JPH04116599A - 音声規則合成装置 - Google Patents

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、音声から予め抽出した特徴パラメータを用い
て音声を合成する音声規則合成装置に関する。

］従来の技術１ 従来、音声規則合成装置では音声から音素、音節といっ
た一定長さ単位で予め抽出した複数の音声の特徴パラメ
ータを用いて音声合成を行う。この複数の特徴パラメー
タ（特徴パラメータ系列）は−船釣にはスペクトルや音
源強度が用いられ、音声の発音順に時系列的に並べられ
る。たとえば、文単位の連続音声を合成するときは、音
素又は音節単位の特徴パラメータ系列を音声の内容に対
応させて選択し、接続することによって文単位の特徴パ
ラメータ系列を作成する。次に、作成の連続の特徴パラ
メータ系列を順次に音声合成器に供給することにより音
声を合成する。

上述のように連続音声を合成する場合には、音節等の特
徴パラメータ系列を接続する必要があるが、単に特徴パ
ラメータ系列同志を接続すると、接続部分の特徴パラメ
ータの値が一致せず合成された音声が異質なものとなる
。

そこで、従来では２つ音節を接続する場合、第７図に示
すように第１番目の音節のパラメータ系列の終端と第２
番目の音節のパラメータ系列の始端を連続的に接続させ
るための接続用パラメータ系列を設けている。

なお、第７図は１つの音節の特徴パラメータを２種のパ
ラメータ（Ｆｌ、Ｆ２）で構成し、各パラメータの値の
時間的な変化を示している。

通常、接続区間に用いる特徴パラメータ系列には、接続
区間を滑らかに補間できるように、変化特性が直線およ
び複数種の曲線の関数で表わされる接続用特徴パラメー
タ系列が用いられる。特に、この曲線を示す関数とには
臨界制動２次線形系のステップ応答関数がよく用いられ
る。

このような複数の変化特性の中から、接続する２つの音
節（蓄積単位）の組み合わせに対応させて、実際の音声
に最も近い変化特性が選択され、接続用の特徴パラメー
タ系列（移行パターン）が作成される。

［発明が解決しようとする課題］ 実際の音声では前後の音節の組み合わせによって渡りの
状態を示す種々の移行パターンがあるので、音声合成の
品質を考えるとこれら移行パターンを全て用いることが
好しい。しかしながら、音節の組み合せに対応した移行
パターンを選択する処理は移行パターンの種類が増える
程煩雑であり、音声合成処理時間も長くなるという不具
合がある。

一方、音声合成処理時間の短縮化を目的として上記移行
パターンの種類を数種に単純化しすぎると合成音の品質
劣化を招く。

また、音節などの蓄積単位の始端および終端の間を接続
するという観点に立つかぎり、第８図のように途中で大
きくはみ出すような変化特性を持つ接続用の特徴パラメ
ータ系列（移行パターン）の曲線は関数として定義しに
くく、作成も困難である。

そこで、本発明は、上述の点に鑑みて、接続用特徴パラ
メータ系列の作成処理を簡素化し、しかも合成音が劣化
することない音声規則合成装置を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、第１特徴
パラメータ系列および第２特徴パラメータ系列の間に接
続用特徴パラメータ系列を設けることにより音声合成の
ための連続の特徴パラメータ系列を作成する音声規則合
成装置であって、前記第１特徴パラメータ系列および前
記第２特徴パラメータ系列を時間軸上で部分的に重複さ
せる接続区間を設け、当該接続区間において１、各時点
についての前記第１特徴パラメータ系列の値および前記
第２特徴パラメータ系列の値を、当該第１特徴パラメー
タ系列および第２特徴パラメータ系列に対する連続条件
を満足し、かつ、当該各時点毎に予め定めた遷移比率に
よって内分することにより前記接続用特徴パラメータ系
列を作成する計算手段と、該計算手段による前記接続用
特徴パラメータ系列の作成のために前記接続区間におけ
る各時点についての遷移比率を示す遷移比率パターンを
前記第１特徴パラメータ系列又は前記第２特徴パラメー
タ系列と関連付けて蓄積記憶する記憶手段とを具えたこ
とを特徴とする。

［作　用１ 本発明では、接続対象の２つの特徴パラメータ系列を時
間軸上で部分的に重複させ、この区間において、２つの
特徴パラメータ系列の各時点の値を、遷移比率によって
内分することにより、接続用特徴パラメータ系列を作成
する。また、遷移比率を各時点毎に特徴パラメータ系列
の音声特徴に対応させて定める。このため、従来のよう
に接続用特徴パラメータ系列の作成に複雑な関数計算を
行う必要はなく、さらに、関数では表わすことのできな
い変化特性をもつ接続用特徴パラメータ系列を作成する
ことも可能となる。また、遷移比率は上記特徴パラメー
タのいずれか一方に関連付けて記憶されるので、従来の
ように変化特性の異なる各種関数を特徴パラメータの組
み合わせ毎に選択する必要がなく、音声合成処理時間が
短縮される。

