DE1191124B

DE1191124B - Verfahren und Anordnung zur zeitlichen Dehnung oder Verdichtung von Sprachlauten

Info

Publication number: DE1191124B
Application number: DEJ22903A
Authority: DE
Inventors: Walter K French; Oliver W Johnson Jun
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1961-12-29
Filing date: 1962-12-22
Publication date: 1965-04-15

Description

Verfahren und Anordnung zur zeitlichen Dehnung oder Verdichtung von Sprachlauten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur zeitlichen Dehnung oder Verdichtung von Sprachlauten; es werden dabei einzelne Teile der Sprache wiederholt bzw. ausgeschieden.
Es sind bereits zwei Verfahren zum zeitlichen Verdichten aufgezeichneter Sprachlaute bekannt. Das eine Verfahren erreicht dieses Ziel durch Erhöhung der Wiedergabegeschwindigkeit der aufgezeichneten Signale, wodurch alle Frequenzen um einen dem Verhältnis der Beschleunigung entsprechenden Betrag erhöht werden. Das andere Verfahren arbeitet mit der Wiedergabe bestimmter herausgeschnittener Abschnitte. Wenn einzelne Abschnitte auf den aufgezeichneten Sprachlauten entnommen werden, kann dadurch eine Erhöhung der Sprechgeschwindigkeit ohne große Verluste an Verständlichkeit und ohne Verschiebung der Frequenz des Grundtons des Sprechers erreicht werden. Dies geschieht z. B. bei Tonbandaufzeichnungen durch einen rotierenden Magnetkopf mit mehreren Spalten.
Mit Hilfe eines solchen Schnittverfahrens hat man Sprachlaute entweder gedehnt oder verdichtet, indem man unterschiedslos Teile der Schwingungen herausgeschnitten oder dupliziert hat, um die Sprachlaute auf eine gewünschte Länge zu dehnen oder zu verdichten. Aus einer Welle, aus der unterschiedslos ausgewählte Teile herausgeschnitten oder hineindupliziert worden sind, entsteht ein Ton von schlechter Qualität. Bei diesem Verfahren geschieht das Herausschneiden ohne Rücksicht auf die einzelnen Grundtonperioden. Die schlechte Qualität bei der Dehnung oder Verdichtung hat ihre Ursache darin, daß die Grundfrequenz der Sprachlaute gestört wird.
Der Grundton eines Sprachlautes wird bestimmt durch das Verhalten der Stimmbänder. Beim Äußern eines stimmhaften Lautes bewegen sich jeweils die Stimmbänder so zusammen und dann auseinander, daß die Größe der zwischen ihnen bestehenden Öffnung verändert wird. Diese Öffnung ist die sogenannte Stimmritze. Bei einer konstanten Tonhöhe bewegen sich die Stimmbänder in regelmäßigen Abständen zusammen und auseinander. Während eines Teils jedes Zyklus ist die Stimmritze vollständig geschlossen, und die Luftzufuhr aus der Lunge bewirkt einen Druckanstieg, der zu diesem Zeitpunkt ein Maximum erreicht. Wenn sich die Stimmritze öffnet, findet ein explosiver Luftausbruch statt, wodurch der Druck absinkt. Der Zeitabstand zwischen diesen Ausbrüchen bestimmt die Grundtonhöhe.
Die Stimmritze bildet mit dem Kehlkopf ein akustisches Netzwerk. Durch dieses Netzwerk werden dem Grundton höhere Frequenzen überlagert, die Höhe des Grundtons wird dadurch jedoch nicht verändert. Der Energiefluß zum Erzeugen der stimmhaften Laute findet in explosiven Ausbrüchen statt, und bei einem Dehnungsvorgang, bei dem die Wiedergabegeschwindigkeit verändert wird, ist es unvermeidlich, daß der Zeitabstand zwischen diesen Ausbrüchen verändert wird, d. h., der Grundton wird proportional verändert.
Eine periodische Welle, wie komplex sie auch sein mag, hat die Eigenschaft, daß nach einer bestimmten Zeitdauer, der sogenannten Periode, eine Wiederholung eintritt. Im Falle einer genau periodischen Welle ist die Wiederholung genau. Im Falle einer fast periodischen Welle, z. B. der Sprache, ist die Wiederholung zwar ungenau, aber trotzdem leicht erkennbar.
Die Erfindung baut auf dieser Erkenntnis auf und offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur zeitlichen Dehnung oder Verdichtung von Sprachlauten, bei denen die Frequenz des Grundtons des Sprechers nicht verändert wird und keine Verschlechterung der Qualität der Sprachlaute eintritt. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Periode der Grundschwingung wiederholt bzw. ausgeschieden wird. Vorteilhafterweise werden die in elektrische Analogsignale umgesetzten Sprachlaute in Digitalsignale umgewandelt, in einen ersten Speicher eingespeichert und Angaben aus dem ersten Speicher abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem tatsächlichen und gewünschten Dehnungs- bzw. Verdichtungsverhältnis in einen zweiten Speicher einmal oder mehrmals bzw. nicht übertragen. Die Erfindung kann angewendet werden für 1. die Speicherung von Sprachsignalen mit dem Ziel, den erforderlichen Speicher-Platzbedarf mittels der Kompression zu verringern; bei der Entnahme aus dem Speicher wird die Information später wieder gedehnt; 2. die Übertragung von Sprachsignalen über Leitungen nach Anwendung der Kompression mit dem Ziel, die Übertragungszeit (Leitungsbelelegungszeit) zu verringern; dabei kann am anderen Ende der Übertragung entweder eine erneute Dehnung vorgenommen oder das komprimierte Signal unmittelbar hörbar gemacht werden unter Inkaufnahme einer verminderten Silbenverständlichkeit; 3. die Kombination der unter 1 und 2 genannten Verwendungszwecke; ein Anwendungsbeispiel wäre hier eine Anlage zur Durchsage von Börsenkursen, bei der die Sprachsignale in komprimierter Form (zwecks Einsparung von Speicherplatz) gespeichert und auf Abruf einer fernen Teilnehmerstation in komprimierter oder gedehnter Form übertragen werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nunmehr an Hand der nachstehend aufgeführten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Anordnung gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein Beispiel einer Tonfrequenzschwingung, F i g. 3 einen Lageplan für die F i g. 3 a bis 3 h, F i g. 3 a bis 3 h ein ausführliches Blockschaltbild der Anordnung, F i g. 4 eine Umwandlungstabelle, F i g. 5 einen Lageplan für die F i g. 5 a und 5 b, F i g. 5 a und 5 b ein Funktionsdiagramm für die Anordnung.
Vor der Eingabe der ersten Tondaten wird die gewünschte Zeitdauer oder das Verdichtungs-Dehnungsverhältnis im Block 10 eingestellt Die Toneingabe 12 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 14 verbunden, der die Signale in Ziffernform umsetzt und sie in einem Eingabespeicher 16 speichert. Außerdem ist die Toneingabe 12 mit einem Grundtondetektor 18 verbunden, der die Grund- oder Stimmritzonfrequenz der Stimme des betreffenden Sprechers feststellt.
Ein @Gruddtonperiodendetektor 20 bewirkt in Verbindung mit dem Ausgang des Grundtondetektors 18 die Abfragung einer ausgewählten Gruppe von Speicherstellen im Eingabespeicher 16 und bestimmt das Ende einer ersten Grundtonperiode. Die Kumulative Zahl der während der bestimmten Grundtonperioden belegten Register des Speichers 16 wird in einem Register 21 gespeichert. In einem ersten Vergleicher 22 wird die im Register 21 stehende Zahl mit einer Zahl in einem Register 23 verglichen, welches die Zahl von Speicherregistern speichert, die in einem Ergebnisspeicher 24 verwendet werden, welches die gedehnten oder verdichteten Daten enthält. Das so bestimmte tatsächliche Verhältnis wird in einem zweiten Vergleicher 26 mit dem vorher im Block 10 eingestellten gewünschten Verhältnis verglichen. Der Vergleich zwischen diesen beiden Verhältnissen bestimmt, ob die letzte bestimmte Grundperiode der Daten im Eingabespeicher 16 über eine Übertragungseinrichtung 28 zum Ergebnisspeicher 24 übertragen wird.
Die Grundtonperioden der in Ziffernform umgesetzten Audiosignale im Eingabespeicher 16 werden einzeln durch die Schaltung 20 bestimmt, und es wird bezüglich jedes solchen Impulses auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Verhältnis entschieden, ob die betreffende Datenimpulsperiode erstens aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 übertragen wird, zweitens mehr als einmal aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 übertragen wird, wodurch die Eingangssignale dupliziert oder gedehnt werden, oder drittens gelöscht wird, d. h. überhaupt nicht aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 übertragen wird, wodurch die Eingangsdaten verdichtet werden.
Wenn die Daten aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 zu übertragen sind, wird ein Ausgangssignal dem zweiten Vergleicher 26 über eine Verbindung 30 der Übertragungseinrichtung 28 zugeleitet.
Wenn die Daten nicht zu übertragen sind, wird ein Ausgangssignal vom zweiten Vergleicher 26 über eine Verbindung 32 der Grundtonperiodendetektorschaltung zugeführt, um die Bestimmung der nächsten Grundtonperiode einzuleiten.
Wenn alle Eingangsdaten im Eingabespeicher 16 verarbeitet sind und entsprechende Teile von ihnen zum Ergebnisspeicher 24 übertragen worden sind, können die jetzt gedehnten oder verdichteten Daten aus dem Ergebnisspeicher 24 ausgelesen werden. Ein Signal wird aus dem Register 23 für verarbeitete Daten einer zweiten Übertragungseinrichtung 34 zugeführt, um die Auslesung über einen zweiten Digital-Analog-Wandler 36 zu einer Ausgabeschaltung 38 zu bewirken. Bei dieser Ausgabeschaltung kann es sich um eine Tonausgabe oder eine- Ausgabe aufgezeichneter Daten handeln.
Der Eingabespeicher 16 ist ein Kernspeicher mit 256 - 256 - 6 Speicherplätzen und hat daher eine Speicherkapazität von 65 536 6-Bit-Gruppen. Bei einer angegebenen Abfühlzeit von 18 kHz können die in etwas mehr als 3,5 Sekunden anfallenden Eingangsdaten gespeichert werden. Für diesen Speicher wird eine aus 16 Bits bestehende Adresse benötigt.
Der Ergebnisspeicher 24 ist ein Kernspeicher mit 512 - 512 - 6 Speicherplätzen und hat daher eine Speicherkapazität von 262144 6-Bit-Gruppen. Bei der Abfühlfrequenz von 18 kHz können die in etwa mehr als 14,5 Sekunden verarbeiteten Daten gespeichert werden. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist daher der maximale Dehnungsfaktor etwa gleich 4. Der Ergebnisspeicher 24 benötigt eine aus 18 Bits bestehende Adresse. Die Kapazität jedes diese Speicher kann natürlich beliebig vergrößert werden.
In F i g. 2 ist ein Beispiel einer Tonfrequenzschwingung in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Kurve ist zwar kontinuierlich dargestellt, ist aber tatsächlich eine Umhüllende, die dadurch entsteht, daß bestimmte Proben, die aus einer elektrischen Analogdarstellung einer Toneingangswelle bei einer Frequenz von 18 kHz entnommen sind, miteinander verbunden werden.
Der Spannungsbereich liegt zwischen O und 64 Volt. Es ist jedoch erwünscht, die »0«-Ebene auf die 32-Volt-Höhe anzuheben, wodurch man gleiche Amplituden über und unter der »0«-Ebene erlangen kann.
