JP3901475B2 - 信号結合装置、信号結合方法及びプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、信号結合装置及び信号結合方法に関し、特に、波形を表す信号を結合するための信号結合装置及び信号結合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音声合成の技術により合成された音声が広く利用されている。具体的には、たとえば、テキスト読み上げソフトウェアや、電話番号案内や、株式案内、旅行案内、店舗案内、交通情報など、多くの場面で利用されている。
【０００３】
音声合成の手法には、大別して、波形編集方式と、規則合成方式とがある。
規則合成方式は、音声を合成する対象のテキストについて形態素解析を行い、解析の結果に基づき、テキストに音韻論的処理を施すことにより音声を生成する手法である。規則合成方式では、音声合成に用いるテキストの内容についての制約が少なく、多様な内容のテキストを音声合成に用いることができる。しかし、規則合成方式では、波形編集方式に比べ、出力される音声の品質が劣っている。
【０００４】
一方、波形編集方式は、人間が実際に発話した音声を録音して、録音した音声を分割して得られる構成部分をつなぎ合わせることにより、目的とする音声を得る手法である。波形編集方式は、音声の品質の点で規則合成方式より有利である。
しかし、波形編集方式では、録音された音声から取り出すことのできない部分を含む音声は合成できない。このため、録音された音声を分割する単位が大きいほど、合成する音声についての制約が多くなる。
このため、波形編集方式では、録音された音声を個々の母音や子音のレベルにまで細分化することにより、多様な音声を合成できるようにする手法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、録音した音声の構成部分をつなぎ合わせる接続部分の波形は、たとえば図６（ａ）に示すように不連続となり、これがノイズの発生源になる。そして、録音された音声を細分化する単位が小さい場合、接続部分が不連続であることにより生じるこのノイズが目立つようになり、合成音声の品質の低下を招く。
【０００６】
このノイズを軽減する手法としては、たとえば、図６（ｂ）に示すように、不連続な接続部分を直線で接続し改善する手法が考えられる。しかし、接続された部分は高調波成分を発生することとなり、この高調波成分もノイズとなる。
【０００７】
また、接続部分が不連続であることにより生じるノイズを軽減する手法としてはＭＤＳ（Minimum Distance Search）方式がある。ＭＤＳ方式は、図６（ｃ）に示すように、２個の波形をつなぎ合わせる際、前に来る波形のうちなるべく後端に近い部分と、後ろに来る波形のうちなるべく前端に近い部分とから、瞬時値と接線の勾配とが互いにほぼ一致する点を１個ずつ探し出して、これらの点同士を接続するという手法である。
しかし、ＭＤＳ方式では、波形相互の接続部分が、つなぎ合わされる各波形の端ではないことが通常である。このため、つなぎ合わされる波形の一部は通常切り捨てられることになり、この結果、合成音声が不自然なものとなる。
【０００８】
この発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、ノイズが少なく、あるいは自然な合成音声を生成できる信号結合装置及び信号結合方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、この発明の第１の観点にかかる信号結合装置は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、を備え、
前記フィルタリング手段がフィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする。
【００１０】
このような信号結合装置により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号のスペクトルの上限の周波数で決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号は、高調波成分に起因するノイズが少ないものとなる。また、このような信号結合装置は、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００１３】
また、この発明の第２の観点にかかる信号結合装置は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【００１４】
このような信号結合装置により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号の高域成分の内容に基づいて決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号から、高調波成分に起因するノイズを除去することが可能となる。また、このような信号結合装置は、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００１５】
また、この発明の第３の観点にかかる信号結合方法は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成し、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定し、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、決定した帯域幅でフィルタリングする、
ことを特徴とする。
【００１６】
このような信号結合方法により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号のスペクトルの上限の周波数で決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号は、高調波成分に起因するノイズが少ないものとなる。また、このような信号結合方法では、入力信号の端が切り捨てられることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声が生成される。
【００１７】
また、この発明の第４の観点にかかる信号結合方法は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成し、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定し、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、決定した帯域幅でフィルタリングする、
ことを特徴とする信号結合方法であって、
フィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする。
【００１８】
このような信号結合方法により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号の高域成分の内容に基づいて決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号から、高調波成分に起因するノイズを除去することが可能となる。また、このような信号結合方法では、入力信号の端が切り捨てられることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声が生成される。
【００１９】
