quella frequenziale (1 . . . . . . k . K) in senso orizzontale. C on X

M

? indicata la matrice della fase di riferimento :la dimensione temporale^ , . . .mi . . M) ? riportata in senso orizzontale, mentre quella frequenziale (1 . . . K)in senso verticale. La dim ensione temporale di

X ? proiettata sull'ass e temporale t? suddiviso in J intervalli (1 ?

KJ 1

j ir J);la dimensione temporale di X ? invece proiettata sull'asse temporale t^ suddiviso in M intervalli (1? m ^M). La spezzata at

c reata da AT congiunge i punti (1 , 1 ) e (J, M) del piano t* , t^.

L'algoritmo usato per la costruzione della spezzata

at_ prevede le seguenti fasi:

- calcolo della matrice Dj.^ (di dimensioni J? M)dei valori di distanza D(j,m) tra i vettori e . ed i vettori e , dove per dij m

stanza si intende la somma dei valori assoluti delle differenze tra le componenti di uguale indice di detti vettori, calcolata per ogni coppia di valori j,m;

- calcolo della matrice G^^|di dimensioni J*M)dei valori di distanza accumulata G (j,m) tra i vettori e . ed i vettori e ,

calcolata per ogni coppia di valori j.mjdoveper distanza accumulata G(j,m) si intende la seguente espressione: ?G o ..

rt di G(j, m-1 ) D(j, m) s ? G(j,m) - min G(j- 1 , m) D(j,m) W S ?il G(j - 1 , m - 1 ) D ( j , m ) g C 4> calcolata a partire da j,m = 1; ?? costruzione della matrice P di dimensioni J? M che ri.por-

JM

ta in ogni punto (j,m) l'indicazione della direzione da cui

proviene il minimo dei tre valori indicati nell'espressione

G(j,m): questa direzione ? in pratica la pendenza P(j,m)

del segmento che unisce il punto (j,m) con quello dei tre

punti (j,m-l) oppure (j-l,m) oppure (j-l,m-l) da cui proviene il minimo dei tre valori suddetti;

costruzione della spezzata af, a partire dal punto (J, M) e

tornando indietro seguendo le pendenze P (j,m) determinate al passo precedente, fino al punto (1, 1),

In pratica le matrici D, G, e P sono calcolate solo

nei punti i cui indici soddisfino la seguente relazione :

j - mi ? R

cio? nei punti interni alla fascia tratteggiata in fig. 2 : ci? porta

alla conseguenza di escludere le frasi che hanno una durata effettiva chesi discosta troppo da quella della frase di riferimento, cio? le frasi tali che(M - R) ? J (M R.)

Verranno qui di seguito descritte le operazioni svolte

LLi evolte da ?? relative al punto b) sopra menzionato, facendo W O

riferimento sempre alla fig, 2, con l?unica avvertenza che ora

si considera la matrice X ,,, , invece della matrice X

KM M

AT scrive nelle posizioni della matrice X il cui

KM

indice m ? la coordinata sull'asse t^1 della spezzata j?t , i vettori ej il cui indice j ? la corrispondente coordinata sull'as se

t ' , meno per i tratti dijit a pendenza verticale in corrispondenza dei quali AT scrive nella posizione di X il cui ?ndice m

KM

? la coordinata sull'as s e t ' di detti tratti, il vettore ?? le cui componenti m

ti sono la media, aritmetica delle corrispondenti componenti dei vettori Cri Sbdi Ltttoenororau ea Tiiliaecomz speuncaon... ?\ il cui indice j ? una delle corrispondenti coordinate sull'asse tj del

tratto di atln generale si pu? dire che nel passaggio dalla matrice X alla X , tramite la spezzata at, si varia il pe-KJ KM ?

so da attribuire ad ogni singolo vettore e . nel seguente modo:

i tratti di_at a pendenza obliqua mantengono inalterato il peso da attribuire ai vettori e . di X _ ;

J KJ

i tratti di_at e pendenza verticale dividono di un fattore pari al

numero di vettori ej coinvolti il peso da attribuire a questi;

- i tratti di _at a pendenza orizzontale moltiplicano di un fattore

pari al numero di vettori e coinvolti il peso da atribuire

m

ai vettori ej

Ci? che si ottiene tramite il blocco AT ? di ridurre la variabilit? temporale di ogni parlatore e di ricondurre i singoli suoni, contenuti in ogni intervallo j , ad una lunghezza standard. In questo modo i parametri estratti ad ogni intervallo j nel blocco EP, ed allineati temporalmente in AT , pos -? ci sono pesare in modo standard nel calcolo della media tempora ? C ? ?? '? le eseguito nel blocco MP a cui provengono tramite il bus 7.

UA ? .3 ? '? In fig. 1 con MP ? indicato un blocco comprendente

O si ? f; i registri accumulatori, sommatori e divisori sincronizzati dal

oM segnale f , atti ad eseguire la media artinietic?, estesa a tutc

ti gli intervalli effettivi M della frase, dei parametri relativi

ad ogni banda di frequenze dei vettori e forniti dal blocco AT

sul bus 7, ottenendo il vettore

r~>

e = e ?i . e i-? . .

1 k k

nel seguito chiamato vettore dei parametri medi, in cui una

generica componente ? data dalla media aritmetica delle

componenti di indice corrispondente dei vettori e

m

Il vettore e , presente nei registri accumulatori interni, ? poi fornito in uscita sul bus 8.

Con SVA ? indicato un normale selettore ad un ingresso e

due uscite , ad esempio realizzato mediante unmultiplexer al cui in

gres so di segnale sono portati, tramite il bus 8, i dati presenti all'uscita di MP. SVA fornisce i dati ricevuti o sul bus 9 o sul bus 11 ,

in base al livello logico sul filo 10 applicato al suo ingresso di

comando.

Se la macchina sta lavorando in addestramento, SVA

fornisce i dati in uscita sul bus 9 verso il blocco DP. Se invece

la macchina ? in fase di verifica, SVA fornisc e i dati al blocco

CP, tramite il bus 11.

A causa della non riproducibilit? della voce umana,

due ripetizioni della stes sa frase non origineranno mai le stesse componenti del vettore dei parametri medi e ; quindi la verifica del parlatore non potr? essere fatta in modo deterministico,

ma in modo probabilistico con tecniche di riconoscimento di

configurazioni (pattern recognition).

Allora in addestramento viene fatta ripetere al parlatore la stessa frase per un certo numero di volte; ad ogni ripetizione, all?uscita del blocco MP, si ha un determinato vettore CT CSE tbi Lordiaor Sa C ettuonre dei parametri medi e della frase appena pronunciata. iiiap sn Tlzocaunecom.e..

In DP viene costruito un istogramma di distribuzione

rJ

dei parametri medi di tutti i vettori e; questo istogramma ?

atto ad approssimare le curve di densit? di probabilit? relative ad ogni componente spettrale.

A questo scopo viene individuato uno spazio tridimensionale in cui:

- una prima dimensione ? costituita daLcampo di valori di ener

gi?, discretizzati su una scala di N intervalli (dell'esempio descritto N = 16), caratteristici di ogni banda di frequenze k;

- una seconda dimensione ? costituita dai valori di frequenza

centrale delle bande dei filtri del blocco EP; si ? gi? detto che

sono individuate K bande di frequenze;

- una terza dimensione ? costituita dal numero di eventi p.

rk n

registrati per ogni banda di frequenze e per ogni intervallo di

energia.

Dalla teoria delle probabilit? ? noto che le curve di

densit? di probabilit? sono tanto meglio approssimate quanto

pi? ? grande il numero di eventi riscontrati. o ? E w f | cl cr D'altronde non ? possibile far ripetere centinaia di o p:' o g-r, volte la stessa frase ad un parlatore. ?? & o ?

I? o Allora nell 'istogramma DP non registra il numero 3.

di eventi realmente verificatisi, ma per ogni evento reale, registra una distribuzione di pseudo-eventi centrata intorno al

valore dell'evento reale stesso.

Cio? per ogni vettore dei parametri medi e che riceve all'ingresso, DP verifica in quale intervallo di energie n

cade ogni sua componente; in istogramma , invece di aumentare di 1 il numero degli eventi negli intervalli trovati, per ogni componente aumenta di un numero totale di pseudo-eventi pari a N (nell'esempio descritto N p = 25) distribuiti intorno

all'intervallo n trovato con una certa legge di distribuzione

(ad esempio, 7 pseudo-eventi nell'intervallo n, 5 pseudo-eventi

negli intervalli, n i 1 , 3 pseudo-eventi negli intervalli n ? 2, 1

pseudo- evento negli intervalli n - 3 ).

Ci? che ne risulta ? un aumento fittizio del numero

di eventi reali, pi? rispondente ai requisiti? di creazione di

curve di densit? di probabilit? che risultano pi? smorzate, senza

eccessive differenze tra intervalli contigui.

Quindi nella fase di addestramento, vengono generati

detti istogrammi, uno per ogni parlatore; col procedimento descritto ? sufficiente che ogni parlatore ripeta per circa venti

volte la frase.

La memoria MEM ? suddivisa in aree specifiche per

ogni parlatore, in cui il blocco DP scrive, tramite il bus 12, gli

, istogrammi generati. M,? n> rt ^ 8 ? Esaurita la fase . di addestramento, il segnale sul filo 10 B O I. f . CO cambia livello logico ed il selettore SVA ? commutato in verifica. Al- I ? ? g r p" 5* 2 lora i nuovi vettori dei parametri medi e generali da MP vengono forni ? ? P ,es o r* ti al blocco CP, atto a calcolare la probabilit? che la frase appena pronunciata appartenga al parlatore.

