Casa abierta ai tiempo UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAPA C B I.

PROYECTO TERMINAL INGENIER~AELECTR~NICA

TEMA: “SINTESIS DE VOZ” Y “FILTRADO DIGITAL”. ALUMNOS : DANIEL HERNADEZ MORA. 933 19483

ENRIQUE HUERTA DE LA FUENTE. 933 19565

v:6.

/ J - V/

-78

ASESOR: FAUSTO CASCO SANCHEZ. SEPTIEMBRE I 9 7

A mis Padres ....

A quienes agradezco todo el apoyo que me brindaron., y a que sin el hubiera sido imposible lograr esta meta, los quiero mucho y de nuevo Gracias

A mis hermanos... . A quienes quiero mucho y a los cuales les deseo lo mejor del mundo. Sean ,felices chicos.

A mis tios ... Quienes con su ayuda colaboraron en mi crecimiento individual y a quienes les doy las gracias por todo.

INDICE

I.-

SINTESIS DE VOZ .......................................................

1

1 .1 Introducción ................................................................. 1.2 Vocoder ...................................................................... 1.3 Codificador lineal predictivo ............................................... 1.4 Sintesis de Voz .............................................................. 1.4.1 Algunas formas de sintetizar voz ................................. 1.4.2 ¿Qué es un sintetizador de voz? .................................. 1.4.3 Aspectos de la síntesis de voz .................................... 1.4.4 Sintetizando voz de un texto ...................................... 1.4.5 productos comerciales .............................................

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11.- FILTROS DIGITALES .................................................

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2.1 Introducción ................................................................ 22 2.2 Filtros ..................................................................... 23 2.3 La transformada Z ......................................................... 24 2.4 Filtros Digitales ............................................................ 26 2.4.1 Filtros de tipo IIR .................................................. 27 2.4.2 filtros de tipo FIR .................................................. 29 2.4.3 Diseño por serie de Fourier para filtros FIR ..................31 2.4.4 Funciones ventana más comunes ................................ 34 Bibliografia .....................................................................

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1.- SlNTESlS DE VOZ

I

1.I .- INTRODUCCION.

La especie humana es una de las formas de vida en este planeta y es la única que puede comunicarse hablando, nuestra habilidad verbal ha sido declarada nuestra máxima cualidad. El procedimiento biológico y psicológico que hizo esto realidad tomó millones de años para llegar a nuestro estado actual. Hoy en día tenemos un gran conocimiento de como duplicar los mecanismos de generación de voz humana, y hay numerosos sintetizadores de voz y paquetes de software que son un directo resultado de nuestros avances. En la segunda mitad de la década de los 60's una gran cantidad de tiempo y esfuerzo fue, dedicado para diseñar y evaluar máquinas capaces de convertir señales de poca información en voz, muchos circuitos complejos fueron diseñados para lograr la síntesis de la voz, incluso algunas computadoras fueron utilizadas para simular un sintetizador. Las mejoras en el canal y los vocoders fueron en parte responsables del interés hacia los sintetizadores de voz en esos tiempos. En primera instancia, los sintetizadores de voz fueron hechos en base a filtros, los cuales tenían como entrada ruido blanco gaussiano, ya que este posee armónicos en todas las bandas de frecuencia, pasó el tiempo, y estos diseños se fueron encapsulando hasta llegar a ser un chip. Posteriormente, fueron surgiendo tarjetas diseñadas con el fin de sintetizar voz solamente. Actualmente, existen enormes diseños de tarjetas que nos proporcionan varias alternativas en el procesamiento de señales de voz, como son la síntesis, reconocimiento, etc. Otra característica de estas tarjetas es que además pueden conectarse a una computadora y ser manejadas mediante un programa.

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Como otra opción, podemos encontrar en el mercado sintetizadores de voz, cuya base es solamente software, aunque claro al igual que las tarjetas, el precio es super elevado.

