Убедиться в сложности речевых сигналов позволяют спектрографы или анализаторы спектра. Простейшим прибором для частотного анализа является резонансный частотомер, содержащий ряд упругих стальных пластин с различной частотой собственных колебаний. При подаче на электромагнит этого прибора сигналов речи поле электромагнита возбуждает только ту пластину, собственная частота которой совпадает с частотой исследуемого сигнала.
На рис. 23 показан получающийся таким способом частотно — временной спектр звука сирены с постепенно повышающейся частотой, а на рис. 24 — спектр звука отдельного слова, произнесённого человеком. Как видно из рисунков, звуковые колебания, образующие речь (в отличие от речи автомата — сирены), содержат много составляющих, которые в сумме создают сложную звуковую картину. К сожалению, эти картины очень отличаются не только у различных дикторов, но даже у одного и того же человека в разное время.

Рис. 23. Спектр звука сирены Рис. 24. Спектр слова, произнесённого человеком
Взгляните на шесть контурных диаграмм английского слова «You» (рис. 25) — и вы убедитесь в этом.

Рис. 25. Контурные диаграммы английского слова «You»
Диаграммы получены от пяти различных людей, только нижние две диаграммы — от одного человека (на диаграммах контурные линии отображают различную интенсивность звучания).
ПРОСТЕЙШИЕ УСТРОЙСТВА РЕЧИ РОБОТОВ
Каждому ясно, что проще всего сделать говорящую модель, если в неё установить магнитофон. В отдельных случаях это решение подходит. Но в таком варианте больше механики, чем электроники, а сейчас электронные синтезаторы речи и вокодеры более современны и интересны.
Однако и магнитофонная речь вполне применима в некоторых речевых системах роботов, например в конструкции робота — секретаря, отвечающего на телефонные звонки: «Хозяина дома нет» или «Сообщите, что ему передать» и т.д.
В пионерском лагере им. Вити Коробкова (Крымская обл.) ребята вмонтировали магнитофон в модель фанерного львёнка (рис. 26). Если потянете львёнка за хвост — вспыхивает малиновым светом ротик, загораются зелёные глазки, он поднимает лапы и громко заявляет: «Хочу к маме в Африку или в пионерский лагерь „Иссары“!».

Рис. 26 Модель говорящего львёнка
Не скажешь, что электромеханическая система львёнка проста. Над ней пришлось потрудиться. Пришлось смонтировать магнитофон «Нота» с кольцевой лентой, на которую записали речь львёнка. Чтобы фраза каждый раз начиналась сначала, а не с произвольного места записи, ребята сделали фотоэлектронное устройство. Потребовалось установить систему конечных выключателей для коммутации ламп подсветки рта и глаз, магнитофона, усилителя. Чтобы звук был громче, применили четыре двухваттные динамические головки.
Но вот оказывается, что забавную систему речи иссаровского львёнка можно применить с пользой для сельского хозяйства в кибернетическом чучеле.
КИБЕРНЕТИЧЕСКОЕ ЧУЧЕЛО
Вам никогда не приходилось в пору созревания вишни бывать на Украине или в Молдавии? В это время тем, кто имеет сад, приходится выдерживать настоящие сражения. Кто же этот враг, который без объявления войны нападает на наши сады? Трудно даже поверить, — это птицы, и в основном те, кого мы весной встречаем скворечниками, — наши черногрудые скворцы!
В конце лета бесчисленные стаи птиц — скворцы, дрозды, воробьи — наносят громадный ущерб нашим садам. Численность скворцов в стаях доходит иногда до нескольких тысяч. Такой ораве достаточно нескольких минут, чтобы сад был опустошён. Ни одной ягодки обычно не остаётся…
Как защититься от птиц?
Технические достижения XX века почти не коснулись конструкции огородного чучела. Рваная рубашка на перекладине да ведро или тыква на жерди — так выглядит современный защитник наших огородов и садов. Таким же он был и 200 лет назад. К сожалению, приходится признать, что такое чучело совершенно не эффективно в борьбе с птицами: они к нему быстро привыкают и перестают бояться. Вот и приходится для защиты садов прибегать к хлопушкам и свисткам. С рассвета и до захода солнца людям приходится дежурить в садах и отпугивать непрошенных гостей. Как быть? Вот если бы научиться разговаривать по птичьи! Тогда можно было бы попытаться им кое-что объяснить…
Нужно научиться подавать им только один сигнал — сигнал тревоги, который птицы издают при приближении хищника.
Вот как эту задачу решили учёные из Молдавии. Они поймали скворца, посадили его в клетку и начали изучать те самые тревожные сигналы, которые издавала птица, когда к ней подносили близко кошку. Это и были сигналы тревоги по — скворечьи. Их записали на магнитофон и через усилитель и громкоговоритель стали передавать в садах и огородах. Заслышав такой сигнал, испуганные птицы тут же улетали и долго потом не возвращались. Так был найден надёжный способ защиты созревающего урожая от скворцов. Свою аппаратуру учёные назвали кибернетическим чучелом.
Для изготовления такого чучела понадобится магнитофон, усилитель мощностью 10 Вт и три — четыре одноваттных громкоговорителя, укреплённых на шестах на высоте 3…5 м.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЧИ АВТОМАТОВ
Как мы уже видели из рис. 23, спектр речи автомата — сирены значительно проще речи человека. Чтобы получить сигнал сирены, нужно сформировать звуковой сигнал, частота которого периодически изменялась бы по пилообразному закону.
Функциональная схема электронной сирены приведена на рис. 27. Прямоугольные импульсы с выхода задающего мультивибратора через диод VD1, пропускающий только отрицательные полуволны импульсов, поступают на зарядно — разрядную цепь, состоящую из зарядного резистора R 3 ap, конденсатора С1 и резистора цепи разрядки К ра зр — Зарядно — разрядная цепь превращает прямоугольный импульс мультивибратора в пилообразный импульс, фронт и спад которого и будут определять характер звучания тревожных сигналов сирены.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33