CN1090360C - 单晶片旋律及语音合成器 - Google Patents

Abstract

一种新型单晶片旋律与语音合成器，采用特殊的系统结构与编码技术，将完全不同性质的旋律产生器与语音合成器，集积在单一晶片上。共用数据只读存储器与利用“字”的属性来分别旋律数据或语音数据，这种特征使得数据记忆空间的分配有完全的弹性，使得语音的长度，字数与歌曲曲数与长度都能依实际需要来安排，使得旋律与语音的串联组合更随心所欲而大大提高晶片之功能与效益。另外透过共用电路亦大大降低晶片之成本及应用电路之复杂性。

Description

单晶片旋律及语音合成器

本发明系关于一种单晶片旋律及语音合成器。传统的旋律音乐产生器和语音合成器，均分别各自集积在一个晶片里，推究其原因，不外两者电路结构大不相同，因此结合在一起并不能节省成本，只是徒增次品率损失，反观实际应用需求，却常常需要同时拥有上述两者，例如玩具圣诞老人先说声“圣诞快乐”然后再唱一首平安夜。目前这样的应用只好求助于两块以上的晶片。其缺点为成本较高，语音旋律的组合非常有限，难以提高产量(较多零件与必需调校)。

本发明即是针对上述问题，提出一个既省成本又可增加功能之系统结构(architecture)与编码技术，使单晶片旋律与语音合成器成为可能。

本发明系为一个单晶片旋律及语音合成器，它同时拥有语音产生电路，旋律产生电路，利用共用的振荡器时基(Time Base)，并一起共用数据只读存储器，透过控制电路，依资料“属性”送到语音产生电路或旋律产生电路而经由数/模转换器输出语音或旋律。此尤指一种单晶片，共用数据只读存储器之旋律及语音合成器。

传统旋律产生器，如图1所示，以振荡器OSC作为系统时序。一个音调(pitch)产生器，一个拍子产生器，透过控制电路CTL将数据只读存储器ROM之资料读出后，分别控制上述两个电路所产生的代表音调与拍子的信号送到数/模转换器D/A，以产生旋律。由于数据只读存储器的容量有限(如本例为512个数据)，因此歌曲数量也有限(约15首歌)。

而传统语音产生器，如图2所示，以振荡器OSC作为系统时序，包括一语音产生电路SPH，一数据只读存储器ROM及数/模转换器D/A组成。语音产生电路从只读存储器读出资料，经处理产生相对代表语音的资料送到转换器产生声音，由于只读存储器的容量有限(本例为24K)，因此约可产生3秒的语音。

将传统旋律产生器与语音产生器结合在一起，有实际应用上的需要，但却因为两者数据格式(Data Format)完全不同，因此尚无实际共用数据唯读存储器之技术产生，这使得目前此类应用领域只好采用一个语音产生器及一个旋律产生器，或更多个来完成所需之功能，其缺点在于1.成本较高，2.调校困难，3.功能组合有限，4.可靠性差。

因此，本发明之目的乃在于提供一个单晶片数据共用式旋律及语音产生器。彻底解决旋律产生器与语音产生器数据共存的困难，以提供一个低晶片成本，低生产成本，易于批量生产，功能组合丰富，及高可靠性之旋律及语音产生器，以提高产业之发展机会。本发明一种单晶片旋律及语音合成器，系包括：

一个振荡器，以提供时基(Timing Base)；

一个控制电路，依外界状况决定读取那“节”数据并依序读出每个“字”，并依字的属性分送到旋律产生电路或语音产生电路；

数据只读存储器，它用来存储旋律数据及语音数据，并由控制电路负责读取，再依属性送往旋律产生器或语音产生器；其中该数据只读存储器中所存储的数据的属性，是在“字”上，而数据本身不具有旋律或语音的分辨码，该旋律或语音属性分辨码系存在每个“字”的起始数据；

