實(shí)時(shí)變音處理芯片SD771D的原理與應(yīng)用

摘要 集成實(shí)時(shí)變音處理芯片SD771D是臺(tái)灣翔音科技公司推出的單芯片語(yǔ)音處理器。該芯片可將輸出的語(yǔ)音進(jìn)行變調(diào)處理（如升高、降低），還可將男女聲的語(yǔ)音相互轉(zhuǎn)換。文中介紹該芯片的工作原理廈應(yīng)用，給出SD771D典型應(yīng)用的硬件接口電路。

關(guān)鍵詞  實(shí)時(shí)變音  SD771D  典型應(yīng)用電路

1  概述

語(yǔ)音技術(shù)包括語(yǔ)音識(shí)別（speech recognition）、語(yǔ)音合成（speech synthesis）及文字轉(zhuǎn)發(fā)音TTS（Text-To-Speech）。目前，語(yǔ)音合成技術(shù)不管是在研究方面，還是在應(yīng)用方面，都處在一個(gè)成熟的發(fā)展期，有的已經(jīng)投入了實(shí)際的應(yīng)用。以TTS技術(shù)為例，這種技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品得到了很多廠商的推廣，如Microsoft推出的純軟件性質(zhì)的TTS處理軟件包（即SAPI SDK軟件包）；華邦電子推出的語(yǔ)音處理芯片WTS70l及ISD系列語(yǔ)音處理產(chǎn)品等。

SD771D是臺(tái)灣翔音科技公司推出的單芯片實(shí)時(shí)變音處理器，以真人發(fā)音為樣本，可將輸出的語(yǔ)音進(jìn)行實(shí)時(shí)變調(diào)處理（如升高、降低），還可實(shí)時(shí)地將男女聲的語(yǔ)音相互轉(zhuǎn)換。利用它可以制作多樣化的虛擬人物、創(chuàng)造多變的聲訊環(huán)境、更好的娛樂效果。

2  SD771的特點(diǎn)及工作原理

2．1  SD771的特點(diǎn)

◇內(nèi)建麥克風(fēng)放大電路；

◇內(nèi)建32Ω喇叭驅(qū)動(dòng)電路；

◇內(nèi)建數(shù)字音量控制（15 levels）電路；

◇可選擇數(shù)字或模擬輸入模式來(lái)改變音調(diào)；

◇數(shù)字輸入模式為15種音調(diào)變化；

◇模擬輸入模式為180種音調(diào)變化；

◇內(nèi)建16位△-∑A/D及D/A轉(zhuǎn)換器；

◇工作電壓范圍為DC+3.6~+6.0V；

◇工作電流為25mA；

◇能立即將說(shuō)話者的聲音轉(zhuǎn)換成不同的聲調(diào)輸出（如音調(diào)變高、變低，男聲與女聲的相互轉(zhuǎn)換）。

圖l是S13771D的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，BPF（Band Pass Filter）和LPF（Low Pass Fiilter）是抗噪聲數(shù)字濾波器。圖1中GAIN_TNC是音量調(diào)高按鈕，GAIN_DEC是音量調(diào)低按鈕，PITCH_INC是音調(diào)升調(diào)按鈕，PITCH_DEC音調(diào)降調(diào)按鈕，ORIC是還原音調(diào)按鈕，RESET是復(fù)位按鈕。以上介紹的所有這些按鈕均為低電平有效，每個(gè)鍵按下的持續(xù)時(shí)間必須大于10ms，前后兩個(gè)不同按鈕按下的時(shí)間間隔必須大于60ms，如圖2所示。PITCH_VR是類比模式改變音調(diào)的輸入端，XI和XO用于連接系統(tǒng)晶振電路的輸人。

2．2  SD771D工作原理及典型應(yīng)用電路

（1）改變聲音定調(diào)的等級(jí)

從麥克風(fēng)輸入的聲音經(jīng)過SD771D處理后由DAC發(fā)送出去。SD771D同時(shí)發(fā)出兩路信號(hào)，一路為數(shù)字信號(hào)，另一路為模擬信號(hào)，并用來(lái)改變聲音定調(diào)的等級(jí)。當(dāng)PITCH—VR的電平小于0．1V時(shí)，即接通數(shù)字信號(hào)通道，斷開模擬信號(hào)通道。數(shù)字信號(hào)通道和模擬信號(hào)通道聲音定調(diào)等級(jí)的調(diào)控是相互獨(dú)立的。

（2）數(shù)字信號(hào)通道

數(shù)字信號(hào)通道是由PITCH—INC音調(diào)的升調(diào)按鈕）或PITCH_DEC（音調(diào)的降調(diào)按鈕）來(lái)控制的．當(dāng)PITCH_VR的電平小于0．1V時(shí)，聲音定調(diào)的等級(jí)就由PITCH_INC或PITCH_DEC控制。此時(shí)SD771D會(huì)反復(fù)檢查PITCH_INC和PITCH—DEC的狀態(tài)。當(dāng)這兩個(gè)按鈕中的一個(gè)按鈕有一個(gè)低電平脈沖出現(xiàn)時(shí)，SD771D馬上會(huì)改變聲音定調(diào)的等級(jí)。聲音定調(diào)的等級(jí)有升調(diào)檔和降調(diào)檔各7等級(jí)，包括無(wú)鍵按下時(shí)的正常聲調(diào)等級(jí)，共15級(jí)，如表1所列。

（3）模擬信號(hào)通道

SD771D內(nèi)部有一個(gè)8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），輸入的模擬信號(hào)電壓通常由PITCH_VR端來(lái)進(jìn)行聲音定調(diào)的等級(jí)控制。如果PITCH_VR上的電壓在0．3～2．2V之間，那么，這個(gè)電壓范圍的值會(huì)被分成180個(gè)級(jí)別，并且每一個(gè)級(jí)別對(duì)應(yīng)一個(gè)音調(diào)的比率。

圖3是SD771D的典型應(yīng)用電路。

結(jié)  語(yǔ)

SD771D可將輸出的語(yǔ)音進(jìn)行實(shí)時(shí)變調(diào)（如升高、降低），并對(duì)這種變調(diào)技術(shù)按聲音定調(diào)的等級(jí)來(lái)進(jìn)行處理，還可實(shí)時(shí)地將男女聲音的語(yǔ)音相互轉(zhuǎn)換。