專利名稱：改進(jìn)的合成器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及語音處理領(lǐng)域，具體而言，涉及改進(jìn)的合成器和方法。
教學(xué)玩具、說話玩具等裝置常常采用合成的語音效果和角色化語音與用戶進(jìn)行交互。這類裝置傳統(tǒng)上采用線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)技術(shù)來再現(xiàn)語音。但是線性預(yù)測(cè)編碼通常無法再現(xiàn)復(fù)雜的聲音或高質(zhì)量的語音。
近來人們采用編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)系統(tǒng)來提供合成語音。CELP系統(tǒng)一般將固定和自適應(yīng)激勵(lì)信號(hào)組合在一起并借助線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)系數(shù)進(jìn)行合成。CELP系統(tǒng)常常占用較多的資源并且一般要求6位精度，因此CELP系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)存的許多語音合成器芯片不適用。
因此在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)需要一種改進(jìn)的語音合成器。本發(fā)明提供的合成器和方法一種大大減少或基本消除了現(xiàn)有語音合成器存在的問題。
根據(jù)本發(fā)明，通過接收自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)和自適應(yīng)編碼本增益，語音合成器對(duì)語音進(jìn)行合成。自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)采用自適應(yīng)編碼本增益進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。也可以接收固定的激勵(lì)信號(hào)和固定的激勵(lì)增益。固定激勵(lì)信號(hào)采用固定激勵(lì)增益進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)。經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)和經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)組合在一起以生成具有第一字長(zhǎng)的激勵(lì)信號(hào)。還可以接收激勵(lì)信號(hào)的總增益信號(hào)。隨后通過利用總增益信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度來生成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)。經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)的第二字長(zhǎng)大于第一字長(zhǎng)。
具體而言，在其中一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)、自適應(yīng)編碼本增益信號(hào)、固定激勵(lì)信號(hào)和固定激勵(lì)增益信號(hào)可以具有第一字長(zhǎng)。經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)和經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)也可以具有第一字長(zhǎng)。在具體實(shí)施例中，第一字長(zhǎng)包括8位而第二字長(zhǎng)包括16位。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，自適應(yīng)編碼本包括多個(gè)條目，每個(gè)條目包含先前激勵(lì)的樣本。自適應(yīng)編碼本可以通過利用指針識(shí)別包含最老的激勵(lì)樣本來進(jìn)行管理。指針識(shí)別的條目可以由當(dāng)前激勵(lì)樣本迭寫。隨后移動(dòng)指針以識(shí)別包含下一最老的激勵(lì)樣本的條目。
具體而言，按照其中一個(gè)實(shí)施例，通過增量指針來移動(dòng)指針以識(shí)別自適應(yīng)編碼本的下一條目。在該實(shí)施例中，下一條目包含下一最老的激勵(lì)樣本。如果下一條目超出自適應(yīng)編碼本的最后條目，則指針復(fù)位以將自適應(yīng)編碼本的第一條目識(shí)別為下一條目。
本發(fā)明的重要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括利用字長(zhǎng)相對(duì)較短的激勵(lì)信號(hào)提供了高質(zhì)量的合成器。特別是，合成器利用總增益信號(hào)來標(biāo)度激勵(lì)信號(hào)以生成字長(zhǎng)較長(zhǎng)的經(jīng)標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)。例如在其中一個(gè)實(shí)施例中，合成器將長(zhǎng)度從8位到16位的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度。因此合成器在滿足合成器芯片存儲(chǔ)字長(zhǎng)有限的前提下提供了高質(zhì)量的語音。