语音产生器，将所述控制电路送来的数据解码还原成所要的语音数字信号；

旋律产生器，将由所述控制电路送来的旋律数据解码产生所想要的旋律数字信号；

一数/模换器，接受来自语音产生器或旋律产生器的数字信号，使之转换为模拟信号输出，而推动外接晶体管产生语音及旋律。

兹配合附图，将本发明之目的与功效，作一详细说明，其中：

图1系传统旋律产生器的方块图；

图2系传统语音产生器的方块图；

图3系本发明的方块图；

图4系本发明第一实施例之数据结构；

图5系本发明第二实施例之数据结构；

图6系显示组成本发明中一节声音之基本组成。

在上述附图中，图1和图2乃是传统旋律产生器和传统语音产生器，由于各自集积在不同的晶片上，因此成本较高，批量生产较难，功能有限。

图3系本发明方块图，其中：

标号11表示振荡器，以外接电阻提供参考电流，决定振荡频率，以向其它方块提供时基。

标号12表示控制电路以振荡器产生之时序为基础，依功能需要读取只读存储器，并决定资料属性，为旋律或语音，而分别送到相关之产生器。

标号13表示数据只读存储器，由控制电路12负责读取，其数据内容可以是旋律资料或语音资料，其属性概由控制电路决定。

标号14表示一语音产生电路，依据数据只读存储器13来的语音数据解码回语音信号，以送往数/模转换器16。

标号15表示旋律产生器，其受控制电路12控制，并依数据只读存储器13来的数据，解码为其所代表之旋律音乐数据后再送往数/模转换器。

标号16表示数/模转换器，其功能主要是将来自语音产生电路14的数字语音数据，及旋律产生器15的旋律音乐数据转换为模拟信号。

控制电路如何决定资料属性，详述如下，

首先定义每次播放一段声音(包括旋律与语音)为一“节”(Section)。

每一个“节”是由许多个“字”(word)所组成的。

每一个“字”是由一串数据所组成的，如图4所示：

第一个字是由K1个数据所组成。

第二个字是由K2个数据所组成。

第N个字是由Kn个数据所组成。

字是声音的最小单位，它可以是一个语音的音节，或几个音节，也可以是一小段旋律，一首旋律，或几首旋律。而数据的属性，则依附在“字”上，亦即属性是一个字一个字各自有属性，而数据本身并不必有，如图4之实施例即利用属性解码器，依现在读取那个字，而送出旋律/语音属性分辨码(M/S)。

另一实施例如图5所示：

第一个字是由K1+1个数据组成。

第二个字是由K2+1个数据组成。

第N个字是由Kn+1个数据组成。

其中第一个数据代表属性码，而后面才是真正旋律或语音数据。

由于“字”是声音最基本的单位，因此读取时一定是从第一个数据开始，在此时决定旋律/语音属性分辨码，然后再读取第二个数据，其后，将数据送到指定的旋律或语音产生电路。

如此我们就可以将旋律资料，与语音资料，共存在同一个数据只读存储器中。

图6所示为一“节”声音之基本组成，表示第i“节”是由m个“字”组成，即有字a，字b，……字g，字h等m个字组成，这些字都是图4(或图5)中的一个，亦即：

每“节”声音是由不同许多“字”所串接成。

因此每“节”声音要如何排列组合均可自由决定不受限制，而达到全部弹性分配之目的，亦即我们可以先来段旋律再听两段语音再串一段旋律，这大大的改善了传统两个晶片组合方式只能先来段旋律再来段语音或先有段语音再来段音乐的缺陷。同时旋律亦不再受限于512拍(Note)，而是所有ROM存储空间都可使用。

综合所述，本发明单晶片旋律及语音合成器，不仅解决旋律合成与语音合成集积在一起之困难，同时更提高语音旋律组合之功能，透过共用电路，减小制造成本，增加成品率，增大应用领域范围，提高产品附加价值，且此一设计思想乃前所未有，因此依法提出专利之申请。

Claims (1)

1.一种单晶片旋律及语音合成器，系包括：

一个振荡器，以提供时基(Timing Base)；

一个控制电路，依外界状况决定读取那“节”数据并依序读出每个“字”，并依字的属性分送到旋律产生电路或语音产生电路；

数据只读存储器，它用来存储旋律数据及语音数据，并由控制电路负责读取，再依属性送往旋律产生器或语音产生器；其中该数据只读存储器中所存储的数据的属性，是在“字”上，而数据本身不具有旋律或语音的分辨码，该旋律或语音属性分辨码系存在每个“字”的起始数据；

语音产生器，将所述控制电路送来的数据解码还原成所要的语音数字信号；

旋律产生器，将由所述控制电路送来的旋律数据解码产生所想要的旋律数字信号；

一数/模换器，接受来自语音产生器或旋律产生器的数字信号，使之转换为模拟信号输出，而推动外接晶体管产生语音及旋律。

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