JPS6059398A - 音声合成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は記憶領域から音素波形の波形領域での情報を読
み出し音声を合成する音声合成器に関し、特に複数のＡ
ＤＰＣＭ符号化された対称音素波形を重畳する加算を実
行し、音声出力を得る音声合成器に関する。

（従来技術） 人間の声は有声音の場合、肺からの空気流が声帯によっ
て■周期的なインパルス流となり声道と呼ばれる空洞共
鳴体と共鳴することによって発せられる。

人間の声の゛波形を第１図に示す。

第１図に示されるごとく人間の声は゛ピッチ１と呼ばれ
る周期ことにほとんど同じ波形がくりかえされている。

このことは前にも述べたように人間の声は準周期的なイ
ンパルス流によって発せられることから起因しておシピ
ッチ周期はこのイン・ぐルス流の間隔に等しい。

このような音声を合成しようとしたとき音声の情−：し
をとのような形で格納しておくかにより各種方式があげ
られる。

その１つの方式として音声の１ピッチ周期の波形（これ
を音素波形と称する）をいろいろな音声について記憶領
域に格納し制御情報にしたかいこ力、ら音素波形をつな
ぎ合わぜることによって音声を出力する方式がある。

第２図にこの方式による構成を示す。

１は各種音声に対して１ピ、チ周期の音素波形を格納し
ておく記憶領域で、２は音素波形をつなき合わせるだめ
のピッチならびに振幅倍などの制御情報用記憶領域で、
３は音声素片をつなぎ合わぜ、′３合成部である。

記憶領域ｌに格納された音声を記憶領域２に格納された
制御情報によってつなぎ合わせることによって音声を合
成部３で合成するが、自然性の高い合成音を作るために
は声の高さ、声の大きさを連節に制御しなければならな
い。声の大きさは記憶領域内の振幅倍情報によって記憶
領域内の音素を一定倍することによシ制御される。また
声の高さは記憶領域２内のピッチ情報によって制御され
る。しかし記憶領域１の中の音素波形は音素波形を抽出
した際の音声のピッチ周期の長さをもってお９制御情報
によって与えられるピッチとは必ずしも一致してい々い
。

したがって制御情報のピッチが音声素片長より短い場合
には音声素片の後端を切シ、制御情報のピッチが音声素
片長より長い場合には音声素片の最後の値を延長して制
御情報と同一ピッチ長をもった音素をする。（第３図参
照）しかし記憶領域１に格納された音素波形を途中で切
った場合には音素波形が十分に減衰していないときには
接続する音素波形との間に不連続を生じ合成音に悪影き
ょうをおよほずという欠点があり、また逆に音素波形を
長くし′に場合には音素波形のスぜクトラムが変形して
し７１い音質劣化をまねくという欠点があった。

（発明の目的及び概要） 本発明の目的はこれらの欠点を解決することにあシ、ピ
ッチ周期ずつずれる複数チャンネルのＡＤ　＋）ＣＭ符
号化された対称音素波形を重畳する音声合成器において
、ＡＤＰＣＭ符号再生を時間多重処理することにより、
また対称音素波形の重畳演算に用いる加算器をＡＤＰＣ
Ｍ符号再生器内の加算と共有することによシ簡単な回路
構成で自然性のある良質、午音声を合成する音声合成器
を実現させたもので、以下詳細に説明する。

（発明の前提） 前にも述べたように音声は声帯によるインパルス流が共
鳴することによシ発せられておシこれは電気回路に置き
換えることができる。

すなわち音声は声帯に相当する励振回路の発する１つの
インパルスに対応した共振フィルタの出力波形（以下こ
れを音素波形と呼ぶ）の重なシ合っゾヒものと考えられ
る。このことを第４図を用いて説明する。

