JPH0519799A - Voice synthesizing circuit - Google Patents
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- JPH0519799A JPH0519799A JP3170827A JP17082791A JPH0519799A JP H0519799 A JPH0519799 A JP H0519799A JP 3170827 A JP3170827 A JP 3170827A JP 17082791 A JP17082791 A JP 17082791A JP H0519799 A JPH0519799 A JP H0519799A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、波形符号化方式の一種
である差分符号化方式を用いた音声合成回路に関し、特
に簡単な外付け回路により波形振幅のダイナミックレン
ジを大きくとれ、良質な音声を出力出来る音声合成集積
回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speech synthesizing circuit using a differential coding system which is a kind of waveform coding system, and in particular, a simple external circuit allows a wide dynamic range of waveform amplitude to be obtained and a high quality speech system. A speech synthesis integrated circuit capable of outputting
【0002】[0002]
【従来の技術】初めに、従来の音声合成集積回路におい
て行われていた差分符号化方式の代表的な2種類のDP
CM(Differential Pulse Cod
e Modulation)方式およびADPCM(A
daptive Differential Puls
e Code Modulation)方式と波形振幅
のダイナミックレンジについて説明する。2. Description of the Related Art First, two typical DPs of a differential encoding method used in a conventional speech synthesis integrated circuit.
CM (Differential Pulse Cod)
e Modulation) method and ADPCM (A
daptive Differential Pulses
The e Code Modulation method and the dynamic range of the waveform amplitude will be described.
【0003】図6(a)〜(c)は3ビット,4ビット
および5ビットのPCM信号の波形図である。ディジタ
ルコードで音声信号を扱う場合、まず図6(a)に示し
たようにある周期Tでサンプリングして、各サンプリン
グした値に対して量子化し、量子化値に対応した符号に
置き換えたものをPCM(Pulse Code Mo
dulation)といい、一般にはA/Dコンバータ
の出力値がPCMコードである。図6の斜線で示した部
分が量子化による誤差で、量子化誤差と呼ばれている。
この符号化方式は、アナログ信号に対して量子化誤差を
少なく符号化を試みようとすると、図6(b)、図6
(c)のようにビット数を4ビット,5ビットと多く必
要とし、その情報量が増える。FIGS. 6A to 6C are waveform diagrams of 3-bit, 4-bit and 5-bit PCM signals. When a voice signal is handled by a digital code, first, as shown in FIG. 6A, sampling is performed at a certain cycle T, each sampled value is quantized, and a code corresponding to the quantized value is replaced. PCM (Pulse Code Mo
The output value of the A / D converter is a PCM code. The shaded portion in FIG. 6 is an error due to quantization, which is called a quantization error.
In this encoding method, if an attempt is made to encode an analog signal with less quantization error, the encoding method shown in FIG.
As shown in (c), the number of bits is as large as 4 bits and 5 bits, and the amount of information increases.
【0004】このPCM方式の音質改善並びに情報量削
減として考え出されたのがDPCM方式で、音声信号の
相関性を利用し、図7(a)に示したように前の音声信
号との差分値に対してPCM符号化を行ったものであ
る。つまり、同じビット数であれば、差分値に対して割
り当てた方がより良質な音声を合成することが出来、ま
た逆に同程度の音質で良ければDPCMの符号ビットを
少なくでき音声データの情報圧縮を行うことも出来る。The DPCM method was conceived as an improvement of the sound quality and a reduction of the amount of information in the PCM method, which utilizes the correlation of the audio signals and makes a difference from the previous audio signal as shown in FIG. 7 (a). The value is PCM-encoded. That is, if the number of bits is the same, better quality voice can be synthesized by assigning to the difference value, and conversely, if the sound quality is similar, the DPCM code bit can be reduced and voice data information can be obtained. It can also be compressed.
【0005】このDPCM方式においては、差分値に対
してのPCMであるため、量子化のための量子化幅が一
定であり、急激な音声信号の振幅変化や、あまりにも緩
慢な音声信号の場合はひずみや雑音(これらはオーバー
ロードひずみ及び粒状ノイズと呼ばれる)となって現れ
る。In this DPCM system, since it is PCM with respect to the difference value, the quantization width for quantization is constant, and in the case of an abrupt audio signal amplitude change or an excessively slow audio signal. Appears as distortion and noise (these are called overload distortion and granular noise).
【0006】さらにDPCMに対して適応符号化の考え
方を導入してより高能率に音声信号を符号化したもの
が、ADPCM方式である。Further, the ADPCM system is a system in which the concept of adaptive coding is introduced to DPCM to code a voice signal with higher efficiency.
【0007】このADPCM方式は、差分信号値の量子
化幅Δi を前のサンプル値から定める方法である。すな
わち、前のサンプルの量子化幅をΔi-1 とすると次のサ
ンプル量子化幅Δi は、k・Δi-1 で定められる。この
量子化係数kの値は前のサンプルの振幅値の関数として
定めるものである。This ADPCM method is a method of determining the quantization width Δ i of the difference signal value from the previous sample value. That is, assuming that the quantization width of the previous sample is Δ i−1 , the next sample quantization width Δ i is determined by k · Δ i−1 . The value of this quantized coefficient k is defined as a function of the amplitude value of the previous sample.
【0008】例えば、次の表1に3ビットで量子化を行
う場合の量子化計数kの与え方を示す。For example, the following Table 1 shows how to give the quantization count k when performing quantization with 3 bits.
