JPH0422279B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は音素片編集形の音声合成装置に関する
ものである。

(ロ) 従来技術 音声信号の周波数を実時間で低くするには、入
力音声波形の一部を一定周期で捨て去り、残りの
部分の音声信号波形の時間軸を伸長すれば良い。
また周波数を高くするには、逆に入力音声波形の
一部を繰り返し用いて時間軸を圧縮するのが普通
である。このように音声信号の周波数を実時間で
変える場合、一定周期で音声波形に接続部が生
じ、これが再生音のＳ／Ｎ比を劣化させていた。

(ハ) 目的 本発明は音声波形の接続部に急激な波形の不連
続の生じない音声合成装置を提供する事を目的と
する。

(ニ) 構成 本発明は音声信号等のアナログ入力信号をAD
変換してデイジタル値に変換した音素片サンプル
を第１クロツクに従つてデイジタル記憶手段に記
憶し、且つ第２クロツクに従つてデイジタル記憶
手段から読み出し、これをDA変換して第１クロ
ツクと第２クロツクの周波数比率により入力音声
信号の周波数変換を実時間で行う所の音素片編集
形の音声合成装置であつて、第２クロツクにより
読み出しアドレス回路にて指定される読み出し番
地の上位所定ビツトは飛び越し数積算回路及び飛
び越し数継電回路の出力との加算値により指定さ
れ、読み出し番地の下位ビツトは前記読み出しア
ドレス回路の下位ビツトの出力のみで指定され
る。またこの飛び越し数継電回路は前記第２クロ
ツクの１周期で前記読み出し番地と飛び越し番地
を指定できるよう構成する。

読み出し番地は前述の如く前記読み出しアドレ
ス回路の所定の上位ビツトと、飛び越し数積算回
路の出力を加算した値で指定され、飛び越し番地
は読み出し番地に、前記飛び越し数継電回路によ
り飛び越し数が加算されて指定される。尚、第２
クロツクの１周期の前半で読み出し番地が、後半
で飛び越し番地が指定できる実施例を後記する。

この音声合成装置は所定周期で加重平均処理を
行ない、該加重平均終了時に前記飛び越し数積算
回路が飛び越し数を出力し、飛び越し番地が読み
出し番地となるよう構成されている。

加重平均処理は、前記第２クロツクの周期毎に
行なわれ、前記デイジタル記憶手段の読み出し番
地に記憶されている第１サンプルと、飛び越し番
地に記憶されている第２サンプルとを初めは第１
サンプルの比率が高く、サンプル点と共に順次第
２サンプルの比率が高くなるよう加重平均され
る。また、前記飛び越し数は前記第１クロツクと
前記第２クロツクの周波数比率により所定の値が
選択される構成とし、これによつて加重平均処理
の周期が制限される。

本発明はこのような構成により、音声波形の接
続部に急激な波形の不連続の生じない音声合成装
置を提供するものである。

(ホ) 実施例 本発明の実施例を以下図面と共に説明する。第
１図及び第２図は本発明の構成を説明するための
概念図であり、第１クロツク（書込みのサンプリ
ングクロツク）（₁）と第２クロツク（読み出し
のサンプリングクロツク）（₂）の比率ｍを ｍ＝₂／₁ ……(1) と定義すると、 (イ) ｍ＝１のとき、音声信号の周波数変換は行わ
れない。

(ロ) ｍ＜１のとき、音声信号の周波数は下がる
（即ち、時間軸伸長）。

(ハ) ｍ＞１のとき音声信号の周波数は上がる（即
ち、時間圧縮）。

ｍ＞１の場合を第１図（ｍ≒２で作図）に示
し、ｍ＜１の場合を第２図（ｍ≒１／２で作図）に 示す。第１図及び第２図において、横軸ｔは共に
時間軸であり、縦軸ｈは共にデイジタル記憶手段
の番地を表わす。尚、RAM等のデイジタル記憶
手段は有限の番地数しかとり得ないが、図におい
てこの全番地数をh₀からh₁、h₁からh₂、h₂からh₃
とし、これを積み重ねて等価的に番地数が順次増
えてゆくように表している。a₁はAD変換された
音声サンプルの記憶番地、b₁，b₂，b₃，b₄は同読
み出し番地を表す。

