KR930006540Y1 - 음정변환 기능을 부가한 자동 토킹-백 음성합성회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

음정변환 기능을 부가한 자동 토킹-백 음성합성회로

제1도는 본 고안의 회로도.

제2도는 본 고안에 따른 제1도의 메모리 제어회로(4)와 타이밍 제어회로(7)의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크 2 : 음성분석부

3 : 데이터메모리 4 : 메모리 제어회로

5 : 시스템 제어회로 6 : 입력검출회로

7 : 타이밍 제어회로 8 : 변환선택 스위치

9 : 음성합성부 10 : 저주파 증폭기

11 : 발음체 41 : 상위 어드레스 카운터

42 : 하위 어드레스 카운터 71 : 리세트 회로

72 : 클록발생부 SW0,SW1,SW2 : 아날로그 스위치

본 고안은 음정변환 기능을 부가한 자동 토킹-백 음성합성회로에 관한 것이다.

입력검출회로를 갖추고 있어 기준 이상의 크기를 갖는 신호가 입력되면 이후 입력되는 아날로그신호인 음성 메시지를 음성분석부에서 일정한 시간 간격으로 각각의 시점에서의 전압의 크기에 대응하는 디지탈데이터로 변환을 하여 데이터메모리에 저장을 하다가 입력신호가 일정 시간 동안 기준치에 미치지 못하면 음성입력이 끝이 난 것으로 간주하여 데이터메모리에 저장되어 있던 음성데이터를 음성합성부에서 일정한 시간 간격으로 각 데이터에 대응하는 크기의 전압으로 변환하고 이를 연속적인 아날로그신호로 변환하여 음성신호를 출력하는 기능을 갖는 자동 토킹-백 음성합성회로는 입력되는 음성의 디지털변환과 데이터메모리에 저장되어 있던 음성 데이터의 아날로그변환의 시간 간격이 같기 때문에 입력된 음성과 동일한 주파수의 합성음을 출력할 수 있다.

이때, 제어회로는 클록발생부에서 출력되는 클록에 동기하여 자동 토킹-백 음성합성회로의 각부의 동작을 제어하는데, 입력되는 아날로그 신호를 음성분석부에서 디지탈데이터로 변환을 할때의 클록주파수에 비하여 데이터메모리에 저장되어 있던 음성데이터를 음성합성부에서 각 데이터에 대응하는 크기의 전압으로 변환할때의 클록주파수가 낮으면 이에 비례하여 음성합성부에서 합성되어 출력되는 아날로그신호의 주파수는 입력된 아날로그신호의 주파수보다 낮아지고, 같으면 같아지며, 높으면 높아지게 되어 소위 음정변환을 할 수 있게 된다.

본인의 선출원인 1990년 실용신안등록출원 제16274호에 기재된 음성 변환 기능을 부가한 자동 토킹-백 음성합성회로는 제어회로에서 클록발생부로 하여금 음성분석부가 작동할 때에는 기준주파수의 클록을 출력하고, 음성합성부가 작동할 때에는 합성음 주파수 선택스위치의 접속상태에 대응하는 주파수의 클록을 출력하도록 하며, 그 클록에 동기하여 음성분석부와 음성합성부를 제어하므로써 음정변환을 하는 것이었다.

