JPH0310960B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、音声データを合成して音声信号を出
力する音声合成装置に関するものである。

音声合成方式としては、音声の特徴を利用して
パラメータ化したPARCOR（partial autocorre
−lation）（偏自己相関）方式、LPC
（linearpredictive coding）（線形予測符号化）方
式、LSP（line spectrum pair）（線スペクトル
対）方式等が知られている。これらの方式は、音
声波形をPCM等に符号化した波形符号化方式に
比較してデータ圧縮度が大きいものである。

音声合成は、例えばフレーム周期毎に１組の音
声データ（例えば６バイト）を所定の手順で変換
し、直線補間等によりサンプル周期毎の補間出力
をデイジタルフイルタの係数として加え、音源部
からのパルス列又はホワイトノイズをデイジタル
フイルタに加えて音声合成出力を得るものであ
る。通常は或るフレームの処理の間に次のフレー
ムの音声データを読込むものであり、このとき音
声データが不足したり、又は全く読込むことがで
きなかつた場合は、異常なデータを基にして音声
合成が行なわれるので、音声出力が異常なものと
なる。

本発明は、前述の如き音声データの異常を検出
して、異常音声出力を防止することを目的とする
ものである。以下実施例について詳細に説明す
る。

第１図はマイクロプロセツサの制御により音声
合成を行なうシステムのブロツク線図であり、１
はマイクロプロセツサ、２は音声データを格納し
たメモリ、３は音声合成回路、４はタイミング信
号発生等の為の原発振用の水晶発振子、５はDA
変換器、６はローパスフイルタ、７は増幅器、
８，１０はスピーカ、９はトランスである。

マイクロプロセツサ１からのアドレス信号によ
りメモリ２から音声データが読出されて音声合成
回路３に加えられ、マイクロプロセツサ１からの
制御情報により音声合成回路３の音声合成の開
始、停止、フレーム周期の選択等が制御され、音
声合成回路３の状態情報がマイクロプロセツサ１
に送出される。音声合成回路３の音声出力がデイ
ジタル直列出力の場合、DA変換器５によりアナ
ログ音声信号に変換され、ローパスフイルタ６を
介して増幅器７に加えられ、増幅出力によりスピ
ーカ８が駆動される。又音声合成回路３には簡易
型のDA変換器が内蔵されているので、トランス
９を介してスピーカ１０を駆動することもでき
る。この場合の音声品質は、簡易型のDA変換器
によりアナログ音声信号に変換されるので、多少
低いものとなる。

第２図は音声合成回路のブロツク線図であり、
１１は音声データＤ０〜Ｄ７を信号によりセ
ツトして音声データの変換時まで保持しておくレ
ジスタ群からなるデータバツフアスタツク、１２
はインタフエース部、１３は起動・停止信号ST、
補間動作を停止し同一データで繰返し合成動作を
指定する繰返し信号RPT、フレーム周期設定信
号T₀，T₁、可変・固定フレーム長モード指定信
号MODE、音声データ内情報により音声合成停
止を指定するストツプビツトイネーブル信号
SBE等の制御信号を信号によりセツトする
コントロールレジスタ、１４は状態信号として信
号，，を信号SEにより出力する
ステータスレジスタ、１５は音声変換部、１６は
音声データをフイルタ係数に変換する読取専用メ
モリ（ROM）等からなる変換部、１７はフレー
ム周期毎に加えられるフイルタ係数をサンプル周
期毎に補間して出力する補間部、１８は音源部、
１９はデイジタルフイルタ部、２０は簡易型の
DA変換器、２１はタイミング信号等を発生し、
各部を制御する制御部であり、集積回路化した場
合のものである。各端子に示す符号は信号を表わ
し、V_DD，V_SS，V_SAは電源電圧、SOUTは例えば
16ビツト直列のデイジタル音声出力信号、
POUT，NOUTは例えば８ビツトの簡易型DA変
換器２０でアナログ信号に変換されたアナログ音
声出力信号、XOUTは内部論理演算用の基本ク
ロツク、WSYNはSOUTの同期信号、MRは内
部フリツプフロツプ、カウンタ類のリセツト信
号、CKSTは水晶発振回路の制御信号、CLK及
びXTALは水晶振動子接続端子、FPはフレーム
パルスである。

