JPS6098498A - 音声合成装置 - 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】 本発明は品質の高い合成音声を簡易に生成することので
きる音声合成装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

音声自戒装置は、基本的には第１図に示すように合成す
べき音声の声道特性を合成エヤうメータに従って設定す
る声道特性近似ディジタル・フィルタ１と、白色雑音発
生器２、周期昔源発生器３およびこれらの発生器２．３
からの信号を前記合成すべき音声が有声か無声かによっ
て選択的に前記ディジタル・フィルタ１に与えるセレク
タ４と、これらを制御する制御回路５によって構成され
る。前記ディジタル・フィルタ１は、その音声合成方式
、例えば線形予測法、ＬＳＰ法、ケゾヌトラム法等に応
じて線形予測係数、ＬＳＰパラメータ、ケノヌトラム等
を合成パ・ラメータとして入力して、前記合成すべき音
声の声道特性を近似＋る本の〒あふ、そ１−て、その合
成すべき音声が周期性のある所謂有声音の場合には、そ
の音源として前記周期音源発生器３が発生するインパル
ス波、三角波、擬似声帯波尋の有声音源波を所定のピッ
チ周期で入力して、上記有声音を合成出力している。ま
た合成すべき音声が無声音である場合、その音源として
前記白色雑音発生器２が発生する白色給量を入力して上
記無声音を合成出力している。このような音源を入力と
する前記ディジタル・フィルターに近似設定される声道
特性は、フレームと称される一定の時間間隔毎に、また
或いは前記周期音源発生器３に設定されるピッチ周期に
同期した時間間隔毎に前記合成パラメータに従って更新
される。尚、このディジタル・フィルタ１によシ合成出
力される音声信号は離散信号であることから、実際には
その出力をＤ／Ａ変換したのち、該ディジタル・フィル
ターの標本化周波数の１以下の遮断周波数特性を有する
ＬＰＦを介して出力される。

しかして、このように構成された装置にあって、ディジ
タル・フィルタリング処理を含む一連の音声合成処理は
所定の椋本化周期毎に行われる。また有声音合成の場合
にディジタル・フィルタ１に入力する有声音源波は設定
されたピッチ周期に従って前記標本化周期に同期して生
成される。クマシ、ピッチ周期を標本化周期の整数倍に
近似し、この近似された標本化タイミングに同期して有
声音源波を与えている。この結果、周期音源波をイン・
リス波とした場合、例えば第２図に示すように周期音源
波Ａはｒ４ジタル・フィルタ１を介してＢに示す如く波
形として出力され、ことに合成音声が得られることにカ
る。

ところが前記ピッチ周期が必ずしも装置の標本化周期の
整数倍に良く近似されるとは限らない。即ち、男声の場
合、一般的に音域が低く、そのピッチ周期が長いので比
較的良好に前記標本化周期の整数倍に近似させ得る。し
かし女声や子供の声のように音域が高く、そのピッチ周
期が短かくて、しかもピッチ周期の変化が多いと、前記
標本化周期の整数倍への近似誤差が大キく、マタヒッテ
周期の変化に対して上記近似が滑らかに追従しないと云
う不具合がある。この結果、合成音声には、不快なビブ
ラートの如き影響が生じ、その品質低下を招来している
。

このよう表側波数変化の不連続性に対する人間の感知能
力については、未だに定量的には明らかにされていない
が、人間がこのような周波数変化の不連続を感知して不
快に感じることは事夾である。

そこで従来、上記不具合を除くべく、装置の標本化周波
数を高めてピッチ周期に対する近似特性の向上を図ると
とが考見られている。然し乍ら、このような対策を講じ
る為には、例えばディジタル・フィルタ１に声道特性を
設定する為の合成パラメータのデータ量が極めて膨大と
なシ、またその制御が相当複雑化する等の大きな問題が
生じた。

〔発明の目的〕

本発明社とのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、ピッチ周期の長さ、およびその
変化に拘シなく常に安定に品質の高い合成音声を簡易に
生成することのできる実用性の高い音声合成装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、所定の内挿関数を用いて展開した例えばイン
パルス波、三角波、擬似声帯波等の有声音源波の連続波
形を、与えられたピッチ周期によって設定される時間区
間内で、合成すべき音声の声道特性を近似するｒイジタ
ル・フィルタの標本化周期に同期してサンプリングし、
これを前記ディジタル・フィルタに与えるようにしたも
のである。

