JPS623439B2 - - Google Patents

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JPS623439B2
JPS623439B2 JP54125416A JP12541679A JPS623439B2 JP S623439 B2 JPS623439 B2 JP S623439B2 JP 54125416 A JP54125416 A JP 54125416A JP 12541679 A JP12541679 A JP 12541679A JP S623439 B2 JPS623439 B2 JP S623439B2
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Japan
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speech
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synthesis
frame
audio
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Akihiro Asada
Kazuhiro Umemura
Tadashi Saito
Tooru Sanbe
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Hitachi Ltd
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Publication of JPS623439B2 publication Critical patent/JPS623439B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/04—Time compression or expansion
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、合成音声の周波数を変えることな
く、音声の合成時間のみを伸縮することができる
音声合成装置に関するものである。
音声の再生時間を伸縮する場合、最も簡便な方
法としては磁気テープを用いるものがある。再生
のテープ速度を録音の時の２倍とすると、時間は
1/2となり、速度を1/2とすると時間は２倍とな
る。しかしこの時再生された音声のピツチ周波数
もそれぞれ２倍、あるいは1/2となり、音声の再
生としては不適である。音声の周波数を変えずに
再生時間のみを伸縮させる方法としては基本周波
数の１波長分又はその整数倍の波形を切り出し、
これを何周期か同一波形を繰り返し用いたり、何
周期分かを切りすてて再生時間を伸縮するものが
ある。これは音声の周波数は変わらずに再生時間
が伸縮するが、波形の切り出しが難があり、結合
部に歪が起こりやすい。これをさけるために様々
な工夫がなされているが、処理が増加し、簡便に
音声を伸縮するのは困難である。
本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し再生音声の周波数を変えずに再生時間のみを伸
縮することができる音声合成装置を提供するにあ
る。
本発明になる音声合成装置は線形予測係数によ
る合成法を用い、分析の時間間隔と合成のための
時間間隔を変えるようにしたものである。そし
て、時間伸張の場合時間間隔が20ｍsec以上にな
ると音が粗くなるので、時間伸張を行なつても20
ｍsec以上にならないようにあらかじめ５ｍsec以
下の時間間隔にて線形予測係数を補間するもので
ある。
以下本発明になる音声合成装置を図に示す実施
例により説明する。
第１図第２図は本発明の音声合成装置の一実施
例を示し、第３図は第１図の音声合成装置のタイ
ムチヤートの一例を示す。これらの図を用いて本
発明の説明を行なう。
第１図において１は音声の線形予測係数を格納
しておく音声パラメータ記憶装置、２は音声パラ
メータ記憶装置から送られてきたパラメータを合
成装置内のフオーマツトにそろえタイミングを合
わせるために一時パラメータを格納しておくレジ
スタ、３はパラメータを細かい時間間隔で補間す
る補間演算器、４はパラメータから音声を合成す
る演算部、５は合成されたデイジタル符号をアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、６は合成演算
部４やパラメータ入力などのタイミング等を発生
する合成タイミング制御部、７は合成の伸縮の度
合に応じてタイミングを発生する伸縮カウンタ
部、第２図はレジスタ７の構成を示した回路図で
ある。
第２図において８はカウンタ９はコンパレー
タ、１０は伸縮データレジスタである。
第３図は第１図の音声合成装置のタイムチヤー
トの一例を示すものであり、圧縮伸張のない標準
状態ではフレーム区間（自然音声よりの切り出し
区間で線形予測係数が更新されるタイミング）は
20ｍsecに選ばれている。１フレームはさらに1/8
されて2.5ｍsecの補間フレームよりなり、2.5ｍ
secの補間フレームで20回の合成演算が行なわれ
る。
以下、図面を用いて動作を説明する。
音声合成の方式として線形予測法の１種である
パーコール（PARCOR）形音声合成法を用いて
いる。PARCOR形音声合成法では音声パラメー
タとして線形予測係数の１種である偏自己相関係
数（PARCOR係数）を用いて合成する。偏自己
相関係数は物理的には声道の反射係数なので、実
際には多段のデイジタルフイルタの反射係数とし
て偏自己相関係数を与えて声道を模擬し、音声を
合成する。偏自己相関係数はあらかじめ自然音声
よりコンピユータ分析又は専用装置により分析し
て求めるが、自然音声は急激な変化がないので、
自然音声を10ｍｓないし20ｍsec切り出し、この
10ｍsec〜20ｍsecの音声標本より求めている。こ
の切り出し区間が短かければ多くの偏自己相関係
数が求められるので、合成の際も滑らかに音がつ
ながるが、分析処理がふえる。また区間内の標本
が少なくなるのでピツチ（音の高さ）のデータの
抽出が難しくなる欠点がある。逆に区間が長いと
この欠点はないが、合成の際、音のつながりが悪