Gemäß der vorhergehenden Definition der Grundfrequenz und bei Untersuchung der vertikalen Linien a, b, c usw. in F i g. 2 sind die Grundtonperioden klar erkenntlich. Der Kurvenverlauf zwischen den Linien a und b gleicht etwa dem Verlauf zwischen den Linien b und c und c und d. Für jeden stimmhaften Laut gibt es eine Vielzahl dieser Grundperioden, die einander so stark gleichen, und es gibt so viele davon, daß die Duplizierung einer oder mehrerer oder das Ausschließen einer oder mehrerer nur eine geringe oder gar keine Wirkung auf den endgültigen Tonlaut hat, der aus den verarbeiteten, in Ziffernwerte umgesetzten Daten reproduziert wird. Um also eine bestimmte Tonwelle zu komprimieren, werden bestimmte Grundtonperioden weggelassen. Soll die Tonwelle gedehnt werden, werden bestimmte Grundperioden je nach dem gewünschten Dehnungsverhältnis verzweifacht oder vermehrfacht. Durch unterscheidende Duplizierung oder Weglassung ganzer Grundtonperioden aus der Welle als Einheiten erhält man eine endgültige Welle, die weit besser ist als die, welche man durch unterschiedsloses Herausschneiden von Abschnitten der Welle oder Duplizieren von Abschnitten der Welle ohne Rücksicht auf den Beginn und das Ende der Grundperioden erhält.
Obwohl für einen gegebenen stimmhaften Laut eine erste Grundtonperiode durch ein erstes Öffnen der Stimmritze eingeleitet wird und darauf andere, annähernd periodische Impulse folgen, ist es jedoch bei der Erfindung nicht unbedingt nötig, den tatsächlichen Beginn dieser ersten Grundtonperiode als Ausgangspunkt zu verwenden. Erforderlich ist es, daß nach Auswahl eines bestimmten Ausgangspunktes in einer Grundperiode die nachfolgenden Grundperioden als Ausgangspunkt an entsprechenden Punkten betrachtet werden. Die »Perioden« von verarbeiteten Daten werden also festgelegt durch die Auswahl des ersten Ausgangspunktes und als Einheiten dupliziert oder weggelassen.
Die Länge aller Grundtonperioden für die Stimme eines bestimmten Sprechers ist etwa gleich, und daher kann durch Feststellen der Länge einer oder mehrerer dieser Grundtonperioden und durch Anwendung eines der Probefrequenz proportionalen Faktors geschätzt werden, wie viele Adressen im Eingabespeicher 16 nötig sind, um eine einzige Grundtonperiode zu speichern. Durch eine Untersuchung der Daten, die in mehreren Adressen auf jeder Seite der geschätzten Endadresse aufgezeichnet sind, läßt sich die genaue Endadresse bestimmen. Um diese Untersuchung zu erleichtern, ist ein »Suchfenster« vorgesehen, das sich über beide Seiten des geschätzten Endes einer Grundtonperiodenadresse (Linien b, e, d usw.) erstreckt. Die Daten in allen Adressen innerhalb des Fensters werden abgefragt, um festzustellen, welche Adresse das tatsächliche Ende der Grundtonperiodendäten enthält. Diese Fenster sind in F i g. 2 durch die Linien W,-W., Wi -W2 , W,"-W." usw. angedeutet.
Nach dem Feststellen der ungefähren Dauer der Periode der Stimme des Sprechers arbeitet das System gleich gut in bezug auf nichtperiodische, z. B. Reibelautteile der Tondaten, wie in bezug auf periodische Teile. Da die ungefähre Dauer der Periode und die Grenzen des Suchfensters festgelegt worden sind, wird der auf den höchsten Spitzenwert folgende Nulldurchgang ohne Rücksicht darauf festgestellt, ob die Schwingung an dem Beobachtungspunkt periodisch oder nichtperiodisch ist.
Das System enthält eine Anzahl von Datenregistern mit Buchstabenkennzeichnung. Jedes dieser Register ist ein mehrstelliges Register, das Worte in binärer Form speichern kann. Bei jedem dieser Register steht an jedem seiner Ausgänge jederzeit ein Spannungspegel zur Verfügung, der je nach dem Zustand der betreffenden Registerstelle mit 0 oder 1 bezeichnet wird. Jede Stelle eines Registers könnte z. B. eine bistabile Kippschaltung mit EIN- und AUS-Ausgängen sein.
Das Register A ist ein 16-Bit-Register, das den ursprünglichen Ausgangsort von in den Eingabespeicher 16 eingegebenen Daten speichert. Nachdem dieser Wert einmal für einen bestimmten Toneingang festgelegt worden ist, bleibt er stets gleich. Das Register B ist ein 16-Bit-Register, das die nächste Adresse nach der zuletzt gespeicherten Datenangabe der in Ziffernform umgesetzten Eingabesignale in dem Eingabespeicher 16 speichert. Diese Adresse verändert sich wahrscheinlich mit jeder neuen Eingabe von in Ziffernform umgesetzten Daten. Das Register C ist ein 16-Bit-Register, das stets die Ausgangsadresse der zu verarbeitenden Grundtonperiode speichert. Zunächst speichert für die erste Grundtonperiode das Register C dieselbe Adresse wie das Register A, aber nach dem Verarbeiten der ersten Grundtonperiode sind die Adressen in den Registern C und A verschieden. Das Register D ist ein 16-Bit-Register, das die erste auf das Ende der in Verarbeitung befindlichen Grundtonperiode folgende Adresse speichert. Das heißt, das Register C speichert die Ausgangsadresse der zu verarbeitenden Grundtonperiode, und das Register D speichert die erste auf das Ende der betreffenden Grundtonperiode folgende Adresse.
Das Register E ist ein 18-Bit-Register, das dem Ergebnisspeicher 24 zugeordnet ist. Es speichert die Adresse, die sich derzeit im Speicheradreßregister (MAR-2) des Ergebnisspeichers 24 befindet. Die Adresse im Register E wird also gleichlaufend mit der Adresse in MAR-2 gehalten. Das Register F ist ein 18-Bit-Register, das ebenfalls dem Ergebnisspeicher 24 zugeordnet ist und die Adresse speichert, wo die Daten im Ergebnisspeicher 24 beginnen.
Das Register G ist ein 18-Bit-Register, das der Schaltung 10 zugeordnet ist, welches das gewünschte Dehnungs- oder Verdichtungsverhältnis angibt, und speichert die Adresse, wo die Daten im Speicher 24 gemäß der angegebenen Abänderung enden sollen. Das Register H ist ein 9-Bit-Register, das derselben Schaltung zugeordnet ist und eine Zahl speichert, die das gewünschte Verdichtungs-Dehnungs-Verhältnis darstellt.
Das Register K ist ein 16-Bit-Register, das eine Zahl speichert, welche die akkumulative Zahl von Registern von Daten aus dem Eingabespeicher 16 darstellt, die sich aus den ermittelten Grundtonperioden ergibt, und zwar die Differenz zwischen der Adresse im Register D und der Adresse im Register A. Das Register L ist ein 18-Bit-Register, das die Differenz zwischen den Adressen in den Registern E und F speichert, also die Differenz zwischen der zuletzt verwendeten Adresse im Ergebnisspeicher 24 und der zuerst verwendeten Adresse im Ergebnisspeicher 24. Das Register J ist ein 9-Bit-Register, das das Verhältnis der im Ergebnisspeicher 24 benutzten Zahl von Adressen zu der akkumulativen Zahl von Adressen aus dem Register K speichert, d. h., der Wert im Register L wird durch den Wert im Register K dividiert.
Das Register M ist ein 6-Bit-Register, das eine Zahl speichert, welche die Zahl von Adreßpositionen des Eingabespeichers 16 darstellt, die vor dem geschätzten Ende einer Grundtonperiode geprüft werden. Der Beginn der Suchfensteradresse W1 wird bestimmt, indem der Wert des Registers M von dem Wert des Registers D subtrahiert wird. Das Register N ist ein 7-Bit-Register, das eine Zahl speichert, die gleich der Gesamtzahl von in dem Suchfenster enthaltenen Adreßpositionen ist. Das Register P ist ein 9-Bit-Register, das eine Zahl speichert, die gleich der ungefähren Zahl von Speicherregistern ist, welche nötig sind, um eine Grundtonperiode des Toneingangs für die Stimme des betreffenden Speichers zu speichern. Weitere Register werden im Laufe der Beschreibung erläutert.
Nachdem die Grundtonperiode der Stimme des Sprechers bestimmt worden ist, wird die Adresse der Linie b (F i g. 2), die dem Ende der ersten Grundtonperiode annähernd entspricht, festgestellt. Danach wird das Suchfenster bis W1 geöffnet. Dann werden die Daten in allen Pufferregistern des Eingabespeichers 16 zwischen den Adressen W1 und W2 abgefragt, um einen positiven Maximalwert, auf den ein Nulldurchgang folgt, festzustellen.
Die nächste Adresse, die auf jeden einer positiven Spitze folgenden Nulldurchgang folgt, wird bestimmt. Wenn in einem Fenster W.-w. mehr als eine positive Spitze gefunden wird, steht im Register D diejenige Adresse, die dem Nulldurchgang nach dem positiven Spitzenwert folgt, und diese Adresse definiert das tatsächliche Ende der Grundtonperiode.
Nachdem das tatsächliche Ende der Grundtonperiode bestimmt worden ist, wird die Zahl der Register zwischen der Adresse der Anfangslinie a und der Adresse des Endes der Grundtonperiode (etwa Linie b für die erste Grundtonperiode) mit der Gesamtzahl der im Ergebnisspeicher 24 verwendeten Register verglichen. Dieser Vergleich ergibt das Verhältnis zwischen der Zahl der Register für die Eingabesignale, die untersucht worden sind, und der Zahl der im Ergebnisspeicher 24 benutzten Register. Gemäß einem Vergleich dieses Verhältnisses mit dem gewünschten Verhältnis werden die der zuletzt untersuchten Grundtonperiode entsprechenden Daten entweder in den Ergebnisspeicher 24 einkopiert oder aus ihm weggelassen. Wenn die Grundtonperiodendaten kopiert werden, wird wieder der Verhältnisvergleich durchgeführt, und es wird wieder eine Entscheidung über Kopieren oder nicht Kopieren getroffen. Durch eine Nicht-Kopieren-Entscheidung wird die Bestimmung des Endes der nächsten Grundtonperiode eingeleitet. Nach Feststellung der Endadresse der zweiten Grundtonperiode, etwa Linie c, wird die Zahl der Register zwischen der Anfangslinie a und dem Ende der zweiten Grundtonperiode mit der Zahl der im Ergebnisspeicher 24 benutzten Adressen verglichen. Man sieht also, daß das Verhältnis geprüft wird, nachdem das Ende jeder Impulsperiode festgestellt worden ist und nachdem jeweils Daten in den Speicher 24 übertragen worden sind, wodurch das gewünschte Verhältnis mit großer Genauigkeit während der ganzen Untersuchung und Übertragung von Daten aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 aufrechterhalten werden kann.
Nachdem alle Daten verarbeitet worden sind und die gewünschte Verdichtung oder Dehnung erreicht ist, werden die verarbeiteten Daten aus dem Ergebnisspeicher 24 ausgelesen.
In den Zeichnungen ist dort, wo mehrere Leitungen benötigt werden, eine Einzelleitung dargestellt, bei der in einem Kreis die Zahl der tatsächlich benötigten Leitungen angegeben ist. Wenn mehrere Leitungen in eine Schaltung, z. B. eine UND-Schaltung, hineingeführt und die gleiche Anzahl Leitungen aus der Schaltung austritt, stellt die Anzahl der Leitungen gleichzeitig die Anzahl der betreffenden Schaltung dar.
F i g. 5 zeigt ein Funktionsdiagramm, das die Schritte beim Verarbeiten (Dehnen oder Verdichten) der im Eingabespeicher 16 stehenden Daten darstellt.
Die Sprachsignale werden durch das Mikrophon 50 (F i g. 3 a) in eine Analogspannung umgesetzt und über eine Leitung 52 einem Vergleicher 54 zugeführt. Dieser Vergleicher gehört zu einem Analog-Digital-Wandler (A!D), der die analogen elektrischen Eingangssignale in Ziffernform umsetzt, damit sie im Eingabespeicher 16 gespeichert werden können. Dieser AJD-Wandler enthält einen Treppen-Funktionsgenerator 56, einen Zähler 58, einen 1,2-MHz-Impulsgenerator 60, einen Impulszähler 62, zwei UND-Schaltungen 64 und 66 und zwei bistabile Kippschaltungen 68 und 70.
