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嵌入式语音合成系统的研究与实现

作　者: 张鹏
导　师: 朱宏辉
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 语音合成 TTS 语音编码 微控制器 SPCE061A
分类号: TN912.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 332次
引　用: 1次
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内容摘要


语音合成是让机器生成语音输出的技术,以此提供一种信息的语音表达方式。语音合成已经有两百多年的历史,随着计算机技术以及数字信号处理技术的发展,语音合成技术已经开始应用于各个领域。语音合成通常也被称作文语转换(TTS,Text-to-Speech),文语转换系统具备从文本结构的抽象语言分析到语音编码的众多功能组件,能够实现将输入文字转化成语音输出的过程。将TTS技术引入嵌入式系统已成为未来语音合成发展趋势之一。 嵌入式英汉翻译系统主要有语音识别、机器翻译、语音合成三个模块。其中语音合成模块主要实现将翻译后的文本信息,使用TTS技术转换成语音输出的过程。文章基于嵌入式英汉翻译系统研究的需求,研究如何在嵌入式英汉翻译系统中实现TTS功能。文章作了以下几个方面的工作: (1)文章首先了回顾了语音合成的发展历史,国内外的研究现状。分析了语音合成的基本原理,讲述了TTS系统的基本组成部分,以及时域基音同步叠加(TD-PSOLA)合成算法的实现步骤。 (2)综述了现有的语音编码技术以及G.729a语音编码算法的原理。基于应用该算法功能的目的,文章还对G.729a算法的C源码实现进行了分析。 (3)设计与实现了一个基于SPCE061A处理器汉语TTS系统。使用相关工具,采集并压缩包含所有汉字发音的音节数据作为合成语音样本,使用多重查表技术以及相应语音解码API函数,将文本转换成合成语音播放。 (4)针对实际应用中对降低嵌入式英汉翻译系统的算法复杂度,缩短开发周期,将系统快速推向市场的基本需求,文章应用语音合成技术的最新成果,提出并实现了基于TTS芯片的语音合成系统方案。 最后,文章对全文的工作进行了总结,分析了现有设计的不足之处,在此基础上提出进一步的研究方向和建议。

全文目录


第1章 绪论  9-14
  1.1 语音合成的发展概况  9-11
  1.2 语音合成的发展方向  11-13
  1.3 论文的研究内容  13-14
    1.3.1 研究背景  13
    1.3.2 研究的主要内容  13-14
第2章 语音合成的一般理论  14-23
  2.1 语音合成的实现方法  14-15
    2.1.1 回放预录语音  14
    2.1.2 文语转换  14-15
  2.2 TTS的组成  15-18
    2.2.1 文本分析模块  15-16
    2.2.2 韵律控制模块  16-17
    2.2.3 语音合成摸块  17-18
  2.2 TD-PSOLA语音合成算法  18-22
    2.3.1 TD-PSOLA算法  18-21
    2.3.2 基音同步标记  21-22
    2.3.3 韵律调整的语音合成主要步骤  22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 语音编码技术研究  23-37
  3.1 常用语音编码技术  23-25
    3.1.1 波形编码  23-24
    3.1.2 参数编码  24
    3.1.3 混合编码  24-25
  3.2 G.729A算法的研究  25-29
    3.2.1 算法介绍  25-26
    3.2.2 编码原理  26-28
    3.2.3 解码器原理  28
    3.2.4 延迟  28-29
  3.3 G.729A的C代码分析  29-35
    3.3.1 编码流程分析  31-33
    3.3.2 解码流程分析  33-35
  3.4 G.729A在嵌入式系统中的实现  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章 基于SPCE061A的汉语 TTS系统  37-58
  4.1 系统原理与设计  37-43
    4.1.1 系统的硬件设计  37-40
    4.1.2 语音库文件的制作  40-42
    4.1.3 TTS实现  42-43
  4.2 各部分之间的接口设计  43-48
    4.2.1 M25P64接口电路设计  43-44
    4.2.2 串口接口电路设计  44-47
    4.2.3 功放电路的设计  47-48
  4.3 部分功能程序设计  48-57
    4.3.1 SPCE061A与 M25P64通信  48-54
    4.3.2 合成语音输出  54-56
    4.3.3 开发工具与程序设计  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章 基于TTS芯片的语音合成系统设计  58-68
  5.1 嵌入式 TTS的实现方法  58
  5.2 OSYN06188语音合成芯片  58-62
    5.2.1 OSYN06188简介  58-59
    5.2.2 引脚结构  59-60
    5.2.3 串口属性  60
    5.2.4 工作模式  60
    5.2.5 通信帧定义及通信控制  60-62
  5.3 电路设计  62-63
    5.3.1 接口电路设计  62-63
    5.3.2 电路板优化  63
  5.4 相关设计  63-67
    5.4.1 对 OSYNO 6188初始化  63-66
    5.4.2 TTS实现步骤  66-67
  5.5 本章小结  67-68
第6章 工作总结与展望  68-70
  6.1 全文总结  68-69
  6.2 研究展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研情况  74-75
附录A  75-77
附录B 系统PCB图  77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理 > 语音识别与设备
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