JPS60150100A - 音声合成方法 - 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】 〔発明の利用分野］ 本発明は音声分析合成方式の改良に関する。

〔発明の背景〕

音声を１７１とか１イ１のような情報を主に担うスペク
トル・エンベロープ情Ｎと、アクセントやイントネーシ
ョンのような抑揚を担う音源情報に分離して処理あるい
は伝送する方式は生成原方式と呼ばれている。ＰＡＲＣ
ＯＲ方式、ＬＳＰ方式などがその例である。これら生成
原方式は、狭帯域伝送が可能であり、そのだめボイスメ
ール、玩具、教有機器などへの応用に適している。まだ
、生成原方式の上記の情報分離性は、規則合成には不可
欠な性質である。従来の生成原方式においては、第１図
（ａ）に示すように、音源情報として疑似的に発生させ
るた白色雑声１あるいはインパルス列２を切換えて用い
ていた。このとき合成器に印加する音源情報は、■有音
／無声情報３．■音源振］＋ｍ　４−および■ピッチ周
期（あるいはピッチ周波数）５であつ庭。すなわち、上
記■の”情報を用いて・有声の場合インパルス列を発生
させ、無声の場合白色雑音を発生させる。これらの信号
の振幅は上記品により与えられる。捷だインバース列の
発生間隔は上記■により与えられる。

このような疑似音源を用いることにより次のような音質
劣化が起こり、従来の生成原方式による分析合成音声が
一定の品質の限界を乗り越えることは不可能であった。

（１）分析時に起こる有声／無声の誤判定による音質劣
化。

（２）　ピッチ抽出誤りによる音質劣化。

（３）女声１イ１や１つ１などに藷生するホルマント成
分とピッチ成分の分離の不完全性に基く音質劣化。

（４１ＰＡＲ，ＣＯＲ方式などＡｌｌモデルの限界によ
り・スペクトルの零の情報を和えないために生ずる音質
劣化。

（５）音声の自然性に重要な非冗常成分、ゆらぎの情報
が棄てられるために生ずる音質劣化。

［’　９ｉｊ明の目的〕 本発明の目的は、これらの音質劣化の要因を−きよに除
去する手段として、ＰＡＲＣＯＲ方式や　′ＬＳＰ方式
の予測残差の情報を用いることにより、自然な音質を与
える音声分析合成方式の改良方式を１１４供することに
あり、その中でも特に、残差情報の効果的な圧縮方式を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため・本発明は生成源処理による
音声分析合成装置に音声の品質上重要性の少ない部分を
取除いた残差信号を用いることにより・原音声のもつ高
品質を維持しながら伝送情報を圧縮する。

〔発明の実施例〕 第１図（ｂ）は、同図（ａ）に示す従来の分析合成方式
の疑似音源の代りに１分析器の出力信号として得られる
残差信号を合成器の音源として用いた場合の分析合成系
を示したものである。このような分析合成系を通過して
得られる合成波形は、原理的に原波形と一致するので音
ノｈ劣化は生じない０しかしながら伝送情報が全く圧縮
されないので、生成源方式を利用する長所もまだ薄れて
くる。

そこで本発明では、伝送情報を圧縮するために第２図に
示すような残差情報圧縮方式を提供する。

以下に・第２図を引用して残差情報を圧縮する方式を説
明する。基本的には・音声の原波形を分析して得られる
残差波形を＋１・ｆ成するパルスの中から適当な１本あ
るいは数本を抜］ＩＳ７す（すなわちＯの値に置き換え
）、抜取り後の残っだ残差パルス列（圧縮化残差波形）
を駆動音源として合成器に入力して合成波形を得る。こ
の合成波形は残差圧縮によるひずみを含んでいる。そこ
で原波形とこの合成波形の誤差を計算することにより、
そのひずみの度合を評価する。このような誤差計算を対
象となっている音声短区間中のあらゆる残差パルスの所
定の本数の抜取りの組合せについて行う。

そしてその中で最も誤差が小さくなるよう々組合せで残
差パルスを抜取った後の残りの残差パルスを記憶してお
く。上記抜取操作は必要に応じて数段階繰返してもよい
。このようにして最後まで残った残差パルスを伝送残差
信号（圧縮化残差波形）とし１合成器の音源として用い
る。

上記の方式において・誤差の定該の１方・および抜取操
作方法によって多ｆ！！！類の手法が実現できる。例え
ば上記誤差としては、■原波形と合成波形の対応するサ
ンプル点における差の２乗和、■上記のＯｒｓ差に例え
ばＮｏ１ｓｅ　Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｐｉｌｔｅｒのよ
うな電み付はフィルタを適用して聴覚補正を施した誤差
尺度、■残差パルス抜取りにより変化した合成波形の振
幅値を補正した上記■あるいは■の誤差尺度、■原波形
と合成波形のスペクトルひずみ、■重み付はフィルタを
適用して聴覚補正をｂｆｌ＋シたスペクトルひずみ・な
どが挙げられる。

また、抜取方法としては・０１本ごとに誤差が最小とな
るような残差パルスをめ、所定の本故になるまで順次抜
取りを続けていく（これを遂次抜取法と呼ぶことにする
）、■一度に所定の本数の残差パルスを誤差が最小とな
る組合せで抜く（これを同時抜取法と呼ぶことにする）
、などの方法が挙げられる。上記■〜■および■■の組
合せだけでも１０通りの手法が存在することになる。勿
論、上記以外の組合せも存在し得る。

当然のことながら・合成音声の品質は、残差ノくルスの
抜取り本数の増加とともに劣化していく。

そこで、目的に応じて要求される品質あるいは情報伝送
量を満足するように抜取す本数を決定する必要がある。

抜取り本数は、合成音声の長時間平均の品質が所望の水
準を満たすような一定値、あるいは所望の情報伝送Ｉｉ
、となる一定値として定めることも可能である。しかし
ながら、一般に同一の品質を得るだめの抜取り本数は、
音韻の種類等音声波形の性質により異なるため、抜取り
本数を一定値に定めると合成音声の品質にムラが生ずる
。

そのため、たとえばもし最も品質が悪い場合でも少くと
もある水準の品質を保つように抜をり本数を決定しよう
とすれば・合成音声に不必要に高品質な部分が生じ、こ
の部分では過剰な情報を伝送することによるムダが生ず
る。このように品質のムラ、あるいは情報のムダを減ら
し・効率的に情報を伝送するために、以下に説明するよ
うな音声波形の性質に適応して・最適な残差パルス抜取
本＃（＋　（以下、略して「残差抜取機」と呼ぶことに
する）を決定する方式を導入する。

第３図は、左から右に一定区間の残差パルスを振幅値の
小さい方から大きい方へ順に並べたもので、振幅の大き
さを棒の高さで表現したものである。第３図のうち（ａ
）図は音韻１ａｌの例であり、（ｂ）図は＋１＋の例で
ある。図中の矢印は、それで示した残差パルス以上の振
幅を持つ残差パルスは、ピッチ情報等音声の品質上重要
な情報を担っているので不可欠であることを示している
。図かられかるように、ｌａｌの場合はさまざまな振幅
値の残差パルスが含まれているが、＋１＋の場合は、は
とんどが小さい振幅値の残差パルスであり、大きい振幅
値の残差パルスはわずかじか含寸れていない。このよう
に、一般に残差パルスの４辰幅値の分布は、音韻によっ
て異なる。さらに、音声の品買上重要な情報を担ってい
る残差パルスは、振幅の大きい残差パルスであることも
わかる。したがって、大きい振幅値の残差パルスが多く
含まれているｌａｌでは多くの残差パルスを必要とし、
大きい眼幅値の残差パルスがわずかしか含まれていない
＋ｉ＋ではわずかな数の残差パルスだけを伝送すればよ
いと言える。以上より、残差抜窄数はその残差波形の振
幅の大きさに依存する量として設定すればよい。

