JP2564641B2 - 音声合成装置 - Google Patents

音声合成装置

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    • G10H2250/315Sound category-dependent sound synthesis processes [Gensound] for musical use; Sound category-specific synthesis-controlling parameters or control means therefor
    • G10H2250/455Gensound singing voices, i.e. generation of human voices for musical applications, vocal singing sounds or intelligible words at a desired pitch or with desired vocal effects, e.g. by phoneme synthesis

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は音声合成装置、特に楽器の音色で音声波形を
生成する音声合成装置に関するものである。
[従来の技術] 音声合成装置の基本構成を第3図に示す。デクストデ
ータ入力部1により入力されたテキストデータはテキス
ト解析部2により解析され、単語,文節,区切り,文
頭,文末の検出等を行う。音韻記号生成部3では単語,
文節単位の文字系列を音韻記号系列へ変換し、韻律記号
生成部4では単語,文節のアクセント辞書やアクセント
規則等を用いて韻律記号を生成する。合成パラメータ生
成部5では、音韻記号系列に対応する個々のパラメータ
を補間接続して合成パラメータ時系列を生成する。
音源パラメータ生成部6では、ピツチ,アクセント,
音の大きさ等の韻律情報に関うるパラメータ時系列を生
成して音源部7に送る。音源部7では、有声音の場合は
パルスを、無音声の場合は白色雑音等を発生し音声合成
部8へ送る。音声合成部8では、合成パラメータを受け
とり、音源部7の出力を駆動音源として音声を生成す
る。音源部7と音声合成部8とは、音源パラメータと合
成パラメータとを受け取つて音声を合成するので、以下
まとめて合成部9と呼ぶ。
以下、従来の音声合成における合成部9について更に
詳しく述べる。第4図は合成部9の詳細なブロツク図で
ある。説明を簡単にするため、合成パラメータと音源パ
ラメータとは対応した1つのまとまり(フレーム)単位
で、音韻記号系列は対応した1つのまとまり(フレー
ム)単位で音韻パラメータ格納メモリ14に格納されてい
るとする。従来の合成器は、有声音源としてパルス発生
器10を用い、無声音源として白色雑音発生器11を用いて
いた。特に、有声音源を表すパルス発生器10では、イン
パルス,三角波等が使われていたので合成音も機械的な
音となつていた。パルス発生器10の代りに残差波形(自
然音声を入力し、合成フイルタの逆フイルタを構成した
場合の出力波形を表わす)で駆動すれば品質の高い合成
音を合成できる。
V/U切換部12は有声/無声の切換を行う所であり、音
声摩擦音を合成する際にはパルス発生器10と白色雑音発
生器11との混合比率を変えて出力する。振幅制御部13で
は、音源パターンの1つである音の大きさについて制御
する。17は合成パラメータ(音韻を表わすもの)を受け
取つて、このパラメータをフイルタ係数として振幅制御
部13の出力信号で駆動し、音声波形を生成する音声合成
フイルタである。通常、音声合成はデジタルフイルタで
行うので、この後D/A変換器を用いる。18は折り返し周
波数成分をカツトするローパスフィルタ、19は増幅器で
あり、スピーカ20により音声が出力される。15は各モジ
ユールに必要なデータを送るパラメータ転送制御部、16
はパラメータ転送のタイミングやシステムのサンプリン
グ間隔等を決定するクロツク発生器である。
[発明が解決しようとしている課題] 従来は有声音源としてインパルス,三角波,残差波形
等を用いており、楽器の音声に似た音声で合成すること
はできない構成であつたため、音韻性を保つたまま音声
の声色を変える事はむずかしかつた。特に、楽器音等を
明瞭な音声情報として出力できるものではなかつた。
本発明は、前記従来の欠点を除去し、言語情報を、例
えばギター,バイオリン,ハーモニカ,ミユージツクシ
ンセサイザ等種々の音色を持つ音声で容易に合成する音
声合成装置を提供する。
[課題を解決するための手段] この課題を解決するために、本発明の音声合成装置
は、文字コードあるいは記号系列から成るテキストデー
タから、音源パラメータ系列に基づく音源の発生と合成
パターン系列に基づく前記音源の合成とにより音声を合
成する音声合成装置において、 楽器によつて生成された楽器音から得られた信号を前
記音源として発生する音源発生手段を備える。
ここで、前記音源発生手段は、1つ以上の楽器音波形
