图1.1 PRACOR方式的LSI
根据音频信号变换为参数的方法，参数合成方式进一步分为偏自相关方式PARCOR(Partial Autocorrelation)、先行预处理方式LPC(Linear Prediction Coder)等。
PARCOR方式是用偏字相关系数来量度采样采样值之间的的直接关系。PARCOR方式需要由音源电路、数字滤波电路、参数差值电路等部分组成。PARCOR系数通过参数差值电路传送给音源电路后，音源电路用脉冲发生器和白噪发生器生成驱动用声源信号，使之通过受PARCOR控制的数字滤波器，复原出原音频的频谱特征。
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LPC方式是将实现编辑好的音频码送入数据锁存器，这些数据通过因素控制器控制一个调频方波发生器用来做音源；同时控制一个噪声源来产生磨擦音。把二者以一定幅度叠合起来馈送给一个程控全极点形带通滤波器，适当控制滤波器的参数，就能产生不同的峰段，模拟出各种声音因素，连续产生不同的因素序列，就构成了人工合成音频。
另外，人们还在研究一种规则合成方式。规则合成方式以因素为例，它将每个发音的因素（对应具有固定或一定范围的频率）所表示的音频信号存储起来，拼音时随取随用。这种以最小单位进行的方式实现起来非常麻烦，而且更复杂困难。这种方式目前尚不成熟，为达到实用阶段。
根据音频合成的方式分类，我们将各种音频合成方式的比特率、数据编码容易程度及原始音频波形的处理方法进行对比，结果如表2.1所示。 1.3 本课题的主要内容
同国对国内外音频合成芯片产品和资料的分析，我们发现，虽然国际上，音频合成芯片早已蓬勃发展，但是在国内，由于设计水平和工艺技术的限制，音频合成芯片设计和生产还处于空白状态。目前，国内所使用的音频合成集成电路几乎都是国外的产品，如有声玩具、汽车倒车提示、公共汽车自动报站器、音乐门铃、报时电子表、语音复读机等。为了适应国内电子通信行业对音频合成芯片日益增加的需求，打破国外产品在国内市场的垄断，我们也积极着手淫拼接成芯片的开发设计。
研究过程中，我们对国内外的一种用途广泛、工艺先进的语音合成芯片进行了解剖，有斑秃提取了电路原理图；对电路图进行了功能分析，划分出其各部分的功能块冰推导出结构原理图；并利用电路模拟软件对各功能块进行了逻
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辑模拟和功能验证。模拟结果表明，提取的系统结构和线路复合整机技术性能和使用要求。该语音结合成芯片为单层金属和单层多晶硅布线的COMS工艺的大规模集成电路（14万）。电路中出现了阀值电压不同的晶体管，对时序控制和解码方式进行加密，从电路结构上讲，具有新颖性和先进性。上述芯片的解剖、电路的提取以及功能结构得分析都具有很大的实用价值和研究价值，也为语音合成芯片的设计提供了丰富的基础资料和参考。
表2.1 音频合成的各种方式
方式 比特率 （kbps） PCM 64—200 数据编码 容易程度 原始音频波形 的处理方法 基时间轴的采样之后，A/D转换且数字化 给予时间轴采样之后，PCM波形编码方式 DM 10—32 方式 容易（允许DPCM 32—64 根据原始采样的差分信号A/D转换且数字化 给予时间轴采样之后实时处理） （诸如数据增或减），根据原始采样的差分信号数字化作为一位 预测编码方式 ADPCM 10—32 针对一位而言，已DPCM方式优化差分信号值的宽度 8
ADM 10—32 针对一位而言，以DM方式优化差分信号宽度 算法重视综合了直接波APC 10—16 形编码方式和分析合成方式二者的优点 线性分析合预测制作一个具有使用泛音PARCOR 1.2—9.6 困难（实时处理困难） LSP 1.2 自动校准的数字滤波器的声道波形 表示语音频谱，即呈现线状频谱密度 将语音分成音素这个最成方式 编码方式 规则合成方式 极其困难 小单位，另外校准重音和语调
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2. 脉冲编码调制方式音频合成芯片的设计
最早使用化的语音合成方法是用传统的模/数转换技术将模拟音频信号转换成数字信号，并将其用二进制码表示，称之为脉冲编码调制。脉冲编码调制方式算法简单，非常有利于用数字电路来实现，因而可以减少芯片开发周期，提高新片及程度。本论文所研究的语音合成集成电路采用的是脉冲编码调制的解码方式，所以本文主要对脉冲编码调制的原理进行详细讨论。 2.1 编码过程
解码是相对于编码来说的，要了解语音合成系统的解码方式，首先要了解音频处理的编码原理。所以，在讨论解码原理之前，我们有必要先了解脉冲编码调制的编码原理。
脉冲编码调制是时域技术中发展最早、现在仍然应用惯犯的一种编码方式，也是其他编码技术的一个重要基础。使用脉冲编码调制方式的首要问题是把时间连续、曲直连续的模拟音频信号转换成时间离散、曲直离散的数字信号。这个数字化过程包括“采样”、“量化”、“码化”等几个主要步骤，这个过程的方框图如图2.1所示。
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音频处理电路设计 - 图文