Es handelt sich bei diesem A/D-Wandler um eine bekannte Anordnung zum Umsetzen eines Spannungseingangssignals aus einer Analog- in eine Digitaldarstellung unter Verwendung einer Sägezahnspannung, die mit der Eingangsspannung verglichen wird. Bei diesem Sägezahngenerator 56 steigt die Sägezahnspannung je nach dem Wert im Zähler 58 schrittweise an. Die Prüfimpulsfrequenz des A/D-Wandlers wird durch den Impulsgenerator 60 mit Taktimpulsen einer Frequenz von 18 kHz bestimmt. Jeder durch eine UND-Schaltung 64 weitergeleitete 18-kHz-Impuls wird über eine Leitung 72 der bistabilen Kippschaltung 70 zugeführt und stellt sie in ihren 1-Zustand. Im 1-Zustand leitet die bistabile Kippschaltung 70 Impulse aus dem Impulsgenerator 60 durch die UND-Schaltung 66 in den Zähler 58 weiter. Da sich die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators in positiver Richtung mit Erhöhung des Zählwertes im Zähler 58 verändert, wird der Punkt, wo sie gleich der momentanen Spannung auf Leitung 52 ist, vom Vergleicher 54 abgefühlt. Das sich plötzlich ändernde Ausgangspotential des Vergleichers wird benutzt, um einen Impuls zu erzeugen, der über eine Leitung 74 zum 0-Eingang der bistabilen Kippschaltung 70 gesendet wird, um zu verhindern, daß weitere Impulse in den Zähler 58 gelangen. Der nächste über die UND-Schaltung 64 weitergeleitete 18-kHz-Impuls liest den Wert im Zähler 58 aus und stellt dabei den Zähler auf Null zurück, wodurch der Sägezahnwert auf Null zurückgeführt wird, und setzt die Kippschaltung 70 in ihren 1-Zustand.
Wenn die Bedienungsperson bereit ist, in das Mikrophon 50 zu sprechen, drückt sie eine Sprechtaste 80 und stellt so eine Verbindung zu einer Leitung 82 her, um eine monostabile Kippschaltung (MK) 84 anzustoßen. Der Ausgangsimpuls von MK 84 gelangt über eine Leitung 86 zu einer bistabilen Kippschaltung 88, die in den 1-Zustand gebracht @::=rc. Außerdem fließt die Ausgangsspannung von MK 84 auf eine Leitung 90, die sich in drei Leitungen 92, 94, 96 aufteilt. Das Signal auf Leitung 96 fließt zu einer ODER-Schaltung 98 (F i g. 3 g), wodurch Eingangsimpulse über eine Gruppe von achtzehn Leitungen 100 zu einem Speicheradreßregisterr (1174R-2) im Ergebnisspeicher 24 gelangen, um es auf eine erste Adresse einzustellen. Dies könnte jede beliebige Adresse sein, aber für das hier beschriebene Beispiel sei angenommen, daß diese voreingestellte Adresse eine Null ist. Die Einzelleitung 96 ist an achtzehn ODER-Schaltungen angeschlossen, deren Ausgangssignale dem JhlAR-2 zugeleitet werden, um es auf die Anfangsadresse einzustellen. Außerdem verzweigt sich die Leitung 96 zu einer Leitung 97. Das Signal auf Leitung 97 stellt über eine ODER-Schaltung 99 eine bistabile Kippstufe 110 (F i g. 3 h) in den 0-Zustand.
Das Signal auf Leitung 94 gelangt zur Speichereinheit (F i g. 3 c) und bringt sie als Vorbereitung für den Empfang von Eingangsdaten in den »Schreib«-Zustand. Das Signal auf Leitung 92 gelangt zu einer Gruppe von sechzehn ODER-Schaltungen 112 (F i g. 3 c), deren Ausgangssignal über sechzehn Leitungen 114 weitergeleitet wird, um das Speicheradreßregister (MAR-1) im Speicher 16 auf eine Anfangsadresse, z. B. Null, einzustellen. Das Signal auf Leitung 92 gelangt über eine Leitung 115 zu einem Verzögerer 116 und wird nach einer Verzögerung einer Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 118 zugeführt, die die voreingestellte Adresse aus dem MAR-1 in das Register A weiterleiten.
Bei Einstellung von BK 88 in den 1-Zustand durch das Signal auf Leitung 86 ist das 1-Ausgangssignal einer UND-Schaltung 130 zugeleitet worden. Außerdem gelangt vom Mikrophon 50 ein Signal zu einer Leitung 132, die parallel zu einem Energieschwellendetektor 134 und einem Hochpaß HP 136 führt, deren unterer Grenzwert etwa bei 1 bis 2 kHz liegt. Auf den Hochpaß 136 folgt ein Gleichrichter 138 sowie ein Tiefpaß TP 140, dessen oberer Grenzwert bei etwa 500 Hz liegt. Die Kombination der drei Einheiten 136, 138 und 140 stellt die Grund-oder Stimmritzenfrequenz der Stimme des Sprechers fest. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 140 wird parallel einem Nulldurchgangsdetektor 142 und einem Energiepegeldetektor 144 zugeführt. Der Nulldurchgangsdetektor 142 gibt Signale auf eine Leitung 148 für jeden zweiten Nulldurchgang.
Bei diesem Nulldurchgangsdetektor kann es sich z. B. um eine Anordnung handeln, die die Eingangsspannung mit einer Normspannung vergleicht und bei Gleichheit der Spannungen jeweils ein Ausgangssignal abgibt. Diese Ausgangssignale können einer bistabilen Kippschaltung zugeführt werden, die auf je zwei Eingangsimpulse einen Ausgangsimpuls liefert.
Das Ausgangssignal des Energiepegeldetektors 144 wird über eine Leitung 148 einer monostabilen Kippschaltung 150 mit einer Periode von 0,25 Sekunden zugeführt. Ihr Ausgangssignal gelangt über eine Leitung 152 zu einer UND-Schaltung 154 und schaltet dort alle Signale auf Leitung 146, die während der 0,25-Sekunden-Periode auftreten, durch zu Leitung 156 in einen sechsstufigen Zähler 158 (F i g. 3 b).
Der Energieschwellendetektor 134 stellt fest, daß ein Toreingang in das System eingegeben worden ist. Sein Ausgangssignal wird durch den 1-Zustand der bistabilen Kippschaltung (BK) 88 durch die UND-Schaltung 130 zu einer Leitung 170 weitergeleitet. Dieses Signal gelangt zum 0-Eingang der Bk 88 über eine Leitung 172 und stellt die BK 88 in den 0-Zustand zurück, und außerdem wird es über eine Leitung 174 dem 1-Eingang von der bistabilen Kippschaltung 68 zugeleitet und stellt ihn in den 1-Zustand.
Die 1,2-MHz-Impulse aus dem Generator 60 werden dem Impulszähler 62 zugeführt, dessen Ausgang aus einer Reihe von 18-kHz-Prüfimpulsen besteht, die der UND-Schaltung 64 sowie einer Leitung 176 zugeführt werden. Außerdem werden diese Impulse an die UND-Schaltung 66 gelegt, dessen anderer Eingang der 1-Ausgang der bistabilen Kippschaltung (BK) 70 ist. Wenn die bistabile Kippschaltung (BK) 68 in den 1-Zustand geschaltet wird, wird der nächste Prüfimpuls aus dem Impulszähler 62 durch die UND-Schaltung 64 w=eitergeleitet und parallel dem Zähler 58, der dadurch zurückgestellt wird, und dem BK 70 zugeführt, der in den 1-Zustand geschaltet wird.
Wenn die BK 70 im 1-Zustand ist, steuert sie die 1,2-MIIz-Impulse durch die UND-Schaltung 66, wo sie im Zähler 53 gezählt werden. Diese 1,2-MHz-Impulse werden gezählt, bis die ansteigende Sägezahnspannung mit dem Analogwert auf Leitung 52 übereinstimmt, wodurch ein Signal über Leitung 74 an den 0-Eingang der BK 70 gelangt. Die BK 70 schaltet in den 0-Zustand und sperrt dadurch die UND-Schaltung 66, und die 1,2-MHz-Impulse können nicht mehr in den Zähler 58 gelangen. Der Stand des Zählers 58 stellt also den momentanen Analogwert auf Leitung 52 dar.
Der nächstfolgende 18-kHz-Impuls aus dem Impulszähler 62 überträgt den Wert aus dem Zähler 58 zu einer Gruppe von sechs Leitungen 178 und stellt gleichzeitig den Zähler auf 0 zurück. Der binäre Stand des Zählers 58 wird über die Leitungen 178 dem Pufferregister MBR des Speichers 16 (F i g. 3 c) zugeleitet. Außerdem wird jetzt auch ein Ausgangsimpuls des Zählers 58 über eine Leitung 180. eine ODER-Schaltung 182 und eine Leitung 184 (F i g. 3 c) den Steuerschaltungen des Speichers 16 zugeführt, um die Speicherung des über die Leitungen 3.78 übertragenen Wertes an der dann im MAR-1 eingestellten Adresse zu bewirken. Das Signal auf Leitung 180 wird außerdem (F i g. 3 a) an einen Verzögerer 186 gelegt und nach einer Verzögerung über eine Leitung 188, eine ODER-Schaltung ?89 und eine Leitung 190 weitergeleitet, um MAR-1 einen Schritt weiterzuschalten, wodurch darin die nächste zu benutzende Adresse gespeichert wird. Der Toneingang wird mit der 18-kHz-Frequenz abgetastet und in aufeinanderfolgenden Pufferregistern (MBR) des Speichers 16 gespeichert, bis der Toneingang abgeschlossen ist und die Bedienungsperson die Sprechtaste 80 losläßt.
Wenn die Taste 80 losgelassen wird, macht sie Kontakt mit einer Leitung 200, um eine monostabile Kippschaltung 202 anzustoßen. Das Ausgangssignal dieser Kippschaltung 202 wird über eine Leitung 204 dem 0-Eingang der BK 68 zugeführt, wodurch die UND-Schaltung 64 gesperrt wird, und wird über eine Leitung 206 zu sechs verschiedenen Stellen übertragen. Es wird über eine Leitung 208 einer Gruppe von vier UND-Schaltungen zugeführt, die mit 210-1 bis 210M bezeichnet sind, und verzweigt sich von Leitung 208 über Leitung 212 über eine Gruppe von neun UND-Schaltungen 214.
Der über die Leitung 156 in den sechsstufigen Zähler 158 (F i g. 3 b) eingegebene Wert wird über sechs Leitungen 224 einem Dividierer 226 zugeleitet. Der zweite Eingang zum Dividierer 226 ist ein konstanter Wert 4500, der von einem Impulsgeber 228 über dreizehn Leitungen 230 angelegt wird. In der Dividierschaltung 226 wird die Zahl 4500 durch den im Zähler 158 enthaltenen Wert dividiert. Das Ausgangssignal der Schaltung 226 gelangt über neun Leitungen 232 zu der Gruppe von neun UND-Schaltungen 214. Die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 214 werden über neun Leitungen 234 dem Register P (F i g. 3 e) zugeführt.
Die Zahl 4500 aus dem Impulsgeber 228 ist dadurch festgelegt worden, daß die 18-kHz-Abtastfrequenz durch 4 dividiert wurde. Diese Division durch 4 entspricht der 1/4-Sekunden-Prüfperiode, die von der monostabilen Kippschaltung 150 bestimmt wird. Daher ist die während der 1/4-Sekunden-Periode im Zähler 158 gezählte Anzahl von Nulldurchgängen gleich einem Viertel der Frequenz des Grundtons der Stimme des Sprechers in Hz. Durch die Division der Zahl 4500 durch den im Zähler 158 stehenden Wert wird also die ungefähre Zahl von Abtastungen pro Sekunde für die Stimme des betreffenden Sprechers bestimmt und im Register P gespeichert.
