JPS597399B2

JPS597399B2 - 音声合成装置

Info

Publication number: JPS597399B2
Application number: JP54165368A
Authority: JP
Inventors: 康信伊奈
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1979-12-18
Filing date: 1979-12-18
Publication date: 1984-02-17
Also published as: JPS5687100A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は音声合成装置に関し、特にたとえぱボコーダ
等に用いられる音声合成装置に関する。

第１図は従来の音声分析装置の一例を示す概略ブロック
図である。この従来の例では、たとえぱマイクロホンな
どから入力される音声入力は、入力線Ｉｌａによつて、
ホルマント抽出／音源抽出回路１１に与えられる。この
抽出回路１１は、音声波形から知覚上必要な情報だけを
抽出するものである。たとえば、第２図に示すスペクト
ル分布から、ホルマントの強さとその周波数を、スペク
トル分布情報として抽出する。通常、このようなホルマ
ントの強さあるいは周波数は、第２図に示すような第１
ホルマント、第２ホルマントおよび第３ホルマントの３
つ程度の情報を抽出する。また、音源情報としては、音
声入力が有声か無声かを識別する情報やピッチ周期およ
び音の強さなどを含む。そして、この抽出回路１１で抽
出されたこれらの情報は、符合化回路としてのＡ／Ｄ変
換器１２に与えられる°このＡ／Ｄ変換器１２では、こ
れら抽出された情報をディジタル情報に変換し、第３図
に示す音声合成部に与える。第３図はこの発明の背景と
なる従来の音声合成装置の−伊ｌを示す概略ブロック図
である。

音声合成装置には、ピッチ周期をその共振周波数とする
発振器２１が設けられる。この発振器２１からの信号は
音源として、たとえば増幅器のような振幅制御回路２２
を経て、共振器２３、２４および２５に与えられる。こ
の共振器２３、２４および２５は、それぞれ、抽出した
第１、第２および第３ホルマントの周波数にそれぞれ共
振するように、その共振周波数が選ばれる。そして、無
声状態のためのノイズ発生器２６は、ホワイトノイズを
発生？せ、振幅制御回路２７に与える。この振幅制御回
路２７では、その強さに応じて、その振幅を制御する。
音声分析部で抽出された有声または無声の識別情報は、
スイツチ２８に与えられ、有声音のとき、このスイツチ
２８を第３図に示す状態にし、無声音のときにはこれが
切換えられる。そして、このスイツチ２８からの信号が
、図示しない増幅器等を経てスピーカ２９を駆動する〇
このような従来の音声合成装置では、その合成された音
声の品位は必ずしもあまりよくなく、しかもその構成が
複雑なものであつた。それゆえに、この発明の主たる目
的は、簡単かつ安価に構成し得る音声合成装置を提供す
ることである〇この発明の他の目的は、合成された音声
の品位が良好な音声合成装置を提供することである。

この発明は、要約すれば、音声周波数帯域のそれぞれ異
なる周波数に選ばれた複数の正弦波信号を、それぞれ発
音すべき音圧レベルに応じて振幅変調し、それを合成す
るようにしたものであり、スペクトル分布の波形を近似
的に再現するようにしたものである。この廃明の上述の
目的｝よびその他の目的と特徴は図面を参照して行う以
下の詳細な説明から一層明らかとなろう。

第４図はこの発明の音声合成装置にデータを送るための
音声分析部の一色１を示す概略プロツク図である。

構成に卦いて、入力虹れる音声は、入力線４ａに与えら
れる。そして、この音声入力はたとえばｎ個のバンドパ
スフイルタ４１１，・・・４１ｎに与えられると共に、
ハイパスフイルタ４１。＋１卦よび有声／無声検出回路
４３に与えられる。バンドパスフイルタ４１１，・・・
４１ｎは、たとえば２００ないし５０００Ｈｚのような
音声帯域のうちのそれぞれ異なる帯域の周波数成分を通
過させるためのものであり、その帯域に比較的均等に分
布して設けられる。あるいは、これらバンドパスフイル
タ４１１，・・・４１ｎは、特定の周波数帯域に集中的
に分布するようにその周波数が選ばれてもよい。そして
、ハイバスフイルタ４１。＋１は、音声入力の無声すな
わちノイズ成分を抽出するためのものである。これらフ
イルタ４１１，・・・４１ｎおよび４１ｎ＋１の出力は
、それぞれ対応のＡ／Ｄ変換器４２１，・・・４２ｎ訃
よび４２ｎ＋１に与えられる。Ａ／Ｄ変換器４２１ない
し４２ｎ，４２。＋１は、それぞれ、対応のフイルタの
出力レベルに応じたデイジタルデータ１ないしＮ，ｎ＋
１を導出する０な訃、このＡ／Ｄ変換器４２１ないし４
２ｎ，４２ｎ＋１は、たとえばローパスフイルタのよう
な一種のピーク保持回路を含んで構成されてもよいこと
は勿論である。虹らに、有声／無声検出回路４３は、音
声入力の有声状態または無声状態を検出するためのもの
であり、音声波形の自己相関関数の大きづやエネルギ等
に基づいて、有声音か無声音かを検出する。

