JPS5912191B2 - Speech synthesis method - Google Patents
Speech synthesis methodInfo
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- JPS5912191B2 JPS5912191B2 JP56053947A JP5394781A JPS5912191B2 JP S5912191 B2 JPS5912191 B2 JP S5912191B2 JP 56053947 A JP56053947 A JP 56053947A JP 5394781 A JP5394781 A JP 5394781A JP S5912191 B2 JPS5912191 B2 JP S5912191B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、人間の音声を極めて簡単な構成によ 35つ
て合成する音声合成方式に係り、特に原音声を所定の分
析によつて各種のデータ(係数等)を集I!情報処理装
置によつて定めると共に対数圧縮した後アナログ・ディ
ジタル変換してディジタル信号となし、斯るディジタル
信号から音声合成する”易合、対数伸張してダイナミッ
クレンジを広くなし得る音声合成方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a speech synthesis method for synthesizing human speech using an extremely simple structure, and in particular, a method for collecting various data (coefficients, etc.) by performing a predetermined analysis of the original speech. I! The present invention relates to a speech synthesis method in which a digital signal is determined by an information processing device, is logarithmically compressed, and then analog-to-digital converted into a digital signal, and when speech is synthesized from such a digital signal, logarithmic expansion is performed to widen the dynamic range.
一般に音声合成は、第1図に示す如く原音声をマイクロ
フォン1によつて電気信号に変換し、低周波増幅器2を
介して音声記録装置3(例えば磁気テープを用いたオー
ディオテープレコーダ)に記録し、該記録された低周波
信号は前記低周波増幅器2を介してローパス・フィルタ
4に加えられて対数圧縮回路5にて対数圧縮され、アナ
ログ・ディジタル(以下A/Dと略称する)変換器6に
よつてディジタル化(PCM化)する。In general, speech synthesis involves converting original speech into an electrical signal using a microphone 1, as shown in FIG. The recorded low-frequency signal is applied to a low-pass filter 4 via the low-frequency amplifier 2, logarithmically compressed by a logarithmic compression circuit 5, and then converted to an analog-to-digital (hereinafter abbreviated as A/D) converter 6. digitize (PCM).
斯るディジタル変換されたディジタル信号は、君3図の
音声信号VAから間隔をにてサンプリングして(例えば
20ms毎)分析を行つた後各種のデータ即ち現在多く
用いられているパーコール(PARCOR)分析では有
声と無声に関するデータ、振幅データ及びにパラメータ
等を集中情報処理手段として設けたパラメータ記憶装置
Lによつて定め、メモリ素子(ドラム、ROM等)8に
収納しておく。The converted digital signal is sampled from the audio signal VA in Figure 3 at intervals (for example, every 20 ms) and analyzed, and then various data such as PARCOR analysis, which is currently widely used, is analyzed. Then, data regarding voiced and unvoiced sounds, amplitude data, parameters, etc. are determined by a parameter storage device L provided as a centralized information processing means, and stored in a memory element (drum, ROM, etc.) 8.
そこで前記所定間隔毎に抽出した各種データが必要であ
るから、そのビット(bit)量によつて1秒間に使用
するメモリ容量が定まり、一般的には、2400bps
) 4800bps又は9600bpsが使用され、そ
の一例として2400bpsをとると、l秒間の音声を
発生するのに2400bitのメモリ(各種データを記
憶する)が必要であるということになる。Therefore, since various data extracted at each predetermined interval are required, the memory capacity used per second is determined by the amount of bits, and generally, it is 2400bps.
) If 4800 bps or 9600 bps is used, and 2400 bps is taken as an example, 2400 bits of memory (to store various data) is required to generate one second of audio.
ここで問題となるのが、前記振幅データフィルタ係数デ
ータとしてのにパラメータ等へのビット配分であるが、
これは今迄の各種の実験や理論に基づいてどのように配
分すれば、最も有効にメモリを使用できるかがある程度
決まつており、それによると前述の240Obpsの場
合振幅データヘの割当ては6bitである。The problem here is bit allocation to parameters etc. as the amplitude data filter coefficient data.
