KR100558937B1

KR100558937B1 - 악음 합성 장치 및 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체

Info

Publication number: KR100558937B1
Application number: KR1020030059473A
Authority: KR
Inventors: 니시모토데츠오; 무코우지마마사히로
Original assignee: 야마하 가부시키가이샤
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2006-03-10
Also published as: CN1489131B; TW200407842A; JP2004325467A; CN2691010Y; CN1489131A; KR20040019953A; TWI251805B; JP3778173B2

Abstract

본 발명은 각 포르만트 파형의 직류 성분이 중첩되는 것을 경감한다.

합성 파형에 중첩되는 직류 성분이 저감되는 포르만트 파형을 복수 발생시키도록, 각 주기 파형의 초기 위상을 설정한다. 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키고, 발생한 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성한다. 이 포르만트 파형을 생성할 때 사용하는 주기 파형은, 피치 주파수에 따른 시간 간격마다, 설정된 초기 위상으로 위상이 초기화된다. 그리고, 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성함으로써 포르만트 구조를 갖는 악음을 생성한다. 이렇게, 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형마다 초기 위상을 적절하게 설정함으로써, 복수의 포르만트 파형을 합성한 합성 파형에 중첩되는 직류 성분을 저감할 수 있게 된다.

Description

악음 합성 장치 및 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체{MUSICAL TONE SYNTHETIC APPARATUS AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM ON WHICH PROGRAM THEREOF IS RECORDED}

도 1은 본 발명에 따른 악음 합성 장치의 실시형태를 도시한 블록도,

도 2는 음소 파라미터의 데이터 구조의 일 실시예를 도시한 개념도,

도 3은 CSM 방식을 채용한 포르만트 합성부의 전체 구성의 일 실시예를 도시한 개념도,

도 4는 페이즈 제너레이터의 구성의 일 실시예를 도시한 개념도,

도 5는 페이즈 제너레이터의 구성부로부터의 출력을 도시한 개념도이고, 도 5(a)은 피치 주기 펄스 생성기로부터 출력되는 피치 주기 펄스, 도 5(b)는 페이즈 제너레이터로부터 출력되는 누산치, 도 5(c)는 Sin 파형 메모리로부터 출력되는 정현파,

도 6은 FS 방식을 채용한 포르만트 합성부의 전체 구성의 일 실시예를 도시한 개념도,

도 7은 음소 파라미터의 데이터 구조의 다른 실시예를 도시한 개념도,

도 8은 원(原)파형으로서 선택적으로 사용하는 것이 가능한 파형 데이터의 일 실시예를 도시한 개념도,

도 9는 포르만트 합성부의 전체 구성의 다른 실시예를 도시한 개념도이고, 도 9(a)는 CSM방식, 도 9(b)는 FS 방식을 각각 채용한 경우의 실시예를 도시한 개념도,

도 10은 파형 레벨 제어를 행하는 악음 합성 장치에서의 포르만트 합성부의 전체 구성의 일 실시예를 도시한 개념도이고, 도 10(a)에 CSM 방식, 도 10(b)에 FS 방식을 각각 채용한 경우의 실시예를 도시한 개념도,

도 11은 CSM 방식에서의 상기 포르만트 합성부의 승산기(A3')의 전체구성의 일 실시예를 각각 도시한 개념도,

도 12는 CSM 방식을 사용한 악음 합성 장치에서 생성되는 1개의 포르만트 파형의 생성에 관해 설명하기 위한 파형도이고, 도 12(a)는 포르만트 중심 주파수를 갖는 정현파, 도 12(b)는 피치 주기 펄스 파형, 도 12(c)는 포르만트 파형이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 … 프레임 펄스 생성부 2 … 프레임 카운터

3 … 음소 파라미터 메모리 4 … 파라미터 보간부

5 … 포르만트 합성부, A1(A6, C) … 페이즈 제너레이터

A2 … Sin 파형 메모리 A3(A4) … 승산기

A5 … 엔벨로프 제너레이터 A7 …창 파형 메모리

B(P1) … 가산기 D … 피치 주기 펄스 생성부

P2 … 시프트 레지스터 P3 … 셀렉터

P4 … 초기 위상 제어부 S … 셀렉터

H … 반전기

본 발명은, 사람 성음이나 관악기음 등의 포르만트 구조를 갖는 악음을 생성하는 악음 합성 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 포르만트 파형을 합성할 때 각 포르만트 파형의 직류 성분이 중첩되는 것을 경감하여, 왜곡이 적은 상기 악음 파형을 생성할 수 있도록 한 악음 합성 장치 및 프로그램에 관한 것이다.

전자 악기나 그 밖의 전자적 악음 합성 시스템에서, 사람 성음이나 관악기음 등의 음의 포르만트 구조에 착안하여 악음을 합성하는 방식은 여러가지 생각되고 있다. 이러한 포르만트 구조를 갖는 악음을 합성하는 방식으로는, 예를 들면 일본국 특공소 제58-53351호 공보에 기재된 CSM(Composite Sinusoidal Modeling) 방식으로 칭해지는 복합 정현파 모델을 사용하는 방식, 또는 일본국 특개평 제2-254497호 공보에 기재된 FS(Format Synthesis) 방식으로 칭해지는 창함수 파형을 사용하는 방식 등이 종래부터 알려져 있다. 상기 CSM 방식을 사용한 종래의 악음 합성 장치에서는, 수 mS 내지 수십 mS(밀리 초)의 단시간의 음성을 정상으로 간주하고, 원하는 악음의 피치(즉, 음고)에 대응한 피치 주기마다 위상이「0」으로 초기화되는 포르만트 중심 주파수를 갖는 정현파(원파형인 정현파와 구별하기 위해, 이것을 편의적으로 포르만트 파형이라 부른다)를 1 내지 복수 개 가산함으로써, 포르만트 구조를 갖는 악음을 이 원하는 악음 피치로 발생시킬 수 있다. 한편, 상기 FS 방식을 사용한 종래의 악음 합성 장치에서는, 원하는 포르만트 중심 주파수를 갖는 주기 파형(예를 들면 정현파 등)과 원하는 악음 피치에 대응하는 피치 주기로 반복하는 소정 시간 폭의 창함수 파형(예를 들면 sin²파 등)을 승산(즉, 진폭 변조)하여 생성되는 포르만트 파형을 1 내지 복수 개 가산함으로써, 포르만트 구조를 갖는 악음을 이 원하는 악음 피치로 발생시킬 수 있다. 이들 방식을 사용한 악음 합성 장치에서 원하는 악음의 포르만트 특성은, 기본적으로는 포르만트 중심 주파수를 설정하기 위한 파라미터와, 그 포르만트의 레벨(진폭)을 설정하기 위한 파라미터를 적절히 설정함으로써 만들어낼 수 있다. 즉, 이들 파라미터를 사용하여 소정의 연산 알고리즘을 실행함으로써, 포르만트 구조를 갖는 악음의 합성은 행해지고 있다.

그런데, 상술한 CSM 방식이나 FS 방식 등의 합성 방식을 사용한 종래의 악음 합성 장치에서는, 각 포르만트 파형으로서 직류 성분을 포함한 파형이 생성되는 경우가 많다. 특히, 악음의 피치 주파수보다도 포르만트 중심 주파수가 낮은 상태, 예를 들면 남성의 목소리의 1차 포르만트나 여성의 목소리 등에 많이 보이는 상태에서의 악음을 합성하는 경우에는 대단히 큰 직류 성분을 포함하는 포르만트 파형, 즉 포르만트 파형의 진폭의 평균치가 크게 플러스측으로 어긋난 파형이 생성되는 것이 현저히 나타난다. 이러한 파형의 진폭의 평균치가 플러스측으로 어긋나서 생성되는 포르만트 파형에 대해, CSM 방식을 사용한 경우를 예로 간단히 설명한다.

