JPH0690632B2 - ノイズ発生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声合成に関し、特に所定の時間間隔でサンプ
リングされた波形のデータを記憶するメモリから読み出
されるデータに基づいて、決められた演算処理を実行す
る音声合成装置のノイズ発生回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、音声を合成するのに原音を周期的にサンプリング
したデータをメモリに記憶させておき、そのメモリから
読み出されたデータに基づいて決められた演算処理を実
行し最終的にDA変換器でアナログ信号を合成する方式が
知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の音声合成方式では、音声ノイズ波形はト
ーン波形に比べ周波数が高くランダムな波形である。従
って、ノイズ波形をそのまま忠実にサンプリングしよう
とするとサンプリング間隔を非常に小さくしなければな
らない。その結果、サンプリングデータが膨大な量にな
り、トーン波形に割当てられるメモリ領域が制限されて
しまうという欠点があった。さらに音声ノイズは、第５
図に示すように、周波数スペクトルが音声の種類により
特定の周波数でピークを持つ連続スペクトルになってい
るという特徴を持っている。この周波数スペクトルのピ
ーク周波数はサ行の音声ノイズでは8KHz前後、カ行の音
声ノイズでは4KHz前後になっているのが普通である。こ
のように特定の周波数でスペクトルのピークを持ち、か
つ連続スペクトルになる合成ノイズ波形を発生するため
には、従来は非常に複雑な擬似音声ノイズ発生回路が必
要であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のノイズ発生回路は、音声ノイズの原音をサンプ
リングした波形の一部が記憶されたメモリと、メモリの
アドレスを指定するポリノミナルカウンタと、メモリア
ドレス指定ポリノミナルカウンタに初期値をセットする
乱数発生用ポリノミナルカウンタと、メモリアドレスが
特定の値と一致したことを検出する一致回路と、メモリ
の出力をアナログ信号に変換するDA変換器とを有してい
る。

特定の周波数でスペクトルのピークを持つ音声ノイズ波
形は、時間的に見るとほぼピーク周波数に相当する周波
数成分を持つ波形が並んでいてピーク周波数より高い周
波数成分や低い周波数成分が混在しているが、ピーク周
波数成分に比べるとその振幅はかなり小さくなってい
る。このような特徴を持つ音声ノイズ波形を合成するの
にピーク周波数成分の波形をくり返すだけでは単一スペ
クトルになってしまうので、本発明では原音から数波形
分の波形を抜き取っている。しかし、これらをそのまま
くり返する原音のピーク周波数の周波数成分を持つ線ス
ペクトルは得られるが、連続スペクトルにはならない。
従って、原音から抜き取った数波形分をくり返す時、波
形のスタート位置をランダムにしてくり返すことで連続
周波数スペクトルを持つ波形を発生できるようにした。
例えば、スタート位置をランダムに設定するのにポリノ
ミナルカウンタが使用できる。スタート位置を設定した
後は原音から抽出したノイズ波形データを出力するよう
に、本発明ではポリノミナルカウンタでメモリアドレス
を指定するようにしている。なお、乱数発生用ポリノミ
ナルカウンタの内容を反転したデータをメモリアドレス
指定ポリノミナルカウンタの初期値としてセットするこ
とによりスタート位置がランダムに設定できる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の回路構成図である。アドレ
ス入力端子２と３はメモリ４の上位アドレスを指定し、
ポリノミナルカウンタ７でメモリ４の下位アドレスを指
定する。アドレス入力端子２と３の入力を切り換えるこ
とにより４種類のノイズ波形を選択できる。メモリ４の
内容として第３図に示すような原音ノイズ波形を25μse
cごとにサンプリングした31点のサンプリングデータを
記憶させておく。第１図の回路構成図中のポリノミナル
カウンタ７と９は両方共第２図に示す５ビットのポリノ
ミナルカウンタで、このポリノミナルカウンタは第３図
のメモリアドレスとして記入している順で内容が変化す
る。このポリノミナルカウンタの出力をインバータで反
転させると第４図の縦軸に記入している順にデータが変
化することになる。メモリアドレス指定ポリノミナルカ
ウンタ７のクロック入力端子１に40KHzのクロックを入
力し、ポリノミナルカウンタ７の値が０または31に一致
するのを一致回路８で検出する。一致した時、一致回路
８の一致出力で乱数発生用ポリノミナルカウンタ９の内
容を１つ動かし、その値をインバータで反転してメモリ
