专利名称：语音调制通话系统及其所用的头戴送受话器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于调制语音的装置及方法。更具体地说，本发明涉及内置语音调制部件并用于对输入的语音进行多种调制、将其通过便携电话来输出的语音调制装置、其所用的头戴送受话器及其方法。
背景技术：
用于调制语音的现有技术有大韩民国专利申请第1998-8456号及大韩民国实用新型登录申请第1999-9164号。上述专利申请第1998-8456号涉及改变造成男女语音基本差别的声音高低来相互改变男女声音的娱乐用语音调制装置，公开了下述方法在分析输入的声音的高度、即声音的周期并切下大约一周期的声音后，通过用插值法改变周期，来改变声音的频率。即，上述专利申请第1998-8456号公开了下述方法在维持声音的音色和发音的同时，改变声音的高低、即音调(pitch)的周期；这与后述本发明的同时改变音色、发音、及高低的方法不同。
具体地说，专利申请第1998-8456号和本发明的语音调制技法之一的M调制相比，在本发明的M调制的情况下，不仅声音的高度降低，而且能够生成调制为像缓慢重放磁带时那样的音色和发音。为了在此情况下能够进行实时操作，需要基于时延的补偿过程。本发明的语音调制装置执行用于这种补偿的步骤。
实用新型登录申请第1999-9164号涉及调制语音而使得不能识别发声者的便携电话所用的调制器，公开了下述语音调制装置锁存器根据控制信号来改变存储器中暂时存储的语音信号的重现速度，其结果是，改变了输入的声音的长度。但是上述实用新型登录申请第1999-9164号的语音调制装置的问题是不能实时进行语音调制。这是因为，为了进行实时语音调制，输入的语音样本的个数和输出的语音样本的个数必须相同，而上述实用新型登录申请第1999-9164号通过改变重现速度，使单位时间输入的语音样本的个数和单位时间输出的语音样本的个数变化，从而不能进行实时语音调制。
着眼于这种问题，本发明人开发了能够在声音的实时内同时改变音色、发音、及高低的语音调制装置及能够将其通过便携电话来传输的头戴送受话器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够将输入的语音调制为多种形态的声音的装置及其方法。
本发明的另一目的在于提供一种能够以调制过的语音与对方实时进行通话的语音调制装置及其方法。
本发明的另一目的在于提供一种能够安装在便携电话的耳塞式传声器上并能够与其分离来使用的语音调制装置。
本发明的另一目的在于提供一种记录有能够将输入的语音调制为多种形态的声音的语音调制程序的记录媒体。
本发明的另一目的在于提供一种能够用单片专用集成电路来构成的语音调制装置。
本发明的另一目的在于提供一种能够以调制过的语音与对方实时进行通话的语音调制通话系统的耳塞式传声器。
本发明的另一目的在于提供一种能够以调制过的语音与对方实时进行通话的语音调制通话系统的头戴送受话器。
本发明的上述及其他目的能够通过下面详细说明的本发明来全部实现。
根据本发明的一个侧面，为了提供能够通过与便携电话相连而以调制过的语音进行通话的语音调制装置，提供一种语音调制通话装置，其特征在于，包括编解码器，用于将输入的使用者的模拟语音信号变换为具有一定大小的采样频率的数字信号，根据上述采样频率将输入的调制过的数字信号变换为模拟信号；CPU，用于调制上述数字信号；存储器，暂时存储上述CPU的运算过程中产生的数据，并且记录上述CPU执行的运算的逻辑顺序；及第1连接部件，用于将上述使用者的模拟语音信号输入到上述编解码器中；第2连接部件，用于将从上述编解码器输出的调制过的模拟信号输入到便携电话中；及电源；上述CPU进行下述运算中的至少一个运算(I)以帧为单位来提取上述编解码器变换出的数字信号，将上述以帧为单位的数字信号在时间轴上进行压缩，检测上述使用者的语音周期，然后以上述语音周期为单位来补偿上述帧缩短了的长度；(II)以帧为单位来提取上述编解码器变换出的数字信号，将上述以帧为单位的数字信号在时间轴上进行扩展，检测上述使用者的语音周期，然后以上述语音周期为单位来删除上述帧延长了的长度；及(III)以帧为单位来提取上述编解码器变换出的数字信号，将比上述提取出的以帧为单位的数字信号的各个语音样本超前一定时间产生的各个语音样本乘以比1小的值，将乘以上述比1小的值所得的语音样本加到上述提取出的语音样本上。
