JPH0641557A - 音声合成のための方法および装置 - Google Patents

音声合成のための方法および装置

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JPH0641557A
JPH0641557A JP5071165A JP7116593A JPH0641557A JP H0641557 A JPH0641557 A JP H0641557A JP 5071165 A JP5071165 A JP 5071165A JP 7116593 A JP7116593 A JP 7116593A JP H0641557 A JPH0641557 A JP H0641557A
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speech
synthesis
sounds
phoneme
control parameters
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Jaan Kaja
カヤ ヤアン
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Televerket
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    • G10L13/00—Speech synthesis; Text to speech systems
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 フォルマント合成を用いて音声を生成するた
め、２音合成法を使用すること、すなわち、合成により
自然の音声を複製することによって引き出された記憶さ
れた制御パラメータを使用することである。補間機構
が、調音結合を自動的に処理する。それにもかかわら
ず、規則を適用することが望まれる場合には、これを実
際に実行することができる。 【構成】 調音結合(coarticulation)が、フォルマント
合成と２音合成とを組み合わせることによって処理され
る。２つの２音がフォルマント合成に基づいて記憶され
る。各制御パラメータに対し、１つの曲線が規定され
る。この曲線は、パラメータの音素境界のまわりにおけ
る時間につれての振る舞いを記述する。２つの２音が、
第１の２音における第２音素と第２の２音における第１
音素との間の重み付き平均値を形成することによって互
いに結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明は、音声合成のための方法および
装置に関し、人間の音声をシミュレートする自動化され
た機構を提供する。本発明による方法は、音声合成装置
を制御するための多数個の制御パラメータを与える。
【０００２】自然の音声においては、この中に含まれる
音素は互いに重なり合っている。この現象は、調音結合
(coarticulation)と呼ばれる。本発明は、調音結合を制
御すべく、２音合成(diphonic synthesis)とフォルマン
ト合成とを組み合わせる。さらに、本発明は、多音合成
(polyphonic synthesis)、特に２音合成、さらには３音
合成(triphonic synthesis) 並びに４音合成(quadrapho
nic synthesis)を可能とする。
【０００３】周知のように、テキストおよび／または音
声の合成は、しばしば、テキストの構文解析でもって始
まる。そして、この構文解析では、１つ以上の方法にお
いて解釈されうる言語が正確な発音を与えられる、すな
わち適切な音声の複写が選択される。この例として、名
詞としてまたは動詞の分詞形として解釈されうるスウェ
ーデン語の単語「ｂｕｒｅｎ」がある。
【０００４】出発点として構文解析および文章の音節構
造を用いることによって、基本的な音声曲線がすべての
言語に対して生成され、それに含まれる音素の持続時間
が決定されうる。このプロセスの後、音素が多数の異な
る方法で自動的に認識されうる。
【０００５】よく知られた音声合成の方法はフォルマン
ト合成である。この方法によれば、音声は、ソースに対
して異なるフィルターを適用することによって生成され
る。フィルターは、多数個のパラメータ、とりわけ、フ
ォルマント、帯域幅およびソースパラメータを含むパラ
メータによって制御される。制御パラメータの原型の組
が異音によって記憶される。調音結合は、規則、すなわ
ち規則の合成を用いて、制御パラメータの始点／終点を
動かすことによって処理される。この方法に伴う１つの
問題は、この方法が音素の多数の可能な結合を処理する
ための多くの規則を必要とすることである。さらに、こ
の方法はチェックすることは容易ではない。
【０００６】別の周知の音声合成法は２音合成である。
この方法によれば、音声は、記録された音声および望ま