また、この発明の第５の観点にかかるプログラムは、
コンピュータを、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、
して機能させるためのプログラムであって、
前記フィルタリング手段がフィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする。
【００２０】
このようなプログラムを実行するコンピュータにより結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号のスペクトルの上限の周波数で決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号は、高調波成分に起因するノイズが少ないものとなる。また、このようなプログラムを実行するコンピュータは、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００２１】
また、この発明の第６の観点にかかるプログラムは、
コンピュータを、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、
して機能させるためのものであることを特徴とする。
【００２２】
このようなプログラムを実行するコンピュータにより結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号の高域成分の内容に基づいて決まる帯域幅でフィルタリングされるので、このコンピュータによれば、出力信号から高調波成分に起因するノイズを除去することが可能となる。また、このようなプログラムを実行するコンピュータは、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態を、音声合成装置を例として説明する。
この発明の実施の形態に係る音声合成装置１０は図１に示すように、予め録音した音声を個々の母音や子音のレベルに細分化することによって得られる波形信号が入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂから供給され、その供給された波形信号を合成した合成音声信号が出力端ＯＵＴから出力される基本構成から成っている。
【００２４】
この音声合成装置１０は、具体的な内部構成を図２に示すように、入力端ＩＮ−Ａに連なった遅延部１Ａ及びフーリエ変換部２Ａと、入力端ＩＮ−Ｂに連なった遅延部１Ｂ及びフーリエ変換部及び２Ｂと、加算部３と、フィルタ特性決定部４と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５と、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂと、出力端ＯＵＴとから構成されている。
【００２５】
遅延部１Ａ及び１Ｂは、互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、たとえばシフトレジスタ等の遅延回路や、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されている。遅延部１Ａは入力端ＩＮ−Ａに接続されており、遅延部１Ｂは入力端ＩＮ−Ｂに接続されている。
【００２６】
遅延部１Ａは、入力端ＩＮ−Ａより信号を供給されると、この信号を一定時間遅延させて加算部３に供給する。遅延部１Ｂは、入力端ＩＮ−Ｂより信号を供給されると、この信号を一定時間遅延させて加算部３に供給する。
【００２７】
なお、遅延部１Ａ及び１Ｂが各自に供給された信号を遅延させる時間長は、実質的に同一である。この時間長は、フィルタ特性決定部４がＬＰＦ５へと後述の制御信号を供給するタイミングが後述する通りとなるよう選ばれている。
【００２８】
フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂは、互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、ＤＳＰやＣＰＵ等から構成されている。フーリエ変換部２Ａは入力端ＩＮ−Ａに接続されており、フーリエ変換部２Ｂは入力端ＩＮ−Ｂに接続されている。従って、フーリエ変換部２Ａ及び遅延部１Ａには、入力端ＩＮ−Ａから同一の信号が実質的に同時に供給される。また、フーリエ変換部２Ｂ及び遅延部１Ｂには、入力端ＩＮ−Ｂから同一の信号が実質的に同時に供給される。
【００２９】
フーリエ変換部２Ａは、入力端ＩＮ−Ａより波形を表す信号を供給されると、高速フーリエ変換の手法（あるいは、信号をフーリエ変換した結果を表すデータを生成する他の任意の手法）により、この信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成し、フィルタ特性決定部４へと供給する。フーリエ変換部２Ｂは、入力端ＩＮ−Ｂより波形を表す信号を供給されると、フーリエ変換部２Ａと実質的に同一の動作を行い、この信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成して、フィルタ特性決定部４へと供給する。
【００３０】
加算部３は、加算回路等より構成されている。加算部３は、遅延部１Ａより供給される信号の値と遅延部１Ｂより供給される信号の値の和を表す信号を生成して、ＬＰＦ５へと供給する。
【００３１】
フィルタ特性決定部４は、ＤＳＰやＣＰＵより構成されている。フィルタ特性決定部４は、フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂよりそれぞれスペクトルデータを供給されると、これらのスペクトルデータに基づいて、ＬＰＦ５のカットオフ周波数（具体的には、たとえばＬＰＦ５の利得が高周波側でピークより３デシベル低下する周波数）を決定し、決定したカットオフ周波数を示す制御信号を生成してＬＰＦ５に供給する。
【００３２】
具体的には、フィルタ特性決定部４は、たとえば図３（ａ）に示すように、フーリエ変換部２Ａより供給されたスペクトルデータが示すスペクトルＳａの強度が高周波側でピークより２０デシベル減衰する周波数を、このスペクトルＳａの上限ｆａと特定する。また、フィルタ特性決定部４は、たとえば図３（ｂ）に示すように、フーリエ変換部２Ｂから供給されたスペクトルデータが示すスペクトルＳｂの強度が高周波側でピークより２０デシベル減衰する周波数を、このスペクトルＳｂの上限ｆｂとして特定する。そして、特定した２個の周波数ｆａ及びｆｂのうち高い方の値を、ＬＰＦ５のカットオフ周波数と決定する。なお、図３（ｃ）は、ｆａ＜ｆｂである場合のＬＰＦ５の周波数特性（ただし、制御信号がＬＰＦ５に供給されている間の周波数特性）を示すグラフである。
【００３３】
ＬＰＦ５は、たとえば、ＦＩＲ（Finite Inpulse Response）型のディジタルフィルタ等より構成されている。ＬＰＦ５は、加算部３より供給された信号をフィルタリングして出力する。ＬＰＦ５は、フィルタリングの特性を、フィルタ特性決定部４からの制御信号の供給の有無、及び、この制御信号が示す周波数に基づいて決定する。
【００３４】
具体的には、ＬＰＦ５は、たとえば、フィルタ特性決定部４から制御信号が供給されている間は、加算部３より供給された信号が表す波形のうち、この制御信号が示す周波数をカットオフ周波数とするような５１２次のローパスフィルタを通過する成分を表す信号を生成し、生成した信号を、フィルタリングの結果を表す信号として出力端ＯＵＴより出力する。
一方、ＬＰＦ５は、制御信号を供給されていない間は、加算部３より供給された信号を実質的にフィルタリングすることなくそのまま出力端ＯＵＴより出力する。