本發(fā)明的其它技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括提供了改進(jìn)的自適應(yīng)編碼本。特別是，自適應(yīng)編碼本利用指針來跟蹤包含最老激勵(lì)樣本的條目。因此最前面的樣本可以不斷地被當(dāng)前激勵(lì)樣本迭寫而無需移動(dòng)條目堆棧。這樣就減少了自適應(yīng)編碼本的指令循環(huán)并提高了效率。
借助以下的附圖、說明書和權(quán)利要求可以容易地理解本發(fā)明的其它技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
通過以下借助附圖對(duì)本發(fā)明的描述，可以更全面地理解本發(fā)明，附圖中相同的部件采用相同的標(biāo)號(hào)。


圖1示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的語音合成器芯片的框圖；圖2示出了由按照本發(fā)明實(shí)施例的圖1芯片構(gòu)成的合成器框圖；圖3示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)編碼本的框圖；圖4示出了采用按照本發(fā)明實(shí)施例圖2合成器來合成語音的方法的流程圖；以及圖5示出了管理按照本發(fā)明實(shí)施例圖3自適應(yīng)編碼本的方法的流程圖。
通過以下借助附圖1-5的描述將會(huì)更好地理解本發(fā)明較佳實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示。正如下面將要詳細(xì)論述的那樣，圖1-5示出了合成器和采用總激勵(lì)增益把激勵(lì)信號(hào)標(biāo)度到更長(zhǎng)字長(zhǎng)的方法。因此，合成器提供了高質(zhì)量的合成語音并且容易在存儲(chǔ)字長(zhǎng)有限的合成器芯片中采用。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，自適應(yīng)編碼本和方法采用指針來跟蹤和迭寫包含最老的激勵(lì)樣本的條目。因此省去了連續(xù)移動(dòng)條目堆棧所需的指令循環(huán)并提高了效率。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的合成器芯片10的框圖。合成器芯片10包括微計(jì)算機(jī)12和譯碼器14。微計(jì)算機(jī)12包括微處理器16和ROM存儲(chǔ)器18。ROM存儲(chǔ)器1 8包括多個(gè)編碼報(bào)文20。每個(gè)編碼報(bào)文20包含位流，它帶有的指示被用于查詢報(bào)文20的固定和自適應(yīng)激勵(lì)信號(hào)、總增益值以及幀、子幀和/或樣本的LPC系數(shù)和音高延遲值。
ROM存儲(chǔ)器18進(jìn)一步包括固定激勵(lì)編碼本22、固定激勵(lì)增益表24、自適應(yīng)編碼本增益表26、總增益表28、LPC編碼本30和音高延遲模塊32。固定激勵(lì)由選定數(shù)量的等幅脈沖組成，這些脈沖用其位置和符號(hào)加以限定。脈沖位置可以在略高的位率為代價(jià)單獨(dú)直接編碼。將會(huì)理解的是，固定激勵(lì)脈沖位置的編碼技術(shù)也屬于本發(fā)明的范圍。例如，固定激勵(lì)脈沖的位置可以成對(duì)編碼以減少所需的位數(shù)。但是在本實(shí)施例中，需要額外的指令來對(duì)脈沖位置進(jìn)行譯碼。
在本實(shí)施例中，脈沖可以升序編碼，從而使位流中的第一脈沖位于最低的位置而最后的脈沖位于最高的位置。子幀中的第一脈沖以絕對(duì)位置編碼而其它脈沖相對(duì)于前面脈沖作偏移編碼。如果芯片10具有減一和下溢特征，則第i個(gè)脈沖的偏移編碼如下offset(i)＝pulse(i)-pulse(i-1)-1例如，如果在位置0、20、27和53上有四個(gè)脈沖，則編碼值分別為0、19、6和25。在合成期間，每個(gè)樣本的第一絕對(duì)脈沖位置被減一并作下溢檢驗(yàn)。如果沒有下溢，則固定激勵(lì)信號(hào)為零(0)。
fixedCB(i)＝0如果下溢，則合成器設(shè)定固定激勵(lì)的脈沖，脈沖幅度由固定激勵(lì)增益確定而極性由符號(hào)確定。
合成器隨后對(duì)下一偏移重復(fù)同一過程直到產(chǎn)生所有脈沖為止，或者換句話說，所有的偏移都減一到下溢為止。
LPC編碼本30包括LPC系數(shù)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，LPC系數(shù)為反射系數(shù)。在本實(shí)施例中，LPC編碼本30的每個(gè)矢量都包括10個(gè)反射系數(shù)K1-K10，它們以標(biāo)量量化的方式單獨(dú)編碼。每個(gè)反射系數(shù)具有自己的編碼與譯碼表并且以不同的位數(shù)編碼。K1-K10的譯碼值可以利用編碼報(bào)文20位流提供的指示在譯碼表中查找到。