E1 da notare che in verifica ogni parlatore, prima di

pronunciare la frase di identificazione, deve dichiarare la propria identit? (che poi dovr? essere verificata dalla macchina),

ad esempio scrivendo il proprio nome od un codice identificativo su di una ta stiera appositamente preposta, oppure inserendo

in un lettore collegato alla macchina una scheda magnetica in

cui sono registrati i propri dati identificativi. Queste operazioni preliminari sono schematizzate in fig. 1 tramite il selettore SPE che fornisce alla memoria MEM sulla connessione 13 un segna -j le di selezione dell'area dedicata a quel parlatore, ed inoltre il ? segnale di scrittura, se la macchina ? in fase di addestramento,

oppure di lettura se la fase ? di verifica. Inoltre SPE fornisce

a SVA il segnale di comando sul filo 10, che ? generato da un in- _i ? r UJ terruttore interno a SPE ed attuato ad esempio manualmente dall'e - i co ! O sterno ? Il blocco CP verifica in quale intervallo n di energie

cade ogni componente del nuovo vettore e; poi indirizza tramite

il bus 17, l'area di memoria di MEM selezionata da SPE, per

leggere tramite il bus dati 14 il nume ro di pseudo-eventi P^ n

relativi a detto intervallo e calcola l'area A come somma di tutk

ti gli pseudo -eventi relativi ad una componente di ?, sempre forniti

sul bus 14.

Quindi, nella ipotesi di considerare i valori delle componenti di e statisticamente indipendenti, tra loro, calcola

la probabilit? P che la frase appartenga a quel parlatore, utilizzando la formula:

K Pkn

p = jr ? ? (i )

k=l A '

k

dove il simbolo Jt indica la produttoria estesa a tutte le componenti di e. Il valore P e fornito poi tramite il bus 1 5 ad un ingres so del comparatore CMP. .

Il blocco CMP confronta il valore P con un opportuno

valore di soglia Pss calcolato dal blocco CSV e fornito al

secondo ingresso di CMP sul bus 18: se risulta P >Pss, allora

la frase appena pronunciata verr? interpretata come effettivamente appartenente a quel parlatore , e l'identit? dichiarata dal parlatore verr? interpretata come corrispondente a quella vera.

Nei sistemi noti, il calcolo del valore di soglia viene svolto secondo la seguente relazione, dove detto valore di soglia ? indicato con Ps :

? P

Ps = X -L- kMAX (2)

k=i ??

dove p , , ? v ? il numero di eventi massimo, per ogni banda di frequenze, letti dall'istogramma memorizzato in MEM tramite LD C/3 la connessione 14, e ?^ ? l'area sopra definita. o

Ora per? una tale formula non tiene conto delle varianze delle curve dell'istogramma. Ci? non fornisce a tutti i parlatori la stessa probabilit? di essere riconosciuti in qranto

la probabilit? di riconoscimento ? inversamente proporzionale

al valore di varianza delle curve.

Allora, secondo uno degli aspetti della presente invenzione il blocco CSV calcoler? un valore di soglia variabile

Pss dato dalla seguente relazione:

Ps

Pss = _ (3)

Y

dove Ps ? il valore dato dalla formula (2) e Y ?:

? ?/?

? = X (4)

k=l NORM

dove NORM ? il valore di varianza di un parlatore me lio assunto come riferimento; Z ? un fattore esponenziale correttivo fisso; 6*^ ? la deviazione standard della k-esima curva

dell? istogramma ed ? calcolata mediante la relazione:

2

(5)

n=l

dove p ? la media degli eventi della curva k-esima.

k

Polche si ? detto che Ps ? inversamente proporzionale alla varianza delle curve, il nuovo valore Pss tende a divenire indipendente dalla varianza.

Quindi se CMP verifica che P > Pss , fornir? un

segnale di parlatore verificato, tramite il filo 16, al blocco ER

che lo trasformer? in un segnale di abilitazione che pu? essere

? ci ad esempio costituito da un?emissione acustica tramite l'alto O -I -J parlante AP. LU ? CO

(J ? Altrimenti CMP emetter? un segnale di parlatore non o * u C? verificato.

In fig. 3 con MM1 ? indicata una comune memoria del

tipo a lettura e scrittura.

MM1 riceve gli indirizzi e i segnali di comando i-ul Tlieieciomuncazon

bus 53, mentre sul bus 2 riceve dal blocco AD di fig. 1 i campioni numerici da memorizzare.

Quando ? comandata in lettura, MM1 fornisce detti

campioni in successione sul bus 4.

Con PBT1 ? indicato un blocco atto a calcolare la

potenza a breve termine PBT associata ai campioni numerici

che riceve sul bus 4, dove per breve termine si intende un pe

riodo di un intervallo j.

PBT1 calcola il quadrato dei campioni numerici che

riceve in ingresso ? ad ogni intervallo j , la media dei valori calcolati estesa a quell'intervallo , e quindi il logaritmo della media che fornisce in uscita sul bus 27.

PBT1 ? sincronizzato dai segnali fc e 21.

Con FPB e FPA sono indicati due filtri numerici, rispettivamente passa-basso e passa-alto che filtrano il segnale numeo? a rico presente sul bus 4 e lo forniscono rispettivamente ai

blocchi PBT2 ,? PBT3 , uguali a PBT 1.

Nell'esempio qui descritto le frequenze di taglio di FPB e FPA sono rispettivamente di 900 e 2000 Hz.

Quindi ad ogni intervallo j' all'uscita di PBT2 sul bus 2 3 si ottiene il valore PPB di potenza a breve termine as sociata

al s egnale numerico filtrato pas sa-basso, mentre all'uscita di

PBT3 sul bus 29 si ottiene il valore PPA di potenza a breve

termine as sociata al segnale numerico filtrato passa-alto.

Con S2 ? indicato un sottrattore numerico che esegue la sottrazione tra il segnale presente sul bus 28 e quello sul

bus 29 e fornisce il risultato in uscita sul bus 30 ad un ingresso del sommatore numerico S3 al cui secondo ingresso ? portato il segnale di uscita di PBT1 sul bus 27.

All'uscita di S3 , sul bus 31 s i ottiene la quantit? logaritmica:

PBTP PBT PPB - PPA

cio? il logaritmo del valore di potenza a breve termine pesato secondo la quantit? PPB-PPA.

Il bus 31 ? portato all?ingresso dei blocchi RG3 e T l .

Con RG3 ? indicato un comune registro che riceve in ingresso

le quantit? PBTP presenti sul bus 31 e le memorizza temporaneamente e fornisce in uscita sul bus 32. RG3 riceve come se-'? ?r gnale di orologio il segnale sul filo 43. ? di o ? <? 3 Il bus 32 ? portato ad un ingresso del comparatore '-J ^ .2 UJ m uw* ? U OD ?? '? CMP1. s o S i Con T l ? indicato un circuito di ritardo per il segnale ti= ? O M o>

numerico che riceve dal sommatore S3 sul bus 31 ; il ritardo introdotto ? di un certo numero di intervalli DN pari al tempo stimato minimo di ritardo tra l'istante di inizio del tempo utile

per pronunciare la frase e l'istante in cui il parlatore inizia a parlare. Nell'esempio qui descritto ? DN = 12.

Tl ? costituito da un normale registro a scalamento comandato dal segnale fc a frequenza di campionamento.

I campioni numerici cos? ritardati sono poi forniti

da T l al blocco PLT atto a calcolare la potenza a lungo termine . associata al segnale numerico, dove per lungo termine si intende un periodo di un certo numero NFN di intervalli j cons ecutivi.

Il blocco PLT tiene memorizzati in un suo registro

interno, del tipo a scalamento, i valori ricevuti da Tl relativi

agli ultimi NFN intervalli j trascorsi (nell'esempio qui descrit

to ? NFN = 12). Ad ogni intervallo j calcola la media estesa

agli ultimi NFN intervalli j dei quadrati calcolati e quindi il

logaritmo della media che fornisce in uscita sul bus 2 0.

PLT ? sincronizzato dai segnali f c e 21 che, come

si vedr?, ? un segnale di periodo pari ad un intervallo j.

Con RG1 ? indicato un normale registro che riceve i

valori di potenza a lungo termine da PLT e, utilizzando il se -gnale sul filo 22 come segnale di orologio, li memorizza temporaneamente e li fornisce in uscita sul bus 23.

Quando il segnale di orologio ces sa, l'uscita di RG1

rimane fis sa al valore memorizzato all'ultimo periodo di detto

segnale d' orologio.

I dati sulla connes sione 23 sono sommati nel sommatore SI ad un valore costante, chiamato nel seguito soglia di aggancio SAG, memorizzato nella memoria ST01. La so-1 ? m 4 glia di aggancio ha valori diversi per le fasi di o ri h? _j 3 i ricerca dei punti di inizio e di fine effettivi della - fra OJ ? 9

73 -g a se (nell'esempio descritto, rispettivamente di 6 e 5 dB): questi O <? g 2 3>-valori sono letti in base ai due livelli logici del segnale 39 for c T3 u M nito a STOl come indirizzo.

I dati in uscita da SI sulla connessione 25 sono forniti

al registro RG2, del tipo di RG1 , che, quando ? presente il segnale di o rologio sul filo 22 le fornisce tramite la connessione

26 al secondo ingres so del comparatore CMPl ,' Quando cessa

il segnale di orologio, anche l'uscita di RG2 rimane fis sa.

CMP1 fornisce in uscita sul filo 33 un segnale indicativo del valore relativo delle due grandezze d?ingresso : in

particolare se il Calore sul bus 26 ? maggiore di quello sul bus 32,

sul filo 33 sar? presente uno zero logico; un uno logico nel caso opposto.

Con OFR ? indicato un divisore di frequenza del segnale fc che riceve in ingresso; OFR fornisce in uscita sul

filo 21 un segnale di periodo pari al periodo di intervallo j. L 'uscita di OFR ? attivata quando ? attivo il segnale

sul filo 52 applicato all'ingres so di abilitazione di OFR.

Il filo 21 ? portato ad un ingresso delle porte AND

34 e 3 5 ai cui secondi ingres si sono portati i valori negati dei

segnali sui fili 3 3 e 3 6. Le uscite delle porte 34 e 35 costitui 'C O c? .1

?d ci S ? scono gli ingressi della porta OR 37 la cui uscita ? il segnale di ? re _j L ? o ? ?3 abilitazione sul filo 22. co % O & S Con CTI ? indicato un contatore programmabile del tipo o S s ? avanti/indietro atto a contare il numero di intervallo, quindi il numero delle oscillazioni del segnale sul filo 21.