上に述べたことは、一定の短区間における残差振幅値の
分布に着目して残差敗取数が決定できるということであ
ったが、他の方法としては、長時間の音声データの残差
の振幅値の分布に着目して定めたしきい値より小さい振
幅値の残差パルスを抜をるという方法も存在する。

第４図は以上の方式を１とめて概念的に示したものであ
る。

残差抜取数を決定する他の方式として、第５図に示すよ
うに、原波形と合成波形の誤差値に基いて決定するとい
う方式がある。横軸に残差抜取数、縦軸に波形誤差ある
いはスペクトルひずみ反間のような誤差値をとって誤差
増加曲線を描くと、第３図と類似の傾向が見られる。す
なわち、Ｉａｌの場合は少い残差抜取数で比較的誤差増
加の立ち上りが♀＜、＋ｉ＋の場合は逆に、残差抜取数
が多くなってもなか々か誤差値が大きくならない。

このことは・　Ｕ＋の方がエリ多くの残差を抜取れるこ
とを意味している０したがって、例えば誤差値が予め定
めた一定値以下で最大となるように残差法１１ｖ数を決
定すれば、所期の目的が達成できるＯ そのほかの変形方式としては１例えば原波形の振幅情報
、あるいは合成波形の振幅情報に基いてず 残差抜取数を決定んる方式がある。いずれにせよ、基本
的に何らかの音声情采を用いて適応的に残差抜取数を自
動決定するという共通の方式であり。

上に述べた方式に準じて実施することが出来る。

以上の原理に基〈方式は・高品質音声合成のための音源
を得る分析方式として用いることができることはもとよ
り、この音源を用いた高品質音声合成方式として単独に
用いることも可能である。

さらに上記分析方式と合成方式を一体とした分析合成方
式として用いることができることは言うまでもない。

第６図は第１の実施例を示したもので、具体例としてＰ
ＡＲＣＯＲ分析器、　ＰＡＲＣＯ’Ｒ合成器を使用した
分析合成系について説明しであるが、スペクトル・エン
ベロープ情報と音源情報を分離することを基本とする生
成源処哩の分析・合成器であるならば、ＰＡＲＣＯＲ分
析・合成器の代りに用いることができる。以下の説明は
音声データから切出された短区間（１フレーム）音声デ
ータについての一回の処理内容についてであって、全音
声区間については、以下に説明する処理を繰返し実行す
ればよい。

第１の実施例は、誤差の評価にθに形誤差を世いる方式
であって、評価量は具体的には次式によって表わされる
。

ここにεは誤差の評価量・Ｘｊは原音声信号Ｘ５を聴覚
補正などを目的とした重み付はフィルタＷ（Ｚ）（Ｚは
Ｚ変換を意味する）に通過させた出力信号、ｘｊは合成
音声信号ｘ′ｊ　をＷ（Ｚ）に通過させた出力信号であ
るｏ−１，た・ａは残差パルス抜取りに伴う振幅の変化
を補正する係数である。

さらに、Ｌは誤差を評価する区間のデータの個数である
。なお、本実施例では１重み付はフィルタとして、Ｎｏ
１ｓｅ　Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｐｉｌｔｅｒを例にとっ
た場合について説明することにする。

振幅補正係数ａは（１）式においてεの最小値を与える
解として与えられる。したがって（１）式において・ と置けば、（２）式よりａは次式のようにまる。

残差パルスの抜き方については・前述の０１本ずつ誤差
εの最小値をめながら所定の本数（これをＭ本とする）
まで抜いていく方式（遂次抜取法）と、前述の■一度に
Ｍ本ＩＭ＜方式（同時抜取法）の２方式を例示する。以
下の説明では・１フレーム内の抜取り対象の残差パルス
の総本数をＮ本とする。ここで評価区間データ数りと上
記Ｎとの表記が異なるのは、評価区間と残差抜取区間と
は必ずしも一致しないからである。一般に残差抜取区間
は評価区間内に含１れる。

以下・■の残差パルスを１本ずつ誤差εの最小値をめ・
ながら所定の本数まで抜いていく方式（遂次抜取法）に
ついて説明する。

１ず、切出された１フレーム音声データ（原音声）は、
メモリ６に格納される。次にメモリ６に格納された音声
データｘｊはＰＡＲＣＯＲ分析器７に入力され、ＰＡＲ
ＣＯＲ分析によりＰＡＲＣＯＲ係数に＋　（ｉ＝１．２
．・・・、ｐ）　が計算され、同時にＰＡＲＣＯＲ分析
器７の出力信号として残差信号がめられる。残差信号ｔ
Ｉｊは、−たんメモリ８に格納される。以上の演算は１
フレームにつき唯一回だけ行われる。次に、メモリ８に
格納されている残差信号はそのままメモリ９に転送され
る。

しかる後に、誤差最小値探索部１０の中に設置されてい
るカウンタ値ＣＮで指定されるメモリ９内の番地のレジ
スタに０を書き込む。この動作はメモリ９に書込１れて
いる残差パルス列”ｊ（ｊ＝１゜２、・・・、Ｎ）中の
ｊ　＝ＣＨの残差パルスを抜取る（すなわちｕｊｃＮ＝
０とする）ことを意味している。ここでＣＮの値は・抜
ルリ対象残差パルスの時間方向並びに対応して・クロッ
クの起動によりＣＮ＝１．２．・・・、Ｎまで順次変化
する。すなわち、メモリ９内では、クロックの起動ごと
に、残差パルスがｕｌ　＋　”２　＋　ｕ３　＊・・・
、ｕＮの順に０に置き換えられる。第１回目の誤差計算
前にはカウンタ値ＣＮはリセットされＣＮ＝１にセット
される。

従って第１回目はＣＮ＝１であるからｕｌ　、＝Ｑとし
た場合の誤差が計算される。誤差計算は以下のとおりで
ある。すなわち、ｕｊのうちの１本を０としたメモリ９
内の残差パルス列（これらを改めてＵ；と表記する）を
ＰＡｒＬＣＯｌｌ　合成器１１に入力し、その出力波形
をメモリ１２に格納する。

このときのＰＡＲ，Ｃ０ＩＬ係数に、は前もってＰＡＲ
ＣＯｌｌ、分析器７によってめておいたものを用いる。

上記メモリ１２に格納された波形（合成波形）Ｘｌを重
み付はフィルタＷ　（Ｚ）　１３に通過させ・Ｗ（Ｚ）
１３の出力としてＸ、を得る。他方メモリ６に格納され
た原音声波形ＸｊもＷ（Ｚ）１３′を通過させ、　Ｗ（
Ｚ）　１３’の出力としてｘｊ　を得る。このＸ３から
上記Ｘ、に掛算器１４によりａを掛けたものを加３）器
１８により引くとＸｊ−ａＸｊが計算され、さらに、）
ｉｌ算器１５により２乗計算をしたものとメモリ１６内
のデータ値との和を加算器１７によりめ、改めてメモリ
１６に格納すれば（１）式にょるεの値が計算される。

ただしメモリ１６はεの値の計１ツ゛に先立ってゼロク
リアしておく。ここでａの値は掛算器１４による計算を
行う前に計算回路１９により（３）式を計算することに
よりめておく。以下、剖算回路１９の詳細を第７図によ
り説明する。メモリ２０．２１は予めゼロクリアをして
おく。まず・掛算器２２により）Ｊ−Ｘｊを計算し、そ
の結果とメモリ２０の値の和を加算器２３により計算し
・その結果を改めてメモリ２０内に格納する。これをｊ
＝１からＬ回繰返せばその結果としてメモリ２０内に（
３）式の分子を得る。同様にして、掛算器２４・加算器
２５およびメモリ２１を用いて（３）式の分母をメモリ
２１に得ることができる。メモリ２０の値を割算器２６
を用いてメモリ２１の値で割れば、（３）式によりａの
値がまるので、この値を第３図のメモリ２７に格納する
。