固定激勵(lì)增益表24、自適應(yīng)編碼本增益表26和總增蓋表28可以標(biāo)量量化。
用編碼報(bào)文20的位流提供的指示來查表，可分別從固定激勵(lì)增益表24、自適應(yīng)編碼本增益表26和總增益表28里得到固定激勵(lì)、自適應(yīng)編碼本和總增益的信號(hào)。
固定激勵(lì)編碼本22、固定激勵(lì)增益表24和自適應(yīng)編碼本增益表26具有第一字長(zhǎng)?？傇鲆姹?8和LPC編碼本30各自包括第二字長(zhǎng)?？傮w增益表28包含總增益值以對(duì)激勵(lì)編碼本生成的長(zhǎng)度從第一字長(zhǎng)到第二字長(zhǎng)不等的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度。正如下面將要詳細(xì)論述的那樣，總增益編碼本28可以使存儲(chǔ)字長(zhǎng)有限的語音合成器芯片產(chǎn)生高質(zhì)量的合成語音。
音高延遲模塊32包含一系列音高延遲值。正如下面將要詳細(xì)論述的那樣，音高延遲值可以被自適應(yīng)編碼本用來確定自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。為了減少復(fù)雜性，音高延遲模塊32僅僅包括音高延遲的整數(shù)部分。在本實(shí)施例中，一幀的第一子幀內(nèi)的音高延遲m被編碼為(m-M_MIN)，這里M_MIN為編碼用的最小音高。其他子幀內(nèi)的音高延遲可以編碼為前面子幀的偏移。在一般情況下，第j子幀m(j)的音高延遲局限在(m(j-1)-4)-(m(j-1)+3)的范圍內(nèi)。如果(m(j-1)-4)超出M_MIN或者(m(j-1)+3)超出M_MAX的邊際情況下，則m(j)分別局限在最低或最高的八個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)，第j子幀內(nèi)的音高延遲偏移定義如下
這里mindex＝m(j)-M_MINLM＝M_MAX-M_MIN+1M_MIN＝最小音高值(當(dāng)前所用數(shù)值＝22)M_MAX＝最大音高值(當(dāng)前所用數(shù)值＝80)
譯碼器14包括線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)合成器34和普通的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器36。LPC合成器34將結(jié)合圖2作詳細(xì)描述。數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器將LPC合成器34的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換為模擬格式并將其輸出至諸如揚(yáng)聲器之類的外部設(shè)備。
合成器芯片10包括RAM存儲(chǔ)器40、算術(shù)和邏輯單元(ALU)42以及與微計(jì)算機(jī)12和譯碼器14耦合的定時(shí)器14。RAM存儲(chǔ)器40包括環(huán)形緩沖器46。自適應(yīng)編碼本48存儲(chǔ)在環(huán)形緩沖器46內(nèi)。自適應(yīng)編碼本48將結(jié)合圖3作詳細(xì)描述。ALU42根據(jù)微計(jì)算機(jī)12和譯碼器14的請(qǐng)求執(zhí)行數(shù)學(xué)計(jì)算。定時(shí)器44向微計(jì)算機(jī)12和譯碼器14提供定時(shí)功能。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，合成器10包括由德州儀器公司制造的MSP50CX芯片。MSP50CX芯片的RAM存儲(chǔ)器40只有8位寬。在本實(shí)施例中，固定激勵(lì)信號(hào)每子幀包括n個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖分配6位用于位置并分配1位用于符號(hào)。固定激勵(lì)增益信號(hào)每幀可以分配5位。確定自適應(yīng)激勵(lì)信號(hào)的音高延遲可以分配6位用于一幀的第一子幀并且對(duì)于同一幀內(nèi)其他每個(gè)子幀分配3位。自適應(yīng)增益信號(hào)可以分配4位用于每個(gè)子幀。總增益信號(hào)可以每幀分配5位。對(duì)于反射系數(shù)，K1和K2可以每幀分配6位，K3和K4可以每幀分配5位，K5、K6和K7可以每幀分配4位。余下的反射系數(shù)K8、K9和K10每幀分配3位。合成器芯片10可以包容其他實(shí)施例和位分配，也屬于本發(fā)明的范圍。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的合成器34的框圖。合成器34可以是線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)合成器。合成器34包括激勵(lì)節(jié)點(diǎn)60、總增益節(jié)點(diǎn)62和LPC濾波器34。應(yīng)當(dāng)理解，合成器34可不包括獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，所示節(jié)點(diǎn)旨在便于讀者的理解。