JPH01239599A

JPH01239599A - 音声合成方式

Info

Publication number: JPH01239599A
Application number: JP63067826A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Tofuku; 東福　祐之
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-09-25
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0769718B2

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】［産業上の利用分野］本発明は適応型差分パルス符号変調方式（以下、単にＡ
ＤＰＣＭ方式）を用いた音声合成に係わり、特に１つの
代表波形素片を合成し、この代表波形素片をくり返し使
用することにより音声を合成する波形素片合成方式に関
する。

［従来の技術］従来、音声合成方式にはＰＣＭ方式、ＡＤＰＣＭ方式な
どの公知の波形符号化方式が採用されており、特にＡＤ
ＰＣＭ方式はＰＣＭ方式に比べて１７２以下のデータ量
で波形を合成できるためデータ量の圧縮という面では非
常に有効な方式である。ＡＤＰＣＭ方式というのは音声
の隣接したサンプリング間の相関の強さを利用したデー
タ圧縮方式であり、連続したサンプリングポイントでの
振幅値の差を符号化・量子化する際に、その量子化幅を
適応的に変化させて信号中のノイズを軽減させる方式で
ある。量子化に使用する量子化幅は、現在の量子化幅と
ＡＤＰＣＭ符号とにより次の量子化幅を予測して使用す
る。この予測計算の一例を示すと、Δｎ＋１＝ΔｎＸＭ
（Ｌｎ）となり、Ｌｎはｎ番目のＡＤＰＣＭ符号データ
、△ｎはｎ番目のサンプリングポイントに対する量子化
幅の大きさを表しＭ（Ｌｎ）は予測係数であり、上式に
したがって現在の量子化幅△ｎに予測係数Ｍ（Ｌｎ）を
乗じた値を次のサンプリングポイントの量子化幅△ｎ＋
１として使用する。音声レベルが小さい時は予測係数Ｍ
（Ｌｎ）は１より小さくなり量子化幅△ｎ＋１も小さく
なる。逆に音声レベルが大きくなると予測係数Ｍ（Ｌｎ
）は１より大きくなり、その結果量子化幅Δｎ＋１は大
きくなる。但し量子化幅が大きくなりすぎると逆にノイ
ズが多くなる為、量子化幅の上限の値を決めておく必要
があり、また量子化幅の値が０になってしまうと次にい
かなる予測係数をかけても０のままとなってしまうため
量子化幅の下限もあらかじめ設定しておく必要がある。

このような予測係数Ｍ（Ｌｎ）との乗算を含む処理をし
、読み出し専用メモリ（以下、ＲＯＭ）に量子化幅△ｎ
のデータをテーブル化して入れておき、上式に示された
予測演算をＲＯＭから読みだされる量子化幅Δｎを使用
して行うようにする方式が高集積回路（以下、ＬＳＩ）
化するのに適している。上記ＬＳＩにはＡＤＰＣＭ符号
と量子化幅ポインタでＲＯＭのアドレスを指定可能なよ
うにして差分値データのテーブルを作成している。

量子化幅ポインタに応じてＲＯＭに入れる差分値を一定
の比率で増大するような値にしておけば量子化幅ポイン
タの値を増加させることは量子化幅に１より大きい予測
係数をかけることを意味し、予測係数の乗算を量子化幅
ポインタに対する加減算に置き換えることができる。

［発明が解決しようとする問題点］一般に音声波形は子音部の音声ノイズと母音部のトーン
波形とその間のつなぎの部分に分けられ、特に母音部の
トーン波形はほとんど同じ周期で同じ形の波形が連続的
に少しずつ形を変化させながらエンベロープをつけて並
んでいるのが普通である。その中で連続する２ないし３
波形について見ればほとんど同じ形になっている為、波
形素片合成方式では代表波形として１波形選びそれをく
り返し使用することにより音声合成のデータ量を圧縮し
ている。