CT I riceve i comandi di inizio conteggio sul filo 3 8,

e di avanti o indietro sul filo 39; inoltre pe r il conteggio in avanti, che ? svolto durante la ricerca del punto di inizio frase, ? predisposto ad iniziare dal valore 0, mentre per il conteggio

indietro, che ? svolto durante la ricerca del punto li fine frase,

? predisposto ad iniziare dal numero di frames massimo

NFMAX, cio? il numero di frames contenute nell'intervallo di

tempo utile per pronunciare la frase.

I valori 0 e NFMAX sono contenuti nella memoria

ST02 letta mediante il segnale di avanti/indietro del filo 39.

L'uscita di CTI sul bus 40 ? portata ad un normale

comparatore CMP2 del tipo programmabile che la confronta

con un valore di soglia contenuto nella memoria ST03.

Durante la fase di ricerca del punto di inizio frase

ti , la soglia ? costituita dal valore DN; quando il valore di conteggio fornito da CT I sul bus 40 diviene maggiore della so-? ?c O ? .

ca d, glia fornita da ST03 , CMP2 emette un segnale di abilitazione o ?

? sul filo 41 che ? fornito alla porta AND 42 e consente a questa j? iJ??a O UJ ? _ '3 ? a> % a di fornire il segnale del filo 21 , applicato al suo secondo ingres sa^ a o S al blocco DR sul filo 43 come segnale di abilitazione. C ? n> c ? Invece durante la fas e di ricerca del punto di fine frase ^, la soglia ? costituita dal valore (NFMAX-DN); quando il

conteggio fornito da CTI diviene minore della soglia , CMP2

emette detto segnale di abilitazione sul filo 41 .

Il segnale sul filo 39 ? quindi portato a ST03 , come

indirizzo per scegliere il valore di soglia da fornire in uscita, e a CMP2 per programmare il tipo di comparazione da eseguire.

Con CMP3 ? indicato un comparatore programmabile

simile a CMF2 e atto a rivelare un?eventuale condizione di errore che si verifica se il circuito di fig. 3 non riesce ad individuare i punti di inizio o di fine effettiva della frase.

CMP3 confronta il valore di conteggio di CTI , fornito

tramite il bus 40-con un valore di soglia fornito dalla memoria

ST04.

Durante la fase di ricerca del punto ti , la soglia fornita da ST04 ? costituita dal valore (NFMAX-40 ); se il valore di con?

teggio di CTI diventa maggiore della soglia , CMP3 emette un

segnale di errore sul filo 44.

Durante la fase di ricerca del punto _tf_, la soglia

fornita da ST04 ? costituita dal valore 40; se il valore conteggiato da CTI diviene minore di questa soglia, CMP3 emette

il segnale di errore sul filo 44.

Il segnale sul filo 39 ? portato a ST04 come indirizzo per scegliere la soglia da fornire in uscita, e a CMP3 per programmare il tipo di comparazione da eseguire. Cu t/5 Con RG4 ? indicato un registro atto a memorizzare o ?a o> il numero di intervalli pres ente sul bus 40 nell'istante in

a D cui il segnale di abilitazione sul filo 3 3 commuta a l . Il

2 ? segnale sul filo 33 ? infatti applicato all'ingresso di orologio di RG4. Il valore memorizzato ? poi fornito sul bus

45.

Con CT2 ? indicato un contatore atto a contare fino ad un valore maasimo (nell'esempio qui descritto CT2 conta fino a 3 ) dall'istante in cui il segnale sul filo 33 , applicato al suo ingresso di ripristino, cambia stato logico (nell'esempio va a 1 ). CT2 conta i periodi del segnale sul filo 46

che ? l'uscita della porta AND 47 ai cui ingressi sono por

tati i fili 21 e 33. Il segnale sul filo 33 agisce quindi come

abilitazione per la porta AND 47 per fornire il segnale sul

filo 21 a CT2 sul filo 46. .

CT2 fornisce il conteggio sul bus 48 al comparatore

CMP4 che lo paragona con una soglia fis sa contenuta nella

memoria ST05.

Finche la soglia non ? superata, CMP4 fornisce il

segnale di abilitazione sul filo 36 alla porta 35 che quindi rimane abilitata per 3 intervalli j successivi a, quello in cui il

segnale sul filo 33 va a 1. In altra parole, per 3 intervalli j

successivi a quello in cui viene disabilitata la porta AND 34,

il segnale sul filo 21 ? ancora fornito ai registri RG1 e RG2

tramite la porta AND 35. o ?s ? & o ? Con CT 3 ? indicato un' contatore del tipo di CT2. An H o w _ ?* _ ? u che CT3 riceve il segnale sul filo 33 come segnale di ripristino co ? 3

O l/l 8: O 8. e conta i periodi del segnale del filo 46 che riceve all?ingresso C o di conteggio.

CT3 fornisce il conteggio sul bus 49 al primo

ingresso del comparatore CMP5 che lo paragona con un

valore di soglia fornito dalla memoria ST06 e denominato

numero di intervallo ottimale di aggancio; durante la fase

t

di ricerca del punto _ti_, detto valore di soglia indicato

con FRAGB^? posto uguale a 15, mentre durante la fase

di ricerca del punto _tf_ detta soglia , indicata con FRAGE ,

? posta uguale a 1 8. Il segnale 39 ? fornito a ST06 co

me indirizzo per la scelta del valore di soglia .

Quando il valore sul bus 49 supera la soglia

fornita da ST06, CMP5 emette un segnale di a bilitazione sul filo 51 che significa che il numero di intervallo

j presente in RG4 ? considerato come punto di effettivo

inizio o fine della frase , cio? come intervallo ti oppure tf .

Con LC ? indicato un circuito logico di controllo : la

sua realizzazione non costituisce problema per il tecnico del

ramo una volta note le funzioni logiche svolte , descritte qui

di seguito .

Il modo di operare del circuito LC , come del resto

di tutto il blocco RIF, ? lo stesso sia in fase di addestramento che di verifica,

LC genera e fornisce sul bus 53 gli indirizzi per la

memoria MM1 sfruttando il segnale a frequenza di campiona-"C o . mento fc fornito gli da AD (fig. 1 ). A questo scopo LC c.ontiene ? ?

? ? *8 -a un contatore programmabile del tipo avanti /indietro che conta

UJ. 5 i periodi del segnale f c : il conteggio ? fornito sul bus 53 co ? g C g Ci me indirizzo. Sul bus 53 ? anche presente il comando di lettura/ *-* . ? <

C &> H a> O scrittura per MM1.

All'istante di iniz io del tempo utile per pronunciare una frase, che nell'esempio qui desc ritto ? l'istante in cui il parlatore agisce sul pulsante PU, il contatore

interno di LC inizia a contare i n avanti partendo dal va

lore " 0" ; inoltre LC genera il segnale di scrittura per

MMl .

Alla fine del tempo utile per pronunciare la

frase, determinato da un orologio interno ad LC, il

contatore di indirizzi viene ripristinato a zero e vengono generati il segnale di lettura per MM1 , i segnali di abilitazione 52. e 38 , e il segnale di conteggio

in avanti per CT I sul filo 39.

A questo punto inizia la lettura dei campioni numerici

dalla memoria MM1 ed inizia la fase di ricerca del punto di inizio effettivo della fra*, e.

In seguito possono verificarsi due casi : o proviene il

segnale di errore sul filo 44, o il segnale di abilitazione sul

filo 51.

Nel primo caso le operazioni di RIF vengono interrotte. Il parlatore dovr? ripetere la frase appena pronunciata: ? *5

<4 LC invia tramite il filo 3 tale segnalazione al blocco ER

U? .y 05 "? ? (fig. o.

o s I o w- o u Nel secondo caso LC memorizza in un registro interno il *2 o H U

valore pre sente sui bus 45 , cio? il numero di intervallo ti , e quindi determina l?inizio della fase di ricerca del punto di fine effettiva della frase.

LC cambia livello logico al segnale sul filo 39 deter -minando il conteggio all?indietro di CTI , e ripristina al valore/^"

1?1

I u) t ? v ? NFMAX il contatore di indirizzi interno e ne comanda il contegA?^o^i^lv >2* 'CHI ? gio all'indietro.

In seguito si pu? verificare uno dei due casi seguenti:

o proviene il segnale di errore sul filo 44 o il segnale di abilitazione sul filo 51.

Nel primo caso le operazioni di RIF vengono interrotte ed il parlatore dovr? ripetere la frase.

Nel secondo caso L C memorizza nel suo registro

interno il valore presente sul bus 45, cio? il numero di intervallo ^. A questo punto la ricerca dei punti di inizio e fine effettivi della frase ? te rminata. Allora LC disabilita i segnali sui

fili 52 e 3 8. Poi calcola il valore tf - ti = J e lo confronta con

il valore M- memorizzato in un registro interno : se risulta

| J - M | ? R , allora fornisce il segnale di abilitazione sul O ? ? Qn c ? filo 4*, che si congiunge col bus 4, al blocco EP (fig. 1 ) per >- ?? -a J vJ O uJ ? S iniziare la fase di estrazione dei parametri caratteristici delo ^ a la frase : a questo scopo ripristina il contatore di indirizzi in o 8

C u ? ? terno al valore di intervallo ti_ presente nel suo registro interno e comanda il conteggio in avanti fino al valore di intervallo _tf_.

Se invece dal confronto di cui sopra ri sulta la condizione opposta , LC emette un segnale sul filo 3 che

? portato al blocco ER (fig. 1 ) e determina la ripetizione

della frase appena pronunciata che ? risultata o troppo veloce o troppo lenta.

Verr? ora desc ritto il funzionamento del blocco

RIF, di fig. 3, facendo pure riferimento alla fig. 4.