激勵(lì)節(jié)點(diǎn)60用來接收具有第一字長(zhǎng)的激勵(lì)信號(hào)?？傇鲆婀?jié)點(diǎn)62用來接收激勵(lì)信號(hào)的總增益信號(hào)?？傇鲆婀?jié)點(diǎn)62利用總增益信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)，其具有大于第一字長(zhǎng)的第二字長(zhǎng)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，第一字長(zhǎng)可以包括8位而第二字長(zhǎng)可以具有16位。通過逐幀改變總增益，可以利用較大的總增益值將高電平信號(hào)局限在8位內(nèi)，與此同時(shí)低電平信號(hào)的有效位可以利用較小的總增益值加以維持。因此，合成器34利用較短字長(zhǎng)的激勵(lì)信號(hào)提供了高質(zhì)量的語音。
激勵(lì)節(jié)點(diǎn)60包括自適應(yīng)編碼本激勵(lì)節(jié)點(diǎn)66、自適應(yīng)編碼本增益節(jié)點(diǎn)68、固定激勵(lì)節(jié)點(diǎn)70、固定激勵(lì)增益節(jié)點(diǎn)72和加法器74。自適應(yīng)編碼本激勵(lì)節(jié)點(diǎn)66用來從自適應(yīng)編碼本48接收自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。自適應(yīng)編碼本增益節(jié)點(diǎn)68用來從自適應(yīng)編碼本增益表26中接收自適應(yīng)編碼本增益。自適應(yīng)編碼本增益節(jié)點(diǎn)68采用自適應(yīng)編碼本增益對(duì)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。通過將自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)與自適應(yīng)編碼本增益相乘對(duì)其進(jìn)行標(biāo)度。固定激勵(lì)節(jié)點(diǎn)70用來從固定激勵(lì)編碼本22接收固定激勵(lì)信號(hào)。固定激勵(lì)增益節(jié)點(diǎn)72用來從固定激勵(lì)增益表24中接收固定激勵(lì)增益。固定激勵(lì)增益節(jié)點(diǎn)72利用固定激勵(lì)增益對(duì)固定激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)。通過將固定激勵(lì)信號(hào)與固定激勵(lì)增益相乘對(duì)其進(jìn)行標(biāo)度。加法器74用來將經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)與經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)組合起來以生成激勵(lì)節(jié)點(diǎn)60的激勵(lì)信號(hào)。
LPC濾波器64用來從LPC編碼本30接收反射系數(shù)。LPC濾波器64利用反射系數(shù)合成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)以生成合成信號(hào)76。合成信號(hào)76經(jīng)過數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器36轉(zhuǎn)換并發(fā)送給外部設(shè)備。
對(duì)于MSP50C3X芯片，總增益節(jié)點(diǎn)62可以構(gòu)成LPC濾波器64的一部分。在本實(shí)施例中，總增益可以直接輸入到LPC濾波器中。因此，由硬件濾波器實(shí)現(xiàn)標(biāo)度和濾波省略了編程工作。在本實(shí)施例中，自適應(yīng)編碼本激勵(lì)節(jié)點(diǎn)66、自適應(yīng)編碼本增益節(jié)點(diǎn)68、固定激勵(lì)節(jié)點(diǎn)70、固定激勵(lì)增益節(jié)點(diǎn)72和加法器74可以包含子程序。總增益節(jié)點(diǎn)62也可以包含子程序。子程序?qū)崿F(xiàn)的計(jì)算可以模擬定點(diǎn)運(yùn)算以保留MSP50C3X芯片10的精度。
圖3示出了RAM存儲(chǔ)器40的環(huán)形緩沖器46中自適應(yīng)激勵(lì)編碼本48的框圖。緩沖器46應(yīng)該大得足以存儲(chǔ)容量等于最大音高值與子幀大小之和的激勵(lì)歷史。
自適應(yīng)編碼本48包括多個(gè)條目80，每個(gè)條目包含以前的激勵(lì)樣本。指針82用來識(shí)別包含最老的激勵(lì)樣本的條目84。自適應(yīng)編碼本84可以用CELP合成器34生成的當(dāng)前激勵(lì)樣本迭寫被識(shí)別條目84。自適應(yīng)編碼本48隨后可以移動(dòng)指針82以識(shí)別包含下一個(gè)最老的激勵(lì)樣本的另一條目。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，指針82通過增數(shù)方式移動(dòng)以識(shí)別自適應(yīng)編碼本48的下一條目86。在本實(shí)施例中，下一條目86包括下一個(gè)最老的激勵(lì)樣本。因此，指針將自適應(yīng)激勵(lì)編碼本48的條目80向下移動(dòng)以連續(xù)識(shí)別和迭寫包含最老的激勵(lì)樣本的條目。如果下一條目86超出自適應(yīng)編碼本48的最后條目88，則指針82復(fù)位以將第一條目90識(shí)別為下一條目86。這樣，當(dāng)指針到達(dá)自適應(yīng)編碼本48底部時(shí)，被復(fù)位到自適應(yīng)編碼本48的開頭。因此，條目80無需在自適應(yīng)編碼本48每次接收到當(dāng)前激勵(lì)信號(hào)時(shí)移動(dòng)，這樣自適應(yīng)編碼本48的效率得到了提高。