以上によりまった・ｕｌ　を抜取ったときの誤差εは、
誤差最小値探索部１０に入力される。第８図は誤差最小
値探索部１０の詳細図であり・ここでは・εが前回まで
に演算された誤差最小値（メモリ２９に格納されている
）よりも小さいか否か比較器２８により比較される。も
しそうであれば比較器２８からラッチ信号ＬＴが出力さ
れ、ここで計算したεの値が誤差最小値としてメモリ２
９に更新登録され、同時にそのときのカウンタ値ＣＮも
メモリ３０に更新登録される。第１回目の誤差計算にお
いては、メモリ２９に予めセットしである・εの値とは
なり得ない十分大きい値ＥＭＡＸとの比較であるだめ必
ずεの値およびＣＮ＝１が登録される。

以上の誤差計算処理を第８図のクロック信号ＣＬＫに同
期させてカウンタ値ＣＮ＝１からＮ回繰返す。このとき
１回の誤差割算が終り誤差最小値が確定してから２回目
の誤差計算が始まるまでの間に、第６図のメモリ９の内
容をメモリ８の内容に書き換えることによりセットして
おく。

このようにしてＮ回の誤差船°算が終ると第８図のメモ
リ３０には最小誤差を与える残差パルス位置Ｒが格納さ
れている。そこで次のステップに入る前に第６図のメモ
リ８の中の１１．で指定された番地のレジスタの値を０
に置換える。かくして第１段階における圧縮化残差波形
は、メモリ８に格納されることになる。このようなステ
ップをＭ段階−繰返せば、最終的にＭ本抜取った所望の
圧縮化残差波形は、メモリ８に格納されることになる。

そこで、最後にこの圧縮圧残差波形をメモリ５９を通過
させた後、ＰＡＲＣＯＲ合成器１１に入力すれば、結果
としてメモリ１２に１フレ一ム分の合成波形が得られる
。

以上の説明において、ＰＡＲＣＯ几分析器７、ＰＡＲＣ
ＯＲ合成器１１、重み付はフィルタ１３゜１３′は公知
なので実現用能であるＯさらに重み付はフィルタに与え
るＬＰＣパラメータα＋　（ｉ＝１．２．・・・、ｐ）
をめるＬＰＣ分析器３２も公知なので実現可能である。

次に、前述の■の残差パルスを一度に所定の本数（Ｍ本
）抜く方式（同時抜取法）について説明する０ 全体構成は、前述の■遂次抜取法と同様、第６図に示す
とおりである０■との相違点は誤差最小値探索部１０の
機能であり、その内容は第９図〜第１１図に示すとおり
である。■方式については■方式と異なる部分について
のみ説明する。第９図は県差最小値探索部１０の詳細を
示したものである。図中のカウンタ３１′、からの出力
値Ｉは。

クロックＣＬＫに同期して０，１，２．・・・、Ｃの順
に変化していく。ここにＣはＮ個の残差パルスの中から
Ｍ個を抜取る組合せの数で である・Ｉ＝Ｏとなるのは、初期設定のとき、および後
述の組合せ発生部３３から、すべての組合せの発生終了
を知らせるフラグ（Ｉｏｕｔ　＝０’）が出力されたと
きであり、これによりカウンタ３１′はリセットされる
。組合せ発生部３３では、上記カウンタ３１′から出力
されたＩの値に対応する上記組合せＩＣ０ＮＢＩ（１）
、ＩＣＯＭＢＩ（２）、・・・。

Ｉ　ＣＯＭＢ　Ｉ　（Ｍ）　が出力される。第１０図は
Ｎ＝５、Ｍ＝３とした場合のＩの値（Ｉｉｎで表わした
値）とそれに対応する組合せＩ　Ｃ０ＮＢ　Ｉ　［１）
。

ＩＣ０ＶＩＢＩ（２１，ＩＣＯＭＢＩ（３）の値を例示
したものである。ここでＩｏｕｔと゛書いであるのは、
組合せ発生部３３で組合せ発生終了後に更新された工の
値であり、■の値として０〜Ｃ−１が入力されたとき、
これに１加えられたものが出力される。

ただし■−Ｃが入力されたときには・すべての組合せの
発生が終了したことを示すフラグとしてＩｏｕｔ＝０　
が出力される。この組合せ発生部３３を動作させるに先
立ってＮおよびＭの値は予め与えておく。組合せ発生部
３３を実現するには、たとえばマイクロ・コンピュータ
などを用いて第１１図のフローチャートに示すような処
理を実行すればよい。このようにしてまった組合せＩＣ
ＯＭＢＩは、　＞ｖ　６　＋ｗのメモリ９内のレジスタ
の番地指定に用いられる。すなわち、Ｉ　ＣＯＭ　Ｂ（
１）。

Ｉ　ＣＯＭ、Ｂ　Ｉ　（２）、・・・、ＩＣＯＭＢＩ（
Ｍ）の値で指定した番地の上記レジスタの値をＯに置換
えることにより、それに対応する残差パルスは取除かれ
る。

す＼゛ かくして、同時にＭ個の残差パルスの抜取られることに
なる。なお、複数量の番地指定を同時に実行することが
困難であるならば、８１９図のクロックＣＬ　Ｋの１周
期内にＩＣ０ＮＢ　工（１１，Ｉ　ＣＯＭＢ　Ｉ（２）
、・・・、ＩＣＯＭＢＩ（Ｍ）の川内に夕、（ひ、モパ
ルスを抜いていけばよい。このようにして一部取除かれ
た残差パルスを音源として音声合成を行い誤差を評価す
る動作は、■方式の場合と同様である。このとき第９図
において誤差εがメモリ２９の値より小さいときにメモ
リ３０′にラッチされるのは、これまでの計算で最小誤
差を与える抜取り残差位置の組合せである。かくしてＩ
’＝０．１，２．・・・。

Ｃ−１まで誤差の比較が終了すると、最終結果としてメ
モリ３０′にはすべての組合せのうちで最′小誤差を与
える抜取り残差位１θの組合せＲが格納され、メモリ２
９にはその最小誤差値が格納されている。この直後から
次のフレームでの誤差計算が開始するまで（したがって
メモリ３０′の内容がクリアされる前）に上記組合せＲ
が第６図のメモリ８に与えられ、それに対応する残差パ
ルスが抜取られる。このようにして？ｊ１られた最適抜
泡り後の圧縮された残差パルスは合成器の駆動音源とし
て用いられる。第９図に立ち返り、前にも述べたように
、すべての組合せ発生が終了すると組合せ発生部３３か
らＩｏｕｔ＝Ｏが出力されるので、この情報を利用して
、カウンタ３１′、メモリ２９カどのリセットが行われ
る。このときカウンタ３１′には０が、またメモリ２９
にはＥΔ・ＩＡＸの値がセットされる。

次に・残差抜取数Ｍを音声情報から適応的に決定する方
法を説明する。

第１２図は、第３図と同様残差パルスを左から右へ、振
幅値の小さいものから大きいものへ順に並べたものを包
絡線により示したものである。第１２図（ａ）の１１１
Ｔ＋□は・該短区間の残差パルスの振幅の最大値であり
、ｕｔｈは残差抜取り操作により。

この値未満の振幅値の残差パルスが抜取られる最大本数
Ｍで抜取り操作を打切るという、■長幅のしきい値であ
る。ｕｔｈの値の定め方の１例を示すと、次式のように
なる。

ｕ　ｔｈ＝　ｒ、　＠　ｕｍａｘ　（５）ここに、ｒｌ
は０＜ｒｌ＜１なる定数である。

ｕｔｈを決定する他の例を示すと１次式のようになる。

１１ｔ）、＝ｒ２°ｕ（６） ここに、ｒ２はｒ２＞Ｏなる定数、Ｕは残差振幅の長時
間平均値である。なお、（６）式は、ｒ２の選び方や音
声信号のレベルによっては、ｕｔｈの値が”＋１＋ｍＫ
の値を超えることがある。この場合は全残差パルスを抜
取ることになり１合成器を駆動する音源がなくなり不都
合である。したがって（＋（１）式を用いるときには、
最大残差抜取数Ｍｍａｘ　（Ｍｍ、、　＜Ｎ）を予め定
めておき、（６）式の引算の結果、もしＭ　＞　Ｎ）ｍ
ａｘなるＭを与えるＩＩｔｈがまったときには（６）式
によらずＭｍＭｍａｘに定めることとする。