Ausgewählte Ausgangsimpulse des Zählers 158 werden einer logischen Schaltung 235 (F i g. 3 b) zugeführt. Diese ausgewählten Ausgangsimpulse stammen aus den drei höchsten Stellen des Zählers 158. Die Ausgangsimpulse jeder Zählerstelle sind gemäß dem binären System ein 1-Ausgang und ein 0-Ausgang, d. h. ein EIN-Ausgang und ein AUS-Ausgang. Die logische Schaltung 235 enthält fünf UND-Schaltungen 236, 238, 240, 242 und 244. Der mit 25-1 bezeichnete 1-(EIN)-Ausgang der höchsten Stufe des Zählers ist an die UND-Schaltungen 240, 242 und 244 angeschlossen. Der 0-(AUS)-Ausgang dieser höchsten Stufe, der mit 25-0 bezeichnet ist, ist an die UND-Schaltungen 236 und 238 angeschlossen. Der 1-Ausgang der zweithöchsten Stufe des Zählers, der mit 24-1 bezeichnet ist, ist an die UND-Schaltungen 236, 238 und 244 angeschlossen. Der 0-Ausgang der zweithöchsten Stufe, der mit 24-0 bezeichnet ist, ist an die UND-Schaltungen 240 und 242 angeschlossen. Der !-Ausgang der dritthöchsten Stufe 2$ -1 ist an die UND-Schaltungen 238 und 242 angeschlossen. Der 0-Ausgang der dritthöchsten Stufe 2$-0 ist an die UND-Schaltungen 236 und 240 angeschlossen. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 236 und 238 sind mit einer ODER-Schaltung 246 verbunden. Diese ist über eine Leitung 248 mit der UND-Schaltung 210-1 verbunden. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 240, 242 und 244 sind über Leitungen 250, 252 und 254 an die UND-Schaltungen 210-2, 210-3 bzw. 210-4 angeschlossen. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 210-1, 210-2, 210-3 und 210-4 führen zu den Leitungen 256-1, 256-2, 256-3 bzw. 256-4.
Diese Verbindungen zu den Und-Schaltungen der logischen Schaltung 235 teilen den Toneingang in vier Frequenzbereiche zwischen 64 und 252 Hz ein. Dieser Bereich liegt oberhalb und unterhalb des normalen Bereichs der Grundtonfrequenzen der menschlichen Stimmen. Wenn nun der Zählerstand im Zähler 158 irgendeine Zahl zwischen 16 und 31 anzeigt, wird gemäß der vorstehenden Beschreibung der Verbindungen das Signal auf Leitung 208 durch die UND-Schaltung 210-1 zur Leitung 256-1 weitergeleitet. Wenn der Zähler zwischen 32 und 39 liegt, wird das Signal auf Leitung 208 durch die UND-Schaltung 210-2 zur Leitung 256-2 weitergeleitet. Wenn der Zähler zwischen 40 und 47 liegt, wird das Signal auf Leitung 208 durch die UND-Schaltung 210-3 zur Leitung 256-3 weitergeleitet. Wenn der Zählerstand zwischen 48 und 63, der vollen Kapazität des Zählers, liegt, wird das Signal auf Leitung 208 durch die UND-Schaltung 210-4 zur Leitung 256-4 weitergeleitet.
Wenn man den Wert im Zähler 158 mit dem Faktor 4 multipliziert, ist es klar, daß das Signal auf Leitung 256-1 den Frequenzbereich von 64 bis 127 Hz darstellt. Das Signal auf Leitung 256-2 stellt den Bereich von 128 bis 159 Hz dar, das Signal auf Leitung 256-3 den Bereich von 160 bis 191 Hz und das Signal auf Leitung 256-4 den Bereich von 192 bis 252 Hz.
Bei Ankunft des Signals auf Leitung 208 liefert die jeweils wirksame UND-Schaltung 210 ein Ausgangssignal, das über eine der Leitungen 256 den ODER-Schaltungen 266 und 268 zugeleitet wird. Der ODER-Schaltungsblock 266 besteht aus zwölf ODER-Schaltungen, je einer für die 1- und 0-Eingänge von sechs das Register M bildenden bistabilen Kippschaltungen. Jede Leitung 256 ist an sechs der ODER-Schaltungen in dem Block 266 angeschlossen, und zwar sind einige der ODER-Schaltungen mit den 1-Eingängen der Kippstufen im Register M und die übrigen mit den 0-Eingängen der Kippstufen verbunden. Diese Verbindungen sind so angeordnet, daß ein Signal auf Leitung 256-1 in das Register M in digitaler, binärer Form den Wert 42 einbringt. Ebenso stellt ein Signal auf Leitung 256-2 den Wert 32 ein, ein Signal auf Leitung 256-3 den Wert 29 und ein Signal auf Leitung 256-4 den Wert 26.
Die Leitungen 256 sind in gleicher Weise an vierzehn ODER-Schaltungen im Schaltungsblock 268 angeschlossen, um Werte in dem siebenstelligen Register N einzustellen. Ein Signal auf Leitung 256-1 stellt den Wert 72 ein, ein Signal auf Leitung 256-2 den Wert 54, ein Signal auf Leitung 256-3 den Wert 47 und ein Signal auf Leitung 256-4 den Wert 41.
Der Wert im Register M steht auf sechs Leitungen 270 zur Verfügung und stellt die Zahl der Pufferregister dar, die vor dem geschätzten Ende einer Grundtonperiode zu untersuchen sind. Dieser Wert im Register M dient zur Bestimmung der Anfangsadresse W1 des Suchfensters. Der Wert im Register N steht auf einer Gruppe von sieben Leitungen 272 zur Verfügung und stellt die Zahl der Pufferregister, beginnend bei W1, dar, die untersucht werden müssen, um das Ende W2 des Suchfensters zu erreichen. Die vorstehenden Werte 42, 32, 29, 26, 72, 54, 47 und 41 sind berechnet worden, um die Änderungsbereiche der Grundtonperiodenlänge, die zu erwarten sind, einzuschließen. Diese Zahlen sollen sicherstellen, daß das tatsächliche Grundtonperiodenende in das Suchfenster fällt.
Das Signal auf Leitung 206 wird über eine Leitung 280 dem Eingabespeicher 16 (F i g. 3 c) zugeführt und schaltet ihn in den »Lese«-Zustand. Das Signal auf Leitung 206 schaltet über die Leitungen 282 und 284 den Ergebnisspeicher 24 (F i g. 3 g) in den »Schreib«-Zustand. Das Signal auf Leitung 282 wird außerdem über eine Leitung 286 (F i g. 3 g) einer Gruppe von achtzehn UND-Schaltungen 288 zugeführt, um die Adresse im MAR-2 über eine Gruppe von achtzehn Leitungen 290 in das Register F zu übertragen.
Das Signal auf Leitung 206 (F i g. 3 a) wird außerdem über eine Leitung 292 einer in F i g. 3 d gezeigten Verhältnisanzeigeschaltung zugeführt. Das Dehnungs- oder Verdichtungsverhältnis kann auf zwei Arten bestimmt werden. Erstens kann die Zeitdauer, die die verarbeitenden Sprachfrequenzen bei der Wiedergabe benötigen soll, als Zahl angegeben werden, die die Zahl von Abtastungen pro Sekunde multipliziert mit der Dauer in Sekunden darstellt. Zweitens kann das gewünschte Dehnungs- oder Verdichtungsverhältnis direkt angegeben werden.
Die Länge oder das Verhältnis wird bestimmt durch die Einstellung einer Reihe von achtzehn Schaltern 300. Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ist für ein maximales Dehnungsverhältnis von etwa 4 ausgelegt. Das Dehnungsverhältnis wird in binärer Form in dem neunstelligen Schalter 300 eingestellt. Die drei höchststelligen Schalter sind mit 22, 21 und 20 bezeichnet. Die übrigen sechs Schalter dienen dazu, einen Dezimalwert des Verdichtungsverhältnisses in binärer Form einzustellen. Diese letztgenannten sechs Schalter sind mit 2-1, 2-=, 2-3, 2-4, 2-5 und 2-6 bezeichnet. Diese Schalter können z. B. auch vorgesehen sein, um bistabile Kippstufen nach dem binären System in den 0- oder 1-Zustand zu stellen.
Wenn die zu verarbeitenden Eingangsdaten in einen bestimmten Zeitabschnitt eingepaßt werden sollen, wird auf eine Umwandlungstabelle, die teilweise in F i g. 4 gezeigt ist, zurückgegriffen, um die Zeit in Sekunden für das Einstellen der Schalter 300 in binäre Form umzuwandeln. Die Schalter geben durch ihre Einstellung die Zahl der Pufferregister an, die in der angegebenen Zeitdauer besetzt werden. Die Anzahl der Register wird bestimmt, indem die 18-kHz-Abtastfrequenz mit der Zeit in Sekunden multipliziert wird.
Der in die neunstelligen Schalter 300 eingestellte Wert wird durch neun von achtzehn Leitungen 304, die sich in neun Leitungen 306 verzweigen, zu einer Gruppe von neun UND-Schaltungen 308 übertragen. Von der Spannungsquelle 310 wird ein Signal über den Schalter 302/302 a und die Leitungen 312 übertragen, um die Signale auf den neun Leitungen 306 durch die UND-Schaltungen 308 hindurch an eine ODER-Schaltung 316 weiterzuleiten. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 316 auf den neun Leitungen 318 wird einer Gruppe von neun UND-Schaltungen 320 zugeführt. Das Signal aus der monostabilen Kippschaltung 202 wird über Leitungen 206 und 292 einem Verzögerer 330 zugeleitet. Das Ausgangssignal des Verzögerers 33ƒ wird als Schaltsignal über eine Leitung 332 an neun UND-Schaltungen 320 weitergeleitet, um den Verhältniswert in das Register H zu steuern. Der Wert im Register H steht auf einer Gruppe von neun Leitungen 334 zur Verfügung. Das Register H enthält nun das angegebene Verhältnis, um welches das akustische Eingangssignal zu dehnen oder zu verdichten ist.
Die Signale auf den neun den vorher eingestellten Schaltern 300 entsprechenden Leitungen werden außerdem über eine Gruppe von neun Zweigleitungen 338 einem Muitiplizierer 336 zugeführt. Ein zweiter Eingang zum Multiplizierer 336 wird von einer Gruppe von sechzehn Leitungen 340 gebildet. Diese Leitungen 340 führen in binärer Form die Gesamtzahl der Pufferregister, die mit Eingangssignalen im Eingabespeicher 16 gefüllt worden sind. Diese Zahl wird abgeleitet durch Subtrahieren der ursprünglichen Anfangsadresse im Register A (F i g. 3 c) von der Adresse im Register B (F i g. 3 c), welche die auf die Adresse der zuletzt im Speicher 16 gespeicherten Tondaten folgende Adresse ist. Der Wert des Registers A wird über eine Gruppe von sechzehn Leitungen 344 einem Subtrahier 342 zugeleitet. Der Wert im Register B wird über eine Gruppe von sechzehn Leitungen 346 der Subtrahierschaltung 342 zugeführt.