音高延遲92可以用來識(shí)別包含準(zhǔn)備由合成器34用作自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)的以前激勵(lì)信號(hào)的自適應(yīng)編碼本48的條目94。如上所述，為了減少復(fù)雜性，在自適應(yīng)編碼本48的搜索中只用了整數(shù)音高延遲。另外，最大允許音高延遲局限于80以限制緩沖器46的容量。如上所述，緩沖器46的容量等于最大的音高延遲與子幀容量之和。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例合成語音的方法流程圖。方法開始于步驟150，在步驟150中從總增益編碼本28接收總增益信號(hào)。隨后轉(zhuǎn)入步驟152，從LPC編碼本30接收LPC反射系數(shù)。步驟150和152接收的總增益信號(hào)和LPC反射系數(shù)可以在子幀和幀樣本中重復(fù)使用。
在另一實(shí)施例中，LPC反射系數(shù)可以線性內(nèi)插于每個(gè)子幀。由于穩(wěn)定的LPC濾波器64確保在反射系數(shù)范圍-1～1之間，所以內(nèi)插將保持穩(wěn)定。第j(j＝0，1，...，n子幀-1)子幀的內(nèi)插Ki(j)給定如下Ki(j)=(j+l)Ki+(nsubframe-j-l)-Ki(last)nsubframe]]>隨后轉(zhuǎn)入步驟154，從音高延遲模塊32接收音高延遲。接著在步驟156，從自適應(yīng)編碼本增益表26中接收自適應(yīng)編碼本增益。接著在步驟158中，從固定激勵(lì)編碼本22中接收固定激勵(lì)信號(hào)。在步驟160中，從固定激勵(lì)增益表24中接收固定激勵(lì)增益。音高延遲、自適應(yīng)編碼本增益信號(hào)、固定激勵(lì)信號(hào)和固定增益激勵(lì)信號(hào)可以在子幀樣本中重復(fù)使用。
在步驟162中，音高延遲可以用來從自適應(yīng)編碼本48中恢復(fù)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。接著在步驟164中，自適應(yīng)編碼本增益被再次用來標(biāo)度自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)以生成經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。如上所述，自適應(yīng)編碼本增益節(jié)點(diǎn)68可以對(duì)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。
接著在步驟166中，固定激勵(lì)增益可以用來標(biāo)度固定激勵(lì)信號(hào)以生成經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)。如上所述，固定激勵(lì)增益節(jié)點(diǎn)72可以對(duì)固定激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)。
如上所述，經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)激勵(lì)信號(hào)和經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)都包含第一字長(zhǎng)。第一字長(zhǎng)包含8位。接著轉(zhuǎn)入步驟168中，通過將經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)與經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)組合起來生成具有第一字長(zhǎng)的激勵(lì)信號(hào)。接著在步驟170中，利用總體增益信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成具有第二字長(zhǎng)的經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)。第二字長(zhǎng)包含16位。
隨后轉(zhuǎn)入步驟172，生成合成信號(hào)。通過利用反射系數(shù)在LPC濾波器64中合成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生合成信號(hào)。步驟172的下一步是判斷步驟174。