（６）式は、長時間の音声波形の中で、音声の品質の影
響は、振幅の大きい部分でより多く受けるので、残差伝
送４４：ハ・音声の振幅の大きさに対応して増加させる
という考えに基くものである。なお、ｕｔ＋Ｉｆ：必ず
しもＵに比例して定める必要はなく・ｕｔｈ　＝　ｒ２
６　ｆ　（ｕ）　（６）’としてもよい・ここにｆ（ｕ
）ＶＪ、ｕの一価の非線形増加関係である。

（５）式によるＬＩｔｈをめ方は口１算が簡単であるが
・ｕｍａＸ　の値のばらつきに左右され易いという難点
がある。そこでより安定にＭの値をめる方法を次に説明
する。いま・小さい方から大きい方へ並べた残差パルス
の振幅値をｕ１８９吋、・・・、福。

・・・、　１１Ｎ（＝　ｕｍａｘ　）で表わすものとす
る。基本的な考え方は、第１２図（ｂ）においてＳ＋／
Ｓを一定になるように’Ｍの値を定めるということであ
る。

ここに。

Ｓ＝Ｓ＋＋８２（−Σ　ｕｂ）　（９）ｋ＝１ である。これは、音声の品質上重要な情報量は。

振幅の大きい残差パルスの振幅値の総和に比例するとい
う考え方に基くものである。この演算が安定である理由
は、Ｓｌ’ＰＳの計算が総和をめる演３つ、であり・ば
らつきを平滑化する機能があるからである。

上記説明したｕｔｈをめる方法は・音声の品質を表わす
物理量と直接に対応が付きにくいという欠点がある。そ
こで、音声の品質を表わす諸量によりＭの値を決定する
方式を示す。

音声の情報として重要でたい振幅の小さい残差パルス列
は白色雑音と見なすことができる。したがって全く圧縮
していない残差パルス列を雑音のない信号と見た場合、
上記小振幅の残差ノ（ルスを抜取る操作は・信号に白色
雑音を一１倍して加えたものと等測的に等しい。したが
って１合成音声の品質をＳ／Ｎ比として評価するのは自
然である。

このような考え方に立てば、残差抜取本数Ｍは。

次式で定義するＳ／Ｎ比を超えない最大抜取本数として
定めればよい。

Ｓ／Ｎ＝２０１ｏｇ　−（ｄＢ）　（１０１σ２ ここに であり、σ、σ２はそれぞれ信号および雑音の標準偏差
を表わしている。ただし、それぞれ信号・雑音の直流成
分はＯとして計算している。

更に、もう一つの方法は残差抜取数を原波形と合成波形
の誤差に依存して決定するという方法で・例えば（１）
式の誤差εを用いれば。

ε≦ε＊ｈ　（１３） なる最大抜取本数として残差抜取数Ｍを決定すればよい
・ここで６ｔｈはしきい値である・勿論誤差は、（１１
式で示した波形誤差に限定されず・スペクトルひずみ尺
度など他の誤差で評価してもよい。

以上説明した実施例以外に、残差振幅情報あるいは誤差
情報の代りに・原音声波形・合成音声波形などの情報を
基に抜取本数Ｍを決定する、さまざまな変形方式が存在
する。

上記の抜取本数Ｍをめる一連の計算は、四則演算器、メ
モリ、テーブル参照、比較器などにより容易に実行する
ことができる。例えば・（６）７式のｆ　（ｕ）は、ｆ
（ｕ）を関数テーブルとして用意しておき、テーブル参
照によりめればよい。また（１υ（１３式においては、
平方根の演算を行わずσ２およびσ：　をめておき・細
穴の代りに Ｓ／Ｎ＝１０Ｌｏｇ′”７　（ｄＢ）　（１０）’σ２ を計算すれば、演算計を減らすことができる。

なお、残差パルス等の信号の振幅を小さい方から大きい
方へ順に並べる処理は、公知のソーティング手法を用い
れば実現できる。

第１３図は第２の実施例の構成図を示したもので、第１
の実施例との違いは、振幅補正を省略したということで
ある。すなわち、（１）式においてａ＝１とした場合の
式 を誤差の評価式として用いたということである。

振幅補正を省略した場合５．、Ｉ振幅誤差は省略しない
場合より大きくはなるが１回路構成を大幅に簡略化でき
るという長所が生れる。第１３４図と第６図の違いは、
第１図においてａを計算する回路構成。

すなわち、計算回路１９．メモリ２７・および掛算器１
４を取除いたということを２重み付はフィルタ１３．１
３’を１つにまとめたということである。これにより回
路構成が大幅に簡略化されている。なお重み付はフィル
タを１つにまとめられるのは、このフィルタが線形フィ
ルタである場合に限られる。すなわち１重み付はフィル
タのインパルス応答をｗｊ、ＸｊとＭＪのたたみ込み演
算をＸｊ■Ｗｊで表わせば、　Ｘｊ、　ＸＪ　は定義に
より。

Ｘｊ＝Ｘｊ■Ｗ　ｊ　（１４） ｘｊ＝ＸＳ■町　（１５） で表わされる。これを（１）７式に代入し、式の線形性
を考慮に入れて（１）７式を整理すれば・を得る。（７
）式は、原波形Ｘｊ　および合成波形のおのおのに重み
付けを行ってから引き算を行うのではなく、引き算を行
ってから重み付けを行えばよいことを示しており・これ
を図示したのが第１３図の加算器１８・重み付はフィル
タ１３の部分であるＯ 以上が重み付はフィルタを１つにまとめられる根拠であ
る。

第１４図は第３の実施例の構成図を示しだもので・第１
および第２の実施例との違いは・誤差の評価式として・
成形誤差の代りに（８）式で示されるスペクトルひずみ
尺度ＳＤを用いた点であるＯすなわち・ （１７） ここにＸＩ、　Ｘ’、はそれぞれ原波形Ｘｊおよび合成
波形ｘ１のフーリエ変換・八′はＸＩあるいはＸＳのデ
ータの個数である。波形誤差とスペクトルひずみ尺度と
の特性上の相違は、波形誤差はスペクトルの振幅成分と
位相成分が共に誤差の中に盛込１れているが、スペクト
ルひずみ尺度はスペクトルの振幅成分めみを評価する尺
度であるという点である。さらに・スペクトルひずみ尺
度は信号値の対数をとっていることより、一般に大きい
パワーをもつホルマント成分が抑制され・零が相対的に
強調されるという特性を有している。以上より両誤差尺
度により得られる圧縮化残差波形の性質は一般に異なっ
たものとなる。演算量の観点から言えば、スペクトルひ
ずみ尺度では窓かけ、ＦＦＴ演算、対数演算などを実行
しなければならないので、波形誤差に比べて演算量は膨
大なものとなり著しく不利である。その反面、零が強調
されるので、零の情報が品質上重要な鼻音や無声破裂音
などの品質を適切に評価することができる。

以下、第１あるいは第２の実施例と異なる部分について
のみ説明する。第１４図では２重み付けおよび振幅補正
を施した例について説明する。このとき、（８）式にお
いてＸｌの代りにＸＩ（ｘｊのフーリエ変換）−ＸＩの
代りにａＸＩ（ｘ、のフーリエ変換に振幅補正係数を乗
じたもの）を用いることになる。第１４図において・原
波形を重み付はフィルタ１３′に通過させた出力波形）
Ｊに対して、ハニンク窓、ハミング窓等の公知の窓かけ
処理を施す。これは波形を短区間で切出したために生ず
る切出し端の不連続の影響を和らげるだめの処理であり
２窓かけ回路３４により実行する。次に窓かけ処理を施
した後の波形に対してＦＦＴ演算器３５によりＦＦＴ演
算を適用し、Ｘｊの振幅スペクトルｌ　ＸＩｌをめ、−
タんバッファメモリ３６に格納しておく。次にバッファ
メモリ３６よりｌ　ＸＩｌを１要素ずつ取出し、常用対
数計算回路３７により、その常用対数をめる。同様にし
て、合成波形に重み付けを施し、振幅補正係数を掛けた
波形ａＸｊに対しても・３４’、３５’、３６’。

