通过改变同类数据音速减少存储空间的方法技术

一种通过改变同类数据音速减少存储空间的方法，在进行ＬＰＣ、ＭＥＬＰ语音合成时，预置语音芯片的定时比例寄存器，对时钟进行可编程分频，来控制帧间调用的时间，在语音合成之前改变定时比例寄存器的初始设置值，也就等于改变了帧间数据的插补时间，使两帧之间插入的周期性语音数据更多；或在进行ＣＥＬＰ语音合成时，对该语音芯片采用分帧技术进行编码，改变每个子帧的采样点数来确定子帧之间的时间间隔，每１２５ｕｓ中断一次对采样点累加计数，直至达到规定采样点数，再调用下一子帧；将该语音芯片上任一Ｉ／Ｏ口通过按键接地，由按键给出脉冲信息控制音速快慢，方便地实现多级音速。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路应用领域，特别是指一种通过改变同类数据音速从而减少存储空间的方法。但是，当压缩的语音很多，所需的数据存储空间很大时，成本会相应增高。目前的现状是对于一般的用户，特别是在有变速阅读要求的语言学习的场合中，对同样一句话，必须分别录制存储。这样就大大增加了语音数据的存储空间、增加了人力物力，加大了成本。但目前市场上的MSP50C3X系列语音芯片都仅做为语音播放器件使用，对于上述情况只能采用简单地增加存储芯片数量的办法。当对同一句话需要不同的发音速率时，一般都是采用分别录制压缩的方法。特别对LPC及MELP方式，压缩后的数字语音还需要有专门经验的人员修音，重复进行的工作量极大，成本很高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过改变同类数据音速从而减少存储空间的方法，该方法在不改变音质的前提下，减少重复录音，降低外部存储器的数据存储空间，节省存储器数量，降低应用成本。本专利技术提出的通过改变同类数据音速从而减少存储空间的方法，其技术方案是对不同压缩方式的定时比例寄存器或采样点寄存器预置不同的参数，改变每帧的调用时间间隔t，此参数根据语速级差要求可从硬件外部的I/O口线上给出相应的脉冲信号进行调整，方便地实现多级音速。本专利技术的技术方案可以LPC、MELP和CELP等两种方式进行对LPC、MELP压缩方式是预置语音芯片的定时比例寄存器，对时钟进行可编程分频，改变帧间数据的插补时间，来控制帧间调用的时间，即，将预置值送到A寄存器，预置值可设为十六进制0FH～FFH之间的任一数据，LPC标准值为十六进制5FH，MELP标准值为十六进制46H，用TAPSC、TATM等命令把预置值分别加载到定时比例寄存器和定时寄存器中，定时比例寄存器根据系统时钟每1个指令周期减1，当定时比例寄存器从00H跳变到FFH时，定时寄存器减1，当定时寄存器从00H跳变到FFH时调入下一帧处理，其步骤如下步骤1，通过外部设置向I/O口线输入音速调节脉冲；步骤2，I/O口线上若有音速调节脉冲输入则进行音速调节；步骤3，进行LPC、MELP、CELP语音合成，若合成没有结束则返回步骤1。对CELP方式采用分帧技术进行编码，是通过改变每子帧的采样点数来改变帧间调用时间的间隔，即，将预置值通过A寄存器送到采样点寄存器中，预置值可设为十六进制0FH～FFH之间的任一数据，对CELP4.2而言标准值为十六进制64H，对CELP4.8而言标准值为十六进制64H，对CELP6.2而言标准值为十六进制60H，对CELP8.6而言标准值为十六进制40H，对CELP10.7而言标准值为十六进制40H，采样点值每125us中断一次即加1，达到规定的采样点数时调入下一分帧，其步骤如下步骤1，通过外部设置向I/O口线输入音速调节脉冲；步骤2，I/O口线上若有音速调节脉冲输入则进行音速调节； 步骤3，进行LPC、MELP、CELP语音合成，若合成没有结束则返回步骤1。其中步骤1是将任一I/O口通过按键接地，由按键给出负脉冲信息控制音速快慢。其中步骤2的操作步骤为A置I/O口为输出方向，并向I/O口写高电平，再置I/O口为输入方向，等待负脉冲输入；B若音速放慢键按下，有负脉冲输入时，则执行步骤C，否则跳转步骤E；C若已经过调速，但音速放慢键尚未弹起则跳转步骤A，等待按键抬起，否则继续进行；D以十六进制10H的语速级差增加定时比例寄存器(LPC、MELP)或采样点寄存器(CELP)的数值，来增加时间间隔，放慢音速。当数值增至FFH后，保持恒定；E若音速加快键按下，则继续执行，否则跳转步骤3；F若已经过调速，但音速加快键尚未弹起则跳转步骤A，等待按键抬起，否则继续进行；G以十六进制10H的语速级差减少定时比例寄存器(LPC、MELP)或采样点寄存器(CELP)的数值，减少时间间隔，加快音速，当数值减至0FH后，保持恒定。本专利技术的放音功能是通过硬件电路实现，即将语音芯片外接语音数据存储器、运算放大器、扬声器和复位电路共同完成发音功能。图7为本专利技术CELP语音合成流程图。由于语音信号具有短时性，即在一个短时间段内语音的各种特性保持稳定。表现为声道形状缓慢变化，可看成一个线性非时变的滤波器模型；激励输入在一个短时间段内保持周期性脉冲序列，在另一个短时间段内保持为白噪声序列，在其它短时间段内则是两者的混合。为了便于语音处理，可以根据这种特性把长序列的语音信号分成短时间段的语音序列，这一短序列称为帧。