JPS6175399A - 歌声音発生装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は歌声音梵生装；ｉに係り、特にホルマント周波
数を合成して歌声音として発生出力する歌声音発生装置
に関１′る。

従来の技術 音楽を演奏する音響合成システムの中には楽器音の合成
用と歌声合成用とが存在する。このうら歌声合成システ
ムには、例えば「ホルマント型音声合成ＬＳＩを用いた
パソコン用歌声合成システムＪ　（石原、伏木田、三留
、井上：昭和５９年度電子通信学会総合全国大会、６−
１９８）などが知られている。このものは入力された音
声文字ダ１と楽譜文字列とのうち、音声文字列を子音と
母音を基本単位とするパラメータに分解し、また楽譜文
字列の中の音階データに従ってピッチパラメータなテー
ブルから読み取り、しかる後に上記の子音、１Ｑｆ４パ
ラメータの分解により作成したテーブルに従ってデータ
ＲＯＭより取り出したホルマン１〜パラメータ及び振幅
に、上記音階のピッチパラメータを組み合わせて合成パ
ラメータを生成すると共に、楽譜文字列の中の音符長デ
ータに従って時間長テーブルを作成する。そして、上記
合成パラメータは時間長テーブルに従って、順次音声合
成ＬＳＩ（大規模集積回路）に所定のフレーム周期毎に
転送された後、−ここで１０ｋＨｚサンプリングで合成
波形が生成される。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記の従来の歌声合成システムは音声合成Ｌ
ＳＩを用いて例えば１０ｋＨｚ等のサンプリングで合成
波形を得ているため、音質がＤ／Ａコンバータのビット
数やサンプリング周波数で左右され、高品位な音質を実
Ｊ１１！するためにはデータの数を増やさなければなら
ず、大なるメそり容ｔｔ４のメＬり回路が必要となり、
装置が複雑かっ高価となるという問題点があった。

また、指定した音へで人声音を発生させる装置トシテ、
特開昭５５−７７７９９号に開示された装置もあるが、
このものはホワイトノイズで子音を近似させているため
、ホルマント周波数の急激な変化を正確に再現できず、
従って発生される人声音は不明瞭で、不自然であるとい
う問題点があった。

そこで、本発明は複数のトーンジェネレータと振幅制御
手段とを用いることにより、上記の問題点を解決した歌
声音発生装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明になる歌声音発生装置はテーブル作成手段、ピッ
チパラメータ変換手段１含成パラメータ作成手段１合成
パラメータ転送手段、複数の第１のトーンジェネレータ
、第２のトーンジェネレータ、振幅制御手段及び歌声音
発生手段とよりなる。

上記テーブル作成手段は入力音声文字列を子音とＩ音を
単位とするパラメータに分解して第１のテーブルを作成
し、上記ピッチパラメータ変換手段は入力音声文字列の
中の音階データに従ってピッチパラメータに変換り゛る
。合成パラメータ作成手段は上記第１のテーブルに従っ
てメモリから読み出したポルマントパラメータに、上記
ピッチパラメータを組み合わせて編集及び補間された合
成パラメータを生成すると共に、上記楽譜文字列の中の
音符長データに従って時間長テーブルを作成し、それら
を一時記憶する。

上記合成パラメータ転送手段は上記時間長テーブルに従
って上記合成パラメータを上記第１．第２のトーンジェ
ネレータ及び上記振幅制御２０　手段に夫々供給する。

第１のトーンジェネレータからは複数のホルマント周波
数の信号が取り出され、第２のトーンジェネレータから
はピッチ周波数の信号が取り出され、これらの信号は上
記１辰幅制御手段によって振幅制御された後、前記歌声
音発生手段によって歌声音として発音される。

作用 上記第１及び第２のトーンジェネレータは矩形波等のア
ナログ信号を発振出力する可変周波数発振器であり、そ
の出力信号がそのまま振幅制御された後発音される。こ
のため、ディジタル信号処理回路（Ｄ／Ａコンバータ、
サンプリング手段など）は−切不要となる。以下、本発
明について実施例と共に詳細に説明する。