【0009】[0009]
【表1】 [Table 1]
【0010】3ビットで量子化する場合、最上位の1桁
は符号ビットとして割り当てられるので残りの2ビット
が振幅の絶対値を示す。そして、この2ビットの振幅値
の中で、表の矢印で示す値の半値に相当する振幅値以上
のコードに符号化された場合は、次のサンプルの量子化
幅が大きくなるようにkの値を1よりも大きくする。逆
に、半値に相当する振幅値よりも小さな振幅の値であっ
た場合は、前の量子化幅よりも減少させるため、kを1
より小さくする。但し、ADPCMにおいては、量子化
幅の最大値と最小値を定めておき、必要以上に小さくな
ったり、逆に大きくなったりすることがないようにしな
ければならない。When quantizing with 3 bits, the most significant one digit is assigned as a sign bit, and the remaining 2 bits indicate the absolute value of the amplitude. Then, in the 2-bit amplitude value, when encoded into a code having an amplitude value equal to or larger than the half value of the value indicated by the arrow in the table, k of k is set so as to increase the quantization width of the next sample. Make the value greater than 1. On the other hand, when the amplitude value is smaller than the amplitude value corresponding to the half value, k is set to 1 in order to reduce the amplitude value from the previous quantization width.
Make it smaller. However, in ADPCM, it is necessary to determine the maximum and minimum values of the quantization width so that the quantization width does not become unnecessarily small and vice versa.
【0011】基本的には、適応化された量子化幅Δによ
る量子化結果が、絶対値が常に許容レベルの中央付近に
あうようにして、オーバーロードひずみの状態(許容レ
ベルの上限に近づく状態)にも、粒状ノイズ(許容レベ
ルの下限に近づく状態)にもおちいらないようにする方
式である。図7(b)にΔが変化しながら符号化されて
行く様子を示す。また、一般に用いられている2〜5ビ
ットの時の量子化係数を表2に示す。Basically, the quantization result by the adapted quantization width Δ is set so that the absolute value is always in the vicinity of the center of the permissible level, and the overload distortion state (the state near the upper limit of the permissible level). ) And granular noise (a state near the lower limit of the allowable level). FIG. 7B shows a state in which Δ is changed and encoded. Table 2 shows the commonly used quantized coefficients for 2 to 5 bits.
【0012】[0012]
【表2】 [Table 2]
【0013】以上は、音声符号化についての説明である
が、音声合成においては前述した符号化の逆の動作によ
り復号することで実現し、量子化係数に関しては、符号
化に用いた値と同じ値を用いることで復号化する。The above is a description of speech coding. However, in speech synthesis, it is realized by decoding by the reverse operation of the above-described coding, and the quantization coefficient is the same as the value used for coding. Decrypt by using the value.
【0014】次に、波形振幅のダイナミックレンジにつ
いて説明する。差分値データを格納しておくデータRO
Mの差分値は、図8(a)に示すように、必ず波形振幅
のダイナミックレンジ範囲内に納まらなければならな
い。Next, the dynamic range of the waveform amplitude will be described. Data RO that stores difference value data
The difference value of M must be within the dynamic range of the waveform amplitude, as shown in FIG.
【0015】もし、波形振幅のダイナミックレンジの下
限内に納まらない波形を分析し格納しておくと、一般に
は図8(b)に示したような波形として音声合成され
る。また、図8(b)ではかなり高い高調波成分を持つ
ため、その改良形として、図8(c)に示したように最
高振幅レベルにダイナミックレンジの下限範囲を越えた
時のみ固定するようにしているものもある。なお、波形
振幅のダイナミックレンジの上限を越えるような場合
は、図8(a)〜(c)に対応して図8(d)〜(f)
のような波形となる。If a waveform that does not fall within the lower limit of the dynamic range of the waveform amplitude is analyzed and stored, generally speech is synthesized as a waveform as shown in FIG. 8 (b). In addition, since the harmonic components in FIG. 8 (b) are considerably high, as a modification thereof, as shown in FIG. 8 (c), the maximum amplitude level is fixed only when the lower limit of the dynamic range is exceeded. Some have. When the upper limit of the dynamic range of the waveform amplitude is exceeded, the waveforms shown in (d) to (f) of FIG.
It becomes a waveform like.
【0016】DPCM方式による音声合成集積回路の従
来例について、図9のブロック図を用いて説明する。こ
の回路は、DPCM方式の復号に使用される加算器11
aと、この加算出力を累算する累算器12と、この累算
出力のディジタル信号をアナログ信号に変換するD/A
コンバータ13と、累算出力を一時記憶する作業レジス
タ14と、差分値を一時格納する差分値レジスタ15
と、差分値データを格納してあるデータROM16と、
このデータROM16のデータ番地を指し示すメモリア
ドレスレジスタ17と、このメモリアドレスレジスタ1
7の値を増分させるインクリメンタ18とからなってい
る。A conventional example of the voice synthesis integrated circuit of the DPCM system will be described with reference to the block diagram of FIG. This circuit includes an adder 11 used for DPCM decoding.
a, an accumulator 12 that accumulates the added output, and a D / A that converts the digital signal of the cumulative calculation force into an analog signal.
The converter 13, the working register 14 for temporarily storing the cumulative calculation force, and the difference value register 15 for temporarily storing the difference value
And a data ROM 16 storing difference value data,
A memory address register 17 indicating the data address of the data ROM 16 and the memory address register 1
And an incrementer 18 for incrementing the value of 7.
【0017】メモリアドレスレジスタ17で指し示され
る読出し専用メモリ等で構成されたデータROM16の
番地の差分データを読出し、この差分データを差分値レ
ジスタ15に一旦格納する。格納された差分値データを
作業レジスタ14に格納されている前の復号値と加算器
11aを用いて加算する。この加算結果は新たな復号値
として作業レジスタ14とD/Aコンバータ13へ転送
され、D/Aコンバータ13により、ディジタル復号信
号からアナログ復号信号へ変換され出力する。さらにメ
モリアドレスレジスタ17をインクリメンタ18により
増分し、次のアドレスデータを設定し、この動作を順次
繰り返すことで音声合成を行う。The difference data at the address of the data ROM 16 constituted by a read-only memory or the like pointed to by the memory address register 17 is read and this difference data is temporarily stored in the difference value register 15. The stored difference value data is added to the previous decoded value stored in the work register 14 using the adder 11a. The addition result is transferred to the work register 14 and the D / A converter 13 as a new decoded value, and is converted from the digital decoded signal to the analog decoded signal by the D / A converter 13 and output. Further, the memory address register 17 is incremented by the incrementer 18, the next address data is set, and this operation is sequentially repeated to perform voice synthesis.