［実施例１ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明実施例の基本的な回路構成を示す。

本実施例の音声規則合成装置は、第１特徴パラメータ系
列および第２特徴パラメータ系列の間に接続用特徴パラ
メータ系列を設けることにより音声合成のための連続の
特徴パラメータ系列を作成する音声規則合成装置である
。

１０００は前記第１特徴パラメータ系列および前記第２
特徴パラメータ系列を時間軸上で部分的に重複させる接
続区間を設け、当該接続区間において、各時点について
の前記第１特徴パラメータ系列の値および前記第２特徴
パラメータ系列の値を、当該第１特徴パラメータ系列お
よび第２特徴パラメータ系列に対する連続条件を満足し
、かつ、当該各時点毎に予め定めた遷移比率によって内
分することにより前記接続用特徴パラメータ系列を作成
する計算手段である。

２０００は該計算手段による前記接続用特徴パラメータ
系列の作成のために前記接続区間における各時点につい
ての遷移比率を示す遷移比率パターンを前記第１特徴パ
ラメータ系列又は前記第２特徴パラメータ系列と関連付
けて蓄積記憶する記憶手段である。

第２図は本発明実施例における音声規則合成装置の具体
的な回路の一構成例を示す。

第２図において、中央演算処理装置（ＣＰＵ）　１００
゜システムメモリ１０１．特徴パラメータ用メモリ１０
２゜ワークメモリ１０３．入出力インタフェース（Ｉｌ
ｏ）　１０４が共通バスに接続されている。

本発明の計算手段として動作するＣＰＵ１００はシステ
ムメモリ１０１に格納された制御プログラムを実行する
ことにより次の処理を行う。

（１）音声合成器２００に供給するための文単位の特徴
パラメータ系列の作成 （２）作成した特徴パラメータ系列をパラメータ毎に順
次音声合成器２００に供給する処理本発明の記憶手段と
して動作する特徴パラメータ用メモリ１０２には第３図
に示すように音節識別名およびその音節の特徴を表わす
各種特徴パラメータ系列ならびに本発明に関わる遷移比
率パターン（後述）が予め格納されている。

本実施例では音節の特徴パラメータ系列として２つのホ
ルマント周波数パターンＦｌ、Ｆ２ホルマント帯域幅パ
ターンＢｌ、Ｂ２および音声合成器２００内の声帯音源
に指示する強度（以下、音源強度と称する）パターンを
用いる。

これらのパターンはそれぞれ時系列的なパラメータ値の
系列により表わされ、各時刻にパラメータ値を対応させ
たテーブルの形態で特徴パラメータ用メモリ１０２に格
納される。

ワークメモリ１０３は作成の特徴パラメータ系列の一時
保存用として用いられ、ＣＰＵ１００により情報の読み
／書きが行なわれる。

Ｉｌｏ　１０４は作成された特徴パラメータ系列をその
種類毎に音声合成器２００に順次転送する。

音声合成器２００には従来から周知のものを使用するこ
とが可能であり、本例では数個の可変共振回路を用いて
合成音を作成するホルマント形音声合成器を用いる。

なお、本例では、第４図（Ａ）、第４図（Ｂ）にそれぞ
れ示す、ホルマント周波数パターンＦｌ、Ｆ２について
音節接続する場合を例に取り説明する。

本実施例では音節の特徴パラメータ系列における両端部
に一定長さの接続区間（第４図（Ａ）、（Ｂ）参照）を
設けている。

また、第１番目の特徴パラメータ系列の後端部の接続区
間と、この特徴パラメータ系列に接続する第２番目の特
徴パラメータ系列の前端部の接続区間が時間軸上で重複
するように接続し、接続区間に接続用特徴パラメータ系
列を用いる。

このために、接続用の特徴パラメータ系列Ｆ（ｔ）を次
の内分計算（重み付は平均）式により作成する。

Ｆ（ｔ）＝ＦＡ（ｌ　Ｘ　（１−ｒ　ｍ）＋ＦＢｆｌ　
Ｘ　））　ｙ　（ｔ）ここで、ｔは接続区間内の時刻、
ＦＡ（ｔ）は第１番目の特徴パラメータ系列の時刻ｔに
おけるパラメータ値、ＦＢ（ｔｌ　は第２番目の特徴パ
ラメータ系列の時刻ｔにおけるパラメータ値を表わす。