Based on various experiments and theories up to now, it has been determined to some extent how to allocate the memory in order to use the memory most effectively, and according to this, in the case of the above-mentioned 240 Obps, the allocation to the amplitude data is 6 bits. be.
従つて人間の音声振幅を6bitで量子化(デイジタル
化)するにはダイナミツクレンジの点から無理が生じて
、第1図の通りある程度原音声を圧縮してそれを使つて
振幅データを抽出する必要がある。Therefore, it is difficult to quantize (digitize) human voice amplitude with 6 bits due to dynamic range, so as shown in Figure 1, the original voice is compressed to some extent and used to extract amplitude data. There is a need.
この模様を圧縮率を1/2(DB)にとつた例で第4図
の入出力特性におけるPとする。第4図中Lは線形(リ
ニア)特性の場合、Eは伸張の場合である。音声合成す
る場合、そのままの振幅データで合成しても多少ダイナ
ミツクレンジが狭くなつた様に聴感上感じられる。This pattern is an example in which the compression ratio is set to 1/2 (DB), and is designated as P in the input/output characteristics of FIG. In FIG. 4, L indicates a linear characteristic, and E indicates an elongated characteristic. When synthesizing speech, even if it is synthesized using the same amplitude data, the dynamic range will be audibly felt to be narrowed to some extent.
この場合
1圧縮して各データ(パラメータ)の抽出を行つている
ために、ノイズレベルも上昇している。In this case, since each data (parameter) is extracted after 1 compression, the noise level also increases.
2合成音が、多少ダイナミツクレンジが不足となり、不
自然な音になる。2. The synthesized sound lacks some dynamic range, resulting in an unnatural sound.
などから考えると、原音声に近づけることがどうしても
要求される。Considering these factors, it is absolutely necessary to get the sound close to the original sound.
このことから本発明は、第1図の構成によつて原音声を
デイジタル化し、これより例えばPARCOR方式によ
り音声を合成する場合、更に対数伸張回路を設けて前記
欠点を除去した新規な音声合成方式を提供するもので、
以下図面に従つて説明する。For this reason, the present invention provides a novel speech synthesis method that eliminates the above-mentioned drawbacks by further providing a logarithmic expansion circuit when original speech is digitized using the configuration shown in FIG. It provides
This will be explained below with reference to the drawings.
第2図は本発明の音声合成方式を説明するためのプロツ
ク図、第5図イ,口は第2図における各部波形図、第6
図は音声分析における各種データを求める場合の説明波
形図を示す。Figure 2 is a block diagram for explaining the speech synthesis method of the present invention, Figure 5 A, the mouth is a waveform diagram of each part in Figure 2, and Figure 6 is a block diagram for explaining the speech synthesis method of the present invention.
The figure shows an explanatory waveform diagram when obtaining various data in voice analysis.
第2図において9は雑音発生器、10はパルス発生器、
11は前記雑音発生器又はパルス発生器の出力を切換え
て所定の信号を導出する切換手段、12は増幅段、13
はデイジタルフイルタ、14はデイジタルアナログ(D
/A)変換器、15は対数伸張回路、16は低周波増幅
器、17はスピーカ等の放音手段、7は集中情報処理手
段として設けたパラメータ記憶装置で、前記切換手段1
1増幅段12及びデイジタルフイルタ13に各々有声/
無声の切換データ、振幅データ及びフイルタ係数なるデ
ータ信号を供給する構成となつている。ここで人間の音
声を合成する場合、該音声の特徴を表わすデータ(パラ
メータ)としては、先ず音源関係では有声か無声かの情
報、ピッチ周波数及び振幅に関する情報があり、更に人
間の声道の伝達特性を表わすデータとしてPARCOR
方式ではkパラメータが採用されている。In FIG. 2, 9 is a noise generator, 10 is a pulse generator,
11 is a switching means for switching the output of the noise generator or pulse generator to derive a predetermined signal; 12 is an amplification stage; 13
is a digital filter, and 14 is a digital analog (D
/A) converter, 15 is a logarithmic expansion circuit, 16 is a low frequency amplifier, 17 is a sound emitting means such as a speaker, 7 is a parameter storage device provided as a centralized information processing means, and the switching means 1
1 amplification stage 12 and digital filter 13, respectively.