【0018】次にADPCM符号を用いた従来の音声合
成集積回路の動作について、図10のブロック図を用い
て説明する。この回路は、ADPCM方式の復号処理に
使用される加減算器51aと、この加減出力を累算する
累算器12と、この累算出力のディジタル信号からアナ
ログ信号に変換するD/Aコンバータ13と、加減出力
を一時記憶する作業レジスタ52と、ADPCM符号を
一時格納する符号レジスタ53と、ADPCMを格納し
てあるデータROM16と、このデータROM16のデ
ータ番地を指し示すメモリアドレスレジスタ17と、こ
のメモリアドレスレジスタ17の値を増分させるインク
リメンタ18と、符号レジスタ53の値を基にして量子
化係数を選択する量子化係数選択器54と、量子化係数
を格納しておく量子化係数テーブル55と、量子化計数
を一時格納しておく量子化係数レジスタ56と、量子化
係数と前の復号処理に用いた量子化幅と量子化係数との
乗算処理を行う乗算器57と、この乗算出力を一時記憶
する作業レジスタ58と、乗算結果を格納する乗算レジ
スタ59とからなる。Next, the operation of the conventional speech synthesis integrated circuit using the ADPCM code will be described with reference to the block diagram of FIG. This circuit includes an adder / subtractor 51a used for ADPCM decoding processing, an accumulator 12 that accumulates the added / subtracted output, and a D / A converter 13 that converts a digital signal of the cumulative calculation power into an analog signal. , A work register 52 for temporarily storing an adjustable output, a code register 53 for temporarily storing an ADPCM code, a data ROM 16 for storing ADPCM, a memory address register 17 for indicating a data address of the data ROM 16, and a memory address An incrementer 18 that increments the value of the register 17, a quantized coefficient selector 54 that selects a quantized coefficient based on the value of the code register 53, a quantized coefficient table 55 that stores the quantized coefficient, Quantization coefficient register 56 for temporarily storing the quantized count, the quantized coefficient and the amount used in the previous decoding process. A multiplier 57 for multiplying process between the step size and the quantization coefficients, the work register 58 for temporarily storing the multiplication output consists multiplication register 59. for storing the multiplication result.
【0019】メモリアドレスレジスタ17で指示される
読出し専用メモリ等で構成されたデータROM16の番
地のADPCM符号データを読出し、ADPCM符号デ
ータを符号レジスタ53に一旦格納する。格納されたA
DPCM符号の負号部(S)は振幅レベルが正か負かの
判別に相当する加算/減算の切替え制御のための制御信
号として加減算器51aに送られる。The ADPCM code data at the address of the data ROM 16 constituted by a read-only memory or the like designated by the memory address register 17 is read, and the ADPCM code data is temporarily stored in the code register 53. Stored A
The negative sign portion (S) of the DPCM code is sent to the adder / subtractor 51a as a control signal for addition / subtraction switching control corresponding to the determination of whether the amplitude level is positive or negative.
【0020】ADPCMの負号部(S)以外の振幅情報
は、量子化係数選択器54の選択制御信号として送ら
れ、量子化係数選択器54は符号レジスタ53から送ら
れてきた信号をもとにして量子化係数テーブル55から
該当する量子化係数を選択する。選出された量子化係数
は量子化係数レジスタ56に格納される。Amplitude information other than the negative sign part (S) of ADPCM is sent as a selection control signal of the quantization coefficient selector 54, and the quantization coefficient selector 54 uses the signal sent from the code register 53 as a basis. Then, the corresponding quantized coefficient is selected from the quantized coefficient table 55. The selected quantized coefficient is stored in the quantized coefficient register 56.
【0021】すでに前の復号処理に用いた量子化幅が作
業レジスタ58に格納されたいるので、乗算器57を用
いて量子化係数レジスタ56と作業レジスタ58との内
容との乗算を行い、新しい量子化幅を乗算レジスタ59
に格納する。Since the quantization width used in the previous decoding process is already stored in the working register 58, the multiplier 57 is used to multiply the contents of the quantization coefficient register 56 and the working register 58, and a new value is obtained. Quantization width multiplication register 59
To store.
【0022】乗算レジスタ59の値を基準として加減算
器51aと累算器12と作業レジスタ52を用いてAD
PCM符号のデータに基づいた回数分加算/減算を繰り
返すことで累算し復号化を行う。復号されたディジタル
信号は、D/Aコンバータ13によりアナログ復号信号
へ変換され出力する。さらに、メモリアドレスレジスタ
17をインクリメンタ18により増分し、次のアドレス
データを設定し、この動作を順次繰り返すことで音声合
成を行う。AD is performed using the adder / subtractor 51a, accumulator 12 and work register 52 with the value of the multiplication register 59 as a reference.
Accumulation and decoding are performed by repeating addition / subtraction for the number of times based on the data of the PCM code. The decoded digital signal is converted into an analog decoded signal by the D / A converter 13 and output. Further, the memory address register 17 is incremented by the incrementer 18, the next address data is set, and this operation is sequentially repeated to perform voice synthesis.
【0023】[0023]
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
差分符号化方式を用いた音声合成集積回路は、差分符号
を復号した時に音声合成集積回路が有する波形振幅レベ
ルのダイナミックレンジ範囲内に必ず納まるように分析
したものを差分符号としていたため、音声合成すべき波
形の振幅レベルがそのほとんどの時間で小さい場合で
も、ある一点において高いレベルがあるとその値により
全体の振幅レベルのダイナミックレンジが決められてま
い、全体として音声のパワー成分が小さいものとなり良
質の音声合成が実現し難かった。As described above, the speech synthesis integrated circuit using the conventional differential encoding method is always within the dynamic range of the waveform amplitude level of the speech synthesis integrated circuit when the differential code is decoded. Since the difference code was used to analyze so that it would fit, even if the amplitude level of the waveform to be speech-synthesized was small at most of the time, if there was a high level at a certain point, that value would cause the dynamic range of the entire amplitude level to change. It was not decided, and the power component of the voice was small as a whole, and it was difficult to achieve good voice synthesis.
