JP3130305B2 - 音声合成装置 - Google Patents

音声合成装置

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JP3130305B2 JP01343204A JP34320489A JP3130305B2 JP 3130305 B2 JP3130305 B2 JP 3130305B2 JP 01343204 A JP01343204 A JP 01343204A JP 34320489 A JP34320489 A JP 34320489A JP 3130305 B2 JP3130305 B2 JP 3130305B2
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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は特にフォルマント合成方式による音声合成
装置に関する。
「従来の技術」 一定周波数の周期波形(例えば正弦波)を発生する周
期波形発生装置、所定ピッチ毎に窓関数を発生する窓関
数発生装置、および周期波形と窓関数とを乗算して出力
する乗算器からなるフォルマント発生装置を備えた音声
合成装置が知られている。フォルマント発生装置によれ
ば、上記周期波形の周波数をフォルマント中心周波数と
し、このフォルマント中心周波数の両側に窓関数のスペ
クトルを配置したスペクトル分布を有するフォルマント
音が前記所定ピッチ毎に発生される。
一般に音声は各々特有な複数のフォルマント音を有し
ているので、音声合成装置には、上記フォルマント発生
装置が複数設けられ、各フォルマント発生装置によって
所望の音声を構成する代表的な幾つかのフォルマント音
の発生が行われる。そして、発生された各フォルマント
音に対して振幅エンベロープジェネレータ(以下、振幅
EG)から発生される振幅エンベロープが乗算され、各乗
算結果が加算され、音声をして出力される。
また、より忠実な音色制御を実現する場合には、音声
合成装置内にピッチエンベロープジェネレータ(以下、
ピッチEGと略す)が設けられ、ピッチEGから出力される
ピッチエンベロープの振幅に応じてフォルマント音の発
生ピッチの制御が行われる。このようなピッチ制御を行
うことにより、フォルマント中心周波数に時間的変化が
与えられ、自然の音声に見られるような時間経過に伴っ
た音色の変化が実現される。この種の音声合成装置によ
れば、音声、特に母音部の音をある程度忠実に再現する
ことができる。また、同様の装置構成により、自然楽器
の楽音の持続部等の合成を行うこともできる。
音声の子音部あるいは自然楽器音の立ち上がり部等の
合成装置としては、ホワイトノイズをローパスフィルタ
によって帯域制限してノイズ音を発生し、ノイズ音と一
定周波数の周期波形とを乗算し、無声音を発生する方式
のものが、本発明出願人によって既に出願されている
{特願平1−91762号(発明の名称「ノイズ音発生装
置」)}。この装置によれば、周期波形の周波数をフォ
ルマント中心周波数とし、その両側にローパスフィルタ
の通過帯域特性に相当する連続スペクトルを有するフォ
ルマント音が得られる。このようなフォルマント音を各
種発生し、重ね合わせることにより、音声の子音や口笛
または自然楽器音なアタック部のような非調和成分を含
んだ音を合成することができる。
「発明が解決しようとする課題」 さて、日常的な音声の発音を実現しようとする場合、
種類の異なった複数の音を時間的に前後させて発音する
ことができれば非常に便利である。例えば、子音部
[S]と母音部[A]とを有する音声[SA]を発生する
場合、第3図に例示するように、まず、子音部[S]を
発生し、所定時間が経過した後、母音部[A]を発音す
るようにすることができると、音声[SA]を非常に滑ら
かに発音することができる。また、時間的に前後して発
音される各音の発音期間内において、フォルマント周波
数の制御および各フォルマントの振幅の制御が同期して
進められると、非常に好都合である。例えば、上記の
[SA]音の発音状況を厳密に観察すると、子音[S]の
発音期間中は口が閉じられており、この状態から母音