第４図のｌＯは、励振回路の発するインパルス列である
。ここで、各インパルス間の時間間隔はピッチ周期間隔
である。１１は、励振回路の発するイン・ぞルス列で共
振フィルタを駆動した合成音声出力波形である。１２は
励振回路の発するイン・ぐルス列のうち、インパルスＰ
１によって共振フィルタを駆動した場合の音素波形であ
る。以下同様に１３〜１７はイン・やルスＰ２〜Ｐ６に
よって共振フィルタ４を駆動した場合の音素波形である
。励振回路よシ発せられる駆動イン・♀ルス列ｌＯはイ
ンパルスＰ１からＰ６の加算であるから重畳の定理によ
れば合成音声出力波形１１は各音素波形１２から１７４
での加算によって得られる。

第４図に示される音素波形１２は時間点ｔ１以前はＯで
ある。時間点ｔ１以後では時間経過とともに減衰し無限
大時間点では０となる性質を有する。

実際、音声波形の場合励振点（１，）から１６ミリ秒を
経過した時点での音素波形はほとんどＯと考えられる。

したがって音素波形１２の再生処理は励振時点（ｔｌ　
／から１６　ミ’）秒間で十分である。

しかし、音素波形１３の再生処理を励振時間点ｔ２から
開始するには、音素波形１２の再生処理が終了していな
いために多重的な再生処理が必要となる。必要となる波
形再生多重度ｎは次の第（１）式、て与えられる。通常
音声の場合ｎは４程度で十分である。そこでｎ　＝　４
として以後説明する。

次に音素波形を再生するだめの符号として、符−づ化効
率のよいＡＤＰＣＭ符号を用い、さらに音素波形として
半分の情報量ですむ偶対称波形を用いる。

一連のＡＤＰＣＭ符号から対称な音素波形を再生する再
生器については特願昭５６−１．８５４８９に提案され
ているので詳しい説明は省略する。

、ＡｌＴｌＰＣＭ符号の再生処理のような差分復号処理
において１６ミリ秒（１２８標本周期）で再生処理を打
ち切った場合には最終出力値が保持される。

しだがって音素波形の条件 （条件］）　励振時間点以前は０である（条件２）　無
限大時間点では０であるを）１にだすためには再生初期
値がＯである事と、再生最終出力値がＯである事が必要
である。

本発明では偶対称波形を扱っているため再生初期値さえ
Ｏにすれば再生最終値は０となシ条件を満足する。

（発明の実施例） 第５図に本発明における１実施例を示す。

ここで１標本周期時間内に時分割に処理される処理に対
して番号付けのだめ「チャネル」又はｒ　ｃｈ　Ｊとい
う言葉を用いる。

第５図における各部は次のとおりである。１００は第１
Ｃｈ入カレノスタ、１０１は第２ｃｈ入力レジスタ、１
０２は第３ｃｈ入カレソスタ、１０３け第４ｃｈ入力レ
ジスタ、１０４，１０５はセレクタ、１０６はＡＤＰＣ
Ｍ　ｉ号データＬｎを格納するレジスタ、１０７はレジ
スタ１０６の値をアドレスとしてポインタ移動ｆ３．Ｄ
ｎを出力するポインタ移動量メモリ、１０８は加減算器
、１０９はセレクタ、１１０はセレクタ、１１１は第１
ｃｈポインタレジスタ、ｌ１２は第２ｃｈポインタレジ
スタ、１１３　ハ第３ｃｈポインタレノスタ、１１４は
第４ｃｈ、］？インクレノスタ、１１５はセレクタ、１
１６はポインタ値Ｐｎを特定の範囲に限定してポインタ
リミッタ値〜 Ｐｎ’として出力するポインタリミッタ、１１７は量子
化ステ、プ値Ｘを格納している量子化メモリ、１１Ｂは
シフトレジスタ、１１９は加減算器、１２０はレジスタ
、１２１は合成音声を出力するレジスタ、１２２は出力
端子、１３５は第１ｃｈダウンカウンク、１３６は第２
ｃｈダウンカウンク、１３７は第３ｃｈダウンカウンタ
、１３８は第４．ｃｈグウンカウンク、１３９は第１ｃ
ｂデコーダ、１４０は第２ｃｈデコーダ、１４ノは第３
　ｃｈデコーダ、１４２は第４．ｃｈデコーダ、１４３
は各チャネルのＢＵＳＹ信号、１４４は対称波形の再生
のうち左半分の再生を示すＬＥＦＴ信号、１４５は波形
再生のだめの起動信号、１５０けコントローラである。