れた基本音声曲線からの記録された波形部分を互いに結
合することによって生成され、持続時間が信号処理によ
って生成される。この方法の基礎をなす前提条件は、そ
れぞれの２音(diphone) においてスペクトル的に定常な
範囲が存在することと、そこにスペクトル的な類似性が
存在することである。さもなければ、この場合スペクト
ルの不連続が得られ、問題となる。また、この方法によ
って、記録および区分(segmentation)の後に波形を変更
することは困難である。また、波形部分は固定されてい
るから、規則を適用することは困難である。
【０００７】フォルマント音声合成においては、スペク
トルの不連続性という問題は生じない。２音合成は、調
音結合の問題を処理するためのいかなる規則も必要とし
ない。
【０００８】本発明の目的は、フォルマント合成を用い
て音声を生成するため、２音合成法を使用すること、す
なわち、合成により自然の音声を複製することによって
引き出された記憶された制御パラメータを使用すること
である。補間機構が、調音結合を自動的に処理する。そ
れにもかかわらず、規則を適用することが望まれる場合
には、これを実際に実行することができる。
【０００９】
【発明の要約】本発明は、上記目的を達成するため、音
声合成を制御するのに必要なパラメータを決定するステ
ップと、それぞれの多音(polyphone) に対する制御パラ
メータを記憶するステップと、前記制御パラメータのそ
れぞれに対する時間の経過につれての各音素境界のまわ
りにおける振る舞いを規定するステップと、前記記憶し
た制御パラメータのそれぞれによって規定される曲線の
重み付き平均値を形成することにより前記多音を結合せ
しめるステップとを含んでいることを特徴とする音声合
成のための方法を提供するものである。
【００１０】この方法において、制御パラメータは、そ
れぞれの多音に対し、１つのマトリックスまたは１つの
シーケンスリスト内に記憶される。
【００１１】本発明は、また、選択された時間間隔内に
合成された音声結合を形成するための装置であって、１
つまたは多数の音声生成機関が、前記音声結合の音声生
成を行い、１つまたは多数の制御素子が、前記時間間隔
内に前記音声結合を形成すべく、前記音声生成機関に作
用するようになっており、前記制御素子の作用の効果
が、２つの２音が生じうる影響された各時間間隔内に、
第１の２音に含まれる第２の音素に対する音声特性の第
１の表現と、第２の２音に含まれる第１の音素に対する
音声特性の第２の表現との間において遷移を引き起こ
し、前記第１の表現が、本質的に不連続性を生じること
なく、好ましくは連続的に前記第２の表現に移されるこ
とを特徴とする装置を提供するものである。
【００１２】この装置によって、制御素子はそれぞれ、
影響された２音に属する影響された音素から音声特性の
パラメータサンプルを集めて記憶するようになってい
る。
【００１３】本発明による前述の特徴およびその他の特
徴は、本発明による２つの２音の合成を説明する添付図
面を参照した以下の説明からよりよく理解されるだろ
う。
【００１４】
【本発明の好ましい実施例の説明】自然な人間の音声
は、音素に分解されうる。音素は、音声における差異を
顕著に示す最小の成分である。音素は、異音によってそ
れ自体明瞭に認識されうる。音声合成において、ある音
素に対してどの異音が使用されるべきであるかが決定さ
れなければならないが、これは、本発明に対しては重要
ではない。
【００１５】音声器官の異なる構成部分の間、例えば、
舌と喉頭の間には一定の結合が存在する。そして、調音
器官および舌、並びに顎等々は、瞬間的に一点から別の
点まで動かされることができない。したがって、音素の
間には強い調音結合が存在する。すなわち、音素は互い
に影響し合う。したがって、音声合成装置から真に迫っ
た音声を得るためには、調音結合を処理することができ
なければならない。
【００１６】本発明はまた、多音合成すなわち複数の音
の相互結合、例えば、３音合成または４音合成を可能に
する。これは、結合に適したいかなる定常部分をももた
ない一定の母音音声とともに、効果的に使用されうる。
子音の一定の組み合わせは、また取扱いが面倒である。
自然な人間の音声においては、常にどこかに動きが存在
し、次の音声が予想される。例えば、「ｓｐｒｉｔｅ」
という言葉において、音声器官は「ｓ」が発音される前
に母音に対して形成される。３音中に１つの曲線に沿っ
た点として記憶させることによって、３音がそれに続く
音素とともに結合されうる。
【００１７】音声の波形は、共鳴チャンバ、すなわち声
道から一連のパルス、すなわち無声音における音声器官
の狭窄によって生成された１つまたは複数の有声音にお
ける準周期的な音声和音パルスに対する応答と比較され
うる。音声の予想において、声道は音響フィルターを構
成する。音響フィルターにおいては、共鳴が、これに関