即ち、所定の内挿関数を用いて展開してなる有声音源波
の連続波形の値を、ｒイジタル・フィルタの標本化周期
の１７Ｎ　（Ｎ　：整数）の間隔で準備し、これらの連
続波形を構成する各値を前記ｒイジタル・フィルタの標
本化周期に同期して選択してディジタル・フィルタに与
えることによって、等価的に前記有声音源波を与えられ
たピッチ周期毎に正確に発生するようにしたものである
。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、内挿関数を用いて展開された
有声音源波の連続波形を、ピッチ周期によって定められ
る時間にディジタル・フィルタの標本化周期に同期して
サンプリングして上記ディジタル・フィルタに与えるの
で、ディジタル・フィルタには等価的に前記ピッチ周期
で正確に規定されるタイミングで前記有声音源波を与え
ることができる。つまシ、有声音源波を展開してなる連
続波の複数サンプリング点の値として、ディジタル・フ
ィルタの標本化周期に同期して、且つピッチ周期によル
規定される正確なタイミングで前記有声音源波をディジ
タル・フィルタに４えることができる。これ故、ディジ
タル・フィルタを含む装置全体の糸の標本化周波数を高
めることなしに、その標本化周期とピッチ周期との関係
を安定に設定するととができる。従って女声や子供の声
のようにピッチ周期が短かく、またピッチ周期の変化を
含む合成音声であっても、これを簡易に且つ品質良く生
成することができる。また上記の如く装置の標本化周波
数（動作周波数）を高める必要がないので１デイジタル
・フィルタに声道特性を近似設定するべく合成・千うメ
ータのデータ量の増大を招くことがなく、またその制御
の複雑化を招くことがないので、装置を安価に構成する
ことができ、その実用的利点は絶大である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

実施例装置は、基本的には第１図に示すものと同様に構
成される。ここで、従来装置と異にするところは、周期
音源発生器３である。従来装置における周期音源発生器
３は、制御回路５の制御を受け、与えられたピッチ周期
に従って、そのピッチ周期を近似するディジタル・フィ
ルタ１の標本化タイミングで単にインパルス波等の有声
音源波を発生していただけであったのに対し、本実施例
における周期音源発生器３は、次のようにして等価変換
してなる音源波を発生している◎ 今、第３図に示すように有声音源波をインパルス波とし
、これをＸｄｎ）として表わすものとする。このよう表
原有声音源波Ｘ。（→に対して、周期音源発生器３は、
これを標本化定理に基づく内挿関数によシ展開した連続
波Ｘａ（ｔ）を次のようにしてめている。

尚、この展開に用いる内挿関数として、例えばラグラン
ジェの多項式やスプライン関数等を用いても良いことは
云うまでもないＯ しかして、上記連続波！ａ（ｔ）は、時間的に−■から
ａｏまでの信号として与えられるものであるが、実質的
に成る時間幅でその殆んどの成分を表現できることから
、例えば矩形窓やノＳミング窓等の有限幅を有する時間
窓ω（１）を用いて、１′＆（ｔ）　＝　Ｘａ（ｔ）　
’ω（ｔ）　−（２）として取扱う。このようにして展
開してなる連続波Ｘ′＆（ｔ）をＮ点に亘ってす／シリ
ングし、ｘ（”　％）　＝　ｘ′＆（（ｎ＋　Ｊｙ）Ｔ
）　＝−（３）なる標本値系列をめる。但し、上式中に
は（ＯくｋくＮ：整数）として与えられる。これによっ
て、成るｎ点における原有声音源波Ｘ。（ｎ）は、ｎ点
を中心としたＮ個の標本値ｘ（ｎ→）の系列として表現
されることに表る。

周期音源発生器３は、このような有声音源波を展開して
なる標本値”（ｎ→）を、例えばＤＳｋ（Ｈの有限長だ
けＮ個に亘って予め記憶しておシ、（ただしｎは記憶す
る波形がほぼ左右対称になるように適宜に決める）、そ
の標本値を合成すべき有声音のピッチ周期の情報に従い
、且つディジタル・フィルタ１の標本化タイミングに同
期して選択的に読出すものとなっている。第４図は、そ
の制御アルゴリスムの一例を示すものである。