【００３５】
この音声合成装置に音声の合成を行わせるには、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに、波形信号を交互に供給する。すなわち、たとえば図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｎ番目（ｎは任意の正の奇数）の波形信号ｓ（ｎ）を入力端ＩＮ−Ａに供給したとすると、ｎ番目の波形信号が終端に達するのと実質的に同時に、入力端ＩＮ−Ｂに、（ｎ＋１）番目の波形信号ｓ（ｎ＋１）の供給を開始する、というようにして、波形信号を順次供給する。
【００３６】
入力端ＩＮ−Ａにｎ番目の波形信号が供給され、入力端ＩＮ−Ｂに（ｎ＋１）番目の波形信号が供給されると、ｎ番目の波形信号は遅延部１Ａにより遅延を受け、また、（ｎ＋１）番目の波形信号は遅延部１Ｂにより遅延を受けた上で、加算部３に供給される。遅延部１Ａ及び１Ｂが信号を遅延させる時間長（図４（ｂ）及び（ｃ）で「ｔ０」として示す時間長）は互いに実質的に等しいので、加算部３からは、図４（ｃ）に示すように、ｎ番目の波形信号と（ｎ＋１）番目の波形信号とが実質的に隙間なく連続してＬＰＦ５に供給される。
【００３７】
一方、ｎ番目の波形信号はフーリエ変換部２Ａにも供給され、（ｎ＋１）番目の波形信号はフーリエ変換部２Ｂにも供給される。すると、フーリエ変換部２Ａは、ｎ番目の波形信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成し、フィルタ特性決定部４へと供給する。また、フーリエ変換部２Ｂは、（ｎ＋１）番目の波形信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成し、フィルタ特性決定部４へと供給する。
【００３８】
フィルタ特性決定部４は、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号のスペクトルを表す２個のスペクトルデータを供給されると、これらのスペクトルデータが示す各々のスペクトルの強度が高周波側で平均値より２０デシベル減衰する周波数を特定する。そして、特定した２個の周波数のうち高い方の値を、ＬＰＦ５のカットオフ周波数と決定し、決定したカットオフ周波数を示す制御信号をＬＰＦ５に供給する。
【００３９】
ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定されたカットオフ周波数を示す制御信号は、図４（ｄ）にタイミングを示すように、加算部３が出力する信号がｎ番目の波形信号から（ｎ＋１）番目の波形信号へと切り替わる時点（図４（ｄ）で「Ｔ（ｎ）」として示す時点）を含む期間、フィルタ特性決定部４からＬＰＦ５へと供給される。（なお、理解を容易にするため、本明細書及び図面においては、ＬＰＦ５自身による信号伝搬の遅延時間は無視できる程度に短いものとする。）
【００４０】
なお、この音声合成装置が出力する音声信号が表す音声の劣化を防ぐために、制御信号の供給開始から波形信号が切り替わる時点までの時間長は、ｎ番目の波形信号の時間長（図４（ａ）で「Ｌ（ｎ）」として示す時間長）の１０分の１以下とすることが望ましい。また、波形信号が切り替わる時点から制御信号の供給終了までの時間長は、（ｎ＋１）目の波形信号の時間長（図４（ｂ）で「Ｌ（ｎ＋１）」として示す時間長）の１０分の１以下とすることが望ましい。
【００４１】
そして、ＬＰＦ５は、
（Ａ） （ｎ−１）番目及びｎ番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号の供給が終了してから、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号が供給されるまでの期間（図４（ｄ）で「ｔ１」として示す期間）は、ｎ番目の波形信号を、実質的にフィルタリングすることなく出力端ＯＵＴから出力し、
（Ｂ） ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号が供給されている期間（図４（ｄ）で「ｔ２」として示す期間）は、この周波数をカットオフ周波数とする５１２次のローパスフィルタを通過する成分を表す信号を生成して出力端ＯＵＴより出力し、
（Ｃ） ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号の供給が終了してから、（ｎ＋１）番目及び（ｎ＋２）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号が供給されるまでの期間（図４（ｄ）で「ｔ３」として示す期間）は、（ｎ＋１）番目の波形信号を、実質的にフィルタリングすることなく出力端ＯＵＴから出力する。
【００４２】
ＬＰＦ５が上述した通りにフィルタリングを行う結果、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号が、不要な高調波成分を生じることなく、また、各波形に元来含まれていた周波数成分を実質的に損なうことなく、互いに結合される。従って、結合された波形信号が表す音声は、ノイズが少なく、また、自然に聞こえるものとなる。
【００４３】
なお、この音声合成装置の構成は上述のものに限られない。
たとえば、ＬＰＦ５のフィルタ段数は任意であり、また、フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂが供給するスペクトルデータが示すスペクトルの上限の周波数の定義の仕方や、ＬＰＦ５のカットオフ周波数の定義の仕方も、上述の定義に限らず任意である。
また、遅延部１Ａ、遅延部１Ｂ、フーリエ変換部２Ａ、フーリエ変換部２Ｂ、加算部３、フィルタ特性決定部４及びＬＰＦ５の機能の全部又は一部を、単一のＤＳＰやＣＰＵが行ってもよい。
【００４４】
また、この音声合成装置は、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに代えて、波形信号が記録された記録媒体（たとえば、フレキシブルディスクや、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）など）から波形信号を読み出して遅延部１Ａ及び１Ｂやフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに供給する記録媒体ドライブ装置（たとえば、フレキシブルディスクドライブや、ＭＯドライブなど）を備えていてもよい。
また、この音声合成装置は、出力端ＯＵＴに代えて、ＬＰＦ５が生成した信号を記録媒体に書き込む記録媒体ドライブ装置を備えていてもよい。
なお、同一の記録媒体ドライブ装置が、記録媒体からの波形信号を読み出す機能とＬＰＦ５が生成した信号を記録媒体に書き込む機能とを両方行うようにしてもよい。
【００４５】
なお、入力端ＩＮ−Ａ又はＩＮ−Ｂに供給される波形信号は、無音状態を表すものであっても差し支えない。有音状態を表す波形信号と無音状態を表す波形信号とが結合されることにより、有音状態を表す信号の端を含む部分（具体的には、たとえば、音声の始まりや終わり、あるいは息継ぎ部分など）がノイズを発生することが避けられ、またこの部分が自然に聞こえるものとなる。
【００４６】
また、この発明の音声合成装置においては必ずしもフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂを必要とせず、その代わりに、例えば入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに供給される波形信号の候補を識別する識別データとこの候補のスペクトルの上限の周波数を示す周波数データとを互いに対応付けて格納記憶するテーブルを備える手法が考えられる。