の1周期分以上の波形をサンプリングした後のサンプリ
ングデータを複数持つ。
各周期を単位として格納されている前記複数のサンプ
リングデータは、それぞれ音声合成フイルタの入力に合
わせて振幅パワーが正規化されて、メモリに格納してお
く。
各周期を単位として格納されている前記複数のサンプ
ルデータは、ビツト圧縮を行つてメモリに格納されてい
ることを特徴とする請求項3記載の音声合成装置。
又、前記音源発生手段が複数の楽器音発生器を備え、
これらの出力を混合比率情報により加算する混合手段を
更に備える。
[実施例] 以下、添付図面に従つて本発明の実施例を説明する。
尚、本発明で言う“楽器”とは、金属,木管,電子楽器
ばかりでなく、石,水,ガラス等の音の出る物を含む概
念である。
第1図は本発明の音声合成装置の合成部の構成を示す
ブロツク図である。楽器音発生器21は楽器音の周期波形
を出力する。楽器音は楽器の種類によつて出力レベルが
異なるのでパワーを正規化するため、楽器音源正規化処
理部22で入力パワーが同一となるように振幅を制御す
る。音韻パラメータ格納メモリ23には、従来の音源パラ
メータに加えて、楽器を選択する楽器選択情報が格納さ
れている。パラメータ転送制御部24は楽器音選択情報を
楽器音発生器21に転送する。第4図と同じ参照番号の各
モジユールについては従来例と同様である。第1図の合
成部を第3図の合成部に置き替えると、楽器音を合成で
きる本実施例の音声合成装置となる。
次に、楽器音発生器21の構成を更に詳細に第2図に示
す。25は楽器音波形圧縮データ格納メモリで、あらかじ
め楽器音の波形の1周期分以上を圧縮,符号化した形で
格納しておく。多種の楽器音を各種のピツチ周波数につ
いて格納してあるため、オフセツトテーブル等の波形参
照テーブルも含んでいる。楽器音波生成部26では入力さ
れてきたピツチ(情報),楽器の種類を基に、入力情報
に対応する楽器音波形データをつなぎ合せて圧縮波形復
号器27に転送し、楽器音波形を出力する。
第5図に楽器音波形圧縮データ格納メモリ内のメモリ
マツプを示す。まず、パラメータ転送制御部24からピツ
チ,楽器音の種類の選択情報が送られて来る。この選択
情報を8ビツト(1バイト)で表わし、上位6ビツトを
ピツチ情報,下位2ビツトを楽器音の種類を示す情報に
用いると、楽器音を4種類,ピツチを64段階の組合せに
よる楽器音波形を選択できる。すなわち、選択情報によ
りオフセツトテーブル25aの1つを選択する。オフセツ
トテーブル25aには、波形データの先頭アドレスと終端
アドレスとを格納する波形情報格納部25bを指すアドレ
スが記憶されている。この波形情報格納部25bの両アド
レスにより、波形データ格納部25c内の1周期分のそれ
ぞれの楽器音波形圧縮データが指し示される。
このような1バイトの値が入力された場合について、
楽器音波形生成部6の処理を第6図のフローチヤートに
従つて説明する。1バイトの選択情報はステツプS1で一
旦バツフアB1に入力され、次のデータが入力されるまで
バツフアB2に保持される。ステツプS2で前回入力された
選択情報と比較し、同じであれば入力持ちにもどる(但
し1回目はNOで通過する)。異なつていた場合、ステツ
プS3で新しい入力値をバツフアB2内に格納し、ステツプ
S4で波形先頭アドレスBと波形終端アドレスCとを、そ
れぞれカウンタC1,C2に格納する。ステツプS4でカウン
タC1の指すデータを圧縮波形復号器27に転送する。ここ
では、1サンプル分のデータが1バイトで表されている
場合について示す。次に、ステツプS5でカウンタC1の値
を1つインクリメントして、1つの波形データ(長さは
1周期の整数倍)を転送し終ると、ステツプS6でカウン
タC1とC2とを比較し、C1≦C2との間はステツプS4〜S6を
繰り返す。
C1>C2になつたならば、ステツプS1に戻つて次の選択
情報をバツフアB1に入力し、再びステツプS2で入力バツ
フアB1とB2との値を比較し、もし同じであれば同一箇所
の波形データをもう1つ圧縮波形復号器27に送る。も
し、異なつていた場合は、ステツプS3でバツフアB1の新
しい選択情報をバツフアB2に格納した後、ステツプS4で
別の波形データが格納されている先頭,終端アドレス
B′とC′とをカウンタC1,C2に格納し、周期波形を送
り続ける。これら波形送出の間隔は通常サンプリング間
隔で行われる。
波形データの圧縮法はADPCM,ADM等数多くある。この
時、データ符号化方式と圧縮波形復号器27の復号方式は
一致させる必要がある。
第7図に楽器音源正規化処理部22の構成を示す。楽器
音源正規化処理部22は、入力された楽器音波形のパワー
を計算するパワー計算部28と正規化の標準となる値が格
納されている標準値格納メモリ30との値を比較器29で比
較し、その差分により振幅制御部31で振幅を制御する。
楽器音源正規化処理部22はマイク等から入力された楽器
音を直接、しかも実時間で音声合成装置の音源として用
いる時に必要となる。但し、メモリ中にはあらかじめ楽