今、合成すべき有声音のピッチ周期Ｐがで示されるもの
とする。但し、ＰｌΔＰ、Ｎはそれぞれ整数でおる。こ
の第（４）式は、ピッチ周期Ｐが、ディジタル・フィル
タ１の標本化周期ＴのＰ個分と、上記標本化周期ＴをＮ
等分したうちの７２個の時間幅とによって表現されるこ
とを示している。換言すれば、上記標本化周期Ｔて、ピ
ッチ周期Ｐが表現されることを示している。このような
ピッチ周期Ｐの情報を得て、前記の如く展開された標本
値”（ｎ十ｇ）の中のディジタル・フィルタ１の標本化
タイミングに同期したものが選択されて前記ディジタル
・フィルタ１に与えられることになる。このようにして
選択されてディジタル・フィルタ１に与えられる標本値
Ｘ（ｎ＋Ｍ）の系列は、例えば第５図に示すようになる
。

次に第４図に示す制御アルゴリズムについ千説明する。

周期音源発生器３は、データ入力端子に与えられるピッ
チ情報Ｐを入力し乍ら、次のように動作する。先ず、後
述するピッチカラン）Ｘの値が零（０）以下であるか否
かを判定する。このピッチカウントＸは、後述するその
他のデータと共に初期値零（０）に設定されておシ、従
って時間変位Ｎｆｆのデータを時間変位ＯＬＤにセット
する処理プロセスが実行される。この時間変位ＮＥＷも
初期値零（０）に設定されているものであり、従ってこ
れによって先ず最初に時間変位ＯＬＤが零（０）にセッ
トされることになる。

しかるのち、前記入力されたピッチ情報Ｐに従って、時
間変位ＮＥ％Ｉ／のセットが行われる。このデータセッ
トは、 −１ Ｎ］ｌｉＷ　４−　ＯＬＤ　＋　Ｒｅ　（Ｐ　＋　−）
　−Ｐなる処理を施して行われる。ただしＲｅ　（−）
は整数値で切シ捨てる関数である。この処理は、ＯＬＤ
で示される成る時間、つまシ先に有声音源波を発生した
時点における理論上（真の）発生タイミングとディジタ
ル・フィルターの標本化タイミングとの時間のずれに、
次の有声音源波発生のタイミングを指定するピッチ周期
Ｐとこのピッチ周期に最も早く到達するディジタル・フ
ィルタ１の標本化タイミングとの時間的なずれを加える
ことを意味している。これによって、現時点における有
声音源波の発生タイミングとディジタル・フィルタ１の
標本化タイミングとのずれを示す時間変位がめられる。

しかして、このようにしてめられる時間変位ＮＥＷ　＃
（とシ得る値は、ピッチ周期が前記標本化周期Ｔの整数
倍であるときに最低値零（０）となシ、最大で（〈２）
と々る。つまシ ０＜Ｎｆｆ＜２ なる値をとる。そこで次に、ＮＲＷの値が“１＃よシ大
きいか否かを判定する。上記ＮＷＯ値が６１”よυも大
であることは、時間変位が標本イヒ周期の１単位よυ犬
きくカッてお軒その時間変位の基準として定める標本化
タイミングとして、１単位あとのタイミングを用いる方
が好ま波発生タイミングに最も近い標本化タイミングが
、前記ピッチ周期に従って計算される標本化タイミング
よりも１タイミング後に存在することを示している。そ
とで、ＮＩＩＷの値に応じて、彦る処理を施し、次に有
声音源波を発生するべきタイミング迄の標本化周期数を
前記カウントＸとしてめる。そして、上記ＮＥＷが゛１
″以上であって、前記同期の基準となる標本化タイミン
グの１タイミング分の修正を行った場合には、とれに伴
って前記時間変位Ｎｌ１Ｗの値をＮＥＷ４−　ＮＥＷ−
１ として修正しておく。以上が、次の有声音源波発生タイ
ミングを設定する為の処理でおる。

しかして次に、現時点における有声音源波ｘ（ｎ＋％）
の発生の為の制御が行われる。この制御は、先ず制御デ
ータであるカウントＹを零（０）ｆ卸湘管中電イ礒、６
行も七ム〜１．値為ふの誂、そのカウント値Ｙが、所定
の時間幅、ω（１）の範囲内であるか否かの判定が行わ
れる。この判定で範囲外であると認定された場合には、
信号の発生は行われない。そして、上記範囲内である場
合には、前記時間変位ＯＬＤに上記カウント値Ｙを加え
た値で特定される有声音源波ｘ（ｎ＋Ｊ系列のうちの１
つのサンプルデータが、ディジタル・フィルタの標本化
タイミングに同期して出力される。その後、上記カウン
ト値をインクリメントして、次のサンプルデータの出力
に備える。