In fig. 4 ? mostrato un possibile andamento dei

segnali presenti sui fili 4 , 26, 31 , 32 del blocco RIF

di fig. 3 durante la fase di ricerca del punto di inizio

effettivo _ti_ della frase. Sull'asse temporale si ? ripor ?

tata una suddivisione in intervalli j a partire dall'istante to di inizio della suddetta fas e e corrispondente al

primo intervallo del periodo disponibile per pronunciare

la frase.

Per la fase di ricerca del punto di fine effettivo

dalla frase tf_ valgono ancora le stesse curve di fig. 4 con

l'accortezza di considerare la direzione sinistra -? destra come direzione decrescente nel tempo : allora l'istante to_ corrisponder? all 'intervallo TU di fine tempo utile per pronunciare la

frase, l'intervallo _ti. diventer? tf , l'intervallo DN diventer?

(TU - DN). ? ss g ? S ? Quando il parlatore agisce sul pulsante PU (fig. 3 ) ? g -q i L o LU il blocco LC inizia ad indirizzare tramite il bus 53 la memoria

O ^ MM1 in cui vengono scritti i campioni numerici relativi all'in C > e te rvallo di tempo utile TU per pronunciare la frase.

Al termine di questo intervallo inizia la fase

?

di ricerca del punto _ti_ : dall'istante _to in poi LC indirizza nuovamente MM1 che fornisce i campioni sul

bus 4.

Inoltre LC rende attivi i segnali sui fili 52 ,

38 e d? il segnale 39 di conteggio in avanti a CT I che inizia a contare r. periodi del segnale 21 fornito da

OFR.

All'uscita di PLT si hanno sul bus 2 0 i valori

di potenza a lungo termine , mentre all'uscita di S3

sul bus 31 i valori pesati di potenza a breve termine ;

sul bus 20 i dati sono ritardati di un tempo pari a DN , introdotto dal blocco T I ( Fig. 3 )t rispetto ai dati presenti sul filo 31 .

Il segnale 26 ? aumentato del valore di soglia di

o ? aggancio SAG rispetto al segnale sul filo 20. #~3?

ULI

Il segnale sul filo 32 rimane a zero fino all'istan-O w ?|f 3 p -3 te DN in cui l 'uscita di CMP2 sul filo 41 cambia livello

logico ed ? attivato il segnale sul filo 43 ; da questo istante il segnale 32 ricalca l'andamento del segnale 31 mostrato in fig. 4.

All'istante _tc l'uscita di CMP1 commuta poich? il segnale sul filo 32 assume un valore maggiore di quello sul filo

26 e il segnale sul filo 33 va a "1". Allora la porta 34 viene disabilitata, le porta 42 e 47 abilitate, i contatori CT2 , CT3

iniziano a contare e viene memorizzato in RG4 il numero di

intervallo j pres ente sul bus 40 (cio? il valore di conteggio raggiunto da CTI ).

Se il segnale sul filo 33 rimane a " 1" per un

tempo successivo a _t? sufficiente per consentire all'uscita

51 di CMP5 di commutare (cio? per 15 intervalli j consecutivi) , allora LC legge da RG4 il valore ivi memoriz^ ??

zato e lo interpreta come istante _ti^ di effettivo inizio

della frase.

Ma ? facile verificare dalla fig. 4 che dopo l'intervallo Jtc il segnale sul filo 33 ? maggiore di quello sul filo 26 solo

per 2 intervalli. consecutivi .

Allora il contatore CT3 viene ripristinato a zero dallo stesso livello logico sul filo 33 , prima che il suo conteggio

superi il valore di soglia di ST06: LC non legge il valore presente

in RG4 che non viene interpretato come istante ti . La ricerca

del punto ti continua come s a nulla fosse accaduto: infatti il contatore CT I continua nel suo conteggio in avanti non avendo rice -vuto segnali di ripristino; la porta 34 ? riabil itata come pure i registri RG1 , RG2 ; i contatori CT2, CT 3 sono ripristinati a

zero.

Tutto ci? accade anche dopo l'intervallo td in cui

CMP1 commuta nuovamente.

All'intervallo te si ha un'altra commutazione di CMP1 : ? facile vedere- che in questo caso l'uscita di CMP1 rimane a

"1" per pi? di 1 5 intervalli consecutivi: allora l'uscita 51 di C <U'

<u ?-? CMP5 commuta, e LC legge da RG4 il valore _t? ivi memoriz -zato e lo interpreta come intervallo ti di inizio effettivo della

frase.

Quindi LC cambia livello logico al segnale sul filo 39,

e d? inizio alla fase di ricerca del punto tf .

Dopo gli istanti tc , tti, te, la porta 3 5 rimane ancora

abilitata per il numero di intervalli contati da CT2 fino a quando

l'uscita di CMP4 sul filo 36 commuta; l'effetto di CT2 , CMP4,

35 ? quello di prolungare il periodo di abilitazione dei registri

I RG1 , RG2 per alcuni intervalli j successivi alla commutazione

?g ?a di CMP1 : ultimato questo periodo l'uscita di RG2 sul bus 26 ri ? d.

-mane fissa. In questo modo si aumenta l'immunit? ai disturbi j? Ls-a O

MJ U ? ?a del processo di ricerca dei punti ti e tf . ? Qi??l a Un'ultima condizione, non prevista nell'esempio di

fig. 4, ? quella relativa al caso in cui dopo l'istante to, oppure

dopo una commutazione di* CMPl per un tempo troppo breve,

l'uscita di quest'ultimo non commuti pi?; allora all' intervallo

(TU-40) commuta l?uscita di CMP3 sul filo 44 segnalando una

condizione di errore, cio? una condizione in cui la frase

non ? stata pronunciata , oppure il suo livello sonoro ?

insufficiente . Allora LC ritorna all'inizio delle procedure predisponendo la memoria MM1 per una nuova operazione di sc rittura.

11 funzionamento del circuito RIF durante la fas e di

ricerca del punto tf ? del tutto analogo a quello finora descritto

per il punto ti . Ora il contatore CT I conta all'indietro partendo dal valore massimo TU.

Alla fine di questa fase, LC disattiva il segnale 52 ,

che blocca l'uscita di OFR, e il segnale 38 che ferma il conta

tore CTI . Quindi LC attiva il segnale 4' di abilitazione per il blocco EP di fig. 1 al quale vengono inviati il successione sul bus

4 i campioni numerici dell'intervallo delimitato dagli istanti ti

e tf .

In fig. 5 ? mostrato lo schema circuitale del blocco

AT di fig. 1.

Per completezza di trattazione la memoria MM2 di

fig. 1 ? stata riportata anche in fig. 5, dove con C BC ? indicato

un blocco circuitale atto a calcolare le matrici , G .

P JM ?

MM2 fornisce sul bus 6 i vettori e m a CBC ed ? indiriz zata tramite il bus IND6 dalla logica di controllo LGC.

Con MM5 ? indicata una memoria del tipo a lettura

H P c* e scrittura che riceve dal blocco EP di fig. 1 tramite il bus ?r ? r ? o o ? P CQ O

5 i vettori e. della matrice che fornisce poi a CBC sempre trami- g | co j KJ S | m te il bus 5 e indirizzamento fornito da LGC sul bus IND5. LGC forni s r?

K> ? sce pure a MM5 il segnale di lettura /scrittura sul filo RW5.

^ a: Ad ogni operazione di lettura dati dalle memorie

MM2 e MM5 , LGC fornisce un "l" logico sui fili rispettivamente FL6 e FL5 che diventano un filo supplementare dei bus 6 e

5, e stanno ad indicare la presenza di dati su detti bus.

La struttura interna del blocco CBC verr? ora esaminata facendo riferimento alle figure 6 e 7.

In fig. 6 con C(-R}. . . . CO. . . . CR (dove R ? il valore(5> ( definito in relazione alla fig. 2) sono indicati 2R+1 circuiti

uguali, denominati nel seguito celle, interconnes se tra loro secondo due configurazioni in cascata rispettivamente di indice pari e

dispari.

I bus 5 e 6 sono connes si agli ingressi delle celle degli estremi opposti delle configurazioni a cascata: i dati che es -si portano ( i vettori e ed e ^ rispettivamente, pi? il bit aggiuntivo per indicare la presenza di dati) vengono fatti fluire

nelle direzioni opposte attraverso le "due" cascate di celle in

modo tale che ad ogni passo e a regime in una data cella siano contemporaneamente presenti i vettori e . ed e ^ la cui

differenza di indice ? uguale all'indice della c ella (ad esempio

nella cella CO saranno presenti i vettori per cui j = m e cos?

via).

Le celle Cr(-R ? r ^ R) sono atte a calcolare gli

l i elementi delle materici D , G , PJJ^ sopra definite, nel 3? a co O modo che risulter? pi? chiaro dopo aver descritto la struttura IL CO m circuitale di una di dette celle, ad esempio CO, mostrata in fig. 7. r 1 o *-? In fig. 7 con KEG5, REG6 sono indicati due registri S 3. a scorrimento del tipo parallelo/parallelo uguali che costituiscono un elemento di ritardo, di un tempo pari al periodo del

segnale di orologio CK1 , applicato al loro ingresso di clock,

e generato dal blocco LGC (fig. 5), per i dati presenti rispettivamente sui bus 5 e 6.

I dati sul bus 6 all'ingresso di REG6 provengono dal*? l' equivalente registro della cella C2 (fig. 6) mentre i dati in

uscita di REG6 sono destinati al registro equivalente della cella C (-2 ); la situazione opposta si verifica invece per i dati sul bus

5 che provengono a REG5 dal corrispondente registro delle cella

C(-2 ) e sono destinati alla cella C2.

Con CDS ? indicato un blocco atto a calcolare i valori

di distanza D(j, m): esso ? composto di K sottrattori, uno per

ogni coppia di componenti dei vettori e . , e portati dai bus

5 e 6, in uscita dai registri REG5 e REG6, ai corrispondenti

ingressi dei sottrattori. CDS comprende inoltre un sommatore

di tutti i valori calcolati dai sottrattori, presi senza l'informazione del segno. L'uscita del sommatore ? il valore di distanza

D(j , m) fornito sul bus DD al blocco CDA .