[A]の発音期間に移行すると、口が閉じた状態から徐
々に開いた状態になるので、実際に発音される母音は最
初[U]から始まり徐々に[A]に変化することとな
る。従って、第2番目の音[A]の振幅を立ち上げるの
に同期し、音が[U]から[A]へ変化するようにフォ
ルマント周波数を連続的に変化させることができると、
日常発音される連続音を非常に忠実に再現することがで
きる。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、設
定された遅延時間経過後にフォルマント周波数の制御お
よび振幅の制御を同期させて行い、音声を合成すること
ができる音声合成装置を提供することを目的としてい
る。
「課題を解決するための手段」 この発明は、発音開始の指示が与えられた場合に子音
部〔S〕を発生する子音部発生手段と、設定された遅延
時間の経過後から母音部〔A〕を発生する母音部発生手
段と、前記子音部発生手段及び前記母音部発生手段で発
生された子音部及び母音部を合成して音声〔SA〕として
出力する音声出力手段とを具備する音声合成装置におい
て、前記母音部発生手段は、発音開始の指示が与えられ
た場合に、前記遅延時間の経過後、発音すべき母音の時
間変化する振幅エンベロープ(AE1〜AE4)を各フォルマ
ント毎に発生する振幅エンベロープ発生手段(21〜24)
と、前記振幅エンベロープの発生と同期し、時間変化す
る周波数制御情報(PE1〜PE4)を各フォルマント毎に発
生する周波数制御情報発生手段(11〜14)と、各フォル
マント毎に前記周波数制御情報によってフォルマント周
波数を制御するとともに各フォルマント毎に前記振幅エ
ンベロープに従ってフォルマントの振幅を制御すること
により、複数のフォルマントからなる母音部を連続的に
変化させ、1母音〔A〕において複数の母音〔U〕
〔A〕を発生するフォルマント成分発生器(1〜4、31
〜34)とからなることを特徴としている。
「作用」 上記構成によれば、発音開始の指示が与えられた時点
から設定された遅延時間が経過した後、各フォルマント
毎に時間変化する振幅エンベロープ及び当該振幅エンベ
ロープの発生に同期して時間変化する周波数制御情報が
発接され、各フォルマント毎にフォルマント周波数及び
振幅が上記振幅エンベロープ及び周波数制御情報によっ
てそれぞれ制御されることにより1音中において母音が
変化する複数のフォルマントからなる母音部が出力さ
れ、子音部と1音中において変化する母音部とが合成さ
れて音声が発生される。
「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明
する。
第1図はこの発明の一実施例による音声合成装置の構
成を示すブロック図である。第1図において、1〜4は
母音フォルマント発生部であり、音声の母音部を構成す
る特徴的な第1〜第4フォルマントを各々発生する。5
〜8は音声の子音第1〜第4フォルマントを発生する子
音フォルマント発生部である。これらの各フォルマント
発生部1〜8は、各々、周期波形を発生する回路、所定
の窓関数を発生する回路、および周期波形と窓関数を乗
算してフォルマント音を出力する乗算器を有している。
11〜18は、各々、ピッチEGであり、母音第1〜第4フ
ォルマントおよび子音第1〜第4フォルマントの発生ピ
ッチを指定する各ピッチエンベロープPE1〜PE8を各々発
生し、母音フォルマント発生部1〜4および子音フォル
マント発生部5〜8に各々供給する。ピッチEG11および
15にはタイマが内蔵されており、発音に先立ち、図示し
ない制御手段によってタイマに計時データがセットされ
る。そして、図示しない制御手段から発音指示信号KON
が与えられると、ピッチEG11および15において、タイマ
による計時動作が行われる。そして、ピッチEG11のタイ
マの計時動作が終了すると、ピッチEG11からピッチエン
ベロープPE1が出力されると共に駆動信号KD1が出力され
る。また、ピッチEG15のタイマの計時動作が終了した場
合も同様に、ピッチEG15からピッチエンベロープPE5
よび駆動信号KD5が出力される。
これに対し、ピッチEG12〜14および16〜18は、このよ
うなタイマを内蔵しておらず、前段からの駆動信号の入