도 12는 CSM 방식을 사용한 악음 합성 장치에서 생성되는 1개의 포르만트 파형의 생성에 대해 설명하기 위한 파형도이다. 도 12(a)는 원파형인 포르만트 중심 주파수를 갖는 정현파, 도 12(b)는 피치 주기마다 펄스 신호를 발생시키는 피치 주기 펄스 파형, 도 12(c)는 생성된 포르만트 파형이다. 단, 이 실시예에서는 각 피치 주기마다에서의 포르만트 중심 주파수를 변화시키지 않고, 또 선 스펙트럼의 폭을 확대하는 동시에 피치 주기마다의 파형 간에서의 파형 접속을 매끄럽게 하기 위한 피치 주기에 동기한 포락선 패턴(즉, 진폭 엔벨로프)이나 음량 보정을 위한 진폭을 곱하는 등의 각종 파형 제어를 하기 전의 포르만트 파형을 나타냈다.

CSM 방식에서는, 도 12(a)에 도시한 것 같은 포르만트 중심 주파수를 갖는 정현파를 발생시키는 동시에, 도 12(b)에 도시한 것 같은 원하는 악음 피치에 대응하는 피치 주기 간격으로 주기적으로 피치 주기 펄스를 발생시킨다. 피치 주기 펄스를 발생시킨 경우에는, 상기 포르만트 중심 주파수를 갖는 정현파의 위상을「0」으로 초기화하여 다시 초기치로부터 정현파의 발생을 개시한다. 그 때문에, 악음의 피치 주파수보다도 포르만트 중심 주파수가 낮은 상태인 경우에는, 포르만트 중심 주파수를 갖는 정현파가 1주기에 달하기 전에 위상이「0」으로 초기화되게 되어, 도 12(c)에 도시한 것 같은 파형이 주기적으로 발생된다. 이 도 12(c)로부터 이해할 수 있듯이, 이 경우에 생성되는 포르만트 파형은 다른 경우에 생성되는 포르만트 파형과 비교하여 진폭의 평균치가 플러스측으로 크게 어긋나 있다. 즉, 큰 직류 성분이 포함되는 파형이 포르만트 파형으로서 생성되는 것을 이해할 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 악음 합성 장치에서 생성되는 각 포르만트 파형은 각각이 직류 성분을 포함한 파형인 경우가 많다. 그 때문에, 포르만트 구조를 갖는 악음을 합성할 때 생성된 포르만트 파형을 복수 개 가산하거나, 또는 진폭을 증대하는 등의 각종 파형 제어 처리를 실행하면, 각 포르만트 파형의 평균치가 더욱 크게 플러스측으로에 어긋나버리는 경우가 발생해, 보다 큰 직류 성분을 포함하는 파형이 생성되게 된다. 즉, 포르만트 파형을 합성하기 위해 각종 파형 제어 처리를 행한 경우에, 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분이 중첩되어 버려, 용이하게 플러스측에서 파형 클립을 일으키기 쉬워, 최종적으로 생성되는 악음 파형이 왜곡이 큰 파형이 되기 때문에 대단히 상태가 나쁘다라고 하는 문제점이 있었다.

또, 종래의 악음 합성 장치에서는, 포르만트 구조를 갖는 악음을 다양한 음색으로 생성하는 것이 대단히 어려웠다.

본 발명은 상술한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 포르만트 구조를 갖는 악음을 합성할 때, 간단한 구성에 의해 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분이 중첩되는 것을 경감할 수 있도록 함으로써, 왜곡이 적은 악음 파형을 생성할 수 있는 악음 합성 장치 및 프로그램을 제공하고자 하는 것이다.

또, 포르만트 구조를 갖는 악음을 다양한 음색으로 간단히 생성할 수 있도록 한 악음 합성 장치 및 프로그램을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 청구항 1에 따른 악음 합성 장치는, 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 원파형 발생 수단과, 상기 원파형 발생 수단에서 발생하는 각 주기 파형의 초기 위상을 설정하는 설정 수단과, 피치 주기마다 상기 설정한 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 상기 원파형 발생 수단을 제어하는 제어 수단과, 상기 발생한 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 포르만트 파형 생성 수단과, 상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 파형 합성 수단을 구비하여 이루어지고, 상기 설정 수단에 의한 각 주기 파형의 초기 위상의 설정에 따라, 복수의 포르만트 파형을 합성한 합성 파형에서 중첩되는 직류 성분을 저감하도록 한 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 각 주기 파형의 초기 위상의 설정에 따라, 피치 주기마다 상기 설정한 초기 위상의 주기 파형을 발생시키도록 원파형 발생 수단을 제어한다. 이렇게 함으로써, 복수의 포르만트 파형을 합성한 합성 파형에 중첩되는 직류 성분을 저감할 수 있게 된다. 즉, 이 악음 합성 장치에서는, 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시켜, 상기 발생한 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성한다. 이 포르만트 파형을 생성할 때 사용하는 주기 파형은, 피치 주기마다, 설정된 초기 위상으로 위상이 초기화된다. 따라서, 각 주기 파형마다의 초기 위상의 설정에 따라 생성되는 복수의 포르만트 파형은 각각 위상이 어긋난 것이 된다. 그리고, 상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성함으로써 포르만트 구조를 갖는 악음을 생성한다. 이 때, 위상이 어긋난 포르만트 파형을 합성하기 때문에, 합성 파형에 중첩되는 직류 성분이 저감된다. 이상과 같이, 이 악음 합성 장치에서는 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형마다 초기 위상을 적절히 설정할 수 있다. 즉, 합성 파형에 중첩되는 직류 성분이 저감되는 포르만트 파형을 복수 발생시키도록, 사용자는 각 주기 파형의 초기 위상을 설정할 수 있게 된다.

본 발명의 청구항 5에 따른 악음 합성 장치는, 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 원파형 발생 수단과, 상기 원파형 발생 수단에서 발생하는 각 주기 파형의 초기 위상을 설정하는 설정 수단과, 피치 주기마다 상기 설정한 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 상기 원파형 발생 수단을 제어하는 제어 수단과, 상기 발생한 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 포르만트 파형 생성 수단과, 상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 파형 합성 수단을 구비한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 복수의 파형 중에서 임의의 파형을 선택적으로 각 포르만트에 대응시키는 파형 선택 수단을 구비하여 이루어지고, 상기 원파형 발생 수단은 상기 파형 선택 수단에 의해 선택된 파형에 기초하여 포르만트마다 상기 주기 파형을 발생시키는 것을 특징으로 한다. 이렇게 하여 주기 파형을 생성하는 기초가 되는 파형을 선택 가능하게 하면, 간단히 합성 파형, 즉 포르만트 구조를 갖는 악음을 다양한 음색으로 형성할 수 있게 되므로 유리하다.

본 발명의 청구항 6에 따른 악음 합성 장치는, 포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 원파형 발생 수단과, 피치 주기마다 소정의 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 상기 원파형 발생 수단을 제어하는 제어 수단과, 상기 원파형 발생 수단으로부터 발생한 각 주기 파형의 진폭 레벨을 정전 또는 반전시키는 진폭 레벨 제어 수단과, 상기 진폭 레벨을 정전 또는 반전시킨 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 포르만트 파형 생성 수단과, 상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 파형 합성 수단을 구비한다. 이렇게 하는 것에 의해서도, 각각 위상이 어긋난 복수의 포르만트 파형을 생성할 수 있게 되므로, 복수의 포르만트 파형을 합성한 합성 파형에 중첩되는 직류 성분을 저감할 수 있게 된다.

본 발명은, 장치의 발명으로서 구성하여 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 방법의 발명으로서 구성하여 실시할 수 있다. 또, 본 발명은 컴퓨터 또는 DSP 등의 프로세서의 프로그램의 형태로 실시할 수 있고, 그러한 프로그램을 기억한 기억 매체의 형태로 실시할 수도 있다.