Con TFL ? indicato un blocco atto a fornire sul filo

TT un segnale di abilitazione al funzionamento dei blocchi CDA

?1 3 e REG7 solo se si verifica la pres enza contemporanea di dati ? 3 0 cj ? E. a sui bus 5 e 6 delle uscite dei registri REG5 e REG6 : TFL ? ?- C/3

I. Q m O r* 1 E. g costituito da una porta AND che verifica la presenza contempov

? sa b o ranea di un "1" logico sui fili dei bus 5 e 6 che portano l'infor ? 3.

mazione di presenza dati.

Con CDA ? indicato un blocco atto a calcolare le distanze accumulate G (j, m). Ai suoi ingres si provengono: i valori di distanza accumulata appena calcolati dalle celle CI e

C(-l ) di indice contiguo e portati tramite i bus Gl e G(-l ) rispettivamente; sul bus GG il valore di distanza accumulata

calcolato al passo precedente e memorizzato temporaneamente

nel registro REG7 il cui ingres so ? connes so con l'uscita di

CDA ; il valore di distanza dal blocco CDS.

CDA comprende un comparatore che verifica e fornisce all'uscita sulla connes sione PO un'indicazione di quale

dei tre valori di distanza accumulata ? il minimo; l'indicazione

? costituita da due bit dei seguenti valori:

' Oc rt) . - "11" se il minimo ? G (j-1 , m-1 ) ; ra L CL o 50 - "1 0" se il minimo ? G (j, m-1 ); I >4 o ..H L> - "01 " se il minimo ? G (j -1 , m); 11 - " 00" se il blocco CDA non ? attivato. ? 2 u ?

? TJ CDA comprende inoltre un sommatore del valore di

distanza presente sul bus DD e del minimo appena verificato

dei tre valori di distanza accumulata. La somma calcolata ? il

valore G (j , m) che fornisce in uscita sul bus GO.

Con CK21 , CK22, CK23 sono indicati i segnali di

orologio rispettivamente per i blocchi CDS, CDA , REG7; detti segnali sono ottenuti dal segnale CK1 opportunamente ritardato e costituiscono la conne ssione CK2 , proveniente dal bloc -co LGC (fig. 5).

Tornando alla fig. 6 si pu? vedere che il bus Gr

(-R r R) che esce dalla generica cella C r ? connesso alle

due celle di indice contiguo appartenenti all'altra configurazione in cascata.

Alle celle terminali CR e C (-R) ? connesso solo il bus

G(R-l ) e G(-R+l ) rispettivamente e quindi all,!ingresso rima

sto libero, dei rispettivi circuiti CDA (fig. 7) di dette celle, verr? cablata una configurazione di bit' tale da non venire mai interpretata come valore minimo da detti circuiti CDA.

Le connessioni Pr uscenti dalle varie celle compongono il bus PP che sar? quindi formato da 2(2R+l ) fili.

Il segnale di orologio CK1 ? portato a tutte le celle della fig. 6, mentre i segnali sulla connessione CK2 sono portati

solo alle celle di indice pari (quelle di destra in figura); alle celle di indice dispari sono portati invece i segnali di orologio presenti s ulla connessione CK3 , costituiti da quelli della connes sione CK2 opportunamente ritardati.

Il funzionamento del circuito di fig. 6 ? il seguente : o tf ?5 t? o 1/5 ad ogni impulso di CK1 i da ;i sui bus 5 e 6 scorrono di una

^ -a o posizione attraverso le celle C r nelle due direzioni opposte UJ 0*3 T ?3 o ? e evidenziate in figura. Ogni cella inizier? ad operare solo quan 2 a e <ut ? H do in essa saranno presenti dati su ambedue i bus 5 e 6. Al

periodo (R/2+1 ) - esimo di CK1, nelle celle C O , CI , C ( ? 1 )

saranno presenti dati su ambedue i bus 5 e 6: nella cella CO

i vettori e^ , em per cui j=m=l ; nella cella CI i vettori per

cui j = l , m = 2 , e nella cella C(- l ) i vettori per cui j = 2 , m=l .

Nell'ambito di questo periodo del segnale di orologio CK1 verranno allora eseguite le seguenti operazioni nel

? - G seguente ordine :

la cella CO calcola il valore D(l , l ); poi G(l , l ) che fornisce

?'CVL ' sul bus GO: ? da notare che G(1 , 1 )=D(1 , 1 ) poich? i bus G(1 ),

C-(-l) e GG recano valori nulli; quindi CO calcola F(l, 1) e lo fornisce sulla connessione FOj

- le celle CI e C(-l) calcolano rispettivamente i valori D(l,2) e D(2,l); poi i valori G(1 ,2) e G(2, 1) che forniscono sui bus

Gl e G(-l); quindi i valori F(l,2) e P(2,l) che forniscono

sulle connessioni FI e P(-l).

Dalla successione delle operazioni appena : descritte risulta automaticamente definito lo sfasamento nel tempo che deve avere ogni segnale di orologio delle connessioni CK2, CK3 rispetto a quello principale sul filo CK1 .

Al periodo successivo (R/2+2) -esimo di CK1, nelle seguenti celle saranno presenti i vettori e j , em di indice

s e gu ente :

in CO -* j = m = 2

in CI -? j = 2; m = 3 SJ d. in C2 ? ? j = 1 ; m = 3 ? ?sJ-.aS ? 3 in C3 -*>j = 1; m = 4 ?'l ,? ! in C(-l)?-j = 3; m = 2 ? c; JS ;U H XJ

in C(-2)-*j = 3; m = 1

in C(-3 ) -? j = 4; m =1

Quindi nell'ambito del suddetto periodo le celle suddette eseguiranno i calcoli nel modo descritto in precedenza.

Ai periodi successivi il numero di celle attivate aumenter?

fino ad arrivare alla condizione di attivazione di tutte le celle, dopo R l periodi di CK1.

Il blocco CBC termine r?, le proprie operazioni quando tutte le celle saranno disattivate, cio? quando i rispettivi

circuiti TFL (fig. 7) verificheranno l'assenza di dati su uno dei

bus 5, 6 o su tutti e due.

Tornando alla fig. 5, la struttura della logica di controllo LGC ? automaticamente definita una volta note le funzioni

svolte, che verranno descritte nel seguito.

Il blocco CBC fornisce sul bus P P i valori di pendenza P(j, m) che vengono memorizzati nella memoria MEMP del

tipo a lettura e scrittura che riceve direttamente da LGC il comando di lettura e scrittura RWP, e sul bus ADDP gli indirizzi

per la fase di scrittura .

Per la fase di lettura invece, MEMP riceve gli indirizzi sul bus ADDP dal circuito CPI.

In MEMP i dati vengono scritti sequenzialmente , in

modo da formare una tabella in cui ogni riga ha dimensione

?C ., pari a quella del bus PP, come si pu? vedere d?lia fig. 3. 2 <*.

g ? o ? Inoltre il circuito CBC calcola i valori F(j, m) in ?-?s-a tu u '? modo tale che sul bus PP siano disponibili alternativamente co f '3 o ? a quelli calcolati dalle celle si indice pari e dispari: ci? si riflet ? g ?? 8 u ?u u M< te anche nella disposizione dei dati in MEMP, in ogni riga della quale saranno scritti i valori P(j , m) per cui la somma degli indici j , m ? uguale ad un valore costante alternativamente

pari e dispari (fig. 8).

La logica di controllo LGC (fig. 5) riceve i dati del

bus PP per verificare la presenza di "I" logici su di esso, ed inizia a fornire gli indirizzi a MEMP per la fase di scrittura in corrispondenza del secondo invio di dati su P da parte di CBC;

il valore P(l , 1 ) non viene quindi memorizzato poich? non interessa, essendo i valori P (j , ra) le pendenze dei tratti di spez -zata _at che precedono i punti di uguale indice. Inoltre LGC termina la fase di scrittura in MEMP quando tutte le celle di CBC

sono disattivate -e su PP sono presenti tutti "0" logici: l?ultima scrittura in MEMP si ha quando j+m = J+M (fig. 8).

All?ultima operazione di scrittura in MEMP (fig. 5 ), sul bus PP sar? presente un unico dato valido , cio? il valore

P (J, M), poich? tutte le altre celle di CBC saranno gi? disattivate : LGC controlla quindi la posizione Pr di P(J, M) e fornisce a CPI sul bus BCP detto valore di posizione Pr, ed il valore J+M corrispondente all'ultimo indirizzo di scrittura. Inoltre "G O rt .

? ?< O "? LGC , dal valore J+M ricava il valore J per sottrazione di M

?1 ? che ? un valore fisso e fornisce a CPI i valori J ed M sempre LU ? 3

W? '3 u ? a sul bus BCP.

? ? ? Q- ?? <u <? Con CPI ? indicato un circuito, la cui struttura ? evidenziata all?interno del tratteggio, atto a generare gli indirizzi

per la fase di lettura di MEMP che avviene in direzione inversa rispetto alla fase di scrittura, partendo dalla posizione di MEMP in cui ? presente P(J, M); CPI ? atto inoltre a generare dati ed indirizzi per la memoria MEMC alla quale la logica LGC invia

il segnale di lettura/scrittura sul filo RWP,

CPI comprende quattro registri j, m, nr, pr, atti a contenere rispettivamente i valori correnti degli indici j , m,

del numero di riga nr di MEMP, della posizione Pr sulla riga

di MEMP da cui leggere il valore P(j, m ). Detti registri sono

caricati, all'inizio delle operazioni di CPI, tramite comando impartito da LGC sulla connessione CCP ,ai valori iniziali J, M,

J+M, Pr, il contenuto dei registri nr, pr serve per

l'indirizzamento di MEMP, mentre quello dei registri j , m

viene memorizzato nella memoria MEMC delle coordinate j, m

dei punti della spezzata at (fig. 2).