根据本发明的另一个侧面，为了通过计算机来执行语音调制，提供一种计算机可读记录媒体，记录用于通过计算机来实现下述功能的程序(I)将输入的使用者的模拟语音信号变换为具有一定采样频率的数字信号；(II)执行下述运算中的至少一个运算的功能(a)以帧为单位来提取上述变换出的数字信号并在时间轴上进行压缩，检测上述使用者的语音周期并将上述周期数据重复上述缩短了的长度来维持上述帧的长度与压缩前相同，从而补偿由于上述压缩而缩短了的时间；(b)以帧为单位来提取上述变换出的数字信号并在时间轴上进行扩展，检测上述使用者的语音周期并将上述周期数据删除上述延长了的长度来维持上述帧的长度与扩展前相同，从而补偿由于上述扩展而延长了的时间；及(c)以帧为单位来提取上述变换出的数字信号，将比上述提取出的以帧为单位的数字信号的各个语音样本超前一定时间产生的各个语音样本乘以比1小的值并加到上述提取出的语音样本上；及将经上述(II)的过程而产生的帧信号变换为频率与输入时的采样频率相同的模拟信号。
根据本发明的另一个侧面，为了提供一种能够将通过语音调制程序来执行语音调制的计算机和便携电话相连并以调制过的语音来进行通话的头戴送受话器，提供一种用于语音调制通话的头戴送受话器，其特征在于，包括话筒，用于输入送话者的语音；第1插头，通过导线被连接在上述话筒上，用于将从上述话筒输出的语音信号传输给语音调制部件的输入部；第2插头，用于接收从上述语音调制部件的输出部输出的调制过的语音信号；第3插头，用导线被连接在上述第2插头上，将从上述第2插头传输的调制过的语音信号传输给便携电话；及至少一个扬声器，用于输出从上述便携电话输出的对方的语音；该头戴送受话器被连接在语音调制部件及便携电话上并以调制过的语音与对方进行实时通话。
图1是本发明的语音调制装置的示意性方框图。
图2是将本发明的语音调制装置与便携电话的耳塞式传声器相连的状态的结构图。
图3(a)是本发明一具体例的将语音调制为吸入氦气的情况下发出的声音的方法的示意性流程图；图3(b)是将语音调制为阴郁、不寒而栗的气氖下的声音的方法的示意性流程图；而图3(c)是将语音调制为回声的方法的示意性流程图。
图4是用头戴送受话器将内置本发明的语音调制程序的计算机和便携电话相连的情况下的结构图。
具体实施例方式
以下，参考附图来详细说明本发明的内容。
图1是本发明的语音调制装置的示意性方框图。本发明的语音调制装置可以大体划分为语音调制部100和连接部200。上述语音调制部100包含编解码器110，将输入的模拟语音信号变换为数字信号，或者将调制过的数字语音信号变换为模拟语音信号；CPU 120，被连接在上述编解码器上，根据语音调制程序来执行语音调制运算；及由RAM和ROM构成的存储器130，该RAM与数据的存储有关，例如存储执行语音调制的过程中产生的语音样本，或者存储输出的语音样本，而该ROM存储作为语音调制的逻辑顺序的程序及与其关联的数据等，并使上述CPU根据上述程序来执行语音调制。最好包含选择部件140，使得在上述CPU执行各种语音调制的情况下，使用者能够选择调制方式。上述选择部件140将选择出的调制方式通知给上述CPU120，在从多个调制方式中选择出第一个调制方式时，上述选择部件140例如将“1”这一信息通知给上述CPU 120，从而上述CPU 120从上述存储器130中读入与第一个调制方式对应的程序来执行调制过程。
本发明的语音调制装置为了能够与便携电话相连、以调制过的语音来进行通话，还包括第1连接部件210，被连接在用于输入使用者的语音的耳塞式传声器400的连接部430上；及第2连接部件220，被连接在便携电话500的连接部510上。下面详细说明这种连接部200。
