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所謂的語音合成 (Voice
Synthesis) 就是使機器發出類似人類語
音的技術。早期在半導體技術不發達時，想要提供語音服務的方
法，大概就是透過類比式的放音方式，例如唱片、錄音帶，將事
先預錄起來的語音，利用機械式或電子式的開關將這些語音放出
，這種方式有一些缺點，比如語音品質的不穩定、語音分段不精
確或是語音播放裝置體積過大等缺點；等到個人電腦開始普及之
後，有一些廠商順勢開發出電腦式的語音合成方法，利用個人電
腦的高速運算及大容量儲存空間的特性，開發出一系列的語音合
成卡，目前市面上仍然還看的到，雖然使用個人電腦後，在語音
合成技術上改採數位的方式，語音合成的品質也非常好，不過電
腦的體積龐大，僅適合需要提供長時間語音合成的服務，如果對
於僅需要短時間、小片語的語音合成來說，這似乎不是一個很好
的方法，因此一些以半導體技術製造出來的單晶片語音合成IC便
因此而問世。
早在十幾年前，當站長還在念研究所時，那時候在某個研究
案中，曾經因為需要使用到語音合成的技術，而搜尋過各大IC廠
商是否有人可以提供單晶片語音合成IC，很幸運的找到兩家廠商
：一家現在已經被華邦(Winbond)併購的 ISD公司，另一家就是沖
電氣 (OKI)公司，這兩家廠商所提供的單晶片語音合成 IC，的確
是可以解決短時間、小片語的語音合成需求，不過這兩家廠商所
使用的技術卻是不同的， ISD
公司所採用的是一種稱為直接類比
儲存的技術 (DAST)，而 OKI 公司則是使用ADPCM語音合成的技
術，這兩類方式各有其優缺點，不過就語音合成品質來說，使用
ADPCM
語音合成的技術，在語音播放長度的改變上其彈性度是
比較大的，只要改變其語音輸出時的取樣頻率 (Sampling Frequency)
，便可以輕易提高或降低語音合成的品質，這一點是使用 DAST
技術所無法辦到的，在此順便介紹國內另外一家也是提供 DAST
技術的公司：APLUS
(巨華積體電路公司)，有興趣的網友可以自
行前往該公司網站Winbond (新唐)或是Aplus，參考有關使用DAST
技術的單晶片語音合成IC。
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ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)語音合成技
術其實已經問世數十年，早期在還沒有出現一些所謂的低資料位
元率 (Low Data Bit Rate) 的語音壓縮技術時，ADPCM 技術的問世
，的確曾經帶給電信業或通訊界一點希望，因為那時候的有線通
訊或稱固網，為了想要將類比式電話的通訊標準改成數位式的通
訊標準，也著實進行了不少的創新，CCITT (ITU的前身)也陸續公
佈了一些針對電信、通訊所需的相關語音壓縮技術，而
ADPCM
就是其中一項，有興趣的網友可以自行前往 ITU
網站，查看語音
壓縮技術應用在電信、通訊的沿革，在此不多加敘述。
ADPCM的語音壓縮技術，改善了DPCM
(Differential Pulse Code
Modulation)中的Slope Overload缺點，同時也增加語音壓縮率，以 4-
bit 的 ADPCM 編碼方式，可以提供從 2
倍 ( 8 - bit PCM)到 4倍 (16 -
bit PCM) 的可變語音壓縮率，語音輸出的取樣頻率可以從 4 Khz 到
48Khz 以上，因此使用在語音合成上其彈性度是非常的高，只要改
變語音合成輸出時的取樣頻率 ，
就可以輕易改變語音合成的播放
時間與品質，這是使用 ADPCM 的特點之一，因此早期不少的IC廠
商也曾經開發出不少的 ADPCM語音合成 IC，不過因為新的語音壓
縮技術問世，目前還在生產 ADPCM語音合成 IC的廠商應該是很少
了。
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SM5964
是一顆完全相容於 Intel 8052 的單晶片，它具有64K-
Bytes的 Code Flash ROM與 1K-Bytes的SRAM及高達40Mhz的操作速
度與五個 Channel 的 PWM 功能，同時也都具有 ISP 的功能，而本
次實驗就是要利用 SM5964 的 Code Flash ROM 儲存ADPCM碼，將
SM5964 模擬成ADPCM Voice Synthesis IC。由本研究室獨自開發的
ADPCM 解碼程式 ( 使用8051組合語言，僅佔 0.2K-Bytes )，只需要