본 고안은 본인의 선출원과 같이 입력되는 음성의 분석을 할 때와 합성을 할 때, 각각 다른 주파수의 클록이 출력되도록 하며, 데이터메모리에 저장되어 있는 음성데이터를 일정한 구간으로 분할하여 각각의 구간에 저장되어 있는 음성데이터를 단위로 하여 합성을 함으로써 입력시 소요된 시간과 합성시 소요되는 시간이 거의 같아지도록 하는 음정 변환 기능을 부가한 자동 토킹-백 음성합성회로를 제공하기 위하여 안출한 것으로서 이하 본 고안의 구조 및 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 마이크(1)로부터 입력되는 음성신호를 디지탈변환하는 음성분석부(2)와, 음성입력의 유무를 감지하는 입력검출회로(6)와, 상기 음성분석부(2)에서 디지탈변환된 음성데이터를 저장하는 데이터메모리(3)와, 상기 데이터메모리(3)에서의 음성데이터의 저장 및 독출을 위하여 메모리 어드레스를 지정하는 메모리 제어회로(4)와, 시스템의 동기 타이밍 신호를 발생하는 타이밍 제어회로(7)와, 회로 전체의 동작을 관리하는 시스템 제어회로(5)와, 상기 데이터메모리(3)에 저장되어 있는 음성데이터를 아날로그신호로 변환하는 음성합성부(9)와, 상기 음성합성부(9)의 출력을 증폭하는 저주파 증폭기(10)와, 상기 저주파 증폭기(10)의 출력을 모니터링하여 음성신호를 재생하는 발음체(11)로 구성된 자동 토킹-백 음성합성회로에 있어서, 음정변환의 정도를 선택하는 변환선택 스위치(8)를 시스템 제어회로(5)와, 상기 데이터메모리(3)에 저장되어 있는 음성데이터를 아날로그신호로 변환하는 음성합성부(9)와, 상기 음성합성부(9)의 출력을 증폭하는 저주파 증폭기(10)와, 상기 저주파 증폭기(10)의 출력을 모니터링하여 음성신호를 재생하는 발음체(11)로 구성된 자동 토킹-백 음성합성회로에 있어서, 음정변환의 정도를 선택하는 변환선택 스위치(8)를 시스템 제어회로(5)에 연결하며, 상기의 메모리 제어회로(4)를 상위 어드레스 카운터(41)와 하위 어드레스 카운터(42)로 구성하며, 상기의 타이밍 제어회로(7)를 시스템 제어회로(5)의 출력과 클록발생부(72)의 출력에 의해 하위 어드레스 카운터(42)의 리세트신호를 발생하는 리세트 회로(71)와, 동시에 여러 주파수의 클록을 발생하는 클록발생부(72)와, 시스템 제어회로(5)의 제어를 받아 클록발생부(72)의 여러 주파수의 출력을 선택적으로 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 전달하는 아날로그 스위치(SW0)(SW1)(SW2)로 구성한 것이다.

제1도는 본 고안의 회로도이며, 제2도는 본 고안에 따른 제1도의 메모리 제어회로(4)와 타이밍 제어회로(7)의 회로도이다.

본 고안의 타이밍 제어회로(7)의 클록발생부(72)의 출력단자(fm)은 상위 주파수 출력단자로서 기준주파수의 2^m배의 주파수의 클록펄스를 출력하며 메모리 제어회로(4)의 상위 어드레스 카운터(41)의 클록입력단자(clk1)와 리세트 회로(71)에 접속되고, 출력단자 f₀은 기준주파수 출력단자이며, 출력단자 f₁, f₂는 기준주파수보다 높거나 또는 낮은 주파수의 클록을 출력하는 변환주파수 출력단자로서 각각 기준주파수 아날로그 스위치(SW0) 또는 변환 주파수 아날로그 스위치(SW1)(SW2)를 통하여 하위 어드레스 카운터(42)의 클록입력단자(clk2)와 시스템 제어 회로(5)의 클록입력단자(clk0)에 접속되어 있다.

이와 같이 된 본 고안의 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

전원이 인가되면 시스템 제어회로(5)는 타이밍 제어회로(7)와 메모리 제어회로(4)를 초기화 하고, 대기의 상태가 되도록 한 뒤, 입력검출회로(6)에서 입력이 있음을 알리는 신호가 전달되면 타이밍 제어회로(7)의 기준 주파수 아날로그 스위치(SW0)를 도통시키고, 클록발생부(72)에서 클록펄스를 출력하도록 하여, 클록발생부(72)의 출력단자(f₀)에서 출력되는 기준주파수의 클록펄스를 메모리 제어회로(4)의 하위 어드레스 카운터(42)에 전달하도록 하여 데이터메모리(3)의 하위 어드레스를 지정하도록 하고, 클록발생부(72)의 상위 주파수 출력단자(fm)에서 출력되는 클록펄스는 상위 어드레스 카운터(41)에 전달되어 데이터메모리(3)의 상위 어드레스를 지정하게 된다.

