Brevet FR2556120A1 — publié le 19850607

La présente inverl.tion a pour objet un appareil à semi-conducteur pour une reconnaissance vocale automatique multilocuteur de mots isolés. Elle trouve son application dans une commande vocale de faible coût pour jouets électrique, le vocabulaire se limitant ici à une dizaine de mots spéci tiques. Les appareils existant en matière de reconnaissance vocale wultilocuteur sont conçus pour des applications à grand vocabulaire ( plus de cents mots généralement ) et leurs coût de revient est tel qu'il est difficile d'envisager leur utilisation dans le cadre de l'application citée plus haut. Avant d'aborder la solution proposée par la présente invention, rappelons qu'un procédé de reconnaissance classique se déroule en deux étapes - la première consiste i élaborer un voca bulaire spécifique en extrayant par analyse du signal de parole pour chaque mot prononcé par l'expérimentateur, une information caractéristique des redondances ; cette donnée est mémorisée sous forme numérique et servira par la suite de ' gabarit.' - la seconde dtape réside dans la recon naissance proprement dite. La parole à identifier est analysée, numérisée, l'on obtient ainsi une " empreinte " du mot prononcé par l'utilisateur, qui est comparée aux gabarits suivant différents algorithmes. Si l'empreinte obterue correspond à un des gabarits mis en mémoire, cette analyse sera retenue comme concluante et le sortie en rapport avec le mot reconnu sera activée, des le ccs contraire le mot sera iLnoro. La complexité d'un système de reconnaissance vocale est étroitement lié au type d'analyse choisie, ainsi les appareils actuels effectuent plusieurs millions d'opérations per seconde par l'intermédiaire de processeurs numériques très spécia- lisés. Dans la présente invention, l'analyse s'appuie sur la méthode dite de passage à zéro, voir Réf : (A vAmmERIf RECOGNITION APPROACH TO VOICED-UNVOICED SILENCE CLASSIFICATION WITH APPLICATIONS TO SPEECH RECOGNITION par BISHNU S. ATAL, IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING,Vol ASSP-24, n 3, June 1976)où tout signal accoustique est considéré comme une succession de son élémentaire de quelques millisecondes appartenant à l'une des trois catégories suivantes : - voisé, - dévoisé, - silence. Concrètement après segmentation du signal de parole, chaque segment rattaché à un son élémentaire est affecté d'un code qui peut présenter trois valeurs possibles. A ce stade le mot sera représenté par une succession de code qui devient après réduction une donnée numérique se limitant à quelques octets. Cette méthode par sa simpli ci té permet de limiter le nombre d'opération à quelques centaines de milliers par seconde, ce qui permet d'envisager sur un plan technologique l'utilisation de processeur de type courant ou microprocesseur à la place de processeurs très spécialisés et couteux. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré shématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation de l'objet de l'in vention. La figure I représente le shéma-bloc d'une première version de la réalisation de l'objet de l'invention. La figure 2 représente le signal de parole avant ( S ) et après ( SC ) son conditionnement afin d'analyse La figure 3 représente comme exemple les trois étapes dans l'analyse du mot " SIX a) Après le codage des segments de signal suivant le principe : un segment est codé (000I) en binaire sil correspond à un son voisé, un segment est codé (OOIO) en binaire s'il correspond à un son dévoisé, un segment est codé (OOII) en binaire s'il correspond à un silence. b) Après réduction c) "empreinte"du mot "SIX" sous forme binaire. La figure 4 représente le shéma-bloc de la version finale de la réalisation de l'objet de l'invention. Comme on peut le deviner sur la FIG I, la réali sation comporte deux parties distinctes. La première analogique qui comporte un microphone (bol) et un filtre am,lificateur FA servant à la fois à filtrer le signal entre 200 Hz et 7000 Hz et à le conditionner selon FIG 2 La seconde, numérique comporte : - un microprocesseur (MC)type courant 8 bits - une mémoire (MI) de type P.Ot accessible V'r le microprocesseur ou'. sont logés le programme du microprocesseur ainsi que le vocabulsire de la réalisation sous fon.e de donnée numérique nommée " gabarit ". Une memoire (K2) de type RSt accessible par le mi croprocesseur servant de mémoire temporaire. Un circuit électronique (L) de liaison avec l'extérieur de la réalisation. Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant dès qu'un mot est prononçé par un locuteur dans le microphone, un signal (SC) selon la FIG 2 se pré sente à l'entrée du microprocesseur, celui ci effectuant dès lors une segmentation continu à pas variable n du signal ; concrétement les vingt premiers segments en ddbut de mot sont obtenus en découpant le signal toutes les cinq millisecondes, alors qu'il le sera toutes les dix millisecondes par la suite, ceci permettant une analyse plus fine de la zone de transition qu'est le début d'un mot; simultanément chaque segment est analysé à partir de la méthode de passage à zéro. L'analyse en temps réel terminée, le résultat voir FIG 3a est plaçé en mémoire temporaire (X2), cette information est ensuite réduite (voir FIG 3b) afin d'obtenir une donnée numérique simplifiée (voir FIG 3c) "empreinte" du mot prononça, punis est rangée en mémoire temporaire (M2), afin d'8tre comparée par la suite aux gabarits en mémoire (MI). La comparaison s'effectue bit à bit, si un mot est "reconnu" alors la sortie correspondante du circuit (L) est activée. La version finale de la réalisation ( voir FIG 4) comporte un microcalculateur (MOU) de type courant 8 bits en remplacement du microprocesseur, de la mémoire ROM, de la mémoire RAM, et du circuit électronique de liaison ; cette version est particulièrement adapté pour des applications du type portables. En conclusion, en apportant une innovation certaine en matière de commande de jouet électrique, un prix de fabrication par quantité très bas, l'ensemble peut permettre à dévelloper un produit très attractif. REVENDICATIONS I. Appareil à semi-conducteur pour une reconnaissance sociale automatique multilocuteur de mots isolés, du genre qui comprennent Un microphone (X) transformant l'information accous tique en signal électrique analogique. Un filtre amplificateur (F A ) recevant le signal analogique et délivrant un signal conditionné pour le traitement numérique. Un microprocesseur (MC) plaçé en aval du filtre dxécutant.suivant un programme préétabli une analyse en temps réel du signal suivie d'une com paraison empreinte/gabarit, permettant d'identifier le. mot prononcd par l'utilisateur. Une mémoire électronique (MI) du type ROM direc tement accessible par le microprocesseur, dans laquelle sont préalablement inscrits sous formes de données numériques les gabarits des mots candi dats å une reconnaissance. Une mémoire électronique (M' 2) de type RAM dire c tement accessible par le microprocesseur, dans laquelle est. stockée temporairement "l'empreinte" ou donnée numdrique obtenue après analyse du mot prononcé. Un circuit électronique (L) de liaison avec l'ex térieur de l'appareil. 2Appareil selon la revendication I caractérisé en ce que le microprocesseur, la mémoire ROM, la mémoire RAM, le circuit électronique de liaison sont parties intégrantes- d'un microcalculateur (MOU) 3. Appareil selon la revendication I caractérisé par la fait que l'analyse en temps réel est pré cédée d'un segmentation continue du signal, chaque segment étant rattaché à un son ou partie élé- mentaire du signal accoustique. 4. Appareil selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la segmentation est de type à pas variable" les segments définis n'ayant pas tous la même durée. 5. Appareil selon les revendications I,3 et 4 réunies caractérisé par le fait que chaque segment est analysé à partir de la méthode de passage à zéro. 6. Appareil selon les revendications I,3 et 5 réunies caractérisé par le fait que par analyse, chaque son élémentaire du signal accoustique étant classé, voisé, dévoisé, ou silence le segment de signal de parole sty rattachant est codé en consdquence. 7. Appareil selon les revendications I et 6 réunies caractérisé par le fait que après analyse en temps réel du signal de parole, l'ensemble des codes obtenus défini une donnée numérique qui après ré duction devient " l'empreinte " du mot prononçé.