実施例 第１図は本発明装置の一実施例のブロック系統図を示す
。同図中、操作部１は装置全体の動作をスタートさせた
りするための信号を、ｌ１０（入出力）インターフェー
ス２を経て中央処理装置（ＣＰＵ）３に供給する。一方
、入力端子４より発生すべき歌声に関づる音声文字列及
び楽譜文字列のデータがシリアルに直並列変換インター
フェース部（ｒ／Ｆ）５に供給され、ここで直並列変換
された後、Ｉ１０インターフェース２を介してＣＰＵ３
に供給される。ＣＰＵ３はランダム・アクセス・メモリ
（ＲＡＭ＞６とリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）７が
夫々双方向性バスを介して接続されている。ＲＡＭ６は
ＣＰＵ３のデータストア用及び作業用のメモリ回路で、
また後述する音階に対応するピッチパラメータテーブル
や音量データが予め格納されている。一方、ＲＯＭ７に
はＣＰ’Ｕ　３の制ＯＩＩプログラムやホルマント周波
数に関づるホルマントパラメータテーブルが予め格納さ
れている。

ＣＰＵ３は礪能上第２図に示す如き構成とされており、
第３図及び第４図に示すフローチャートに従った動作を
行なう。第２図に示す音声文字列・楽譜文字列受信部３
５はＩ１０インターフェース２よりの音声文字列と楽譜
文字列を夫々並列に受１古シ、これをＲＡＭ６に書き込
む（第３図のステップ４０）。次にＣＰＵ３はそのテー
ブル作成手段３６において、入力された音声文字ｊ１を
子音と母音を単位とする第１のパラメータに夫々分解し
、これにより第１のテーブルを作成し、これをＲＡＭ６
に格納する（第３図のステップ４１）。

寸なわら、日本語の音節の大部分は広義の子音と母音と
の組合せからなることが知られており、子音と母音を単
位として、それらの列によって語の台形が表示されると
考えられるから、上記第１のパラメータによって歌詞を
示す個々の音節を示すことができる。また、ピッチパラ
メータ変換手段３７は入力された楽譜文字列の中の音階
データに従って、ＲＡ　ｆｖｌ　６に予め記憶されてい
たテーブルから音階のピッチパラメータ（第２のパラメ
ータ）を読みとる（第３図のステップ４２）。このピッ
チパラメータは音声の基本周波数くピッチ周波数）ＦＩ
Ｉを示す。

次にＣＰＵ３は合成パラメータ作成手段３８において、
ＲＡＭ６の上記第１のテーブルを参照してＲＯＭ７より
読み出した前記ホルマントパラメータをテーブルから読
み出し、これに前記ピッチパラメータを組み合わせ、パ
ラメータの編集、？ｉ１ｉ間（音が滑らかに変化するよ
うに音に区切りをつけることなど）を行なって合成パラ
メータを生成する。このとき、楽譜文字列の中の音符長
データに従って時間長テーブルが作成され、１記合成パ
ラメータと共にＲＡＭ６に一時記憶される（第３図のス
テップ４３）。ＣＰＵ３は次に合成パラメータ転送手段
３９において、合成パラメータをサウンドジェネレータ
８のバスコントロール回路９ヘ−１記時間艮テーブルに
従って順次に転送りる（第３図のステップ４４）。