(발명의 실시형태)

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 악음 합성 장치의 실시형태를 도시한 블록도이다. 본 실시예에 나타낸 악음 합성 장치는 포르만트 구조를 갖는 악음(예를 들면 음성 등)을 합성하기 위한 포르만트 합성 음원으로서, 이 포르만트 합성 음원은 키 온 정보, 음소 정보, 피치 정보 등을 각각 발음 파라미터로서 입력함으로써, 그 파라미터에 대응한 음성 등의 악음을 합성한다. 키 온 정보는 악음 생성의 개시를 지시하기 위한 데이터로서, 예를 들면 건반과 같은 연주 조작 수단 또는 연주 데이터 입력 수단(도시 생략)으로부터 보내어져 오는 데이터이다. 프레임 펄스 생성부(1)에서는 이 키 온 정보를 수신하면, 도시 생략한 타이머 등으로부터 입력된 클록의 계수(計數)를 개시하여, 이 클럭의 계수에 따른 소정의 프레임 주기 간격(예를 들면 20mS(밀리 초))마다 펄스 신호를 발생시키는 프레임 펄스를 생성한다. 프레임 카운터(2)는, 키 온 정보를 수신한 후 상기 프레임 펄스 생성부(1)에 의해 생성된 프레임 펄스의 펄스 신호의 개수를 시간 경과에 따라 차례로 카운트하는 카운터이다. 즉, 키 온 정보의 입력에 따라, 프레임 펄스 생성부(1) 및 프레임 카운터(2)는 각각 초기화되어, 새롭게 프레임 펄스의 생성과 펄스 신호의 카운트를 개시한다. 이렇게 해서 생성된 프레임 펄스에서의 1개의 펄스 신호를 1단위로 하여 이 단위마다 음소 파라미터나 피치정보가 주어짐으로써, 프레임마다 포르만트 구조를 갖는 악음이 차례로 생성되도록 되어 있다.

음소 파라미터 메모리(3)는 복수의 음소 파라미터를 기억하는 ROM이나 RAM 또는 외부 기억 장치 등의 기억 수단으로서, 프레임의 진행에 연동하여 프레임마다 참조하는 음소 파라미터의 전환을 행한다. 음소 파라미터는 음소마다 참조하는 포르만트의 조합을 정의한 파라미터이고, 음소 파라미터 메모리(3)에서는 입력된 음소 정보에 따라 복수의 음소 파라미터 중에서 참조하는 음소 파라미터를 어느 하나로 결정한다. 이 음소 파라미터의 상세한 데이터 구성에 관해서는 후술한다 (후술하는 도 2 참조). 파라미터 보간부(4)는, 시간적으로 서로 전후하는 프레임 간에서의 음성 파형의 진폭의 급변을 막기 위해 해당하는 음소 파라미터를 보간한다. 예를 들면, 시간적으로 서로 전후하는 프레임 간의 음성 파형이 서로 크로스 페이드 접속되도록, 음소 파라미터의 진폭 파라미터값을 변경하는 등의 보간 처리를 행한다. 이렇게 함으로써, 프레임 간에서 시간적으로 서로 전후하는 음성 파형들이 매끄럽게 접속되게 되어, 프레임마다 생성된 음성 파형 간의 진폭의 급변을 방지할 수 있다. 포르만트 합성부(5)에서는 주어진 음소 파라미터와, 상기 키 온 정보 등과 함께 연주 조작 수단 또는 연주 데이터 입력 수단으로부터 보내어져 오는 피치 정보에 따라서 각 포르만트마다 포르만트 파형을 생성하여, 이 생성한 복수의 포르만트 파형을 가산 합성함으로써 1개의 음성 파형을 생성한다. 이 포르만트 합성부(5)에서 채용하는 포르만트 구조를 갖는 악음의 합성 방식으로서는, 복합 정현파 모델을 사용하는 CSM 방식(후술하는 도 3 참조)이나 창함수를 사용하는 FS 방식(후술하는 도 6 참조)등의 방식이 있다.

여기서, 상기 음소 파라미터 메모리(3)에 기억되는 음소 파라미터의 상세에 대해 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는, 음소 파라미터의 데이터 구조의, 일 실시예를 나타낸 개념도이다. 음소 파라미터는 포르만트 합성부(5)에서 채용되고 있는 포르만트 구조를 갖는 악음의 합성 방식, 예를 들면 CSM 방식과 FS 방식에서는 참조하는 음소 파라미터의 종류가 다르다. 그래서, 도 2에서는 CSM 방식의 경우와 FS 방식의 경우에 참조하는 각 음소 파라미터에 대해, 다른 데이터 부분은 각각을 병기하여 나타냈다.

음소 파라미터는, 개개의 음소마다, 예를 들면「메」라는 음절을 구성하는 2개의 음소「mhe」와 음소「ej」등과 같은 각 음소마다(음소 1,음소 2, …)에 포함되어야 할 포르만트의 조합을 정의한 파라미터이다. 각 음소는 복수의 프레임(프레임1, 프레임2, …)으로 나눌 수 있고, 각 프레임마다 포르만트 합성부(5)에 대해 공급하는 파라미터는 정의되어 있다. CSM 방식에서 음소 파라미터로서 정의되어 있는 파라미터는, 포르만트 중심 주파수에서의 레벨(즉, 포르만트 피크 레벨)을 설정하기 위한 진폭 파라미터(a1, a2, …, an)와, 포르만트 중심 주파수를 설정하기 위한 각 주파수(angular frequency) 파라미터(ω1, ω2, …, ωn)이다. 이들 파라미터가, 각 음소를 구성하는 포르만트의 숫자분만큼 조합되어 기억되어 있다. 예를 들면, 1개의 음소가 1차 포르만트와 2차 포르만트와 3차 포르만트의 3개의 포르만트에 의해 구성되는 경우에는, 1차 포르만트의 진폭(a1)과 각 주파수(ω1), 2차 포르만트의 진폭(a2)과 각 주파수(ω2), 3차 포르만트의 진폭(a3)과 각 주파수(ω3)가 음소 파라미터로서 정의되어 있다. 한편, FS 방식에서의 각 프레임마다의 파라미터는, 진폭 파라미터(a1, a2, …, an)와 포르만트 중심 주파수를 설정하기 위한 주파수 파라미터(fc1, fc2, …, fcn)와 창함수의 시간폭(Tw)을 설정하기 위한 포르만트 밴드 폭값(K)(K1, K2, …, Kn)이다. FS 방식의 경우에도 상기 CSM 방식의 경우와 마찬가지로, 이들 파라미터가 각 음소를 구성하는 포르만트의 수만큼 조합되어 기억되어 있다.

상술한 바와 같이, 도 1에 도시한 포르만트 합성부(5)에서 채용되는 포르만트 합성 방식은, 예를 들면 CSM 방식과 FS 방식이라는 다른 방식이 있다. 그래서, 이 실시예에서는 CSM 방식과 FS 방식을 각각 채용한 경우의 포르만트 합성부(5)에 대해, 그 구성을 따로따로 나누어 설명한다. 먼저, CSM 방식을 채용한 경우의 포르만트 합성부(5)의 구성에 대해, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은, CSM 방식을 채용한 포르만트 합성부의 전체 구성의 일 실시예를 나타낸 개념도이다.

