JPH0833758B2 - 音声合成方式 - Google Patents

音声合成方式

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JPH0833758B2
JPH0833758B2 JP63042749A JP4274988A JPH0833758B2 JP H0833758 B2 JPH0833758 B2 JP H0833758B2 JP 63042749 A JP63042749 A JP 63042749A JP 4274988 A JP4274988 A JP 4274988A JP H0833758 B2 JPH0833758 B2 JP H0833758B2
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祐之 東福
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はADPCM方式を用いて音声合成に関し、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、音声合成方式としてPCM方式、ADPCM方式等の公
知の波形符号化方式があり、特にADPCM方式はPCM方式に
比べて1/2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。ADPC
M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る。ADPCM方式は
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
・量子化しようとする方式で、その量子化幅を適応的に
変化させてノイズを軽減させている。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1例を示
すとΔn+1=Δn×M(Ln)となり、Lnはn番目のAD
PCM符号データ、Δnはn番目のサンプリグポイントに
対する量子化幅の大きさを表わし、M(Ln)は予測係数
で現在の量子化幅に予測係数を乗じた値を次のサンプリ
ングポイントの量子化幅として使用する。音声レベルが
小さい時は予測係数は1より小さくなり量子化幅は小さ
くなる。逆に音声レベルが大きくなると予測係数は1よ
り大きくなり量子化幅は大きくなる。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る。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必要である。
このような予測係数との乗算を含む処理をROMに量子化
幅のデータをテーブル化して入れておき予測演算をROM
を使用して行なうようにする方式がLSI化するのに最適
である。量子化テーブルはADPCM符号と量子化幅ポイン
タでROMのアドレスを指定し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かえること
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がついて
並んでいるのが普通である。その中で連続する2〜3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を通常音質とビットレー
トの関係により4KHz〜8KHzが使用されている。
以上説明したようなADPCM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ト周期と合成した波
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0にできない場合
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複数回くり返しを行なう
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でないとその誤差が累積されていき合成波形
の振幅中心が変化してしまうことになる。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DAコン
パ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。また、
差分符号化方式である為同じADPCM符号データをくり返
し使用した場合、同一の振幅値のくり返しにしかなら
ず、1波形ごとにエンベロープを付加することができな
いという致命的に欠点がある。
〔発明の従来技術に対する相違点〕
上述した従来のADPCM音声合成方式に対し、本発明は
1波形分のADPCM符号データをくり返し使用して1波形
ごとにエンベロープを付加してくり返し波形を合成でき
るという相違点を有する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の音声合成方式は、差分値を順次累積していく
ADPCM方式の音声合成方式において、量子化幅ポインタ
の値を記憶し読出す手段と、差分値を加算して累積して
いく振幅値レジスタを0にリセットする手段と、音声の
くり返し波形の1波形ごとのエンベロープデータを格納
する記憶手段と、前記振幅値レジスタと前記エンベロー
プデータを格納する記憶手段の出力を演算する手段を有
し、音声のくり返し波形を合成するのに、1波形の始め
に差分値を加算して累積していく振幅値レジスタを0に
リセットすると共にあらかじめ記憶しておいた量子化幅
ポインタの値を読み出して、ADPCM符号データで合成し
た振幅データとエンベロープデータを格納する記憶手段
の出力とを演算して出力波形を合成し、1波形分のADPC
M符号データをくり返し使用することにより1波形ごと
にエンベロープのついた音声波形が合成できることを特
徴とする。
〔実施例〕 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の回路構成図であり、ADPC
M符号データがLレジスタにラッチされLレジスタの内
容で差分値データテーブルROMのアドレスを指定する。
Lレジスタの内容をデコードした値と、現在の量子化幅
ポインタの値がはいっているAレジスタの値を加算して
次のサンプリングポイントの量子化幅ポインタの値をA
レジスタに入れAレジスタの内容で差分値データテーブ
ルROM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を入れておく。量子
化幅ポインタの値がはいっているAレジスタの内容を
A′レジスタに転送し記憶させておき必要な時A′レジ
スタの内容をAレジスタに読み出せるようにしておく。
差分値データテーブルROM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