이때, 기준주파수 아날로그 스위치(SW0)를 통하여 출력되는 클록펄스는 시스템 제어회로(5)에도 전달되며, 시스템 제어회로(5)는 이 펄스가 입력되면 음성분석부(2)로 하여금 그 시점에서 마이크(1)로부터 입력되는 음성신호를 디지탈데이터로 변환하도록 하고, 음성분석부(2)에서 출력되는 음성데이터가 데이터버스선(d-bus)을 통하여 데이터메모리(3)에 전달되어 두 개의 어드레스 카운터(41)(42)에 의하여 지정된 메모리 어드레스에 저장이 되도록 한다.

이러한 과정은 클록발생부(72)의 기준주파수 출력단자(f₀)에서 또다시 클록펄스가 출력되기 전에 완료된다. 클록 발생부(72)의 기준주파수 출력단자(fo)에서 또다시 클록펄스가 출력되면, 메모리 제어회로(4)의 하위 어드레스 카운터(42)에 의하여 하위 어드레스가 1증가하며, 시스템 제어회로(5)는 역시 위에서 설명한 것과 같은 과정을 거쳐 음성신호를 디지탈데이터로 변환하여 데이터메모리(3)에 저장을 하도록 한다.

이러한 과정을 반복하는 도중 기준주파수 출력단자(f₀)에서 2^m번째의 클록펄스가 출력이 될 때, 상위 어드레스 카운터(41)와 리세트 회로(71)에 전달되며, 데이터메모리(3)의 상위 어드레스가 1증가하고, 리세트 회로(71)는 단펄스를 출력하여 하위 어드레스 카운터(42)를 초기화한다.

그러나 하위 어드레스 카운터(42)의 상태는 이미 초기화되었을때와 같은 상태가 되므로 데이터메모리(3)의 어드레스 지정은 전체적으로 보아 연속적으로 1씩 증가하는 것이 된다.

즉, 하위 어드레스 카운터(42)에 전달되는 기준주파수의 클록펄스에 동기하여 음성신호의 변환 및 저장이 이루어지며, 데이터메모리(3)의 어드레스 지정은 두 개의 어드레스 카운터(41)(42)에 의하여 이루어지게 되는데, 이때의 어드레스 지정의 주기가 기준주파수와 동일하게 되므로 종래의 자동 토킹-백 음성합성회로에서의 음성의 변환 및 저장과 같게 된다.

이와 같은 음성의 변환 및 저장을 하는 도중 마이크(1)로부터의 입력이 일정 시간 동안 유효한 크기에 미달하면 입력검출회로(6)는 입력이 없음을 알리는 신호를 출력하며, 시스템 제어회로(5)는 입력검출회로(6)로부터 입력이 없음을 알리는 신호가 입력되거나 또는 데이터메모리(3)의 남은 영역이 없을 때, 타이밍 제어회로(7)와 메모리 제어회로(4)를 대기의 상태가 되도록 하여 음성신호의 디지탈변환 및 저장을 멈추고, 데이터메모리(3)에 저장을 한 음성데이터를 음성심호로 변환을 한다.

본 고안이 종래의 고안과 다른 점은 데이터메모리(3)에 저장되어 있는 음성데이터를 다시 음성신호로 변환할때의 과정으로서 이를 설명하면 다음과 같다.

시스템 제어회로(5)는 변환선택 스위치(8)의 접속상태에 대응하는 아날로그 스위치(SW0)(SW1)(SW2)중의 하나를 도통이 되도록 하여, 타이밍 제어회로(7)의 클록발생부(72)에서 출력되는 기준주파수 또는 변환주파수의 클록펄스가 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 전달되도록 한다.

예를 들면, 기준주파수 아날로그 스위치(SW0)가 도통이 되면 클록발생부(72)에서 출력되는 기준주파수의 클록펄스가 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 전달되지만, 변환주파수 아날로그 스위치(SW1)(SW2)중의 하나가 도통이 되면 기준주파수보다 높거나 낮은 주파수의 클록펄스가 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 전달된다.

그러나 상위 어드레스 카운터(41)에 전달되는 클록펄스는 음성분석을 할 때와 동일하게 클록발생부(72)의 상위 주파수 출력단자(fm)에서 출력되는 기준주파수의 2^m배의 주파수의 클록펄스가 전달된다.