图2是将本发明的语音调制装置与便携电话的耳塞式传声器相连的状态的结构图。本发明的语音调制装置如上所述，包括第1连接部件210及第2连接部件220，上述第1连接部件210被连接在耳塞式传声器400上，将从话筒410输入的语音信号提供给上述语音调制部100的编解码器110，将从便携电话500通过语音接收线180输入的对方的语音信号传输给扬声器420。上述第2连接部件220被连接在便携电话500上，将上述语音调制部100调制过的语音传输给上述便携电话500，将通过上述语音接收线180从上述便携电话输入的对方的语音通过上述第1连接部件210传输给上述扬声器420。
最好，形成将上述第1连接部件210和第2连接部件220相连的旁路线170，在希望以未调制的语音与对方进行通话的情况下，将从上述话筒输入的使用者的语音通过上述旁路线170输入到便携电话中，从而不经过上述语音调制部100。为此，通过在上述旁路线170上形成第1开关130，能够选择上述旁路线170的连接及切断。最好，通过在将驱动本发明的语音调制装置的电源300和上述语音调制部100相连的线上设置第2开关140，能够选择可否驱动语音调制装置。
上述耳塞式传声器400也可以实现为头戴送受话器，结合图4来详细说明这一点。
图3(a)是本发明一具体例的将语音调制为吸入氦气的情况下发出的声音的方法的示意性流程图；图3(b)是将语音调制为阴郁、不寒而栗的气氛下的声音的方法的示意性流程图；而图3(c)是将语音调制为回声的方法的示意性流程图。图3(a)是本发明一具体例的将输入的使用者的声音调制为吸入氦气的情况下的形态的方法(以下称为“氦调制”)的流程图。本发明的氦调制通过在时间轴上压缩语音波形来实现。首先，将输入的使用者的模拟语音信号通过编解码器110变换为具有一定采样频率(一般为8KHz)的数字信号(S11)。然后，CPU 120将上述数字信号存储到存储器(RAM)中，此时在上述采样到的数字信号中以一定个数的样本(以下称为“帧”)为一个单位来进行存储(S12)。接着，读出上述存储器130中存储的以帧为单位的数字数据并在时间轴上进行压缩(S13)。
这样在时间轴上压缩语音后，能够将语音调制为氦声，但是通过压缩，各个帧的长度缩短，所以必须对其进行补偿。为此，上述CPU检测上述使用者的语音周期，以上述语音周期为单位来重复或插入上述缩短了的长度，维持整个帧的长度与压缩前相同(S14)。
这样对一个帧执行调制后，上述CPU 120通过上述编解码器110将上述调制过的帧数据变为与最初输入时相同的采样频率对应的模拟信号来输出(S15)。最终将上述输出的模拟信号通过便携电话500传输到第三者(S16)。
图3(b)是本发明一具体例的将输入的使用者的声音调制为阴郁、不寒而栗的气氛下的声音的方法(以下称为“M调制”)的流程图。上述M调制与氦调制相反，通过在时间轴上扩展语音波形来实现。为此，首先将输入的使用者的模拟语音信号通过编解码器110变换为具有一定采样频率(一般为8KHz)的数字信号(S21)。然后，CPU 120将变换为上述数字信号的语音信号以一定个数的样本、即帧为单位存储到存储器(RAM)中(S22)，读出存储的上述以帧为单位的数字数据并在时间轴上进行扩展(S23)。
为了补偿通过上述扩展而在时间轴上延长了的帧的长度，上述CPU 120检测上述使用者的语音周期，以上述语音周期为单位在其各个周期数据中删除延长了的时间，从而维持整个帧的长度与扩展前相同(S24)。这样对一个帧执行调制后，上述CPU 120通过上述编解码器110将上述调制过的帧数据变为与最初输入时相同的采样频率对应的模拟信号来输出(S25)。最终将上述输出的模拟信号通过便携电话500传输到第三者(S26)。
图3(c)是本发明一具体例的将输入的使用者的声音调制为回声似的语音的方法(以下称为“回声调制”)的流程图。上述回声调制通过将输入的使用者的语音波形延迟一定时间后加上来实现。为此，首先将输入的使用者的模拟语音信号通过编解码器110变换为具有一定采样频率(一般为8KHz)的数字信号(S31)。