It is configured to supply data signals consisting of silent switching data, amplitude data, and filter coefficients. When synthesizing human speech, the data (parameters) representing the characteristics of the speech include information on whether the sound is voiced or unvoiced, pitch frequency and amplitude, and information on the transmission of the human vocal tract. PARCOR as data representing characteristics
The method employs the k parameter.
次に音声波形を音源によつて励振された声道の出力と考
え、声道の特性は受動的で線形なものと仮定して、第6
図に示す音声波形を線形予測分析して、前記音源の入力
をε(n)、出力をX(n)とすると、入力ε(n)か
ら出力X(n)への伝達関数H(z)はz変換すると、
次式で表わされる。Next, we consider the speech waveform as the output of the vocal tract excited by the sound source, and assume that the characteristics of the vocal tract are passive and linear.
A linear predictive analysis is performed on the speech waveform shown in the figure, and if the input of the sound source is ε(n) and the output is X(n), then the transfer function H(z) from the input ε(n) to the output X(n) is When transformed into z,
It is expressed by the following formula.
上式でσは定数を示す。In the above formula, σ represents a constant.
これよりサンプリング間隔tを求めると、前述のように
20msの値が適当と考えられる。When the sampling interval t is determined from this, a value of 20 ms is considered to be appropriate as described above.
次に人間の音声信号を第1図の構成において対数圧縮回
路5にて対数圧縮する場合、上限周波数を4KHzの8
5%即ち3.4KHzにしておく。これは第1図におい
て折返し雑音を防止する働きを有するフイルタ4の帯域
に等しい。サンプリング周波数は前記4KHzの2倍で
ある8KHz即ち周期は125μsが最適であることか
らこの値が採用されている。第2図において、前記第1
図の構成で音声分析の結果得られた切換データによつて
第5図イに示す雑音発生器9からのホワイトノズルと、
第5図口に示すパルス発生器10からのパルスを適宜切
換え、増幅段2への振幅データ及びデイジタルフイルタ
4へのkパラメータに相当する信号をパラメータ記憶装
置Lによつて与えることによりD/A変換器14を介し
て低周波信号が得られ、音声分析時対数圧縮された分、
対数伸張回路15にて第4図の特性Eに示す通り対数伸
張されて元に戻されることになるので、前述のノイズレ
ベルの上昇を抑制できると共にダイナミツクレンジの不
足も防止できる。Next, when a human voice signal is logarithmically compressed by the logarithmic compression circuit 5 in the configuration shown in FIG.
Set it to 5% or 3.4KHz. This is equal to the band of the filter 4 which functions to prevent aliasing noise in FIG. This value is adopted because the optimum sampling frequency is 8 KHz, which is twice the above-mentioned 4 KHz, that is, the period is 125 μs. In FIG. 2, the first
A white nozzle from the noise generator 9 shown in FIG.
By appropriately switching the pulses from the pulse generator 10 shown in FIG. A low frequency signal is obtained through the converter 14 and is logarithmically compressed during speech analysis.
Since the signal is logarithmically expanded and returned to its original state in the logarithmic expansion circuit 15 as shown by characteristic E in FIG. 4, it is possible to suppress the increase in the noise level described above and also prevent a lack of dynamic range.
以上の通り本発明によれば、音声分析時対数圧縮して求
めた各種データの利用によつて音声合成を行う場合、対
数伸張を行うことにより元に戻すことができ、原音声に
より近似でき、本発明方式によればメモリ容量が多くな
ることなく、極めて自然な合成音が得られ、種々の制御
、警報等に本発明方式の応用はかなり広い。As described above, according to the present invention, when performing speech synthesis using various data obtained through logarithmic compression during speech analysis, the original speech can be restored by logarithmic expansion and approximated by the original speech, According to the method of the present invention, an extremely natural synthesized sound can be obtained without increasing the memory capacity, and the method of the present invention has a wide range of applications for various controls, alarms, etc.