타이밍 제어회로(7)의 클록발생부(72)에서 출력되어 상위 어드레스 카운터(41)와 하위 어드레스 카운터(42)에 전달된 클록펄스에 의하여 데이터메모리(3)의 어드레스가 지정이 되어 데이터메모리(3)에 저장되어 있는 음성데이터가 데이터버스선(d-bus)을 통하여 음성합성부(9)에 전달이 되며, 동시에 시스템 제어회로(5)는 음성합성부(9)로 하여금 데이터메모리(3)에서 전달된 음성데이터를 음성신호로 변환하도록 하고, 음성합성부(9)에서 출력되는 음성신호는 저주파 증폭기(10)를 통하여 발음체(11)를 울리게 되며, 클록발생부(72)에서 또다시 클록펄스가 출력되면, 아날로그 스위치(SW0)(SW1)(SW2)중 도통된 것을 통하여 메모리 제어회로(4)의 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 클록펄스가 전달되어 데이터메모리(3)의 하위 어드레스가 1증가하며, 시스템 제어회로(5)는 역시 위에서 설명한 것과 같은 과정을 거쳐 음성데이터를 음성신호로 변환하여 발음체(11)를 울리도록 하는 과정을 반복한다.

만알 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 기준주파수의 클록펄스가 전달되면 합성음의 주파수는 입력될 당시의 주파수와 동일하게 되지만, 기준주파수보다 높거나 또는 낮은 주파수의 클록펄스가 전달되면 합성음의 주파수는 입력될 당시의 주파수에 비하여 거나 또는 낮아지게 된다.

이러한 과정을 계속 반복하는 도중 기준주파수 출력단자(f₀)에서 2^m번째의 클록펄스가 출력이 될 때, 상위 주파수 출력단자(fm)에서도 하나의 클록펄스가 출력되어 상위 어드레스 카운터(41)와 리세트 회로(71)에 전달되며, 데이터메모리(3)의 상위 어드레스가 1증가하고, 리세트 회로(71)는 단펄스를 출력하여 하위 어드레스 카운터(42)를 초기화한다.

이때, 기준주파수 아날로그 스위치(SW0)를 통하여 기준주파수의 클록펄스가 메모리 제어회로(4)의 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 전달되고, 이에 동기하여 음성의 합성을 하였다면 하위 어드레스 카운터(42)의 상태는 이미 초기화되었을 때와 같은 상태가 되므로 데이터메모리(3)의 어드레스 지정은 전체적으로 보아 연속적으로 1씩 증가하는 것이 되지만, 변환주파수 아날로그 스위치(SW1)(SW2)를 통하여 변환주파수의 클록펄스가 전달되고 이에 동기하여 음성의 합성을 하였다면, 이때의 데이터메모리(3)의 어드레스 지정은 음성의 분석 및 저장을 할 때와 다르게 된다.

즉, 하위 어드레스 카운터(42)에 공급되는 클록펄스의 주파수가 기준주파수에 비하여 높다면 상위 어드레스가 변화되기 이전에 하위 어드레스 카운터(42)는 초기의 상태에서 부터 데이터메모리(3)의 하위 어드레스의 마지막 번지까지 모두 지정을 하게 되고, 다시 초기의 상태에서 부터 차례로 어드레스를 지정하게 되므로 데이터메모리(3)의 하위 어드레스에 저장되어 있는 음성데이터는 한 번 이상 합성음으로의 변환이 되며, 입력 당시에 비하여 높은 주파수의 합성음이 출력된다.

반대로 하위 어드레스 카운터(42)에 공급되는 클록펄스의 주파수가 기준주파수에 비하여 낮다면 상위 어드레스가 변환되기 이전에 하위 어드레스 카운터(42)는 초기의 상태에서 부터 데이터메모리(3)의 하위 어드레스의 마지막 번지까지 모두 지정을 하지 못하게 되어 데이터메모리(3)의 하위 어드레스에 저장되어 있는 음성데이터는 모두 합성음으로의 변환을 하지 못하게 되며, 입력 당시에 하여 낮은 주파수의 합성음이 출력된다.

즉, 음성의 합성을 할 경우에는 데이터메모리(3)를 일정 구간으로 분할하며, 높은 주파수로의 변환을 할때에는 이 구간에 저장되어 있는 데이터가 한 번 이상 합성이 되지만, 낮은 주파수로의 변환을 할 때에는 이 구간에 저장되어 있는 데이터의 일부만이 합성음으로 출력이 된다.