前述の如く、デイジタル記憶手段は有限の番地
数しかとり得ず、これをh₀からh₁の間の番地数と
しており、a₁からこの全番地数を減じた直線をa₂
で表す。デイジタル記憶手段に書込まれた音声サ
ンプルが読み出されるという観点から音声サンプ
ルの記憶番地a₁の右側に読み出しの番地を作図し
ている。また、この読み出し番地もデイジタル記
憶手段の全番地の中の何れかであり、従つて、a₁
とa₂の間に作図した。

ｍ＞１の場合を第１図に基づき説明する。

ａで表わされる番地に記憶された音声サンプル
を、b₁の同じ縦軸の時点で読み出す。b₁とa₁が交
叉すると、読み出し番地が記憶番地（書込み番
地）を越えるため、読み出し番地はこの時点でデ
イジタル記憶手段の全番地数を減じた番地（即
ち、この時点のa₂の番地）から再度読み出しを行
うため、再生音声波形に不連続が生じる。

そこで、記憶番地a₁と読み出し番地b₁との番地
差を測定し、この番地差が所定値P₁になつた時
点t₁から時点t₂までの加重平均処理を行う。この
加重平均処理は、b₁の延長線上の破線部の音声サ
ンプル（第１音声サンプルと称す）と、t₁の時点
のb₁の番地数から所定数〔デイジタル記憶手段の
全番地数（h₁−h₀）からP₁を減じた｛（h₁−h₀）−
P₁｝が簡便である〕を減じた数の番地（即ち、
飛び越し番地と称す）の音声サンプル〔t₁からt₂
の期間のb₂の下方の破線部の音声サンプルで、第
２音声サンプルと称す〕とについて行う。尚、こ
の場合のb₂とb₁の番地数の差を飛び越し数と称す
る。第１及び第２音声サンプルの値をそれぞれ、
S₁（ｔ）、及びS₂（ｔ）と表すと、t₁の時点では第
１音声サンプルの比率が高く〔Sadd（ｔ）＝15／16S₁ （ｔ）＋１／16S₂（ｔ）程度の比率が実用的と思われ る。但し、Sadd（ｔ）は第１及び第２音声サンプ
ルの加重平均値である。後述の(2)式参照〕、所定
数のサンプルの期間この比率で加重平均し、次に
第１音声サンプルの比率を少し低くし、この分第
２音声サンプルの比率を高く所定のサンプルの期
間だけ加重平均（例えば、Sadd（ｔ）＝14／16S₁（ｔ） ＋２／16S₂（ｔ）〕する。そして、このようにサンプ ル点と共に順次第２サンプルの比率を高くした加
重平均を行い、t₂の時点で飛び越し番地を読み出
し番地におきかえる。従つて、t₁の時点まではb₁
の実線部の読み出し番地の音声サンプルが読み出
され、t₁からt₂の期間は序々にb₂の下方の破線部
（飛び越し番地）の音声サンプルの比率が高くな
るよう加重平均処理された値が読み出される。即
ち、b₁とb₂の実線部の読み出しの間の遷移を急激
な波形変動を伴わず滑らかに行なわす事ができる
所以である。

b₂とb₃の実線部の間の遷移もt₃からt₄の破線部
の期間に同様に行なわれる。

第１図において、読み出し番地がb₁，b₂，b₃と
順次移行する場合を例に説明したがこれは前述の
(1)式の第１及び第２クロツクの比率ｍが比較的大
きい場合には特に有効である。即ち、ｍが大きい
と、加重平均処理の発生する周期は短くなるた
め、再生音質劣化を防ぐためには、この周期をで
きるだけ大きくする事が望ましい。このためには
デイジタル記憶手段の記憶容量を大きくすれば良
いが、これは経済的でない。そこで、この記憶容
量が一定であれば、前述の飛び越し数P₁を最も
小さく選べば良い。但し、この飛び越し数P₁はt₁
の時点の記憶番地a₁と読み出し番地b₁の差より大
きくする必要がある。

