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长时间可录放数码语音电路 |
| 作者：peixifeng 栏目：工控天地 |
| 长时间可录放数码语音电路 长时间可录放数码语音电路 近年来单片式语音集成电路发展迅速，ISD公司已经推出语音容量为6秒至16分钟的芯片，预计未来两年将推出单片32～64分钟的芯片。这样，大多数的语音电路设计都能很方便地实现，更复杂的功能控制也可通过单片机或微电脑的软件配合来完成。目前，十几分钟到几个小时的数码语音电路设计是亟待解决的问题，如沙盘模型的自动语音讲解、广告播放、列车指挥黑匣子、119电话录音系统、会议录音系统等。 数码录音时间为十分钟到几个小时的电路通常称为长时间数码录音电路，其显著特点是：(1)用于语音信号存储的大容量存储器大多需要外置控制，而不像短时间录音电路那样能方便地内置在语音处理芯片中。(2)为了降低大容量存储器的成本，大多采用高级的压缩算法和专用的数字信号处理器芯片。除此之外，长时间数码语音电路的硬件和软件设计成本都比较昂贵，项目开发人员和技术研究人员应事先充分了解各种语音电路的设计特点以及目标项目的实际功能，然后有针对性地选择设计，才能达到最高的性价比。下面介绍几种长时间、随录随放的数码语音电路。 美国ISD公司的语音芯片采用独特的模拟存储技术，具有内置存储器单片化、优良的音质及产品系列化等特点，几乎占领了全部短时间可录放语音芯片市场。现在该公司的产品也在向长时间应用靠拢，型号为ISD4004－16的单芯片可达到16分钟的录放时间，用外部单片机控制设计的多片级联电路可使录放时间达到单芯片的2～16倍以上。这种电路断电时不丢失语音，而且语音自然度好，录制带有伴奏乐的广告、诗朗诵、解说词等有着较好的效果。如果只录音乐、歌曲等，就需要选用还原频带较宽的ISD芯片品种，如ISD4003－04、ISD4004－08等，但同等成本下录放时间要减少一半。另外，ISD芯片因价格和体积原因而不适于很多片的级联，通常以制作2小时以内的录放电路为宜。 ISD4000系列芯片没有现成的级联端子，但可以利用其器件选择端SS，当外部单片机MPU检测到OVF（段结束标志）和EOM（溢出标志）信号时，即禁止该片的运行，同时激活下一片。附图是16片ISD33000/4000系列芯片级联(图中仅画出4片)示意图。它可实现3个多小时的录音、放音、自由分段控制等功能。 波形编码方式压缩处理电路 波形编码方式是最早的音频数码压缩和编解码方式，直接对音频波形进行量化。常见的有PCM（脉冲编码调制算法）、ADPCM（自适应差分PCM算法）、ADM（自适应增量调制算法）等。这类算法具有声音自然度和保真度高的优点，缺点是数据存储量大。以CCITTITUG.726标准为例，其算法采用了ADPCM，数据压缩后存取速率为32kbps，声音保真度和自然度都相当理想，频率响应范围可达10kHz，对于保留音乐和歌曲的旋律、节奏特点没有问题。但是高达32kbps的存取速率，又对其选用的存储器产生了限制，一片4M位的存储器只能存125秒的语音内容，如果采用掉电后可保留的存储器，如FLASH、EPROM等，要实现长时间录音，成本就太高了。因此，采用ADPCM方式的电路实现长时间录音，通常要选用DRAM，甚至更廉价的ARAM作为存储器。 波形编码可以选择的芯片有TC8831F、DS2132A/Q、MSM6258等。像目前市场上常见的TC8831F芯片，采用了ADPCM算法，音质较优良。其外接4片4M位DRAM，通过单片机控制可使录音时间达到9分钟，同时保证优良的音质。如果通过串并转换电路和MCU控制，用TC8831F实现外接4片和8片16M位DRAM，就可实现高音质、低价格的长时间数码录音电路，录音时间可分别达到36分钟和72分钟。但是，由于DRAM存储器是易失性器件，一旦断电将丢失全部录音，因此，不适于对其录音做高可靠、长时间的保留。这种方案适用于需要高水平音质、低价格和较长录音时间的非重要场所，如导游机、采访机、外语随身学习机、多语种解说机、商场导购解说机等。 从最新的国际流行音频产品来看，波形编码方案由于近一时期大容量FLASHRAM存储器的快速发展而又重新处于重要地位，内置64MBFLASHRAM的全数码录音机可录音4个多小时。波形编码方案不仅具有良好音质，而且其录音文件能方便地与PC电脑自由交换。 参数编码方式压缩处理电路 参数编码方式是指对语音分析后将音调、共振峰、频谱、发音域函数等语音特征参数记录下来，然后根据这些特征将声音再合成重现，其最大的优点在于可以以较小的数据存储量实现长时间数码录音。参数编码方式包括LPC（线性预测编码）、MELP（混合激励线性预测编码）、CELP（码本激励线性预测编码）、MBE（多频段激励编码）。LPC方式用1.6kbps的存取速率就能完成语音编码，但是声音自然度和保真度不理想。MELP方式存取速率为2.4kbps和3.2kbps，声音自然度和保真度较LPC有了一定的改进，但仍有明显的不自然感觉。CELP方式具有了较逼真的语音效果，特别是在13.2kbsp或9.6kbps高码率情况下，基本上能反映所录语音的特点。CELP在较低码率(如4.8kbps或5.2kbps)情况下，作为一般语音记录或通讯可以达到要求，声音自然度也还可以接受。MBE是由美国麻省理工学院最新发展的编码方法，其码率可以在2.4～9.6kbps范围内由用户选择，语音自然度和保真度要比其他LPC方式高一个等级，应该说是目前最好的参数编码方式。 