专利名称：可改变说话人声音特征的电子录音器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术应用领域。
随着大规模集成电路的发展，近年来出现了多种型号的电子录音器，都是由半导体存贮器、语音专用集成电路(如UM5101、L8011等)以及相应的外围电路构成，能够将音频信号经数字化后记录在半导体存贮器中，可以将其恢复并且重放出来。这种电子录音器，除了波形失真与频带限制的影响外，其重放出来的音频信号和输入的音频信号是一样的。
但在某些场合，需要将声音信号输入后，以某种改变了的说话人声音特征重放出来，从而产生某种特殊效果。说话人声音特征多种多样，可分为个别特征和类别特征，都可由听觉感受并且分辨出来。个别特征指某个说话人所特有的声音特征；类别特征指某类说话人所共有的声音特征，如男音、女音、童稚音、成人音、苍老音、以及某种地方口音等等，都各有某种共同特征，可由听觉分辨出来。
本实用新型的任务，是要提供一种电子录音器，可将所输入的声音信号以某种改变了的说话人声音特征重放出来，如将成人音变为童稚音，或将童稚音变为苍老音等等。
本实用新型是这样实现的，将普通电子录音器的时钟电路变成可控频率时钟电路，并引入某种控制信号，使时钟频率按一定方式改变，导致采样频率相应改变，进而导致重放声音波形沿时间轴相应地压缩或扩展，从而使说话人声音特征发生某种改变。
可控频率时钟电路的构成和控制信号的引入都有多种选择方案，不同方案可使时钟频率按不同方式改变，从而使说话人声音特征发生不同改变，并且具有不同的听觉效果。
可控频率时钟电路可以采用压控振荡器构成(时钟频率连续可变)；或采用两个以上不同频率的振荡器和选择电路(如数据选择器或电子开关)构成(时钟频率阶跃可变)；也可在普通时钟电路中接入一个可控电阻或可控电容构成。对于内部包含时钟电路的语音专用集成电路，一般具有外部时钟电阻或时钟电容引脚，可以采用后面一种方法，即接入一个可控电阻或可控电容。可控电阻或可控电容可以采用普通电阻或普通电容与电子开关或其他开关通过简单串、并联连接构成(时钟频率阶跃可变)；或采用阻值或容值连续可变的压控电阻或压控电容构成(时钟频率连续可变)。
引入控制信号的一种方案是将电子录音器中某点状态信号作为控制信号。如将表示录音／放音状态的信号，或表示存贮器读／写状态的信号作为控制信号，可使录音时钟频率与放音时钟频率不同，并成一定比例关系。当录音时钟频率与放音时钟频率之比大约为23时，可将成人音转变为童稚音；当两者之比大约为32时；可将成人音转变为苍老音。其缺点是重放声音比输入声音明显加快或减慢，效果不够理想。
引入控制信号的另一种方案是加入一个信号提取电路，根据声音信号产生控制信号，即将某点(输入或重放)声音信号经适当处理，提取出某种特征信号(如幅度包络、平均能量、平均过零率等)作为控制信号。这种方案可供选择的方式和参数很多，如声音信号处理方式、控制极性、控制量度等都可作各种变化，从而使说话人声音特征产生各种变化，并可使重放声音的加快或减慢变得不明显，实际效果可以通过实验调整确定。一种信号提取电路由整流和滤波电路构成，将声音信号的幅度包络提取出来作为控制信号(相应时钟频率连续可变)，可使录音时钟频率为某一固定数值，放音时钟频率随声音信号的幅度包络变化，改变控制极性和控制量度可得到不同的听觉效果。另一种信号提取电路由整流、滤波和整形电路构成，将声音信号的幅度包络转变为高低电平作为控制信号(相应时钟频率阶跃可变)，可使声音信号幅度小时放音时钟频率与录音时钟频率相同，声音信号幅度大时放音时钟频率变高或变低，调整时钟频率的比例关系和区分高低电平的阀值可得到不同的听觉效果。
引入控制信号的又一种方案是加入一个信号生成电路，产生具有某种时间波形的控制信号。如用慢速锯齿波电路产生以录音或放音开始时刻为起点缓慢上升或缓慢下降的电平信号，使时钟频率相应地逐渐升高或逐渐降低。又如用低频振荡电路产生随时间周期性起伏波动的电平信号，。使时钟频率相应地随时间高低波动。这种方案可使说话人声音特征产生某种特殊变化，得到某种特殊效果。