上記合成パラメータ転送手段３９は詳細には第４図のフ
ローチャートに従った動作（ステップ４４）を行なう。

これを説明するに、まず、変数Ｊを「１」にセットしく
ステップ５０）、外部よりＲＡ　Ｍ　６に記憶されてい
たーの音量データを転送した後、前記ステップ４１で作
成した第１のテーブルによる一ｆエンベロープデータ転
送する（ステップ５１．５２）。上記音ωデータは一音
のエンベロープの最大６「【を示し、上記エンベロープ
データは第１のテーブル中の子音を示す第１〜第３ホル
マンｌ−周波数の時間変化（エンベロープ）を指定づる
ためのデータである。すなわら、合成音のパターンは第
５図に示す如く、子音部で第１゜第２．第３ホルマント
周波ｉｉＦ＋　、Ｆ２　、Ｆ３が時間的に変化し、次の
母音部では一定となる、第１〜第３ホルマント周波数の
合成波形を示すことが知られている。例えば「ド」なる
音は子音”ｄ”と母音“０″とからなり、その合成音は
第６図に示す如きホルマント周波数対時間関係を示す。

なお、母音部では音階を示すピッチ周波数ＦＧ　も発生
される。

次に第４図のステップ５３において変数１に「１」がセ
ットされた後、変数Ｋに「１」がセットされ（ステップ
５４）、Ｌ、かる後にチャンネルＫに周期データを転送
する（ステップ５５）。このチャンネルには上記の第１
〜第３ホルマント周波数Ｆ１〜Ｆ３の夫々に対応したチ
ャンネルを示ず。また、上記周期データは子音部に関す
るもので、第１〜第３ホルマンＩ−周波ｒｌＩＦ　＋〜
Ｆ３を指定する。次に合成パラメータ転送手段３９は変
数にの値を「１」だけ加口しくステップ５６）、その加
算後のＫの値が「３」より大か否かを判定し（ステップ
５７）、ｒ３Ｊよりも大となるまで上記ステップ５５及
び５６の動作を繰り返す。これにより、前記ホルマント
周波数Ｆ＋〜［３の夫々に関づる周期データが順次出力
される。

次に合成パラメータ転送手段３９は変数１の値を「１」
だけ増加した蛋（ステップ５８）、変数１のＭ（が定数
ｎ（ｎは複数で、−例として６４）にす６人であるか否
かの判定をしくステップ５つ）ｎ以下のときには上記ス
テップ５４〜５８の動作を繰り返す。これにより、例え
ば「ド」なる音をＲ’Ｊりる場合、上記のステップ５４
へ・５８の０回の繰り返し動作によって、第６図中の子
ｇ　ｄの発声時間帯Ｏ〜τにＪ３いて、一定間隔（（ζ
１えば０．３３　ｍｓ）で、上記第１〜第３小ルマント
周波数Ｆ＋□〜Ｆ１の夫々は０回の周波数変更が行なわ
れ、第６図に丁〜■で示す如き直線変化に近似する如く
周波数変更すべきデータが第１図に示寸バスコントロー
ル回路９へ転送される。

変数１の値がｎよりも大となると、次にピッチ周波数Ｆ
Ｏをトーンジェネレータ１０に設定するだめのデータ転
送が行なわれた後、母音の音量データと母音の第１〜第
３のホルマント周波数及びピッチ周波数のエンベロープ
データとが夫々転送された棲（ステップ６０．６１．６
２）、前記時間長テーブルに基づいて音符長に従った時
間長となるように、母音部の時間長さのチェックのため
のタイムカウントがＣＰＵ３内蔵のタイマで行なわれ（
ステップ６３）、所定の時間長となるとデータの送出が
オフとされる（ステップ６４）。なお、第５図及び第６
図からもわかるように、母音部発声時間帯に４５いては
、各ホルマント周波数Ｆ１〜Ｆ３は一定値で近似できる
。従って、例えば第７図（Ａ）に示す如く、時刻ｊ６　
＝　ｊ４で「ドＪ、　　を盲〜ｔ２で「しＪ、　【２〜
ｔ＋で「ミ、１なる音の歌声を発生する場合、最初の「
ド」の音の発生のために、第７図（Ｂ）に模式的に示す
如き時間順序で子音と母音の各データ（合成パラメータ
）が順次に転送される。