連して形成される異なるキャビティにおいて生じる。共
鳴は、フォルマントと呼ばれ、スペクトル中に、共鳴振
動数でのエネルギーピークとして生じる。連続した音声
において、フォルマント振動数は時間につれて変化す
る。なぜなら、共鳴キャビティーがその位置を変化させ
るからである。したがってフォルマントは、音声の記述
に対して重要であり、音声合成を制御するために使用さ
れうる。
【００１８】音声言語が適当な記録装置によって記録さ
れ、データ処理に適した媒体中に記憶される。音声言語
は分析され、そして適当な制御パラメータが、以下に説
明する方法の１つに従って記憶される。
【００１９】上述の制御パラメータの記憶は、次の方法
のいずれかによって実行される。すなわち、 （１）行ベクトルがそれぞれ１つのパラメータに対応
し、かつその要素がサンプルを取られたパラメータ値に
対応する１つのマトリックスが形成される（典型的なサ
ンプリング振動数は２００Ｈｚである）。この方法は、
２音合成に適している。 （２）一連の数学的な関数、すなわち開始／終了値＋関
数が、各パラメータに対して形成される。この方法は、
多音合成に適しており、望まれる場合に、従来の形式の
規則を使用することを可能にする。
【００２０】良好な合成の品質を与える記憶された制御
パラメータを生成する１つの方法は、自然言語の合成の
複写を実行することである。この構成と共に、数値的な
方法が反復過程において使用される。この反復過程は、
合成される言語が次第に自然言語に似てくることを徐々
に保証するものである。十分良好な類似性が得られたと
き、望まれた２音／多音に対応する制御パラメータが、
合成された言語から引き出されうる。
【００２１】本発明によれば、調音結合は、フォルマン
ト合成と２音合成とを組み合わせることによって処理さ
れる。すなわち、１組の２音がフォルマント合成に基づ
いて記憶される。各パラメータに対し、１つの曲線が、
上述の方法（１）または方法（２）のいずれかに従って
規定される。この曲線は、パラメータの音素境界のまわ
りにおける時間につれての振る舞いを記述する。
【００２２】２つの２音が、第１の２音における第２音
素と第２の２音における第１音素との間の重み付き平均
値を形成することによって互いに結合される。
【００２３】図１は、本発明による音声合成機構を示し
たグラフである。曲線は、１つのパラメータ、例えば２
つの２音に対する第２フォルマントを示している。第１
の２音が、例えば「ｂａ」であり、第２の２音が「ａ
ｄ」であるとすると、これらが結合されたとき、「ｂａ
ｄ」となる。曲線は、左側および右側に向かって漸近的
に定数値に近づいていく。
【００２４】中央の音素において、補間機構が作動す
る。２つの２音曲線がそれぞれその重み関数によって重
みを付けられる。これらの重み関数を図１の一番下に示
した。重み関数は、滑らかな移行を得るため、余弦関数
であることが好ましいが、これは決定的なものではな
い。なぜなら一次関数がまた使用可能だからである。
【００２５】一定の領域は補間されない。なぜなら、停
止子音(stop consonants) 、例えば「ｐａ」のような一
定の言語音声は、その後開放される口の空洞内に形成さ
れる圧力を有しているからである。圧力が開放される時
刻から音声和音パルスが生成されるまでのプロセスは、
純粋に機械的であり、言葉中の音素の残りの長さによっ
てあまり影響されない。万一、停止子音の持続時間が延
長された場合には、それはより長い無声位相(silent ph
ase)となる。したがって、補間機構は一定ビット数の延
長を避けなければならない。よって、区分境界(segment
boundary)のまわりで、一定のビット数が固定された長
さを有することが必要である。すなわち、重み関数の適
用は、区分境界の後の１ビットで始まり、区分境界の前
の１ビットで終わる。
【００２６】言葉がどのようにして合成されるのかを決
定するのは構文分析である。とりわけ、基本音声曲線お
よび区分(segments)の持続時間が決定され、そしてそれ
は、とりわけ異なる強調を与える。強調は、例えば、基
本音声曲線における区分および湾曲部を引き延ばすこと
によって生成される一方、振幅はあまり重要ではない。
【００２７】本発明によれば、区分は異なる持続時間、
すなわち時間の長さをもちうる。区分境界は、１つの音
素から次の音素への移行によって決定される一方、構文
分析は音素がどれくらいの長さであるかを決定する。各
音素は美的価値を有している。本発明によれば、曲線ま
たは関数は、２つの持続時間が互いにマッチするように
延ばされうる。これは、１つのパラメータサンプリング
時間間隔に対して持続時間を量子化し、曲線を操作する
ことによってなされる。これは、また、漸近的に無限大
となる曲線によって容易になされる。
【００２８】本発明による方法は、従来の音声合成装置
において直接使用されうる制御パラメータを与える。本
発明はまた、このような装置を与える。フォルマント音