この手法の場合、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに供給された波形信号を識別する識別データを別途外部より取得し、その取得した識別データに対応付けられた周波数データをテーブルから読み出してフィルタ特性決定部４に供給し、フィルタ特性決定部４は、その周波数データが示す周波数のうち高い方の値を、ＬＰＦ５のカットオフ周波数と決定する。
【００４７】
また、図５に示すように、この音声合成装置は、フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに代えてＨＰＦ（ハイパスフィルタ）６Ａ及び６Ｂを備えていてもよい。
ＨＰＦ６Ａ及び６Ｂは、互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、たとえばＩＩＲ（Infinite Inpulse Response）型のディジタルフィルタ等より構成されている。
【００４８】
ＨＰＦ６Ａは入力端ＩＮ−Ａに接続されており、ＨＰＦ６Ｂは入力端ＩＮ−Ｂに接続されていて、ＨＰＦ６Ａ及び遅延部１Ａには、入力端ＩＮ−Ａから同一の信号が実質的に同時に供給され、ＨＰＦ６Ｂ及び遅延部１Ｂには、入力端ＩＮ−Ｂから同一の信号が実質的に同時に供給される。
【００４９】
ＨＰＦ６Ａは、入力端ＩＮ−Ａより波形を表す信号を供給されると、この信号のうち所定のカットオフ周波数以下の成分を実質的に遮断し、他の成分フィルタ特性決定部４へと供給する。ＨＰＦ６Ｂは、入力端ＩＮ−Ｂより供給された信号のうち所定のカットオフ周波数以下の成分を実質的に遮断し、他の成分フィルタ特性決定部４へと供給する。なお、ＨＰＦ６Ａ及び６Ｂのカットオフ周波数は、互いに実質的に等しいものとする。
【００５０】
この音声合成装置がフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに代えてＨＰＦ６Ａ及び６Ｂを備えている場合、フィルタ特性決定部４は、ＨＰＦ６Ａ及び６Ｂよりそれぞれ供給された波形信号の成分に基づいて（具体的には、たとえばＨＰＦ６Ａが供給した成分の振幅及びＨＰＦ６Ｂが供給した成分の振幅のうち大きい方の値に基づいて）、ＬＰＦ５のカットオフ周波数を決定するものとする。
【００５１】
この音声合成装置がフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに代えてＨＰＦ６Ａ及び６Ｂを備えていれば、比較的複雑なフーリエ変換の処理が省略されるので、この音声合成装置の処理をより高速にすることが可能になる。
【００５２】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明にかかる信号結合装置は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。
例えば、パーソナルコンピュータに上述の遅延部１Ａ（又はＨＰＦ６Ａ）、遅延部１Ｂ（又は）ＨＰＦ６Ｂ、フーリエ変換部２Ａ、フーリエ変換部２Ｂ、加算部３、フィルタ特性決定部４及びＬＰＦ５の動作を実行させるためのプログラムを格納した媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、フレキシブルディスク等）から該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する音声合成装置を構成することができる。
【００５３】
また、例えば、通信回線の掲示板（ＢＢＳ）に当該プログラムを掲示し、これを通信回線を介して配信してもよく、また、当該プログラムを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調して当該プログラムを復元するようにしてもよい。
そして、当該プログラムを起動し、ＯＳの制御下に、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【００５４】
なお、ＯＳが処理の一部を分担する場合、あるいは、ＯＳが本願発明の１つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分を除いたプログラムを格納してもよい。この場合も、この発明では、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ノイズが少なく、あるいは自然な合成音声を生成できる信号結合装置及び信号結合方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る音声合成装置を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る音声合成装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、入力端ＩＮ−Ａに供給された信号のスペクトルを表すグラフであり、（ｂ）は、入力端ＩＮ−Ｂに供給された信号のスペクトルを表すグラフであり、（ｃ）は、ＬＰＦの周波数特性を表すグラフである。
【図４】（ａ）は、入力端ＩＮ−Ａに供給された波形信号を表すグラフであり、（ｂ）は、入力端ＩＮ−Ｂに供給された波形信号を表すグラフであり、（ｃ）は、加算部が出力する信号を表すグラフであり、（ｄ）は、ＬＰＦが出力する信号を表すグラフである。
【図５】図２の音声合成装置の変形例の内部構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は、つなぎ合わされる信号が不連続になる様子を表す図であり、（ｂ）は、不連続部分を直線で接続する従来の手法を表す図であり、（ｃ）は、ＭＤＳ方式により信号をつなぎ合わせた様子を表す図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ 遅延部
２Ａ、２Ｂ フーリエ変換部
３ 加算部
４ フィルタ特性決定部
５ ＬＰＦ
６Ａ、６Ｂ ＨＰＦ
１０ 音声合成装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、信号結合装置及び信号結合方法に関し、特に、波形を表す信号を結合するための信号結合装置及び信号結合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音声合成の技術により合成された音声が広く利用されている。具体的には、たとえば、テキスト読み上げソフトウェアや、電話番号案内や、株式案内、旅行案内、店舗案内、交通情報など、多くの場面で利用されている。
【０００３】
音声合成の手法には、大別して、波形編集方式と、規則合成方式とがある。
規則合成方式は、音声を合成する対象のテキストについて形態素解析を行い、解析の結果に基づき、テキストに音韻論的処理を施すことにより音声を生成する手法である。規則合成方式では、音声合成に用いるテキストの内容についての制約が少なく、多様な内容のテキストを音声合成に用いることができる。しかし、規則合成方式では、波形編集方式に比べ、出力される音声の品質が劣っている。
【０００４】
一方、波形編集方式は、人間が実際に発話した音声を録音して、録音した音声を分割して得られる構成部分をつなぎ合わせることにより、目的とする音声を得る手法である。波形編集方式は、音声の品質の点で規則合成方式より有利である。