この処理が終了したのち、前記ピッチカウントＸのデー
タをデクリメンＦし、前述した最初の処理に戻る。以上
の処理は、ディジタル・フィルタ１の標本化タイミング
に同期して巡回的に行われる。これによって、第５図に
示すようにディジタル・フィルタ１の標本化タイミング
に同期して、且つピッチ周期で示されるタイミングで前
記展開された有声音源波の成分がサンシリンダして与え
られ、等倹約にはディジタル・フィルタ１の標本化周期
とは独立に第５図中破線で示す如く有声音源ダが正確な
ピッチでディジタル・フィルタＩＫ与えられることにな
る。

以上のように本装置によれば、装置の標本化周波数を高
めることなしに、装置に設定されたピッチ情報に従って
正確に有声音源波を与えることが可能となる。しかも従
来装置と異って、有声音源波の発生タイミングを標本化
周期の整数倍に近似するものとは異なるので、女声や子
供の声の音声合成についても十分に対処できる。

またピッチ周期の変化についても滑らかに追従し得るの
で、極めて品質の高い合成音声を生成することが可能と
なる。

ところで、上述した有声音源の発生をハード的に行うと
とも可能である。第６図はその一例を示す周期音源発生
器３の概略構成図である。

即ち、所定の周期で与えられるピッチ情報をレジスタＪ
Ｊ、１．？に縦続的に格納し、その新しいピッチ情報と
、先に入力された古いピッチ情報をそれぞれ得る。そし
て、これらの新旧ピッチ情報に従ってピッチ整数部決定
回路１３、およびピッチ小数部決定回路１４にて前述し
たアルゴリズムを）・−ド的に実行し、ピッチカウント
Ｘの値、およびカラン）Ｙの値をそれぞれめる。しかし
て、初期時にめられたピッチカウントＸの値をレジスタ
ー５を介してカウンタ１６にセットし、この値をディジ
タル・フィルタ１の標本化タイミング毎にダウンカウン
トする。一方、ＲＯＭ　１７社、展開された有声音源波
Ｘ　（ｎ十％　）の系列を格納しておシ、前日己カウ７
り１６およびピッチ小数部決定回路１４によって指定さ
れたアドレスに格納された上目己信号ｘ（ｎ＋　ｋ）を
選択的に読出すものとなっている。

このデータがレジスター８を介して出力されることにな
る。上記カウンター６−１６−１）ＥＲＯ指定するアド
レスは、前記したカウントＸに相当したものであ夛、ま
た決定回路７４　戸！ＲＯＭ　１７を指定するアドレス
は前述したカウントＹに相当したものである。これによ
って、先の実施例と同様に有声音源波が内挿関数によっ
て展開され、になる。

以上説明したように本発明によれば、装置の標本化周波
数を高めることなしに、簡易なｆｔ制御の下で品質の高
い合成音声を効果的に作成することができ、その実用的
利点は極めて絶大であるＯ 尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば有声音源波としての原信号の種類や、これを展開す
る為の内挿関数等は仕様に応じて定めればよいものであ
る。また、標本化周期Ｔや分割制御数Ｎ等も仕様に応じ
て定めればよい。要するに本発明はその要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は音声合成装置の基本構成図、第２図は有声音源
波に対する合成音声信号系列を示す図、第３図は本発明
の概念を示す図、第４図は図である。 １・・・声道特性近似ディジタル・フィルタ、２・・・
白色雑音発生器、３・・・周期音源発生器、４・・・セ
レクタ、５…制御回路、１１，１２．１５゜１８・・・
レジスタ、１３・・・ピッチ整数部決定回路、１４・・
・ピッチ小数部決定回路、１６・・・カウンタ、１７　
・・・　ＲＯＭ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成ノ！ラメータに従って合成すべき音声の声道
   特性を近似するディジタル・フィルタと、所定の内挿関
   数を用いて展開した有声音源波の連ｉｍ形の一部のうち
   前記ディジタル・フィルタの標本化周期間隔のサンプル
   値を、与えられタヒ、チ周期毎に前記ディジタル・フィ
   ルタに与える手段とを具備し、前記ディジタル・フィル
   タによシ準周期性を有する有声音を合成してなることを
   特徴とする音声合成装置。
2. （２）有声音源波形は、インパルス波、三角波、擬似声
   帯波等から々るものである特許請求の範囲第１項記載の
   音声合成装置。
3. （３）　有声音源波を展開する内挿関数は、標本化定理
   における内挿関数、ラグランジェ多項式或いはスプライ
   ン関数等に基づく関数からなる本のであふ農許請求のｆ
   ＨＬ囲飢１頂貨ｚ齢の寄書を成装置。