谁能想到这个儿童玩具，成就了德州仪器的DSP王国

在Speak ＆ Spell 问世之前，除了开发它的四位工程师之外，几乎没有人认为它应该被引入。德州仪器 管理层认为该项目没有什么价值。当这四个人向全国顶尖的拼写教育专家描述这个产品时，他们给出的建议是放弃它。当他们试图去推销它时，家长们不屑一顾。

但是保罗·布里德洛夫、吉恩·弗兰茨、拉里·布兰廷汉姆和理查德·威金斯在设计它时玩得很开心，根本不想停下来。阴差阳错，他们忘了向德州仪器的管理层提及，他们的想法遇到了冷落，但幸运的是，在德州仪器的预算范围内，Speak ＆ Spell 是德州仪器中唯一面向消费者的项目（另外两个是 CB 收音机和家庭计算机）。

数字信号处理器原型：德州仪器 的 Speak ＆ Spell ＂通过合成单个字母的声音，用户可以尝试使用小键盘拼写单词。最初的模型，发布于 1978 年，有一个爵士蓝的真空荧光显示屏，并使用 4 节 C 号电池。

幸亏在预算之内，在一次采访中，弗兰茨回忆说，团队可能忽略了低成本要求而适当支出一些东西，结果这事就成了，不是吗？

教育拼写玩具的基本思路来自布里德洛夫，布里德洛夫坐拥了天时地利。

布里德洛夫和弗兰茨曾参与 Little Professor 的开发，这是德州仪器在 1976 年推出的一种旋钮计算器。当时教育者认为在课堂上使用计算器是作弊行为。德州仪器，当时和现在世界上最大的计算器制造商之一，试图克服这一异议，并破解教育市场，该计算器可以用来创造一个缺解方程，学生有三次机会输入正确答案。

布里德洛夫还有一个正在学习拼写的女儿，他突然想到，教数学和教拼写之间有着基本的相似性。数学，就是你提出一个方程，学生来解方程，拼写，就是你说出一个单词，学生把它拼写出来。只是工具会有所不同，因为单词必须大声朗读。这显然需要将存储的单词转换为可听语音的技术。这种技术当时确实存在，但成本高昂，不适合消费市场。

但是，曾在德州仪器语音研究实验室工作过的布里德洛夫知道，该实验室的人，或许其他学者，即将创造不那么昂贵的语音合成技术。不过，还有另一个障碍，那就是这个拼写工具的语音合成功能需要大量的存储空间，这似乎非常荒谬。

他没有被吓住。相反，他开始组建一个团队，招募弗兰茨做系统设计师。布里德洛夫从语音处理实验室认识了威金斯，威金斯是布兰廷汉姆的好朋友，他是一名 IC 设计师，威金斯把布兰廷汉姆也拉到了团队里，然后布里德洛夫就去找德州仪器的管理层要研发资金。

弗兰茨解释道，这笔研发资金可没那么好申请，因为拟议产品的风险太高，潜在回报太低。但是，德州仪器当时还有一个为“疯狂的想法”提供资金的来源。拼写设备的风险非常高，“疯狂的想法”计划是最后的选择。他们需要做的就是说服一位高级德州仪器技术专家来支持它。幸运的是，布里德洛夫找到了这样一个人来支持他的提议，团队得到了 25，000 美元（在 2019 年大约值 10 万美元）。

图源：吉恩·弗兰茨 ／ 德州仪器
［左起］吉恩·弗兰茨、理查德·威金斯、保罗·布里德洛夫和拉里·布兰廷汉姆。

他们于 1977 年初开始工作。他们的设计需要三个新的芯片：一个控制器，＂巨大的＂ROM，和一个单芯片语音合成器，这当时并不存在。当时被命名为 TMC0281 的合成器芯片将是世界上第一个语音合成芯片。

Speak ＆ Spell 最终将包含 2 个 128kb 的 ROM 芯片，在当时最先进的是 16 kb。

该合成器基于一种称为线性预测编码（LPC）的语音编码技术。LPC 允许设备从相对较少的数据中生成整个单词的语音信号，这比仅存储单词本身的数字化录音所需的数据要小得多。使用 LPC 的想法来自威金斯，这是当时最前沿的语音处理算法，威金斯拥有哈佛大学应用数学博士学位，并曾在 Mitre 公司工作。威金斯认识几个 LPC 的先驱，在 20 世纪 60 年代在新泽西州的贝尔实验室以及日本的名古屋大学和 NTT 开发后，他们开始寻找商业应用。

合成器芯片运行数字信号处理逻辑，尽管它本身不是 DSP。弗兰茨表示，威金斯和布兰廷汉姆完全自己指定和设计了芯片，没有任何人的批准。德州仪器发热管理层没有要求项目需要任何报告的“漏洞”，这正好适合四个团队成员。在弗兰茨看来，正是管理层的缺乏＂帮助＂，才给了威金斯和布兰廷汉姆找到成功设计所需的自由。他们做出了适当的妥协才能成就我们，弗兰茨说。

团队还可以选择工艺技术。除了互补的金属氧化物半导体（CMOS）技术外，还有其前代产品。负通道金属氧化物半导体（NMOS）在当时仍然被广泛应用。正通道金属氧化物半导体（PMOS）更不常见，也不快。

当时 NMOS 是高性能的，弗兰茨解释道。但是我们在低性能的 PMOS 中做了出来。因此，我们不仅设计了第一个语音合成设备，我们还在最差技术中做到了这一点。原因是，如果这些是消费品，那么 NMOS 对于消费者来说是极其昂贵的。ROM 也是用了 PMOS 来制作。

当 Speak ＆ Spell 在 1978 年上市时，它立即受到唯一真正重要的选民——孩子们的欢迎。它似乎是帮助年轻人学习拼写的有效手段。最重要的是，Speak ＆ Spell 有助于克服在教育中使用电子设备的阻力。

德州仪器公司直到 1983 年才生产出第一个数字信号处理器芯片，但是在 Speak＆Spell 中实现 DSP 逻辑是一个非常重要的突破，它也帮助德州仪器在 DSP 领域取得了领先地位，公司在 40 多年后继续保持领先地位。