Der aus dem Subtrahierer 342 stammende Wert wird im Multiplizierer 336 mit der mittels der Schalter 300 eingestellten Zahl (Verhältnis) multipliziert. Die Ausgangssignale auf einer Gruppe von achtzehn Leitungen 348 werden einer Gruppe von achtzehn UND-Schaltungen 350 zugeleitet. Diese Signale auf den Leitungen 348 werden durch die UND-Schaltungen 350 durch ein Signal über den Schalter 302 auf Leitung 352 weitergeleitet. Die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 350 auf einer Gruppe von achtzehn Leitungen 354 werden an eine Gruppe von achtzehn ODER-Schaltungen 356 gelegt. Die Ausgangssignale der ODER-Schaltungen 356 werden über achtzehn Leitungen 358 einem Addierer 360 zugeführt. Ein zweites Eingangssignal, das der Addierer 360 über eine Gruppe von achtzehn Leitungen 362 empfängt, ist die im MAR-2 (F i g. 3 g) gespeicherte Anfangsadresse. Dies ist die Adresse, wo die Speicherung der verarbeitenden Daten im Ergebnisspeicher 24 beginnen soll. Diese beiden Werte werden addiert, und die Summe wird über achtzehn Leitungen 364 einer Gruppe von achtzehn UND-Schaltungen 366 zugeführt. Diese Signale werden über UND-Schaltungen 366 durch den über eine Leitung 368 angelegten Ausgang des Verzögerers 330 weitergeleitet. Die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 366 werden über eine Gruppe von achtzehn Leitungen 370 zum Register G übertragen, welches jetzt die Adresse des Pufferregisters enthält, das auf das letzte Pufferregister folgt, welches in dem Ergebnisspeicher 24 benutzt werden soll, um das gewünschte Dehnungs- oder Verdichtungsverhältnis zu erreichen. Der Wert im Register G steht auf einer Gruppe von achtzehn Leitungen 372 zur Verfügung. Die einer vorgeschriebenen Zeitdauer zugeordnete Zahl gemäß Tabelle (F i g. 4) wird durch die achtzehn Schalter 300 eingegeben, und der Schalter 302 wird auf seinen Kontakt 302 b umgestellt. Die Ausgangssignale der Schalter 300 werden über die achtzehn Leitungen 304 und 380 einer Gruppe von achtzehn UND-Schaltungen 382 zugeleitet. Außerdem wird dieser Wert über eine Gruppe von achtzehn Leitungen 384 einem Dividierer 386 zugeführt. Der Schalter 302 schickt Schaltsignale über eine Leitung 388 zu den UND-Schaltungen 382 und über eine Leitung 390 zu einer Gruppe von neun UND-Schaltungen 392.
Ein zweiter Eingang für den Dividierer 386 ist das über eine Gruppe von sechzehn Leitungen 394 zugeführte Ausgangssignal des Subtrahierers 342. Die mit den Schaltern 300 eingestellte Zahl wird durch den über die Leitungen 394 zugeleiteten Wert dividiert, und der Quotient wird über eine Gruppe von neun Leitungen 396 an die UND-Schaltungen 392 gelegt. Das Ausgangssignal der UND-Schaltungen 392 wird durch das Schaltsignal auf Leitung 390, über die ODER-Schaltungen 316 und die Leitungen 318 an die UND-Schaltungen 320 weitergeleitet, wo es wieder durch das Signal auf Leitung 332 über Leitung 333 in das Register H gesteuert wird. Wieder enthält das Register H das Verhältnis, um das die Eingangssignale zu dehnen oder zu verdichten sind.
Die durch die UND-Schaltungen 382 gelangenden Signale werden über achtzehn Leitungen 398 den ODER-Schaltungen 356 und über Leitungen 358 dem Addierer 360 zugeführt. Wieder wird die Anfangsadresse im MAR-2 addiert, und die Summe wird durch die UND-Schaltungen 366 zum Register G weitergeleitet. Das Register G enthält wieder die Speicheradresse, die auf die letzte Adresse folgt, welche im Speicher 24 verwendet werden soll, um das Verdichtungs- oder Dehnungsverhältnis zu erreichen.
Das Signal auf Leitung 206 (F i g. 3 a) wird außerdem über eine Leitung 410 weitergeleitet, um die Adresse im MAR-1 (F i g. 3 c) durch eine Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 412 zum Register B weiterzuleiten. Die Adresse im MAR-1 wird den UND-Schaltungen 412 über sechzehn Leitungen 413 zugeführt, und diesmal ist sie die Adresse, die auf die letzte Adresse folgt, in denen Eingangssignale im Eingangsspeicher 16 gespeichert sind. Dieser Wert im Register B wird in der oben beschriebenen Verhältnisschaltung benutzt, und obwohl die Signale auf Leitungen 292 und 410 gleichzeitig angelegt werden, wird das auf Leitung 292 im Verzögerer 330 verzögert.
Das Signal auf Leitung 410 wird außerdem (F i g. 3 c) einem Verzögerer 414 zugeführt, dessen Ausgangssignal gleichzeitig einem Verzögerer 416 und einer Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 418 zugeleitet wird. Die im Register A stehende Adresse wird über Leitungen 344 und 419 den UND-Schaltungen 418 zugeführt. Das den UND-Schaltungen 418 zugeführte Signal steuert die Adresse im Register A, die Anfangsadresse von Daten im Eingabespeicher 16, über eine Gruppe von sechzehn ODER-Schaltungen 420 in das MAR-1.
Das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerers 416 wird gleichzeitig zwei ODER-Schaltungen 422 und 424 zugeführt. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 422 steuert die MAR-1-Adresse über Leitungen 425 durch eine Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 426 in das Register C. Da dies der Anfangspunkt der im Eingangsspeicher 16 gespeicherten Daten ist, enthalten die Register A und C jetzt dieselbe Adresse. Das Register C wird jedoch periodisch auf die Anfangsadresse jeder zu untersuchenden Impulsperiode umgestellt.
Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 424 wird über eine Leitung 430 eines Verzögerers (F i g. 3 e) zugeführt. Das Ausgangssignal des Verzögerers 432 wird gleichzeitig einer Umkehrstufe 436 und über eine Leitung 438 einem Verzögerer 440 zugeleitet. Eine Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 442 ist durch das Ausgangssignal der Umkehrstufe 436 bis zu diesem Zeitpunkt offengehalten worden und hat daher den Inhalt eines Addierers 444 in das Register R weitergeleitet. Das umgekehrte Ausgangssignal des Verzögerers 432 sperrt jedoch jetzt die UND-Schaltungen 442 und verhindert so weitere Datenübertragungen zum Register R. Daher ist der Wert im Register R die Adresse aus MAR-1 plus dem Wert im Register P, bei dem es sich etwa um die Zahl der Pufferregister im Eingangsspeicher 16 handelt, die nötig sind, um eine einzige Grundtonperiode der Eingangssignale zu speichern. Der Wert im Register R stellt also ungefähr die Endadresse der ersten zu untersuchenden Grundtonperiode dar. Das Ausgangssignal des Verzögerers 432 wird außerdem einer Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 450 zugeführt, um den Wert im Register R über sechzehn Leitungen 451 und die ODER-Schaltungen 420 (F i g. 3 c) in das MAR-1 weiterzuleiten. MAR-1 enthält jetzt die Adresse, wo die erste Grundtonperiode schätzungsweise endet.
Das dem Verzögerer 440 über Leitung 438 zugeführte Ausgangssignal des Verzögerers 432 wird einer Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 452, einem Verzögerer 454 und einer Umkehrstufe 456 zugeleitet. Das Ausgangssignal der Umkehrstufe 456 hält normalerweise eine Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 458 offen, um die Differenz aus dem Subtrahierer 460 in das Register S weiterzuleiten. Ein Eingangssignal für den Subtrahierer 460 ist der über die Leitungen 270 ankommende Wert aus dem Register M (F i g. 3 b), und ihr anderer Eingang ist die über die Leitungen 413 und 462 angelegte Adresse im MAR-1 (F i g. 3 c).
Zur Zeit des Schließens der UND-Schaltungen 458 hat der Subtrahierer 460 von der Adresse im MAR-1, die das geschätzte Ende der Grundtonperiode darstellt, den Wert im Register M subtrahiert, der anzeigt, wie weit vor dem geschätzten Ende der Impulsperiode das Suchfenster beginnen muß. Dieser Differenzwert steht nun im Register S. Das Ausgangssignal des Verzögerers 440 steuert diesen Differenzwert durch die UND-Schaltungen 452 und über die Leitungen 451 durch die ODER-Schaltungen 420 in das MAR-1. Das MAR-1 enthält jetzt die Anfangsadresse W1 (F i g. 2) des Suchfensters, das auf das tatsächliche Ende der Grundtonperiode hin untersucht werden soll.
Das Ausgangssignal des Verzögerers 440, das im Verzögerer 454 weiter verzögert worden ist, wird zwei UND-Schaltungen 466 und 468 zugeleitet. Die zweiten Eingänge dieser UND-Schaltungen sind die Ausgänge eines Vergleichers 470. Das eine Eingangssignal des Vergleichers 470 kommt über die Leitungen 413, 462 und 471, es ist die Adresse W1 im MAR-1; und das andere Eingangssignal liefert das Register B über sechzehn Leitungen 472. Der Vergleicher 470 bestimmt also, ob die Adresse im Register B größer ist als die Wi Adresse im MAR-1. Wenn sie größer ist, liefert die Leitung 474 ein Au#;-gangssignal, und wenn sie gleich oder kleiner ist, entsteht auf der Leitung 476 ein Ausgangssignal. Da dies die erste zu untersuchende Grundtonperiode der Eingangssignale ist, ist der Wert im Register B bestimmt größer als die Adresse im MAR-1, und das Ausgangssignal liegt auf Leitung 474. Dieses Ausgangssignal wird über die UND-Schaltung 466 durch das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerers 454 weitergeleitet und über eine Leitung 477 gleichzeitig zu den ODER-Schaltungen 478, 480, 482, zu einem Fensterzähler 484 und zum Register Q übertragen. Jetzt enthalten MAR-1 und Register D die erste Adresse W1 im Suchfenster. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 466 wird dem Register Q zugeführt und stellt es auf den Wert 32 ein, der der 0-Wert sein sollte (F i g. 2). Außerdem stellt das Signal den Fensterzähler 484 auf Null zurück. Dieser Zähler zählt die Zahl der Adressen im Suchfenster, die jeweils untersucht worden sind. Diese Zahl wird dann mit dem Wert im Register N, der Zahl der zu untersuchenden Adressen, verglichen.
Das der ODER-Schaltung 480 zugeführte Ausgangssignal der UND-Schaltung 466 bringt eine bistabile Kippschaltung (BK) 490 in den 0-Zustand, während das der ODER-Schaltung 482 zugeführte Signal über eine Leitung 492 der ODER-Schaltung 182 (F i g. 3 c) und über die Leitung 184 dem Eingabespeicher 16, der jetzt im »Lese«-Zustand ist, zugeführt wird. Die im Pufferregister an der im MAR-1 stehenden Adresse stehenden Daten werden also auf eine Gruppe von sechs Leitungen 500 ausgegeben. Dieser ausgelesene Wert wird parallel über Leitungen 500 und 502 (F i g. 3 f) einem Vergleicher 504, über Leitungen 500 und 506 einem Vergleicher 508 und über Leitungen 500 und 510 einer Gruppe von sechs UND-Schaltungen 512 (F i g. 3 g) zugeleitet. Das Ausgangssignal der UND-Schaltungen 512 auf den sechs Leitungen 514 ist das Eingangssignal für die Pufferregister des Ergebnisspeichers 24. Diese Daten auf den Leitungen 510 werden jedoch nur dann in den Ergebnisspeicher 24 übertragen, wenn ein Schaltsignal auf einer Leitung 516 erscheint.
Der Ziffernwert auf den Leitungen 502 wird im Vergleicher 504 mit dem im Register Q enthaltenen Wert 32 verglichen. Durch den Vergleich soll festgestellt werden, ob der Pufferregisterwert größer ist als der Wert im Register Q. Wenn er größer ist, wird ein Ausgangssignal auf der Leitung 518 gegeben, und wenn er gleich oder kleiner ist, ein Ausgangssignal auf der Leitung 520 erzeugt. Es sei angenommen, daß der Pufferregisterwert größer als 32 ist. Das Ausgangssignal liegt dann auf Leitung 518 und wird durch eine UND-Schaltung 522 zugeführt. Dieses Signal wird durch die UND-Schaltung 522 mittels eines Ausgangsimpulses eines Verzögerers 526 weitergeleitet, dessen Eingangssignal von der ODER-Schaltung 482 geliefert wird. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 522 stößt eine monostabile Kippschaltung 530 an, deren Ausgangssignal gleichzeitig einer ODER-Schaltung 532, über Leitung 534 und UND-Schaltung 536 zugeleitet wird. Die Leitung 534 verzweigt sich in eine Leitung 538 zum 1-Eingang der bistabilen Kippschaltung 490. Der aus dem Eingabespeicher 16 entnommene und dem Vergleicher 504 zugeführte Wert wird außerdem über sechs Leitungen 539 den UND-Schaltungen 536 zugeführt und daher durch das Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 530 in das Register Q gesteuert.