【0024】本発明の目的は、このような問題を解決
し、忠実な波形復号ができ良好な音質を得られる音声合
成回路を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above problem and to provide a speech synthesis circuit which can perform faithful waveform decoding and obtain good sound quality.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】本発明の構成は、差分符
号を記憶する記憶手段と、この記憶手段からの差分符号
を読出す読出手段と、読出された前記差分符号から音声
信号へ複合する加減算手段と、この加減算手段の出力を
アナログ信号に変換し合成された波形を出力する出力手
段とを含む音声合成回路において、前記加減算手段の出
力から前記差分符号の復号動作において波形振幅レベル
のダイナミックレンジの下限または上限を越えたことを
知らせるオーバー出力を出力する演算情報出力手段と、
この演算情報出力手段のオーバー出力と前記出力手段の
出力とを加算するアナログ信号加算手段とを付加したこ
とを特徴とする。According to the present invention, a storage means for storing a differential code, a reading means for reading out the differential code from the storage means, and a composite audio signal from the read differential code are combined. In a voice synthesizing circuit including an adding / subtracting means and an output means for converting an output of the adding / subtracting means into an analog signal and outputting a synthesized waveform, a dynamic of a waveform amplitude level in an operation of decoding the differential code from an output of the adding / subtracting means Computation information output means for outputting an over output indicating that the lower limit or upper limit of the range has been exceeded,
It is characterized in that an analog signal adding means for adding the over output of the calculation information output means and the output of the output means is added.
【0026】[0026]
【実施例】図1(a),(b)は本発明の一実施例のブ
ロック図およびその外付け回路の回路図であり、DPC
M符号化方式による音声合成集積回路について波形振幅
レベルのダイナミックレンジを拡張させる回路を示して
いる。また、図2(a),(b)は本実施例による符号
化前の原波形図および復号化後の波形図を示す。1 (a) and 1 (b) are a block diagram of an embodiment of the present invention and a circuit diagram of its external circuit.
2 shows a circuit for expanding the dynamic range of a waveform amplitude level in a speech synthesis integrated circuit by the M coding method. 2 (a) and 2 (b) show an original waveform diagram before encoding and a waveform diagram after decoding according to the present embodiment.
【0027】本実施例は、従来例の図9に対しUDFフ
ラグ19が付加された回路となっている。すなわち、D
PCMの復号に使用される加算器11と、累算器12
と、ディジタル信号からアナログ信号に変換するD/A
コンバータ13と、作業レジスタ14と、差分値を一時
格納する差分値レジスタ15と、差分値を格納してある
データROM16と、このデータROM16のデータ番
地を指し示すメモリアドレスレジスタ17と、このメモ
リアドレスレジスタ17を増分させるインクリメンタ1
8と、加算器11が演算中にアンダーフローした状態の
情報を保持するUDFフラグ19とから構成される。This embodiment is a circuit in which a UDF flag 19 is added to the conventional example shown in FIG. That is, D
Adder 11 used for PCM decoding and accumulator 12
And a D / A that converts a digital signal to an analog signal
The converter 13, the work register 14, the difference value register 15 for temporarily storing the difference value, the data ROM 16 storing the difference value, the memory address register 17 indicating the data address of the data ROM 16, and the memory address register Incrementer 1 for incrementing 17
8 and a UDF flag 19 which holds information on a state where the adder 11 underflows during calculation.
【0028】図1(b)は、図1(a)の外付け回路の
回路図で、図1(a)の音声集積回路21に、抵抗R1
〜R4および演算増幅器A1とからなる減算回路を付加
したものである。抵抗R1〜R4は単に減算のみを考え
るのであれば、全て等しい抵抗値をとるだけでよく、利
得を減算動作と同時に実現するには、抵抗R1、R3の
値を等しくしておき、さらに抵抗R2、R4の値を等し
くし、この2者間の値を異なった値とすれば利得も同時
に得ることが出来る。FIG. 1 (b) is a circuit diagram of the external circuit of FIG. 1 (a). The voice integrated circuit 21 of FIG. 1 (a) has a resistor R1.
˜R4 and an operational amplifier A1 are added. If only the subtraction is considered, the resistors R1 to R4 need only have the same resistance value. To realize the gain at the same time as the subtraction operation, the resistors R1 and R3 have the same value, and the resistance R2 is further set. , R4 are made equal and the values of these two are made different, the gain can be obtained at the same time.
【0029】初めに、波形振幅レベルのダイナミックレ
ンジの拡張無しの普通の音声合成(DPCMの復号)に
ついて説明する。メモリアドレスレジスタ17で指示さ
れるデータROM16の番地の差分データを読出し、こ
の差分データを差分値レジスタ15に一旦格納する。格
納された差分値データと作業レジスタ14に格納されて
いる前の復号値とを、加算器11にて加算する。この加
算結果は新たな復号値として作業レジスタ14とD/A
コンバータ13へ転送され、D/Aコンバータ13によ
りアナログ信号へ変換され出力される。First, a normal speech synthesis (DPCM decoding) without expanding the dynamic range of the waveform amplitude level will be described. The difference data at the address of the data ROM 16 designated by the memory address register 17 is read, and this difference data is temporarily stored in the difference value register 15. The adder 11 adds the stored difference value data and the previous decoded value stored in the work register 14. The addition result is added to the work register 14 and the D / A as a new decoded value.
The data is transferred to the converter 13, converted into an analog signal by the D / A converter 13, and output.
