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音處理器。該芯片可將輸出的語音進(jìn)行變調(diào)處理（如升高、降低），還可將男女聲的語音相互轉(zhuǎn)換。文中介紹該芯片的工作原理及應(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

　　語音技術(shù)包括語音識(shí)別（speech recognition）、語音合成（speech synthesis)及文字轉(zhuǎn)發(fā)音TTS（Text?To?Speech）。目前，語音合成技術(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）；華邦電子推出的語音處理芯片WTS701及ISD系列語音處理產(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

　　2.1SD771的特點(diǎn)

　　◇ 內(nèi)建麥克風(fēng)放大電路；
　　◇ 內(nèi)建32 Ω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ΔΣ A/D及D/A轉(zhuǎn)換器；
　　◇ 內(nèi)建抗噪聲數(shù)字濾波器；
　　◇ 工作電壓范圍為DC+3.6~+6.0 V；
　　◇ 工作電流為25 mA；
　　◇ 能立即將說話者的聲音轉(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1是SD771D的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，BPF（Band Pass Filter）和LPF(Low Pass Filter)是抗噪聲數(shù)字濾波器。圖1中GAIN_INC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，ORIG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10 ms，前后兩個(gè)不同按鈕按下的時(shí)間間隔必須大于60 ms，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)晶振電路的輸入。


　　

　　2.2SD771D工作原理及典型應(yīng)用電路

　?。?） 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)，并用來改變聲音定調(diào)的等級(jí)。當(dāng)PITCH_VR的電平小于0.1 V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。

　?。?） 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)來控制的。當(dāng)PITCH_VR的電平小于0.1 V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)，包括無鍵按下時(shí)的正常聲調(diào)等級(jí)，共15級(jí)，如表1所列。


　　　　　　　　　　

　?。?） 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0.3~2.2 V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。


　　　　　　　　　　　　　　　圖3SD771D的典型電路

結(jié)語

　　SD771D可將輸出的語音進(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)來進(jìn)行處理，還可實(shí)時(shí)地將男女聲的語音相互轉(zhuǎn)換。

　　　　　　　　　　　　　　　　參考文獻(xiàn)

1 Sounding Technology Inc. SD771D datasheet. 2005