语言合成电路

当您听到机器人会说话的时候，或许会这样想：大概是在机器人的内部安放了一台类似录放机的装置吧。当然，这也是一种发音的方法，然而对于高级的机器人来讲，用的却不是录放机，而是用数字语言合成电路。

数字语言合成电路不需要录放机这样精密而复杂的机械结构，这是因为它仅用一块只读存贮器（ROM）就可以把数字化的语言存贮起来。当机器人需要说话时，先调用该发音内容的地址，即取出数字量，再通过语言合成电路和滤波网络就可得到逼真的语言音响。下面就简单地介绍一下语言合成电路。

数字语言合成电路一般都由大规模（VLSI）和超大规模（VLSI）电路组成。语言合成电路的主要作用是把贮存在语言ROM中代表语音的数字量合成为有一定音调（即幅度、持续时间、频率、发音的爆发速率）的单字或短语。通过滤波器得到类似语言包络线的波形输出至音频放大器，从而获得所设定的语言。

如某公司的语言合成电路MM54104有40条引线，为双列直播式集成电路见图1，只要在外部输入端接有振荡元件和开关控制总线，在输出端接上扬声器，便可听到语音输出。图2就是MM54104语言合成芯片的工作原理方框图。图中左上角的地址寄存器接收到对应ROM地址中的词组以后，只要控制逻辑的片选（CS-）、写操作控制信号（WR-）和指令选择（CMS）为低电平，中断信号（INTR）为高电平，ROM中的词组就输入到SPC内部起作用，经过内部电路一系列的译码、转换与频率合成调制，就可得到语言输出信号。中断信号在这里可以悬空，但在配合微机应用时，此信号与其它设备的配合就更容易。

图3是语言合成芯片电路与ROM组成的最小系统接线原理图，只要按图在OSC（振荡器）的两端接上4MHz晶体及电阻电容等振荡元件，在其它输入端接上所需的开关，再把语言合成芯片电路与ROM的相应地址和数据线接好，加上适当的电源就可工作。类似这样的线路，最适宜在工业中多控制系统的报警和信息报告中应用。该芯片所输出的语言音量较小，若要得到高质量的音响效果，可在语言输出端（SPEECHOUT）接上滤波和放大器，输出的语言就更动听了。配有不同语言的字组和短语ROM有专用的语言接口板，可供不同场合使用。

人们通过几十年的研究与实验，数字语言合成技术已开始走向实用。过去几年的语言合成芯片主要为微机配套应用，而且很多公司都把SPC电路和ROM装配在一起，与其它控制电路组合后作为一块专用的语言接口板，提供给微处理机或专用语言学习机。而近年来SPC电路有朝着单片电路可讲短语的方向发展的趋势，应用于玩具和一些电器设备上。

有的语言转换系统可以与Z－80等微机接口，利用这种语言系统可以把要发表演讲的文本转换为语言输出。这种语言处理机借助一般微机输入文本数据后，可摆脱主机自己来执行冗长的语言翻译工作。此种语言系统还可以模拟各民族语言、方言及自然界中粗犷或细微的各种音响。

数字语言合成技术在儿童的启蒙汉字教育中的用途尤为明显。有种袖珍式的语言拼讲机，只有书本那样大小，只要象使用袖珍计算器一样按几个键，就能听到所需的字母或句子的阅读声音。还可方便地更换ROM块，配备的ROM越多，所藏的“书”也就越多。

数字语言合成装置还可以用在日常生活的各个领域。日本有种新式的电视机，看电视时如果您坐得太近，它会说：“为了保护您的视力，请您坐远些”；到深夜它还会说：“祝您晚安”，随即自动关闭电视机。新式的美能达照像机装了语言合成电路后，当您用它而忘了装胶卷时，它会轻轻地说：“装胶卷呀！”若环境光线太弱，它会说：“太暗了，用闪光灯吧！”还有会说话的体温表。有种会亲切地喊爸爸、妈妈的布娃娃；当您拍它一下，娃娃会发出稚声稚气的哭声，当您摸到娃娃的特定部位时，它还会发出银铃般的笑声。

目前语言合成电路大多数合成出英语。由于汉语与英语在发音的音素方面有很多共同之处，所以有很多现存技术可与汉语的语言输出共用。经过我国科技工作者的辛勤研制，能讲汉语的计算机已经问世，并能根据单词和语句的组成发出阴、阳、上、去四声的音调。随着VLSI技术的日益发展，语言合成效果会越来越好。（李焕华）