在判斷步驟174中判斷當(dāng)前子幀是否有下一樣本。如果當(dāng)前子幀有下一樣本，則判斷步驟174的YES分支返回步驟162，在那里從下一樣本的自適應(yīng)編碼本48中恢復(fù)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。如果當(dāng)前子幀無下一樣本，則判斷步驟174的NO分支轉(zhuǎn)入步驟176。
在判斷步驟176中判斷當(dāng)前幀是否有下一子幀。如果當(dāng)前幀有下一子幀，則判斷步驟176的YES分支返回步驟154，在那里接收下一子幀的音高延遲。如果當(dāng)前幀無下一子幀，則判斷步驟174的NO分支轉(zhuǎn)入判斷步驟178。
在判斷步驟178中判斷編碼報(bào)文20是否有下一幀。如果編碼報(bào)文20有下一幀，則判斷步驟178的YES分支返回步驟150，在那里從下一幀的總增益表28中接收總增益信號(hào)。如果編碼報(bào)文20無下一幀，則判斷步驟178的NO分支轉(zhuǎn)入程序結(jié)束。
因此，總增益信號(hào)和LPC反射系數(shù)可以重新用于子幀和幀樣本。音高延遲、自適應(yīng)編碼本增益信號(hào)、固定激勵(lì)信號(hào)和固定激勵(lì)增益信號(hào)可以重新用于子幀樣本。但是在每個(gè)樣本中，利用音高延遲接收新的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。另外在每個(gè)樣本中，由合成器34確定新的標(biāo)度自適應(yīng)編碼本激勵(lì)樣本、標(biāo)度固定激勵(lì)樣本、激勵(lì)樣本和標(biāo)度激勵(lì)樣本。由子幀和幀樣本重新利用信號(hào)的不同方法也屬于本發(fā)明的范圍。
對(duì)于MSP503CX芯片實(shí)施例而言，子幀大小、每幀的子幀數(shù)、每個(gè)子幀的脈沖數(shù)、存儲(chǔ)器容量以及所需的位速率都是可以改變的。在其中一個(gè)實(shí)施例中，子幀大小為64，每幀的子幀數(shù)為2，每個(gè)子幀的脈沖數(shù)為4，這種情況下的位速率為8.2kb/s，而緩沖器所需RAM包括190個(gè)存儲(chǔ)位置。在低位速率實(shí)施例中，子幀大小為64，每幀的子幀數(shù)為4，每個(gè)子幀的脈沖數(shù)為3，這種情況下的位速率為5.7kb/s。所需RAM與上述實(shí)施例相同。在高位速率實(shí)施例中，子幀大小為40，每幀的子幀數(shù)為2，每個(gè)子幀的脈沖數(shù)為4，這種情況下的位速率為13.1kb/s。緩沖器所需RAM包括160個(gè)存儲(chǔ)位置。
圖5示出了自適應(yīng)編碼本48管理方法的流程圖。方法開始于步驟200，在那里指針82識(shí)別包含最老的激勵(lì)樣本的條目84。接著轉(zhuǎn)入步驟202，從音高延遲模塊32接收編碼報(bào)文20當(dāng)前子幀的音高延遲92。
接著在步驟204中，利用音高延遲92識(shí)別包含當(dāng)前樣本的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)的條目94。音高延遲92用作老的指針82的偏移。在步驟206中，可以恢復(fù)音高延遲92識(shí)別的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)可以被合成器34用來生成激勵(lì)信號(hào)，該激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過標(biāo)度和合成提供合成語音。合成器34生成的激勵(lì)信號(hào)也可以反饋給自適應(yīng)編碼本48以更新激勵(lì)歷史。在步驟210中，自適應(yīng)編碼本48可以用接收自合成器34的當(dāng)前激勵(lì)樣本來迭寫指針識(shí)別的條目84。
接著在步驟212中，指針82增數(shù)以識(shí)別包含下一個(gè)最老的激勵(lì)樣本的下一條目86。在判斷步驟214中，判斷下一條目86是否超出自適應(yīng)編碼本48的最后條目88。如果下一條目86超出最后條目88，則YES分支轉(zhuǎn)入步驟216。在步驟216中，指針82復(fù)位以將第一條目90識(shí)別為下一條目86。步驟216轉(zhuǎn)入判斷步驟218。返回判斷步驟214，如果下一條目86沒有超出最后條目88，則判斷步驟214的NO分支轉(zhuǎn)入判斷步驟218。
在判斷步驟218中判斷當(dāng)前子幀是否有下一樣本。如果當(dāng)前子幀有下一樣本，則判斷步驟218的YES分支返回步驟204，在那里由音高延遲識(shí)別包含下一(現(xiàn)在為當(dāng)前)樣本的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)的條目。由于指針82已增數(shù)，所以自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)不同于以前的樣本。如果當(dāng)前子幀無下一樣本，則判斷步驟218的NO分支轉(zhuǎn)入步驟220。
在判斷步驟220中判斷當(dāng)前幀是否有下一子幀。如果當(dāng)前幀有下一子幀，則判斷步驟220的YES分支返回步驟202，在那里接收下一(現(xiàn)在為當(dāng)前)子幀的音高延遲。如果當(dāng)前幀無下一子幀，則判斷步驟220的NO分支轉(zhuǎn)入判斷步驟222。