３７′により順次窓かけ・ＦＦＴ、バッファメモリへ格
納、要素の常用対数計算を行っていく。次に常用対数計
算回路３７．３７’からの出力を加算器１８を用いて減
算し・、該要素のｔｏｇｔｏｌａＸｌｌさらにこの値を
掛算器３８により２０倍し、続いて掛算器１５により２
乗した結果の値をメモリ１６に格納しである値（初期値
は０）と加算器１７により足し合せ、その値を改めてメ
モリ１６の上記の演算をｉ＝１からｉ−Ｎ’まで繰返せ
ば。

最終的にメモリ１６にスペクトルひずみ尺度の値をめる
ことができる。但しここでは演算を簡略にするためにＮ
′で割る処理と平方根をめる処理は省いている。スペク
トルひずみ尺度値をめる目的が・誤差を最小とする抜取
残差をめることであるので、値の相対比較さえ出来れば
よい。

したがって上記の演算を省略しても何ら支障はない。

上記演算は、０９式の値をめる１例を示したもので２０
７）式を演算する手順は本実施例が吃−の方法ではない
。例えば加算器１８で引算を行う代りを行ってもよい。

また、窓かけ処理、ＦＦＴ演算などを２つの回路で行わ
ず１つに共通化してもよいＯ 勿論１本実施例は、重み付はフィルタを省略した場合・
振幅補正を行わない場合等にも適用出来、組合せにより
さまざまな変形が存在する。

残差パルスの抜取方法についても、遂次法事法。

同時抜取法のいずれにも適用可能である。

なお１重み付はフィルタについては、必ずしもＮｏ１ｓ
ｅ　Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｐｉｌｔｅｒに限定される必
要はない。例えば、ローパス・フィルタを用いれば、ベ
ースバンド（ＩＫＨ２以下の周波数成分）のみを強調で
きるので、ピッチ周波数成分を強調して評価することが
できる。すなわち、残差パルスのうちでピッチの情報を
担うパルスの欠落の有無をより忠実に評価する尺度を構
成することができる。

このように周波数のどのような特徴を強調したいかによ
って、任意の重み付はフィルタを用い得る。

今まで述べてきた方法は、誤差を計算するたびに合成処
理を実行しなければならない。演算量の多い合成処理を
誤差計算回数だけ実行する計算回数の総和は莫大な数と
なり、処理時間も長大なものとなる。そこで、前もって
合成器のインパルス応答をめておくだけで・後は合成処
理は全く行わずに誤差を計算する。以下その原理につい
て述べる。誤差εの一般式は（１）式で示される。そこ
でＸｊと）Ｊとの関係、あるいはＸｊとｘｊとの関係は
、ＷｊをＷ（Ｚ）のインパルス応答とすれば、それぞれ
ａｓ、　（１’Ｊ式に示すたたみ込みで表わされる。

壕だ、原音声信号ＸｊのＺ変換をＸ（Ｚ）、　残差信号
ＩＪのＺ変換をＵ（Ｚ）とすれば、Ｕ（Ｚ）は線形予測
分析フィルタＧ−’（Ｚ）の出力であるからＸ（Ｚ）と
Ｕ（Ｚ）の関係は Ｕ　（Ｚ）　＝　Ｇ−’　（Ｚ）　Ｘ（Ｚ）　（２０）
で表わされる。したがって Ｘ　（Ｚ）　＝Ｇ、（Ｚ）　Ｕ　（Ｚ）　（２１）が成
立する。ただしＧ（Ｚ）はＧ−’（Ｚ）の逆フィルタ、
すなわち合成器の伝達関数である。１２◇式を時間領域
で表現すると、Ｇ（Ｚ）のインパルス応答をｇｊ　とし
てに）式で表わされる。

一方、圧縮された残差信号をｕｌ　で表わせば、合成音
声信号　Ｓは（２３）式で表わされる。

ただし・抜取る残差パルスの個数をＭ−に番目に抜取る
残差パルス位置をｒｌｋで表わせばＵ（は。

ここにδ□、ｎはクロネッ力−のデルタ・すなわちδｌ
Ｔｌｌｎ＝ｌ（ｍ＝ｎ）、　δ、、、ｎ＝０　（ｍ’＝
ｎ　）テする。（２４）式を（２３）式に代入して整理
するとＸ′は次のようになる。

Ｘ３　＝　ｘｊ　−１１（Ｍ）　（２５）ここに Ａｊ（Ｍ）Ｍ　Ｅ　ｕｎｋｇｊ　Ｊ。

ｈ＝ｔ　（２６） （ａ）式から、　Ａｊ（Ｍ）は、抜取られた残差パルス
を音源として駆動して得られた合成器の出力波形、すな
わち残差パルスを抜取ることにより発生した音声信号の
誤差成分となっている。

いま、（１）式の誤差εを抜取り個数に依存する”Ｉ・
という意味で改めてε（Ｍ）と表わせば、ε（Ｍ）は（
１８）　、　（１９）　、　（２２）　、　（２５）お
よび（２６）式を用いて（１）式を整理すると（２７）
式のようになる。

であり、ｈｊは合成器と重み付はフィルタＷ（Ｚ）を縦
続接続させた系、す々わち１１（Ｚ）酋Ｇ（Ｚ）Ｗ（Ｚ
）のインパルス応答である。ただし、重み付けを行わな
い場合、すなわちＷ（Ｚ）：１の場合はｈｊＦｉｇｊに
等しくなる。

次に（２７）式からａを消去することを考える。まず、
振幅補正を施さない場合は次のようになる。

振幅補正を施さない場合はａ＝＝１であるから（２７）
式はさらに次のように簡単になる。

ここで ｆｊ（Ｍ）：Σ　ｕｎｋＪ−ｎｋ（３０）ｋ＝１ ト置くト、ｆＪ（Ｍ）　は残差パルスを抜取ることによ
り発生した音声信号の誤差成分に重み付けを施して表現
したもので１重み付けを施さない場合のｔｊ（Ｍ）　（
（２６）式）に対応するものである。

次に、振幅補正を施した場合は次のようになる。

振幅補正係数ａは、（１）式においてεの最小値を与え
る解として与えられる。したがって（１）式において と置けば、ａは次式のようにまる。

ここで、（１８）　、　（１９）　、　（２５）　、　
（２６）　、　（２８）および終曲に次の（１６）式が
得られる。ただし評価区間の有限長演算打切りにより生
ずる誤差は無視している０ Ｘｊ＝　Ｘｊ−ｆ　ｊ（Ｍ）　（３２）この式を（１５
）式に代入すれば、ａは次のようになるＯ さらに（３２）　、　（３３）式を（１）式に代入して
整理すれば・誤差の式として最終的に次式を得る。

ここに Ｂ＝　Σ　（ｆ　ｊ（Ｍ）　）２（３７）ｊ＝１ 以上で誤差を計算することができるわけで、以下にこれ
らの誤差の式を用いて誤差の最小値を与えるＭ個の除去
パルス位置ｎ　ｋ（ｋ　＝　ｌ　、　２．・・・、Ｍ）
をめるアルゴリズムについて説明する。

まず逐次抜取法について説明する。逐次抜取法は、（２
９）式あるいは（３４）式において、逐次的にそれぞれ
ε（１）、ε（２）、・・・、ε（Ｍ）の最小値をめつ
つパルスを抜取っていく処理である。

振幅補正を施さない場合、　（２９）式を書き直すと次
のようになる。

（２９）　’ ここで（）内の第１項は直前までのステップで既に抜取
られたパルス、すなわちｕｎｋ＝Ｏ（ｋ＝１．２．・・
・、Ｍ−１）なので０となる。したがって（２９）’式
は・ となる。パルスの抜取りは、評価区間の端部の影響をで
きるだけ受けないようにするため一評価区間［１，Ｌｌ
の中心部付近の一部の区間［”ｓ。