アドレス指定ポリノミナルカウンタ７にセットする。こ
の時、メモリアドレス指定ポリノミナルカウンタ７には
メモリ４に記憶されている原音ノイズサンプリング波形
のスタートアドレスがセットされることになる。乱数発
生用ポリノミナルカウンタの動きに対応する原音ノイズ
サンプリング波形のスタートアドレスの位置の変化を第
４図に示している。縦軸に上から下に向けて乱数発生ポ
リノミナルカウンタ反転出力の変化が示されており、そ
の時のメモリアドレススタート位置が横軸に示されてい
る。メモリアドレススタート位置はランダムに変化して
いることがわかる。

メモリアドレス指定ポリノミナルカウンタ７にスタート
アドレスがセットされると、一致回路８の一致出力が出
なくなり、ポリノミナルカウンタ７は40KHzのクロック
でメモリ４のアドレスを順に指定していき、メモリ４内
部の原音ノイズサンプリング波形がメモリ４の出力とし
て出てくる。この動作をくり返してメモリ４の出力をDA
変換器５でアナログ信号に変換すると、出力端子６には
第５図に示す原音ノイズの周波数スペクトルに近い第６
図に示す連続した周波数スペクトルを持つ信号が得られ
る。乱数発生用ポリノミナルカウンタ９の周期は実際上
合成スペクトルにほとんど影響を及ぼさない。一致検出
回路で０のデータを検出してメモリのエンドアドレスと
しているが、31のデータも検出しているのは、乱数発生
ポリノミナルカウンタの反転出力に31のデータが含まれ
るがメモリアドレス指定ポリノミナルカウンタに31のデ
ータがはいるとクロックがはいってもポリノミナルカウ
ンタの内容は31のまま動かなくなるのを禁止する為であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、原音波形をサンプリング
したデータの一部を抽出しそのデータのくり返しで連続
周波数スペクトルを持つ信号が合成できる。サンプリン
グ間隔は音声ノイズの場合周波数スペクトルが最大にな
る周波数が8KHz位と高いので50μsec以下のサンプリン
グ間隔でないとうまくサンプリングしてデータをとれな
いので、音声ノイズをそのまま25μsecごとにサンプリ
ングすると１秒間でのサンプリング点は40000点にな
り、メモリも40000アドレス必要になるが、本発明だと2
5μsecごとに合成データを出力してもメモリ容量は32ア
ドレスですむことになりメモリ容量低減の効果が著し
い。また、必要に応じメモリ容量をふやすことによりち
がった周波数スペクトルを持つノイズを合成できる。特
にメモリアドレスを指定するのにポリノミナルカウンタ
を使っているので半導体集積回路化した場合、バイナリ
カウンタ等を使用するのに比べ回路が簡単になる分レイ
アウト占有面積を小さくでき、チップサイズの減少に効
果がある。さらに、周期的クロックを使用して連続周波
数スペクトルを持つ信号を簡単な回路で構成できるので
ディジタルLSI化するのに適し、原音のノイズ波形をサ
ンプリングしたデータを使うので原音ノイズに近い周波
数スペクトルを持つ合成ノイズが得られ、高品質の音声
ノイズの合成ができる。なお、ポリノミナルカウンタの
段数、メモリアドレス指定ボリノミナルカウンタのクロ
ック入力周波数、メモリの出力ビット数、DA変換器のビ
ット数等はそれぞれ合成ノイズの音質に関係しており、
適当な値を選んでよいことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成図、第２図は第１
図のポリノミナルカウンタの具体例の回路図、第３図は
第１図のメモリ４に記憶させる原音ノイズ波形をサンプ
リングしたデータ波形図、第４図は乱数発生ポリノミナ
ルカウンタ反転出力に対してメモリスタートアドレスの
位置を示す図、第５図は原音ノイズの周波数スペクトル
波形図、第６図は合成ノイズの周波数スペクトル波形図
である。 １……クロック入力端子、２・３……メモリ上位アドレ
ス入力端子、４……メモリ、５……DA変換器、６……出
力端子、７……メモリアドレス指定ポリノミナルカウン
タ、８……一致検出回路、９……乱数発生ポリノミナル
カウンタ、10……フリップフロップ、11……エクスクル
ーシブNOR。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声のノイズ原音をサンプリングして得た
   波形の少なくとも一部を記憶する記憶手段と、前記記憶
   手段から前記記憶情報を読み出すアドレスを周期的に発
   生する第１のポリノミナルカウンタと、第２のポリノミ
   ナルカウンタとを有し、前記第１のポリノミナルカウン
   タの値が最小値もしくは最大値になったとき前記第２の
   ポリノミナルカウンタの反転値を前記第１のポリノミナ
   ルカウンタに初期値としてセットすることを特徴とする
   ノイズ発生回路。