在判斷步驟222中判斷編碼報(bào)文20是否有下一幀。如果編碼報(bào)文20有下一幀，則判斷步驟222的YES分支返回步驟202，在那里接收下一(現(xiàn)在為當(dāng)前)幀的第一子幀的音高延遲。如果編碼報(bào)文20無下一幀，則判斷步驟222的NO分支轉(zhuǎn)入程序結(jié)束。因此，音高延遲值可以為子幀的樣本重復(fù)使用并且可以接收每個(gè)新子幀和幀的新音高延遲。
雖然借助實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，但是它們對(duì)本發(fā)明并無限定作用。本發(fā)明的精神和范圍由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種合成語音的方法，其特征在于包括以下步驟接收音高延遲；利用音高延遲從自適應(yīng)編碼本中恢復(fù)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)；接收自適應(yīng)編碼本增益；利用自適應(yīng)編碼本增益對(duì)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)；接收固定的激勵(lì)信號(hào)；接收固定的激勵(lì)增益；利用固定激勵(lì)增益對(duì)固定激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)；將經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)和經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)組合在一起以生成具有第一字長(zhǎng)的激勵(lì)信號(hào)；接收激勵(lì)信號(hào)的總增益信號(hào)；以及利用總增益信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)所具有的第二字長(zhǎng)大于第一字長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一字長(zhǎng)包含8位而第二字長(zhǎng)包含16位。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)、自適應(yīng)編碼本增益信號(hào)、固定激勵(lì)信號(hào)和固定激勵(lì)增益信號(hào)包含第一字長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于第一字長(zhǎng)包含8位而第二字長(zhǎng)包含16位。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)和經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)包含第一字長(zhǎng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于第一字長(zhǎng)包括8位而第二字長(zhǎng)包括16位。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟接收LPC系數(shù)信號(hào)；以及利用LPC系數(shù)信號(hào)合成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)以生成合成信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于LPC系數(shù)為反射系數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于LPC系數(shù)信號(hào)和合成信號(hào)包含第二字長(zhǎng)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于第一字長(zhǎng)包括8位而第二字長(zhǎng)包括16位。
11.一種對(duì)包括多個(gè)條目的自適應(yīng)編碼本進(jìn)行管理的方法，每個(gè)條目包含先前激勵(lì)的樣本，其特征在于包括以下步驟借助指針來識(shí)別包含最老的激勵(lì)樣本的條目；用當(dāng)前激勵(lì)樣本迭寫被識(shí)別的條目；以及移動(dòng)指針以識(shí)別包含下一最老的激勵(lì)樣本的另一條目。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于包含下一最老的激勵(lì)樣本的條目是接在被迭寫條目之后的下一條目。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于移動(dòng)指針以識(shí)別包含下一最老的激勵(lì)樣本的另一條目的步驟進(jìn)一步包括通過指針增數(shù)以識(shí)別自適應(yīng)編碼本的下一條目，所述下一條目包含下一最老的的激勵(lì)樣本；判斷下一條目是否超出自適應(yīng)編碼本的最后條目；以及如果下一條目超出了自適應(yīng)編碼本的最后條目，則指針復(fù)位以將自適應(yīng)編碼本的第一條目識(shí)別為下一條目。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟接收識(shí)別包含自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)條目的指針的音高延遲；以及從音高延遲識(shí)別的條目中恢復(fù)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)。