また上記合成パラメータ転送手段３９は次に前記周期デ
ータをクリアした後（ステップ６５）、その直後の歌声
までの無音時間帯（第７図（Ａ＞に斜線で示した　（４
へ−１１の時間帯）をカウントしくステップ６６）、次
に変！ｆｆＪの値を「１」だ（゛）増加した後（ステッ
プ６７）、その値が発生すべきＨＡ歌声数（総音符数）
ｍに達したかどうかを判定しくステップ６８）、＋１１
に達するまでステラ’Ｉ　３ｉ　１・〜６７の動作を繰
り返し、ｍを越えｌこ時魚′Ｕ−動Ｖ「終了となる（ス
テップ６９）。

川ひ第１図に戻って説明Ｊるに、Ｃ））　Ｕ　３より上
記の帽くにして取り出された合成パラメータはりランド
ジェネレータ８に転送される、１この曇ナウンドジエネ
レータ８はバスコントロール回路９と、矩形波を発生出
力するトーンジェネレータ１０〜１３と、ノイズジェネ
レータ１４．エンベローアジ１ネレータ１５．ミ１１す
１６へ・１９．電圧制御増幅器（ＶＣＡ）２０〜２３及
び振幅コントロール回路２／Ｉとからなり、例えばテキ
サス・インスツルメンツ社のＡＹ−３−８９１０相当品
を使用しくする。バスコントロール回路９には１６個の
レジスタが設けられており、例えば２個で一組を構成す
るレジスタの４組に前記した周期データを順次送出する
ことにより、これらのレジスタから対応する４つのトー
ンジェネレータ１０〜１３へその出力周波数（周期）を
可変制御する信号が順次供給される。

ここで、上記トーンジェネレータ１０，１１゜１２及び
１３　Ｇ、Ｕ前記したピッチ周波数Ｆｏ　、第１゜第２
及び第３ホルマント周波数Ｆ＋　、Ｆ２及びＦ３の矩形
波を発生出力りるものであり、その出力矩形波をミキナ
１６，１７．１８及び１９に供給する。ここで、前記周
期データによってトーンジェネレータ１１〜１３より第
１〜第３ホルマント周波数Ｆ１〜Ｆ３が出力され、かつ
、その周波数値がｎ段階に分けて順次変更されている子
音部発声期間はトーンジェネレータ１０からは信号は発
生出力されず、次の母音部発声期間となる前記ステップ
６０ｔ−Ｆｏの設定がトーンジェネレータ１０に対して
行なわれた後にトーンジェネレータ１０より音階を定め
るピッチ周波数が初めて出力されると共に、トーンジェ
ネレータ１１〜１３からは引続き第１〜第３ホルマント
周波数の信号が一定値で・発生される。ミキサ１６〜１
９【ユ上記矩形波をノイズジェネレータ１４よりの局間
１ｔｅのようなノイズと必要に応じて混合した後ｖＣ△
２０〜２３に供給Ｊる。前記音声データはノくスコント
ロール回路９を経てトーンジェネレータ１０〜１３に供
給され、その出力矩形波の振幅を制御・ｊるのに対し、
前記エンベロープデータはｌ＼スコン１〜ロール回路９
の前記１６周のレジスタのうら所定のレジスタを介して
エンベロープジェネレータ１５に供給される。エンベロ
ープジェネレータ１５の出力信号は振幅コントロール回
路２４を通してＶＣＡ２０〜２３に夫々制御ＩＩ電圧と
して供給され、その利得を指定されたパターンで変化さ
Ｕる。

このようにしてＶＣＡ２０，２１．２２及び２３より取
り出されたピッチ周波数、第１．第２及び第３ホルマン
ト周波数に相当する各信号Ｇ、ｔ、振幅３周波数（周期
）が制御された後、対応する低域フィルタ２５．２６．
２７及び２８に供給され、ここで不１ｉ周波数成分を除
去され、更にミキサ２９により混合される。このミキサ
２９の出力信号は電力増幅器３０を経てスピーカ３１に
供給される。これにより、スピーカ３１からは、入力音
声文字列に従った音声が入力楽諧文字列に従った音符で
歌っている、歌声が発音される。