力があった場合に直ちにピッチエンベロープの発声を開
始すると共に駆動信号を出力する(例えば、ピッチEG12
は前段のピッチEG11からの駆動信号KD1が入力された時
点でピッチエンベロープPE2の出力が開始すると共に駆
動信号KD2を出力する)。
21〜28は各々振幅EGである。これらの振幅EG21〜28
は、駆動信号KD1〜KD8が入力された場合に振幅エンベロ
ープAE1〜AE8を各々出力する。
第2図はピッチエンベロープPE1および振幅エンベロ
ープAE1を例示したものであり、横軸は時間、縦軸は各
エンベロープの振幅を示す。また、DTは発音指示信号KO
Nが与えられてから、各エンベロープが発生されるまで
の遅延時間であり、ピッチEG11のタイマに設定される計
時データによって決定される。ここで、ピッチエンベロ
ープPE1の波形は、所望の音声を構成する母音第1フォ
ルマントのフォルマント中心周波数の時間的推移を模し
て設定され、振幅エンベロープAE1の波形は母音第1フ
ォルマントの振幅の時間的推移を模した波形が設定され
る。他のピッチエンベロープPE2〜PE8および振幅エンベ
ロープAE2〜AE8についても同様である。
そして、乗算器31〜34によって、母音第1〜第4フォ
ルマントと振幅エンベロープAE1〜AE4との乗算が行わ
れ、各乗算結果が加算器41によって加算される。また、
乗算器35〜38によって、子音第1〜第4フォルマントと
振幅エンベロープAE5〜AE8との乗算が行われ、各乗算結
果が加算器42によって加算される。そして、加算器41お
よび42の各加算結果が加算器50によって加算され、音声
として出力される。
以下、音声[SA]を合成する場合を例に、この音声合
成装置の動作を説明する。発音に先立ち、図示しない制
御手段によって、子音[S]に対応したピッチエンベロ
ープパラメータがピッチEG15〜18に設定され、初期にお
いては[U]音(母音)であり、次第に[A]音(母
音)へ変化する母音部(複数のフォルマントからなる母
音部)を得るためのピッチエンベロープパラメータがピ
ッチEG11〜14に設定される。また、ピッチEG11および15
には、各々母音および子音の発音時刻を指定するための
各計時データがセットされる。この場合、母音の発音時
刻が子音の発音時刻より僅か遅れるので、ピッチEG11に
はピッチEG15に設定するものより、僅かに大きな計時デ
ータが設定される。また、振幅EG21〜28には、所望の音
声に対応した振幅エンベロープパラメータがセットされ
る。
そして、図示しない制御手段から発音指示信号KONが
出力されると、ピッチEG11および15では、各計時データ
の計時が行われる。この場合、まず、ピッチEG15におい
て計時が終了し、ピッチエンベロープPE5の発生が開始
される。また、この時、ピッチEG15によって駆動信号KD
1が出力されることにより、駆動信号KD5〜KD8が発生さ
れる。この結果、ピッチEG15〜18によってピッチエンベ
ロープPE5〜PE8が発生されると同時に振幅EG25〜28によ
って振幅エンベロープAE5〜AE8が発生される。そして、
以後、時間経過に伴って子音第1〜第4フォルマントの
フォルマント中心周波数の制御および振幅の制御が同期
して行われる。そして、子音第1〜第4フォルマントを
振幅エンベロープAE5〜AE8に従って振幅制限した各信号
が乗算器35〜38から各々出力され、加算器42によって加
算され、加算器50を介し、子音[S]として出力され
る。
次いでピッチEG11において計時が終了すると、上述と
同様に、ピッチエンベロープPE1〜PE4および振幅エンベ
ロープAE1〜AE4が発生され、母音第1〜第4フォルマン
トのフォルマント中心周波数および振幅の制御が行われ
る。そして、母音第1〜第4フォルマントを振幅エンベ
ロープAE1〜AE4に従って振幅制限した各信号が乗算器31
〜34から各々出力され、加算器41によって加算され、加
算器50を介し、音声の母音部として出力される。この場
合、発音開始当初は母音部として[U]が発生され、そ
の後、時間経過に伴って母音第1〜第4フォルマントの
各フォルマント中心周波数が推移し、次第に[A]音へ
と移行するように音色が変化する。
