JPS587197A - 歌声発生装置 - 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】 本発明は、指定された音高に従って歌声を電子的手段に
より合成して発生することのできる歌声発生装置に関す
るものである。

さて５０音別、音高別に自然音声の音節をあらかじめメ
モリに記憶しておき、音節と音高を指定して希望する音
高の音節を順次メモリから読み出して歌声を発生する方
法が知られている。

第１図にこの方法による従来の歌声の発生装置のブロッ
ク図を示す。第１図において、１は音節記憶部、２は音
節選択部、６は音節選択制御端子、４はＩ）７′Ａ変換
器、５はスピーカである。

以下動作についＣ説」」する。音節記憶部１にはアの音
、イの音という具合に使うすべての音節が音高ごとにフ
ァイルされている。すなわちアの音、イの音それぞれに
ついて数１０もの音声信号が記憶されている。ここで第
２図に示すような歌「ハレタルアオゾラタダヨウクモヨ
」を歌わせるには音節選択部１２で音高Ｅのハ、Ｅのし
、Ｆの夕、Ｇのル、Ｇのア、Ｆのオ、ＥのゾＤのう、Ｃ
の夕、Ｃのダ、Ｄの３．Ｅのつ、Ｅのり、Ｅのモ、Ｄの
ヨ、の音節を音節記憶部１より時系列的に選択し読み出
し、Ｄ／Ａ変換器４を通してやればよい。この方法は音
高ごとに音節を用意しておかねばならないので大きな記
憶容量を必要とする。

その上、従来の歌声発生装置は、歌詩と共にメロデーを
発生させる伴奏付きの歌声発生を考慮していなかったＧ
で、充分なものとは云えなかった。捷だ音高を自由に人
間の指で指定して歌声を発生させるという、娯楽性に富
んだ歌声発生装置も企図され【いなかった。

この発明は、上述の如き従来の技術的事情にかんがみな
されたものであり、従ってこの発明の目的は、必要とす
る記憶容量が少なく、必要に応じて伴奏付きで歌声を発
生することができしかも音高を人間の指で自由に指定で
きるという娯楽性に富んだ歌声発生装置を提供すること
にある。

本発明による歌声発生装置は、記憶容量を少なくするた
め、音節をスペクトラム包絡情報とピッチ情報に分解し
、スペクトラム包絡情報のみを記憶するよう処し、歌声
を発生する際には楽音発生部から出力される出力信号を
ピッチ情報として用い、該ピッチ情報とスペクトラム包
絡情報から歌声を発生させ、また楽音発生部σつ出力信
号を楽音フィルタに通すことによりメロデーを作成し、
メロデーと歌声を必要によりミキシングしてスピーカよ
り出力すると共に、人間の指により指定可能な音高指定
部を備えたものである。

次罠本発明の詳細な説明するわけであるがその前に、本
発明の理解を容易にするため、本発明において用いられ
る音声合成技術について大略を説明しておく。

音声合成法として線形予測係数の一種である偏自己相関
係数（以後ｐＡｌ？ｃ’ＯＲ係数と呼ぶ）を用いるＰＡ
ＲＣＯＲ合成法がある。この方法は既に音声研究分野で
は良く知られた方法であり詳しい記述は省略するが、こ
こで若干音声スペクトラムとＰＡＲＣＯＲ音声合成につ
いて説明する。第３図は「オ」という音を周波数分析し
たものである。（α）がスペクトラム全体を表わす。こ
れは周波数とともに緩やかに変化するスペクトラム包絡
（Ａ）と、急速に変化するスペクトラム微細構造（Ｃ）
の積に分解して考えることができる。スペクトラム包絡
は主として声道の共鳴なる性を反映し、音韻性すなわち
「ア」なのか「オ」なのかの情報を含む。スペクトラム
微細構造は音声の周期（ピッチ）すなわち音の高さに関
する情報を含んでいる。ｐＡＲｃＯＲ係数は物理的には
５声道伝送特性を表わす特徴パラメータである。