な（ｂ、上記の実施例ではＶＣＡ２０〜２３の各出力信
号をミキシングして−のスピーカ３１より発音している
が、各ＶＣＡ２０〜２３の出力を個別に専用のスピーカ
で発音させてもよい。また、低域フィルタ２５〜２８は
極く自然な音色を得るために設けているが、必ずしも必
要ではなく、またノイズジェネレータ１４やエンベロー
プジェネレータ１５も必ずしも必要ではない。またホル
マントの数は３つに限られるものではなく、第１゜第２
ホルマントのみ、または第１ホルマント以上の所要の数
のホルマントでもよい。

発明の効果 上述の如く、本発明によれば、合成パラメータを音声合
成ＬＳＩでサンプリングするのではなく、合成バラメー
クで段数のホルマント周波数及びビ゛ンｆ１八１波乙シ
介（１川１−−フジ１ネレーク−９を各別にイー（御し
、かつ、このトーンジェネレータはディジタルｆｉｊ号
ではなく矩形波を発生り′るように（Ｉ１１成したから
、大容量のデイジタルメ七りやＤ／Ａコンバータが不要
であり、装ｒを簡単かつ安価に構成することができ、ま
た高品位の歌声音を発生することができる等の特長を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロック系統図、
’２７２図は第１図図示ｇ冒の要部の一実施′例を示づ
ブ［１ツク系統図、第３図及び第４図は夫々本発明装置
の要部の動作説明用フロー）２ヤード、第５図は合成音
声の子音部、母音部とホルマント周波数の関係を示す図
、第６図は「ド」の音の時間対ホルマント周波数特性を
示す図、第７図は歌声の発音の一例とデータ転送順序の
一例を模式的に示ず図である。 ２・・・Ｉ１０インターフェース、３・・・中央処理装
置（ＣＰＵ）、４・・・音声、楽譜文字列入力端子、６
・・・ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＩＩ／Ｉ）、
７・・−リード・Ａンリ・メ七り（ＲＯＭ＞、８・・・
リウンド・ジェネレータ、９・・・バスコントロール回
路、１０〜１３・・・トーンジェネレータ、２０〜２３
・・・電圧制御増幅器（ＶＣＡ）、３１・・・スピーカ
、３５・・・音声文字列・楽よ文字列受信部、３６・・
・テーブル作成手段、３７・・・ピッチパラメータ変換
手段、３８・・・合成パラメータ作成手段、３９・・・
合成パラメータ伝送手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力音声文字列を子音と母音を単位とするパラメータに
   分解して第１のテーブルを作成するテーブル作成手段と
   、入力楽諧文字列の中の音階データに従つてピツチパラ
   メータに変換するピツチパラメータ変換手段と、作成さ
   れた該第１のテーブルに従つてメモリから読み出したホ
   ルマントパラメータに、上記ピツチパラメータを組み合
   わせて編集及び補間された合成パラメータを生成すると
   共に上記楽譜文字列の中の音符長データに従つて時間長
   テーブルを作成し、それらを一時記憶する合成パラメー
   タ作成手段と、該時間長テーブルに従つて該合成パラメ
   ータを順次出力する合成パラメータ転送手段と、該合成
   パラメータ中の複数のホルマント周波数に関するパラメ
   ータが供給され、互いに異なる複数のホルマント周波数
   を有する信号を別々に発生する複数の第１のトーンジエ
   ネレータと、該合成パラメータ中のピツチ周波数に関す
   るパラメータが供給され母音部発声期間中に該ピツチ周
   波数の信号を発生する第２のトーンジエネレータと、該
   第１及び第２のトーンジエネレータの各出力信号の振幅
   を該合成パラメータに基づいて互いに独立して制御する
   振幅制御手段と、該振幅制御手段より取り出された信号
   を歌声音として発生出力する手段とよりなることを特徴
   とする歌声音発生装置。