コントコーラ１５０は前述の第１ｃｈ入力レノスタ１０
０、第２ｃｈの入力レジスタ１０１．・・・、第３ｃｈ
デコーダ１４ノ、第４ｃｈデコーダ１４２等の各回路と
接続さハ、その動作の制御を行なっているが第５図は図
が複雑になるのをさけるためにその接続の様子は省略し
ている。

第６図は偶対称な音素波形を再生するために本発明にお
いて用いるデータでポインタ初期値ＤＰｎ。

６４個のＡＤＰＣＭ符号Ｌｎ＋　、　Ｌｎ２．　Ｌｎ３
．−　＋　Ｌｎ６４から成り立っている。特願５６−１
．８５４８９にも述べているように１６ミリ秒（１２８
標本周期）の偶対称波形を再生するためには６４個のＡ
ＤＰＣＭ符号が必要でちる。この６４個のＡＤＰＣＭ符
号を順方向及び逆方向に再生して１２８個の音素波形を
再生する。

寸たポインタの初期値データＴ）　Ｐは対称波形再生開
始時点にポインタに格納されるデータである。

また各チャンネルに割り当てられる再生処理と時間との
関係を第７図に示す。

第７図において２００は合成出力波形、２０ＩはチーＶ
ネル１に割り当てられた再生処理によって再生される音
素波形、２０２はチャネル１用起動信号Ｓ　Ｔ　］　、
　２０．９はチャネル１用ＢＵＳＹ信号ＢＵＳＹＩ　、
　２０４はチャネル１用ＬＥＦＴ信月ＬＥＦＴＩ、以下
２０５，２０９，２１３はチャネル２，３．４に割り当
てられた再生処理によって再生される音素波形、２０６
．２１０，２１４はチャネル２．３．４の起動信号ＳＴ
２．ＳＴ３．ＳＴ４．２０７，２１１．２１５はチャネ
ル２゜３．４用ＢＵＳＹ信号ＢＵＳＹ　２　、　ＢＵＳ
Ｙ　３　、　ＢＵＳＹ　４　。

：！０８．２１２，２１６はチャネル２，３．４用ＬＥ
ＴＦ信号ｉ、ＥＦＴ　２　、　ＬＥＦＴ　３　、　ＬＥ
ＦＴ、４信号である。

第５図〜第７図を用いて本発明の実施例を詳しく説明す
る。

時間点ｔ１において外部から起動信号８１゛１がコント
ローラ１５０にくわえられチャネル］によって第４図１
２に相当する音素波形の再生処理が開始される。

？−のときコントローラ１５０はダウンカウンタ１３５
に値］２８をセットする。この値は前記１６ミＩＪ秒１
で相当する値である。（出力波形の標本化周期を１２５
マイクロ秒とすると、１６ミリ秒は１：己８標本化周期
となる） デコーダ１３９はダウンカウンタ１３５の出力がＯ，Ｌ
、Ｉ外の場合は′°１′″をＢＵＳＹ　１信号として出
力する。まだダウンカウンタ１３５の出力が６５以上な
らば１″をＬＢＦＴ　１信号として出力する。（第７図
参照）以下、標本化周期（１２５マイクロ秒）ごとに入
力レジスタ１０θから波形再生用のデータを読み取ｐ　
ＡＤＰＣＭ符号による対称波形再生処理ンタ１３５は１
ずつ減じられる。６４個のＡＤＰＣＭ符号を最初から順
番に順方向に再生し、終わると、すなわち６５回目の再
生処理以降はＬＥＦＴ　１信号が″０″となり、６４個
のＡＤＰＣＭ符号を最後から順番に逆方向にＡＤＰＣＭ
逆再生処理を行なう。このようにして１２８２８回目生
処理が終了した時点でダウンカウンタ１３５はＯとなり
　、ＢＵＳＹ　］信号が“０″となる。