【0030】通常の音声合成時においては、加算器11
の演算結果は、波形振幅のダイナミックレンジ範囲内に
必ず納まることが前提にしているので、アンダーフロー
が発生することがなく、UDFフラグ19は常に論理値
“0”(GND電位の値)を保持している。つまり、G
ND電位とAVO電位の減算出力が、図1(b)の外付
け回路によって実現される。During normal speech synthesis, the adder 11
Since it is assumed that the calculation result of (1) always falls within the dynamic range of the waveform amplitude, underflow does not occur and the UDF flag 19 always holds the logical value "0" (value of GND potential). is doing. That is, G
The subtraction output of the ND potential and the AVO potential is realized by the external circuit of FIG.
【0031】次に、本実施例の波形振幅レベルのダイナ
ミックレンジ拡張について説明する。ここでは、図2
(a)のように、波形振幅レベルのダイナミックレンジ
の範囲の下限に納まらないような波形が、データROM
16に書き込まれているものとする。波形振幅レベルの
ダイナミックレンジの範囲内に納まっている時は、波形
振幅レベルのダイナミックレンジの格調無しの時と同一
動作となる。しかし、波形振幅レベルのダイナミックレ
ンジ範囲外へ復号されると(つまり無理に差分データを
加算させると)、加算器11の出力がアンダーフローを
発生することになり、UDFフラグ19が論理値“1”
(Vdd電位の値)を保持し出力することとなる。Next, the expansion of the dynamic range of the waveform amplitude level of this embodiment will be described. Here, in FIG.
As shown in (a), a waveform whose waveform amplitude level does not fall within the lower limit of the dynamic range is stored in the data ROM.
16 is written. When the waveform amplitude level is within the dynamic range, the operation is the same as when the waveform amplitude level dynamic range is not adjusted. However, if it is decoded outside the dynamic range of the waveform amplitude level (that is, if the difference data is forced to be added), the output of the adder 11 will cause an underflow, and the UDF flag 19 will have a logical value of "1". ”
(Value of Vdd potential) is held and output.
【0032】この場合のAOUT出力波形は、図2
(b)に示したようになる。このAOUT信号の電位と
UDF信号の電位Vddが、図1(b)に示した減算器
により減算されるので、外付け回路の出力OUTから
は、オーバーフロー部分が重ね合された忠実な波形が出
力される。このUDFフラグ19の解除はオーバーフロ
ーにより行う。但し、図1(b)の演算増幅器A1の電
源電圧+Vccと−Vccとは、|Vcc|〉|2・V
dd|とする。The AOUT output waveform in this case is shown in FIG.
It becomes as shown in (b). Since the potential of the AOUT signal and the potential Vdd of the UDF signal are subtracted by the subtractor shown in FIG. 1B, the output OUT of the external circuit outputs a faithful waveform in which the overflow portion is superimposed. To be done. The release of the UDF flag 19 is performed by overflow. However, the power supply voltages + Vcc and -Vcc of the operational amplifier A1 in FIG. 1B are | Vcc |> | 2.V
dd |.
【0033】図3(a),(b)は本発明の第2の実施
例のブロック図およびその外付け回路の回路図を示し、
第1の実施例のUDFフラグ19の代りにOVFフラグ
20が用いられている場合を示している。すなわち、こ
のOVFフラグ20は、加算器11が演算中にオーバー
フローした状態の情報を保持する。FIGS. 3A and 3B are a block diagram of the second embodiment of the present invention and a circuit diagram of its external circuit,
The case where the OVF flag 20 is used instead of the UDF flag 19 of the first embodiment is shown. That is, the OVF flag 20 holds information on a state in which the adder 11 overflows during calculation.
【0034】図3(b)は、図3(a)の音声集積回路
21に、抵抗R1,R2,R5と、演算増幅器A1とか
らなる。反転加算回路を付加して構成される。ここで、
抵抗R1,R2,R5は加算のみを考えるのであれば全
て等しい抵抗値をとるが、利得を加算動作と同時に実現
するには、抵抗R1,R5の値を等しくしておき、抵抗
R2の値を異なった値とすれば利得も同時に得ることが
出来る。さらに、低域ろ波動作も行わせたい場合は、抵
抗R2に並列に容量を追加するだけで実現できる。FIG. 3 (b) is composed of the voice integrated circuit 21 of FIG. 3 (a) including resistors R1, R2 and R5 and an operational amplifier A1. It is configured by adding an inverting addition circuit. here,
The resistors R1, R2, and R5 all have the same resistance value if only addition is considered, but in order to realize the gain at the same time as the addition operation, the resistors R1 and R5 have the same value and the resistor R2 has the same value. If the values are different, the gain can be obtained at the same time. Further, when it is desired to perform the low-pass filtering operation, it can be realized by simply adding a capacitor in parallel with the resistor R2.
【0035】まず、波形振幅レベルのダイナミックレン
ジの拡張無しの普通の音声合成(DPCMの復号)につ
いて説明する。メモリアドレスレジスタ17で指示され
るデータROM16の番地の差分データを読出し、差分
データを差分値レジスタ15に一旦格納する。格納され
た差分値データと作業レジスタ14に格納されている前
の復号値とを、加算器11にて加算する。この加算結果
は新たな復号値として作業レジスタ14とD/Aコンバ
ーダ13へ転送し、ディジタル信号からアナログ信号へ
変換され出力する。さらに、メモリアドレスレジスタ1
7をインクリメンタ18により増分し、次のアドレスデ
ータを設定し上記動作を順次繰り返すことで音声合成を
行う。First, normal speech synthesis (DPCM decoding) without expanding the dynamic range of the waveform amplitude level will be described. The difference data at the address of the data ROM 16 designated by the memory address register 17 is read, and the difference data is temporarily stored in the difference value register 15. The adder 11 adds the stored difference value data and the previous decoded value stored in the work register 14. The addition result is transferred to the work register 14 and the D / A converter 13 as a new decoded value, converted from a digital signal to an analog signal and output. In addition, memory address register 1
7 is incremented by the incrementer 18, the next address data is set, and the above operation is sequentially repeated to perform voice synthesis.