次に、クロツク比率ｍが１に近い場合を考える
と、加重平均の処理の周期は飛躍的に大きくな
り、人間の聴覚には却つて異常には感じられる事
が多い。この場合、飛び越し数P₁を適当な大き
さにとつて、加重平均処理の周期を適度な時間に
抑えれば良い。これを第１図においてbsとして示
してある。尚、この場合、繰り返される音声サン
プルが時間的に近接するという事により、音質劣
化が少いという付随的な効果がある。このように
本発明はクロツクの周波数比率ｍにより飛び越し
数を選択するという構成をとつている。加重平均
処理の開始は、第２クロツク（又は第１クロツ
ク）を所定数計数する毎に行う構成をとつても良
いがこの場合加重平均処理の周期は比較的短くな
る。

次にクロツク比率ｍが１より小さい場合を第２
図に基づき説明する。b₁とb₂の間の読み出しをt₁
からt₂の間で加重平均処理によつて遷移させる事
はｍ＞１の場合と全く同様である。

加重平均の処理周期を長くとるためには、ｍ＞
１のときとは逆に、飛び越し数P₁を大きくとる
必要がある。P₂＝（h₁−h₀）−P₁とおくと、ｍ＞１
のとき、P₁を決めた条件でP₂を決めれば良い。

以上第１図および第２図に基づき説明したよう
に飛び越し数はクロツク比率ｍによつて所定の値
と選択する事が望ましい。

次に本発明の回路構成の実施例を第３図と共に
説明する。１は音声信号入力端子、２は入力音声
信号を第１クロツク発生回路５の出力に従つてデ
イジタル値に変換するAD変換回路、３はAD変
換回路２でデイジタル値に変換された音声サンプ
ルを記憶するRAM等のデイジタル記憶回路、４
は該デイジタル記憶回路の記憶（書込み）及び読
み出しの番地入力端子と出力結線される切換回路
であり、記憶時は記憶（書込み）アドレスカウン
タ６の出力を選択し、読み出し時は上位の所定ビ
ツトは加算回路１４の出力を、また残りの下位ビ
ツトは読み出しカウンタ８の出力を選択するよう
に構成する。

５は第１クロツクの発生回路であり、６は第１
クロツクを分周し、デイジタル記憶回路３の記憶
番地を指定する書込みアドレスカウンタである。
７は第２クロツク発生回路であり、８は第２クロ
ツクを分周し、読み出し番地を加算回路１４と共
に指定する読み出しアドレスカウンタである。１
５は書込み番地（記憶番地）及び読み出し番地の
番地差測定回路であり、記憶カウンタ６の上位ビ
ツト（４ビツト）と加算回路１４の出力（２ビツ
ト）を含め読み出し番地の上位４ビツトの番地差
が所定の値（番地差測定値と称す）になる事を検
出して加重平均処理開始パルスを加重比率発生回
路１６に供給する。

１０は番地差測定値及び飛び越し数の選択回路
であり、第１クロツク及び第２クロツクを入力
し、このクロツク比率ｍによつて番地差測定値及
び飛び越し数を所定値に選択する。この選択回路
１０の出力に基づき前述の番地差測定回路１５が
制御される。これは第１図のｍ＞１の場合と第２
図のｍ＜１の場合で説明した如く、ｍの値により
番地差測定値を変える必要からかかる構成にして
いる。

加重比率発生回路１６は、加重比率に応じたパ
ルスを加重回路１７に出力すると共に加重平均処
理の期間を表わすパルスを飛び越し数積算回路９
及び飛び越し数継電回路１１に出力する。

飛び越し数積算回路９は選択回路１０により与
えられる飛び越し数が前記加重比率発生回路１６
により与えられる加重平均処理の期間を表わすパ
ルスの終了時毎に積算される。

飛び越し数継電回路１１は、加重平均処理期間
には第２クロツクの各周期毎に前半では論理
“０”を出力し、後半では飛び越し数を出力し、
加重平均処理期間以外は論理“０”を出力する。

１３は加算回路であり、飛び越し数積算回路９
と飛び越し数継電回路１１の出力を加算し、加算
回路１４の片方の入力端子に出力する。

加算回路１４は読み出しアドレスカウンタ８の
上位２ビツトと加算回路１３の出力２ビツトを加
算し、切り換回路４の読み出しアドレス入力端の
上位２ビツトに出力する。

従つてこの加算回路１４の上位２ビツトは、(イ)
読み出しアドレスカウンタの上位２ビツトと、(ロ)
飛び越し数積算回路９の出力２ビツトと、(ハ)飛び
越し数継電回路１１の出力２ビツトとを加えた値
となる。