平均約 55個機械週期 (Machine
Cycle)，就能夠將 4-bit 的 ADPCM
碼完全解碼成 8-bit到 14-bit的 PCM資料輸出 (取樣頻率=8Khz)，即
使在標準 12Mhz 底下操作的
8051，依然可以提供高品質的語音合
成輸出。
本研究室所提供的 SM5964
模擬成ADPCM Voice Synthesis IC的
特點如下：
(1)、使用者可以自行規劃語音合成輸出的PCM資料寬度，從8位元
到14位元，因此配合適當的
DAC (Digital to Analog Converter)或
是直接使用R-2R電阻網路(R-2R Ladder)，就能夠提供語音合成
的類比輸出。
(2)、使用者可以自行規劃語音合成輸出的取樣頻率，從4Khz到
9.6
Khz，語音合成播放時間也從32秒(取樣頻率=4Khz)到13.3秒(取
樣頻率=9.6Khz)。
(3)、使用者可以自行規劃語音資料播放時間的分段
，分段的數目
從 1段到 256段，同時配合分段位址輸入的控制，使用者可以
任意播放所規劃的分段語音資料。
(4)、使用者可以自行規劃PCM資料輸出(高
8位元、低 8位元)的 I/O
埠從 P0 到 P3 中任意挑選其中的兩個
I/O埠，作為PCM資料輸
出。
(5)、使用者可以自行規劃語音資料分段位址輸入I/O埠，從P0到P3
中任意挑選其中的一個I/O埠，作為語音分段位址的輸入。
(6)、使用者可以自行規劃語音播放控制輸入I/O埠，從P0到P3中任
意挑選其中的一個I/O埠，作為語音播放控制的輸入。
(7)、使用者可以自行將語音檔案下載到
SM5964的 Flash ROM之中
，完全數位式編碼轉換，透過 PC將Wave檔 (長度32秒，取樣
頻率48Khz)經過再取樣 (Re-Sampling)及 ADPCM編碼後，再使
用ISP的方式，將ADPCM碼與控制程式一起燒錄至 SM5964的
Flash ROM之中。
(8)、以上所敘述的特點，均可透過本研究室所撰寫的Voice51
Host
軟體，讓使用者自行在PC端操作設計，然後下載至
SM5964，
使得 SM5964模擬成一顆獨特的 ADPCM Voice Synthesis IC。
(9)、使用者也可以改用本研究室所撰寫
ISP51 Host軟體，將自行開
發的程式碼下載至 SM5964 中 ，此時的 SM5964
則成為一般的
8051單晶片。
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本研究室所提供SM5964的ADPCM語音合成實驗套件，只含一
顆已經燒錄 ISP服務程式(定址在 FE00 到 FFFF，共佔用 0.5K-Bytes)
的SM5964、一片包含Voice51 Host與ISP51 Host軟體程式的光碟片、
相關技術的文件與Voice51下載使用的參考電路圖 ，
請注意：本套
件不包含RS232轉換電路 (DS275、HIN232或MAX232)以及相關電路
板 (PCB) 與 DAC等元件、零件及 IC，您可以使用麵包板或是自行
Layout PCB，然後參考本研究室所提供的接線電路圖從事 ADPCM
語音合成實驗。
本研究室所提供SM5964的ADPCM語音合成實驗套件，主要是
利用PC的串列功能將您所規劃的語音合成 IC
的資料，透過串列埠
(COM)，然後再經過電壓轉換電路 (DS275、HIN232 或 MAX232 )，
最後連接至SM5964的RXD、TXD及GND，因此您的 PC必須至少要
擁有一個串列埠(COM)的存在，否則將無法使用下載的功能。
本研究室所提供的PC端Voice51
Host下載程式，均可以在Win9x
、WinXP上執行，有關詳細的使用說明書以及參考接線電路圖，請
您自行下載：
(1)、Voice51 Host的使用說明 1 2 3 4 5 6
(4)、參考接線電路圖 1
(5)、Voice51 Host安裝程式 (Version 0.1) 1
目前本研究室所提供
Voice51 Host下載程式，必須配合本研究
室所撰寫的 ISP服務程式，與原廠所提供的 ISP 服務程式並不相容
， 請勿使用原廠的 ISP服務程式，以避免產生其他未知的風險。
本研究室所提供SM5964的ADPCM語音合成實驗，必須搭配適
當的晶體震盪器(Crystal)，主要有 18.432Mhz及 22.1184Mhz兩種，如
果您需要使用特殊頻率的晶體震盪器，請來信詢問。
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在您操作SM5964的ISP功能之前，先弄清楚一些定義，以避免