”２　）で行うこととする。ここで・ ｎ　１≦ｎ　Ｍ≦ｎ　２（３９） １　＜＜　ｎ　１＜　１２　＜＜　Ｌ　（４０）である
。（２６）式の条件エリｈｊはｊキＬではほと値はｎＭ
の値に関係なくほぼ一定となる。そこでと貿き、この式
を（３８）式に代入すれば次式を得る。

ε（Ｍ）　＝に−ｕ−Ｍ（４２） （４２）式は、直前管でのステップで既に抜取られＯと
置き換えられたパルスを除いて、抜取区間［”＋　１　
”２］　内で振幅が酸も小さいパルスを取除けば、抜取
りにより生ずる誤差が最小となることを示している。す
なわち、振幅補正を施さない場合の逐次抜取法のアルゴ
リズムは、抜取区間内で振幅が小さい順に所定の数だけ
残差パルスを取除く、というものである。これは極めて
単純なアルゴリズムであり、誤差計算すら必要としない
のが大きな特長である。この方式を次に述べる振幅補正
を施した場合の逐次抜取法と区別するために特に「小振
幅順残差抜増法」と呼ぶことにする。

これに対して振幅補正を施した場合の逐次抜取法を「補
正付逐次抜つ法」と呼ぶことにする。

振幅補正を施した場合、上で述べたのと同じ理由でｆｊ
（Ｍ）は次式のようにｆｆ１ｉ略化できる。

ｔｊ　（Ｍ）　＝　’ｎｕ　’１ｊ−ｎｕ　ｅηｊ、　
”Ｍ　（４３）−’、’Ｈ，ｋ　＝　ｕｋｈｊ−ｈ　（
４３）’（３５）　、　（３７）式におけるｆｊ（Ｍ）
として（３０）式の代りに（４３）式を計算することに
より演算量を減らすことができる。なお、　（３６）式
におけるＡは八−−Ｓに関係なく一定値であるから前も
って一回だけ計算しておけばよい。またφは前もって（
４３）’式を計算してηｊ、にの２次元のテーブルを作
成しておき、Ａ−４＞−ｓ時に各パルスごとに（３５）
式をＸｊとηｊ＋にの積和として割算すればよい。同様
にＢはＡ−１ｐ−ｓ時にηｊ、にの２乗和として計算す
ればよい。

次に同時抜取法について説明する。同時抜取法とは、（
２９）式あるいは（３４）式で表わされるε（Ｍ）の値
を増除くＭ個のパルスの起り得るすべての組合せについ
て計算し・　ε（Ｍ）の最小値をめこのときの除去パル
ス位置をめる処理である。

振幅補正を施さない場合、ε（Ｍ）を（２９）式により
計算してε（Ｍ）の最小値をめる。

また振幅補正を施した場合、ε（Ｍ）を（３４）式によ
り計算してε（Ｍ）の最小値をめる。ただしｆ　ｊ（Ｍ
）の値は（３０）式によりめる。

上記のように同時抜取法は、逐次抜取法のような式の簡
略化ができないので、ε（Ｍ）をめる演算量そのものも
遂次抜取法より大きくなる。ただし、逐次抜取法の場合
と同様にＡ−１，−８に先立ってηｊ＋にテーブルを作
成しておけば、Ａ−１）−８ごとにηＪ＋ｋを計算する
場合より著しく演算量が減少できる。

第１５図は第４の実施例を示したもので２音声分析およ
び音声合成の具体例としてＰＡＲＣＯＲ分析器、ＰＡＲ
ＣＯ几合成器全合成器た分析合成系について説明する。

スペクトル・エンベロープ情報と音源情報を分離するこ
とを基本とする生成源処理の分析・合成器であるならば
ＰＡＲＣＯＲ分析・合成器の代りに用いることができる
（実施例５以降についても同様）。以下の説明は音声デ
ータから切出された短区間（１フレーム）音声データに
ついての一回の処理内容についてであって・全音声区間
については・以下に説明する処理を繰返し実行すればよ
い（実施例５以降についても同様）。

残差パルスの抜き方については、前述の０１本ずつ誤差
εの最小値をめながら所定の本数（Ｍ本）まで抜いてい
く方式（遂次抜取法）と、前述の＠一度にＭ本抜く方式
（同時抜取法）の２方式を例示する。以下の説明では、
１フレーム内の抜取り対象の残差パルスの総本数をＮ本
とする。ここで評価区間データ数りと上記Ｎとの表記が
異なるのは、評価区間と残差抜取区間とは必ずしも一致
しないからである。一般に残差抜取区間は評価区間内に
含まれる。

以下、■の残差パルスを１本ずつ誤差εの最小値をめな
がら所定の本数まで抜いていく方式（遂次抜取法）につ
いて説明するＯ まず、切出された１フレーム音声データ（原音声）は、
メモリ６に格納される。次にメモリ６に格納された音声
データＸｊはＰＡＲＣＯＲ分析器７に入力され、ＰＡＲ
ＣＯＲ分析によりＰｌｔＣＯＲ係数に＋　（＋　＝１　
＋　２　＋・・・、ｐ）が計算され、同時にＩ）　Ａ　
ＲＣＯＲ分析器７の出力信号として残差信号ｕｊがめら
れる。残差信号ｕｊは、−たんメモリ８に格納される。

以上の演算は１フレームにつき唯一回だけ行われる。次
に、メモリ８に格納されている残差信号はそのままメモ
リ９に転送される０しかる後に・誤差最小値探索部１０
の中に設置されているカウンタ値ＣＮで指定されるメモ
リ９内の番地のレジスタにＯを書き込む。この動作はメ
モリ９に書込まれている残差パルス列ｔｌｊ（ｊ＝１．
２．・・・、Ｎ）中のｊ＝ｃＮの残差パルスを抜取る（
すなわちｕｃＮ＝０とする）ことを意味している。ここ
でＣＮＯ値は・抜取り対象残差パルスの時間方向並びに
対応して、クロックの起動によりＣＮ＝１．２．・・・
、Ｎまで順次変化する。

すなわち、メモリ９内では・クロックの起動ごとに・残
差パルスがｕｌ　＋　’２　＋　”１１　＋・・・、ｕ
Ｎの順に０に置き換えられる。第１回目の誤差計算前に
はカウンタ値ＣＮはリセットされＣＮ＝１にセットされ
る。従って第１回目はＣＮ＝１であるからｕ、＝Ｑとし
た場合の誤差が計算される。誤差計算は以下のとおりで
ある。すなわち、ｕｊのうちの抜取るべき１本のパルス
を上記と同様にカウンタ値ＣＮにより指定することによ
り、抜取残差選択回路１３により抽出し、同回路１３内
のメモリに格納する。−男前に１）Ａｌｌ、Ｃ（ｌ　分
析器７によりめたＰＡＲＣＯＲ係数ｋｔ（ｉ＝１．２．
・・・。

ｐ）の値をＰＡＲＣＯ几合成器１１′に与え、この合成
器１１′に音源として単位インパルス信号を入力して得
られたインパルス応答波形ｇＪを重み付はフィルタ１４
に入力し、その応答波形としてｈｊを得、メモリ１５に
格納する０々おこのｈ３をめる処理は、Ａ−１＞−８に
先だって１フレームに唯一度だけ実行しておけばよ１０
次にこのｈｊと先程求めた抜尉残差パルスＬｌｎいを用
いて。

（Ｍ＝にとして）抜取誤差成分計算回路１６により（４
３）式を計算しｆｊ（Ｍ）を得る。なお、この計算はＡ
−１７−８中に行ってもよいが、前にも述べたようにＡ
−１７−ｓに先立って上の方法により（４３）’式のη
１＋にテーブルを作成しておき、Ａ−／＞−８時にはテ
ーブル検索のみによってｆｊ（Ｍ）をめるようにした方
が処理が速くなる。他方、Ａ−ｂ−ｓに先立って予め原
音声波形Ｘｊ　より。

