JPS6068400A - 音声分析合成方法 - 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】 （技術分野） 本発明は安定性管理が容易な音声分析合成方式％式％ ） すでによく知られているＰＡＲＣＯＲ（偏自己相関）方
式音声分析合成は、従来のＬＰＧ　（線形予測符号化）
方式が予測係数（ａ　）の量子化による誤差（精度の劣
化）に対して不安定で発振しやすいという欠点を改良す
るために開発されたものである（コロナ社、日本音響学
会線、音響工学講座（７）音声Ｐ７２）。しかしながら
従来のＰＡＲＣＯＲ方式は複雑な計算を必要とする欠点
を有する。

（発明の課題） 本発明はＰＡＲＣＯＲ方式のように、偏自己相関係数（
ｋｉ）をめる複雑な計算を必要とせず、かつＬＰＧ系の
かかる欠点を解決するためになされたもので、以下詳細
に説明する。

（発明の構成および作用） 本発明分析部の実施例を第１図に示す。１は、入力信号
端子、２は、入力信号と４の予測信号とを加算する加算
器、３は、適応予測フィルタである。予測フィルタ３に
より時刻ｋにおける離散的入力−に対して、線形予測方
式に基づいた予測信号５を発生させ入力信号５と加算さ
れて、差分信号ｅ　＝Ｅ＊−ＳＫを得る。

５の係数（ｃｉ、ｄｉ）更新部は、差分信号ｅに応じて
係数ｃｉ、ｃｔｉを更新する。６の安定判別部は、更新
された係数が安定なものであるかを判別し補正する。７
の有声／無声判別部は差分信号より有声／無声を判別し
、有声の場合ピッチ周期を算出する。８は、有声／Ｓ声
、ピッチ周期。

タップ係数Ｃｉ　、ｄｉを音声データとして出力する出
力端子である。

一般にこの様な帰環ループを含む系においては、雑音に
よる誤動作、適応制御による安定条件からの離脱によっ
て系が発振し易くなることが知られている。したがって
予測フィルタの安定性判定のため予測フィルタを構成す
る伝達関数の根を厳密に制御しなければならない。

従来、予測フィルタの安定性判定は、フィルタの伝達関
数の分母多項式の根を実時間でめインパルス応答の収束
条件が根が１より大（Ｚ−−Ｊωｔ　で定義した場合、
■より犬）の判定を基準として行ってきた。しかし、分
母多項式の次数が増すに従って実時間での処理は不可部
となり、分母多項式の次数を２次に制限しなければなら
なかった。

本音声分析合成方式の安定判別法を以下に述べる。

チェビシェフ近似より、Ｚのｎ次多項式Ｈ（ｚ）が、 Ｈ（ｚ）　＝ａｏ十ａｔ　ｚ　−’＋　ａ２　ｚ　−２
＋−−−＋　ａｎｚ　（１） で表われ、２−”がｌｚ−”１≦１の範囲で所望特性に
最も良く近似された時、次項が成り立つ。

１）　ｎが偶数の場合 Ｈ（ｚ）＋　は、ｚ　−’　＝−１で単板、Ｈ（ｚ）−
ｅはＺ　−’＝　＋１’ｔ’単根を持ち、（Ｈ（ｚ）＋
　１　）／（ｚ−’＋　１）と　（Ｈ（ｚ）　Ｉ　）／
（ｚ−”−１）の根は、一対の共役複素根となり、２＋
面」二における単位円上において根の分離剤を満足する
。

ここで、ｃ　ｉ　＝　２　（ｅ　””　−ｅ　””）　
＝　２ＣＯ３６Ｊｉ。

Ｊθｉ　−ｊθ】 ｄｉ＝２（ｅ、−ｅ　）＝２ＣＯ５θｉテある。第２式
、第３式より明らかに次式が成立つ。

Ｈ（ｚｌ＝　−（Ｕ＋（ｚｌ　＋Ｕ２（２１）　（４１
２）　ｎが奇数の場合 第１項と同様にして、 Ｊθｉ　−ｊθ１ ｄｌ＝２　（ｅ　＋ｅ　）　＝２ｃｏｓθ】、第５式、
第６式より明らかに次式が成り立つ。