しかし、波形編集方式では、録音された音声から取り出すことのできない部分を含む音声は合成できない。このため、録音された音声を分割する単位が大きいほど、合成する音声についての制約が多くなる。
このため、波形編集方式では、録音された音声を個々の母音や子音のレベルにまで細分化することにより、多様な音声を合成できるようにする手法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、録音した音声の構成部分をつなぎ合わせる接続部分の波形は、たとえば図６（ａ）に示すように不連続となり、これがノイズの発生源になる。そして、録音された音声を細分化する単位が小さい場合、接続部分が不連続であることにより生じるこのノイズが目立つようになり、合成音声の品質の低下を招く。
【０００６】
このノイズを軽減する手法としては、たとえば、図６（ｂ）に示すように、不連続な接続部分を直線で接続し改善する手法が考えられる。しかし、接続された部分は高調波成分を発生することとなり、この高調波成分もノイズとなる。
【０００７】
また、接続部分が不連続であることにより生じるノイズを軽減する手法としてはＭＤＳ（Minimum Distance Search）方式がある。ＭＤＳ方式は、図６（ｃ）に示すように、２個の波形をつなぎ合わせる際、前に来る波形のうちなるべく後端に近い部分と、後ろに来る波形のうちなるべく前端に近い部分とから、瞬時値と接線の勾配とが互いにほぼ一致する点を１個ずつ探し出して、これらの点同士を接続するという手法である。
しかし、ＭＤＳ方式では、波形相互の接続部分が、つなぎ合わされる各波形の端ではないことが通常である。このため、つなぎ合わされる波形の一部は通常切り捨てられることになり、この結果、合成音声が不自然なものとなる。
【０００８】
この発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、ノイズが少なく、あるいは自然な合成音声を生成できる信号結合装置及び信号結合方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、この発明の第１の観点にかかる信号結合装置は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、を備え、
前記フィルタリング手段がフィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする。
【００１０】
このような信号結合装置により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号のスペクトルの上限の周波数で決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号は、高調波成分に起因するノイズが少ないものとなる。また、このような信号結合装置は、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００１３】
また、この発明の第２の観点にかかる信号結合装置は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【００１４】
このような信号結合装置により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号の高域成分の内容に基づいて決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号から、高調波成分に起因するノイズを除去することが可能となる。また、このような信号結合装置は、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００１５】
また、この発明の第３の観点にかかる信号結合方法は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成し、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定し、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、決定した帯域幅でフィルタリングする、
ことを特徴とする。
【００１６】
このような信号結合方法により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号のスペクトルの上限の周波数で決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号は、高調波成分に起因するノイズが少ないものとなる。また、このような信号結合方法では、入力信号の端が切り捨てられることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声が生成される。
【００１７】
また、この発明の第４の観点にかかる信号結合方法は、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成し、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定し、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、決定した帯域幅でフィルタリングする、
ことを特徴とする信号結合方法であって、
フィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする。
【００１８】
このような信号結合方法により結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号の高域成分の内容に基づいて決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号から、高調波成分に起因するノイズを除去することが可能となる。また、このような信号結合方法では、入力信号の端が切り捨てられることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声が生成される。
【００１９】
また、この発明の第５の観点にかかるプログラムは、
コンピュータを、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、
して機能させるためのプログラムであって、
前記フィルタリング手段がフィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする。
【００２０】
このようなプログラムを実行するコンピュータにより結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号のスペクトルの上限の周波数で決まる帯域幅でフィルタリングされるので、出力信号は、高調波成分に起因するノイズが少ないものとなる。また、このようなプログラムを実行するコンピュータは、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００２１】
また、この発明の第６の観点にかかるプログラムは、
コンピュータを、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、
して機能させるためのものであることを特徴とする。
【００２２】