ＡＤＰＣＭ方式でこのような波形のくり返しを使って音
声合成のデータ量を圧縮しようとする場合、ＡＤＰＣＭ
方式では音声をナイキスト周波数でサンプリングし隣接
したサンプリングポイント間での音声波形の振幅値の差
分値を適当な量子化幅で符号化するもので、しかも量子
化幅を各サンプリングポイントの差分値の大きさに応じ
て適応的に変化させる方式である。従ってＡＤＰＣＭ方
式で代表波形素片を合成する場合量子化幅は１波形内で
一定ではなく、また各サンプリングポイントでの量子化
幅はそれぞれ直前のＡＤＰＣＭデータに依存することに
なる。またＡＤＰＣＭ方式においてはサンプリング周波
数は通常音質とビットレートの関係により４ＫＨ２〜８
ＫＨ２が使用されている。以上説明したようなＡＤＰＣ
Ｍ方式を用いて代表波形素片を合成する場合実際の原波
形のピッチ周期と合成した波形のピッチ周期は完全に一
致させることはできず、ピッチ周期の誤差の影響により
合成波形の最後のサンプリングポイントの振幅は０にな
らない。また原音のピッチ周期と合成波形のピッチ周期
が完全に一致した場合でも最後のサンプリングポイント
での振幅値は直前のサンプリングポイントでの振幅値に
量子化幅とＡＤＰＣＭ符号により決まる差分値を加えた
ものであるため直前のサンプリングポイントでの量子化
幅の値によっては１波形内の最後のサンプリングポイン
トの振幅値をＯにてきない場合が生じる。

以上説明したように従来のＡＤＰＣＭ方式をそのまま用
いて代表波形素片を合成する場合、代表波形素片の最後
のサンプリングポイントでの振幅値を０にできない為、
このような代表波形素片を用いて代表波形素片の合成を
複数回くり返しを行うと合成波形の振幅中心が変化して
しまうことになる。これはＡＤＰＣＭ方式が基本的に各
サンプリングポイントの振幅値に差分値を加えて次のサ
ンプリングポイントの振幅値を得るという差分符号化方
式であるため、１波形の最終振幅値が０でないとその最
終振幅値の値が誤差となり、これらの誤差が複数回のく
り返しにより累積されてゆき、合成波形の振幅中心が変
化してしまうことになるからである。合成波形の振幅中
心が変化すると波形データを音声に変換するＤ／Ａコン
バータで振幅中心が変化した分だけオーバーフローする
可能性があり、オーバーフローした場合には正常な音声
波形が合成できなくなるという重大な欠点が生じる。

［問題点を解決するための手段、作用及び効果コ本発明
は、まず、第１の記憶手段と第２の記憶手段とにそれぞ
れの初期値を設定した後、第１のサンプリングポイント
のＡＤＰＣＭ符号データの供給を受は差分値供給手段が
、該ＡＤＰＣＭ符号データと第１の記憶手段の初期値と
に基づき差分値を出力すると、出力波形振幅データ更新
手段が第２の記憶装置の初期値に差分値を加えて第１の
サンプリングポイントの出力波形振幅データを形成する
。この出力波形振幅データは第２の記憶手段に記憶され
ると共に出力される。一方、量子化幅ポインタ更新手段
もＡＤＰＣＭ符号データと第１の記憶手段の初期値に基
づき新たな量子化幅ポインタの値を形成し、これを第１
の記憶手段に記憶させる。続く、第２のサンプリングポ
イントでは、そのＡＤＰＣＭ符号データと更新された量
子化幅ポインタの値とに基づき差分値が出力され、出力
波形振幅データ更新手段がこの差分値を更新された出力
波形振幅データに加算して第２のサンプリングポイント
の出力波形振幅データを形成し、これを第２の記憶手段
に記憶させると共に第２サンプリングポイントの出力波
形振幅データとして出力する。一方、量子化幅ポインタ
の値も更新される。こうして複数の出力波形振幅データ
が出力されると、第１の記憶手段と第２の記憶手段とが
それぞれの初期値に再び設定され、後続する繰り返し波
形についても上記と同様の手順で複数の出力波形振幅デ
ータが形成される。