LSP方式の場合、音声データとしては、例えば
１ビツトのスタートビツトと７ビツトのピツチ周
期データ、２ビツトのフレーム長指定ビツトと６
ビツトの振幅データ、４ビツトづつのLSPパラメ
ータからなる６バイトを１組としたもので、フレ
ーム長は例えば５，10，20，40mSの指定が可能
となつている。

このような音声データがデータバツフアスタツ
ク１１にメモリから加えられ、信号（データ
ロードパルス）によりセツトされ変換部１６によ
りLSPパラメータと振幅データとを用いてフイル
タ係数に変換され、補間部１７に加えられる。補
間部１７に於いては、サンプル周期毎に直線補間
してデイジタルフイルタ部１９にフイルタ係数を
加える。又音源部１８は音声データ中のピツチ周
期データに従つたパルス列を発生してデイジタル
フイルタ部１９に加える。

デイジタルフイルタ部１９は、加減算回路及び
乗算回路等を含むもので、音源部１８からのパル
ス列と補間部１７からのフイルタ係数との演算に
より音声合成フイルタとして動作し、例えば16ビ
ツト直列のデイジタル音声信号を出力する。

第３図は本発明の実施例の要部ブロツク線図で
あり、３１，３２，３３，３９，４３はインヒビ
ツトゲート、４０はアンドゲート、４６，４７は
オアゲート、３５はデータ不足検出、タイミング
調整及び動作再開制御を行なう検出及び制御回路
３６はピツチ周期データを保持するレジスタ、３
７は音源発生回路、３８，４５は加算回路、４１
は差分値レジスタ、４４は補間レジスタ、４２は
１／２ⁿ回路である。

メモリから読出された音声データＤ０〜Ｄ７は
前述の如くデータロードパルスDLによりデータ
バツフアスタツク１１にセツトされる。通常は検
出及び制御回路３５の各出力は“０”であるの
で、インヒビツトゲート３１，３２，３３，４３
は開かれており、変換用読出タイミングパルスｔ
１によつてデータバツフアスタツク１１から音声
データが読出されて、振幅データとLSPパラメー
タとが変換部１６に、又ピツチ周期データが音源
部１８のレジスタ３６に加えられ、ピツチ周期デ
ータ更新タイミングパルスｔ２によりレジスタ３
６の内容が更新される。音源発生回路３７はレジ
スタ３６の内容のピツチ周期データに従つたパル
ス列を出力し、デイジタルフイルタ部１９へ加え
る。

変換部１６の変換出力は補間部１７の加算回路
３８に加えられ、前フレームのフイルタ係数との
差分が出力されて差分値計算タイミングパルスｔ
３により差分値レジスタ４１にセツトされ、この
内容は1/2ⁿ回路４２によりサンプル周期に分割さ
れる。従つてフレーム周期毎に変換部１６から入
力される係数と、前のフレームの係数との差分が
加算回路３８によつて求められ、この差分が１フ
レーム内のサンプル数で1/2ⁿ回路で除算されて、
１サンプル毎の値が求められ、この値を補間値レ
ジスタ４４の内容に加算回路４５で加算して、１
サンプル毎のフイルタ係数が出力されることにな
る。

検出及び制御回路３５はデータロードパルス
DLをカウントし、１フレーム周期毎に例えば６
バイトの音声データを読込んだか否かをタイミン
グパルスｔ４を基に識別し、若しカウント値が不
足していれば、音声データが不足していることに
なるので、検出及び制御回路３５の各出力を
“１”とする。従つてインヒビツトゲート３１，
３２，３３，４３が閉じられ、データバツフアス
タツク１１の読出し、音源部１８のレジスタ３６
の更新、補間動作が停止される。それによつて不
足データによる音声合成は行なわれず、その代わ
りに、前フレームの音声データによる同一音が出
力されることになる。