この検出回路４３からの有声または無声の別の情報は、
Ａ／Ｄ変換器４４を介して有声／無声データとして導出
される。第５図はこの発明の一実施例を示す概略プロツ
ク図である。

構成において、音声分析部４に含まれるＡ／Ｄ変換器４
２１ないし４２ｎ，４２。＋，および４４からのデイジ
タルデータは、この音声合成部５に与えられる。そして
、データ１ないしＮ，ｎ＋１は、それぞれ、対応のラツ
チ回路５１１ないし５１ｎ，５１ｎ＋１にラツチされる
。これらデータ１ないしＮ，ｎ＋１は、それぞれの周波
数帯域あるいはノイズ成分のレベルを表わすものであり
、Ｄ／Ａ変換器５２１ないし５２ｎ，５２ｎ＋１によつ
て、アナログ電圧に変換される。一方、分析装置４に含
まれるバンドパスフイルタ４１１ないし４１ｎの中心周
波数と等しい発振周波数を有する正弦波発振器５３１な
いし３ｎが設けられる。

これら正弦波発振器５３１ないし５３ｎの出力は、搬送
波としてＡＭ変調器５５１ないし５５ｎに与えられる。
ＡＭ変調器５５１ないし５５ｎでは、対応のＤ／Ａ変換
器５２１ないし５２ｎからのアナログ信号を変調信号と
し、入力される正弦波信号に振幅変調をかける。また、
ノイズ発生器５４が設けられ、無声音のためのホワイト
ノイズを発生する。

このノイズ発生器５４からのノイズ成分は、ゲート回路
５６に与えられる。このゲート回路５６は、音声分析部
４に含まれるＡ／Ｄ変換器４４からの有声／無声データ
に基づいて、無声のとき、ノイズ成分をＡＭ変調器５５
ｎ＋１に与えるようにする。すなわち、このノイズのた
めの回路は無声音のときにのみ有効化されればよい。し
たがつて、このようなゲート回路５６を設けることなく
、ＡＭ変調器５５ｎ＋１には常時ノイズ成分を与えて卦
き、無声音のときにのみＡＭ変調器５５ｎ＋１を有効化
ないし能動化するようにしてもよい。そして、ＡＭ変調
器５５、＋１は、ノイズ成分を搬送波とし、ＤＡこ変換
器５２ｎ＋１からのアナログ信号を変調信号として、こ
のノイズ成分にＡＭ変調をかける。上述のＡＭ変調器５
５１ないし５５ｎの出力は、有声音のとき、加算器５７
に与えられ、ＡＭ変調器５５ｎ＋１の出力は無声音のと
き加算器５７に与１えられる。そして、加算器５７で
は、そのとき与えられたものを合成し、増幅器５８に与
える。増幅器５８がスピーカ５９を駆動し、結果的にこ
のスピーカ５９からは合成づれた音声が発生されること
になる〇なお、バンドパスフイルタで抽出するそれぞれ
の周波数成分についてのレベル変化は非常にゆるやか（
最高でも約５０Ｈｚ）であるから、音圧レベルのデータ
１ないし、Ｎ，ｎ＋１は、数１０ｍｓｅｃごとに与えれ
ば十分である。

また、音声を知覚する上に冫位相特性はほとんど重要
ではなく、約５０ｍｓｅ中度の位相のずれでも問題ない
ことがわかつているので、この実施例でも、特にその位
相を規定するためのものを設けていない。第６図は第５
図の音声合成装置の好ましい実施二例を示す要部回路
図である。

この第６図では、特に、正弦波発振器５３１、ＡＭ変調
器５５１および加算器５７を詳細に図示するが、対応の
他のものについても同様に構成し得ることを予め指摘し
て訃く。正弦波発振器５３１は、増幅器Ａ１を含む。