然后，CPU 120将变换为上述数字信号的语音信号以一定个数的样本、即帧为单位存储到存储器(RAM)中(S32)。上述CPU 120逐个样本地读出上述存储器130中存储的帧，将比各个当前样本超前一定时间产生的样本乘以适当的大小并加到上述当前样本上(S33)。此时，由于调制过的信号比原始信号小，所以最好使上述乘以的值为比1小的值。这样对一个帧执行调制后，上述CPU 120通过编解码器110将调制过的帧数据变为与最初输入时相同的采样频率对应的模拟信号来输出(S34)。最终将上述输出的模拟信号通过便携电话500传输到第三者(S35)。
图4是用头戴送受话器将内置本发明的语音调制程序的计算机和便携电话相连的情况下的结构图。图3说明过的语音调制方法为了不用图1及图2说明过的另外的语音调制装置、而用普通计算机来实现，也可以以语音调制程序来提供。计算机的CPU根据这种语音调制程序来执行用于语音调制的运算，用于将使用者的语音信号变换为数字信号的部件追加使用编解码器，或者使用A/D变换程序。
这种程序以计算机可读记录媒体的形式来提供记录用于通过计算机来实现下述功能的程序(I)将输入的使用者的模拟语音信号变换为具有一定采样频率的数字信号；(II)执行下述运算中的至少一个运算的功能(a)以帧为单位来提取上述变换出的数字信号并在时间轴上进行压缩，检测上述使用者的语音周期并将上述周期数据重复上述缩短了的长度来维持上述帧的长度与压缩前相同，从而补偿由于上述压缩而缩短了的时间；(b)以帧为单位来提取上述变换出的数字信号并在时间轴上进行扩展，检测上述使用者的语音周期并将上述周期数据删除上述延长了的长度来维持上述帧的长度与扩展前相同，从而补偿由于上述扩展而延长了的时间；及(c)以帧为单位来提取上述变换出的数字信号，将比上述提取出的以帧为单位的数字信号的各个语音样本超前一定时间产生的各个语音样本乘以比1小的值并加到上述提取出的语音样本上；及将经上述(II)的过程而产生的帧信号变换为频率与输入时的采样频率相同的模拟信号。
用于将内置上述语音调制程序的计算机600和便携电话500相连并以调制过的语音与对方进行实时通话的头戴送受话器700包括话筒410，用于输入送话者的语音；第1插头710，通过导线被连接在上述话筒410上，将从上述话筒输出的语音信号传输给上述计算机600的输入部(未图示)；第2插头720，用于接收从上述计算机600的输出部(未图示)输出的调制过的语音信号；第3插头730，通过导线被连接在上述第2插头720上，将从上述第2插头传输的调制过的语音信号传输给便携电话；及至少一个扬声器420，用于输出从上述便携电话500输出的对方的语音。
上述第1插头710用于将从上述头戴送受话器700上整体包括的上述话筒410输入的使用者的语音信号传输给上述计算机600来执行语音调制，通过电线被连接在上述话筒410上。上述第2插头720用于将上述计算机600调制过的语音信号传输给便携电话，通过电线被连接在上述第3插头730上。上述第3插头730通过电线被连接在上述第2插头720上，将上述计算机600调制过的语音信号传输给便携电话，并且通过另一电线被连接在上述扬声器420上，输出从上述便携电话输出的对方的语音。
通过这样实现的语音调制通话系统的头戴送受话器以调制过的语音来进行通话的方法包括下述步骤通过上述头戴送受话器700的话筒410来输入使用者的语音，将上述输入的语音信号通过上述头戴送受话器700的第1插头710传输给内置语音调制程序的计算机600的输入部，上述计算机根据上述程序来调制语音，计算机的输出部将调制过的语音通过上述第2插头720及第3插头730传输给便携电话500，然后通过便携电话500向对方传输调制过的语音。
本发明的简单变形及变更可以由本领域的技术人员来容易地实施，这种变形或变更都包含在本发明的范围内。
权利要求