15.一種編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)合成器，其特征在于包括接收具有第一字長(zhǎng)的激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)節(jié)點(diǎn)；接收激勵(lì)信號(hào)的總增益信號(hào)的總增益節(jié)點(diǎn)；以及利用總增益信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)的總增益節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)所具有的第二字長(zhǎng)大于第一字長(zhǎng)。
16.如權(quán)利要求15所述的CELP合成器，其特征在于第一字長(zhǎng)包括8位而第二字長(zhǎng)包括16位。
17.如權(quán)利要求15所述的CELP合成器，其特征在于進(jìn)一步包括接收自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)節(jié)點(diǎn)；接收自適應(yīng)編碼本增益并利用自適應(yīng)編碼本增益對(duì)自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)的自適應(yīng)編碼本增益節(jié)點(diǎn)；接收固定激勵(lì)信號(hào)的固定激勵(lì)節(jié)點(diǎn)；接收固定激勵(lì)增益并利用固定激勵(lì)增益對(duì)固定激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度以生成經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)的固定激勵(lì)增益節(jié)點(diǎn)；以及將經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)和經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)組合在一起以生成激勵(lì)信號(hào)的加法器。
18.如權(quán)利要求17所述的CELP合成器，其特征在于自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)、自適應(yīng)激勵(lì)增益、經(jīng)過標(biāo)度的自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)、固定激勵(lì)信號(hào)、固定激勵(lì)增益和經(jīng)過標(biāo)度的固定激勵(lì)信號(hào)包含第一字長(zhǎng)。
19.如權(quán)利要求15所述的CELP合成器，其特征在于進(jìn)一步包含接收反射系數(shù)信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)濾波器；接收經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)的LPC濾波器；以及利用反射系數(shù)合成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)以生成合成信號(hào)的LPC濾波器。
20.如權(quán)利要求17所述的CELP合成器，其特征在于進(jìn)一步包括自適應(yīng)編碼本，其包括多個(gè)條目，每個(gè)條目包含以前的激勵(lì)樣本；識(shí)別包含最老的激勵(lì)樣本的條目的指針；用當(dāng)前激勵(lì)樣本迭寫被識(shí)別條目的自適應(yīng)編碼本；以及移動(dòng)指針以識(shí)別包含另一包含下一最老的激勵(lì)樣本的條目的自適應(yīng)編碼本。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大大緩解或基本消除現(xiàn)有語音合成器存在問題的合成器和方法。根據(jù)本發(fā)明,通過接收自適應(yīng)編碼本激勵(lì)信號(hào)和自適應(yīng)編碼本增益或固定激勵(lì)信號(hào)和固定的激勵(lì)增益或激勵(lì)信號(hào)的總增益信號(hào),語音合成器對(duì)語音進(jìn)行合成。通過利用自適應(yīng)編碼本增益或固定激勵(lì)增益或總增益信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度來生成經(jīng)過標(biāo)度的激勵(lì)信號(hào)。
文檔編號(hào)G10L19/00GK1186996SQ98103939
公開日1998年7月8日 申請(qǐng)日期1998年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月2日
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