TW594672B

TW594672B - Method for changing voice tone

Info

Publication number: TW594672B
Application number: TW92100730A
Authority: TW
Inventors: Wen-Yuan Chen; Chi-Ren Jung; Jr-Yung Hung
Original assignee: Sounding Technology Inc
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-06-21
Also published as: TW200412570A

Description

^^4672

五、發明說明（1) ' --- 〔發明所屬之技術領域〕本案為一種改變聲音聲調的方法，其特徵在於能即時 (real tlme)改變聲音聲調，且毋須經過複雜運算及大量記憶體即可完成。〔先前技術〕 . 變聲器係一種應用相當廣泛的裝置，其可改變說話者聲調之特性，若應用於卡拉〇K或兒童玩具等消費性產品中，能夠達到極佳之娛樂效果；而在一些通訊設備，如手機或電話，亦可使用變聲器達到隱藏發話者身份之目的。春變聲器要能夠改變聲調，主要係透過聲調改變之運算 ‘ 法則來完成，由於聲調改變後之語音必須立即輸出，因此聲調改變之運算係即時的。習知用以改變聲調之習用技術，乃係先將語音彳5號轉換至頻域（f r e q u e n c y d 〇 m a i η )進行處理後，再轉換旧時域（time d〇main)輸出，然而此法不僅運异複雜度咼’也品要大量記憶體配合，如要達到即時運算之需求，硬體成本相對提高，因而無法在中低價位 - 之消費性產品採取此項技術。另外，利用唱盤轉速之增減可提高或降低音調的原理，吾人可在數位音訊處理過程，將放音之頻率加快（音 _ 調升高）或變慢（音調降低），以達到改變聲調高低之目的。然而，此種方法會造成聲音資料處理後，放音時間和 · 原來說話者的時間長度不一樣，所以也無法直接應用在需 · 要即時改變聲調之场^合。

594672 五、發明說明（2) 〔本案目的〕為因應上述需求，本案乃構思一種改變聲音聲調的方法，其處理後之語音資料，不僅可在維持相同音訊時間長度下達到聲調升降之效果，而且只需少量之運算及記憶體儲存量即可完成；另外，本案所構思之方法，其類比數位轉換（ADC)及數位類比轉換（DAC)之取樣頻率可相同，使得硬體實現上更加方便，進而達到即時（rea 1 t i me )改變聲音聲調之目的。〔發明内容〕為達上述目的，本案提出一種改變聲音聲調的方法，係包含下列步驟：提供一時框；以一取樣頻率，將一數位資料依序存入該時框；以及以該取樣頻率，將一合成值轉為一類比信號輸出，其中該合成值係由一第一指標和一第二指標自該時框取出之資料，經一權值（w e i g h t i n g )運算後獲得，而該第一指標和該第二指標係因應一偏移量而改變〇如所述之改變聲音聲調的方法，其中該時框係為一聲音資料時框（f r a m e )。如所述之改變聲音聲調的方法，其中該取樣頻率係為一類比轉為數位之取樣頻率。如所述之改變聲音聲調的方法，其中該取樣頻率係為一數位轉為類比之取樣頻率。

594672 五、發明說明（3) 如所述之改變聲音聲調的方法，其中該數位資料係依序並週而復始地存入該時框。如所述之改變聲音聲調的方法，其中透過該偏移量δ 之改變可以調整聲音聲調之高低，其中（5 >0表示輸出聲音的聲調提高，5 < 0表示聲調下降，5 = 0則聲調不變。如所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該偏移量δ 之改變，於每次自該時框取出資料時，令該第一指標ρ 1 = ，再令該第二指標p2 = pl + (N/2)，Ν為該時框之長度。

如所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該第一指標 pl>(N-l)時，令pl=pl-N，Ν為該時框之長度。如所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該第一指標 ρ 1 < 0時，令ρ 1 = ρ 1 + Ν，Ν為該時框之長度。如所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該第二指標 ρ2>(Ν-1)時，令ρ2 = ρ2-Ν，Ν為該時框之長度。如所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該第二指標 ρ 2 < 0時，令p 2 = p 2 + Ν，Ν為該時框之長度。如所述之改變聲音聲調的方法，其中該權值運算為一三角窗（Triangular Window)轉換。

〔實施方式〕請參見第一圖，為本案改變聲音聲調的方法之較佳實施例之系統方塊圖。如圖所示，吾人設訂類比數位轉換器 11(ADC，Analog to Digital Converter)之取樣頻率為

第6頁 594672 五、發明說明（4) '~* """" -------— SR，則取樣戶斤γ 欠汀侍之貝料，經由聲調改變運算法則1 2處理 ^ 、過數位類比轉換器13(DAC，Digital to Analog

Converter)以相π* _ , g y M相同取樣頻率S R送出。次第二圖為聲音資料時框（frame)，其長度為N，時框内之貧料以x[ 0 L…，x[N- 1 ]表示。第三圖為相對應於第二圖時框資料之權值（w e i g h t i n g)，為說明方便，本案係以二角窗（Tri angular Window)轉換為例，實際應用上當然可以採用其他函數如漢明窗（Hamming Window)或漢尼窗 (Hanni ng Wi ndow)等。以下為聲調改變運算法則之詳細步驟：步驟一、將第二圖時框内之資料X [ 0 ]，…，X [ N- 1 ]預設為 0 〇步驟二、將第三圖第一指標p 1預設為0。步驟三、決定偏移量5 ，δ > 0表示輸出聲音的聲調提高， 6 < 0表示聲調下降，占二〇則聲調不變。步驟四、由第一圖中之A DC取得一新的取樣值，並將該取樣值送入第二圖之時框内，更新時框内之資料，即：