このようなプログラムを実行するコンピュータにより結合される２個の入力信号の結合部分は、これらの入力信号の高域成分の内容に基づいて決まる帯域幅でフィルタリングされるので、このコンピュータによれば、出力信号から高調波成分に起因するノイズを除去することが可能となる。また、このようなプログラムを実行するコンピュータは、入力信号の端を切り捨てることがないので、入力信号が音声の波形を表す場合、自然な合成音声を生成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態を、音声合成装置を例として説明する。
この発明の実施の形態に係る音声合成装置１０は図１に示すように、予め録音した音声を個々の母音や子音のレベルに細分化することによって得られる波形信号が入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂから供給され、その供給された波形信号を合成した合成音声信号が出力端ＯＵＴから出力される基本構成から成っている。
【００２４】
この音声合成装置１０は、具体的な内部構成を図２に示すように、入力端ＩＮ−Ａに連なった遅延部１Ａ及びフーリエ変換部２Ａと、入力端ＩＮ−Ｂに連なった遅延部１Ｂ及びフーリエ変換部及び２Ｂと、加算部３と、フィルタ特性決定部４と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５と、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂと、出力端ＯＵＴとから構成されている。
【００２５】
遅延部１Ａ及び１Ｂは、互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、たとえばシフトレジスタ等の遅延回路や、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されている。遅延部１Ａは入力端ＩＮ−Ａに接続されており、遅延部１Ｂは入力端ＩＮ−Ｂに接続されている。
【００２６】
遅延部１Ａは、入力端ＩＮ−Ａより信号を供給されると、この信号を一定時間遅延させて加算部３に供給する。遅延部１Ｂは、入力端ＩＮ−Ｂより信号を供給されると、この信号を一定時間遅延させて加算部３に供給する。
【００２７】
なお、遅延部１Ａ及び１Ｂが各自に供給された信号を遅延させる時間長は、実質的に同一である。この時間長は、フィルタ特性決定部４がＬＰＦ５へと後述の制御信号を供給するタイミングが後述する通りとなるよう選ばれている。
【００２８】
フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂは、互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、ＤＳＰやＣＰＵ等から構成されている。フーリエ変換部２Ａは入力端ＩＮ−Ａに接続されており、フーリエ変換部２Ｂは入力端ＩＮ−Ｂに接続されている。従って、フーリエ変換部２Ａ及び遅延部１Ａには、入力端ＩＮ−Ａから同一の信号が実質的に同時に供給される。また、フーリエ変換部２Ｂ及び遅延部１Ｂには、入力端ＩＮ−Ｂから同一の信号が実質的に同時に供給される。
【００２９】
フーリエ変換部２Ａは、入力端ＩＮ−Ａより波形を表す信号を供給されると、高速フーリエ変換の手法（あるいは、信号をフーリエ変換した結果を表すデータを生成する他の任意の手法）により、この信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成し、フィルタ特性決定部４へと供給する。フーリエ変換部２Ｂは、入力端ＩＮ−Ｂより波形を表す信号を供給されると、フーリエ変換部２Ａと実質的に同一の動作を行い、この信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成して、フィルタ特性決定部４へと供給する。
【００３０】
加算部３は、加算回路等より構成されている。加算部３は、遅延部１Ａより供給される信号の値と遅延部１Ｂより供給される信号の値の和を表す信号を生成して、ＬＰＦ５へと供給する。
【００３１】
フィルタ特性決定部４は、ＤＳＰやＣＰＵより構成されている。フィルタ特性決定部４は、フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂよりそれぞれスペクトルデータを供給されると、これらのスペクトルデータに基づいて、ＬＰＦ５のカットオフ周波数（具体的には、たとえばＬＰＦ５の利得が高周波側でピークより３デシベル低下する周波数）を決定し、決定したカットオフ周波数を示す制御信号を生成してＬＰＦ５に供給する。
【００３２】
具体的には、フィルタ特性決定部４は、たとえば図３（ａ）に示すように、フーリエ変換部２Ａより供給されたスペクトルデータが示すスペクトルＳａの強度が高周波側でピークより２０デシベル減衰する周波数を、このスペクトルＳａの上限ｆａと特定する。また、フィルタ特性決定部４は、たとえば図３（ｂ）に示すように、フーリエ変換部２Ｂから供給されたスペクトルデータが示すスペクトルＳｂの強度が高周波側でピークより２０デシベル減衰する周波数を、このスペクトルＳｂの上限ｆｂとして特定する。そして、特定した２個の周波数ｆａ及びｆｂのうち高い方の値を、ＬＰＦ５のカットオフ周波数と決定する。なお、図３（ｃ）は、ｆａ＜ｆｂである場合のＬＰＦ５の周波数特性（ただし、制御信号がＬＰＦ５に供給されている間の周波数特性）を示すグラフである。
【００３３】
ＬＰＦ５は、たとえば、ＦＩＲ（Finite Inpulse Response）型のディジタルフィルタ等より構成されている。ＬＰＦ５は、加算部３より供給された信号をフィルタリングして出力する。ＬＰＦ５は、フィルタリングの特性を、フィルタ特性決定部４からの制御信号の供給の有無、及び、この制御信号が示す周波数に基づいて決定する。
【００３４】
具体的には、ＬＰＦ５は、たとえば、フィルタ特性決定部４から制御信号が供給されている間は、加算部３より供給された信号が表す波形のうち、この制御信号が示す周波数をカットオフ周波数とするような５１２次のローパスフィルタを通過する成分を表す信号を生成し、生成した信号を、フィルタリングの結果を表す信号として出力端ＯＵＴより出力する。
一方、ＬＰＦ５は、制御信号を供給されていない間は、加算部３より供給された信号を実質的にフィルタリングすることなくそのまま出力端ＯＵＴより出力する。
【００３５】
この音声合成装置に音声の合成を行わせるには、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに、波形信号を交互に供給する。すなわち、たとえば図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｎ番目（ｎは任意の正の奇数）の波形信号ｓ（ｎ）を入力端ＩＮ−Ａに供給したとすると、ｎ番目の波形信号が終端に達するのと実質的に同時に、入力端ＩＮ−Ｂに、（ｎ＋１）番目の波形信号ｓ（ｎ＋１）の供給を開始する、というようにして、波形信号を順次供給する。
【００３６】
入力端ＩＮ−Ａにｎ番目の波形信号が供給され、入力端ＩＮ−Ｂに（ｎ＋１）番目の波形信号が供給されると、ｎ番目の波形信号は遅延部１Ａにより遅延を受け、また、（ｎ＋１）番目の波形信号は遅延部１Ｂにより遅延を受けた上で、加算部３に供給される。遅延部１Ａ及び１Ｂが信号を遅延させる時間長（図４（ｂ）及び（ｃ）で「ｔ０」として示す時間長）は互いに実質的に等しいので、加算部３からは、図４（ｃ）に示すように、ｎ番目の波形信号と（ｎ＋１）番目の波形信号とが実質的に隙間なく連続してＬＰＦ５に供給される。
【００３７】