第1図及び第2図は、本発明の音声合成方式を説明する
ためのプロツク図、第3図は原音声の波形図、第4図は
本発明の方式を説明するための対数圧縮、対数伸張特性
を表わす入出力特性図、第5図イ,口は第1図における
各部波形図、第6図は音声分析時のための説明波形図を
示す。
主な図番の説明、5・・・・・・対数圧縮回路、6・・
・・・・A/D変換器、I・・・・・・パラメータ記憶
装置、8・・・・・・メモリ素子、9・・・・・・雑音
発生器、10・・・・・・パルス発生器、11・・・・
・・切換手段、12・・・・・・増幅段、13・・・・
・・デイジタルフイルタ、14・・・・・・D/A変換
器、15・・・・・・対数伸張回路、16・・・低周波
増幅器、17・・・・・・放音手段。1 and 2 are block diagrams for explaining the speech synthesis method of the present invention, FIG. 3 is a waveform diagram of the original speech, and FIG. 4 is a logarithmic compression and logarithm diagram for explaining the method of the present invention. FIG. 5 shows an input/output characteristic diagram representing the expansion characteristic, and FIG. 5 shows a waveform diagram of each part in FIG. 1. FIG. Explanation of main figure numbers, 5... Logarithmic compression circuit, 6...
...A/D converter, I...Parameter storage device, 8...Memory element, 9...Noise generator, 10...Pulse Generator, 11...
...Switching means, 12...Amplification stage, 13...
... Digital filter, 14 ... D/A converter, 15 ... Logarithmic expansion circuit, 16 ... Low frequency amplifier, 17 ... Sound emitting means.
Claims (1)
切換手段と、該切換手段の出力端に順次接続された増幅
段、ディジタルフィルタ、デイジタル・アナログ変換器
、対数伸張回路、低周波増幅器及び放音手段と、前記切
換手段、増幅段及びディジタルフィルタに接続された集
中情報処理手段とより成り、原音声を前記集中情報処理
手段により予め対数圧縮して音声分析を行い、前記切換
手段、増幅段及びディジタルフィルタの各々の切換デー
タ、振幅データ、フィルタ係数データを定めると共に対
数圧縮し、前記各データを各々前記手段、増幅段及びデ
ィジタルフィルタに印加し、前記対数伸張回路によつて
、ディジタル・アナログ変換回路の出力を対数伸張し、
放音手段より低周波信号を発生させることを特徴とした
音声合成方式。1. A switching means connected to the output side of the noise generator and the pulse generator, an amplification stage, a digital filter, a digital-to-analog converter, a logarithmic expansion circuit, a low frequency amplifier, and It consists of a sound emitting means, and a centralized information processing means connected to the switching means, an amplification stage, and a digital filter. The switching data, amplitude data, and filter coefficient data of each stage and digital filter are determined and logarithmically compressed, each of the data is applied to the means, the amplification stage, and the digital filter, respectively, and the logarithmic expansion circuit converts the data into digital data. Logarithmically expands the output of the analog conversion circuit,
A voice synthesis method characterized by generating a low frequency signal from a sound emitting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56053947A JPS5912191B2 (en) | 1981-04-09 | 1981-04-09 | Speech synthesis method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56053947A JPS5912191B2 (en) | 1981-04-09 | 1981-04-09 | Speech synthesis method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57168299A JPS57168299A (en) | 1982-10-16 |
| JPS5912191B2 true JPS5912191B2 (en) | 1984-03-21 |
Family
ID=12956910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56053947A Expired JPS5912191B2 (en) | 1981-04-09 | 1981-04-09 | Speech synthesis method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5912191B2 (en) |
-
1981
- 1981-04-09 JP JP56053947A patent/JPS5912191B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57168299A (en) | 1982-10-16 |
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