CSM 방식을 채용한 포르만트 합성부(5)는, 1개의 음소를 구성하는 복수의 포르만트 파형을 각각 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)와, 생성된 포르만트 파형을 복수 가산하기 위한 가산기(B)와, 피치 주기마다 반복하는 피치 주기 펄스를 발생시키기 위한 페이즈 제너레이터(PG)(C) 및 피치 주기 펄스 생성기(D)에 의해 구성된다. 피치 주기 펄스 생성기(D)에서는, 위상 발생기인 페이즈 제너레이터(PC)(C)에 의해 피치 주파수(Pitch)에 비례한 주기로 펄스 신호를 발생시키는 피치 주기 펄스를 생성한다. 이 피치 주파수는, 피치 정보로서 포르만트 합성부(5)에 대해 주어진다(도 1 참조). 개별 포르만트 음 생성부(A)는, 페이즈 제너레이터(PG) (A1), Sin 파형 메모리(A2), 승산기(A3 및 A4), 엔벨로프 제너레이터(EG)(A5)를 적어도 포함하여 구성된다. 페이즈 제너레이터(PG)(A1)는, 음소 파라미터 메모리(3)로부터 파라미터 보간부(4)(도 1 참조)를 통하여 입력된 각 주파수 파라미터(ω1∼ω n)에 따르는 포르만트 중심 주파수에 비례한 수치 데이터를 누산한다. 이 페이즈 제너레이터(PG)(A1)의 누산값 출력은 톱니 형상으로 변화하여, 누산값이 오버플로하면 다시 초기값부터 누산을 개시한다. 또, 피치 주기 펄스 생성기(D)로부터 피치 주기 간격으로 피치 주기 펄스가 입력된 경우에는, 누산값이 오버플로하고 있지 않아도 다시 초기값부터 누산을 개시하도록 리셋, 즉 위상을 초기화한다. 이 리셋을 행할 때, 본 실시예에 나타낸 포르만트 합성 음원에서는 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PG)(A1)마다 초기 위상을 다르게 하도록 하여 리셋을 행한다. 자세하게는 후술하지만, 예를 들면 홀수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상을「0(또는 π)」으로 설정하고, 짝수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상을「π(또는 0)」으로 설정하도록 하여 리셋을 행한다. 즉, 저차 포르만트를 생성하는 페이즈 제너레이터(PG)(A1)부터 차례로, Sin 파형 메모리(A2)로부터 읽어 내는 정현파의 초기 위상을 교대로 「0(또는 π)」,「π(또는 0)」으로 설정한다. 페이즈 제너레이터(PG)(A1)는, 누산값을 Sin 파형 메모리(A2)로부터의 정현파의 독출 어드레스 신호로서 순차 출력한다.

Sin 파형 메모리(A2)에는 정현파의 1주기의 순차 샘플점 진폭값이 각 어드레스에 대응하여 기억되어 있고, 페이즈 제너레이터(PG)(A1)로부터 공급되는 독출 어드레스 신호에 의해 지정된 어드레스에 기억되어 있는 정현파 진폭값이 순차 읽어 내어진다. 즉, Sin 파형 메모리(A2)로부터는 포르만트 중심 주파수의 정현파의 순차 샘플점 진폭이 클록에 따라서 순차 출력된다. 전단의 승산기(A3)는, 상기 Sin 파형 메모리(A2)로부터의 출력과 진폭 파라미터를 가산(진수에서는 승산에 상당)하여 음량을 보정한다. 엔벨로프 제너레이터(EG)(A5)는, 입력된 키 온 정보(도 1 참조)가「키 온」이 되면 상승하고, 「키 오프」가 되면 하강하는 형상의 엔벨로프 파형을 발생시킨다. 이 엔벨로프 파형의 형상이나 레벨(강도) 등은, 엔벨로프 파라미터에 의해 지정할 수 있다. 전단의 승산기(A3)에 이어지는 후단의 승산기(A4)에서는, 전단의 승산기(A3)로부터의 출력과 엔벨로프 제너레이터(EC)(A5)로부터의 엔벨로프 파형을 승산한다. 즉, 이 포르만트 합성 음원에서는 피치 주기마다 위상을 초기화하고 있으나, 본질적으로는 Sin 파형 메모리(A2)로부터의 정현파의 합만으로 합성 음성을 생성하려 하고 있다. 그러나, 실제의 음성 신호는 몇 개의 선 스펙트럼으로 나타낼 수 있는 것이 아니라, 일반적으로 연속 스펙트럼이다. 그래서, 선 스펙트럼의 폭을 확대하기 위해, 피치 주기에 동기한 엔벨로프 파형을 곱하고 있다. 또한 엔벨로프 파형을 곱함으로써, 피치 주기마다 위상을 초기화함으로써 발생하는 파형의 불연속을 완화할 수 있다. 이렇게 해서, 각 포르만트 합성부(A)에서는 1포르만트분의 포르만트 파형을 생성한다. 가산기(B)는 각 포르만트 합성부(A)에서 생성된 포르만트 파형을 복수 가산함으로써, 최종적으로 포르만트 구조를 갖는 1개의 음성 파형을 합성한다.

상술한 바와 같이, 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 각 주파수 파라미터(ω1∼ωn)에 따르는 포르만트 중심 주파수에 비례한 수치 데이터를 누산하는데, 피치주기 펄스 생성기(D)로부터 피치 주기 간격으로 피치 주기 펄스가 입력된 경우에는 위상을 초기화(즉, 리셋)하여 다시 이 초기 위상에 대응하는 초기치부터 상기 수치 데이터의 누산을 개시한다. 이 때, 홀수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 페이즈 제너레이터(PG)(A1)와, 짝수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 위상을「π(180°)」만큼 어긋나게 하여 각 초기 위상을 설정한다. 도 4는 이러한 페이즈 제너레이터(PG)(A1)의 구성의 일 실시예를 나타낸 개념도이다. 그리고, 도 5는 페이즈 제너레이터(PC)(A1)의 소정의 구성부로부터의 출력을 도시한 개념도이다. 도 5(a)는 피치 주기 펄스 생성기(D)로부터 출력되는 피치 주기 펄스, 도 5(b)는 페이즈 제너레이터(A1)로부터 출력되는 누산치, 도 5(c)는 Sin 파형 메모리(A2)로부터 출력되는 정현파를 각각 도시한 개념도이다. 이 도 5에서는, 왼쪽부터 차례로 각 주파수 파라미터로서 각 주파수(ω)가 주어진 경우의 1차 포르만트 파형, 각 주파수(2ω)가 주어진 경우의 2차 포르만트 파형, 각 주파수(3ω)가 주어진 경우의 3차 포르만트 파형, 각 주파수(4ω)가 주어 진 경우의 4차 포르만트 파형을, 각각 생성하는 개별 포르만트 음 생성부(A)별로 각 출력을 나누어 나타냈다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 페이즈 제너레이터(PG)(A1)는 가산기(P1)와 시프트 레지스터(P2)와 셀렉터(P3)와 초기 위상 제어부(P4)로 구성된다. 가산기(P1) 및 시프트 레지스터(P2)는, 입력된 각 주파수 파라미터(ω1∼ωn)에 따르는 포르만트 중심 주파수에 비례한 수치 데이터를 차례로 가산하여 누산치를 산출하기 위한 것이다. 초기 위상 제어부(P4)는, 피치 주기에 맞춰 소정의 초기 위상을 발생시킨다. 이 초기 위상은, 사용자가 적절히 설정할 수 있도록 되어 있다. 즉, 사용자는 생성되는 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분을 파형 합성시에 없애도록, 각 개별 포르만트 생성부(A)마다 초기 위상을 컨트롤할 수 있다. 셀렉터(P3)는 가산기(P1)에 귀환시키는 신호를 선택하기 위한 것으로, 피치 주기 펄스의 유무에 따라 시프트 레지스터(P2)로부터 출력되는 누산치, 초기 위상 제어부(P4)로부터 발생된 초기 위상 중 어느 하나를 선택한다. 즉 , 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 피치 주기 펄스가 입력되어 있지 않은 경우에는 시프트 레지스터(P2)로부터 출력되는 누산치가 가산기(P1)에 귀환되어, 페이즈 제너레이터(PC)(A1)의 누산치 출력은 톱니형상으로 변화하는 것이 된다. 한편, 피치 주기 펄스가 입력된 경우에는 초기 위상 제어부(P4)로부터 보내어지는 초기 위상이 가산기(P1)에 재설정되어, 가산기(P1)에서는 다시 이 초기 위상에 기초하는 초기치부터 누산을 개시한다. 이 리셋을 행할 때, 홀수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상 제어부(P4)에 의해 초기 위상이「0」으로 설정되고, 짝수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상 제어부(P4)에 의해 초기 위상이 「π」로 설정되므로, 도 5(b)에 도시한 것 같은 출력이 각 페이즈 제너레이터(PG)(A1)로부터 행해지게 된다.