一帧中包括能完整描述语音的各种参数如音量、音调、重复位、滤波器K参数等。各帧依次解码处理即能实现语音回放。为保证解压后的语音平滑，帧间参数必须按照音调周期T进行线性插入，见附图说明图1。美国TI公司的《MSP50X3X Mixed-Signal Processor User’s Guide》(1998年10月)对此有详细的阐述。从芯片的结构来看，该语音芯片具有定时比例寄存器和定时寄存器。当定时比例寄存器递减计数从00H变成FFH时，产生定时寄存器递减计数脉冲，然后用预置锁存器的值重新加载定时比例寄存器。只要预置上述定时比例寄存器，就可对时钟进行可编程分频，用来控制帧间调用的时间t1。在用LPC、MELP方式进行语音合成时，在确保芯片时钟频率一定以及语音短时特性的前提下，在语音合成之前增加定时比例寄存器的初始设置值，也就等于加大了帧间数据的插补时间t1，使两帧之间插入的周期性语音数据更多。如果用s(n)表示当前语音信号，s(n-k)表示过去的K个语音信号，ak表示语音模型参数，e(n)表示激励信号，G表示增益系数，则合成的语音可用下式表示s(n)=-Σk=1paks(n-k)+Ge(n)]]> 按照图1可表示为s(n)=f(n)=Σk=1pakf(n-k)+Σk=1pakf′(n-k)+Ge(n)]]>如果增大帧间数据的调用时间间隔t1，则两帧之间插入的周期性数据将更多。这种周期性数据作用于语音芯片滤波器的实质就是保持声道模型不变，结果是合成的语音除发音时间延长外其余特征均保持不变。经帧间时间延长后的语音可由下式表示s(n)=f(n)=Σk=1pakf(n-k)+Σk=1pakf′(n-k)+Σk=1pakf′′(n-k)]]>+Σk=1pakf′′′(n-k)+Ge(n)]]>帧间时间间隔t2适当加大相对于人耳而言并不影响听音的质量。增大的时间t＝t1-t2即为每帧延时的时间。T为每帧的音调周期。增大帧间插入时间示意图可由图2说明。对CELP压缩方式而言，它采用分帧技术进行编码，一般将每一语音帧分成2～5个子帧，每个子帧有固定的采样点数。CELP就是根据采样点数决定的时间来确定子帧之间的时间间隔T。在进行CELP语音合成时，每125us中断一次对采样点累加计数，直至达到规定采样点数，再调用下一子帧。只要在保证语音短时性的前提下，适当增加分帧之间的采样点数，实际就本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过改变同类数据音速减少存储空间的方法，其特征在于，对ＬＰＣ、ＭＥＬＰ压缩方式是预置语音芯片的定时比例寄存器，对时钟进行可编程分频，改变帧间数据的插补时间，来控制帧间调用的时间，即，将预置值送到Ａ寄存器，预置值可设为十六进制ＯＦＨ～ＦＦＨ之间的任一数据，用ＴＡＰＳＣ、ＴＡＴＭ等命令把预置值分别加载到定时比例寄存器和定时寄存器中，定时比例寄存器根据系统时钟每１个指令周期减１，当定时比例寄存器从ＯＯＨ跳变到ＦＦＨ时，定时寄存器减１，当定时寄存器从ＯＯＨ跳变到ＦＦＨ时调入下一帧处理，其步骤如下：１）通过外部设置向Ｉ／Ｏ口线输入音速调节脉冲；２）Ｉ／Ｏ口线上若有音速调节脉冲输入则进行音速调节；３）进行ＬＰＣ、ＭＥＬＰ、ＣＥＬＰ语音合成，若合成没有结束则返回步骤１）。

【技术特征摘要】
1.一种通过改变同类数据音速减少存储空间的方法，其特征在于，对LPC、MELP压缩方式是预置语音芯片的定时比例寄存器，对时钟进行可编程分频，改变帧间数据的插补时间，来控制帧间调用的时间，即，将预置值送到A寄存器，预置值可设为十六进制0FH～FFH之间的任一数据，用TAPSC、TATM等命令把预置值分别加载到定时比例寄存器和定时寄存器中，定时比例寄存器根据系统时钟每1个指令周期减1，当定时比例寄存器从00H跳变到FFH时，定时寄存器减1，当定时寄存器从00H跳变到FFH时调入下一帧处理，其步骤如下1)通过外部设置向I/O口线输入音速调节脉冲；2)I/O口线上若有音速调节脉冲输入则进行音速调节；3)进行LPC、MELP、CELP语音合成，若合成没有结束则返回步骤1)。2.根据权利要求1所述的通过改变同类数据音速减少存储空间的方法，其特征在于，预置值是LPC标准值为十六进制5FH，MELP标准值为十六进制46H。3.根据权利要求1所述的通过改变同类数据音速减少存储空间的方法，其特征在于，语音芯片内部振荡器的频率为15.36MHz时，指令周期为1.04us。4.一种通过改变同类数据音速减少存储空间的方法，其特征在于，对CELP方式采用分帧技术进行编码，通过改变每子帧的采样点数来改变帧间调用时间的间隔，即，将预置值通过A寄存器送到采样点寄存器中，预置值可设为十六进制0FH～FFH之间的任一数据，采样点值每125us中断一次即加1，达到规定的采样点数时调入下一分帧，其步骤如下1)通过外部设置向I/O口线输入音速调节脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭崇梅，
申请(专利权)人：中国科学院微电子中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]