^[i]= φ + l] for i = 〇Λ (Ν-2) 4況一 1]=新的取樣値步驟五、計算第一指標Ρ 1及第二指標ρ 2 ·

第7頁 594672 五、發明說明（5) ρ\ = ρ\ +δ

if {p\ > N) pi = ρί- N if < 0) p\ = p\-\-N ^2 = ^1 + (^)

if {p2 > N) p2 = p2- N if (j?2 < 0) p 2 = p 2 + N 步驟六、進行權值運算，利用權值W [ p 1 ]和W [ p 2 ]計算新的合成值：

新的合成値=Μθΐ] X x|>l] +树戶2] X对户2] 上式可簡化成新的合成値=X + (1 - wLpl]) X 办2] =4p^] + {ΑρΆ - 4ρ^Ί) χ Λρ^\

步驟七、將新的合成值送至DAC，以和ADC相同之取樣頻率 SR撥放。步驟八、重複步驟四，如此即可達到改變聲調的功能。上述步驟中，亦可以偏移量（5 < 0時表示輸出聲音之聲調提高，5 > 0表示聲調下降，而步驟五之第一指標ρ 1計算則變

第8頁 594672 五、發明說明（6) ' 為p 1 =p 1 一（5 。本案就技術層面而言，至少具有下面特徵以及進步性： 1. ^、使用一》個_時框暫存語音資料，可節省使用記憶體 ^) ’而第一圖中之權值w [ η ]，由於對稱性的關係，計 ^日^只要W[nLn=z〇，...，0/2)-1，此（Ν/2)個權值可先行計算儲f於唯讀記憶體（R〇M)中，再以查表方式讀取，可加快運算速度’並可節省成本（RAM之成本遠高於ROM)。

2. 計算新合成值時，只需計算第一指標pl和第二指標p2 (如步驟六），無須對整個時框重新運算，可節省運算量，因而得以實現即時（real time)改變聲音聲調之目的。 3·由於二角窗（Triangular Window)轉換等權值函數 (weighting function)之特性，合成之語音資料較滑順，不會因資料不連續而產生爆音，因此無須再進行平滑化處理（smoothing) 〇本案所揭露之技術，得由熟習本技術人士據以實施，而其前所未有之作法亦具備專利性，爰依法提出專利之申請’申請專利範圍如附。

第9頁 594672 圖式簡單說明本案得藉由下列圖示及詳細說明，俾得一更深入之瞭解：第一圖：本案改變聲音聲調的方法之較佳實施例之系統方塊圖第二圖：聲音資料時框（frame) 第三圖：相對應於第二圖時框資料之權值 (weighting) 圖示主要元件之圖號如下：

11 :類比/數位轉換器（ADC) 12 :聲調改變運算法則 13 :數位/類比轉換器（DAC) SR :取樣頻率 N :時框之長度 X [ 〇 ]，…，X [ N-1 ]:時框内之資料 pi :第一指標 p2 :第二指標 5 :偏移量 w[pl]、w[p2]:權值（weighting)

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Claims

594672 六、申請專利範圍 !、-種改變聲音聲調的方法，係包提供一時框； > 鄉· 以一取樣頻率，將一數位資料依序存入以該取樣頻率，將一合成值轉為一類比；：1框；以及中該合成值係由-第一指標和一第二指標自；：：出’其資料，經一權值（weight ing)運算後獲得，H王出之和該第二指標係因應一偏移量而改變。 ^ 指標 2、如申請專利範圍第丨項所述之改變聲音聲中該時框係為一聲音資料時框（frame)。、彳 3、如申請專利範圍第i項所述之改變聲音聲調中該取樣頻率係為一類比轉為數位之取樣頻率。 4、如申請專利範圍第1項所述之改變聲音聲調的方法中該取樣頻率係為_數位轉為類比之取樣頻率。 5、如申明專利範圍第丨項所述之改變聲音聲調的方法中该數位資料係依序並週而復始地存入該時框。 6、如申请專利範圍第丨項所述之改變聲音聲調的方法丹中透過該偏移量5之改變玎以調整聲音聲調之高低，其中 5>〇表不輸出聲音的聲調提高，ά<〇表示聲調下降，（5 = 0則聲調不變。 7、如申請專利範圍第6項所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該偏移量δ之改變，於每次自該時框取出資料時，令該第一指標Ρΐ=ρ1+δ ，與令該第二指標ρ2 = ρ1+(Ν/2)，Ν 為該時框之長度。 8、如申請專利範圍第7項所述之改變聲音聲調的方法，其其其其其其 Μ

第11頁 594672 六、申請專利範圍中因應該第一指標pl>(N-l)時，令pl=pl-N，N為該時框之長度。 9、如申請專利範圍第7項所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該第一指標pl<0時，令pi =pl + N，N為該時框之長度。 1 0、如申請專利範圍第7項所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該第二指標p2>(N-1)時，令p2 = p2-N，N為該時框之長度。

1 1、如申請專利範圍第7項所述之改變聲音聲調的方法，其中因應該第二指標p2<0時，令p2 = p2 + N，N為該時框之長度。 1 2、如申請專利範圍第1項所述之改變聲音聲調的方法，其中該權值運算為一三角窗（Triangular Window)轉換。

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