Wenn der Wert auf den Leitungen 502 kleiner ist als der Wert 32, entsteht das Ausgangssignal auf der Leitung 520 und wird durch die UND-Schaltung 524 weitergeleitet, um eine monostabile Kippschaltung 540 anzustoßen und Schaltsignale an zwei UND-Schaltungen 542 und 544 zu legen. Diese beiden UND-Schaltungen tasten den Zustand der bistabilen Kippschaltung 490 ab. Wenn die bistabile Kippschaltung 490 im 0-Zustand ist, wird ein Signal von der UND-Schaltung 542 über eine Leitung 546 zur ODER-Schaltung 532 weitergeleitet, und wenn die Kippschaltung 490 im 1-Zustand ist, wird ein Signal durch die UND-Schaltung 544 über eine Leitung 548 zwei zusätzlichen UND-Schaltungen 550 und 552 zugeführt. Die zweiten Eingangssignale für diese beiden letztgenannten UND-Schaltungen sind die Ausgangssignale des Vergleichers 508, der feststellt, ob der eben aus dem Eingabespeicher 16 ausgelesene Wert kleiner als der 0-Wert (32) ist, der dauernd im Vergleicher 508 eingestellt ist.
Wenn der Wert aus dem Eingabespeicher 16 kleiner als »0« (32) ist, erscheint das Ausgangssignal der UND-Schaltung 550 auf zwei Leitungen 554 und 556. Diese sind mit der ODER-Schaltung 480 bzw. 532 verbunden. Wenn der Speicherwert größer als »0« (32) ist, gelangt das Ausgangssignal der UND-Schaltung 552 zu einer Leitung 558, die ebenfalls mit der ODER-Schaltung 532 verbunden ist. Ohne Rücksicht auf die relativen Werte aus dem Eingabespeicher 16, aus dem Register Q und aus dem Vergleicher 508 wird also ein Signal von der ODER-Schaltung 532 an eine Leitung 560 gegeben. Wenn der Speicherwert kleiner als der Wert im Register Q ist und wenn die bistabile Kippschaltung 490 im 1-Zustand ist und wenn der Speicherwert kleiner als »0« (32) ist, wird das Signal auf Leitung 554 der ODER-Leitung 480 zugeleitet und stellt die bistabile Kippschaltung 490 in den 0-Zustand zurück. Solange die Kippschaltung 490 im 0-Zustand ist, wird die Adresse im RegisterD nicht durch einen späteren Vergleich im Vergleicher 508 verändert.
Das Signal auf Leitung 560 wird dem Zähler 484 zugeleitet, und es schaltet ihn einen Schritt weiter, und außerdem gelangt es zu einem Verzögerer 562, dessen Ausgangssignal zwei UND-Schaltungen 564 und 566 zugeführt wird. Die zweiten Eingangssignale für diese beiden letztgenannten UND-Schaltungen liefert ein Vergleicher 568, der den Wert im Zähler 484 mit dem Wert im Register N (F i g. 3 b), der über die Leitungen 272 zugeleitet worden ist, vergleicht, um festzustellen, ob alle Register in dem Suchfenster untersucht worden sind. Wenn das der Fall ist, wird das Ausgangssignal der UND-Schaltung 564 über eine Leitung 574 zu einer Schaltung gesendet, die Daten aus dem Speicher 16 in den Speicher 24 überträgt. Dieser Vorgang wird nachstehend beschrieben.
Wenn der Wert im Zähler 484 nicht gleich dem Wert im Register N ist, wird das Ausgangssignal der UND-Schaltung 566 auf Leitung 576 einem Verzögerer 578 (F i g. 3 c) und über eine Leitung 579, einer ODER-Schaltung 189 und die Leitung 190 dem MAR-1 zugeführt, wodurch MAR-1 um einen Schritt weitergeschaltet wird und damit die nächste Adresse zum Abfragen bereitstellt. Das Ausgangssignal des Verzögerers 578 wird zwei UND-Schaltungen 588 und 590 zugeleitet, die die zweiten Eingangssignale vom Vergleicher 592 erhalten, welcher die Adresse im MAR-1 mit der Adresse im Register B vergleicht, um festzustellen, ob die letzte Adresse der im Eingabespeicher 16 gespeicherten Eingangssignale erreicht ist. Wenn dies der Fall ist, ist die Adresse des MAR-1 gleich der des Registers B, und das Ausgangssignal geht von der UND-Schaltung 588 zu einer Leitung 594. Wenn die letzte Adresse noch nicht erreicht ist, geht das Ausgangssignal von der UND-Schaltung 390 auf eine Leitung 596.
Wenn MAR-1 nicht dem Register B gleicht, wird das Signal auf Leitung 596 der ODER-Schaltung 482 zugeleitet und leitet wieder das Auslesen eines Wertes aus dem Eingabespeicher 16, den Vergleich des Speicherwertes mit dem Wert im Register Q, den Vergleich, durch den festgestellt wird, ob der Speicherwert kleiner als »0« (32) ist usw., ein. Dies ist eine Wiederholung des oben beschriebenen Zyklus. Diese zyklische Operation ist kontinuierlich, bis der Stand des Zählers 484 gleich dem Wert im Register N ist, zu welchem Zeitpunkt alle Adressen in dem Suchfenster untersucht worden sind und ein auf einen maximalen positiven Wert folgender Nulldurchgang festgestellt worden ist.
Jedesmal, wenn der Speicherwert größer ist als der Inhalt des Registers Q, wird dieser neue Wert durch ein Signal auf Leitung 534 in das Register Q an die Stelle des vorherigen Wertes gesteuert. Das Register Q enthält also stets den positiven Wert, der festgestellt worden ist. Das trifft ohne Rücksicht auf die Zahl der im Suchfenster festgestellten positiven Spitzen zu, da eine positive Spitze, die gleich einer folgenden positiven Spitze oder höher als diese ist, nicht ersetzt wird.
Wenn also der Speicherwert größer als der Wert im Register Q ist, wird die bistabile Kippschaltung 490 in den 1-Zustand gestellt. Die Kippschaltung 490 bleibt dann im 1-Zustand, bis der erste unter »0« (32) liegende Speicherwert festgestellt wird. Das bedeutet, daß beim Abfallen eines Speicherwertes unter »0« (32) ein auf eine positive Spitze folgender Nulldurchgang festgestellt worden ist. Diese Nullübergangsadresse, d. h. die als nächste auf den Nulldurchgang folgende Adresse, soll im Register D gespeichert werden. Daher wird das Ausgangssignal der UND-Schaltung 550, das diesen Nulldurchgang anzeigt, über die Leitungen 556 und 600, die ODER-Schaltung 478 und die Leitung 486 den UND-Schaltungen 488 zugeführt. Tüerdurch wird die Adresse im MAR-1 in das Register D über die Leitungen 413, 462 und 489 übertragen, die die erste auf den Nulldurchgang folgende Adresse ist. Diese Speicherung im Register D erfolgt vor der vollständigen Untersuchung des ganzen Suchfensters, gewöhnlich etwa in der Mitte des Suchfensters.
Bevor nun die Datenübertragung beschrieben wird, soll erläutert werden, warum die W,-Adresse durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 466 über die ODER-Schaltung 478, die Leitung 486 und die UND-Schaltungen 488 in das Register D eingegeben wird.
Wenn die Adresse W1 des Anfangs des Suchfensters nicht in das Register D eingegeben worden wäre, würde dieses Register, falls vorausgegangene Grundtonperioden schon verarbeitet worden wären, eine niedrigere Adresse als die gerade in Verarbeitung begriffenen enthalten. Sonst wäre es wahrscheinlich gelöscht worden.
Da während des Abfragens der Fensterdaten keine neuen Daten in das Register D eingegeben werden, bevor ein auf eine positive Spitze folgender Nulldurchgang festgestellt worden ist, muß der Fall betrachtet werden, daß die Adresse im Register B nicht die Win-Adresse in der n-ten Grundtonperiode übersteigt, sondern daß keine von einem Nulldurchgang gefolgte positive Spitze zwischen der Adresse W_"1 und der Adresse im Register B existiert. Dieser Fall könnte in der letzten Grundtonperiode infolge Beendigung der Eingangssignale oder während jeder beliebigen Grundtonperiode infolge einer Pause oder eines Eingangssignals niedriger Amplitude, wobei Nulldurchgänge einfach nicht auftreten, eintreten.
Das ganze Fenster einschließlich einiger leerer Pufferregister würde abgefragt. Das Register D würde dann auf der falschen Adresse stehen, welche das System nicht als Ende der Grundtonperiode ansehen würde.
Durch das Einstellen des Registers D auf eine neue Wl- Adresse zu Beginn der Verarbeitung jeder Grundtonperiode wird sichergestellt, daß eine »Grundtonperioden-Ende«-Adresse immer geliefert wird, wenn sie auch in dem oben beschriebenen Fall nur ein Näherungswert ist.
Nach dem Abfragen der letzten Adresse im Suchfenster erzeugt die UND-Schaltung 564 ein Ausgangssignal auf Leitung 574, wie oben beschrieben, und dann kann die Datenübertragung aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 erfolgen.
Das an die Leitung 574 gelegte Signal wird über eine Leitung 601 einer Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 602 und über eine Leitung 603 einer ODER-Schaltung 604 zugeführt. Das zweite Eingangssignal für die UND-Schaltungen 602 liefert einen Subtrahierer 606, dessen einer Eingang über eine Gruppe von sechzehn Leitungen 608 die im Register D gespeicherte Adresse (F i g. 3 e) zugeführt wird. Der zweite Eingang empfängt über eine Gruppe von sechzehn Leitungen 610 die Adresse aus dem Register A (F i g. 3 c). Die Differenz zwischen den Adressen in den Registern D und A wird durch das Signal auf Leitung 601 über die UND-Schaltungen 602 und eine Gruppe von sechzehn Leitungen 612 in das Register K gesteuert. Die Zahl im Register K wird über eine Gruppe von sechzehn Leitungen 614 einem Dividierer 616 übertragen, dessen anderer Eingang der über sechzehn Leitungen 617 kommende Wert im Register L ist.
Auf das Signal auf Leitung 603 hin wird das Ausgangssignal der ODER-Schaltungen 604 über eine Leitung 618 zu einer Gruppe von achtzehn UND-Schaltungen 619 und über eine Leitung 620 zu einem Verzögerer 622 übertragen. Das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerers 622 wird über eine Leitung 623 einer Gruppe von achtzehn UND-Schaltungen 624 und über eine Leitung 625 einem Verzögerer 626 zugeführt. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 604, das den UND-Schaltungen 619 zugeleitet wird, steuert die im MAR-2 gespeicherte Adresse über die Leitungen 290 und 628 und die UND-Schaltungen 619 in das Register E. Die Adresse im Register E wird über achtzehn Leitungen 630 einem Subtrahierer 638 eingegeben. Ebenfalls wird in den Subtrahierer 638 über achtzehn Leitungen 640 die im Register stehende Adresse eingegeben. Da dies die erste untersuchte Grundtonperiode ist, enthalten die Register E und F beide die erste MAR-2-Adresse, und die Differenz ist gleich Null. Dieser Differenzwert wird durch die UND-Schaltungen 624 in das Register L durch das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerers 622 gesteuert.