【0036】但し、通常の音声合成時においては、加算
器11の演算結果は波形振幅のダイナミックレンジ範囲
内に必ず納まることを前提にしているのでオーバーフロ
ーが発生することがないため、OVFフラグ20は常に
論理値「0」(GND電位の値)を保持している。つま
り、GND電位とAVO電位の加算出力が、図に示した
外付け回路によって実現される。However, during normal speech synthesis, it is premised that the calculation result of the adder 11 is always within the dynamic range of the waveform amplitude, so that overflow does not occur, so that the OVF flag 20 is set. It always holds the logical value "0" (value of GND potential). That is, the addition output of the GND potential and the AVO potential is realized by the external circuit shown in the figure.
【0037】次に、実施例の波形振幅レベルのダイナミ
ックレンジ拡張について説明する。ここでは、図4
(a)のように、波形振幅レベルのダイナミックレンジ
の範囲の上限に納まらないような波形が、データROM
16に書き込まれているものとする。この場合、波形振
幅レベルのダイナミックレンジ範囲外へ復号されると、
加算器11の出力がオーバーフローを発生することにな
りOVFフラグ20が論理値“1”(Vdd電位の値)
を保持し出力することとなる。Next, the extension of the dynamic range of the waveform amplitude level of the embodiment will be described. Here, FIG.
As shown in (a), the waveform that does not fit within the upper limit of the dynamic range of the waveform amplitude level is stored in the data ROM.
16 is written. In this case, if it is decoded outside the dynamic range of the waveform amplitude level,
The output of the adder 11 causes an overflow, and the OVF flag 20 has a logical value "1" (value of Vdd potential).
Will be held and output.
【0038】この場合のAOUT出力波形は、図4
(b)に示したようになる。このAOUT信号の電位と
OVF信号の電位Vddが、図3(b)の反転加算器に
より加算されるので、外付け回路の出力OUTからは、
オーバーフロー部分が重ね合された忠実な波形が出力さ
える。このOVFフラグ20の解除はアンダーフローに
より行う。但し、図3(b)で示されている演算増幅器
A1の電源電圧+Vccと−Vccは、|Vcc|〉|
2・Vdd|とする。The AOUT output waveform in this case is shown in FIG.
It becomes as shown in (b). Since the potential of the AOUT signal and the potential Vdd of the OVF signal are added by the inverting adder in FIG. 3B, the output OUT of the external circuit is
A faithful waveform with the overflow portions superimposed is output. The release of the OVF flag 20 is performed by an underflow. However, the power supply voltages + Vcc and -Vcc of the operational amplifier A1 shown in FIG. 3B are | Vcc |> |
2 · Vdd |
【0039】図5は本発明の第3の実施例のブロック図
であり、ADPCM符号化方式による音声合成集積回路
の波形振幅レベルのダイナミックレンジを拡張させた場
合を示しており、その外付け回路は図1(b)と同様の
回路が用いられる。FIG. 5 is a block diagram of a third embodiment of the present invention, showing a case where the dynamic range of the waveform amplitude level of the voice synthesis integrated circuit by the ADPCM coding system is expanded, and its external circuit. 1 uses a circuit similar to that shown in FIG.
【0040】本実施例は、従来例(図10)に対して、
図1(a)と同じUDFフラグ19が付加されたもので
ある。すなわち、ADPCM方式の復号処理に使用され
る加減算器51と、累算器12と、D/Aコンバータ1
3と、作業レジスタ52と、ADPCM符号を一時格納
する符号レジスタ53と、ADPCMを格納してあるデ
ータROM16と、このデータROM16のデータ番地
を指し示すメモリアドレスレジスタ17と、このメモリ
アドレスレジスタ17の値を増分させるインクリメンタ
18と、符号レジスタ53の値を基にして量子化係数を
選択する量子化係数選択器54と、量子化係数を格納し
ておく量子化係数テーブル55と、量子化係数を一時格
納しておく量子化係数レジスタ56と、量子化係数と前
の復号処理に用いた量子化幅との乗算処理を行う乗算器
57と、作業レジスタ58と、乗算結果を格納する乗算
レジスタ59と、加減算器51が演算中にアンダーフロ
ーした状態の情報を保持するUDFフラグ19とから構
成される。This embodiment is different from the conventional example (FIG. 10) in that
The same UDF flag 19 as in FIG. 1A is added. That is, the adder / subtractor 51, the accumulator 12, and the D / A converter 1 used for the ADPCM decoding process.
3, a work register 52, a code register 53 for temporarily storing an ADPCM code, a data ROM 16 storing ADPCM, a memory address register 17 indicating a data address of the data ROM 16, and a value of the memory address register 17. The incrementer 18, the quantization coefficient selector 54 that selects the quantization coefficient based on the value of the code register 53, the quantization coefficient table 55 that stores the quantization coefficient, and the quantization coefficient. Quantization coefficient register 56 for temporary storage, multiplier 57 for multiplying the quantized coefficient by the quantization width used in the previous decoding processing, working register 58, and multiplication register 59 for storing the multiplication result. And a UDF flag 19 which holds information on a state in which the adder / subtractor 51 underflows during calculation.
【0041】まず、普通の音声合成(ADPCMの復
号)について説明する。メモリアドレスレジスタ17で
指し示される読出専用メモリ等で構成されたデータRO
M16の番地のADPCM符号データを読み出し、AD
PCM符号データを符号レジスタ53に一旦格納する。
格納されたADPCM符号の負号部(S)は振幅レベル
が正か負かの判別に相当する加算/減算の切り替え制御
のための制御信号として加減算器51に送られる。First, normal speech synthesis (ADPCM decoding) will be described. Data RO composed of a read-only memory or the like indicated by the memory address register 17
The ADPCM code data of the address of M16 is read and AD
The PCM code data is temporarily stored in the code register 53.
