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�(yǔ)音合成芯�
閱讀�1384�(shí)間:2022-02-26 14:43:23

    所謂語(yǔ)音合成芯�,又稱中文TTS芯片,是指一種專�(yè)的語(yǔ)音芯�,它可以通過(guò)串行通信接口�UARTSPI等方�,與主控CPU�(jìn)行數(shù)�(jù)通信,接收CPU傳送的文本信息,以合成�(yǔ)音的方式,驅(qū)�(dòng)�(fā)聲器�(fā)�,其特點(diǎn)是:高集成度,帶串行通信接口以及需要一定的外圍電路的支持(�晶振電路等)�

基本�(nèi)�

    所謂語(yǔ)音合成芯片,又稱中文TTS芯片,是指一種專�(yè)的語(yǔ)音芯片,它可以通過(guò)串行通信接口如UART和SPI等方�,與主控CPU�(jìn)行數(shù)�(jù)通信,接收CPU傳送的文本信息,以合成�(yǔ)音的方式,驅(qū)�(dòng)�(fā)聲器�(fā)聲,其特�(diǎn)是:高集成度,帶串行通信接口以及需要一定的外圍電路的支持(如晶振電路等)。目前國(guó)�(nèi)市場(chǎng)上的中文�(yǔ)音合成芯片(非語(yǔ)音芯�,就是不需要燒錄而通過(guò)上位�(jī)控制)主要有兩家:一為北京宇音天下科技有限公司(主要產(chǎn)品:SYN6188、SYN6288和SYN6658�;一為安徽的科大訊飛公司(主要產(chǎn)品XFS3031,XFS4040和XFS4041��

    伴隨著各種家用電器設(shè)備,�(chē)載設(shè)備的功能增加,設(shè)備的操控性越�(lái)越復(fù)�;人�(jī)交互�(shè)�(jì)在系�(tǒng)�(shè)�(jì)中的地位越來(lái)越重�。受到系�(tǒng)成本、體積等多方面的限制,應(yīng)用開(kāi)�(fā)人員可以選擇的人�(jī)交互�(shè)�(jì)方法并不�。利用語(yǔ)音合成芯片來(lái)增強(qiáng)人機(jī)交互性能的方法又重新�(kāi)始受到應(yīng)用開(kāi)�(fā)人員的重�� �(yǔ)音合成芯片的核心技�(shù)是語(yǔ)音數(shù)�(jù)壓縮。這項(xiàng)技�(shù)在二�(zhàn)前就�(kāi)始被研究,但其轉(zhuǎn)化為芯片并被�(shí)際產(chǎn)品采用卻是在70年代�。由于受到存�(chǔ)器容量的限制,當(dāng)�(shí)比較流行的是參數(shù)合成方式,這是一種模擬人體發(fā)聲器�,建立數(shù)�(xué)模型,并以此作為參數(shù)�(jìn)行壓縮合成的方法。但是這種方法的實(shí)際使用效果并不能滿足人們的要求,終在市�(chǎng)上受到認(rèn)可的是基于ADPCM(Adaptive differential PCM)技�(shù)的語(yǔ)音壓縮合成方�。OKI公司�70年代就從事ADPCM的研究開(kāi)�(fā)工作,并不斷�(jìn)行改�(jìn),相繼推出了具有更大壓縮率和更高音質(zhì)的OKI ADPCM、OKI ADPCM2方式。OKI�(yǔ)音芯片的音質(zhì),的性能得到了客戶的�(rèn)��25年的累計(jì)出貨量達(dá)到了4億�(gè)� 高音�(zhì)�(yǔ)音合成芯片增�(qiáng)人機(jī)交互性能 在使用語(yǔ)音合成芯片時(shí),令�(yīng)用開(kāi)�(fā)人員頭痛的問(wèn)題是如何在有限的存儲(chǔ)器當(dāng)�,放入更多的�(yǔ)音數(shù)�(jù)。通常的做法是將播放內(nèi)容中重復(fù)出現(xiàn)的地方�(jìn)行切�,在需要利用的�(shí)�,對(duì)這些重復(fù)�(nèi)容�(jìn)行復(fù)�。雖然這�(gè)做法可以解決�(wèn)題,但一般在使用�(dāng)�,如果有大量需要復(fù)用的�(yǔ)音段出現(xiàn)�(shí),將�(huì)使播放控制程序非常冗�(zhǎng)。而且在不同的地方�(jìn)行復(fù)用時(shí),音�(diào)、語(yǔ)速等都會(huì)有微妙變化,這些變化如果不加以區(qū)分處�,就�(huì)在播放時(shí)造成不自然和失真。因此在播放不同�(nèi)容時(shí)需要適�(dāng)加入不同的延�(shí)。比如在�(shí)�(xiàn)�1的播放內(nèi)容時(shí),一般需要程�?qū)懗扇缦滦问健?Play(Address1); Delay(xxx); Play(Address2); Delay(xxx); Play(Address4); Delay(xxx); Play(Address5); 這種�(shí)�(xiàn)方法�(wú)疑是�(duì)程序存儲(chǔ)器的一種極大浪�(fèi)。而且由于在播放指令發(fā)出時(shí),MCU必須�(duì)相應(yīng)的控制線或者IO�(jìn)行操�,指令的反復(fù)使用也是�(duì)CPU資源的浪�(fèi)。更糟糕的是在播放指令執(zhí)行過(guò)程當(dāng)�,一旦有中斷等意外發(fā)生的�,很容易出現(xiàn)播放�?,F(xiàn)��

    �1� 基于分割播放的一般方�� OKI的語(yǔ)音芯片為了使控制MCU的開(kāi)�(xiāo)�,在�(yǔ)音芯片產(chǎn)品中加入了ROM Edit功能,通過(guò)在制作語(yǔ)音數(shù)�(jù)�(shí),指定需要復(fù)用和延時(shí)的部�,把絕大部分處理工作交給�(yǔ)音合成芯片來(lái)完成,大幅度降低控制MCU的開(kāi)�(xiāo)� 例如使用OKI的ROM Edit功能播放圖示的兩段內(nèi)容時(shí),可以使用下述程序: Play(ROM Edit area1); Play(ROM Edit area2); �(yǔ)音芯片接受到這兩條指令后,將自行按照ROM Edit�(lǐng)域的指定,自�(dòng)將相�(yīng)地址的語(yǔ)音數(shù)�(jù)�(jìn)行播放連接,這些�(guò)程將�(wú)須MCU參與。由于ROM Edit�(lǐng)域中使用的僅僅只是地址信息,所以對(duì)于存�(chǔ)器的占用率是相當(dāng)?shù)�?�?dāng)然在ROM Edit�(lǐng)域指定存�(chǔ)器地址的同�(shí),也可以插入相應(yīng)的延�(shí)信息,由芯片自行完成播放之間的延�(shí)處理� �(jiǎn)單應(yīng)�(duì)多國(guó)�(yǔ)言�(chǎn)品開(kāi)�(fā) 如何將同樣的核心�(shè)�(jì)適用到不同地區(qū)的市�(chǎng),是很多�(shè)備生�(chǎn)廠商都要考慮的問(wèn)�。對(duì)于使用語(yǔ)音芯片作為人�(jī)交互手段的產(chǎn)品來(lái)�(shuō),首要面臨的�(wèn)題就是如何設(shè)�(jì)多國(guó)�(yǔ)言的版�。到目前為止,當(dāng)提示�(yǔ)言改變�(shí),將不可避免地造成控制軟件的修�,而且針對(duì)不同�(yǔ)言的產(chǎn)品必須準(zhǔn)備不同版本的�(yǔ)音芯�,給�(kù)存和管理都造成壓力。OKI的語(yǔ)音產(chǎn)品通過(guò)存儲(chǔ)器的�(kù)切換功能,輕松實(shí)�(xiàn)了在同一塊芯片上整合不同�(yǔ)言版本的功�� 圖示為在同一塊芯片中存入了中英文兩種�(yǔ)言信息。各種語(yǔ)言信息所�(duì)�(yīng)的事件都是一樣的,使用完全一樣的控制軟件。在�(shè)�(jì)不同�(yǔ)言的產(chǎn)品時(shí),只需要簡(jiǎn)單地將SEL0,SEL1的設(shè)置�(jìn)行相�(yīng)切換,就可以輕松�(shí)�(xiàn)同一�(gè)�(shè)�(jì)的中英文版本。OKI的語(yǔ)音芯片多可以劃分�4�(gè)�(kù),也就是�(shuō)使用同一塊芯片可以實(shí)�(xiàn)4�(gè)�(yǔ)種的播放�

    �2:基于ROM Edit功能的分割播放。的存儲(chǔ)器方� �(yǔ)音芯片的�(yīng)用開(kāi)�(fā)人員面臨的一�(gè)棘手�(wèn)題是如何決定在開(kāi)�(fā)�(cè)試階段和�(guī)模量�(chǎn)階段�(jìn)行切�。語(yǔ)音數(shù)�(jù)需要�(jìn)行較�(zhǎng)�(shí)間音�(zhì)�(píng)估和適用性測(cè)�,這�(gè)�(guò)程一般都是使用Flash或者OTP(One-timeーprogramming)方式的存�(chǔ)�,以便快速對(duì)�(yǔ)音數(shù)�(jù)�(jìn)行評(píng)估。一旦評(píng)估結(jié)束后,在量產(chǎn)�(chǎn)品中一般都傾向于使用性價(jià)比更高的MaskROM存儲(chǔ)�。但是MaskROM的漫�(zhǎng)生產(chǎn)周期,起訂數(shù)量的限制和不便宜的掩膜費(fèi)用都加重了開(kāi)�(fā)人員的壓�,客戶要求的頻繁變更更是雪上加霜。以至于很多�(yīng)用設(shè)�(jì)直接將Flash或者OTP方式的語(yǔ)音芯片應(yīng)用到了量�(chǎn)�(chǎn)品中,而這樣又對(duì)量產(chǎn)的效率和管理直接造成了影�� 為了更好地平衡語(yǔ)音芯片評(píng)估階段的方便快捷和量�(chǎn)階段高的大量廉價(jià)生產(chǎn),OKI的語(yǔ)音芯片采用了OKI�(dú)自的P2ROM(Production programmed ROM)存儲(chǔ)�。這種的存�(chǔ)器不同于MaskROM需要在芯片生產(chǎn)的前端工藝流程中�(jìn)行寫(xiě)入操作,可以在芯片的封裝�(cè)試階段�(jìn)行數(shù)�(jù)�(xiě)入操�。因此芯片生�(chǎn)廠可以事先準(zhǔn)備不同容量的芯片,等待客戶的�(shù)�(jù)定好�,在芯片的封裝測(cè)試階段�(jìn)行寫(xiě)入操作� 由于不需要經(jīng)�(guò)前端工藝漫長(zhǎng)的生�(chǎn)流程,工廠可以在極短的時(shí)間內(nèi)(7-10�)完成�(shù)�(jù)的寫(xiě)入測(cè)試和出貨,大大縮短了交貨�(shí)�。而且極低的起訂數(shù)量和零寫(xiě)入費(fèi)用對(duì)于開(kāi)�(fā)工程師來(lái)�(shuō)更是吸引�。對(duì)于生�(chǎn)管理部門(mén)而言,P2ROM極短的交貨期,的量產(chǎn)�(yīng)�(duì)能力,以及工廠到工廠的點(diǎn)�(duì)�(diǎn)方式,減少了�(kù)�,降低了生產(chǎn)成本,減少了貼片前的�(cè)試流�,大大提高了生產(chǎn)效率。OKI使用P2ROM 存儲(chǔ)器的�(yǔ)音芯片直接覆蓋了�(kāi)�(fā)、試�(chǎn)、量�(chǎn)的全部階�。設(shè)�(jì)工程師再也不用發(fā)愁如何應(yīng)�(duì)客戶�(guī)格的突然變更和量�(chǎn)成本之間的矛盾了� 方便快捷的語(yǔ)音數(shù)�(jù)�(kāi)�(fā)工具 �(yǔ)音芯片的�(yīng)用開(kāi)�(fā)人員面臨的另外一�(gè)棘手的問(wèn)題就是如何準(zhǔn)備語(yǔ)音數(shù)�(jù)。通常�(yǔ)音數(shù)�(jù)的制作都需要聘�(qǐng)專門(mén)的播音員,租用專用的錄音棚�(jìn)行錄�。不但費(fèi)用高,而且�(fèi)�(shí)�(fèi)�� 有些�(kāi)�(fā)商為了省事,干脆使用PC�(jī)加麥克風(fēng)�(jìn)行錄�,導(dǎo)致各種討厭的背景噪音和語(yǔ)音芯片如影隨彀這些�(wèn)題都直接或間接地限制了語(yǔ)音芯片的�(yīng)�� OKI新開(kāi)�(fā)了利用TTS(Text to Speech)技�(shù)的語(yǔ)音數(shù)�(jù)生成工具“隨心錄”。自然流暢的�、英、韓、日等多�(guó)�(yǔ)言的語(yǔ)音數(shù)�(jù)合成引擎,大大方便了�(yǔ)音芯片的�(yīng)用開(kāi)�(fā)人員,實(shí)�(xiàn)了“芯”隨字動(dòng)。使用OKI的專用工具可以完成從�(yǔ)音數(shù)�(jù)的生成、波形編�、ROM編輯、測(cè)�、燒�(xiě)、聲音評(píng)估等一連串的工�。大幅縮短了�(kāi)�(fā)周期,節(jié)約了�(kāi)�(fā)成本。彈指間完成�(yǔ)音數(shù)�(jù)�(zhǔn)備的日子已經(jīng)�(lái)�,應(yīng)用開(kāi)�(fā)工程師可以將自己的更多才智和�(shí)間放在更有創(chuàng)造性、更具靈�(dòng)性的�(shè)�(jì)�(kāi)�(fā)工作��

    �3� 利用存儲(chǔ)器切換功能實(shí)�(xiàn)多語(yǔ)種播�� 本文小結(jié) 為了獲得更好的用戶體�(yàn),通用化設(shè)�(jì)(Universal design)已經(jīng)�(kāi)始在以家�,游戲機(jī),車(chē)載設(shè)備等為主的領(lǐng)域生根發(fā)�。作為通用化設(shè)�(jì)的一�(gè)�(cè)面,利用�(yǔ)音交互的人機(jī)接口�(shè)�(jì)今后�(huì)變得越來(lái)越普�。OKI的語(yǔ)音合成芯片在各�(gè)方面都已�(jīng)做好�(zhǔn)備,可以方便快速地�(yīng)用到不同的設(shè)�(jì)�(lǐng)域中�


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