도 5(b)에 도시한 페이즈 제너레이터(PG)(A1)로부터의 출력(즉, 누산값)에 따라서 Sin 파형 메모리(A2)로부터 정현파를 읽어 내면, 도 5(c)에 도시한 것 같은 파형이 읽어 내어진다. 이 도 5(c)로부터 이해할 수 있듯이, 초기 위상을「0」으로 설정한 1차 및 3차(즉, 홀수차) 포르만트 파형을 생성하는 개별 포르만트 음 생성부(A) 에서는, Sin 파형 메모리(A2)로부터 읽어 낸 정현파의 진폭의 평균값이 플러스측으로 어긋난 파형이 된다. 한편, 초기 위상을 「π」로 설정한 2차 및 4차(즉, 짝수차) 포르만트 파형을 생성하는 개별 포르만트 음 생성부(A)에서는, Sin 파형 메모리 (A2)로부터 읽어 낸 정현파의 진폭의 평균값이 마이너스측으로 어긋난 파형이 된다. 따라서, 이들 각 포르만트 파형을 가산하면, 1차 포르만트 파형의 진폭의 플러스측으로의 평균치의 어긋남이 상당히 커서 플러스분과 마이너스분과의 평균값의 어긋남을 완전히 상쇄하지는 않으나, 플러스분과 마이너스분과의 평균값의 어긋남을 일부 상쇄하게 된다. 따라서, 진폭을 증대시키기 위한 승산을 행한 후에 가산을 행한 경우라도, 보다 플러스측으로 크게 진폭의 평균치의 어긋남이 증폭되는 경우가 없다. 즉, 짝수차 포르만트와 홀수차 포르만트에서 초기 위상을「π(180°)」만큼 어긋나게 설정함으로써 복수 포르만트 파형 가산시에서의 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분의 중첩을 경감할 수 있어, 그에 의해 종래에 비해 파형 클립이 발생하기 힘들어져, 왜곡이 적은 파형을 생성할 수 있게 된다.

다음으로, FS 방식을 채용한 경우의 포르만트 합성부(5)의 구성에 대해, 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은, FS 방식을 채용한 포르만트 합성부의 전체 구성의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

FS 방식을 채용한 포르만트 합성부(5)는, 1개의 음소를 구성하는 복수의 포르만트 파형을 각각 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)와, 생성된 포르만트 파형을 복수 가산하기 위한 가산기(B)와, 피치 주기마다 반복하는 피치 주기 펄스를 발생시키기 위한 페이즈 제너레이터(PG)(C) 및 피치 주기 펄스 생성기(D)에 의해 구성된다. 피치 주기 펄스 생성기(D)는, 상술한 CSM 방식에 의한 것과 동일하게 하여 피치 주기 펄스를 생성한다. 개별 포르만트 음 생성부(A)는 적어도, 제1 페이즈 제너레이터(PG)(A1), Sin 파형 메모리(A2), 승산기(A3 및 A4), 제2 페이즈 제너레이터(PG)(A6), 창 파형 메모리(A7)에 의해 구성된다. 제1 페이즈 제너레이터(PG)(A1)는, 음소 파라미터 메모리(3)로부터 파라미터 보간부(4)(도 1 참조)를 통하여 입력된 포르만트 중심 주파수 파라미터(fc1∼fcn)에 비례한 수치 데이터를 누산한다. 이 페이즈 제너레이터(PG)(A1)의 누산치 출력은 톱니 형상으로 변화하여, 누산값이 오버플로하면 다시 초기값부터 누산을 개시한다. 또, 피치 주기 펄스 생성기(D)로부터 피치 주기 간격으로 피치 주기 펄스가 입력된 경우에는, 누산값이 오버플로하고 있지 않아도 다시 초기치부터 누산을 개시하도록 리셋, 즉 위상을 초기화한다. 이 리셋을 행할 때, 제1 페이즈 제너레이터(PC)(A1)마다 초기 위상을 다르게 하도록 하여 리셋을 행한다. 예를 들면 홀수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 제1 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상을 「0」으로 설정하고, 짝수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 제1 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상을 「π」로 설정하도록 하여 리셋을 행한다. 이러한 동작을 행하는 FS 방식에서의 제1 페이즈 제너레이터(PG)(A1)의 구성은 상술한 CSM 방식의 구성과 아무런 변화도 없고 도 4에 도시한 것과 동일한 구성이면 되므로, 이 FS 방식에서의 페이즈 제너레이터(PG)의 상세한 설명에 관해서는 생략한다(단, 도 4에서 가산기(P1)에 입력하는 데이터는 각 주파수(ω)가 아니고 포르만트 중심 주파수(fc)로 치환한다). Sin 파형 메모리(A2)에서는, 제1 페이즈 제너레이터(PG)(A1)로부터 공급되는 독출 어드레스 신호(즉, 누산값)에 의해 지정된 어드레스에 기억되어 있는 정현파 진폭값을 순차 읽어 낸다.

제2 페이즈 제너레이터(PG)(A6)는, 음소 파라미터 메모리(3)로부터 파라미터 보간부(4)(도 1 참조)를 통하여 입력된 포르만트 밴드 폭값(K1∼Kn)에 따라서 창함수 메모리(A7)로부터 소정의 시간 폭을 갖는 창함수를 읽어 내기 위한 수치 데이터를 누산한다. 전단의 승산기(A3)는, 상기 Sin 파형 메모리(A2)로부터의 출력과 상기 창 파형 메모리(A7)로부터의 출력을 가산한다. 후단의 승산기(A4)는, 상기 전단의 승산기(A3)로부터의 출력과 진폭 파라미터를 가산(진수에서는 승산에 상당)하여 음량을 보정한다. 이렇게 해서, 각 포르만트 합성부(A)에서는 1포르만트분의 포르만트 파형을 생성한다. 가산기(B)는 각 포르만트 합성부(A)에서 생성된 포르만트 파형을 복수 가산함으로써, 최종적으로 포르만트 구조를 갖는 1개의 음성 파형을 합성한다.

이상과 같이, FS 방식을 채용한 포르만트 합성부에서도, 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서 피치 주기에 따라 짝수차 포르만트와 홀수차 포르만트에서 초기 위상을「π(180°)」만큼 어긋나게 설정하도록 함으로써, 복수 포르만트 파형 가산시에서의 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분의 중첩을 경감할 수 있게 된다.

또한, 상술한 각 실시예에서는, 홀수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상을 「0」으로 설정하고, 짝수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PC)(A1)에서는 초기 위상을 「π」로 설정하도록 하여 리셋을 행하도록 했으나 이것에 한정되지 않는다. 홀수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상을 「π」로 설정하고, 짝수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PG)(A1)에서는 초기 위상을「0」으로 설정하도록 하여 리셋을 행하도록 해도 된다. 또는, 일반적으로는 1차 포르만트 파형의 진폭의 플러스측으로의 평균치의 어긋남이 다른 포르만트 파형과 비교하여 상당히 크므로, 1차 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PC)(A1)에서는 초기 위상을 「0(또는π)」로 설정하고, 그 밖의 포르만트 파형을 생성하기 위한 개별 포르만트 음 생성부(A)의 페이즈 제너레이터(PG)(A1) 모두에 대해서는 초기 위상을「π(또는 0)」으로 설정하도록 하여 리셋을 행하도록 해도 된다. 중요한 것은, 생성되는 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분을 파형 합성시에 없애도록, 각 개별 포르만트 생성부(A)마다 초기 위상을 설정할 수 있 으면 된다.

또한, 각 개별 포르만트 생성부(A)마다 설정하는 초기 위상은, 각 포르만트 파형의 직류 성분을 없애도록 미리 설정이 끝난 디폴트의 초기 위상이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.

다음으로, 본 발명에 따른 악음 합성 장치의 다른 실시예, 여기서는 포르만트 구조를 갖는 악음을 다양한 음색으로 생성할 수 있도록 한 악음 합성 장치에 대해, 도 7 ∼ 도 9를 사용하여 설명한다. 도 7은, 상기 악음 합성 장치에서 사용되는 음소 파라미터의 일 실시예를 도시한 개념도이다. 도 8은, 상기 악음 합성 장치에서 원파형으로서 선택적으로 사용하는 것이 가능한 파형 데이터의 일 실시예를 도시한 개념도이다. 도 9는, 상기 악음 합성 장치에서의 포르만트 합성부의 전체 구성의 일 실시예를 도시한 개념도이고, 도 9(a)에 CSM 방식, 도 9(b)에 FS 방식을 채용한 경우를 각각 나타낸다. 또한, 이하의 설명에서는 설명을 간략화하기 위해, 이미 설명이 끝난 각 실시예(도 2, 도 3 및 도 6 참조)와 다른 부분에 관해서만 주로 설명한다.