そこでＰＡＲＣＯＲ係数によって音韻を表わすフィルタ
特性を再現すれば音が合成できる。

第４図にＰＡＲＣＯＲ音声合成装置の構成を示す。

第４図において第１図と同一符号は同一物を示し、第４
図において６は雑音発生器、７はパルス発生器、８は有
声無声切換スイッチ、９は乗算器、１０はディジタルフ
ィルタ、１１はピッチ情報、１２は有声・無声切換信号
、１３は音量情報、１４はＰ＃ＣＯＲ係数、１５は音声
データ記憶部である。音声データ記憶部１５にはあらか
じめ自然音声を分析することによって得られた有声・無
声の判別情報、ピンチ情報、音Ｍｌ−情報、ｐＡＲｃＯ
Ｒ係数が時系列的に記憶されている。そこで音声の合成
に際し、ディジタルフィルター０はＰＡＲＣＯＲ係数に
より音韻を表わすフィルタ特性を再現し有声音の場合で
あればビッグ情報で与えた周期にてパルスをフィルタに
加え、無声音ならば雑音をフィルタに加えること例より
音を合成する。

第５図にディジタルフィルター０の構成を示ス。

第５図において１４−１は第１次のＰＡＲＣＯＲ係数入
力部、１４−２は第２次のｐＡＲｃＯＲ係数人力部１４
−Ｐは第１次のＦ　Ａ　Ｉ？　Ｃ’　ＯＲ係数入力部で
、１４Ａ。

１４Ｂはそれぞれ乗算器、１４Ｃ９１４Ｄはそれぞれ加
算器、１４Ｅは遅延メモリでｐ　Ａ、１？　ＣＯＲ係数
は各々乗算器に加えられている。１６はパルスの入力端
子、１７は合成音の出力端子である。このフィルタの入
力端子１６にパルス又は雑音を加えると、出力端子１７
より出力されるレスポンスは音声と同じスペクトラム包
絡特性を持つ。

以上により、音声合成装置の大要が理解できたと思われ
るので、以下、本発明の一実施例を説明する。

第６図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第６図において、制御部１８は、例えば鍵盤状の音高指
定部１９で人間の指により指定した音高に従って、楽音
発生部２０に、その出力周波数の決定要因となる分周値
を出力して楽音発生の制御を行なう部分である。壕だ、
制御部１８は、音高指定部１９で順次指定される音高に
従って、歌詞データを記憶している記憶部２１より順次
歌詞データを読み取り、音声発生部２２へ音節データと
して出力し、音声発生の制御を行なう部分でもある。

楽音発生部２０から出力された平均体音の楽音は、楽音
フィルタ２３を介してメロデーとして出力されると同時
に、音声発生部２２にも送られてピッチ情報とし２て利
用される。

音声発生部２２から出力された音声と、楽音フィルタ２
３からの出力とをミ・ヤシングし、増幅器２４により増
幅した後、スピーカ２５から出力すれば伴奏つき歌声を
発生させることができる。

第７図は第６図における音声発生部２１の詳細ブロック
図である。同図において、ディジタルフィルタ１０が、
楽音発生部２］］より与えられるピッチ情報１１と制御
部１８を介し−て記憶部２１より与えられるＰＡＲＣＯ
Ｒ係数により歌声を音声合成して出力できるものである
ことは、第４図を参照しての音声合成技術に関する前述
の説明から明らかであろう。

第８図は、第６図における楽音発生部２０の一例を示す
ブロック図である。同図において、主発振器２６からの
発振出力は、制御部を介して記憶部から出力される分周
値データ例より、プログラマブル分周器２７において、
任意の平均体音の周波数に分周される。