第４図は検出及び制御回路の要部ブロツク線図
であり、CNTは３ビツトバイナリカウンタ、FF
１，FF２はポジテイブエツジトリガーのフリツ
プフロツプ、Ｇ１〜Ｇ５はゲート回路、はデ
ータロードパルス、SRはシステムリセツト信号、
Ｍ１，Ｍ２は音声合成部が動作中“１”となる動
作中信号、DTは検出タイミング信号、SPはサン
プルクロツク、CLKは基本クロツク、は要
求信号、はアラーム信号、RSは第３図の各
インヒビツト回路３１，３２，３３，４３に入力
される出力信号、RTは要求信号をアクテイ
ブとするタイミング信号である。

動作中信号Ｍ１は通常“１”であるのでシステ
ムリセツト信号SRが“０”になることにより、
カウンタCNT、フリツプフロツプFF１、タイミ
ング回路Ｔはリセツトされ、フリツプフロツプ
FF２はセツトされる。それによつて要求信号
REQは“０”、アラーム信号は“１”とな
る。これは合成動作停止中の状態で、DT，SP，
CLKなどのタイミングパルスは発生されないの
でフリツプフロツプFF２、タイミング回路Ｔは
動作しない。

合成動作中は前記DT，SP，CLKなどのタイ
ミングパルスが発生し、次のように動作する。

データロードパルスがカウンタCNTにより
カウントされ５バイトの音声データを読込んだと
き、カウント内容は“101”となり、６バイト目
のデータロードパルスによりゲート回路Ｇ１
の出力が“０”となり、カウンタCNTは“000”
にセツトされ、又フリツプフロツプFF２はリセ
ツトされる。又フリツプフロツプFF１はゲート
回路Ｇ２の出力が“１”となることによりセツト
され要求信号は“１”となり、音声データ
の要求が終了する。音声合成動作中は、動作中信
号Ｍ１は“１”であり、各種タイミング信号も発
生されるので、所定の時間後のタイミング信号
RTによりフリツプフロツプFF１がリセツトさ
れ、要求信号は“０”となり次の音声デー
タの要求が行なわれる。また、カウンタCNTは
音声データ要求が出ているときのみカウントする
ようにイネーブル信号ENを入力する。

検出タイミング信号DTが“１”となつたとき
に、フリツプフロツプFF１がセツト状態である
と、フリツプフロツプFF２がセツトされ、アラ
ーム信号が“０”となり、異常状態を示す
ものとなる。即ちデータロードパルスのカウ
ント値が不足していると、フリツプフロツプFF
１はリセツトされたままのため要求信号が
“０”となり、データを要求しているにも拘らず、
音声データが受信されず不足していることを示す
ものとなる。

フリツプフロツプFF２がセツトされることに
よりタイミング回路Ｔでは適当なタイミングで
“１”の出力信号RSを出力し前述のインヒビツト
ゲート３１〜３３，４３が閉じられて、変換動作
と補間動作とが停止され、前フレームの音声デー
タによる音声の合成が行なわれて、異常音声の合
成が防止される。

その後カウンタCNTのカウント値が所定値に
なると、ゲート回路Ｇ１の出力が“０”となつて
フリツプフロツプFF２がリセツトされ、それに
よつてアラーム信号が“１”に復旧して、
サンプルクロツクSPによつてタイミング回路Ｔ
がセツトされ再び出力信号RSも“０”となるか
ら、新しくフレーム周期が設定されるとともに前
述のインヒビツトゲート３１〜３３，４３が開い
て音声合成動作が再開される。

第５図は動作説明図であり、フレームパルス
FPの後に要求信号が“０”となり、前述の
如くデータロードパルスによつて音声データ
が読込まれるものであるが、次のフレームパルス
FPまでに所定のバイト数の音声データが読込ま
れない場合に、前述の如くカウンタCNTのカウ
ント値が所定値にならないので、アラーム信号
ALMが“０”となる。それによつて点線で示す
フレームパルスFPは出力されないものである。

又合成動作Ｍの期間Ｔ１に於いては、音声デー
タ＃ｍの変換及び＃ｍ−１と＃ｍのデータについ
ての差分計算が行なわれ、次の期間Ｔ２に於いて
は、この差分値を用いた補間動作とフイルタ動作
とが行なわれる。アラーム信号が“０”と
なつた期間Ｔ３に於いては、その直前の補間値で
フイルタ動作が行なわれ、変換、差分計算、補間
動作は行なわれないものとなる。そのときの時間
はサンプル周期を単位とした任意の時間でフイル
タ動作を行なうことができる。