器音波形のパラーを正規化して格納しておけば、メモリ
内部の楽器音パターンを使用する時に限り楽器音源正規
化処理部22は必要ない。
尚、本実施例の音声合成装置では楽器音声用の音源と
して楽器音発生器を設けたが、第8図に示すように楽器
/音声切換部32と、音声合成フイルタを通らないパス32
aを付加するだけで、本音声合成装置は、音声合成器,
楽器音発生器,これらの混合波形を出力できる。この
時,音韻パラメータ格納メモリ23に格納されているパラ
メータの構成は第9図のようになる。
また、第10図に示すような、楽器音発生器21の構成と
同様の楽器音発生器33,34,…を複数個有し、音韻パラメ
ータ格納メモリ23から与えられた楽器音の種類,ピツチ
の複数の波形を混合器で混合して出力する構成をとれ
ば、単一の楽器音だけでなく複数楽器の出力の和を合成
器の音源として用いることができる。
以上説明したように、入力された音韻情報に対応した
楽器音源を選択し、これにより音声を合成できるので各
種又は複数の楽器音の持つ音色で言語情報を有する音声
を合成できる。また楽器音の種類によつては音声合成音
の音質が向上すると共に、より自然な音声を合成でき
る。例えば、ギターの音色で“ミナサンコンニチワ”
と、音色を持つ言語情報(音韻情報),ピツチ(音階)
を変化させる事ができるので、従来の音声合成装置には
無かつた楽器音で出力する機能を持つ音声合成装置を提
供できる。また音源に用いる楽器音として適当な音源を
用いた場合、合成音の声色を容易に変化させる事ができ
る。更に音声の揺らぎ,深み(ツヤ)なども表現できる
ので高品質な音声合成装置を提供できる。
更に、音声合成フイルタを通過しないパスを設けるこ
とにより、楽器音声を出力するだけでなく、合成フイル
タと楽器音を交互に出力したり、楽器音のみを出力でき
る。
[発明の効果] 本発明により、言語情報を、例えばギター,バイオリ
ン,ハーモニカ,ミユージツクシンセサイザ等種々の音
色を持つ音で容易に合成する音声合成装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の音声合成装置の合成部のブロツク
図、 第2図は本実施例の音声合成装置の楽器音発生器の構成
図、 第3図は音声合成装置の基本構成図、 第4図は従来の音声合成装置の合成部の構成を示す図、 第5図は楽器音波形圧縮データ格納メモリの内部構成
図、 第6図は楽器音波形生成部の内部処理のフローチヤー
ト、 第7図は本実施例の音声合成装置の楽器音源正規化処理
部の構成図、 第8図は楽器/音声切換部を有する他の実施例を示す
図、 第9図は第8図の実施例におけるパラメータの1フレー
ムの構成を示す図、 第10図は楽器音発生器を複数有す他の実施例を示す図で
ある。 図中、1……テキストデータ入力部、2……テキスト解
析部、3……音韻記号生成部、4……韻律記号生成部、
5……合成パラメータ生成部、6……音源パラメータ生
成部、7……音源部、8……音声合成部、9……合成
部、11……白色雑音発生器、12……V/U切替部、13……
振幅制御部、16……クロツク発生器、17……音声合成フ
イルタ、18……ローパスフイルタ、19……増幅器、20…
…スピーカ、21……楽器音発生器、22……楽器音源正規
化処理部、23……音韻パラメータ格納メモリ、24……パ
ラメータ転送制御部である。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】文字コードあるいは記号系列から成るテキ
    ストデータから、音源パラメータ系列に基づく音源の発
    生と合成パラメータ系列に基づく前記音源の合成とによ
    り音声を合成する音声合成装置において、 楽器によつて生成された楽器音から得られた信号を前記
    音源として発生する音源発生手段を備えることを特徴と
    する音声合成装置。
  2. 【請求項2】前記音源発生手段は、1つ以上の楽器音波
    形の1周期分以上の波形をサンプリングした後の複数の
    サンプリングデータを持つことを特徴とする請求項1記
    載の音声合成装置。
  3. 【請求項3】各周期を単位として格納されている前記複
    数のサンプリングテータは、それぞれ音声合成フイルタ
    の入力に合わせて振幅パワーが正規化されて、メモリに
    格納されていることを特徴とする請求項2記載の音声合
    成装置。
  4. 【請求項4】各周期を単位として格納されている前記複
    数のサンプルデータは、ピツト圧縮を行つてメモリに格
    納されていることを特徴とする請求項3記載の音声合成
    装置。
  5. 【請求項5】前記音源発生手段が複数の楽器音発生器を
    備え、これらの出力を混合比率情報により加算する混合
    手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の音声
    合成装置。
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