したがって、代表波形素片を合成する場合でも、各代表
波形素片の最後のサンプリングポイントにおける出力波
形振幅データを期間値設定手段により初期値、例えば「
０」に設定することができ、複数の代表波形素片を連続
的に処理しても、各合成波形の振幅中心を一定の初期値
に保つことができ、オーバーフローなどの欠点を完全に
解決することができる。

さらに本発明の一実施例では、複数の差分値の組を有し
ており、これらの組の一つを選択して使用するので、同
じＡＤＰＣＭ符号データをくり返し使用しても、同一の
振幅データのくり返しとはならす−、１波形ごとにエン
ベロープを負荷することができるという利点を有してい
る。

［実施例コ次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１実施例の回路構成図であり、第１
図に示された音声合成方式ではＡＤＰＣＭ符号データが
Ｌレジスタ１０１にラッチされ、Ｌレジスタ１０１の内
容に基づき差分値データテーブルＲＯＭ１０６の第１ア
ドレスを指定する。

Ｌレジスタ１０１の内容をデコーダ１０２でデコードし
た値と、現在の量子化幅ポインタの値を保持しているＡ
レジスタ１０４の値とを加算して次のサンプリングポイ
ントの量子化幅ポインタの値を定め、これをＡレジスタ
１０４に再び入れ、このＡレジスタ１０４の内容で差分
値データテーブルＲＯＭ１０６の第２アドレスを指定す
る。量子化幅ポインタの値が指定外の値にならないよう
に加算器とＡレジスタ１０５との間にリミッタ１０３を
入れておく。差分値データテーブルＲＯＭ１０６に供給
されるアドレスの上位２ビツトでＲＯＭ出力を切り替え
ている。量子化幅ポインタの値が入っているＡレジスタ
１０４の内容をへ８レジスタ１０５に転送して予め記憶
させておき必要な時Ａルジスタ１０５の内容をＡレジス
タ１０４に読み出せるようにしておく。差分値データテ
ーブルＲＯＭ１０６からは差分値データが出力され、サ
ンプリングポイントごとに１つ前の波形振幅値が入って
いるＸレジスタ１０７の内容と差分値データを加算し、
次の波形振幅値をＸレジスタ１０７に入れている。Ｘレ
ジスタ１０７の内容はリセット信号で「０」にすること
ができるようになっている。音声合成のフコ−チャート
を第３図に示している。音声合成が開始されるとまず最
初はＸレジスタ１０７とＡレジスタ１０４とＡＤＩ・Ａ
Ｄ２にそれぞれ初其月値「０」をセ・ントしくステ・ン
ブ■）、サンプリングポイントごとにＡＤＰＣＭ符号デ
ータをＬレジスタ１０１にラッチしくステップ■のＬ−
ＤＡＴＡ）、Ｌレジスタ１０１の値と量子化幅ポインタ
のＡレジスタ１０４の値とでＲＯＭアドレスを指定して
差分値データテーブルＲＯＭ１０６の出力とＸレジスタ
１０７内の値とを加算し、その結果をＸレジスタ１０７
に格納しくステップ■のＸ’＋−Ｘ＋　（Ｌ、　’Ａ）
　）、Ｘレジスタ１０７の内容をＤ／Ａコンバータから
出力する。

この時Ｌレジスタの内容をデコーダ１０２でデコードし
た値（Ｌ）と、Ａレジスタ１０４の値とを加算し次の量
子化幅ポインタとしてＡレジスタ１０４に格納する（ス
テップ■のＡ＋Ａ＋　（Ｌ））。