なお、本発明の音声合成装置を電子楽器の楽音合成に
利用できることは言うまでもない。この場合、各フォル
マント発生部における窓関数の発生周期を発音すべき楽
音の音高に従って変化させるようにすればよい。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、発音開始の
指示が与えられた場合に子音部〔S〕を発生する子音部
発生手段と、設定された遅延時間の経過後から母音部
〔A〕を発生する母音部発生手段と、前記子音部発生手
段及び前記母音部発生手段で発生された子音部及び母音
部を合成して音声〔SA〕として出力する音声出力手段と
を具備する音声合成装置において、前記母音部発生手段
は、発音開始の指示が与えられた場合に、前記遅延時間
の経過後、発音すべき母音の時間変化する振幅エンベロ
ープ(AE1〜AE4)を各フォルマント毎に発生する振幅エ
ンベロープ発生手段(21〜24)と、前記振幅エンベロー
プの発生と同期し、時間変化する周波数制御情報(PE1
〜PE4)を各フォルマント毎に発生する周波数制御情報
発生手段(11〜14)と、各フォルマント毎に前記周波数
制御情報によってフォルマント周波数を制御するととも
に各フォルマント毎に前記振幅エンベロープに従ってフ
ォルマントの振幅を制御することにより、複数のフォル
マントからなる母音部を連続的に変化させ、1母音
〔A〕において複数の母音〔U〕〔A〕を発生するフォ
ルマント成分発生器(1〜4、31〜34)とからなってお
り、各フォルマント毎にフォルマント周波数及び振幅が
上記振幅エンベロープ及び周波数制御情報によってそれ
ぞれ制御された複数のフォルマントからなる母音部を、
1音中において母音が変化させて出力して、子音部とこ
の母音部とが合成されて音声が発生されるので、日常聞
かれるような複数の音が連続して発生される場合の音声
が忠実に再現することができるという効果がある。
また、母音、子音で独立なフォルマント設定ができる
ので、より複雑で緻密な発音ニュアンスをもたせること
ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による音声合成装置の構成
を示すブロック図、第2図は同実施例におけるピッチエ
ンベロープPE1および振幅エンベロープAE1を例示する波
形図、第3図は音声[SA]が発音される場合の振幅エン
ベロープを示す波形図である。 11〜14……ピッチEG(母音用)、15〜18……ピッチEG
(子音用)、1〜4……母音フォルマント発生部、5〜
8……子音フォルマント発生部、21……振幅EEG、31〜3
8……乗算器、41,42および50……加算器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発音開始の指示が与えられた場合に子音部
    〔S〕を発生する子音部発生手段と、設定された遅延時
    間の経過後から母音部〔A〕を発生する母音部発生手段
    と、前記子音部発生手段及び前記母音部発生手段で発生
    された子音部及び母音部を合成して音声〔SA〕として出
    力する音声出力手段とを具備する音声合成装置におい
    て、 前記母音部発生手段は、 発音開始の指示が与えられた場合に、前記遅延時間の経
    過後、発音すべき母音の時間変化する振幅エンベロープ
    (AE1〜AE4)を各フォルマント毎に発生する振幅エンベ
    ロープ発生手段(21〜24)と、 前記振幅エンベロープの発生と同期し、時間変化する周
    波数制御情報(PE1〜PE4)を各フォルマント毎に発生す
    る周波数制御情報発生手段(11〜14)と、 各フォルマント毎に前記周波数制御情報によってフォル
    マント周波数を制御するとともに各フォルマント毎に前
    記振幅エンベロープに従ってフォルマントの振幅を制御
    することにより、複数のフォルマントからなる母音部を
    連続的に変化させ、1母音〔A〕において複数の母音
    〔U〕〔A〕を発生するフォルマント成分発生器(1〜
    4、31〜34)と からなることを特徴とする音声合成装置。
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