一方、ｎ番目の波形信号はフーリエ変換部２Ａにも供給され、（ｎ＋１）番目の波形信号はフーリエ変換部２Ｂにも供給される。すると、フーリエ変換部２Ａは、ｎ番目の波形信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成し、フィルタ特性決定部４へと供給する。また、フーリエ変換部２Ｂは、（ｎ＋１）番目の波形信号が表す波形のスペクトルを表すスペクトルデータを生成し、フィルタ特性決定部４へと供給する。
【００３８】
フィルタ特性決定部４は、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号のスペクトルを表す２個のスペクトルデータを供給されると、これらのスペクトルデータが示す各々のスペクトルの強度が高周波側で平均値より２０デシベル減衰する周波数を特定する。そして、特定した２個の周波数のうち高い方の値を、ＬＰＦ５のカットオフ周波数と決定し、決定したカットオフ周波数を示す制御信号をＬＰＦ５に供給する。
【００３９】
ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定されたカットオフ周波数を示す制御信号は、図４（ｄ）にタイミングを示すように、加算部３が出力する信号がｎ番目の波形信号から（ｎ＋１）番目の波形信号へと切り替わる時点（図４（ｄ）で「Ｔ（ｎ）」として示す時点）を含む期間、フィルタ特性決定部４からＬＰＦ５へと供給される。（なお、理解を容易にするため、本明細書及び図面においては、ＬＰＦ５自身による信号伝搬の遅延時間は無視できる程度に短いものとする。）
【００４０】
なお、この音声合成装置が出力する音声信号が表す音声の劣化を防ぐために、制御信号の供給開始から波形信号が切り替わる時点までの時間長は、ｎ番目の波形信号の時間長（図４（ａ）で「Ｌ（ｎ）」として示す時間長）の１０分の１以下とすることが望ましい。また、波形信号が切り替わる時点から制御信号の供給終了までの時間長は、（ｎ＋１）目の波形信号の時間長（図４（ｂ）で「Ｌ（ｎ＋１）」として示す時間長）の１０分の１以下とすることが望ましい。
【００４１】
そして、ＬＰＦ５は、
（Ａ） （ｎ−１）番目及びｎ番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号の供給が終了してから、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号が供給されるまでの期間（図４（ｄ）で「ｔ１」として示す期間）は、ｎ番目の波形信号を、実質的にフィルタリングすることなく出力端ＯＵＴから出力し、
（Ｂ） ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号が供給されている期間（図４（ｄ）で「ｔ２」として示す期間）は、この周波数をカットオフ周波数とする５１２次のローパスフィルタを通過する成分を表す信号を生成して出力端ＯＵＴより出力し、
（Ｃ） ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号の供給が終了してから、（ｎ＋１）番目及び（ｎ＋２）番目の波形信号に基づいて決定された周波数を示す制御信号が供給されるまでの期間（図４（ｄ）で「ｔ３」として示す期間）は、（ｎ＋１）番目の波形信号を、実質的にフィルタリングすることなく出力端ＯＵＴから出力する。
【００４２】
ＬＰＦ５が上述した通りにフィルタリングを行う結果、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目の波形信号が、不要な高調波成分を生じることなく、また、各波形に元来含まれていた周波数成分を実質的に損なうことなく、互いに結合される。従って、結合された波形信号が表す音声は、ノイズが少なく、また、自然に聞こえるものとなる。
【００４３】
なお、この音声合成装置の構成は上述のものに限られない。
たとえば、ＬＰＦ５のフィルタ段数は任意であり、また、フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂが供給するスペクトルデータが示すスペクトルの上限の周波数の定義の仕方や、ＬＰＦ５のカットオフ周波数の定義の仕方も、上述の定義に限らず任意である。
また、遅延部１Ａ、遅延部１Ｂ、フーリエ変換部２Ａ、フーリエ変換部２Ｂ、加算部３、フィルタ特性決定部４及びＬＰＦ５の機能の全部又は一部を、単一のＤＳＰやＣＰＵが行ってもよい。
【００４４】
また、この音声合成装置は、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに代えて、波形信号が記録された記録媒体（たとえば、フレキシブルディスクや、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）など）から波形信号を読み出して遅延部１Ａ及び１Ｂやフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに供給する記録媒体ドライブ装置（たとえば、フレキシブルディスクドライブや、ＭＯドライブなど）を備えていてもよい。
また、この音声合成装置は、出力端ＯＵＴに代えて、ＬＰＦ５が生成した信号を記録媒体に書き込む記録媒体ドライブ装置を備えていてもよい。
なお、同一の記録媒体ドライブ装置が、記録媒体からの波形信号を読み出す機能とＬＰＦ５が生成した信号を記録媒体に書き込む機能とを両方行うようにしてもよい。
【００４５】
なお、入力端ＩＮ−Ａ又はＩＮ−Ｂに供給される波形信号は、無音状態を表すものであっても差し支えない。有音状態を表す波形信号と無音状態を表す波形信号とが結合されることにより、有音状態を表す信号の端を含む部分（具体的には、たとえば、音声の始まりや終わり、あるいは息継ぎ部分など）がノイズを発生することが避けられ、またこの部分が自然に聞こえるものとなる。
【００４６】
また、この発明の音声合成装置においては必ずしもフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂを必要とせず、その代わりに、例えば入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに供給される波形信号の候補を識別する識別データとこの候補のスペクトルの上限の周波数を示す周波数データとを互いに対応付けて格納記憶するテーブルを備える手法が考えられる。
この手法の場合、入力端ＩＮ−Ａ及びＩＮ−Ｂに供給された波形信号を識別する識別データを別途外部より取得し、その取得した識別データに対応付けられた周波数データをテーブルから読み出してフィルタ特性決定部４に供給し、フィルタ特性決定部４は、その周波数データが示す周波数のうち高い方の値を、ＬＰＦ５のカットオフ周波数と決定する。
【００４７】
また、図５に示すように、この音声合成装置は、フーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに代えてＨＰＦ（ハイパスフィルタ）６Ａ及び６Ｂを備えていてもよい。
ＨＰＦ６Ａ及び６Ｂは、互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、たとえばＩＩＲ（Infinite Inpulse Response）型のディジタルフィルタ等より構成されている。
【００４８】
ＨＰＦ６Ａは入力端ＩＮ−Ａに接続されており、ＨＰＦ６Ｂは入力端ＩＮ−Ｂに接続されていて、ＨＰＦ６Ａ及び遅延部１Ａには、入力端ＩＮ−Ａから同一の信号が実質的に同時に供給され、ＨＰＦ６Ｂ及び遅延部１Ｂには、入力端ＩＮ−Ｂから同一の信号が実質的に同時に供給される。
【００４９】
