基于LOG-PCM技术的语音合成芯片的研究与实现

摘要

语音信号是人类社会发展过程中最基本、最重要的信息载体。在高度信息化的今天，语音信号处理已经成为信息社会不可缺少的重要组成部分，目前，对语音信号处理，包括编解码技术等的研究极为活跃，正处于迅速发展之中，其研究成果也具有重要的学术意义和实用价值。 近年来随着半导体技术的迅速发展，集成电路的集成度按照Moore定律飞速发展：LSI——VLSI——ULSI——SOC。语音合成芯片自二十世纪七十年代诞生以来，发展非常迅速，目前已广泛应用于不同领域的各种消费性电子产品中。但是这些研究成果大部分是来自国外的，而国内语音合成芯片的设计和生产却很少，所以，在这样的背景下，研究语音合成芯片具有广阔的市场前景和现实意义。 本文根据实际的应用背景，选择了一种最基本的语音编码方法LOG-PCM，即对数脉冲编码调制，作为该系统的编码方案，运用了集成电路设计中普遍使用的Top-Down的设计方法，实现了一种基于LOG-PCM技术的全数字电路的语音合成芯片。 本文首先简单介绍了语音信号处理和语音合成芯片的发展状况，接下来详细讲述了LOG-PCM的基本原理，然后根据芯片的功能要求给出了系统的总体模块划分，并详细介绍了系统各个模块的具体实现，最后通过仿真软件对该系统各功能模块的电路进行仿真和分析，并通过FPGA验证、电路板调试，结果表明该系统能够满足语音合成芯片的各项性能指标。 该系统所实现的语音合成芯片音质效果较好，且设计简单、实现方便、成本低廉，所以可被广泛应用于各种发声的电子消费产品中。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2语音信号处理综述

1.2.1语音编码的应用

1.2.2语音编码的发展

1.2.3语音编码发展趋势

1.3语音合成芯片综述

1.3.1语音合成芯片的发展

1.3.2语音合成芯片的分类

1.4本文研究内容

第二章语音信号编码原理

2.1语音编码的属性

2.2编码算法选择

2.3 LOG-PCM原理

2.3.1抽样

2.3.2量化

2.3.3编码

第三章语音合成芯片的总体设计

3.1设计方法与流程

3.1.1 TOP-DOWN设计方法

3.1.2设计流程

3.2芯片概况

3.3总体设计规划

第四章语音合成芯片的关键模块实现

4.1关键模块的实现

4.1.1 Voice ROM模块

4.1.2 Oscillator Circuit模块

4.1.3 Timing Generator模块

4.1.4 LOG-PCM Decoder模块

4.1.5 Output Buffer模块

4.1.6 Coutrol Logic模块

4.2版图实现

第五章芯片验证与性能分析

5.1芯片验证

5.2性能分析

5.2.1功耗

5.2.2面积

第六章结论

参考文献

硕士研究生期间发表论文及参与项目情况

致谢

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