この増幅器Ａ１の一方入力には、抵抗Ｒ１とＲ２との接
続点が接続され、他方入力には可変抵抗器Ｒ３とコンデ
ンサＣとの接続点が接続づれている。抵抗Ｒ１は他端が
接地され、抵抗Ｒ２の他端はこの増幅器Ａ１の出力に接
続されている。また、可変抵抗器Ｒ３の他端は接地され
、コンデンサＣの他端は抵抗Ｒ４とサーミスタＴＨとの
接続点に接続されている。抵抗Ｒ４の他端は増幅器Ａ１
の出力に接続され、サーミスタＴＨの他端は接地されて
いる。このような発振回路に卦いて、可変抵抗器Ｒ３と
コンデンサＣとがその発振周波数を決定し、抵抗Ｒ１と
Ｒ２とがその出力振幅を決定する。な卦、サーミスタＴ
Ｈは、出力振幅を一定にするためのものである。すなわ
ち、このサーミスタＴＨは、発振出力の振幅が大きくな
ると、抵抗を変え、その振幅を抑える作用を果たす。こ
のような正弦波発振器５３１からの発振出力は、コンデ
ンサを介してＡＭ変調器５５１に与えられる〇ＡＭ変調
器５５１は、発振器５３１からの出力を抵抗Ｒ１１を介
してその一方入力に受ける増幅器Ａ２を含む。この増幅
器Ａ２の他方入力は接地されている。そして、この増幅
器Ａ２の一方入力と出力との間には、抵抗Ｒｌ２および
受光素子ＣｄＳとの並列回路が接続されている。この受
光素子ＣｄＳは、発光素子ＬＥＤと協働して、フオトカ
プラＰＣを構成する。そして発光素子ＬＥＤには、Ｄ／
Ａ変換器５２１からのアナログ電圧が、ダイオードＤ１
およびコンデンサＣ１で整流され平滑づれて与えられる
。したがつて、この発光素子ＬＥＤは川償変換器５２１
からの出力すなわちデータ１に応じてその発光強さが変
わる。一方、受光素子ＣｄＳは、その受ける光が多くな
ればなるほどその抵抗値が小さくなるようなものである
。そして、増幅器Ａ２の利得はで与えられる。

したがつて、この増幅器Ａ２の利得は発光素子ＬＥＤの
明るさによつて変化することになる。すなわち、この増
幅器Ａ２に入力？れた正弦波発振器５３１からの正弦波
信号は、レへ変換器５２１の出力によつてＡＭ変調され
ることになる〇そして、加算器５７は、同様のＡＭ変調
器からの出力を受け、増幅器Ａ３を介して、増幅器５８
へ合成出力を与える。

な卦、これらの正弦波発振器やＡＭ変調器などは、第６
図に示す回路構成の他、種々の回路構成のものが利用可
能なことはいうまでもない。

以上のように、この発明によれば、発振器や振幅変調器
等の非常に簡単なものによつて全体を構成することがで
きるので、より安価な音声合成装置が得られる。また、
その合成された音声の明瞭性が従来のものに比べて非常
によい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の音声分析装置の一例を示す概略プロツク
図である。第２図はスペクトル分布の一例を示す波形図である。第
３図はこの発明の背景となる従来の音声合成装置の一例
を示す概略プロツク図である。第４図はこの発明の音声
合成装置にデータを与えるための音声分析装置の一例を
示す概略プロツク図である。第？″５図はこの発明の一
実施例を示す概略プロツク図である。第６図は第５図の
実施例の好ましい実施例の要部を示す薗路図である。図
に卦いて、５１１ないし５１ｎ，５１ｎ＋１はラツチ回
路、５２１ないし５２ｎ，５２ｎ＋１はＤ／Ａ変換器、
５３１ないし５３ｎは正弦波発振器、５４はノイズ発生
器、５５１ないし５５ｎ，５５ｎ＋１はＡＭ変調器、５
７は加算器、５９はスピーカを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１そのそれぞれの発振周波数が音声周波数帯域に含ま
れる異なる所定の周波数に選ばれている複数の正弦波信
号を発生する正弦波信号発生手段、前記複数の正弦波信
号をそれぞれ所定の強さに応じて振幅変調する複数の振
幅変調手段、前記複数の振幅変調手段出力を合成する合
成手段、および前記合成手段からの出力に応じて発音す
る発音手段を備える、音声合成装置。２前記振幅変調手段は前記複数の正弦波信号の対応のものの発音すべき音圧レ
ベルのデータを与える手段と、前記音圧レベルデータを
アナログ信号に変換するアナログ信号変換手段とを含み
、前記アナログ変換手段の出力を変調信号として対応の
正弦波信号を振幅変調する、特許請求の範囲第１項記載
の音声合成装置。３前記振幅変調手段は前記アナログ信号に応じた強さで発光する発光手段と、
前記発光手段に光結合される受光手段とを含み、前記受
光手段の導通状態に応じて前記対応の正弦波信号の振幅
を変調する、特許請求の範囲第２項記載の音声合成装置
。４前記複数の正弦波信号発生手段は、それぞれ、一定
振幅の正弦波信号を発生するように構成されている、特
許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の音
声合成装置。