为了取得更好效果，还可配合使用具有相应频率特性的声音信号滤波电路。如将成人音变为童雅音时，需使时钟频率变高，从而信号频谱分布移向高端，可将滤波电路上限截止频率提高。而将成人音变为苍老音时，可将滤波电路下限截止频率降低。
根据上述各种方案，通过适当设计和实验调试可使说话人声音特征产生多种多样的变化。具有这种功能的电子录音器，可用于电影、电视、广播剧等的特技声音录制或用于其他特殊场合，特别是用于高级电子玩具，可使产品具有显著特色，而附加的成本十分低廉，结构十分简单，因而大大提高性能价格比，可取得较大经济效益。
以下结合附图，举例详细说明本实用新型的具体实施电路。
下述实施电路都是在LH－888电子录音器(其中使用了语音专用集成电路L8011)的基础上构成的，LH－888电子录音器的资料可查阅《电子报》1987年第45期第二版(178页)。
图1是采用状态信号作为控制信号的一种实施电路。其中三极管Q2作为电子开关，与电阻R4、R5连接构成可控电阻，接在语音专用集成电路的时钟电阻引脚上(42、43脚)。将表示读／写状态的信号W(33脚)经三极管Q1倒相放大后用来控制Q2基极。当录音(即写)时W为低电平，使Q1截止，Q2导通，R5被短路，由R4决定录音时钟频率；当放音(即读)时W为高电平，使Q1导通，Q2截止，由R4、R5共同决定放音时钟频率。调节R4和R5，使录音时钟频率与放音时钟频率之比约为32，可将成人音转变为苍老音，但重放声音减慢比较明显。
图2是采用信号提取电路产生控制信号的一种实施电路。其中三极管Q2、电阻R4、R5的作用与图1电路相同。由三极管Q6、Q1及与之连接的电阻、电容构成信号提取电路，其中Q8、RA、RB、CB等构成整流、滤波电路，Q1、R1、R2等构成整形电路。信号提取电路将功放电路输出的重放声音信号的幅度包络转变为高低电平信号，用来控制Q2基极。当录音时(功放电路无输出)QB截止、Q1导通、Q2截止，由R4、R5共同决定录音时钟频率。当放音时，若声音信号幅度小，则电路状态和时钟频率与录音时相同；若声音信号幅度足够大，则使QB导通，CB充电、Q1截止、Q2导通，由R4决定放音时钟频率。若使录音时钟频率与信号幅度大时的放音时钟频率之比约为23，则可将成人音转变为童稚音，而重放声音加快并不明显，听觉效果令人满意。
图3是采用信号生成电路产生控制信号的一种实施电路。其中变容二极管DC作为可控电容，通过隔直电容C3、C4接在语音专用集成电路的时钟电容引脚上(41、43脚)，可适当选择DC的容值变化范围，使时钟频率在一定范围连续可变。由三极管Q1及与之连接的电阻、电容构成信号生成电路，其中C1、R1构成微分电路，C2、R2构成充电回路，Q1作为放电开关。通常Q1截止，C2充电接近电源电压。当重放触发信号PLAY(正脉冲，要求一定宽度)到来时，通过微分电路使Q1导通，C2快速放电接近零电平，短时间后Q1截止，C2通过R2缓慢冲电，使得DC偏压缓慢升高，DC容值缓慢减小，时钟频率缓慢变高，使重放声音产生一种特殊的听觉效果。
权利要求1.可改变说话人声音特征的电子录音器，由半导体存贮器、语音专用集成电路以及相应的外围电路构成，其特征在于a.其时钟电路中的时钟电阻由普通电阻与电子开关通过简单串、并联连接构成，或其时钟电路中的时钟电容由普通电容与电子开关通过简单串、并联连接构成，或其时钟电路是一个压控振荡器，b、将其输入或输出通道中的声音，信号经过整流电路和滤波电路之后，或再经过整形电路之后，或将其表示读/写状态或录/放状态的信号，接至所述的电子开关或压控振荡器的控制端。
2.根据权利要求1所述的电子录音器，其特征在于所述的时钟电路的录音时钟频率与放音时钟频率或声音信号幅度大时的放音时钟频率之比大约为23或大约为32。
专利摘要可改变说话人声音特征的电子录音器，属于电子技术应用领域。主要特点是将普通电子录音器的时钟电路变成可控频率时钟电路，并引入某种控制信号，使时钟频率按一定方式改变，从而使说话人声音特征发生某种改变，如将成人音变为童稚音，或将童稚音变为苍老音等等。可用于特技声音录制，高级电子玩具或其他特殊场合。
文档编号G11B5/02GK2056782SQ8821475
公开日1990年5月2日 申请日期1988年10月6日 优先权日1988年10月6日
发明者沈在爱 申请人:福州大学