第１表に、コントローラ１５０が、セレクタ１０４を介
して入力される各チャンネルの入力レジスタ（１００，
１０１，ＩＯ２，１０３）に格納されたＡＤＰＣＭ　符
号Ｌｎと、シフトレジスタ１１８によって力）と、ＬＥ
ＦＴ信号１４４とを用いてし・ゾスタ１２０と加減算器
１１９において行なうＡＤＰＣＭ波形再生演算処理（ポ
インタの移動演算は除く）を示す。

同様に時間点ｔ２において外部から起動信号ＳＴ２がコ
ントローラ１５０に加えられ、チャネル２（でよって第
４図１３に相当する音素波形の再生処理が開始される。

このときダウンカウンタ１　、？　６に値１２８がセッ
トされ、ＢＵＳＹ　２信号が”　１　”　となる。以下
チャネル１と同様な再生処理を行ない１２８標本化周期
後にダウンカウンタ１３６は０となりＢＵＳＹ　２偕号
は”　ｏ　”　となる。

以下時間点ｔ３からはチャネル３において、時間点ｔ４
からはチャネル４において、時間点ｔ。

から４−ｉチャネル」において同様な制御が行なわれる
。

このように４つのチャネルによって再生処理を行ない合
成音声出力波形を標本化周期ごとに出力するが、各チャ
ンネルの再生処理は１標本時間点の間で時分割に行なわ
れる。ここで、１標本化周期内での処理の時間関係を第
８図（ａ）に、そのフローチャートを第８図（ｂ）　、
　（ｃ）に示す。

１襟本化周期内での処理は５つのサイクルに分かれてお
り、順次処理される。尚、それぞれのサイクルにおいて
処理されるＡＤＦ’ＣＭ再生処理に必要な回路はほとん
ど共有化されており第６図の各構成要素のうちその名称
にチャネル番号の付加されていない構成要素はすべて各
サイクルに共通に用いられるものであり、これらを総称
して「共有部」と称する。

（サイクル１） チャネル１に割り当てられた波形再生処理が入力レジス
タ１００、ポインタレジスタ１１ノ、ダウンカウンタ１
３５、デコーダ１３９と共有部を用いて行なわれ、結果
はレジスタ１２０に格納される。

（サイクル２） チャネル２に割り当てられた波形再生処理が入カレノス
タ１０１、ポインタレジスタ１１２、ダウンカウンタ１
３６、デコーダ１４０と共有部を用いて行なわれ、結果
はレジスタ１２０に格納される。

（サイクル３） 天ヤイ、ル３に割り当てられた波形再生処理が入カレノ
スク１０２、ポインタレノスフ１１３、ダウンカウンタ
Ｊ３７、デコーダ１４１と共有部を川゛、＾て行なわれ
、結果はレジスタ１２０に格納されろ。

（サイクル４） チャネル４に割探当てられた波形再生処理が入カレソス
タ１０３、ポインタレジスタ１１４、ダウンカウンタ１
３８、デコーダ１４２と共有部を用いて行なわれ、結果
はレジスタ１２０に格納される。

