JP2810244B2 - 音声合成機能付きicカード - Google Patents

音声合成機能付きicカード

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JP2810244B2
JP2810244B2 JP3012003A JP1200391A JP2810244B2 JP 2810244 B2 JP2810244 B2 JP 2810244B2 JP 3012003 A JP3012003 A JP 3012003A JP 1200391 A JP1200391 A JP 1200391A JP 2810244 B2 JP2810244 B2 JP 2810244B2
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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L13/00Speech synthesis; Text to speech systems
    • G10L13/02Methods for producing synthetic speech; Speech synthesisers
    • G10L13/04Details of speech synthesis systems, e.g. synthesiser structure or memory management
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ベクトル量子化された
符号化データから音声信号を合成して、音声ガイダンス
等を行うことができる音声合成機能付きICカードに関
する。
【0002】
【従来の技術】電子機器で音声ガイダンスや小説の朗読
を聴こうとする場合、従来は、図2に示すように、これ
らの音声を録音した磁気テープ11を磁気テープ再生装
置12にかけて再生する必要があった。また、コードブ
ックを用いて、ベクトル量子化された符号化データを音
声合成する方法もあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、磁気テープ
再生装置12は、磁気テープ11を再生するための機械
構造が複雑なために小型軽量化が困難であり、磁気テー
プ11自身の小型化にも限度がある。しかも、録音され
た音声のランダムアクセスができないので、途中から再
生したい場合や最初に戻る場合に、磁気テープ11を早
送りしたり巻戻しを行う必要がある。
【0004】このため、従来の磁気テープ再生装置12
は、装置が大型化して場所を取ったり持ち運びが不便に
なるだけでなく、操作に手間と時間を要するという問題
があった。
【0005】また、ベクトル量子化された符号化データ
を音声合成する方法の場合には、簡単な電子回路のみに
よって構成することが可能となるが、コードブックを記
憶するために大容量のROMを必要とする。
【0006】このため、従来のベクトル量子化による音
声合成装置は、大容量のROMを必要とするのでICカ
ードへの内蔵が困難であり、しかも、このROMの容量
を無理に小さくすると、音質が低下するという問題があ
った。
【0007】本発明は、上記事情に鑑み、擬似乱数等の
漸化式が生成するパターンを用いてベクトル量子化され
た符号化データを復号することにより、安価で小型軽量
かつ操作の容易な音声合成機能付きICカードを提供す
ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の音声合成機能付
きICカードは、ベクトル量子化された符号化データを
記憶する固体記憶装置と、該固体記憶装置から読み出し
た符号化データを初期値として、漸化式の繰り返し演算
を行うことにより、所定数のディジタルデータからなる
パターンを生成するパターン生成手段と、該パターン生
成手段が生成した各パターンを帯域制限してアナログ音
声信号に変換する変換回路と、該固体記憶装置から読み
出したゲインデータに基づき、該変換回路が出力したア
ナログ音声信号の利得を調整するゲイン調整回路とを内
蔵しており、そのことにより上記目的が達成される。
【0009】
【作用】パターン生成手段は、例えばアドレスカウンタ
によってアドレスを生成することにより、固体記憶装置
から順に符号化データを読み出す。そして、この符号化
データを初期値として漸化式に与え、各初期値ごとに繰
り返し演算を行うことにより所定数のデータからなるパ
ターンを生成する。漸化式(差分方程式)は、初期値を
与えて繰り返し演算を行うことによりデータ列を無限に
生成する方程式であり、初期値が同じであれば、このデ
ータ列も同じものが生成される。従って、この漸化式
は、初期値によって任意のデータ列、即ちパターンをラ
ンダムアクセスすることができる。
【0010】上記パターン生成手段の漸化式は、固体記
憶装置に記憶された符号化データをベクトル量子化によ
って符号化する際に使用した漸化式と同等のものが用い
られる。この符号化は、漸化式に順に異なる初期値を与
えて生成させた多数のパターンを所定サンプル数ずつの
音声信号と比較して、最も近似したパターンについての