操作錯誤。首先，請您仔細研讀過 SM5964 的 Data Sheet，雖然 SM
5964相容於 Intel 8052，不過還是有一些暫存器(Register)的設定是不
同的，因此詳細研讀Data Sheet是成為RD工程師的第一步；接著再
研讀本研究室所撰寫的 Voice51
Host的使用說明、Voice51 Host的操
作訊息說明、ISP服務程式操作說明以及參考接線電路圖，
如果您
已經都研讀過上述的文件後，您應該就具備了相關 ISP功能的基礎
認識 。您也可以參考原廠所撰寫的相關文件
，這樣您就可以更加
了解SM5964的 ISP功能。
註：Voice51 Host
的使用說明 ，是描述執行在 PC端並提供ADPCM
語音合成資料下載程式的操作說明。
註：ISP
服務程式操作說明 ，是描述燒錄在 SM5964內的ISP接收程
式的操作說明。
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底下為使用SM5964語音合成實驗的
DEMO，站長使用音樂「
給愛麗思」當作語音合成輸入時的Wave檔，而合成輸出的Wave檔
則只列出 8及14位元兩種，取樣頻率也只列出4000及9600Hz兩種，
這些合成輸出的Wave檔均未經過任何濾波處理過的PCM資料：
|
原始的Wave檔案 |
合成的Wave檔案 |
|
單聲道16位元4000Hz |
單聲道 8位元4000Hz |
|
單聲道16位元9600Hz |
單聲道 8位元9600Hz |
|
|
單聲道14位元4000Hz |
|
|
單聲道14位元9600Hz |
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本研究室所提供SM5964的ADPCM語音合成實驗套件，只含一
顆已經燒錄 ISP服務程式(定址在 FE00 到 FFFF，共佔用 0.5K-Bytes)
的SM5964、一片包含Voice51 Host與ISP51 Host軟體程式的光碟片、
相關技術的文件與Voice51下載使用的參考電路圖 ，
請注意：本套
件不包含RS232轉換電路 (DS275、HIN232或MAX232)以及相關電路
板 (PCB)與DAC等元件，一套定價新台幣 NT$ 300元整
，以上均不
含郵資，一次購買10套 (含)以上，打九折優待。
來信時訂購時
，請註明您的姓名
、郵寄地址、聯絡電話以及
所需套件數量，並註明您需要的 IC包裝是 40 Pin PDIP 或是 44 Pin
PLCC、以及晶體震盪器的操作頻率是18.432Mhz或是 22.1184Mhz，
本站長收到您的來信後會回信與您做確認的動作 ，
另外付款方式
與郵寄方式說明如下：
(1)、採用普通掛號郵寄方式，郵資NT$ 50 元
如果您是採用普通掛號郵寄方式
， 則您必須事先以
ATM 匯
款至本站長的郵局帳號 (銀行代碼700，帳號為 )，
然後將您匯款所使用的帳號後５碼以 E-Mail
方式告知本站長，經
本站長確認無誤後 ，馬上就將您所訂購的實驗套件以普通掛號郵
寄方式寄出
，郵局所需處理的工作天為三到七天，視您所需要郵
寄地區而定。
註：3套(含)以上，每增加一套需再加收郵資NT$ 30元。
(2)、採用郵局代收貨價郵件方式，郵資NT$ 100 元
如果您是採用郵局代收貨價郵件方式，則您只需將訂單
Mail
至站長即可，並不需要事先匯款，不過請您確認您的住址是否有
人可以代收郵件，否則可能會被退件至郵局候領。您的訂單經本
站長確認無誤後，馬上就將您所訂購的實驗套件以郵局代收貨價
郵件方式寄出，郵局所需處理的工作天為三到七天，視您所需要
郵寄地區而定。
訂單範例：
(1)、採用普通掛號郵寄方式
姓名：趙錢孫
地址：台北市100中正區子虛烏有路一段 1號
電話：0987-654-321
套件數量：2套
郵寄方式：普通掛號
IC包裝：40 Pin PDIP
晶體震盪器的操作頻率：18.432Mhz
以上所需匯款金額為 300X2+50 = NT$ 650整
(2)、採用郵局代收貨價郵件方式
姓名：趙錢孫
地址：台北市100中正區子虛烏有路一段 1號
電話：0987-654-321 (郵局規定要留)
套件數量：1套
郵寄方式：代收貨價
IC包裝：44 Pin PLCC
晶體震盪器的操作頻率：22.1184Mhz
以上所需代收付款金額為 300X1+100 = NT$ 400整
以上如果您對於付款方式及付款金額，有任何疑問的話，歡
迎來信詢問，謝謝。
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