はいっているXレジスタの内容と差分値データを加算し
次の波形振幅値をXレジスタに入れている。Xレジスタ
の内容はリセット信号で0にすることができる。
原音のくり返しの波形部分の1波形ごとのエンベロー
プデータをエンベロープデータROMに格納し、エンベロ
ープデータの種類をデータポインタで指定する。くり返
し波形を合成しない通常のADPCM動作の場合はエンベロ
ープデータROMの出力が1になるようにデータポインタ
を設定しておく。
音声合成のフローチャートを第2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を初期値0にセットし、エンベロープデータR
OM108の出力が1になるようデータポインタ109をセット
する。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Lレジスタ101と量子化幅ポイ
ンタのAレジスタ104で差分値データテーブルROM106の
アドレスを指定し差分値データテーブルROM106の出力と
Xレジスタ107の内容を加算し結果をXレジスタ107に格
納し、エンベロープデータROM108の出力が1であるので
Xレジスタ107の内容がそのまま乗算器110の出力により
出力波形振幅データとしてDAコンバータから出力する。
この時Lレジスタ101の内容をデコーダ102でデコードし
た値とAレジスタ104の値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。以上が通常のADPCM
方式の音声合成時のフローで次にくり返し波形合成時の
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を0にリセットし、Aレジスタ104の内容を
A′レジスタ105に記憶させ、エンベロープデータの種
類を選択するデータポインタ109の値を設定し、最初の
サンプリングポイントのADPCM符号データをLレジスタ1
01にラッチしLレジスタ101と量子化幅ポインタのAレ
ジスタ104でROMアドレスを指定し差分値データテーブル
ROM106の出力とXレジスタ107の内容を加算し結果をX
レジスタ107に格納し、データポインタ109で選択された
エンベロープデータROM108の出力は第3図に示すように
0.8であるのでXレジスタ107の値とエンベロープデータ
ROM108の出力値0.8を乗算した結果をDAコンバータから
出力すると第3図のサンプリングポイントS1が合成され
る。以下サンプリングポイントごとに通常のADPCMの演
算処理をしXレジスタ107の値とエンベロープデータROM
108の出力値0.8を乗算しDAコンバータから出力すると第
3図のサンプリングポイントS1〜S8が合成される。
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、A′レジスタ105の内容をAレジスタ104に
転送し、データポインタ109の値を1だけインクリメン
トするとエンベロープデータROM108の出力値は第3図に
示すように1・2となる。ADPCM符号データをLレジス
タ101にラッチし通常のADPCM演算処理をしXレジスタ10
7の値とエンベロープデータROM108の出力値1・2を乗
算しDAコンバータから出力すると第3図のサンプリング
ポイントS9が合成される。以下サンプリングポイントご
とに同様の演算処理を行なえば第3図のサンプリングポ
イントS9〜S16が合成される。
設定されたくり返し回数だけ同じフローをくり返せば
第3図に示すように1波形分の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のサンプリングポ
イントS1〜S24が合成できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明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1波形ごとにエンベ
ロープデータとの乗算を行なう事によりエンベロープの
変化するくり返し波形を合成することが可能で、エンベ
ロープデータは原音から抽出したデータを使用するのが
基も良いが、エンベロープはあまり複雑な変化をしない
ので共通のエンベロープデータを数種類登録しておいて
類以度の最も高いエンベロープデータを使用するように
すれば、くり返し波形の振幅データのみならずエンベロ
ープデータも圧縮でき、音質を劣化させず合成データ量
の圧縮に非常に有効である。なお本実施例ではADPCM符
号データのビット数、量子化幅ポインタのAレジスタの
ビット数、差分値データテーブルROMの出力のビット
数、Xレジスタのビット数、データポインタのビット
数、エンベロープデータROMの出力のビット数、サンプ
リング間隔等は合成する音声の音質に合わせて任意に設
定してよ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実施例を示す回路構成
図、第2図は第1図の実施例で音声合成を行なうための
フローチャート、第3図は合成した波形のサンプリング
ポイントとエンベロープデータROMの出力を示す図。 101……ADPCM符号データをラッチするLレジスタ、102
……Lレジスタの内容をデコードし量子化幅ポインタの
移動量を決めるデコーダ、103……量子化幅ポインタの
値が指定された範囲をこえないようにするリミッタ、10
4……量子化幅ポインタの値を入れておくAレジスタ、1
05……Aレジスタの内容を記憶し、記憶した内容をAレ
ジスタに転送するA′レジスタ、106……差分値データ
テーブルROM、107……差分値データを順次累積加算して
いく振幅値を入れるXレジスタ、108……エンベロープ
データROM、109……エンベロープデータROMのアドレス
を指定するデータポインタ、110……乗算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ADPCM符号データと量子化幅ポインタの値
    で合成に必要な差分値データを選択し、前記差分値を順
    次累積して波形を合成するADPCM方式の波形合成方式に
    おいて、量子化幅ポインタの値を記憶する手段と、加算
    累積される振幅値とエンベロープデータとを乗算する手
    段とを有し、1波形分の差分値データをくり返し使用
    し、くり返し波形の初めに累積された差分値が格納され
    る振幅値レジスタをリセットし、あらかじめ記憶してお
    いた量子化幅ポインタの値に基づいて読み出された差分
    値データから累積加算されたデータと、予め格納されて
    いるメモリから読み出された指定エンベロープデータと
    を乗算して波形を合成する事を特徴とする音声合成方
    式。
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