重み付はフィルタ１４’　（１４と併用してもよい）処
理を施した音声波形Ｘｊをめ、メモリ１７に格納してお
く。このＸｊと先に述べておいたｆ　ｊ（ｈａを用いて
、誤差計算回路１８により、（３５）〜（３７）式を計
算し、さらにこれらを基に（１８）式を計算して誤差ε
（Ｍ）をめる。このとき、前に述べたように（２０）式
のＡはＡ−レーＳに先立って計算しておいた方が処理速
度が速くなり望ましい。

以上によりまった。ｕｊ　を抜取ったときの誤差ε（Ｍ
）は、誤差最小値探索部１０に入力される。

第８図は誤差最小値探索部１０の詳細図であり、ここで
は（（Ｍ）が前回までに演算された誤差最小値（メモリ
２９に格納されている）よりも小さいか否か比較器２８
により比較される。もしそうであれば比較器２８からラ
ッチ信号Ｌ’Ｔが出力されここで計算したε（Ｍ）の値
が誤差最小値としてメモリ２９に更新登録され５回時に
そのときのカウンタ値ＣＮもメモリ３０に更新登録され
る。ただし・第１回目の誤差計算においては、メモリ２
９に予めセットしである。ε（Ｍ）の値とはなり得ない
十分大きい値ＥＭＡＸとの比較であるため必ずε（Ｍ）
の値およびＣＮ＝１が登録される。

以上の誤差計算処理を第８図のクロック信号ＣＬＫに同
期させてカウンタ値ＣＮ＝１からＮ回繰返す。このとき
１回の誤差計算が終り誤差最小値が確定してから２回目
の誤差計１７が始まるまでの間に、第６図のメモリ９の
内容をメモリ８の内容に書き換えることによりリセット
、−しておく。

このようにしてＮ回の誤差計算が終ると第５図のメモリ
３０には最小誤差を与える残差パルス位置Ｒが格納され
ている。そこで次のステップに入る前に第６図のメモリ
８の中のＲで指定された番地のレジスタの値を０に置換
える。かくして第１段階における圧縮化残差波形は、メ
モリ８に格納されることになる。このようなステップを
Ｍ段階繰返せば、最終的にＭ本法事った所望の圧縮化残
差波形は、メモリ８に格納されることになる。そ圧 こて、最後にこの圧ｍｙ、差波形をメモリ９を通過させ
た後、ＰＡＲＣＯＲ合成器１１に入力すれば、結果とし
てメモリ１２に１フレ一ム分の合成波形が得られる。

以上の説明において、ＰＡＲＣＯＲ分析器７゜Ｐ　Ａ　
Ｒ，ＣＯ几合成器１１１重み付はフィルタ１４゜１４′
は公知なので実現可能である。また、重み付はフィルタ
に与えるＬＰＣパラメータα１（ｉ＝１．２．・・・、
ｐ）をめるＬＰＣ分析手段も公知なので実現可能である
。さらに、第３図の誤差計算部１９における演算（３４
）〜（３７）式１４３）。

（４３）’式等はすべて公知の四則演算手段により実行
できるので実現可能である。

第５の実施例は、■の同時抜取法において、振幅補正を
省略した場合の例である。すなわち、（１）式において
ａ＝１とした場合の式 Ｌ　〜　〜〆 ε＝　Σ（ｘｊ−ｘ　３１２（１）’ ｊ＝１ を誤差の評価式として用いた場合の例である。この場合
、振幅誤差は省略しない場合より大きくはなるが、回路
構成を簡略化できるという長所が生れる。以下に、第１
の実施例と異なる部分に限り説明する。

第５の実施例の回路構成は・第１５図において重み付は
フィルタ１４′およびメモリ１７を省いたものに等しい
。

第４の実施例と同様の手順に従ってｆｊ（Ｍ）をめた後
・誤差計算回路１８ＶＣ，より、（３４）式を計算しな
いで代りに（２９）式を引算すれば誤差ε（Ｍ）がする
。（２９）式は公知の四則演算手段で実行できるので・
実現可能であるオ 第６の実施例は、■の逐次抜取法において・振幅補正を
省略した場合の例で、第５の実施例同様誤差は（１）′
式により表わされる。ただし・この場合は１発明の詳細
な説明のところで述べたように、誤差式ε（Ｍ）は究極
的に（４２）式で表わさ６れ、「抜取区間内で振幅が小
さい順にＭ木桟差パルスを増除く」処理に帰着でき・誤
差計算すら不要々極めて単純かつ演算量の少々い処理と
なる。この処理を実現する方法の例を第１６図および第
１７図を引用して説明する。

Ｐｒ５１．ｆｊ１図において 第４の実施例と同様、メモリ６中の原音声波形をＰＡＲ
，ＣＯＲ分析器７により分析し残差波形ｕｊをめメモリ
８に格納する。残差波形は別続きメモリ９にも格納し、
小４辰幅順抜増制御部３４により振幅の小さい方から順
に番号を付したＭ木の残差パルスの位置ｎｋ（ｋ＝１．
２．・・・、Ｍ）　を指定し、メモリ９中のｎｌ（の位
置のレジスタの内容をＯに１４換えることにより、その
位置の残差パルスを消去する。なおメモリ８は非圧縮残
差格納用に設けであるだけなので、この機能をメモリ９
と兼用してメモリを１つに減らしてもよい。次に小振幅
順抜取制御部３４の機能について第１７図を引用して説
明する。残差波形ｕ１は−たんバッファメモリ３５に格
納しておく。−チず１１　ｊをソーティング手段３６に
より、振幅の小さい順に並べなおす。この並べなおした
残差パルス列を、振幅の小さい順に１１．、ｕ２．・・
・、ｄ、・・・　、Ｗ（＝ｕ　ｍａｘ　）と呼ぶことに
する。これらｔ＋　ｋ（ｋ　＝　ｌ　。

２、・・・、Ｎ）はメモリ３７に格納される。次に予め
設定しておいた残差抜取り本数Ｍでメモリ３７中のアド
レスを指定する。この指定されたアドレスの残差振幅を
ＩＩＭとし、特に残差４辰幅のしきい値と呼ぶことにす
る。しかる後に、クロックＣＬＫによりカウンタ３８の
値を１．２．・・・ｌ　ｊｃｌ・・・。

Ｎの順に変化させる。このカウンタ値」Ｃに対応した残
差パルスｕｊｅをバッファメモリ３５よりアドレス指定
により読出し、前にめだしきい値ｕＭと比較器３９によ
り比較する。そしてｕＭ≧ｕｊｃを満足したときにラッ
チ信号ＬＴを出力する＋＋−〆 ようにしておき、このときに限りメモリ４０に格納され
だカウンタ値ｊｃを残差抜取位置ｎｋとして出力する。

一←の例は、残差抜取本数Ｍを何らかの手段によって予
め指定した場合の例であるが、Ｍを指定する代りに、残
差振幅のしきい値ｕＭを他の手段によって指定してもよ
い。このときソーティング手段３６およびメモリ３７は
不要となる。

上の実施例において、ソーティング手段３６は公知のソ
ーティング法により実行できるので実現可能である。

以上述べた処理にエリ得られた圧縮化残差波形ｕ１はＰ
ＡＩ’ＬＣＯＲ合成器１１　（紀ｔ　６１’９）ノｆｉ
として印加され、１１の出力としてｌフレーム分の合成
音声波形ｘ１が得られ、メモリ１２に格納される。

第１８図は、補正付逐次抜取法（実施例１における逐次
抜取法）および同時抜取法（実施例４における同持抜増
法および実施例５）の誤差ε（Ｍ）の計算回数を２１フ
レーム内の抜をり対象の残差パルスの総本数Ｎと残差パ
ルス抜取本数Ｍをさまざまな値に選んだ場合について示
したものである。