Der Dividierer 616 enthält nun den Wert aus dem Register L, der jetzt gleich Null ist, und den Wert im Register K, der die Zahl der in der ersten Grundtonperiode enthaltenen Speicheradressen darstellt. Der Wert im Register L wird durch den Wert im Register K dividiert, und der Quotient wird durch neun UND-Schaltungen 642 durch das verzögerte Ausgangssignal der Schaltung 626 in das Register J gesteuert.
Das Ausgangssignal der Schaltung 626 wird im Verzögerer 644 weiter verzögert und dann über eine Leitung 645 zwei UND-Schaltungen 646 und 648 (F i g. 3 h) übertragen. Diese beiden UND-Schaltungen sind an die Ausgänge eines Vergleichers 650 angeschlossen, dessen einem Eingang der über die Leitungen 651 kommende Wert im Register J und dessen anderem Eingang der über die Leitungen 334 kommende Wert im Register H (F i g. 3 d) zugeführt wird. Der Wert im Register J ist das Verhältnis der Länge der Aufzeichnung (Anzahl der Pufferregister), die gegenwärtig im Ergebnisspeicher 24 verwendet wird, zu der Länge der Eingangsdaten (Anzahl der Pufferregister) aus dem Eingabespeicher 16, die untersucht worden sind. Der Wert im Register H ist das vorherbestimmte und zu erreichende Dehnungs- und Verdichtungsverhältnis.
Der Vergleicher 650 stellt fest, ob der Wert im Register J kleiner ist als der Wert im Register H. Ein Ausgangssignal des Vergleichers zur UND-Schaltung 646 zeigt an, daß der Wert im Register J nicht kleiner als der Wert im Register H ist, und ein Ausgangssignal zur UND-Schaltung 648 zeigt an, daß der Wert im Register J kleiner ist. Wenn die UND-Schaltung 648 ein Ausgangssignal liefert, müssen die Daten für die Grundtonperiode im Eingabespeicher 16, die gerade untersucht worden ist, in den Ergebnisspeicher 24 übertragen werden. Wenn die UND-Schaltung 646 ein Ausgangssignal liefert, darf eine übertragung aus dem Eingabespeicher 16 nicht erfolgen.
Falls der Wert im Register J kleiner ist als der Wert im Register H, wird das Ausgangssignal der UND-Schaltung 648 über eine Leitung 652 einer Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 654 (F i g. 3 c) zugeführt, um die Adresse im Register C durch eine Gruppe von sechzehn Leitungen 451 und ODER-Schaltungen 420 in das MAR-1 zu übertragen. MAR-1 enthält nun die Adresse des Anfangs der eben untersuchten Grundtonperiode. Da dies die erste Grundtonperiode ist, ist die Adresse im Register C gleich der Anfangsadresse im Register A.
Das Signal aus der UND-Schaltung 648 (F i g. 3 g) wird außerdem einem Verzögerer 660 und über eine ODER-Schaltung 662 und eine Leitung 663 einem Verzögerer 664 und über eine Leitung 665 der ODER-Schaltung 182 (F i g. 3 c) zugeführt, um über die Leitung 184 dem Eingabespeicher 16 ein ihn in Betrieb setzendes Signal zuzuführen. Dieser Speicher ist noch im »Lese«-Zustand, und daher werden die Daten im Speicher 16 an der im MAR-1 gespeicherten Adresse über die Leitungen 500 ausgelesen. Es ist schon beschrieben worden, wie dieser Wert aus dem Eingabespeicher 16 den UND-Schaltungen 512 (F i g. 3 g) zugeführt, aber in Abwesenheit eines Signals auf Leitung 516 nicht durchgelassen wird.
Das Ausgangssignal des Verzögerers 664 wird über die Leitung 516 gleichzeitig den UND-Schaltungen 512 und einem Verzögerer 666 zugeleitet. Der Wert aus dem Speicher 16 an der MAR-1-Adresse wird also über die Leitungen 514 dem Ergebnisspeicher 24 zugeführt. Das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerers 666 gelangt gleichzeitig zu einer ODER-Schaltung 668 und einem Verzögerer 670. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltnug 668 wird über eine Leitung 671 der Steuerschaltung für den Ergebnisspeicher 24 zugeführt und gibt so den Wert aus dem Eingabespeicher 16 in dessen MAR-1-Adresse an die MAR-2-Adresse des Ergebnisspeichers 24 ab. Das Ausgangssignal des Verzögerers 670 wird einem Verzögerer 672 und gleichzeitig über eine Leitung 674 und einer ODER-Schaltung 675 zugeführt, um das MAR-2 zu seiner nächsten Adresse weiterzuschalten. Die Leitung 674 verzweigt sich in eine Leitung 676, die an die ODER-Schaltung 189 und die Leitung 190 (F i g. 3 c) angeschlossen ist, um das MAR-1 zur nächsten Adresse weiterzuschalten.
Das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerers 672 wird gleichzeitig zwei UND-Schaltungen 678 und 680 zugeführt. Außerdem empfangen diese beiden UND-Schaltungen die Ausgangssignale eines Vergleichers 682, dessen Eingänge die Adresse im Register G (F i g. 3 d) über die Leitungen 372 und die Adresse im MAR-2 über die Leitungen 684 erhalten. Diese Schaltung vergleicht und stellt fest, ob die Adresse im MAR-2 gleich der Adresse im Register G ist. Wenn die beiden Adressen gleich sind, erzeugt die UND-Schaltung 678 ein Ausgangssignal auf einer Leitung 686. Wenn sie nicht gleich sind, erzeugt die UND-Schaltung 680 ein Signal auf Leitung 688. Wenn die Werte gleich sind und ein Signal zur Leitung 686 gelangt, zeigt das an, daß der ganze Raum, der im Ergebnisspeicher 24 für gedehnte oder verdichtete Daten vorgesehen ist, gefüllt ist. Dieser Zustand wird noch näher erläutert.
Ein Signal auf Leitung 688 zeigt an, daß nicht der ganze im Ergebnisspeicher 24 vorgesehene Raum gefüllt ist. Dieses Signal auf Leitung 688 wird gleichzeitig einer UND-Schaltung 690 und über eine Leitung 692 einer UND-Schaltung 694 zugeleitet Beide UND-Schaltungen 690 und 694 empfangen außerdem Ausgangssignale eines Vergleichers 696 (F i g. 3 e), der über die Leitungen 413, 462 und 697 zugeführte MAR-1-Adresse mit der Adresse im Register D vergleicht. Dieser Vergleicher 696 zeigt an, ob die Daten im letzten Pufferregister der aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 zu übertragenden Grundtonperiode übertragen worden sind. Wenn sie übertragen sind, gleicht MAR-1 dem Register D, und es wird ein Ausgangssignal auf einer Leitung 698 erzeugt und der UND-Schaltung 694 zugeführt. Wenn MAR-1 nicht gleich Register D ist, wird ein Ausgangssignal auf Leitung 700 zur UND-Schaltung 690 übertragen.
Es sei nun angenommen, daß MAR-1 nicht gleich Register D ist und daß auf Leitung 700 ein Signal empfangen wird, um das Signal auf Leitung 688 durch die UND-Schaltung 690 zu steuern. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 690 auf einer Leitung 7A1 wird der ODER-Schaltung 661 zugeleitet, um einen weiteren Übertragungszyklus einzuleiten, wie es sehen beschrieben worden ist, wodurch Daten aus einem nächsten Pufferregister im Eingabespeicher 16 ilbortragen worden. Nach jeder übertragung von Daten aus dem Speicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 bestimmt das Ausgangssignal des Verg!eichers 696, ob ein weiterer Übertragungszyklus eingeleitet werden mu$.
Dis Übertragung von Daten aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 wird zyklisch in der beschriebenen Weise fortgesetzt, bis entweder der Vergleicher 696 (F i g. 3 e) anzeigt, daß die Adresse in MAR-1 gleich der Adresse im Re?ister D ist, oder der Vergleicher 682 (F i g. 3 h) anzeigt, daß die Adresse in MAR-Z gleich der Adresse im Register G ist. Wenn MAR-1 dem Register D gleicht, steuert das Ausgangssignal des Vergleichers 696 auf Leitung 698 das Signal auf Leitung 692 durch die UND-Schaltung 694. Dieses Signal wird über eine Leitung 702 der ODER-Schaltung 604 zugeführt, um über die Leitungen 290 und 628 die dann in MAR-2 gespsicherte Adresse in das Register E zu leiten. Die Adressen in den Registern E und F werden wieder subtrahiert, und die Differenz wird in das Register L eingegeben. Dieser Wert wird im Dividierer 616 durch den Wort im Register K dividiert, um wieder das Verhältnis zwischen der Länge der Aufzeichnung im Speicher 24 und der Länge der im Speicher 16 untersuchten Eingangsdaten festzustellen. Diese Verhältniszahl wird wieder im Vergleicher 650 mit der Verhältniszahl im Register H verglichen und festgestellt, ob die eben aus dem Eingabespeicher 16 kopierte Grundtonperiode nochmals in den Ergebnisspeicher 24 eingegeben werden muß. Wenn sie nochmals eingegeben werden muß, wird wieder ein Signal auf Leitung 652 erzeugt, das das zweite Auslesen derselben Grundtonperiode aus dem Speicher 16 einleitet. Wenn der Wert im Register J mindestens so groß ist wie der Wert im Register H, wird ein Ausgangssignal der UND-Schaltung 646 auf Leitung 704 gleichzeitig einem Verzögerer 706 und über eine Leitung 708 einer Gruppe von sechzehn UND-Schaltungen 710 (F i g. 3 e) zugeführt. Dieses Signal auf Leitung 708 steuert die Adresse aus Register D über die Leitungen 481 und die ODER-Schaltungen 420 in das MAX-1 (F i g. 3 c). MAR-1 enthält nun die Anfangsadresse der nächsten zu untersuchenden Grundtonperlode. Wenn das die zweite Grundtonponode ist, entspricht die Adresse in MAR-1 annähernd dem Ort der Linie b in F i g. 2.
Das Ausgangssignal des Verzögerers 'f06 wird über eine Leitung 'f20 den ODER-Schaltungen 422 und 424 in F i g. 3 c zugeführt. Das der ODER-Schaltung 422 zugeleitete Signal ist ebenso wie das oben als aus dem Verzögerer 416 kommend beschriebene Signal wirksam, um die Adresse im MAR-1 über die UND-Schaltung 426 in das Register e einzugeben und über die ODER-Schaltung 424 in das MAR-1 die Summe dieser gleichen Adresse im MAR-1 plus dem Wert im Register P einzugeben. Damit steht nun das MAR-1 auf der Adresse (ungefähr Linie e in F i g. 2), die als Ende der nächsten Grundtonperiode geschätzt worden ist.
Das Ausgangssignal des Verzögerers 432 (F i g. 3 e) wird, wie schon beschrieben, dem Verzögerer 440 zugeleitet, um von dieser geschätzten Endadresse der Impulsperiede den Wert im Register M zu subtrahieren und die Differenz durch die UND-Schaltungen 452, Leitungen 451 und ODER-Schaltungen 420 (F i g. 3 c) in das MAR-1 einzugeben. MAR-1 enthält nun die Adresse, die den Anfang des Suchfensters W,' bildet. Außerdem wird das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 440 der Verzögerungsschaltung 454 (F i g. 3 e) zugeführt, um im Vergleicher 470 durch einen Vergleich festzustellen, ob die Adresse im Register B größer ist als die Adresse im MAR-1. Wenn das der Fall ist, wird das Ausgangssignal auf Leitung 474 der UND-Schaltung 466 zugeführt, die ein Ausgangssignal auf Leitung 477 erzeugt, welches wieder das Register Q (F i g. 3 f), den Zähler 484 und über die ODER-Schaltung 484 die bistabile Kippschaltung 490 rückstellt, die Adresse in MAR-1 in das Register D eingibt und über die ODER-Schaltung 482 die Entnahme und die Bewertung von Daten aus dem Eingabespeicher 16 einleitet, wie es oben für die erste Grundtonperiode beschrieben worden ist.