ここで加重平均処理期間以外のときは飛び越し
数継電回路１１の出力は“０”だから、読み出し
番地は読み出しアドレスカウンタと飛び越し数積
算回路出力の和となり、第１図及び第２図のb₁、
b₂、b₃…の実線部分の番地に対応する。

次に加重平均処理期間の働きを第４図のタイム
チヤートと共に説明する。第４図ａは第２クロツ
クを示す。この第２クロツクが論理“０”の期
間、第３図の飛び越し数継電回路１１は論理
“０”を出力するから、このときデイジタル記憶
回路３から読み出される番地の音声は第１音声サ
ンプルである。この期間を第４図ｂの斜線部１ｂ
に表す。また第４図ａの第２クロツクが論理
“１”の期間、飛び越し数継電回路１１は飛び越
しの番地数に対応する飛び越し数を出力するか
ら、このときデイジタル記憶回路３から読み出さ
れる番地は飛び越し番地であり、この音声は第２
音声サンプルである。この第２音声サンプルの読
み出される期間を第４図ｃの斜線部１ｃに示す。

加重比率発生回路１６は第１音声サンプルと第
２音声サンプルの加重比率に応じた数のパルスを
第４図ｄの０ｄと１ｄの期間に発生する。即ち、
第１音声サンプルの加重係数をα₁、第２音声サン
プルの加重係数をα₂、α₁＋α₂＝16、第１音声サン
プルの加重比率をα₁／16、第２音声サンプルの加重 比率α₂／16とすると、第４図ｄの０ｄの期間にα₁個 のパルス、１ｄの期間にα₂個のパルスを加重回路
１７に出力する。

第４図ｄの０ｄの期間は第１音声サンプルS₁
（ｔ）がデイジタル記憶回路から読み出されてお
り、加重回路１７は第１音声サンプルをα₁回加算
する（即ち、α₁・S₁（ｔ））。

また、１ｄの期間は第２音声サンプルが読み出
されており、加重回路１７は第１音声サンプルを
α₁回加算した値に加えて第２音声サンプルをα₂回
加算する。

〔即ち、α₁・S₁（ｔ）＋α₂・S₂（ｔ）〕 続いて加重回路１７はこの加算された値を４ビ
ツト分相対的に下位にずらして第２クロツクの立
ち下がりでラツチし、DA変換回路１８に出力す
る。この値は Sadd（ｔ）＝α₁／16S₁（ｔ）＋α₂／16S₂（ｔ） ＝α₁／16S₁（ｔ）＋（１−α₁／16）S₂（ｔ）…(2
) となる。加重平均処理の初めでは、α₁＝15とし、
サンプル点と共にα₁を減じ、α₁＝１になつてから
加重平均処理を終了する。

尚、加重平均処理期間以外はα₁＝16にしてお
り、従つてこのとき、 Sadd（ｔ）＝S₁（ｔ） つまり、第１音声サンプルが読み出されている事
になる。

加重回路１７の出力はDA変換回路１８により
アナログ信号に変換され、ローパスフイルタ１９
を介してアナログ信号が再生される。

この加重平均処理期間以外は、入力音声信号が
第１クロツクによりサンプリングされ、記憶され
たものが第２クロツクにより読み出されるだけ
で、波形接続部は生ぜず、音質劣化がない。加重
平均処理期間では第１音声サンプルと第２音声サ
ンプルが序々に入れかわるから急激な波形変化に
よる変動はない。

第８図は本発明における加重平均処理による雑
音低減効果を説明するためのタイムチヤートであ
る。同図において、ａ及びｂはそれぞれ先行及び
後続の音素片波形である。本発明の如き波形接続
操作をしない従来方法においては、同図Ｃの接続
点t₁に不連続が生じ、再生音質を大きく損う。一
方、本発明の場合には同図ｄで示すように波形接
続点t₁の近くでは先行音素片ａの比率が高く、順
次後続音素片ｂの比率が高くなるよう加重平均処
理を行うので、t₁の時点でａに示す先行音声波形
から序々にｂで示す後続音声波形へと遷移し、音
声波形の接続部が滑らかとなり、再生音質の劣化
が少い。