この図よりε（Ｍ）の計算回数はＮの減少に伴い。

いずれの抜取法でも著しく減少することがわかる。

そこで、残差抜取区間をに個の小区間に分割しくその小
区間に含まれる抜Ｊｌ’７り対象の残差パルスの総本数
をそれぞれ２Ｉ’Ｔ＋　＊　Ｎ２　＊・・・、Ｎｋとす
る）、各区間ごとにＡ−ｂ−ｓを実行すれば、演算量の
大幅な減少が期待できる。ここで、分割は一般に等分割
でなくてもよい。もし等分割の場合はＮ＋＝Ｎ２＝・・
・−Ｎｋ◇口となる。すなわち、艮 で計算することができる。この実施例４に示す方式を分
割Ａ−ｂ−ｓ法と呼ぶことにする。

以上の第４．第５の実施例において、重み付はフィルタ
を省略することもできる。この場合は第１５図において
１４および１４′が省略でき回路が簡単になる。

以上説明したごとく、本発明によれば、音声の品質上重
要な情報のみを有効に残し、不要な部分を取除Ａた残差
パルスを１合成器の音源として用いることができるので
５合成音声を高品質に保ちながら、有効に音源情報の圧
縮を行うことができる。これにより、パラメータの情報
伝送量の低Ｍ化を図ることができる。

特に分割Ａ４−８法の効果の一例を示すと。

Ｎ＝４０本、Ｍ＝２０本、に〜４の歩合、分割しない場
合に比して次のようにε（Ｍ＋の計算回敷が減少する。

補正付逐次抜取法　０，２６　倍 同時抜取法（補正付無共）　０．７３Ｘ１０−’倍”引
用文献 １ｉ、Ｓ、　Ａｔａ　Ｉ　ａｎｄ　Ｊ　、Ｌ　ｌ（、ｅ
ｍｄ　ｅ　：　Ａ　ｌ’Ｊｅｗ　Ｍｏｄ　ｅ　１０ｆ、
Ｔ、ＰＣ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　
Ｎａｔｕｒａｌ　−８ｏｕｎｄｉｎｇ　５ｐｅｅｃｈ　
ａｔ　ＬＯＷ　Ｂｉｔ　Ｒａｔｃｓ。

Ｐｒ０Ｃ，ＩＣＡＳＳＰ　８２．１）［）６１４−６１
７（１９８２）

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来の分析合成方式を説明する図。 （ｔｌ）は残差を音源としたときの分析合成系を示す図
、第２図は本発明の詳細な説明する図、２菖３図は残差
パルスを振幅の小さい方から並べた図、第４図及び第５
図は残差抜を数をめる図、第６図は本発明の第１の実施
例を示す図、第７図は残差パルス抜取に伴う振幅の変化
を補正する係数をめる回路図、第８図及び第９［゛ン１
は誤差最小値探索部を説明する図、第１Ｏ図はＮ　＝　
５、ｕ　＝　３とした場合の■ｉｎ及びＩｃｏｕｎｔ（
り　ｔ　＝　１〜３の値を示す図、第１１図は組合せ発
生部のフローチャートを示す図、第１２図は残差パルス
の包絡線を示す図・紀１３図は本発明の第２の実施例を
示す図、第１４図は本発明の第３の実施例を示す図・第
１５図は本発明の第４の実施例を示す図、第１６図は第
６の実施例を説明する図、第１７図は小振幅順抜取制御
部の機能を示す図、第１８図は誤差の計算回数を示す図
。 ７・・・ＰＡＲＣＯＴ’Ｌ　分析器、１０・・・誤差最
小値探索部、１１・・・ＰＡＲＣＯＲ合成器、１３．１
３’。 １４．１４’・・・重み付はフィルタ、１６．１８・・
・誤差計算回路、１９・・・誤差計１７回路部・３２・
・・Ｔ、　Ｐ　Ｃ分析器、３３・・・組合せ発生部、３
４・・・小振幅順接を制御部、３５．３５’・・・Ｔ”
　Ｆ　Ｔ演算器。 第１図 （α） （７） ’Ａｚ　図 誇左 第３図 Ｃ（Ｌ） ↑ （７つ 第　４　図 へヤ臂 λ 冨　５　図 第　６　図 ■７図 ２ゴ 第　ｑ　図 ｆ（ＩＣ５ＭＢｒ 第　１０　図 Ｎ二５　／−１＝３ ｒｓ　ｒ（、ＭβＩ（＋）　Ｉ（、ＴＭＢｒ（Ｚ）　ｕ
ｌＭＢＩ（３）　ｆ６（１ｔ０　１　２３　／ １　１　２４　２ ２’　＋　２’　５　３ ３１　３　ｄ　４ ４　１　３　５　５ ５　１　４　５　に ６　２　Ｊ　４　７ ７２　３　５　３ ｆｆ２　４　５ｑ ９３　ｄ　５　、θ ｌＯ（３〕　（４）　（５）　θ 猶　１１　図 Ｚ　ｔｂ　図 Ｔ　ｌｑ　図 元　／２　閏 一輩一−−ｘ−２山゛正イ寸領４ンに１１辷耳又５Ｌ−
ｏ−６−同時抜取」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音声波形をスペクトル情報と音源情報に分離する音
   声分析部と前記スペクトル情報と前記音源情報とから音
   声波形を合成する音声合成部とを有し、前記音声分析部
   より得られる前記音源情報は複数個のパルス情保からな
   り、これらのパルス情報の一部を原音声波形とこの原音
   声波形を基に分析・合成して得られる合成音声波形との
   誤差が峡小となるような組合せで除去することにより圧
   縮したパルス情報を得ることを特徴とする音声分析方式
   。 ２、前記特許請求の範囲第１項記載の音声分析方式にお
   いて、原音角波形と合成音声波形との誤差が最小となる
   ように該合成音声波形の振幅調整を施した後に、上記パ
   ルス情報圧縮のための誤差計算を実行することを特徴と
   する音声分析方式。 ３、前記特許請求の範囲第１項または２項記載の音声分
   析方式において・予め定められた周波数以下の帯域を強
   調するフィルタに、原音声波形、および合成音声波形を
   通過させた後に、上記パルス情報圧縮のための誤差計算
   を実行することを特徴とする音声分析方式。 ４、前記特許請求の範囲第１，２項または３項記載の音
   声分析方式において、遂次的に上記誤差が峡小となる上
   記パルスを所定の数に至るまで抜いていくことを特徴と
   する音声分析方式。 ５．４ｆ許請求の範囲１．２または３項記載の音声分析
   方式において、上記誤差が最小となる上記パルスを同時
   に所定の数だけ抜くことを特徴とする音声分析方式。 ６、　前記特許請求の範囲第１項記載の音声分析方式に
   おいて、除去する音源パルスの数を・上記誤差値に依存
   した値として設定することを特徴とする音声分析方式。 ７、　前記特許請求の範囲紀１項記載の音声分析方式に
   おいて、除去する音源パルスの数を、原音声波形の振幅
   値に依存して定まる評価惜を計算することによ、り設定
   することを特徴とする音声分析方式。 ８、前記特許請求の範囲第１項記載の音声分析方式にお
   いて・除去する音源パルスの数を、合成音声波形の振幅
   値に依存して定まる評価量を計算することにより設定す
   ることを特徴とする音声分析方式。 ９、前記特許請求の範囲第１項記載の音声分析方式にお
   いて、音声波形をスペクトル情報と音源情報に分離する
   音声分析部と、スペクトル情報と音源情報から音声波形
   を合成する音声合成部を有し、音声分析部より得られる
   複数個のパルス情報からなる音源情報の一部を該パルス
   振幅の小さい順に所定の数だけ除去することにより圧縮
   したパルス情報を得ることを特徴とする音声分析方式。 １０、前記特許請求の範囲第１項または第９項記載の音
   声分析方式において・残差パルス抜取区間を複数個の小
   区間に分割し、該小区間ごとに上記パルス情報の除去を
   行うことを特徴とする音声分析方式。 １１、特許請求の範囲１〜１０の音声分析方式により得
   られた上記圧縮したパルス情報を音源として用いること
   を特徴とする音声合成方式。