도 7에 도시한 음소 파라미터에서, CSM 방식에서의 각 프레임마다 정의되어 있는 파라미터는, 진폭 파라미터(a1, a2, …, an)와, 각 주파수 파라미터(ω1, ω2, …, ωn)와, 위상 어긋남 파라미터(PI1, PI2, … PIn)와, 파형 선택 파라미터(WS1, WS2, …, WSn)이다. 한편, FS 방식에서의 각 프레임마다 정의되어 있는 파라미터는, 진폭 파라미터(a1, a2, …, an)와, 주파수 파라미터(fc1, fc2, … , fcn)와, 포르만트 밴드 폭값(K)(K1, K2, …, Kn)과, 위상 어긋남 파라미터(PI1, PI2, … PIn)와, 파형 선택 파라미터(WS1, WS2, … , WSn)이다. 즉, 이 실시예에 나타낸 음소 파라미터에는, 도 2에 도시한 음소 파라미터와 비교하여 CSM 방식 및 FS 방식 모두, 위상 어긋남 파라미터 및 파형 선택 파라미터가 추가 정의되어 있다. 위상 어긋남 파라미터(PI1, PI2, … PIn)는, 페이즈 제너레이터(PG)의 일 구성부인 초기 위상 제어부(P4)(도 4 참조)에 의해 발생되는 초기 위상을 제어하기 위한 파라미터이다. 즉, 초기 위상 제어부(P4)에 대해 위상 어긋남 파라미터가 주어짐으로써, 초기 위상 제어부(P4)에서는 이 파라미터에 따른 위상을 초기 위상으로서 발생시킨다.

파형 선택 파라미터(WS1, WS2, … , WSn)는, 원파형으로서 이용하는 적절한 파형을 파형 메모리(후술한다)에 대해 지정하기 위한 파라미터이다. 즉, 원파형으로서 이용할 수 있는 파형 데이터는 미리 파형 메모리에 다수 준비되어 있고, 이 실시예에 나타낸 악음 합성 장치에서는 이 파형 메모리에 준비된 다수의 파형 데이터 중에서 임의의 파형을 원파형으로서 선택적으로 이용할 수가 있게 되어 있다. 파형 메모리에 기억되는 파형 데이터의 구체예를 나타내면, 도 8에 도시하는 바와 같이 된다. 이 도 8로부터 이해할 수 있듯이, 원파형으로서 이용할 수 있는 파형 데이터로서는 정현파 뿐만 아니라, 삼각파, 구형파, 톱니파, 이들 이외의 파형 등 주기성을 갖는 적절한 파형 형상을 한 파형 데이터이면 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들면, 사용자가 스스로 작성한 주기성을 갖는 임의 파형을 SRAM 등에 기억시켜 두고, 그러한 파형을 원파형으로서 이용할 수 있도록 되어 있어도 된다. 물론, 도 8에 도시한 파형 데이터는 일례이고 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 9(a) 및 도 9(b)로부터 이해할 수 있듯이, 본 발명에 따른 악음 합성 장치에서는, CSM 방식 및 FS 방식 모두, 페이즈 제너레이터(PG)(A1')에 대해 상기 위상 어긋남 파라미터(PI1, PI2, … PIn)가, 파형 메모리(A2')에 대해 상기 파형 선택 파라미터(WS1, WS2, …, WSn)가 각각 주어진다. 페이즈 제너레이터(PG)(A1′)에서는 피치 주기 펄스 생성기(D)로부터의 피치 주기 펄스에 따라 위상을 초기화할 때, 주어진 위상 어긋남 파라미터에 기초하여 위상을 어긋나도록 하여 위상의 초기화를 행한다. 따라서, 파형 메모리(A2')로부터 파형을 읽어 낼 때의 초기 위상을 각 포르만트마다 적절한 위상으로 설정할 수 있게 된다. 각 포르만트마다 초기 위상에 위상어긋남이 발생하도록 위상 어긋남 파라미터를 적극적으로 설정하면, 최종적인 합성 파형의 생성시에서 직류 성분을 제거하는 것에 한하지 않고, 다양한 음색으로 포르만트 구조의 악음을 생성할 수 있게 된다. 한편, 파형 메모리(A2)에서는 주어진 파형 선택 파라미터에 기초하여, 이 파형 메모리(A2')에 준비된 정현파를 포함하는 다양한 파형 중에서 임의의 파형을 선택하여, 이것을 원파형으로서 사용한다. 따라서, 원파형으로서 Sin 파형 메모리(A2)로부터의 정현파를 이용하는 것만으로 한하지 않고(도 3, 도 6 참조), 파형 메모리(A2')에 준비된 정현파를 포함하는 다양한 파형 중에서 임의의 파형을 선택적으로 이용할 수 있게 된다. 각 포르만트마다 원파형으로서 사용하는 파형을 다르게 하도록 파형 선택 파라미터를 적극적으로 설정하면, 보다 다양한 음색으로 포르만트 구조의 악음을 생성할 수 있게 된다.

또한, 상기한 위상 어긋남 파라미터나 파형 선택 파라미터는 악음 합성시에 사용자가 적절하게 설정할 수 있도록 되어 있어도 되고, 미리 정해진 파라미터값이 세트되어 있어도 된다. 예를 들면, 무성음을 합성할 때는, 직류 성분을 제거하기 위해서 홀수 포르만트 및 짝수 포르만트에서 초기 위상을 다르게 하도록 위상 어긋남 파라미터를 세트해 두는 동시에, 원파형으로서 정현파만을 사용하도록 파형 선택 파라미터를 세트해 두면 된다.

또한, 상술한 실시예에서는 위상 제어와 파형 선택에 의한 원파형 제어의 양쪽을 병용한 예를 나타냈으나 이것에 한정되지 않고, 어느 한쪽만을 사용하는 것만으로 포르만트 구조의 악음의 음색을 제어하는 것이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 단, 상기 실시예에 나타낸 바와 같이 위상 제어와 원파형 제어의 양쪽을 병용한 경우에는, 파형 선택에 의해 선택된 파형에 적합한 위상 제어를 행할 수 있으므로, 직류 성분을 제거하면서 음색 제어를 행할 수 있어 유리하다.

상술한 각 실시예에서는, 복수 포르만트 파형 가산시에서의 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분의 중첩을 경감하기 위해, 짝수차 포르만트와 홀수차 포르만트에서 파형 메모리로부터 원파형을 읽어 낼 때의 초기 위상을 예를 들면「π(180°)」만큼 어긋나게 하는 등의 위상 제어에 의한 방법을 사용한 것을 예 로서 나타냈으나 이것에 한정되지 않고, 상기 직류 성분의 중첩을 경감하기 위한 방법으로서 다른 방법을 사용하도록 해도 된다. 상술한 위상 제어에 의한 방법 이외의 방법으로서는, 짝수차 포르만트와 홀수차 포르만트에서 파형 메모리로부터 읽어 낸 파형의 진폭 레벨을「정전 /반전」시키는 파형 레벨 제어에 의한 방법이 있다. 그래서, 다음에 본 발명에 따른 악음 합성 장치의 다른 실시예로서, 파형의 진폭 레벨을 제어함으로써 상기 직류 성분의 중첩을 경감할 수 있도록 한 악음 합성 장치에 대해, 도 10 및 도 11을 사용하여 설명한다. 도 10은 파형 레벨 제어를 행하는 악음 합성 장치에서의 포르만트 합성부의 전체 구성의 일 실시예를 도시한 개념도이고, 도 10(a)에 CSM 방식, 도 10(b)에 FS 방식을 채용한 경우를 각각 나타낸다. 또한, 이하의 설명에서는 설명을 간략화하기 위해, 이미 설명이 끝난 각 실시예(도 9 참조)와 다른 부분에 관해서만 주로 설명한다.