Diese Untersuchung wird mit jedem in das Register Q eingegebenen höheren positiven Wert fortgesetzt. Die Adresse des auf die höchste positive Spitze folgenden Nulldurchganges wird in das Register D gesteuert durch einen Schaltimpuls über Leitung 600 (F i g. 3 f), die ODER-Schaltung 478 und die Leitung 486 (F i g. 3 e) zu den UND-Schaltungen 488. Wenn das letzte Register im Suchfenster untersucht ist, gleicht der Wert im Zähler 484 (F i g. 3 f) dem Wert im Register N, und das Signal auf Leitung 574 leitet den Verhältnisvergleich ein. Wenn es durch das Verhältnis angezeigt wird, wird die Übertragung der Daten aus der eben geprüften Grundtonperiode aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 eingeleitet.
Die Bestimmung aufeinanderfolgender Grundtonperioden und der Vergleich von Verhältnissen und die Übertragung oder Löschung von Grundtonperioden wird fortgesetzt, bis eine von zwei Bedingungen erreicht ist. Bei der ersten wird durch den Vergleicher 592 (F i g. 3 c) festgestellt, daß die Adresse in MAR-1 gleich der Adresse im Register B ist. Das zeigt an, daß die letzte Adresse, in der Eingangsdaten im Eingabespeicher 16 gespeichert worden sind, erreicht ist und daß die Entnahme der Daten, die in den Ergebnisspeicher 24 übertragen worden sind, unter der Voraussetzung eingeleitet werden kann, daß der Vergleicher 682 (F i g. 3 h) ebenfalls anzeigt, daß die Adresse in MAR-2 gleich der im Register G ist. Diese letztgenannte Bedingung deutet an, daß der ganze zugeteilte Raum im Ergebnisspeicher 24 gefüllt ist und daß das gewünschte Dehnungs- oder Verdichtungsverhältnis erreicht worden ist.
Es sei nun angenommen, daß ein im Vergleicher 892 (F i g. 3 c) ausgeführter Vergleich zeigt, daß MAR-1 gleich Register B ist und daß die UND-Schaltung 588 einen Ausgangsimpuls auf Leitung 594 erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird einer ODER-Schaltung 724 (F i g. 3 f) zugeleitet. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 724 auf Leitung 726 wird einer Gruppe von neun ODER-Schaltungen 724 (F i g. 3 d) und über eine Leitung 728 der ODER-Schaltung 604 (F i g. 3 g) zugeführt. Man beachte, daß dasselbe Signal auf Leitung 726 erlangt wird, wenn der Vergleicher 470 (F i g. 3 e) anzeigt, daß der Inhalt des Registers B nicht größer ist als der des MAR-1. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 604 steuert die Adresse in MAR-2 in das Register E, wodurch die Adresse im Register E und die im Register F subtrahiert und in das Register L weitergeleitet werden. Der Wert im Register L wird durch den Wert im Register K dividiert. Dieser Wert im Register K ist der vorher benutzte Wert, aber da das Register H auf den Maximalwert weitergeschaltet worden ist, kann der frühere Wert des Registers K ohne Fehlerbildung verwendet werden. Da das Register H auf seinen Maximalwert weitergeschaltet worden ist, ist weiterhin der in das Register J eingeführte Wert mit Bestimmtheit kleiner als der Wert im Register H. Daher erzeugt der Vergleicher 650 (F i g. 3 h) ein Ausgangssignal auf Leitung 652, wodurch die Übertragung der zuletzt untersuchten Grundtonperioden aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 bewirkt wird.
Bei jeder Übertragung dieser Grundtonperiode wird wieder das Verhältnis des Registers L zum Register K untersucht und festgestellt, daß es kleiner als das Verhältnis des Registers H ist. Daher wird diese letzte Grundtonperiode im Speicher 16 dupliziert, bis der Vergleicher 682 anzeigt, daß die Adresse im MAR-2 gleich der im Register G ist. Das zeigt an, daß der ganze zugeteilte Raum im Ergebnisspeicher 24 voll und daher das gewünschte Dehnungs- oder Verdichtungsverhältnis erreicht ist. Das über die UND-Schaltung 678 der Leitung 686 zugeführte Ausgangssignal des Vergleichers 682 leitet die Entnahmephase ein.
Bevor nun die Auslesephase beschrieben wird, wird wieder auf den Vergleicher 470 (F i g. 3e) Bezug genommen, welcher die MAR-1-Adresse (W1) mit der Adresse im Register B vergleicht. Wenn die Adresse im Register B kleiner ist, wird ein Ausgangssignal der UND-Schaltung 468 zu den Leitungen 736 und 738 gesendet. Das Signal auf Leitung 736 durchläuft die ODER-Schaltung 724 (F i g. 3 f) und die Leitung 726 und stellt das Register H auf lauter Einsen ein und leitet die oben beschriebenen Vergleichs- und Übertragungszyklen ein.
Das Signal auf Leitung 738 wird sechzehn UND-Schaltungen 740 zugeführt, um den Inhalt des Registers B in das Register D zu steuern. Das Register D enthält nun die Adresse, die auf die letzte Adresse folgt, wo Eingangsdaten im Speicher 16 gespeichert sind. Dieser Wert wird über Leitungen 608 dem Subtrahierer 606 zugeführt (F i g. 3 g), wie es oben beschrieben ist. Der Wert im Register D wird außerdem dem Vergleicher 696 zugeleitet (F i g. 3 e) und dort nacheinander mit der MAR-1-Adresse verglichen, um in der oben erläuterten Weise bei der Übertragung von Daten aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 und für die Einleitung eines neuen Verhältnisvergleichs bei jeder vollendeten Übertragung einer Grundtonperiode verwendet zu werden.
Wenn eine bestimmte Grundtonperiode aus dem Eingabespeicher 16 in den Ergebnisspeicher 24 übertragen wird und bevor die Übertragung der ganzen Grundtonperiode beendet ist, stellt der Vergleicher 682 (F i g. 3 h) fest, daß MAR-2 dem Register G gleicht, und die Datenübertragung wird automatisch eingestellt, da ein Ausgangssignal der Schaltung 682 über die UND-Schaltung 680 nötig ist, um den nächsten Übertragungszyklus einzuleiten. Bei Feststellung der Gleichheit kommt das Ausgangssignal nicht aus der UND-Schaltung 680, sondern aus der UND-Schaltung 678.
Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 678 (F i g. 3 h) leitet den Auslesevorgang aus dem Ergebniss_neicher 24 ein. Hierzu wird es über die Leitung 686 einem Verzögerer 750 zugeführt. Das verzögerte Ausgangssignal wird parallel über eine Leitung 752 der bistabilen Kippschaltung 110, die dadurch in den 1-Zustand gebracht wird, und über eine Leitung 754 einer Gruppe von achtzehn UND-Schaltungen 756 zugeleitet. Als zweiten Eingang empfangen die UND-Schaltungen 756 über achtzehn Leitungen 757 und 640 die Adresse im Register F, die die Anfangsadresse der im Ergebnisspeicher 24 stehenden Daten ist. Diese Adresse wird über Leitungen 758 in MAR-2 eingegeben. Außerdem stellt das Signal auf Leitung 754 den Ergebnisspeicher 24 in den »Lese«-Zustand, wodurch er für das Auslesen seines Inhalts vorbereitet wird.
Wenn das Signal auf Leitung 752 die bistabile Kippschaltung 110 in den 1-Zustand stellt, wird das 1-Ausgangssignal einer UND-Schaltung 760 zugeleitet, damit es die 18-kHz-Impulse durchläßt, die der Leitung 176 durch den Impulszähler 62 (F i g. 3 a) zugeführt werden. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 760 wird parallel einem Verzögerer 762 und einer Leitung 764 zugeführt. Das Signal auf Leitung 764 wird über die ODER-Schaltung 668 und die Leitung 671 zur Startsteuerung des Ergebnisspeichers 24 (F i g. 3 g) weitergeleitet, wodurch das Auslesen der Daten von der MAR-2-Adresse ab eingeleitet wird. Das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerers 762 wird über eine Leitung 765 einer Gruppe von sechs UND-Schaltungen 766 und über Leitungen 765 und 768 der ODER-Schaltung 675 zugeleitet, um MAR-2 zur nächsten Adresse weiterzuschalten. Das zweite Eingangssignal für die UND-Schaltungen 766 kommt über eine Gruppe von sechs Leitungen 770, die die aus dem Ergebnisspeicher 24 ausgelesenen Daten führen. Dieser Wert wird also durch die UND-Schaltungen 766 in ein Register 722 weitergeleitet und von dort aus einem Digital-Analog-Wandler 774 zugeführt. Das Analogausgangssignal des Wandlers 774 wird über einen Tiefpaß 776 einem Niederfrequenzverstärker 778 zugeleitet. Durch den Tiefpaß 776 mit einer oberen Grenzfrequenz von etwa 10 kHz wird der 18-kHz-Anteil im Signal ausgeschaltet. Als Ausgang des NF-Verstärkers ist ein Lautsprecher 780 dargestellt, es kann aber auch ein Tonbandgerät oder eine andere Ausgabevorrichtung vorgesehen sein.
Ein Vergleicher 783 (F i g. 3 h) empfängt die Adresse im Register G über die Leitungen 372 und 784 und über die Leitungen 290 und 786 die Adresse im MAR-2. Die Adresse im MAR-2 erhöht sich beim Auslesen von Daten aus dem Ergebnisspeicher 24 jeweils, bis die MAR-2-Adresse gleich der Adresse des Registers G ist. Dann wird ein Ausgangssignal des Vergleichers 782 einer monostabilen Kippschaltung 788 zugeführt, dessen Ausgangssignal über die ODER-Schaltung 99 an den 0-Eingang der bistabilen Kippschaltung 110 gelegt wird, um diese Schaltung in den 0-Zustand zu bringen und die UND-Schaltung 760 zu sperren, wodurch das Auslesen aus dem Ergebnisspeicher 24 gestoppt wird, indem die Steuerimpulse über die Leitung 764, die ODER-Schaltung 668 und die Leitung 671 zum Speicher 24 unterbrochen werden. Außerdem wird das Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 788 über eine Leitung 792 zu einer Anzeigevorrichtung 794 geleitet, um die Beendigung des Auslesens des Inhalts des Ergebnisspeichers 42 anzuzeigen. Nach dem Ansprechen dieser Anzeigevorrichtung 794 können neue Eingangssignale in den Eingangsspeicher 16 eingegeben werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur zeitlichen Dehnung von Sprachlauten, bei dem entsprechend dem gewünschten Dehnungs- bzw. Verdichtungsverhältnis einzelne Teile der Sprache wiederholt bzw. ausgeschieden werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Periode der Grundschwingung wiederholt bzw. ausgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in elektrische Analogsignale umgesetzten Sprachlaute in Digitalsignale umgewandelt und in einen ersten Speicher (16) eingespeichert werden und daß die Angaben aus dem ersten Speicher (16) abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem tatsächlichen und gewünschten Dehnungs- bzw. Verdichtungsverhältnis in einen zweiten Speicher (24) einmal oder mehrmals bzw. nicht übertragen werden.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektroakustischer Wandler (12) über einen Analog-Digital-Wandler (14) mit einem ersten Speicher (16) verbunden ist, daß ein Grundtonperiodendetektor (20) in Verbindung mit einem Grundtondetektor (18) fortlaufend das Ende jeder Grundtonperiode bestimmt und die Einspeicherung der Zahl der Register des ersten Speichers (16), die der jeweils betrachteten Grundtonperiode zugeordnet sind, in ein Register (21) veranlaßt, daß ein erster Vergleicher (22) aus der im Register (21) stehenden Zahl und der im zweiten Speicher (24) verwendeten Speicherstellen das tatsächliche Dehnungs- bzw. Verdichtungsverhältnis ermittelt und daß ein zweiter Vergleicher (26) abhängig vom tatsächlichen und gewünschten Dehnungs-bzw. Verdichtungsverhältnis die übertragung der Daten aus dem ersten Speicher (16) in den zweiten Speicher steuert.