分周出力はプログラマブル分周器２７およびフリップフ
ロップ２８を介して矩形波として出力される。

この出力信号は、ＮＡＮＤ回路２９に入力され、制御部
からのゲート信号により０Ｎ１０ＦＦされる。

主発振器２６は、ＣＭＯＳのインバータ３０〜３２゜コ
ンデンサ易、可変抵抗器３４で構成した発振回路であり
、発生する発振周波数は、可変抵抗器３４の抵抗値を調
整することにより任意に可変できる。

第１表訃よび第２表Ｋ、主発振器２６の発振周波数が５
２９．７６　Ｋ１１ｚの場合におけるＣ４〜Ｂ、までの
音高に対する分周値と、そのとき得られる出力周波数と
、当該音高に対応する真の周波数と、出力周波数の真の
周波数に対する誤差とを示す。

出力周波数はフリップフロップにより１／′２分周され
る分を補正した値である。周波数誤差は±０．１％以内
であり、人間の比周波数弁別限度（約０２チ）に対して
充分な精度を有していることがわかる。

第８図において、移調する場合は、主発振器２６の発振
周波数を調整する。例えば、−・長調をニ長調に移調す
る場合、主発振器２６の発振周波数５２９．７６　ＫＨ
ｚを５９４．６５８ＫＩＩｚに調整すれば実現できる。

しかも、音高指定は−・長調の場合と全く同じでよい。

ここで、第２図の楽譜を例にどり、第９図のフローチャ
ートを用いて本発明の一実施例の動作を説明する。

ステップ■は電源ＯＮを示す。これにより処理部は、以
下のフローを実行する。

ステップ■において、歌詞データ記憶部より最初の歌詞
データ（第２図の楽譜例ではｒ−ｊ）を読み出し、音声
発生部に歌詞データを与える。

歌詞データ記憶部には、あらかじめ「ハレタル・・・・
・・・・・クモヨ」の歌詞が出力順序に従って記憶され
ている。

ステップ■において、音高指定部より音高が指定される
のを待つ。音高が指定（例ではＥ４）されると次のステ
ップへ進む。

２ ステップ■において音高指定部で指定された音高圧従っ
てプログラマブル分周器に分周値を出力する。例では、
音高がＥ４であるので、分周値８０４（２進数表示で１
１００１００１００　）がプログラマブル分周器に出力
される。すなわち、出力周波数は３２９．４５ＢＺとな
る。次処音声発生部より音声を発生する。例では、ノ・
の音声がＥ４のピッチ（３２９，４５Ｈｚ　）　テ発生
すレル。

ステップ■において、音高指定キーが指より離れる寸で
待つ。音高指定キーが離れるまで、音声の発生を継続さ
せる。音高指定キーが離れるとステップ■に進み、音声
の発生を停止させる。そして、次の歌詞データを歌詞デ
ータ記憶部より読み出し、音声発生部に歌詞データとし
て与える。例では「−レ」となる。

次に、ステップ■に戻り、次の音高（例ではＥ４）が指
定されるのを待つ。

このようにして、以下順次Ｅ４のし、Ｆ４の夕が鍵盤演
奏と同期し、歌声として発生される。

以上説明した如く本発明によれば、音声のビッチすなわ
ち音の高さ関する情報は音声データ記憶部から与えられ
るのでなく、直接楽音発生部より与えられる。従って、
音節と音の高さとを別々に与えることができるので音声
データ記憶部の容量は従来方式に比べて大幅に少なくて
済む。