El último adelanto en este tipo de tecnología, es que existe computadoras personales con tarjetas de procesamiento de señales de voz ya integradas dentro del hardware de la máquina, las cuales pronuncian las palabras que constituyen un texto mediante la síntesis de voz y además , si el usuario de la PC desea, en vez de incorporar un texto a la máquina mediante el teclado, puede dictarlo, y la PC se encarga de procesarlo (reconocimiento de voz) y generar el código suficiente para reproducir la información y presentarla como un texto en el monitor de la PC. Otra aplicación para la síntesis de voz puede ser en robótica, en control y una combinación de ellas para elaborar juguetes, juegos de videos, etc.

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1.2.-VOCODER AI parecer el habla se puede aproximar por una sucesión de sonidos de expresiones y no-expresiones que son pasados a través de un filtro. Los sonidos de la voz son sonidos que sc‘rl generados por la vibración de las cuerdas vocales. Las no-ex; xiones son generadas cuando un parlante pronuncia letras .les como ‘is”LLfl’,’’p’’,etc.Una representación generalizada de un vclcoder es presentada en la figura 3. El filtro representa el efecto, de un generador de sonidos, como el de la articulación de la garganta. En el vocoder, los sonidos expresivos están simulados por un generador de impulsos cuya frecuencia es la frecuencia fundamental de vibración de las cuerdas vocales. Los sonidos no-expresivos son simulados por una fuente de ruido. Completamente, todos los vocoders utilizan la aproximación mostrada en la figura 3 para generar una aproximación sintetizada de una forma de onda de la voz. La única diferencia en las técnicas utilizadas para generar los sonidos expresivos y no-expresivos es el diseño de los filtros. Fuente de ruido para rep rese nta r sonidos n o-e x p resivos.

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Interruptor. L a posición es determinada de acuerdo si el sonido es o no expresivo. -f.

Síntesis a p ro x irn a d a.

Generador de impulsos para representar sonidos expresivos.

i

---J

Frecuencia de control p a r a entonar el sonido expresivo.

Vocoder

Figura 3.

4

Vocoder a Canal. Uno de los muchos sistemas vocoders es el vocoder a canal presentado en la figura 4. En este sistema el espectro de la señal de entrada es dividido entre 15 rangos de frecuencia cada uno con un ancho de banda de 200 Hz. Si a la entrada de cada uno de los filtros pasa banda se tiene una señal sinusoidal de amplitud constante entonces el rectificador en cascada y un filtro pasa bajas a 20 Hz proporciona a la señal un voltaje de dc de magnitud proporcional a la de la señal de entrada. Adicionalmente, la entrada de la voz es aplicada a un discriminador de frecuencias seguido por un filtro pasa bajas de 20Hz. La combinación del filtro y el discriminador es especial, ya que cuando la señal de la voz produce un sonido no-expresión la salida del filtro es un voltaje tan pequeño que nosotros no lo distinguimos. Las salidas de los filtros son muestreadas, multiplexadas y convertidas a través de un ADC. En el codificador la señal es multiplexada y decodificada, y esta a su vez convertida a su forma analógica. Correspondiendo a cada combinación filtro-rectificador en el codificador, se encuentra un decodificador, un modulador en amplitud balanceada y un filtro pasa banda con el mismo ancho de banda que el de los filtros pasa banda del vocoder.

Filtro pasa handa

-

200-400

Hz

Madulador de amplitud

Filtros pasa Rectificadores

bajas

balanceada

- 1

-

20

-

- 2

-

20

- .NI

I

Entridi de 13 .:eYmai =O) están ilustradas en la figura 1.

FiIt ros Digita les El diseño de los filtros digitales son la consecuencia del avance de la tecnología. Las señales analógicas han sido transformadas a su forma digital esto debido a que el procesamiento digital de señales es más confiable. De igual forma que las señales analógicas las señales digitales necesitan ser procesadas, y como consecuencia surgió la herramienta conocida como transformada z, la cual es esencial para el análisis de los filtros digitales. A continuación se dará una breve explicación sobre la teoría que existe detrás del análisis de un filtro digital.

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2.3.- La Transformada z. La serie (11 conO