CPI comprende inoltre una logica aritmetica LAR

la cui realizzazione non ? un problema per il tecnico del ramo

una volta definite le funzioni svolte, descritte qui di seguito.

LAR lavora ih modo iterativo, svolgendo ad ogni ite g i ? 1 05 razione le seguenti operazioni: ^ h v-) oa UJ ^ ? a) scrittura in MEMC, tramite il bus VIN, del contenuto dei ? ? 'a a 3 <J ? a registri j, m : ? realizzata in modo sequenziale mediante un ? s3 ? u C ? * ?u< <J ^ contatore che invia il suo contenuto sul bus ADDC degli indirizzi per MEMC; la logica LGC fornisce a MEMC il segnale di scrittura sul filo RWC;

b) indirizzamento di MEMP mediante l'invio sul bus ADDP del contenuto dei registri nr, pr, e lettura del valore P(j, m)

tramite il bus VP; la logica LGC fornisce a MEMP il segnale di lettura sul filo RWP;

c) modifica del contenuto dei registri nr, pr, j, m in base alla

verifica del valore P(j, m) appena ricevuto , nel seguente modo:

- se P(j , m) = 11 , decrementa di 2 unit? il numero di riga nel registro nr, decrementa di 1 unit? i valori di indice nei

registri j, m, e nel passo succes sivo legge . da MEMP

il valore P(j, m) della stessa posizione di due righe precedenti: ci? corrisponde ad aver percorso a ritroso un

tratto obliquo sulla retta at [fi g. 2);

- se P(j, m ) = 1 0 , decrementa di 1 unit? il numero di riga nel registro nr, incrementa di 1 unit? la posizione di riga nel registro pr, decrementa di 1 unit? il valore di indice nel

registro j , e nel passo successivo legge . da MEMP il valore P(j, m) di una posizione pi? a destra della riga precedente : ci? corrisponde ad aver percorso a ritroso un tratto

' verticale sulla , retta _at (fig. 2); o? - cdI ra d, o ? ? -9 ?-, - se P(j , m) = 01 , decrementa di 1 unit? il numero di riga I i-J c SJ UJ o ' nel registro nr, decrementa di 1 unit? la posizione di riga w | o ? o nel registro pr, decrementa di 1 unit? il valore di indice u.

C 4> ? " H nel registro m, e nel pas so successivo legge da MEMP

il valore P(j, m) di una posizione pi? a sinistra della riga precedente: ci? corrisponde ad aver percorso a ritroso

un tratto orizzontale sulla retta at_ (fig. 2).

LAR segnala a LGC, tramite la connessione CC P,

la fine delle iterazioni quando i registri j, m contengono ambedue il valore 1. A questo punto in MEMC ? presente la ta

bella di tutte le coppie di indici j, m che risultano coordinate

della spezzata _at (fig. 2).

Allora LGC comanda l'inizio della fasi di lettura di

MEMC , tramite il filo RWC , e del funzionamento del blocco

ALTE, tramite l'invio a questo del segnale di orologio CCE.

Con ALTE ? indicato con tratteggio un circuito atto

a generare la matrice X dei parametri allineati anche mo-

KM *

?c . strata in fig. 2 , che sc rive nella memoria a lettura e scrittura 2 ? o 2 ?> MEMM. J -4 ?

CO ? ALTE comprende : i registri RSj, RSm, RSC atti a contenere gli indirizzi per le memorie MM5, MEMM, MEMC rispettivamente, forniti a queste sui bus IND5, ADDM, ADDC ;

un circuito di abilitazione ABL per il trasferimento dei dati del

bus 5 sili bus dati DAM della memoria MEMM; un comparatore CMPA

dei dati presenti sul bus VPR con quelli presenti all'uscita del

registro RSm; unit? aritmetiche costituite da un contatore

CNTA, un sommatore SMA, un moltiplicatore MLTA, un divisore DVA; una logica di controllo LGCA che comanda il funzionamento di dette unit? aritmetiche per calcolare il valore dei

vettori e m da fornire sul bus DAM alla memoria MEMM, in corrispondenza con i tratti a pendenza verticale della spezzata _at (fig. 2 ) ,e che genera inoltre gli indiri zzi per la memoria

MEMC e il segnale di lettura/scrittura RWM per la memoria

MEMM.

'?? a? , a ?-\? 0?? v\?>j La logica LGCA ? sincronizzata dal segnale di oro

logio CCE generato dalla logica di controllo LGC.

La realizzazione della logica di controllo LGCA non

costituisce problema per il tecnico del ramo una volta note le

funzioni svolte che verranno elencate qui di s eguito nel corso

della descrizi one del funzionamento del blocco ALTE.

ALTE lavora in modo iterativo svolgendo un'iterazione ogni periodo del segnale CCE.

Al primo impulso di CCE, la logica LGCA inizializza

i registri RSj , RSm, RSC al valore 1 tramite comando sulla

connessione CKRS e fornisce un segnale di abilitazione CKAB

? oc d. alla porta ABL, dimodoch? il vettore ei letto dalla memoria o c? MM5 sia scritto nella prima posizione della memoria MEMM LU o CO 'g ? come vettore e j della matrice X KM ? e che sia presente sul u ? a o 8 ?3 ? C u bus VPR la prima coppia di indici j, m (quella relativa al se <? ?.

condo punto della spezzata at).

Ai succes sivi impulsi di CCE, LGCA svolge le seguenti operazioni:

a) tramite comando sul filo CKCP abilita il comparatore CMPA

che fornisce a LGCA sulla connessione RCP il risultato della comparazione tra il valore di indice m presente sul bus VPR

con quello presente all'uscita di RSm sul bus ADDM;

b) fornisce ai registri RSj, RSm il segnale CKRS che determina l'aggironamento del loro contenuto con i valori j , m presenti sul bus VPR;

cl ) se il risultato della comparazione svolta da CMPA ? che il

il valore sul bus VPR ? maggiore di quello all'uscita di RSm (il che significa che il tratto di _at che unisce le due coppie

di indici ? a pendenza orizzontale od obliqua), LGCA fornisce

il segnale CKAB ad ABL: allora il nuovo vettore presente sul

bus 5 verr? scritto in MEMM nella nuova posizione indirizzata da RSm; poi LGCA aumenta di una unit? il contenuto di RSC

che indirizza la posizione succes siva di MEMC e pone a 1 il

contatore CNTA tramite comando sulla connes sione CKCN;

c2 ) se invece il risultato della comparazione svolta da CMPA

? che gli ingressi hanno uguale valore (il tratto di at_ che unisce le due coppie di indici ? a pendenza verticale), LGCA g ri d ? d? il segnale di lettura sul fj.lo RWM a MEMM e rilegge il va ? -?

LU ? lore di em appena scritto che viene fornito ad un ingres so co ;|

O & di MLTA al cui secondo ingres so ? presente il contenuto di o c o u CNTA ; quindi tramite comando sul filo CKML fa eseguire a

MOLT il prodotto tra i due ingressi che e fornito ad un ingres so di SOM, al cui secondo ingres so ? connesso il bus 5

su cui ? presente il nuovo vettore ej appena letto; poi incrementa di uno il contenuto di CNTA e tramite comando sul

filo CKSM fa eseguire a SMA la somma degli ingressi che ?

fornita ad un ingresso di DVA al cui secondo ingresso ? connes sa l'uscita di CNTA; quindi tramite comando sul filo CKDV

fa eseguire a DVA la divisione dell'uscita del sommatore per

il numero pre sente all'uscita di CNTA ; infine d? il segnale

di scrittura sul filo R.WM a MEMM e fa scrivere nella posi

zione indirizzata da RSm, che ? rimasta immutata, il valore all'uscita di DVA.

Quindi in corrispondenza di un tratto verticale di at_

che comprenda N vettori ej consecutivi, ALTE esegue

la media artimetica tra detti N vettori svolgendo N volte

consecutive le operazioni d?i punto c2), calcolando ad ogni iterazione la seguente espressione : '-J . -c [( (e m ) n _ i ? (n - 1) (?j )n]

(? ) = -m n n

cio? alla n-esima iterazione (1 ?L n ?: N) legge dalla memoriaMEMM il vettore (e m )n_i ottenuto alla iterazione precedente e lo moltiplica per il numero (n-1 ) di iterazioni precedenti; poi somma il risultato ottenuto con il nuovo (ej )n

letto dalla memoria MM5 e quindi divide il risultato per

n e trova il valor m?dio attuale (e m ) n che riscrive nel -la stessa posizione di MEMM,

ib Lid Stor Corata entoure iiial T sponcazuncmeeo... Ad ogni impulso di CCE, la logica LGC controlla se

i valori j, m presenti sul bus VPR sono uguali ai valori massimi J, M presenti in suoi registri interni: quando ci? si verifica interrompe il segnale CCE.

A questo punto nella memoria MEMM ? completata

la na trice Pararne?ri allineati temporalmente della

frase appena, pronunciata: allora LGC fornisce il comando di inizio funzionamento per il blocco MP (fig. 1 ), sul filo 7 ' , che ? con

nes so ad un filo del bus 7.

In fig. 9 ? mostrato lo schema a blocchi del blocco

CSV di fig. 1.

Con GSI ? indicato un circuito atto a generare i segnali di comando per i circuiti di fig. 9 e gli indirizzi per la lettura della memoria MEM di fig. 1. I segnali di comando sono

generati in modo asincrono: alla ricezione del segnale di fine

di una operazione GSI genera il segnale di comando per l'operazione seguente.

La realizzazione del blocco GSI non costituisce pro-O ?

blema per tecnico del ramo una volta note le funzioni svolte,

c ^ indicate nel seguito. J H ?I O a UJ u : CO % ", Con CDEV ? indicato un circuito, di tipo noto, atto a o ? O _ a e e*x i calcolare la deviazione standard 6*^ della formula (5): a questo C= <?-.