目前较多的LPC编码方式芯片是采用CELP方式，如LUCENT公司的LR－30和LM－30、MXIC公司的93521、TI公司的TSP50C－10和MSP50－34等。采用MBE方式的是DVS公司的AMBE－1000。参数编码芯片通常需要和编解码芯片（CODEC）一起使用。通常人的语音频率最高约为3800Hz。根据采样原理，采样频率必须大于模拟量信号的最高频率成分的两倍以上，因此一般使用CODEC的采样频率是8kHz，实现的语音频率最高为3.8kHz。 从编码原理可知，参数编码方式的芯片只能录语音信号，音乐和其他自然声音都是作为噪音来处理的，所以不能录音乐和歌曲。由于实现了较低的码率，因此，可以用较少的存储器实现较长的数码录音时间，较低的码率也使得人们可以采用较贵的非易失性存储器。特别是近来FLASHRAM成本和价格不断降低，使性能可靠的长时间数码语音电路成本得以降低。例如，采用MXIC公司的93521，再采用静音压缩和采用4.8kbps存取速率，一片16M位的FLASHRAM存储器就能实现72分钟的数码录音。如果采用该芯片，再利用内存扩展实现外接6片16M位FLASHRAM，则可实现六个小时的数码录音。这套系统的研制以列车、船舶和110、119及各类投诉举报电话为使用背景，不但能准确记录每次通讯的内容，而且可以记录对方电话号码及每次通讯的确切时间及通话时间长度，具有自动循环录音功能。 注：作者简介 周湘峻：现任中青世纪董事长,毕业于湖北大学物理系，1993年只身于北京创立中青世纪公司（www.atvoc.com）多年来一直秉承为客户提供产品服务与技术支持的理念，致力于语音技术的开发与发展 曾发表多篇技术文章，分别刊登在《电子报》《北京电子报》《电子技术应用》《电子技术》《国外电子元器件》等报刊杂志上。现收录部分文章以飨读者。 欢迎来电话垂寻：01062106945-807联系人：裴先生 Email:peixifeng06@sian.com MSN:peixifeng06@sina.com QQ:609244119 转载请保留原文章否则后果自负
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| 2楼： | >>参与讨论 |
| 作者： hq_y 于 2006-11-16 11:39:00 发布：
转载请保留原文章否则后果自负？这话说的~~~~~~~~~~~~ |
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| 3楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 兴隆 于 2006-11-16 11:44:00 发布：
M现在MP3也不贵。轻松录音8小时。音质没得说了。 |
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| 4楼： | >>参与讨论 |
| 作者： hq_y 于 2006-11-16 11:46:00 发布：
长时间高音质的还是使用mp3性价比比较好 短时间还是isd他们这样的芯片比较好； 原来论坛上有个cherrychip也做自己的语音模块，但是好像没有推广开来； |
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| 5楼： | >>参与讨论 |
| 作者： xzl 于 2006-11-22 8:21:00 发布：
"转载请保留原文章否则后果自负"威胁？？ |
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| 6楼： | >>参与讨论 |
| 作者： xwj 于 2006-11-22 8:31:00 发布：
KAO，LZ先想清楚你自己要负什么后果吧，抄袭别人文章还这么嚣张 文章来源： 1999年 第9期 no.9 1999 |
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| 7楼： | >>参与讨论 |
| 作者： hq_y 于 2006-11-22 8:44:00 发布：
原来周湘峻是第三作者 |
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| 8楼： | >>参与讨论 |
| 作者： xwj 于 2006-11-22 9:00:00 发布：
挺无聊的,上个世纪的方案了,现在真要做长时间录音肯定不会用ISD |
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| 9楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 钟春光 于 2007-11-21 14:21:27 发布：
我们公司开发出H244录音芯片，专用于长时间录音，也可以用于长时间语音播放。提供OEM,ODM服务。公司现开发有语音识别方案。欢迎大家来电咨询 13510577696 钟生 E-mail: michael_1019@126.com QQ:160945097 |
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