γ（ｔ）は連続条件を満足させるため、接続区間の開始
時刻（第６図においてｔｌ）において数値“０”になり
、接続区間の終了時刻（第６図においてｔ２）において
数値“１”となる重み係数であり、本例では遷移比率と
称する。

接続区間の開始時刻から終了時刻までの間の各時刻の遷
移比率γ（１）を示す遷移比率パターンは各音節毎に音
声の特徴に対応させて定められており、音節の特徴パラ
メータ系列と共に特徴パラメータ用メモリ１０２に格納
される（第３図参照）。

なお、本実施例では音節から次の音節への遷移という物
理現象は「前の音節の終わり」ではなく、ｒ後の音節」
の始まりによって生じると解釈することにする。このた
めに、前の音節と接続するために用いる遷移比率パター
ンを後の音節の特徴パラメータ系列と共に組み合せ、記
憶する。なお、遷移比率を「後の音節の寄与率」という
意味に用いると、すなわち、遷移比率をある音節とその
後の音節の接続に用いる場合、前の音節に記憶する。こ
のとき遷移比率は接続期間の開始時点が数値“１”、終
了時点で数値“Ｏ”となる。

このような特徴パラメータ系列の接続手法を用いたＣＰ
Ｕ１００の特徴パラメータ系列の接続処理手順を第５図
に示し、第５図を用いて第２図の回路動作の説明を行う
。

第２図において、不図示のキーボード入力装置から合成
すべき音声、すなわち、第１音節および第２音節の識別
名を受は付けると（第５図のステップ５１００）　、　
ＣＰＬＩｌｏｏは、識別名に基き、対応の特徴パラメー
タパターン（本例においてホルマント周波数パターン（
第３図参照））および遷移比率パターンを特徴パラメー
タ用メモリ１０２から読出し、ワークメモリ１０３に格
納する（ステップ５ＬＩＯ）。

次に、第６図において時刻ｔｏから接続開始区間ｔｌま
での第１音節についてのホルマント周波数パターンをワ
ークメモリ１０３内の合成用領域に時刻順に格納する（
第５図のステップ５１２０）。

次に、ＣＰＵ１００は第１および第２音節の時刻ｔ１の
第１ホルマント周波数の値ＦＡ（ｔｌ）、ＦＢ（ｔｘ）
ならびに遷移比率γ（ｔｌ）を用いて上述の内分計算式
により接続開始時刻の接続用第１ホルマント周波数の値
Ｆ（ｔｌ）を計算する。この時刻の遷移比率は数値“Ｏ
”なので、時刻ｔ１の接続用第１ホルマント周波数の値
は第１音節の時刻ｔ１の第１ホルマント周波数と同一の
値となり連続条件が満足される。

第２ホルマント周波数についても同様の内分計算処理を
行い、算出された第１、第２ホルマント周波数の値をワ
ークメモリ１（１３の合成用領域の時刻ｔ１部分に格納
する（第５図のステップ５１５０→５１６０）。

以下、接続期間の終了時刻ｔ２まで各時刻に対応の第１
、第２音節のホルマント周波数および遷移比率を用いて
接続用パターンとして用いるホルマント周波数を算出し
、ワークメモリ１０３に時刻順に記憶する（第５図のス
テップ３１４０〜５１７０のループ処理）。

この処理により作成された接続区間のホルマント周波数
のパラメータ系列の両端は第６図に示すように、第１音
節および第２音節のパラメータ系列と接続され、滑らか
な補間が連成される。

続いて、ＣＰＵＩは第２音節の第６図において時ｔ２〜
ｔ３に相当するホルマント周波数の値を時刻順にワーク
メモリの合成用領域に格納して本制御手順を終了する（
第５図のステップ５１４０→５１８０）。

さらに、次の音節の接続する場合は、接続対象の音節の
識別名を入力し、第５図のステップ５１３０−５１８０
を実行して、ワークメモリ１０３の合成用領域に展開的
にホルマント周波数の値を時刻順に格納する。

本実施例ではホルマント周波数についての特徴パラメー
タ系列の接続処理を説明したが、他の特徴パラメータ系
列、たとえばホルマント帯域幅、音源強度についても上
述の同様の接続処理を行って連続音声の合成のための特
徴パラメータ系列を作成する。また、音声合成の際は従
来同様作成された複数種の特徴パラメータ系列を時刻順
にワークメモリ１０３からＣＰＵ１００により読出して
音声合成器２００に供給すればよい。