以上が通常のＡＤＰＣＭ方式による音声合成時のフロー
であり、次にくり返される波形の合成時のフローを説明
すると、最初のくり返し波形の始めにＸレジスタ１０７
とＡＤｌ・ＡＤ２を「Ｏ」にリセットし、Ａレジスタ１
０４の内容をＡルジスタ１０５に記憶させてから（ステ
ップ■）最初のサンプリングポイントＳ１についてＸレ
ジスタ１０７にセットすべき値Ｘを演算して求める。以
下、サンプリングポイン）（Ｓｌ−Ｓ８、第５図参照）
ごとに通常の演算処理をくり返しＸレジスタ１０７の値
をＤ／Ａコンバータから出力する（ステップ■）。２回
目のくり返し波形の始めにＸレジスタ１０７を「０」に
リセットしくステップ■のＸ←０）、Ａルジスタ１０５
の内容をＡレジスタ１０４に読み出しくステップＶのＡ
ＨＡ”）、差分値データテーブルＲＯＭ１０６の内容と
しては、ＲＯＭ上位アドレスのＡＤ１＝Ｏ，ＡＤ２＝０
の場合に通常の差分値データが選ばれ、ＡＤ１＝Ｏ，Ａ
Ｄ２＝１の場合に全体的に１．２倍に大きくされた差分
値データが選ばれ、ＡＤ　１　＝　１゜ＡＤ２＝１の場
合全体的に０．８倍に小さくした差分値データが選ばれ
るようにしておき、差分値データテーブルＲＯＭ１０６
の上位アドレスＡＤｌφＡＤ２をエンベロープの増加・
減少に合わせて適当な値に設定してから（ステップ■の
ＡＤ　１゜２←設定値）各サンプリングポイントごとに
通常の演算処理を行いＸレジスタ１０７の値をＤ／Ａコ
ンバータから出力する（ステップ■）。上記ステップ■
と■とは必要なくり返し回数ＲＰだけくり返せば第５図
の８９〜Ｓ２４に示すような同じＡＤＰＣＭ符号データ
を使ってエンベロープのついたくり返し波形を出力させ
ることができる。

第１実施例では、Ａレジスタ１０４とＸレジスタ１０７
がそれぞれ第１、第２の記憶手段を、差分値データテー
ブルＲＯＭ１０６が差分値供給手段を、Ｌレジスタ１０
１、デコーダ１０２、加算器が量子化幅ポインタ更新手
段を、差分値データテーブルＲＯＭの出力側加算器が出
力波形振幅デ−タ更新手段を、Ａルジスタ、Ｘレジスタ
１０７のリセット信号が初期値設定手段をそれぞれ構成
している。

第２図は本発明の第２実施例の回路構成図である。ＡＤ
ＰＣＭ符号データがＬレジスタ２０１にラッチされ、Ｌ
レジスタの２０１内容で差分値データテーブルＲ０Ｍ２
０６〜２０８のアドレスを指定する。Ｌレジスタ２０１
の内容をデコーダ２０２でデコードした値と、現在の量
子化幅ポインタの値を保持しているＡレジスタ２０４の
値とを加算して得られる次のサンプリングポイントの量
子化幅ポインタの値をＡレジスタ２０４に入れ、Ａレジ
スタ２０４の内容で差分値データテーブルＲＯＭ　２０
６〜２０日のアドレスを指定する。量子化幅ポインタの
値が指定外の値にならないようリミッタ２０３を入れて
おく。差分値データテーブルＲ０Ｍ２０６〜２０８は通
常の差分値データ群を記憶しているＲＯＭ２　（２０７
）と全体的に１．２倍に大きくした差分値データ群を記
憶しているＲＯＭ３　（２０８）と全体的に０．８倍小
さくした差分値データ群を記憶しているＲＯＭＩ　（２
０６）とで構成されており、スイッチ２０９てＲＯＭの
出力を選択的に切り替えている。

音声合成のフローチャートを第４図に示しているが、第
１実施例に比べてスイッチ２０９て差分値データテーブ
ルＲＯＭ２０６〜２０８をエンベロープの増加・減少に
合わせて選択的に切り替えること以外は全く同じフロー
であり、第５図に示すエンベロープのついたくり返し波
形を第１実施例と同様に出力させることができる。

