Введение
Микросхемы LPC Speech Chips от Texas Instruments — это серия интегральных схем, представляющих собой цифровые сигнальные процессоры для синтеза речи, разработанные компанией Texas Instruments, начиная с 1978 года. Они продолжали разрабатываться и продаваться на протяжении многих лет, хотя отдел, занимавшийся речью, несколько раз менял свое местоположение внутри TI, пока окончательно не был расформирован в конце 2001 года. Права на специализированную подгруппу микросхем MSP, являвшуюся последней линией продуктов Texas Instruments для синтеза речи на 2001 год, были проданы компании Sensory, Inc. в октябре 2001 года.
Теория
Данные речи хранятся с использованием речевого кодирования на основе возбуждения по тону (PE LPC), где слова формируются решётчатым фильтром, который может быть возбужден либо ROM-памятью с образцом глоттального импульса, либо генератором шума на основе линейного регистра сдвига с обратной связью (LFSR). Линейное предсказательное кодирование обеспечивает значительное уменьшение объема данных, необходимого для восстановления разборчивой речи.
История
TMC0280/TMS5100 был первым полностью автономным интегральным синтезатором речи LPC, когда-либо созданным. Он был разработан для Texas Instruments Ларри Брентингемом, Полом С. Бридлав, Ричардом Х. Виггинсом и Джином А. Францем, а разводку кремния выполнил Ларри Брентингем. Все речевые чипы TI LPC до серии TSP50cxx использовали PMOS-архитектуру и LPC-10 кодирование в специальном формате, разработанном TI. Чипы серии речевых синтезаторов TI LPC обозначались как TMCxxxx или CDxxxx при использовании подразделением потребительских товаров TI, или как TMS5xxx (впоследствии TSP5xxx) при продаже сторонним компаниям.
1978 год
TMS5100 (TMC0281, внутреннее обозначение TI – '0280', поэтому чип иногда маркируется как TMC0280): первый чип LPC для синтеза речи. Использовал нестандартный 4-битный последовательный интерфейс с применением маскированных ПЗУ TMS6100 или TMS6125; применялся во всех версиях Speak & Spell, кроме "суперверсий" и версии 1980 года для Великобритании, в которой использовались TMC0280/CD2801 (указаны ниже). Поставлялся в продажу под названием TMS5100. Также использовался в игрушке "Электронная говорящая пишущая машинка Байрон Петит". В 1979 году был заменен на TMS5100A и TMS5110.
1980 год
TMC0280 AKA CD2801: Используется в Speak & Math, Speak & Read и TI Language Translator/Language Tutor. Выводы соответствуют, но функционально несовместим с TMS5100/TMC0280, имеет другую таблицу LPC и незначительно отличающуюся таблицу чирпов. CD2801/Die revision F исправляет ошибку интерполятора. TMS5100A: Уменьшенная версия TMS5100/TMC0281. Очень незначительные различия в функциональности, использует Die revision F, исправляющую ошибку в интерполяторе. Применяется в аркадной платформе Century Video System. Использует оригинальную таблицу чирпов. TMS5110: Обновленные таблицы LPC (в основном совпадают с 5220, см. ниже). Выводы соответствуют, но функционально несовместим с TMS5100. Заменен TMS5110A. Использовался в кукольной игрушке Montgomery, произведенной компанией Hasbro. Версия SDIP этого чипа в какой-то момент продавалась как "TMS5111". Использует "окончательную" таблицу чирпов. TMS5200 (AKA CD2501E, внутреннее обозначение TI – '0285', поэтому чип иногда маркируется как TMC0285): Добавлен 8-битный параллельный FIFO интерфейс; разработан для использования подразделением потребительской электроники TI в речевом модуле TI 99/4A; также использовался в столах пинбола Bally/Midway четвертого поколения Squawk and Talk (номер детали AS 2518 61), в версии кабинета Environmental аркадной игры Bally/Midway Discs of TRON, в (более ранних) картах Apple II Echo II, а также в аркадных играх Zaccaria Jack Rabbit и Money Money, и в пинбольных автоматах Zaccaria Pinball Champ и Soccer Kings. Заменен TMS5220 в конце 1980/1981 годов и, возможно, продавался как остатки со склада по сниженной цене в 1982–1983 годах. Использует "окончательную" таблицу чирпов. CD2802: Версия TMS5100/5110 с другими таблицами LPC и чирпов, не идентичная ни TMS5100(A), ни TMS5110(A). Использовался только в Touch and Tell и никогда не продавался за пределами компании. Использует собственную, уникальную таблицу чирпов. TMS5110A (после 