实时变音处理芯片的原理与应用

1 概述

语音技术包括语音识别（speech recognition）、语音合成（speech synthesis）及文字转发音TTS（Text-To-Speech） 。目前，语音合成技术不管是在研究方面，还是在应用方面，都处在一个成熟的发展期，有的已经投入了实际的应用。以TTS技术为例，这种技术及相关产品得到了很多厂商的推广，如Microsoft推出的纯软件性质的TTS处理软件包（即SAPI SDK软件包）；华邦电子推出的语音处理芯片WTS70l及ISD系列语音处理产品等。

SD771D是台湾翔音科技公司推出的单芯片实时变音处理器，以真人发音为样本，可将输出的语音进行实时变调处理（如升高、降低），还可实时地将男女声的语音相互转换。利用它可以制作多样化的虚拟人物、创造多变的声讯环境、更好的娱乐效果。

2 SD771的特点及工作原理

2．1 SD771的特点

◇内建麦克风放大电路；

◇内建32Ω喇叭驱动电路；

◇内建数字音量控制（15 levels）电路；

◇可选择数字或模拟输入模式来改变音调；

◇数字输入模式为15种音调变化；

◇模拟输入模式为180种音调变化；

◇内建16位△-∑A/D及D/A转换器；

◇工作电压范围为DC+3.6"+6.0V；

◇工作电流为25mA；

◇能立即将说话者的声音转换成不同的声调输出（如音调变高、变低，男声与女声的相互转换）。

S13771D的内部结构原理叙述如下，BPF（Band Pass Filter）和LPF（Low Pass Fiilter）是抗噪声数字滤波器。GAIN_TNC是音量调高按钮，GAIN_DEC是音量调低按钮，PITCH_INC是音调升调按钮，PITCH_DEC音调降调按钮，ORIC是还原音调按钮，RESET是复位按钮。以上介绍的所有这些按钮均为低电平有效，每个键按下的持续时间必须大于10ms，前后两个不同按钮按下的时间间隔必须大于60ms，PITCH_VR是类比模式改变音调的输入端，XI和XO用于连接系统晶振电路的输人。

2．2 SD771D工作原理及典型应用电路

（1）改变声音定调的等级：从麦克风输入的声音经过SD771D处理后由DAC发送出去。SD771D同时发出两路信号，一路为数字信号，另一路为模拟信号，并用来改变声音定调的等级。当PITCH—VR的电平小于0．1V时，即接通数字信号通道，断开模拟信号通道。数字信号通道和模拟信号通道声音定调等级的调控是相互独立的。

（2）数字信号通道：数字信号通道是由PITCH—INC音调的升调按钮）或PITCH_DEC（音调的降调按钮）来控制的．当PITCH_VR的电平小于0．1V时，声音定调的等级就由PITCH_INC或PITCH_DEC控制。此时SD771D会反复检查PITCH_INC和PITCH—DEC的状态。当这两个按钮中的一个按钮有一个低电平脉冲出现时，SD771D马上会改变声音定调的等级。声音定调的等级有升调档和降调档各7等级，包括无键按下时的正常声调等级，共15级。

（3）模拟信号通道：SD771D内部有一个8位的模数转换器（ADC），输入的模拟信号电压通常由PITCH_VR端来进行声音定调的等级控制。如果PITCH_VR上的电压在0．3～2．2V之间，那么，这个电压范围的值会被分成180个级别，并且每一个级别对应一个音调的比率。图3是SD771D的典型应用电路。

结 语

SD771D可将输出的语音进行实时变调（如升高、降低），并对这种变调技术按声音定调的等级来进行处理，还可实时地将男女声音的语音相互转换