The negative sign portion (S) of the stored ADPCM code is sent to the adder / subtractor 51 as a control signal for addition / subtraction switching control corresponding to determination of whether the amplitude level is positive or negative.
【0042】ADPCMの負号部(S)以外の振幅情報
は、量子化係数選択器54の選択制御信号として送ら
れ、量子化係数選択器54は符号レジスタ52からの信
号をもとにして量子化係数テーブル55から該当する量
子化係数を選択する。選出された量子化係数は量子化係
数レジスタ56に格納される。すでに前の復号処理に用
いた量子化幅が作業レジスタ58に格納されているので
乗算器57を用いて量子化係数レジスタ56と作業レジ
スタ58との内容との乗算を行い新しい量子化幅を乗算
レジスタ59に格納する。Amplitude information other than the negative sign part (S) of ADPCM is sent as a selection control signal of the quantization coefficient selector 54, and the quantization coefficient selector 54 uses the signal from the sign register 52 to quantize. The corresponding quantization coefficient is selected from the quantization coefficient table 55. The selected quantized coefficient is stored in the quantized coefficient register 56. Since the quantization width used in the previous decoding process is already stored in the work register 58, the multiplier 57 is used to multiply the contents of the quantization coefficient register 56 and the work register 58 to multiply the new quantization width. Store in register 59.
【0043】乗算レジスタ59の値を基準として加減算
器51と累算器12と作業レジスタ52を用いてADP
CM符号のデータに基づいた回数分加算/減算を繰り返
すことで累算し復号化を行う。復号されたディジタル信
号は、D/Aコンバータ13によりアナログ信号へ変換
され出力する。さらに、メモリアドレスレジスタ17を
インクリメンタ18により増分し次のアドレスデータを
設定し上記動作を順次繰り返すことで音声合成を行う。Using the value of the multiplication register 59 as a reference, the adder / subtractor 51, the accumulator 12 and the work register 52 are used for ADP.
Accumulation and decoding are performed by repeating addition / subtraction for the number of times based on the CM code data. The decoded digital signal is converted into an analog signal by the D / A converter 13 and output. Further, the memory address register 17 is incremented by the incrementer 18, the next address data is set, and the above operation is sequentially repeated to perform voice synthesis.
【0044】但し、通常の音声合成時においては、加減
算器51の演算結果は波形振幅のダイナミックレンジ範
囲内に必ず納ることを前提にしているので、アンダーフ
ローが発生することがありえないためUDFフラグ19
は常に論理値“0”を保持し、つまりGND電位とAO
UT電位の減算出力が、図1(b)の外付け回路によっ
て実現される。However, since it is premised that the arithmetic result of the adder / subtractor 51 always falls within the dynamic range of the waveform amplitude during normal speech synthesis, underflow cannot occur, so the UDF flag is not generated. 19
Always holds the logical value "0", that is, the GND potential and AO
The subtraction output of the UT potential is realized by the external circuit of FIG.
【0045】次に、波形振幅レベルのダイナミックレン
ジ拡張について説明する。ここでは図2(a)のよう
に、波形振幅レベルのダイナミックレンジの範囲の下限
に納まらないような波形が、データROM16に書き込
まれているものとする。この波形振幅レベルのダイナミ
ックレンジの下限を越えて復号されると、加減算器51
の出力がアンダーフローを発生することになり、UDF
フラグ19が論理値“1”Vdd電位の値)を保持し出
力することとなる。この時、AOUT出力波形は、図2
(b)に示したようになる。このAOUT信号の電位と
UDF信号の電位Vddが、図1(b)の減算器により
減算され、外付け回路の出力OUTからはオーバーフロ
ー部分が重ね合わされた忠実な波形が出力される。この
UDFフラグ19の解除はオーバーフローにより行う。Next, the extension of the dynamic range of the waveform amplitude level will be described. Here, as shown in FIG. 2A, it is assumed that a waveform that does not fall within the lower limit of the dynamic range of the waveform amplitude level is written in the data ROM 16. When decoding is performed below the lower limit of the dynamic range of the waveform amplitude level, the adder / subtractor 51
Output will cause underflow and UDF
The flag 19 holds and outputs the logical value "1" Vdd potential value). At this time, the AOUT output waveform is as shown in FIG.
It becomes as shown in (b). The potential of the AOUT signal and the potential Vdd of the UDF signal are subtracted by the subtractor shown in FIG. 1B, and the output OUT of the external circuit outputs a faithful waveform in which the overflow portions are superimposed. The release of the UDF flag 19 is performed by overflow.
【0046】また、ADPCM符号化方式による音声合
成回路で、上限に納まらないような波形が入力される場
合には、図5においてUDFフラグ19の代りに、図3
(b)のOVFフラグ20を用いることができる。Further, in the case where a waveform which does not reach the upper limit is input to the speech synthesis circuit based on the ADPCM coding system, the UDF flag 19 in FIG.
The OVF flag 20 of (b) can be used.
【0047】さらに、これら実施例では、UDFフラグ
19,OVFフラグ20を単独で用いる場合を説明した
が、両者を同時に付加した場合には、波形振幅レベルの
ダイナミックレンジの上限および下限を同時に拡張でき
る回路となることは明らかである。Further, in these embodiments, the case where the UDF flag 19 and the OVF flag 20 are used independently has been described, but when both are added at the same time, the upper and lower limits of the dynamic range of the waveform amplitude level can be expanded simultaneously. Obviously, it will be a circuit.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、差分符号
を復号する音声合成集積回路の端子に内部演算情報を出
力し、さらに簡単な外付け回路を接続することにより、
波形振幅レベルのダイナミックレンジの下限または上限
を拡張することが出来、良質な音声合成を行うことが出
来る。また、本発明における外付け回路としては、従来
のものはアンプ、フィルタ等の回路を必要としたが、加
算用の抵抗等の部品を小量追加するだけで済ますことが
出来、回路構成を簡単化できる。As described above, according to the present invention, by outputting the internal operation information to the terminal of the voice synthesis integrated circuit for decoding the differential code and connecting the simple external circuit,
The lower limit or the upper limit of the dynamic range of the waveform amplitude level can be expanded, and high-quality speech synthesis can be performed. Also, as the external circuit in the present invention, the conventional one required a circuit such as an amplifier and a filter, but it is possible to add only a small amount of parts such as a resistor for addition, and the circuit configuration is simple. Can be converted.