1985 года: TSP5110A): Уменьшенная версия TMS5110, совместима по выводам и функциональности. Использовался как минимум в двух продуктах для домашних компьютеров. Применялся в аркадной игре Bagman от Valadon Automation, в TCC 14 Talking Clock/Calendar от Omnicron Electronics, а также в аркадной игре A. D. 2083 от Midcoin. Использовался в системе электронного оповещения Chrysler Electronic Voice Alert для транспортных средств. Использует "окончательную" таблицу чирпов. TMS5220 (AKA CD2805E?): Улучшенная версия TMS5200, выводы соответствуют, но функционально несовместим (имеет новые таблицы LPC); использовался в (более поздних) картах Apple II Echo II, (по слухам) в последней партии речевых модулей TI 99/4A, в BBC Micro, в аркадной игре NFL Football от Bally/Midway и во многих аркадных играх Atari, Inc., включая Star Wars, Firefox, Return of the Jedi, Road Runner, The Empire Strikes Back. В более поздних аркадных играх Atari использовался TMS5220C, см. ниже. TMS5220 также использовался в пинбольных автоматах Zaccaria Farfalla, Devil Riders, Time Machine, Magic Castle, Robot, Clown, Pool Champion, Blackbelt, Mexico '86, Zankor и Spooky. TMS5220 также использовался в Looping и Sky Bumper от Venture Line, Portraits от Olympia и аркадных автоматах Victory и Victor Banana от Exidy. TMS5220 также использовался в линейке роботов Topo от Androbot, Inc., начиная с Topo II и Topo III в 1984 году. Заменен TMS5220C в 1983/1984 годах. Использует "окончательную" таблицу чирпов. HP 82967A: Модуль синтеза речи, добавляющий 1500 слов в словарь компьютеров серии 80.
1983 год
TMS5220C (после 1985 года: TSP5220C): содержит две команды NOP, параллельный FIFO-интерфейс был переработан для управления скоростью воспроизведения речи, добавлен внешний полный сброс; незначительное изменение, касающееся влияния значений энергии на неречевые кадры. В остальном идентичен TMS5220, полностью совместим по распиновке и может использоваться в качестве прямой замены. Применялся в аркадных играх Atari Indiana Jones and the Temple of Doom, 720°, Gauntlet, Gauntlet II, A. P. B., Paperboy, RoadBlasters, Vindicators Part II и, наконец, Escape from the Planet of the Robot Monsters. Также использовался в адаптере IBM PS/2 Speech Adapter и адаптере Pacific Educational Systems RS 232 Speech Adapter. Производился до начала 1990-х годов.
1985 год
TSP50C50: CMOS, использует LPC 12 вместо LPC 10, использует TMS60C20 256Кб/32Кб последовательную ПЗУ вместо TMS6100. Использует LPC-таблицы "D6" и chirp-таблицы, которые были распространены во всей серии TSP50Cxx. Имеет встроенный аналоговый фильтр нижних частот. Производился до начала 1990-х годов.
1986 год
TSP50C40 (позже MSP50C40): TSP50C50 с добавлением простого 8-битного микроконтроллера с маской ПЗУ на кристалле. Применялся в ряде продуктов потребительского сектора компании TI и обозначался как CM54129/CM54169 для устройств speak&music.
1987 и позже
Несколько других продуктов TSP50Cxx, которые добавляли больше ROM/RAM, полностью отказались от последовательного интерфейса и т.д. Микроконтроллер TSP53C30 эмулирует TMS5220 PE LPC, но также поддерживает D6 LPC и звуковой выход PCM. После 1997 года линейка TSP без микроконтроллеров была постепенно выведена из производства в пользу линейки MSP, включающей микроконтроллеры. В октябре 2001 года права на специализированную для речевых приложений часть линейки чипов MSP (семейство MSP50C6XX) были проданы компанией TI компании Sensory, Inc. Sensory переименовала чипы в линейку Sensory SC 6x. В октябре 2007 года Sensory объявила о прекращении приема новых заказов на изготовление масок для линейки SC 6x. Заказы на чипы с существующими масками будут приниматься как минимум в течение следующего года. В качестве сопроводительных устройств ко всем версиям речевого чипа использовались специализированные 4-битные интерфейсы к ПЗУ объемом 128 Кбит (16 КБ) TMS6100NL (также известное как TMC0350) и 32 Кбит (4 КБ) TMS6125NL (также известное как TMC0355, также известное как TMS7125), которые были запрограммированы маской словами, необходимыми для конкретного продукта. Все версии чипов LPC до серии TSP50Cxx поддерживают их. Все версии TMS6100, по всей видимости, содержат только 128 Кбит/16 КБ данных, несмотря на слухи об обратном.