くなり音が粗らくなる。そこで一般には10ｍsec
〜20ｍsecを１フレームとしている。実施例では
20ｍsecに選んである（第３図ａ）。第１図におい
て、音声合成演算に先だちレジスタ２は音声パラ
メータ記憶装置１より音声パラメータ（偏自己相
関係数の他有声音無音声の切換信号、ピツチデー
タ等）を１フレーム分受信する。次にこのパラメ
ータは補間演算器３に入れられ、１フレーム前の
パラメータと補間演算がなされ、2.5ｍsecの補間
フレームごとに段階的に変化する８つの音声パラ
メータが作られる。2.5ｍsecごとにこれらのデー
タは更新されながら合成演算部４へ入力される
（第３図ｂ）。合成演算部は125μsecに１回決めら
れた合成演算を行なう。125μseecに選ばれてい
るのは4KHZまでの帯域を持つ音声を合成するた
めに、標本化定理により帯域の２倍の標本を作り
出すためである。従つて2.5ｍsecの間に20回合成
演算を行なう（第３図ｃ）。この際用いる偏自己
相関係数は同一である。このようにして得られた
合成演算の結果はDA変換されて音声となる。以
上のように補間することにより偏自己相関係数は
段階的に変わるのでフレームのつなぎ目がなめら
かとなる。
これ等の演算タイミングを制御しているのが合
成タイミング制御部６で、この合成タイミング制
御部に基準となるタイミングを送つているのが伸
縮カウンタ７である。
伸縮カウンタの動作について説明する。標準合
成スピードの場合伸縮データレジスタ１０には、
010100の２進数がセツトされる。一方６桁のカウ
ンタ８は125μのクロツクにてカウントアツプし
て行くがカウンタの出力が010100（10進数で20）
を超えた時、コンパレータ９が反転し、カウンタ
はリセツトされ、また再びカウントアツプ始め
る。このようにして標準合成スピードの場合、伸
縮カウンタは125μのクロツクにて20回カウント
するとリセツトして、出力パルスを合成タイミン
グ制御部に出力する。合成タイミング制御部はこ
のパルスが来る都度新しく補間された音声パラメ
ータを合成演算部に入力する。さらにこのパルス
が８回来ると新しい音声パラメータを音声記憶装
置１からレジスタ２に取り込む。このようにして
20ｍsecに１回ずつ音声記憶装置１からパラメー
タを取り込んで音を合成する。音声パラメータ自
身も自然音声の20ｍsecの区間から抽出されたも
のだから、合成音の再生スピードは自然音声（原
音）と同じである。
次に合成スピードを1/2にした時の動作につい
て説明する。
まず伸縮データレジスタ１０には101000の２進
数がセツトされる。カウンタ８は125μのクロツ
クにてカウンタの出力101000（10進数で40）にな
るまでカウントアツプを続け、101000になつた時
リセツトされる。このようにして、伸縮カウンタ
は125μのクロツクにて40回カウントすると出力
パルスを合成タイミング制御部に出力する。これ
が補間フレーム（第３図ｅ）で５ｍsecである。
さらにこのパルスが８回来ると音声記憶装置１か
らレジスタ２に新しい音声パラメータを取り込
む。この区間が１フレームで40ｍsecである。こ
のようにして40ｍsecに１回ずつ音声記憶装置か
らパラメータを取り込んで音を合成する。音声パ
ラメータ自身は20ｍsecの原音の区間から抽出し
たものであるが合成では40ｍsecに１回ずつこの
パラメータを使つて合成する。従つて再生のスピ
ードは1/2になる。この方法が従来の方法に対し
て優れているのは、音の自然性である。音声パラ
メータは先にも述べたように音道を模擬するパラ
メータである。ゆつくり合成する場合も演算タイ
ミングはそのままで同一のパラメータを使つて合
成演算する回数を増しただけで演算によつて得ら
れたデイジタルフイルタの周波数特性、すなわち
声道の特性は変化していない。従つて再生音は人
間がゆつくり発声した時に非常に近い。
また以上のように補間を行つているので合成時
間が長くなつても同一音声パラメータを使用する
時間は短かい。実施例の場合標準スピードにて補
間フレームは2.5ｍsecなので時間が２倍に延びて
も５ｍsecである。従つて、音の滑らかさに必要
な20ｍsec以下になつている。もし補間を行なつ
ていなければ同一パラメータを使用する時間は40
ｍsecになつてしまいフレーム間の音のつながり
が悪くなつてしまう。しかし10ｍsec以下の時間
間隔にて補間を行なえば時間を２倍に延ばしても
20ｍsec以下となり音の滑らかさは失なわれな
い。
以上説明したように、本発明によれば、従来音
声の切り出し等のために容易でなかつた周波数を
偏移させることなく再生時間を伸縮する音声合成
が歪もなく容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による音声合成装置の一実施例
を示すブロツク図、第２図は第１図の伸縮カウン
タの一例を示すブロツク図、第３図は第１図の回
路のタイムチヤートを示す図である。 １：音声パラメータ記憶装置、２：レジスタ、
３：補間演算器、４：合成演算器、５：Ｄ／Ａ変
換器、６：合成タイミング制御部、７：伸縮カウ
ンタ部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 自然音声より一定間隔ごとに波形を切り出
    し、上記の切り出されたそれぞれの波形からｎ個
    の線形予測係数を抽出し、該抽出された線形予測
    係数をもとに一定間隔ごとにフイルターを変化さ
    せて音声を合成し出力する音声合成装置におい
    て、一定間隔ごとの線形予測係数を、少なくとも
    10ｍｓ以下の時間間隔にて補間したうえで、音声
    合成の際に該補間の時間と異つた時間間隔にて、
    フイルタを変化させて音声を合成させ、音声の高
    さを変化させることなく音声の出力時間を伸縮さ
    せかつ滑らかに音声を発声させることを特徴とす
    る音声合成装置。
JP12541679A 1979-10-01 1979-10-01 Sound synthesizer Granted JPS5650398A (en)

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