ＨＰＦ６Ａは、入力端ＩＮ−Ａより波形を表す信号を供給されると、この信号のうち所定のカットオフ周波数以下の成分を実質的に遮断し、他の成分フィルタ特性決定部４へと供給する。ＨＰＦ６Ｂは、入力端ＩＮ−Ｂより供給された信号のうち所定のカットオフ周波数以下の成分を実質的に遮断し、他の成分フィルタ特性決定部４へと供給する。なお、ＨＰＦ６Ａ及び６Ｂのカットオフ周波数は、互いに実質的に等しいものとする。
【００５０】
この音声合成装置がフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに代えてＨＰＦ６Ａ及び６Ｂを備えている場合、フィルタ特性決定部４は、ＨＰＦ６Ａ及び６Ｂよりそれぞれ供給された波形信号の成分に基づいて（具体的には、たとえばＨＰＦ６Ａが供給した成分の振幅及びＨＰＦ６Ｂが供給した成分の振幅のうち大きい方の値に基づいて）、ＬＰＦ５のカットオフ周波数を決定するものとする。
【００５１】
この音声合成装置がフーリエ変換部２Ａ及び２Ｂに代えてＨＰＦ６Ａ及び６Ｂを備えていれば、比較的複雑なフーリエ変換の処理が省略されるので、この音声合成装置の処理をより高速にすることが可能になる。
【００５２】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明にかかる信号結合装置は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。
例えば、パーソナルコンピュータに上述の遅延部１Ａ（又はＨＰＦ６Ａ）、遅延部１Ｂ（又は）ＨＰＦ６Ｂ、フーリエ変換部２Ａ、フーリエ変換部２Ｂ、加算部３、フィルタ特性決定部４及びＬＰＦ５の動作を実行させるためのプログラムを格納した媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、フレキシブルディスク等）から該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する音声合成装置を構成することができる。
【００５３】
また、例えば、通信回線の掲示板（ＢＢＳ）に当該プログラムを掲示し、これを通信回線を介して配信してもよく、また、当該プログラムを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調して当該プログラムを復元するようにしてもよい。
そして、当該プログラムを起動し、ＯＳの制御下に、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【００５４】
なお、ＯＳが処理の一部を分担する場合、あるいは、ＯＳが本願発明の１つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分を除いたプログラムを格納してもよい。この場合も、この発明では、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ノイズが少なく、あるいは自然な合成音声を生成できる信号結合装置及び信号結合方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る音声合成装置を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る音声合成装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、入力端ＩＮ−Ａに供給された信号のスペクトルを表すグラフであり、（ｂ）は、入力端ＩＮ−Ｂに供給された信号のスペクトルを表すグラフであり、（ｃ）は、ＬＰＦの周波数特性を表すグラフである。
【図４】（ａ）は、入力端ＩＮ−Ａに供給された波形信号を表すグラフであり、（ｂ）は、入力端ＩＮ−Ｂに供給された波形信号を表すグラフであり、（ｃ）は、加算部が出力する信号を表すグラフであり、（ｄ）は、ＬＰＦが出力する信号を表すグラフである。
【図５】図２の音声合成装置の変形例の内部構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は、つなぎ合わされる信号が不連続になる様子を表す図であり、（ｂ）は、不連続部分を直線で接続する従来の手法を表す図であり、（ｃ）は、ＭＤＳ方式により信号をつなぎ合わせた様子を表す図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ 遅延部
２Ａ、２Ｂ フーリエ変換部
３ 加算部
４ フィルタ特性決定部
５ ＬＰＦ
６Ａ、６Ｂ ＨＰＦ
１０ 音声合成装置
Claims (6)
- 波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、を備え、
前記フィルタリング手段がフィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする信号結合装置。 - 波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、を備える、
ことを特徴とする信号結合装置。 - 波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成し、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定し、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、決定した帯域幅でフィルタリングする、
ことを特徴とする信号結合方法であって、
フィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とする信号結合方法。 - 波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成し、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定し、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、決定した帯域幅でフィルタリングする、
ことを特徴とする信号結合方法。 - コンピュータを、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれフーリエ変換し、当該フーリエ変換の結果に基づいて、当該２個の入力信号のスペクトルの上限の周波数を特定し、当該上限の周波数に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、
して機能させるためのプログラムであって、
前記フィルタリング手段がフィルタリングする前記２個の入力信号の結合部分について、当該結合部分の先頭から当該２個の入力信号の境界までの時間長は、当該２個の入力信号のうち先行するものの時間長の１０分の１以下であり、当該境界から当該結合部分の末尾までの時間長は、当該２個の入力信号のうち後続するものの時間長の１０分の１以下である、
ことを特徴とするプログラム。 - コンピュータを、
波形を表す複数の入力信号を入力し、各該入力信号を互いに結合して出力信号を生成する結合手段と、
入力した前記出力信号内で互いに隣接する２個の入力信号をそれぞれハイパスフィルタによりフィルタリングした結果の振幅に基づいて、当該２個の入力信号の結合部分をフィルタリングする帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
前記出力信号のうち、前記２個の入力信号の結合部分を、前記帯域幅決定手段が決定した帯域幅でフィルタリングするフィルタリング手段と、
して機能させるためのプログラム。
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