Ｈ（ｚｌ−−（Ｇ＋（ｚｌ　＋　Ｇ２（Ｚ）　）　（カ
上記第１．２．３．４式、あるいは、第５．　Ｅｉ、　
７式を適応予測デジタルフィルタとして適用することに
より、任意次数のフィルタの根（極と零点）の逐次制御
を容易に行うことによって、逐次最適系を実現している
。すなわち、上記伝達関数の次数ｎを奇数とすると（偶
数としても同一の取扱いが可能である）第２式中の係数
ｃｉ（Ｇ１としても同様の取扱いができる）、および、
第３式中の係数ｄｉ（θｌとしても同様の取扱いができ
る）は、２＋面上の単位円上に存在し、分離剤を満足す
る。ここで、第２，３式又は、第５，６式の値が複素平
面上において単位円の周上で交互に存在することを分離
剤と言う。すなわち、適応予測デジタルフィルタの安定
性は、上記係数ｃｉ（又はＧ１）とｄｉ（又はθｌ）の
分離剤だけを逐次管理することによって保証される。

さて、式（２）、（３）又は、式（５）、（８）の根　
。

Ｏｉ　（ｉ　＝　１−ｒｌ／２　）は、角周波数のＤｉ
ｍｅｎｓｉｏｎを持っており、それぞれ２−”平面の単
位円上でＯく（ωｌ、θｉ）＜πの範囲に分離剤に従っ
て配置される。従って、入力信号の特徴に応じた各板の
位置および相互間距離が規定できる。

また、この係数Ｃ１、ｄｉは例えばコロナ社電子通信学
会編ディジタル信号処理Ｐ２２８〜Ｐ２２８に記載の最
大傾斜法に基づいた次式により、逐次更新され、差分信
号ｅｌｋを最小とするように最適制御されるものである
。

ここでΔはＯくΔ≦１の定数であり、ｋは時刻を表わす
。

以−Ｉ―述べたように差分信号ｅ　に応じて逐次求めら
れる係数ｃｉ、ｄｉを簡単な演算により補正することに
より系の安定性を得ることができまた。

この係数ＣＬ　、ｄｉは音声データ又はモデムデータの
特徴を表わすもので、特徴パラメーターとして時間中ｌ
０ｍ５〜３０　ｗｒｓ周期毎に抽出される。

本発明合成部の実施例を第２図に示す。

９は、ＩＱ　ａｇ〜３０　ｙＩｓ毎に分析部により抽出
された係数ｃｉ　、ｄｉの入力端子である。１０は差分
信号ｅ　より分析部無声／有声判別部７で得られた無声
／有声データに応じインパルス列を入力する入力端子で
ある。１１は、分析部と同じ適応予測フィルタ、１２．
１３も分析部とまったく同じ係数逐次更新部、安定判別
部である。

１４は、再生された音声出力端子である。

（発明の効果） 以上説明したように、複雑な計算を必要とせず、安定な
音声分析および合成が可能である。

本発明は、係数ｃｉ　、ｄｉを音声データとしているが
、差分信号ｅ　を量子化し音声データとする時間領域の
音声分析合成方式としても使用できることは言うまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の音声分析合成方式のブロック図、第２
図は本発明の音声合成部実施例のブロック図である。 １−ｍ＝　入力端子、２−−一加算器、３−ｍ＝適応予
測フィルタ、４−一一子測信号、５−一一係数逐次更新
部、６一−−安定判別部、７−−−有声／無声判別部、
８−ｍ−出力端子、９−−−　ｃ　ｌ、　ｄ　ｉ入力端
子、１０−ｍ−インパルス列入力端子、　１１−一一適
応予洞フィルタ、　１２−一一係数逐次更新部、　１３
−一一安定判別部、　１４−ｍ＝音声出方端子。 特許出願人 沖電気工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　山木恵− 第２図 −一一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相関を有する離散的入力信号系列を、情報圧縮し、再合
   成する音声分析合成において、帰還路を有し入力信号系
   列より次の入力信号を予測し入力と予測値の誤差を最小
   にするように制御する適応制御予測フィルタにより、こ
   れを実現し、誤差により逐次更新される該フィルタのタ
   ップ係数値を用い、系の安定管理を行なうことを特徴と
   する音声分析合成方法。