도 10의 각 도에 도시한 포르만트 합성부의 설명을 하기 전에, 파형 레벨 제어를 행하는 악음 합성 장치에 사용되는 음소 파라미터(도시 생략)에 대해 간단히 설명한다. 이 도 10의 각 도면에 도시한 포르만트 합성부를 갖는 악음 합성 장치에 사용되는 음소 파라미터의 데이터 구조는 도 7에 도시한 것과 동일한 데이터 구조로 이루어지는 것이나, 그 데이터 내용의 일부가 다르게 정의되어 있다. 즉, 도 7에 도시한 CSM 방식 및 FS 방식에서의 각 프레임마다 정의되어 있는 위상 어긋남 파라미터(PI, PI2, … , PIn) 대신에 레벨 제어 파라미터(SH1, SH2, …, SHn)가 정의된 음소 파라미터가 사용된다. 상기 레벨 제어 파라미터에 대해서는 예를 들면「0(정전)」또는「1(반전)」중 어느 하나가 정의되어 있고, 이 레벨 제어 파라미터에 따라서 파형 메모리로부터 읽어 낸 파형의 진폭 레벨을 「정전 /반전」시키도록 제어가 행해진다(자세히는 후술한다).

도 10(a) 및 도 10(b)로부터 이해할 수 있듯이, 본 발명에 따른 악음 합성 장치에서는, CSM 방식의 경우에서 승산기(A3'), FS 방식의 경우에서 승산기(A4')의 각각에 대해, 음소 파라미터에 포함되는 상기 레벨 제어 파라미터(SH1, S H2, …, SHn)가 주어진다. 한편, 이 실시예에서, 음소 파라미터는 위상 어긋남 파라미터(PI1, PI2, … PIn)를 포함하지 않으므로, CSM 방식 및 FS 방식 모두 페이즈 제너레이터(PG)(A1')에 대해 위상 어긋남 파라미터가 주어지지 않는다(도 9 참조). 따라서, 이 실시예에서의 페이즈 제너레이터(PG)(A1')에서는 피치 주기 펄스 생성기(D)로부터의 피치 주기 펄스에 따라 위상을 초기화할 때, 위상 어긋남 파라미터에 기초하여 짝수차 포르만트와 홀수차 포르만트에서 파형 메모리로부터 원파형을 읽어 낼 때의 초기 위상을 예를 들면「π(180°)」만큼 어긋나게 하는 등의 위상 제어를 행하지 않고, 종래와 동일하게 하여 각 포르만트에서 초기 위상을「0」으로 하여 위상의 초기화를 행하면서 파형 메모리(A2')로부터 원파형을 읽어 낸다. 파형 메모리(A2')로부터 읽어 낸 파형은 입력 신호로서 승산기(A3')에(CSM 방식의 경우) 보내지고, 또는 창파형 메모리(A7')로부터의 출력과 승산된 후에 입력 신호로서 승산기(A4')(FS 방식의 경우)에 보내어지고, 승산기(A3')(또는 승산기(A4'))에서는 레벨 제어 파라미터에 기초하여 상기 입력 신호의 진폭 레벨을 정전 또는 반전 제어한다.

여기서, 도 10의 각 도에 도시한 포르만트 합성부에서 레벨 제어 파라미터가 주어지는 승산기(CSM 방식의 경우에서의 승산기(A3'), FS 방식의 경우에서의 승산기(A4'))의 전체 구성에 대해, 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11은, 상기 포르만트 합성부의 승산기(A3')(또는 승산기(A4'))의 전체 구성의 일 실시예를 도시한 개념도이다. 또한, 여기서는 승산기 A3'에 대해서만 설명하나, FS 방식의 경우에서의 승산기(A4')의 전체 구성은 CSM 방식의 승산기(A3')와 동일한 구성이며, 이하의 설명에서 승산기(A3')를 승산기(A4')로 바꿔 읽으면 되므로, 승산기(A4')에 관한 설명을 생략한다.

도 11(a)에 도시한 승산기(A3')는, 적어도 반전기(H)(또는 「-1배」하는 승산기)와, 셀렉터(S)와, 승산기(X)에 의해 구성되어 있고, 이 승산기(A3′)에 입력된 입력 신호를 정전 또는 반전시킨 출력 신호를 생성하는 것이다. 반전기(H)는, 음소 파라미터에서 각 프레임마다 정의되어 있는 진폭 파라미터(an)에 기초하는 포르만트 피크 레벨의 양음을 반전시킨다. 셀렉터(S)는 음소 파라미터에서 각 프레임마다 정의되어 있는 레벨 제어 파라미터(SHn)에 기초하여, 해당 승산기(A3′)에 입력된 진폭 파라미터(an)에 기초하는 포르만트 피크 레벨 또는 상기 양음을 반전시킨 포르만트 피크 레벨 중 어느 하나를 선택한다. 승산기(X)에서는 상기 셀렉터(S)에 의해 선택된 진폭 파라미터(an)에 기초하는 포르만트 피크 레벨 또는 상기 양음을 반전시킨 포르만트 피크 레벨 중 어느 하나와, 입력 신호를 승산하여 출력 신호를 생성한다. 예를 들면, 음소 파라미터에 포함되는 파형 선택 파라미터에「정현파」가 정의되어 있고, 또한 레벨 제어 파라미터에 짝수 포르만트에 대해 「0(정전)」,홀수 포르만트에 대해 「1(반전)」이 각각 정의되어 있는 경우에는, 승산기(A3')를 거쳐 출력되는 출력 신호로서 도 5(c)에 도시한 파형과 동일한 파형이 각 포르만트마다 생성되게 된다.

한편, 도 11(b)에 도시한 승산기(A3')는, 적어도 셀렉터(S)와, 2단 구성의 승산기(X1) 및 승산기(X2)에 의해 구성되어 있고, 도 11(a)에 도시한 실시예와 동일하게 이 승산기(A3′)에 입력된 입력 신호를 정전 또는 반전시킨 출력 신호를 생 성하는 것이다. 셀렉터(S)는, 레벨 제어 파라미터(SHn)에 기초하여 양의 신호(+1) 또는 음의 신호 (-1) 중 어느 하나를 선택한다. 전단의 승산기(X1)는, 입력 신호와 진폭 파라미터(an)에 기초하는 포르만트 피크 레벨을 승산한다. 후단의 승산기(X2)는, 상기 승산기(X1)로부터의 출력 신호와, 상기 셀렉터(S)에 의해 선택된 양의 신호(+1) 또는 음의 신호 (-1) 중 어느 하나를 승산한다. 이렇게 해서, 이 승산기(A3′)에 입력된 입력 신호를 정전 또는 반전시킨 출력 신호를 생성한다. 이 구성에 있어서도, 파형 선택 파라미터에「정현파」, 또한 레벨 제어 파라미터에 짝수 포르만트에 대해 「0(정전)」, 홀수 포르만트에 대해 「1(반전)」이 각각 정의되어 있는 경우에는, 승산기(A3')를 거쳐 출력되는 출력 신호로서 도 5(c)에 도시한 파형과 동일한 파형이 각 포르만트마다 생성되게 된다.