声合成を本発明による２音合成と結合させることによっ
て、より真に迫った音声が得られる。なぜなら、フォル
マント合成はいかなる不連続も生じることなく結合され
た滑らかな曲線を与えるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による音声合成機構を説明したグラフで
ある。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 音声合成を制御するのに必要なパラメー
    タを決定するステップと、 それぞれの多音に対する制御パラメータを記憶するステ
    ップと、 前記制御パラメータのそれぞれに対する時間の経過につ
    れての各音素境界のまわりにおける振る舞いを規定する
    ステップと、 前記記憶した制御パラメータのそれぞれによって規定さ
    れる曲線の重み付き平均値を形成することにより前記多
    音を結合せしめるステップとを含んでいることを特徴と
    する音声合成のための方法。
  2. 【請求項２】 前記制御パラメータが、前記それぞれの
    多音に対して、１つのマトリックスまたは１つのシーケ
    ンスリストに記憶されることを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 前記それぞれの多音に含まれる音素の持
    続時間が、１つのパラメータサンプリング時間間隔を量
    子化することによって、隣接する多音にマッチせしめら
    れることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記重み付き平均値が、重み関数を乗じ
    ることによって形成されることを特徴とする請求項１〜
    請求項３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記重み付き平均値が、余弦関数を乗じ
    ることによって形成されることを特徴とする請求項４に
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記制御パラメータの形成が、自然音声
    のシミュレーションを含む数値解析によってなされるこ
    とを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 前記多音が２音であることを特徴とする
    請求項１〜請求項６のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 選択された時間間隔内に合成された音声
    結合を形成するための装置であって、 １つまたは多数の音声生成機関が、前記音声結合の音声
    生成を行い、 １つまたは多数の制御素子が、前記時間間隔内に前記音
    声結合を形成すべく、前記音声生成機関に作用するよう
    になっており、 前記制御素子の作用の効果が、２つの２音が生じうる影
    響された各時間間隔内に、第１の２音に含まれる第２の
    音素に対する音声特性の第１の表現と、第２の２音に含
    まれる第１の音素に対する音声特性の第２の表現との間
    において遷移を引き起こし、 前記第１の表現が、本質的に不連続性を生じることな
    く、好ましくは連続的に前記第２の表現に移行すること
    を特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 前記制御素子のそれぞれが、影響された
    ２音に属する影響された音素から、音声特性に関するパ
    ラメータサンプルを集めて記憶するようになっているこ
    とを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 音声が、請求項１〜請求項７のいずれ
    かに記載の方法に従って合成され、および／または請求
    項８または請求項９に記載の装置を含んでいることを特
    徴とするシステム。
JP5071165A 1992-03-17 1993-03-05 音声合成のための方法および装置 Pending JPH0641557A (ja)

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SE9200817-6 1992-03-17

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EP (1) EP0561752B1 (ja)
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DE (1) DE69318209T2 (ja)
GB (1) GB2265287B (ja)
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