初期値を符号化データとしたものである。このため、上
記パターン生成手段が生成する各パターンは、当該符号
化データを復号したものとなる。しかも、漸化式は、初
期値を与えて所定回数の演算を繰り返すことにより、こ
の初期値よりもビット数の多いパターンを生成すること
ができるので、固体記憶装置に記憶された符号化データ
は、再生される音声信号をデータ圧縮したものとなる。
なお、この漸化式は、ソフトウエア又はハードウエアと
して実現することができる。
【0011】ここで、上記符号化に使用されるパターン
は、ベクトル量子化における代表ベクトルとなるもので
ある。従って、例えばN個のデータからなるパターンを
N次元のベクトルと考えると、漸化式が初期値に応じて
生成する各パターンは、N次元の信号ベクトル空間にで
きるだけ一様に分布するようなものでなければならな
い。従って、このようなパターンを生成する漸化式とし
ては、M系列法(最大周期列法、Maximum−le
ngth linearly recurring s
equence)による擬似乱数が適当である。また、
このM系列法による疑似乱数は、シフトレジスタを用い
た簡単なハードウエアで実現できるという利点もある。
もっとも、ここでの漸化式は、生成順序にかかわりなく
結果的に信号ベクトル空間に一様に分布する代表ベクト
ルが得られればよいので、必ずしも乱数の全ての性質が
要求される訳ではなく、乱数としてはあまり適当ではな
いものやパターンを順次規則的に生成するようなもので
あってもよい場合があり得る。なお、擬似乱数において
初期値は、種(seed)と呼ばれる。
【0012】また、上記符号化の際には、漸化式が生成
する各パターンを音声信号と比較する場合に、予めこれ
らの差が最も小さくなるように各パターンの利得を調整
している。そして、この利得の調整量は、選択されたパ
ターンに付随しゲインデータとして上記固体記憶装置に
記憶させている。
【0013】上述のようにしてパターン生成手段が生成
した各パターンは、変換回路によって帯域制限されてア
ナログ信号に変換される。また、パターン生成手段が固
体記憶装置から符号化データを読み出す際には、これに
付随して上記ゲインデータも読み出される。そして、ゲ
イン調整回路は、このゲインデータに基づいて、変換回
路によって変換されたアナログ信号の利得を調整する。
【0014】上記固体記憶装置とパターン生成手段と変
換回路とゲイン調整回路は、ICカードに内蔵されてい
る。この際、パターン生成手段の漸化式は、簡単なハー
ドウエア又はソフトウエアによって構成されるので、I
Cカードへの内蔵が容易である。
【0015】この結果、本発明は、ICカードに内蔵さ
れた簡単な電子回路のみによって音声信号の再生を行う
ことができるようになる。
【0016】
【実施例】本発明を実施例について以下に説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例を示すものであっ
て、音声合成機能付きICカードのブロック図である。
【0018】本実施例の音声合成機能付きICカード
は、アドレスカウンタ1、データROM2、発振器
3、擬似乱数発生器4、帯域制限フィルタ5、ゲイン調
整回路6及びアンプ7を備えている。これらの各回路
は、それぞれ個別のIC(半導体集積回路)又は複数を
組み合わせたICからなる。また、このICカード10
には、イヤホン8が接続できるようになっている。
【0019】アドレスカウンタ1は、上位18桁の出力
がデータROM2の18ビットのアドレス入力に接続さ
れている。アドレスカウンタ1は、発振器3の発振周波
数(8000Hz)に基づいて、26ビットの出力値を
順次カウントする回路である。ただし、アドレスカウン
タ1は、下位8桁の出力が使用されないため、データR
OM2に対しては、発振器3の発振周波数の32×8
(2の8乗)分の1の速度でカウントを行うことにな
る。データROM2は、8ビットの符号化データと4ビ
ットのゲインデータが各アドレスに順に格納された12
ビットアドレスのROMである。データROM2がアド
レスカウンタ1のカウント出力によって順次読み出した
8ビットの符号化データは、擬似乱数発生器4における
8ビットのシフトレジスタ4aに初期値としてパラレル
に入力される。
【0020】擬似乱数発生器4は、発振器3の発振周波
数に基づいてシフトレジスタ4aの各ビットを順次上位
段にシフトする。また、擬似乱数発生器4は、シフトレ
ジスタ4aの上位側4段の各ビットの排他的論理和を3
個の排他的論理和回路4bによってそれぞれ演算すると
共に、この演算結果をNOT回路4cで反転してシフト
レジスタ4aの最下段の入力とすることにより、M系列
の擬似乱数を発生するように構成され、最上段のビット
をシリアルに出力するようになっている。即ち、擬似乱
数発生器4は、各初期値に応じてビット列が256(2
の8乗)周期となる擬似乱数を出力することができる。
すなわち、擬似乱数発生器4は、データROM2から1
の符号化データが初期値として送られて来るたびに、シ
フトレジスタ4aが256回のシフト動作を行い、25
ビットデータを出力する。
【0021】擬似乱数発生器4のシフトレジスタ4a