上記第２実施例ではＡレジスタ２０４、Ｘレジスタ２１
０が第１の記憶手段と第２の記憶手段とをそれぞれ構成
しており、差分値データテーブルＲＯＭＩ〜ＲＯＭ３　
（２０６〜２０８）は差分値供給手段をＬレジスタ２０
１、デコーダ２０２、加算器は量子化幅ポインタ更新手
段を、差分値データテーブルＲＯＭＩ〜ＲＯＭ３の出力
側加算器が出力波形振幅データ更新手段を、Ａルジスタ
２０５、Ｘレジスタ２１０のリセット信号が初期値設定
手段をそれぞれ構成している。

以上説明したように本発明の実施例ではくり返し波形の
最初のサンプリングポイントの差分値として振幅０を基
準にし、２回目以降のくり返し波形の最初のサンプリン
グポイントの量子化幅ポインタの値は１回目の値を使用
してくり返し波形の初期値を同じにしてＡＤＰＣＭ方式
で代表波形素片のＡＤＰＣＭ符号データをそのまま使用
し、同一波形をくり返し合成することができ、しかも差
分値データテーブルＲＯＭにエンベロープの増加・減少
に合わせた差分値データをあらかじめ入れておくことに
より１波形ごとにエンベロープの変化する。くり返し波
形を合成することが可能であり、音質を劣化させずに合
成データ量の圧縮を行うのに非常に有効である。なお上
記第１、第２実施例では通常の差分値データと全体的に
１．２倍大きくした差分値データと全体的に０．８倍に
小さくした差分値データの３種類を使用しているがエン
ベロープの振幅変化の精度に合わせて差分値データテー
ブルＲＯＭを任意に設定して良いことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の音声合成方式の第１実施例を示す回路
構成図、第２図は本発明の音声合成方式の第２実施例を
示す回路構成図、第３図は第１図の第１実施例で音声合
成を行うためのフローチャート、第４図は第２図の第２
実施例で音声合成を行うためのフローチャート、第５図
は合成した波形のサンプリングポイントを示す波形図で
ある。１０１．２０１・・・Ｌレジスタ、１０２．２０２・・・デコーダ、１０３．２０３・・・リミッタ、１０４．２０４・・・Ａレジスタ、１０５．２０５・・・Ａ′　レジスタ、１０６．２０６
゜２０７．２０８・・差分値データテーブルＲＯＭ。２０９・・・・・・スイッチ、１０７．２１０・・・Ｘレジスタ。第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のサンプリングポイントごとに出力波形振幅
データを形成して出力する音声合成方式において、初期
値または各サンプリングポイントに先行するサンプリン
グポイントの量子化幅ポインタの値を一時的に記憶する
第１の記憶手段と、各サンプリングポイントにおけるＡ
ＤＰＣＭ符号データと上記第１の記憶手段に記憶されて
いる初期値または先行するサンプリングポイントにおけ
る量子化幅ポインタの値とに基づき差分値を出力する差
分値供給手段と、各サンプリングポイントにおけるＡＤ
ＰＣＭ符号データと上記第１の記憶手段に記憶されてい
る初期値または先行するサンプリングポイントにおける
量子化幅ポインタの値とに基づき後続するサンプリング
ポイントのための量子化幅ポインタの値を形成し、該後
続するサンプリングポイントのための量子化幅ポインタ
の値を上記第１の記憶手段に記憶させる量子化幅ポイン
タ更新手段と、初期値または各サンプリングポイントに
おける出力波形振幅データを一時的に記憶し、外出力波
形振幅データを出力する第２の記憶手段と、上記差分値
を上記第２の記憶手段に一時的に記憶されている初期値
または先行するサンプリングポイントにおける出力波形
振幅データに加算して各サンプリングポイントにおける
出力波形振幅データを形成し、該出力波形振幅データを
上記第２の記憶手段に記憶させる出力波形振幅データ更
新手段と、複数の出力波形振幅データを出力するごとに
第１の記憶手段と第２の記憶手段とにそれぞれの初期値
を設定する初期値設定手段とを含むことを特徴とする音
声合成方式。
（２）上記差分値供給手段が複数組の差分値を有してお
り、該差分値の複数組のうちの一つを選択し、該選択さ
れた組から差分値を出力するようにした特許請求の範囲
第１項記載の音声合成方式。