また、鍵盤演奏を楽し−Ｑｉ、ｒと同時に歌詞が歌声と
なって発生し、作曲の補助具としても本発明による歌声
発生装置は使用できる。

また、移調することにより、任意の調の歌声を発生する
ことができるｌ「どの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の歌声発生装置の一例を示すブロック図、
第２図は楽譜の一例を示す説明図、第６図は音の周波数
分析波形図、第４図はｐＡＲｃＯＲ音声合成装置の構成
を示すブロック図第５図は第４図例おけるディジタルフ
ィルタの構成を示す回路図、第６図は本発明の一実施例
を示すブロック図、第７図は第６図における音声発生部
の詳細ブロック図、第８図は第６図にふ・ける楽音発生
部の一例を示すブロック図、第９図は本発明の一実施例
の動作を示すフローデャート、である。 符号説明 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・音節記
憶部２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・音
節選択部３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・音節選択制御端子４・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・Ｄ／Ａ変換器５・・・・・・−・・・・・
・・・・・・・・・スピーカ６・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・雑音発生器７・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・パルス列発生器８・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・切換スイッチ９・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・乗算器１０・
・・・・・・叩・曲・・ディジタルフィルタ１１・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ピッチ情報１２・・・
・・・・・・・・・・・・・・・切換信号１３・・・・
・−・・・・・・・・・・・音量情報１４・・・・・・
・・・・・・・・−・・ＰＡＲＣＯＲ係数１５・・・・
・・・・・・・・・・・・・・音声データ記憶部１６・
・・・・・・・・・・・・・・・・・パルスの入力端子
］　ｂ １７・・・・・・・・・・・−・・・・・合成音出力端
子１８・・・・・・・・−・・・・・・・・制御部１９
・・・・・・・・−・−・・・・・・音高指定部２０・
・・・・・・・・・・・・・−・・楽音発生部２１・・
・・・・・・・・・・・・・・・・記憶部２２・・・・
・・・・−・・・・・・・・音声発生部２３・・・・・
・・・・・・・・・・・・・楽音フィルタ２４・・・・
・・・・・・・・・・・・・・増幅器２５・・・・・−
・・・・・・・・・・・スピーカ２６・・・・・・・・
・・・・・・・・・・主発振器２７・・・・・・・・・
・・・・・・・・・プログラマブル分周器２８・・・・
・・・・・・・・・・・・・・７１ノツグフロツグ２９
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ナントゲート３
０〜６２・・・・・・・・・インバータ３３・・・・・
・・・・・・・・・−・・コンデンサ３４・・・・・・
・・・・・・・・・・・・可変抵抗器代理人弁理士　薄
　１）但ヤホ ６ 第　１　図 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所与のデータにより楽音のピッチ情報を作成して出
   力する楽音発生部と、音声のスペクトラム包絡情報を用
   いて音を合成することにより音声を発生する音声発生部
   と、楽音フィルタと、前記包絡情報としての音声データ
   ならびにピッチ情報の作成例必要なデータを記憶する記
   憶部と、音高を指定するだめの音高指定部と、制御部と
   を有して成り、音高指定部で音高を指定するたび洗、楽
   音発生部は制御部による制御のもとに記憶部より所要の
   データを与えられて指定された音高に従ったピッチ情報
   を作成して前記楽音フィルタと音声発生部に出力し、音
   声発生部は制御部による制御のもとに記憶部より与、え
   られる音声データと楽音発生部より与えられる指定され
   た音高のピッチ情報により楽音の歌詞を音声合成して出
   力し、楽音フィルタは楽音発生部よりの指定された音高
   のピッチ情報を人力されて楽音のメロディを出力し、出
   力された前記歌詞とメロディをそれぞれ単独に出力する
   か、またはミキシングして指定された音高の伴奏付き歌
   声として出力するようにしたことを特徴とする歌声発生
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の歌声発生装ｆにおい
   て、前記楽音発生部が、１個の主発振器から出力される
   発振出力を分周して任意のピンチ情報を作成する手段か
   ら成ることを特徴とする歌声発生装置。 ３）特許請求の範囲第２項に記載の歌声発生装置におい
   て、前記主発振器の発振周波数を調整することにより移
   調することを特徴とする歌声発生装置。 ４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のうちの任意の一
   つに記載の歌声発生装置において、前記音高指定部が鍵
   盤状に配列された音高指定キ一群から成ることを特徴と
   する歌声発生装置。