は、データROM2から初期値を受け取る。シフトレジ
スタ4aの最上位ビットから1ビットのデータが、帯域
制限フィルタ5に送られる。シフトレジスタ4aは、発
振器3からの出力に応じて、シフトレジスタ4aに格納
されているデータをシフトする。シフトレジスタ4aの
最下位ビットには、上位側4段のビットの排他的論理和
を3個の排他的論理和回路4bによって演算し、その演
算結果をNOT回路4cで反転した1ビットのデータが
入力される。その後、シフトレジスタ4aは、シフトレ
ジスタ4aの最上位ビットのデータを帯域制限フィルタ
5に送りながら、256−1回シフトを繰り返す。この
ような動作により、擬似乱数発生器4は256ビットの
データからなるパターンを生成する。上述のようにして
擬似乱数発生器4から順次出力される各パターンは、帯
域制限フィルタ5によってアナログ信号に変換され、ゲ
イン調整回路6に送られる。また、ゲイン調整回路6に
は、データROM2から読み出された4ビットのゲイン
データが入力される。ゲイン調整回路6は、入力された
ゲインデータに基づいて、帯域制限フィルタ5から送ら
れて来たアナログ信号の利得を調整する。この利得の調
整は擬似乱数発生器4が出力するパターンごとに変化す
る。
【0022】ここで、データROM2に格納された符号
化データは、音声信号を32サンプルずつ、擬似乱数発
生器4と同じ擬似乱数発生器が生成する全てのパターン
と比較し、最も近似したパターンについての疑似乱数発
生器の初期値を順次出力するベクトル量子化によって得
たものである。従って、データROM2から読み出した
符号化データを初期値として擬似乱数発生器4が順次出
力した各パターンは、元の音声信号の32サンプルごと
の波形に最も近似したものとなる。しかも、この符号化
データは、8ビット×32サンプルの音声信号を、擬似
乱数発生器4の初期値としての8ビットのデータに圧縮
したものとなる。
【0023】また、このベクトル量子化の際には、音声
信号と各パターンとの差が最も小さくなるようにそれぞ
れのパターンの利得を調整してから比較を行うようにし
ている。そして、上記ゲインデータは、最も近似したパ
ターンについてのこの利得の調整量を符号化データと共
にデータROM2に記憶させたものである。従って、擬
似乱数発生器4が帯域制限フィルタ5を介して出力した
アナログ信号をゲイン調整回路6によって順次利得調整
することにより、元の音声信号の完全な復調が行われ
る。このような利得の調整は、擬似乱数発生器4が発生
するパターンの種類を疑似的に豊富化させることができ
るので、再生した音声信号の音質向上に貢献する。ただ
し、データの圧縮量は、このゲインデータの4ビット分
だけ低下することになる。
【0024】上記のようにしてゲイン調整回路6によっ
て利得の調整が行われたアナログ信号は、アンプ7で増
幅され、ICカード10に接続されたイヤホン8によっ
て音声として再生されることになる。
【0025】この結果、本実施例によれば、ICカード
10に内蔵された簡単な構成の擬似乱数発生器4によっ
てベクトル量子化された符号化データを音声信号に再生
することができる。また、データROM2に記憶された
符号化データをランダムアクセスすることにより、直ち
に希望する音声を再生することができる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
音声合成機能付きICカードによれば、ICカードに内
蔵された簡単な電子回路のみによって音声信号の再生を
行うことができるので、従来の磁気テープ再生装置のよ
うに複雑な機械構造を必要とせず、装置が極めて小型軽
量化されると共に操作も容易となる。
【0027】また、固体記憶装置に記憶された符号化デ
ータに基づく各パターンを擬似乱数等の漸化式を用いて
生成することができるので、多数のパターンを格納した
大容量のコードブックが不要となり、ICカードにも容
易に内蔵して安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すものであって、音声合
成機能付きICカードのブロック図である。
【図2】従来例を示すものであって、磁気テープ再生装
置の正面図である。
【符号の説明】
2 データROM 4 擬似乱数発生器 5 帯域制限フィルタ 6 ゲイン調整回路 10 ICカード

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベクトル量子化された符号化データを記憶
    する固体記憶装置と、該固体記憶装置から読み出した符
    号化データを初期値として、漸化式の繰り返し演算を行
    うことにより、所定数のディジタルデータからなるパタ
    ーンを生成するパターン生成手段と、該パターン生成手
    段が生成した各パターンを帯域制限してアナログ音声信
    号に変換する変換回路と、該固体記憶装置から読み出し
    たゲインデータに基づき、該変換回路が出力したアナロ
    グ音声信号の利得を調整するゲイン調整回路とを内蔵し
    ている音声合成機能付きICカード。
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