<? f. u ^ scopo, per ogni valore di k riceve sul bus 14 dalla memoria

MEM di fig. 1 , indirizzata da GSI tramite il bus 19 , i valori

p^ n , una prima volta per calcolare il valor medio ?^ , ed

una seconda volta per calcolare le differenze n -p^ * quindi calcola il quadrato di ognuna di dette differenz e, somma i qua

drati tra loro e calcola la radice quadrata di detta somma. Il

valore ottenuto per un dato k ? la deviazione standard <s^_ che

scrive nel registro di indice corrispondente Rk (1 ? k ? K)

tramite il bus 60.

Ogni ope razione eseguita da CDEV ? comandata da

GSI in modo asincrono : tramite la connessione 61 , GSI fornisce

il segnale di comando per una data operazione quando riceve da CDEV, sempre tramite la connessione 61 , il segnale di fine

operazione precedente. -GSI fornisce anche ai registriRl , . . . , Rk,

. . . , RK i segnali di comando CL1 , . . . , CLk. CLK per le operazioni

di scrittura e succes siva lettura dei valori 0*, .

k

T erminate le operazioni di CDEV, GSI comanda tramite la connessione bidirezionale 63 le operazioni del blocco

PRD.

Con PRD ? indicato un blocco atto a calcolare la produttoria della formula (4), cio? il prodotto dei valori ' , letti dai

J&

registri RI , . RK su comando di GSI e fornitigli in successione tramite il bus 62.

Il prodotto ottenuto viene fornito in uscita sul bus 64

?c O J M ad un ingres so d?i divisore DVS1 che lo divide per la quantit? rt 0<

C ? ?* ( fl* elevato alla k-esima potenza) contenuta in I l-J 5 NORM NORM UJ ? 1 una memoria a sola lettura ST08 comandata in lettura da GSI CO ? 'rt O w " ^5 ? O o o? tramite la connes sione 65. La quantit? ottenuta ? fo rnita trami-- H te il bus 66 al blocco ELP, comandato da GSI tramite la connes -sione bidirezionale 67. ELP calcola la potenza Z -esima e quindi la radice K-esima iella quantit? ricevuta in ingresso e fornisce in uscita sul bus 68 il valore Y della formula (4).

Con CSF ? indicato un blocco atto a calcolare il valore di soglia fis sa Ps della formula (2). A questo proposito riceve dalla memoria MEM (fig. 1 ) indirizzata da GSI i vari valori

di pseudo-eventi p^ e, per ogni k, calcola l'area ,

tiene memorizzato il valore PkMAX e calcola la quantit?

PkMAX /^k ' calc?la il prodotto di tutte le quantit?

ottenute e le fornisce sul bus 69. La successione delle operazioni svolte da CSF ? comandata da GSI in modo asincrono tramite

la connessione bidirezionale 70.

Con DVS2 ? indicato un divisore che esegue la divisione tra i dati presenti sul bus 63 e quelli sul bus 68 e fornisce

in uscita sul bus 18, verso il comparatore CMP di fig. 1 , il

valore di soglia variabile Pss,

Varianti e modifiche possono essere apportate all'esempio di realizzazione descritto, senza uscire dall'ambito dell'invenzione.

RIVENDICAZIONI

1 ) Dispositivo per la verifica del parlatore comprendente un

circ?ito di estrazione di parametri caratteristici di ogni frase, detti parametri essendo valori di energia associata al O ? ci? s * segnale vocale in diverse bande di frequenze in cui si suddi ? ?S 'S q U1 ai *> vide la banda vocale ed essendo componenti di vettori ognu co '% c.

zi O ? a O o no relativo ad uno degli intervalli in cui si suddivide un tem t ci 2 ?

U po utile per pronunciare la frase, un circuito di calcolo della media di detti vettori che fornisce un vettore di parametri medi, un circuito di determinazione di istogrammi, uno

per ogni banda di frequenza, di distribuzione dei parametri

medi su pi? ripetizioni della stessa frase, una memoria degli istogrammi di ogni parlatore, un circuito di calcolo della

probabilit? che una frase appena pronunciata appartenga ad un

dato parlatore, un circuito di calcolo di una soglia di probabilit? , un circuito di comparazione che emette un segnale di

parlatore verificato se detta probabilit? supera detto valore

di soglia di probabilit?, caratterizzato da ci? che comprende

inoltre :

- un circuito di determinazione degli istanti effettivi di ini-O C9 ni d> zio e fine di una frase (RIF) posto a monte di detto circuito o ?-J O di estrazione di parametri caratte ristici, che calcola ad ogni ILI i w rt (T. ? ' 3 intervallo un valore di potenza a lungo termine del segnale C - 1 o io ? *2 a vocale, es sendo lungo termine un periodo di un certo numero di inte rvalli consecutivi, calcola ad ogni intervallo un valore di potenza pesata a breve termine, es sendo breve termine un periodo di un intervallo, ottenuta come prodotto di

potenza del segnale vocale per il rapporto tra una potenza

di segnale vocale alle basse frequenze e una potenza di segnale vocale alle alte frequenze, confronta detti valori di

potenza a lungo termine aumentata di una quantit? fis sa con

detta potenza pesata a breve termine e considera l'istante

in cui il secondo diventa maggiore del primo come istante

effettivo di inizio della frase se questa condizione ? sempre verificata per un certo numero di intervalli consecutivi (FRAGB, FRAGE ) dopo detto istante, ripete dette operazioni per determinare l'istante effettivo di fine frase ana- , lizzando in senso contrario gli intervalli a partire dall'ul

timo intervallo della frase, e fornisce a detto circuito di estrazione .parametri solo gii intervalli compresi tra detti

istanti effettivi ?ii inizio e fine frase;

- un circuito di allineamento temporale (AT), posto a valle

di detto circuito di estrazione parametri, che determina

una tabella di corri spondenze , chiamata nel seguito percorso di allineamento (at) , tra indici dei vettori di pararnetriforniti da detto circuito di estrazione parametri e vettori di

o ca parametri di una frase di riferimento, ed in base a detta tabella cd a, c ? ? ?ao genera una nuova sequenza di vettori di parametri allineati

UJ GJ il cui numero ? quello dei vettori di parametri della frase o di riferimento, detti vettori di parametri allineati essendo

U inviati a detto circuito di calcolo della media;

caratterizzato inoltre da ci? che detto circuito di calcolo della

soglia di pro babilit? (CSV) comprende un circuito di calcolo

del prodotto delle deviazioni- standard di detti istogrammi di distribuzione dei parametri medi, detta soglia di probabilit?

es sendo poi divi sa per un fattore correttivo essenzialmente

composto da detto prodotto di deviazioni standard, ottenendo una soglia di probabilit? variabile.

2) Dispositivo come nella rivendicazione 1 , comprendente un

convertitore in numerico del segnale vocale per tutto il

tempo utile per pronunciare la frase^che ottiene una serie

di campioni numerici che scrive in una memoria dei campio?

ni numerici (MM1 ), caratterizzato da ci? che detto circuito

di determinazione degli istanti effettivi di inizio e fine frase

(RIF) comprende:

- un divisore di frequenza (OFR) atto a dividere la frequenza

di campionamento di detto convertitore (AD) per creare detta suddivisione in intervalli di tempo, ognuno comprendente un certo, numero di campioni numerici;

- un circuito di ritardo (T l ) di un numero DN di intervalli per

detti campioni numerici;

- un circuito (PLT ) di calcolo di detta potenza a lungo termineas -sociata ai campioni, chericeve da detto circuito di ritardo(Tl ),

e calcola ad ogni intervallo il logaritmo della media dei quadrati dei valori ricevuti negli ultimo NFN intervalli; ?G l O? - un primo registro(RGl ) che riceve i valori di potenza a lun ci c o UJ - ?a c go termine e li fornisce in uscita quando ? abilitato da un Lt> m '% ?3 O ? a primo segnale di abilitazione (22) costituito dal segnale o o C ? d?uscita di detto divisore di frequenza (OFR) portato attra <2 H

verso porte logiche (34, 35, 37);

- un primo sommatore (SI ) dell'uscita di detto primo registro (RG1 ) con un valore costante (STOl ), che fornisce il

risultato ad un secondo registro (RG2 ) pure abilitato da detto

primo segnale di abilitazione (22 );

- un circuito di calcolo di detta potenza pesata a breve termine che comprende un primo (PBT 1 ), un secondo (PBT2 )^

un terzo (PBT3 ) circuito di calcolo di potenza a breve termine che calcolano ad ogni intervallo il logaritmo della media

?

dei quadrati dei valori ricevuti in ingresso nell?ultimo intervallo, detto primo circuito (PBT1 ) ricevendo in ingres so det O ri tS ri* o <? ti campioni, detto secondo circuito (PBT2 ) detti campioni

i- ?J? a O LU u 3 o filtrati in un filtro passa-bas so (FPB) , detto terza circuito co ? '3 u ? a (PBT3 ) detti campioni filtrati in un filtro passa-alto (FPA), l'u o s ? C ?- a?>* <? u< ? ? scita di detto terzo circuito e ssendo sottratta da quella di detto secondo circuito in un sottratto re. (S2) la cui uscita b sommata coir

quella di detto primo circuito (PBT1 ) in un secondo sommatore (S 3 ) ;

- un terzo registro (RG3 ) che riceve l?uscita di detto secondo sommatore (S3 ), ed ? abilitato da un secondo segnale di abilitazione (43 ) costituito dal segnale d'uscita di detto divisore

di frequenza (OFR) portato attraverso una porta logica (42);

- un contatore avanti/indietro programmabile (CTI ), atto a contare gli intervallijcio? i periodi del segnale di uscita di detto divisore di frequenza(OFR), detto contatore contando in avanti a partire

dal valore zero durante la ricerca del punto di inizio frase , e indietro a partire da un valore di intervalli massimo durante la ricerca del punto di fine frase;

- un quarto registro(RG4) atto a memorizzare il valore all'uscita di

detto contatore (CTI )quando riceve un terzo segnale diabilitazior

ne (33 );