（サイクル５） し／ノスタ１２０の値をレジスタ１２１に格納して合成
音声出力のためのＰＣＭデーデーする。

以上の５つのサイクルにおける制御を第８図（ｂ）。

＜ｃ）・′Ｄフローチャートに示す。

このように本実施例では、各チャンネルに割シ肖てられ
だＡＤＰＣＭ符号による対称音素波形再生処理・計、各
チャンネルごとの構成要素と、共通的に用いる共有部と
で、時分割処理によって実施している。また各チ、ヤン
ネルの波形再生に用いる逐次加Ｘ手段（レジスタ１２０
と加減算器１１９）は音素波形を重ね合わせるだめの加
算手段も兼ねており小さな回路構成により実現される特
長を有すイ名 る。又、各チャンネルの起動作置の間隔の変更により合
成音声出力のピッチ周期を容易に変化させることができ
る。さらに１つの音素波形もＯから始まＩ）Ｏで終わる
ためそれぞれの音素の加算による波形の不連続性等の音
質劣化も発生しない特長を合わせ持っている。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、簡単な回路構成に
よりピッチ周期のコントロールが可能で良質な合成音を
出力する音声合成回路が構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は音声波形を示しだ図、第２図は従来の音声合成
器の構成図、第３図はピッチを変化させる場合に用いる
波形を示す図、第４−図は音素波形の重ね合わせの説明
図、第５図は本発明の１実施例計示した図、第６図は音
素波形のｆ−夕形式を示した図、第７図は音素波形とＳ
Ｔ倍信号ＢＵＳＹ信号、ＬＥＦＴ信号の時間関係を示し
だ図、第８図（ａ）は１標本周期時間内での処理の時間
関係を表わした図、第８図（ｂ）　、　（ｃ）は１標本
周期時間内での処理を表わしたフローチャートである。 １００・・第１．ｃｈ入カレノスタ、１０１・・・第２
ｃｈ人力レジスタ、１０２・・・第３ｃｈ入力レノスタ
、１θ３　第４．ｃｈ入力レジスタ、１０４・・セレク
タ、１０５・・セレクタ、１０６・レジスタ、１０７・
月９インク移動量メモリ、１０８・・・加減算器、１０
９セレクタ、１１０・・セレクタ、ｔ７１１・・第１ｃ
ｈポインタレノスタ、１１２・・第２ｃｈポインタレソ
スタ、１１３・第３ｃｈ７］？インクレノスタ、１１４
第４　ｃｈポインタレジスタ、１１５　・セレクタ、１
１６・・ポインタリミ、り、１１７・・量子化メモリ、
１１８・・・シフトレジスタ、１１９・・加減算器、ｊ
　２０　・レジスタ、１２１・・・レジスタ、１２２・
・出力端子、１３５・・第１ｃｈダウンカウンタ、１３
６・・第２ｃｈダウンカウンタ、１３７・・・第３ｃｈ
ダウンカウンタ、１３８・・・第４．ｃｈダウンカウン
タ、１３９・・・第１ｃｈデコーダ、１４０・・第２ｃ
ｈデコーダ、１４ノ　第３ｃｈデコーダ、１４２・・・
第４ｃｈデコーダ、１４３・ＢＵＳＹ信号、１．４４・
・・ＬＥＦＴ信号、１４５・・起動信号、１５０・・・
コントローラ。 特許　出　願人　沖電気工業株式会社 第６図 図（ｃ） １ サイフ、ν　３ ′リーイクル　４ 一−１−一 （ 〕、、Ｈ，に件の表示 昭和５８年　特　許　願第１６７５３４号２ヅこ明の名
称 音声合成器 ６　補正の内容別紙のとおシ 〉補正の内容 （１）明細書第１０頁第６行目に「１２８個の」とある
のを１１２８標本周期の」と補正する。 （２）　同書第１０頁第７行目に「初期値データＤ　Ｉ
）　Ｊとあるのを「初期値データＤＰｎ」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のチャンネルに対応して、Ｉインク初期値と複数の
   へ〇ＰＣＭ符号とを含む単位データを再生手段に人力し
   て、各チャンネル毎に偶対称な音素波形を再生してピッ
   チ周期ずつずれだ各チャンネルの音素波形を加算手段に
   より加算を行ないその加算結果を合成音として出力する
   音声合成器において、各チャンネルの前記音素波形は再
   生起動時点から一定時間長を有し初期値と最終値がＯで
   ある偶りｊ称な波形であり、前期再生手段はそれぞれの
   チ１．ン不ルで共有し、標本時間内に各チャンネルに２
   ける再生処理を時分割に行なうものであり、かつ前記加
   算手段はＡｉｌ記再生手段に用いるレノスタ及び加減算
   器を共用したものであって音素波形を累勢するものであ
   ることを特徴とする音声合成器。