音声データDATAの＃ｍ＋１が読込まれると、
前述の如くカウンタCNTのカウント値が所定値
となり、アラーム信号は“１”となり、又
要求信号も“１”となる。次のフレームパ
ルスFPの後で要求信号が“０”となつて音
声データDATの＃ｍ＋２が読込まれる。そして
合成動作Ｍの期間Ｔ４に於いては、＃ｍ−１から
＃ｍのデータの補間の最終ステツプ、＃ｍ＋１の
データの変換及び＃ｍと＃ｍ＋１のデータについ
ての差分計算およびフイルタ動作が行なわれる。
そして次の期間Ｔ５に於いては、＃ｍから＃ｍ＋
１のデータの補間及びフイルタ動作が行なわれ、
以後通常の合成動作となる。

前述の如く音声データが不足している場合に変
換動作を停止させて前フレームの音声データによ
る合成音声を出力するものであるから、異常な音
声が合成されるようなことがなくなる。又意図的
に音声データを不足状態にすることにより、音声
データが揃うまで新たな合成が停止されるから、
音声合成の速度が遅くなり、従つて任意のフレー
ム周期による音声合成を実現することも可能であ
る。

又前述の実施例はLSP方式を主として説明した
ものであるが、PARCOR方式やLPC方式等にも
適用し得るものであり、又音声データとしては、
比較的長い単語或は文の分析結果、又は母音Ｖと
子音Ｃとの組合せのVCV方式等に用いる音片の
分析結果を用いることもできる。

以上説明したように、本発明は、指定されたフ
レーム周期等の特定の周期毎に一定のバイト数の
音声データを読込んで音声合成を行なう装置に於
いて、音声データの変換時点で音声データの不足
をカウンタCNT等により検出する検出手段と、
音声データの不足を検出したとき、データバツフ
アスタツク１１からの読出しを停止して変換動作
を停止させる手段と、音声データの変換を停止し
たとき、その直前の音声データの補間結果を保持
する保持手段と、音声データの不足が検出された
後、音声データが揃つたとき、変換動作を再開さ
せる手段とを備え、不足データによる音声合成を
停止して異常音声の出力を防止し、その間は直前
の補間結果に基いて音声合成を行ない、完全に合
成音声の出力を停止する場合に比較して自然音声
に近づけることができる。又このような機能を利
用して任意の速度で音声合成を行なうようにする
ことも可能であり、応用範囲を拡大することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマイクロプロセツサの制御により音声
合成を行なうシステムのブロツク線図、第２図は
本発明の実施例の音声合成回路のブロツク線図、
第３図は本発明の実施例の要部ブロツク線図、第
４図は本発明の実施例の検出及び制御回路の要部
ブロツク線図、第５図は動作説明図である。 １はマイクロプロセツサ、２はメモリ、３は音
声合成回路、１１はデータバツフアスタツク、１
２はインタフエース部、１３はコントロールレジ
スタ、１４はステータレジスタ、１５は音声合成
部、１６は変換部、１７は補間部、１８は音源
部、１９はデイジタルフイルタ部、２０はDA変
換器、２１は制御部、３５は検出及び制御回路、
３６はレジスタ、３７は音源発生回路、４１は差
分値レジスタ、４４は補間値レジスタ、CNTは
カウンタである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音声データを読込んで、該音声データの変
   換、補間、演算の処理により音声を合成する音声
   合成装置に於いて、 音声データの変換時点で音声データの不足を検
   出する検出手段と、 音声データの不足を検出したとき、前記音声デ
   ータの変換を停止させる停止手段と、 音声データの変換を停止したとき、その直前の
   音声データの補間結果を保持する保持手段と、 音声データの不足を検出した後該音声データが
   揃つたとき、音声データの変換動作を再開させる
   再開手段とを備え、 音声データの不足を前記検出手段により検出し
   たとき、前記停止手段により音声データの変換動
   作を停止し、前記保持手段により保持されている
   その直前の音声データの補間保持結果を用いて音
   声合成を行うことを特徴とする音声合成装置。