- un secondo contatore (CT3 ), ripristinato da detto terzo

segnale di abilitazione (33), che conta i periodi del segnale di uscita di detto divisore di frequenza (OFR) , detto

segnale essendo portato attraverso una porta logica (47)

abilitata da detto terzo segnale di abilitazione (33);

- un primo comparatore (CMP5) che paragona l'uscita di detto secondo contatore (CT3 ) con un valore costante costituito da detto numero di intervalli consecutivi (FRAGE,

FRAGB) , e fornisce un segnale di riconoscimento (51 )

quando l'uscita di detto secondo contatore (CT3 ) supera detto valore co stante ;

- un secondo comparatore (CMP1 ) che paragona le uscite di

detto terzo registro (RG3) e di detto secondo registro (RG2)

e, quando l'uscita del terzo registro diviene maggiore di

quella del secondo, emette detto terzo segnale di abilitazione (33 ) che ? pure portato come segnale di inibizione a

dette porte logiche (34, 37) che generano detto primo se -gnale di abilitazione (22);

- un terzo comparatore (CMP2) che quando l'uscita di detto

contatore avanti/indietro (CTI ) diventa maggiore di un valore costante (ST06), emette un segnale di abilitazione

i Lbdi S Ctrtotorao eanrue iiil Ta spazonmcecuneo... (41 ) per dfetta porta logica (42) che genera detto secondo

segnale di abilitazione (43);

- una logica di controllo (LC) che quando riceve un segnale

di comando (PU) determina la lettura sequenziale crescente

di detta memoria di campioni numerici (MM1 ) e l'inizio

conteggio in avanti di detto contatore avanti/indietro (CTI )

e quando riceve detto segnale di riconoscimento (51 ) interpreta l'uscita di detto quarto registro (RG4) come istante

5&

effettivo di inizio frase, d? il segnale di conteggio indietro

a detto contatore (CTI ) e determina la lettura sequenziale

decrescente di detta memoria di campioni numerici (MMl)

e quando riceve detto segnale di riconoscimento (51 ) interpreta l'uscita di detto quarto registro (RG4) come istante

effettivo di fine frase.

3) Dispositivo come nella rivendicazione 2, caratterizzato da

cib che detto circuito di determinazione degli istanti effettivi

(RIF) comprende inoltre:

- un terzo contatore (CT3 ), ripristinato da detto terzo segnale di abilitazione (33 ), che conta i periodi del segnale di

uscita di detto divisore di frequenza (OFR), detto segnale

essendo portato attraverso detta porta logica (47) abilitata O A te ?* da detto terzo segnale di abilitazione (33 ); s-a o ?a UJ AU

- un quarto comparatore (CMF4) che paragona l'uscita di C/3 cs ? detto terzo contatore (CT 3) con un valore costante, e finch?

U

questo valore costante non ? superato , emette un segnale

(36) atto a mantenere l'abilitazione, per dette porte logiche

(34, 35 , 37) che forniscono detto primo segnale di abilitazione(22), dopo che detto secondo comparatore (CMP1 ) ha

fornito il segnale di inibizione (33 );

- un quinto comparatore (CMP3 ) che paragona l'uscita di

detto contatore avanti/indietro (CT I ) con un valore di soglia di intervallo, il superamento di detta soglia determinando l' emissione li un segnale d'errore (44) verso detta

logica di controllo (LC ) che interrompe le operazioni.

4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato da

ci? che detto circuito di allineamento temporale (AT ) comprende :

- una prima memoria (MM2 ) contenente i vettori di parametri di detta frase di riferimento, ogni vettore ess endo i-?? dentificato da un indice corrente m (1 ? m ^ M); O -? ? ri. S -- una seconda memoria (MM5) in cui detto circuito di estra--J *-> .2 tu ? 3 zione parametri (EP) scrive i vettori di parametri di una CD ? *3

| frase appena calcolaci, ogni vettore essendo identificato o 3

?3 ?? da un indice corrente j (1 j ? J);

- un circuito di calcolo direzioni (CBC) che riceve i vettori

da dette prima e seconda memoria e per ogni coppia di indici (j , m) di detti vettori calcola valori di direzione P(j, m)

che indicano da quale coppia precedente di indici contigui

(j , m-l ; j -l , m; j -l , m-1 ) proviene la minima delle som -me di differenz e tra componenti corrispondenti dei vettori;

- una terza memoria (MEMP) atta a contenere detti valori

di direzione P{j , m) in posizioni il cui indirizzo ? dato dai

valori delle coppie di indici j , m corrispondenti;

- una prima logica di indirizzamento e calcolo (LAR, nr, pr,

j, m)che sottrae all'indirizzo attuale il valore di direzione

P(j , m) letto da detta terza memoria (MEMP) ed ottiene il pros simo indirizzo per la lettura di detta memoria, ini

ziando dalla posizione corrispondente alla coppia di indici J, M; che scrive inoltre sequenzialmente in una quarta memoria (MEMC) gli indirizzi generati, detti indirizzi componendo detto percorso di allineamento (at);

- una seconda logica di indirizzamento e calcolo (ALTE), che .

indirizza in ordine sequenziale crescente detta quarta memoria (MEMC ), legge dette coppie di indici j , m del percorso di allineamento (at) , e utilizza l'indice j per indirizzare in lettura detta seconda memoria (MM5) e l'indice m per indirizzare in scrittura una quinta memoria (MEMM), confronta i valori di indice m attuale e precedente : se l'attuale

? maggiore del precedente scrive in detta quinta memoria

il vettore letto da detta seconda memoria, se l'attuale ? uguale al precedente calcola e scrive in detta quinta memoria

la media di tutti i vettori consecutivi letti da detta seconda al d. o memoria il cui indice j ? dato dalle coppie di indici che han--_ ?s I -J UJ ? no detto valore di indice m attuale, detta quinta memoria

CO i o * (MEMM) contenendo quindi detta sequenza di vettori di O 3 parametri allineati; u

- una logica di controllo (LGC) del funzionamento di detto

circuito di allineamento temporale (AT),

5 ) Dispositivo secondo la rivendicaaione 4, caratterizzato da

ci? che detto circuito di calcolo direzioni (CBC) comprende

due configurazioni in cascata di circuiti ugualii denominati

nel seguito celle (C (-R), . CO, . CR), identificate da

indici r(-R ? r ^. R), rispettivamente pari e dispari, il cui

valore fe la differenza tra gli indici dei vettori provenienti da

dette prima (MM2 ) e seconda (MM5) memoria, ognuna di dette celle comprendendo:

- un quinto registro (REG5) che riceve in ingresso dalla cella precedente della stessa configurazione detti vettori di parametri provenienti da detta s econda memoria (MM5) e li

riemette in uscita verso la cella seguente della stes sa configurazione ; O cd a o M - un sesto registro (REG6) che riceve in ingresso dalla cella ?x B LLI ? Ss seguente della stessa configurazione detti vettori di para _ u ? ?? '! O ? d metri provenienti da detta prima memoria (MM2) e li rie O 3 t *5 a <U. mette in uscita verso la cella precedente della stes sa configurazione;

- un circuito di calcolo di distanz e (CDS) che calcola la somma delle differenze tra componenti omologhe dei vettori

presenti alle uscite di detti quinto (REG5) e sesto (REG6)

registro;

- un circuito di calcolo di distanze accumulate (CDA ) che

comprende: un comparatore che verifica il minimo tra tre

valori costituiti da un valore di distanza accumulata ottenuto al calcolo precedente e memo rizzato temporaneamente in un settimo registro (REG7), valori di distanza

accumulata presenti all'uscita dei circuiti di calcolo di distanze accumulate (CDA) delle due celle di indice contiguo

appartenenti all 'altra configurazione in cascata, fornisce in

uscita un?indicazione di quale di detti tre valori ? il minimo,

detta indicazione essendo uno di detti valori di direzione

P(j , m); un sommatore del valore di distanza fornito da detto circuito di calcolo distanze (CDS) e il minimo di detti

tre valori, detto sommatore ottenendo in uscita detti valori di distanza accumulata forniti agli ingressi dei corri-,

spondenti circuiti delle celle contigue dell'altra configurazione in cascata;

- un circuito di abilitazione (TFL) che abilita il funzionamento di detto circuito di calcolo distanze accumulate (CDA )

e detto settimo registro (REG7 ) quando verifica contempo O c? ct? Cu ranea presenza di dati all'uscite di detti quinto (REG5) e 3 O _ sesto (REG6) registro.

3 O 3 6) Dispositivo come nella rivendicazione 1 , caratterizzato da ? ?

C

ci? che detto circuito di calcolo della soglia di probabilit?

(CSV) comprende:

- un circuito (CDEV) di calcolo della deviazione standard

di ognuno di detti istogrammi di un parlatore che riceve da

detta memoria (MEM* degli istogrammi;

- registri (RI , . RK), uno per ogni istogramma, atti a memorizzare temporaneamente il corrispondente valore

di deviazione standard fornito da detto circuito di calc olo

deviazione standard;

- un circuito (PRD) di calcolo del prodotto tra i valori con

Claims (1)

1. tenuti in detti registri (RI , . . . . RK);

   - un primo divisore (DVS1 ) che divide il valore ottenuto da detto circuito di calcolo del prodotto per un valore co stante di normalizzazione ( 6* );

   v NORM

   - un circuito di elevamento a potenza (ELP) che calcola la potenza Z -esima e quindi la radice K-esima del valore ricevuto da detto primo divisore (DVS1 ), dove Z ? un fattore esponenziale fisso e K ? il numero di istogrammi;

   - un secondo divisore (DVS2 ) che divide detta soglia di probabilit? per il valore presente all'uscita di detto circuito di elevamento a potenza (ELP) ottenendo detta soglia di probabilit? variabile;

   - un circuito (GSI) generatore dei segnali di comando e sincronizzazione.

   CSELT

   Centro Studi e Laboratori Telecomutilcaztonl SpA Il Dire?iore ^Generalo (dr./ijig. Basilio CaSania)