1.一种语音调制通话装置，用于调制输入的语音，其特征在于，包括编解码器，用于将输入的使用者的模拟语音信号变换为具有一定大小的采样频率的数字信号，根据所述采样频率将输入的调制过的数字信号变换为模拟信号；CPU，用于调制所述数字信号；存储器，暂时存储所述CPU的运算过程中产生的数据，并且记录所述CPU执行的运算的逻辑顺序；及第1连接部件，用于将所述使用者的模拟语音信号输入到所述编解码器中；第2连接部件，用于将从所述编解码器输出的调制过的模拟信号输入到便携电话中；及电源；所述CPU进行下述运算中的至少一个运算(I)以帧为单位来提取所述编解码器变换出的数字信号，将所述以帧为单位的数字信号在时间轴上进行压缩，检测所述使用者的语音周期，然后以所述语音周期为单位来补偿所述帧缩短了的长度；(II)以帧为单位来提取所述编解码器变换出的数字信号，将所述以帧为单位的数字信号在时间轴上进行扩展，检测所述使用者的语音周期，然后以所述语音周期为单位来删除所述帧延长了的长度；及(III)以帧为单位来提取所述编解码器变换出的数字信号，将比所述提取出的以帧为单位的数字信号的各个语音样本超前一定时间产生的各个语音样本乘以比1小的值，将乘以所述比1小的值所得的语音样本加到所述提取出的语音样本上。
2.如权利要求1所述的语音调制通话装置，其特征在于，还包含用于选择所述CPU的(I)运算、(II)运算、及(II)运算中的任一个运算的选择部件。
3.如权利要求1所述的语音调制通话装置，其特征在于，还包含将所述第1连接部件和第2连接部件相连的旁路线，所述旁路线包括开关。
4.一种计算机可读记录媒体，记录有用于通过计算机来实现下述功能的程序(I)将输入的使用者的模拟语音信号变换为具有一定采样频率的数字信号；(II)执行下述运算中的至少一个运算的功能(a)以帧为单位来提取所述变换出的数字信号并在时间轴上进行压缩，检测所述使用者的语音周期并将所述周期数据重复所述缩短了的长度来维持所述帧的长度与压缩前相同，从而补偿由于所述压缩而缩短了的时间；(b)以帧为单位来提取所述变换出的数字信号并在时间轴上进行扩展，检测所述使用者的语音周期并将所述周期数据删除所述延长了的长度来维持所述帧的长度与扩展前相同，从而补偿由于所述扩展而延长了的时间；及(c)以帧为单位来提取所述变换出的数字信号，将比所述提取出的以帧为单位的数字信号的各个语音样本超前一定时间产生的各个语音样本乘以比1小的值并加到所述提取出的语音样本上；及将经所述(II)的过程而产生的帧信号变换为频率与输入时的采样频率相同的模拟信号。
5.如权利要求4所述的计算机可读的记录媒体，其特征在于，还包含选择所述(a)、(b)、(c)运算中的任一个运算的功能。
6.一种用于语音调制通话的头戴送受话器，其特征在于，包括话筒，用于输入送话者的语音；第1插头，通过导线被连接在所述话筒上，用于将从所述话筒输出的语音信号传输给语音调制部件的输入部；第2插头，用于接收从所述语音调制部件的输出部输出的调制过的语音信号；第3插头，通过导线被连接在所述第2插头上，将从所述第2插头传输的调制过的语音信号传输给便携电话；及至少一个扬声器，用于输出从所述便携电话输出的对方的语音；该头戴送受话器被连接在语音调制部件及便携电话上并以调制过的语音与对方进行实时通话。
7.如权利要求6所述的用于语音调制通话的头戴送受话器，其特征在于，所述语音调制部件是具备用于实现语音调制功能的程序的计算机。
8.如权利要求6所述的用于语音调制通话的头戴送受话器，其特征在于，还包含用于调节从所述扬声器输出的声音的大小的音量调节器。
全文摘要
本发明的语音调制装置包括用于进行模拟及数字信号的变换的编解码器、执行用于进行氦声调制、M调制、及回声调制的运算的CPU、存储器、及电源，在氦调制及M调制中，提供补偿由于压缩或扩展语音样本而长度变化部分的步骤，在回声调制中提供将比当前语音样本超前一定时间的语音样本乘以适当的因子后加到上述当前语音样本上的步骤。这种语音调制方法可以用单片集成电路来实现，或者用计算机可应用的程序来实现，特别是在用计算机来实现的情况下，为了能够与便携电话相连并以调制过的语音来进行通话，提供将语音调制部件和便携电话相连的头戴送受话器。
文档编号H04R9/08GK1402591SQ0214222
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月26日 优先权日2001年8月29日
发明者白种宽, 李润根 申请人:声波株式会社