이 구간은 변환되는 정도에 따라서 조금씩 다르게 설정되며, 실제의 음성신호는 동일한 신호가 반복하여 연속되기 때문에 이 구간을 좁게 설정을 하면 되풀이하거나 누락되는 것이 있다고 하여도 합성음의 음으로서의 의미가 크게 손상되지는 않는다.

따라서 이러한 방법을 사용하면 입력시 소요된 시간과 합성음을 출력하는데 소요되는 시간을 거의 일치시킬 수 있다.

이러한 과정은 음성분석부(2)에서 디지탈 데이터로 변환이 되어 데이터메모리(3)에 저장된 음성데이터가 모두 음성신호로 변환되어 합성음으로 출력될 때까지 반복된다.

데이터메모리(3)에 저장된 음성데이터가 모두 음성신호로 변환되면 시스템 제어회로(5)는 다시 타이밍 제어회로(7)와 메모리 제어회로(4)를 초기화 하고, 대기의 상태가 되도록 한 뒤, 입력검출회로(6)에서 입력이 있음을 알리는 신호가 전달되면 전술한 음성의 분석 및 저장의 과정을 반복한다.

이와 같이 된 본 고안은 변환선택 스위치(8)의 상태에 따라 입력된 음성메시지와 같은 주파수의 합성음을 출력할 수 있음은 물론 입력된 음성메시지와 다른 주파수의 합성음을 출력할 수 있으므로 마치 타인에 의한 응답과 같은 느낌을 줄 수 있으며, 특히 음성의 입력시 소요된 시간과 합성시 소요되는 시간을 거의 같아지도록 할 수 있는 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 마이크(1)로부터 입력되는 음성신호를 디지탈변환하는 음성분석부(2)와, 음성입력의 유무를 감지하는 입력검출회로(6)와, 상기 음성분석부(2)에서 디지탈변환된 음성데이터를 저장하는 데이터메모리(3)와, 상기 데이터메모리(3)에서의 음성데이터의 저장 및 독출을 위하여 메모리 어드레스를 지정하는 메모리 제어회로(4)와, 시스템의 동기 타이밍 신호를 발생하는 타이밍 제어회로(7)와, 회로 전체의 동작을 관리하는 시스템 제어회로(5)와, 상기 데이터메모리(3)에 저장되어 있는 음성데이터를 아날로그신호로 변환하는 음성합성부(9)와, 상기 음성합성부(9)의 출력을 증폭하는 저주파 증폭기(10)와, 상기 저주파 증폭기(10)의 출력을 모니터링 하여 음성신호를 재생하는 발음체(11)로 구성된 자동 토킹-백 음성합성회로에 있어서, 음정변환의 정도를 선택하는 변환선택 스위치(8)를 시스템 제어회로(5)에 연결하며, 상기의 메모리 제어회로(4)를 상위 어드레스 카운터(41)와 하위 어드레스 카운터(42)로 구성하며, 상기의 타이밍 제어회로(7)를 시스템 제어회로(5)의 출력과 클록발생부(72)의 출력에 의해 하위 어드레스 카운터(42)의 리세트 신호를 발생하는 리세트회로(71)와, 동시에 여러 주파수의 클록을 발생하는 클록발생부(72)와, 시스템 제어회로(5)의 제어를 받아 클록발생부(72)의 여러 주파수의 출력을 선택적으로 하위 어드레스 카운터(42)와 시스템 제어회로(5)에 전달하는 아날로그 스위치(SW0)(SW1)(SW2)로 구성하여 기준 주파수의 클록에 동기하여 음성의 분석 및 저장을 하다가 음성입력이 끝이 나거나 또는 데이터메모리(3)의 남은 영역이 없어 데이터메모리(3)에 저장되어 있는 음성데이터를 다시 음성신호를 변환을 할 때에 변환선택 스위치(8)에 대응하는 아날로그 스위치가 도통되도록 하여 그에 따라 전달되는 클록펄스에 동기하여 메모리 어드레스를 지정하고, 음성 신호를 출력하는 음정변환 기능을 부가한 자동 토킹-백 음성합성회로.