(ホ) 効果 このように本発明の音声合成装置によれば、急
激な波形変動による雑音の発生しない実時間の周
波数変換が得られる。

また本発明においては、周波数変換比率（第１
クロツクと第２クロツクの周波数比率ｍに相当）
により番地差測定値や飛び越し数が所定値に選択
できる構成をとつており、これにより、加重平均
処理の周期を周波数比率ｍによつて所定の値に設
定できる。特に、この周波数比率ｍが１に近い時
は加重平均処理の周期が必要以上に長くならない
様にするのが望ましく、ｍが１より離れた場合は
できるだけ長くする事が望ましいが、そのように
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明を説明するための
説明図、第３図は本発明の音声合成装置のブロツ
ク回路図、第４図は本発明に使用の加重平均処理
動作を説明するためのタイムチヤート、第５図は
本発明の効果を説明するための図面である。 １……音声入力端子、２……AD変換回路、３
……デイジタル記憶回路、４……切換回路、５…
…第１クロツク発生回路、６……書込みアドレス
カウンタ、７……第２クロツク発生回路、８……
読出しアドレスカウンタ、９……飛び越し数積算
回路、１０……選択回路、１１……飛び越し数継
電回路、１３，１４……加算回路、１５……番地
差測定回路、１６……加重比率発生回路、１７…
…加重回路、１８……DA変換回路、１９……ロ
ーパスフイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) アナログ入力信号をデイジタル信号に変
   換するアナログ・デイジタル変換回路２と、 (b) 該アナログ・デイジタル変換回路２の出力信
   号を記憶する記憶回路３と、 (c) 該記憶回路３に記憶される前記出力信号の書
   込み番地を第１クロツクに従つて指定する書込
   みアドレス回路６と、 (d) 前記記憶回路３に記憶された信号の読出し番
   地を第２クロツクに従つて歩進する読出しアド
   レス回路８と、 (e) 前記記憶回路３の書き込み番地と読み出し番
   地の番地差を測定する番地差測定回路１５と、 (f) 前記第１クロツクと第２クロツクとの周波数
   比率に応じて所定の番地差及び所定の飛び越し
   番地数を選択する選択回路１０と、 (g) 前記記憶回路３において前記読出しアドレス
   回路８の読出し番地に記憶されている第１サン
   プルと、該番地数に前記選択回路１０により選
   択された所定の飛び越し番地数を加えた数の番
   地（飛び越し番地）に記憶されている第２サン
   プルとを、初めは第１サンプルの比率が高く、
   順次第２サンプルの比率が高くなるよう所定の
   加重比率にて加重平均処理を前記第２クロツク
   の１周期で行なう加重回路１７と、 (h) 前記番地差測定回路１５の番地差測定値が前
   記選択回路１０により選択された所定の番地差
   に達すれば前記加重回路１７において加重平均
   処理を開始させ、所定の加重比率を順次前記加
   重回路１７に出力する加重比率発生回路１６
   と、 (i) 前記加重回路１７の出力をアナログ値に変換
   するデイジタル・アナログ変換回路１８と、 を備える音声合成装置。 ２ 前記読み出しアドレス回路８の読み出し番地
   は飛び越し数積算回路９にて加重平均処理の終了
   時に飛び越し番地を新たな読み出し番地に設定さ
   れると共に、飛び越し数継電回路１１にて加重平
   均処理以外の期間においては通常の読み出し番地
   に設定され且つ加重平均処理期間においては前記
   第１サンプルの読み出し番地と第２サンプルの読
   み出し番地（飛び越し番地）とを前記第２クロツ
   クの論理レベルに基づいて指定することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の音声合成装
   置。 ３ 前記記憶回路３の前記読み出し番地又は飛び
   越し番地は該番地の上位所定ビツトを除く下位ビ
   ツトを前記読み出しアドレス回路８の各対応する
   下位ビツトの出力で指定され、上位所定ビツトの
   みを前記読み出しアドレス回路８の上位所定ビツ
   トの出力と前記飛び越し数積算回路９の出力及び
   前記継電回路１１の出力との加算値で指定される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   音声合成装置。