도 10의 설명으로 되돌아가, 상술한 바와 같은 구성의 승산기(A3')(또는 승산기(A4'))를 거쳐 출력되는 각 포르만트마다의 출력 신호, 즉 각 포르만트 합성부(A')에서 생성된 1포르만트분의 포르만트 파형을 복수 가산하면 포르만트 구조를 갖는 1개의 음성 파형이 합성된다. 이상과 같이, 파형 메모리로부터 읽어 낸 파형의 진폭 레벨을 정전/반전 제어하는 파형 레벨 제어를 행하는 구성으로 한 경우라도, 파형 메모리로부터 원파형을 읽어 낼 때의 초기 위상을 제어하는 위상 제어를 행하는 구성의 경우와 동일하게 하여, 최종적으로 직류 성분이 제거된 포르만트 구조를 갖는 1개의 음성 파형을 합성할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 음소 파라미터에 레벨 제어 파라미터를 포함시켜, 이 레벨 제어 파라미터에 기초하여 승산기(A3')(또는 승산기(A4'))의 셀렉터(S)에 의해 선택된 신호에 따라서 파형의 진폭 레벨을 정전/반전 제어하도록 한 것을 나타냈으나 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 짝수 포르만트에 대해서는 파형의 진폭 레벨을 정전, 홀수 포르만트에 대해서는 파형의 진폭 레벨을 반전시키는 것과 같이 각 포르만트마다에서 파형의 진폭 레벨의 정전/반전 제어를 고정하여 행하고자 하는 경우에는, 셀렉터(S)를 배치하지 않아도 된다. 즉, 도 11(a)에 도시한 구성의 경우에는 진폭 파라미터(an)에 기초하는 포르만트 피크 레벨을, 짝수 포르만트에 대해서는 승산기(X)에 다이렉트로 입력하도록 구성하고, 홀수 포르만트에 대해서는 반전기(H)를 통해 승산기(X)에 입력하도록 구성하면 된다. 도 11(b)에 도시한 구성의 경우에는, 짝수 포르만트에 대해서는 양의 신호(+1)를 승산기(X2)에, 홀수 포르만트에 대해서는 음의 신호(-1)를 승산기(X2)에 각각 다이렉트로 입력하도록 구성하면 된다.

또한, 상기 실시예에서는 포르만트 합성부에 파형 메모리에 의한 파형 선택 가능(도 9 참조)한 예를 나타냈으나, 이러한 파형 메모리 대신에 Sin 파형 메모리를 사용한 악음 합성 장치(도 3 또는 도 6 참조)에 대해 상기 파형 레벨 제어를 적용해도 되는 것은 말할 필요도 없다(이 경우, 음소 파라미터는 파형 선택 파라미터를 포함하지 않는 것이다). 단, 상기한 바와 같이 파형 메모리에 의한 파형 선택 가능하게 한 쪽이, 각 포르만트마다 원파형으로서 사용하는 파형을 다르게 하도록 파형 선택 파라미터를 적극적으로 설정할 수 있기 때문에, 보다 다양한 음색으로 포르만트 구조의 악음을 생성할 수 있어 유리하다. 또, 상기 실시예에서는 위상 제어하지 않는 예를 나타냈으나 상기 파형 레벨 제어와 함께 위상 제어 가능하게 해 둠으로써(이 경우, 음소 파라미터는 레벨 제어 파라미터와 함께 위상 어긋남 파라미터를 포함하는 것이다), 파형 레벨 제어에 의한 복수 포르만트 파형 가산시에서의 각 포르만트 파형에 포함되는 직류 성분의 중첩의 경감, 위상 제어에 의한 다양한 음색으로의 포르만트 구조의 악음 생성을 동시에 제어할 수 있게 되기 때문에 유리하다.

본 발명에 의하면, 각 포르만트 파형을 생성하는 개별 포르만트 음 생성부마다 원파형을 발생시킬 때의 초기 위상을 적절하게 제어하도록 하거나, 또는 각 포르만트 파형을 생성하는 개별 포르만트 음 생성부마다 파형의 진폭 레벨을 정전/반전 제어할 수 있도록 함으로써, 복수 포르만트 파형 가산시에서의 각 포르만트 파형의 직류 성분의 중첩을 경감하여, 왜곡이 적은 포르만트 구조를 갖는 악음 파형을 생성할 수 있게 되는 효과를 얻는다.

또, 상기 위상 제어 또는 파형 레벨 제어와 함께, 원파형으로서 사용하는 파형을 적절한 파형으로부터 선택하는 것에 의한 파형 제어를 가능하게 함으로써, 포르만트 구조를 갖는 악음을 다양한 음색으로 간단히 생성할 수 있게 되는 효과를 얻는다.

Claims

포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 원(原)파형 발생 수단;

상기 원파형 발생 수단에서 발생하는 각 주기 파형의 초기 위상을 설정하는 설정 수단;

피치 주기마다 상기 설정한 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 상기 원파형 발생 수단을 제어하는 제어 수단;

상기 발생한 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 포르만트 파형 생성 수단; 및

상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 파형 합성 수단을 구비하여 이루어지고,

상기 설정 수단에 의한 각 주기 파형의 초기 위상의 설정에 따라, 복수의 포르만트 파형을 합성한 합성 파형에서 중첩되는 직류 성분을 저감하도록 한 것을 특징으로 하는 악음 합성 장치.
제1항에 있어서, 상기 설정 수단은, 짝수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 각 주기 파형의 초기 위상과, 홀수차 포르만트 파형을 생성하기 위한 각 주기 파형의 초기 위상이 π의 위상차를 갖도록 각각의 주기 파형의 초기 위상을 설정하는 것을 특징으로 하는 악음 합성 장치.
제1항에 있어서, 상기 설정 수단은, 1차 포르만트 파형을 생성하기 위한 주기 파형의 초기 위상과, 그 밖의 포르만트 파형을 생성하기 위한 각 주기 파형의 초기 위상이 π의 위상차를 갖도록 각각의 주기 파형의 초기 위상을 설정하는 것을 특징으로 하는 악음 합성 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포르만트 파형 생성 수단은, 상기 각 주기 파형과 피치 주기마다 반복하는 각 포르만트 밴드 폭에 대응하는 시간 폭의 창함수 파형과의 승산에 의해 포르만트 파형을 생성하는 것을 특징으로 하는 악음 합성 장치.
포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 원파형 발생 수단;

상기 원파형 발생 수단에서 발생하는 각 주기 파형의 초기 위상을 설정하는 설정 수단;

피치 주기마다 상기 설정한 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 상기 원파형 발생 수단을 제어하는 제어 수단;

상기 발생한 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 포르만트 파형 생성 수단; 및

상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 파형 합성 수단을 구비한 악음 합성 장치.
포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 원파형 발생 수단;

피치 주기마다 소정의 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 상기 원파형 발생 수단을 제어하는 제어 수단;

상기 원파형 발생 수단으로부터 발생한 각 주기 파형의 진폭 레벨을 정전 또는 반전시키는 진폭 레벨 제어 수단;

상기 진폭 레벨을 정전 또는 반전시킨 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 포르만트 파형 생성 수단; 및

상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 파형 합성 수단을 구비한 악음 합성 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,

복수의 파형 중에서 임의의 파형을 선택적으로 각 포르만트에 대응시키는 파형 선택 수단을 구비하여 이루어지고,

상기 원파형 발생 수단은 상기 파형 선택 수단에 의해 선택된 파형에 기초하여 포르만트마다 상기 주기 파형을 발생시키는 것을 특징으로 하는 악음 합성 장치.
제6항에 있어서, 상기 진폭 레벨 제어 수단은, 음소마다 포함되는 포르만트의 조합을 정의한 음소 파라미터에서 프레임마다 정의되어 있는 레벨 제어 파라미터에 기초하여 상기 각 주기 파형의 진폭 레벨을 정전 또는 반전시키는 것을 특징으로 하는 악음 합성 장치.
제6항에 있어서, 상기 진폭 레벨 제어 수단은, 상기 각 주기 파형의 진폭 레벨을, 차례로 생성해야 할 주기 파형마다 교대로 정전 또는 반전시키는 것을 특징으로 하는 악음 합성 장치.
포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 단계;

상기 발생하는 각 주기 파형의 초기 위상을 설정하는 단계;

피치 주기마다 상기 설정한 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 제어하는 단계;

상기 발생한 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 단계; 및

상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
포르만트 중심 주파수와 같은 주파수를 갖는 주기 파형을 포르만트 수에 따라 각각 발생시키는 단계;

피치 주기마다 소정의 초기 위상으로 각 주기 파형을 발생시키도록 제어하는 단계;

상기 발생한 각 주기 파형의 진폭 레벨을 정전 또는 반전시키는 단계;

상기 진폭 레벨을 정전 또는 반전시킨 각 주기 파형에 기초하여 복수의 포르만트 파형을 생성하는 단계; 및

상기 생성한 복수의 포르만트 파형을 합성하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.