以上、説明したように、本実施例では接続する２つの特
徴パラメータ系列の内分計算を行って接続用特徴パラメ
ータ系列を作成するようにしたので、従来のように複雑
な関数計算を行う必要がない。

また、遷移比率パターンを音節の特徴に合わせて予め設
定することにより、第８図に示すような従来では難しか
った変化特性の接続用特徴パラメータ系列をも作成する
ことができる。

さらに、作成された接続用特徴パラメータ系列は重み付
は平均により接続の２つの音節の特徴が加味されている
ので合成音が劣化することばない。

本実施例の他に次の例を挙げることができる。

１）音声規則合成において、蓄積パターンの接続によっ
て作成すべき分節的特徴量は、スペクトル以外に、音源
強度がある。特に声帯音源の強度は、母音や有声子音毎
に異なるので、蓄積バタンの接続に当たっては、スペク
トル情報と同様に、本発明の接続処理が適用可能である
。ただし、スペクトルの遷移と音源強度の遷移は、前者
は調音器官の動きに対応し、後者は呼気流量に対応した
もので、その生ずる源が異なるので、遷移比率パターン
はそれぞれに対応して設けることが望ましい。

なお、日本語の場合、文末において声の大きさが、除徐
に小さ（なる現象は、前述の接続処理によって文全体の
音源強度を作成した後、文末にむかって小さくなるパタ
ーンを掛は合わせれば実現できる。

２）本実施例ではメモリに蓄積するための個々の特徴パ
ラメータ系列の長さを音節単位にしているが、蓄積単位
の長さは、音節以外に音素、母音−子音−母音の連鎖、
単語等が可能であり、所望に応じて蓄積単位の長さを定
めればよい。

３）本実施例ではホルマント形音声合成器に用いる特徴
パラメータ系列の接続例を説明したが、他種の音声合成
器、たとえばＬｓＰ（１！スペクトル）形、ＰＡＲＣＯ
Ｒ（パーコール）形の音声合成器を用いる場合は、その
音声合成器に用いる特徴パラメータ系列の接続に本発明
を適用すればよい。

［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明によれば、接続用特徴パ
ラメータ系列を簡単な計算式で作成でき、また、音節等
の組み合わせに応じ計算式を選択する必要がないので、
全体の音声合成時間を短縮することができる、また、従
来の関数では表現できない変化特性の接続用特徴パラメ
ータ系列をも作成することができるので、合成音声の品
質を向上させることができる。

特徴パラメータ系列の変化特性を示す説明図である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の基本構成を示すブロック図、 第２図は本発明実施例の具体的な回路の一構成例を示す
ブロック図、 第３図は第２図の特徴パラメータ用メモリの記憶内容を
示す説明図、 第４図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明実施例において用い
る音節のパラメータパターンを示す説明図、第５図は第
２図のＣＰＵにおいて実行する特徴パラメータの接続処
理の処理手順を示すフローチャート、 第６図は本発明実施例の接続後の特徴パラメータ系列の
変化特性を示す説明図、 第７図は従来の特徴パラメータ系列の接続例を示す説明
図、 第８図は従来の実際の音声における接続区間の・・・Ｃ
ＰＵ　　。 ・・・システムメモリ、 ・・・特徴パラメータ用メモリ、 ・・・ワークメモリ、 ・・・Ｉｌｏ、 ・・・音声合成器。 特許出願人住友電気工業株式会社 代理１、弁理士　谷　義− Ｘ賢明史η覧伊１の回路槙べｔホすプロ・２り節糸１図 第２ 図 第３ 図 第４ 図（Ｂ） 第４ 図　（Ａ） 第８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１特徴パラメータ系列および第２特徴パラメータ
   系列の間に接続用特徴パラメータ系列を設けることによ
   り音声合成のための連続の特徴パラメータ系列を作成す
   る音声規則合成装置であって、 前記第１特徴パラメータ系列および前記第２の特徴パラ
   メータ系列を時間軸上で部分的に重複させる接続区間を
   設け、当該接続区間において、各時点についての前記第
   １特徴パラメータ系列の値および前記第２特徴パラメー
   タ系列の値を、当該第１特徴パラメータ系列および第２
   特徴パラメータ系列に対する連続条件を満足し、かつ、
   当該各時点毎に予め定めた遷移比率によって内分するこ
   とにより前記接続用特徴パラメータ系列を作成する計算
   手段と、 該計算手段による前記接続用特徴パラメータ系列の作成
   のために前記接続区間における各時点についての遷移比
   率を示す遷移比率パターンを前記第１特徴パラメータ系
   列又は前記第２特徴パラメータ系列と関連付けて蓄積記
   憶する記憶手段と を具えたことを特徴とする音声規則合成装置。