【図1】(a),(b)は本発明の一実施例のブロック
図およびその外付け回路の回路図。1A and 1B are a block diagram of an embodiment of the present invention and a circuit diagram of an external circuit thereof.
【図2】(a),(b)は図1による符号化前および復
号化後の各信号を示す波形図。2A and 2B are waveform diagrams showing respective signals before and after encoding according to FIG.
【図3】(a),(b)は本発明の第2の実施例のブロ
ック図およびその外付け回路の回路図。3A and 3B are a block diagram of a second embodiment of the present invention and a circuit diagram of an external circuit thereof.
【図4】(a),(b)は図3による符号化前および復
号化後の各信号を示す波形図。4 (a) and 4 (b) are waveform diagrams showing respective signals before encoding and after decoding according to FIG.
【図5】本発明の第3の実施例のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a third embodiment of the present invention.
【図6】(a)〜(c)は一般の3〜5ビットのPCM
信号の波形図。6A to 6C are general PCM of 3 to 5 bits.
Signal waveform diagram.
【図7】(a),(b)は一般のDPCM方式およびA
DPCM方式を説明する波形図。7A and 7B are a general DPCM system and A
The waveform diagram explaining a DPCM system.
【図8】(a)〜(f)は従来例による信号のダイナミ
ックレンジを説明する波形図。8A to 8F are waveform charts for explaining a dynamic range of a signal according to a conventional example.
【図9】従来例のDPCM方式による音声合成回路のブ
ロック図。FIG. 9 is a block diagram of a conventional DPCM-based voice synthesis circuit.
【図10】従来例のADPCM方式による音声合成回路
のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of a speech synthesis circuit according to a conventional ADPCM method.
11,11a 加算器 12 累算器 13 A/Dコンバータ 14,52,58 作業レジスタ 15 差分レジスタ 16 データROM 17 メモリアドレスレジスタ 18 インクリメンタ 19 UDFフラグ 20 OVFフラグ 21,21a 音声合成集積回路 51,51a 加減算器 53 符号レジスタ 54 量子化係数選択器 55 量子化係数テーブル 56 量子化係数レジスタ 57 乗算器 29 乗算レジスタ A1 演算増幅器 11,11a adder 12 Accumulator 13 A / D converter 14,52,58 work registers 15 Difference register 16 data ROM 17 Memory address register 18 Incrementer 19 UDF flag 20 OVF flag 21,21a Speech synthesis integrated circuit 51,51a adder / subtractor 53 code register 54 Quantization coefficient selector 55 Quantization coefficient table 56 Quantization coefficient register 57 multiplier 29 multiplication register A1 operational amplifier
Claims (2)
憶手段からの差分符号を読出す読出手段と、読出された
前記差分符号から音声信号へ複合する加減算手段と、こ
の加減算手段の出力をアナログ信号に変換し合成された
波形を出力する出力手段とを含む音声合成回路におい
て、前記加減算手段の出力から前記差分符号の復号動作
において波形振幅レベルのダイナミックレンジの下限ま
たは上限を越えたことを知らせるオーバー出力を出力す
る演算情報出力手段と、この演算情報出力手段のオーバ
ー出力と前記出力手段の出力とを加算するアナログ信号
加算手段とを付加したことを特徴とする音声合成回路。1. A storage means for storing a difference code, a reading means for reading the difference code from the storage means, an addition / subtraction means for combining the read difference code into an audio signal, and an output of the addition / subtraction means. In a voice synthesis circuit including an output means for converting to an analog signal and outputting a synthesized waveform, it is detected that the lower limit or the upper limit of the dynamic range of the waveform amplitude level is exceeded in the decoding operation of the differential code from the output of the adding / subtracting means. A voice synthesizing circuit comprising: an arithmetic information output means for outputting an over output to notify, and an analog signal adding means for adding the over output of the arithmetic information output means and the output of the output means.
M符号である請求項1記載の音声合成回路。2. The differential code is a DPCM code or ADPC
The speech synthesis circuit according to claim 1, which is an M code.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3170827A JPH0519799A (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Voice synthesizing circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3170827A JPH0519799A (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Voice synthesizing circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0519799A true JPH0519799A (en) | 1993-01-29 |
Family
ID=15912067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3170827A Pending JPH0519799A (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Voice synthesizing circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0519799A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018146652A (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 学校法人東北学院 | Coding/decoding method of voice |
KR102079702B1 (en) * | 2018-11-05 | 2020-02-20 | 한국항공우주연구원 | Blockage ratio controllable Pitot measuring apparatus |
CN113674750A (en) * | 2021-08-19 | 2021-11-19 | 上海哔哩哔哩科技有限公司 | Data processing method and device |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP3170827A patent/JPH0519799A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018146652A (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 学校法人東北学院 | Coding/decoding method of voice |
KR102079702B1 (en) * | 2018-11-05 | 2020-02-20 | 한국항공우주연구원 | Blockage ratio controllable Pitot measuring apparatus |
CN113674750A (en) * | 2021-08-19 | 2021-11-19 | 上海哔哩哔哩科技有限公司 | Data processing method and device |
CN113674750B (en) * | 2021-08-19 | 2023-11-03 | 上海哔哩哔哩科技有限公司 | Data processing method and device |
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