JPS6232797B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音声合成方式、特に合成すべき音声デ
イジタル情報の周波数制御情報を記憶しておき、
その記憶された周波数制御情報の選択によつて合
成音の周波数帯域幅を変更できるようにした音声
合成方式に関する。

本発明の目的とするところは、再生スピーカの
能力に見合つた合成音の周波数帯域を適宜選択変
更できる方式を提供することである。

また、他の目的の再生能力のある周波数帯域に
おけるデイジタルデータのみをメモリーに貯え、
それ以外の帯域のデータを除くことによつてメモ
リーの使用効率を高め、合わせてメモリーの記憶
容量の圧縮を図ることである。

近年、音声合成技術を駆使した卓上計算機、播
訳機等のデイジタル機器の開発が富に進められて
いる。

斯ゝる技術は通常音声等のアナログ情報をデイ
ジタル情報に変換した後、これをRAM等のメモ
リーに記憶し、ROMメモリーに貯えられたプロ
グラム命令に基づいて再生すべき合成音を得る方
式である。

原音のアナログ情報は出来る限り忠実に量子化
されてデイジタル量に変換されるものであるが、
再生増幅器、スピーカにはそれぞれ再生能力に限
界があり、特に周波数帯域の上限、下限において
その周波数の減衰は大きく、これは機器の小型
化、薄型化に相俟つて、これらの再生能力も著し
く低下するなどの欠点があつた。

本発明は上述の欠点を解消する為になされたも
のである。

以下本発明の一実施例を示す図面に従つて詳細
に説明を加える。

第１図は本発明の方式を採択した一例の電子機
器（例えば、電卓、コンピユータ、教育機器な
ど）の要部ブロツク図である。

図に於て、１は音声信号を電気信号に変換する
マイクロホン、２はマイクロホン信号を増幅する
ためのマイクアンプ、３はマイクアンプ２の出力
をさらに増幅し、パルス波形と成するためのアン
プ、４はパルス波形の周波数成分を計数記憶する
周波数計数記憶器（以下周波数メモリーカウンタ
ーと呼ぶ。）であり、パルス波形の周波数がそれ
以上になると“１”を出力する端子がそれぞれ用
意される。即ち、端子0.1は100Hz以上の周波数に
なると“１”を出力し、同様に0.2は200Hz以上、
0.5は500Hz以上、３は3KHz以上、５は5KHz以
上、10は10KHz以上の周波数になるとそれぞれ
“１”の出力を供給するように構成される。

例えば、パルス波形入力の立上りから立下りま
での時間間隔を測定し、立上りもしくは立下りか
ら0.33ｍsec以内に次の立上りパルスが来れば
3KHzの周波数であり、“３”の端子より出力
“１”が現われることによつて実現できる。

G₁〜G₃はＦからの出力を入力するアンドゲー
トであり、G₁出力は500Hz〜3KHzの周波数帯域
でその出力が現われ、同様にG₂出力は200Hz〜
5KHz、G₃出力は100Hz〜10KHzの周波数帯域で
その出力が現われる。SW₁はアンドゲートG₁〜
G₂のいずれかの周波数帯域を選択的に切換える
ためのスイツチであり、このスイツチは半導体素
子によつて構成し、Cpuからの命令に基づいても
制御することができる。５はマイクアンプ出力の
アナログ情報をデイジタル情報に変換するための
Ａ／Ｄ変換器、６はインターフエース、７はCpu
（演算処理装置）でアキユレームACC等を含んで
いる。８は音声をデイジタルに変換したものを記
憶するメモリーで、例えばランダム・アクセス・
メモリー（RAM）、９はRAMに記憶するための
実行手順（アルゴリズム）或いは音声合成用のア
ルゴリズムを記憶するメモリー、例えばリード・
オンリー・メモリー（ROM）、１０はデイジタル
データを合成しＤ／Ａ変換をも含むボイスシンセ
サイザー、１１はオーデイオアンプ、１２はスピ
ーカである。なおスイツチSW₂は合成音を再生す
るか又は単にデイジタルデータをメモリーRMA
に貯えておくかを選択切換するスイツチである。

第２図は第１図のブロツク図に於けるスピーカ
として採用されるスピーカの周波数特性の一例を
示す図である。

図においてスピーカSP₁の再生能力は500Hz〜
3KHzと他のスピーカに比べ最も低く、ススピー
カSP₂，SP₃の再生能力はそれぞれ200Hz〜
5KHz、100Hz〜10KHzとし、この周波数帯域は
第１図のブロツク図のFCの周波数帯域と符号さ
せて示した。

第３図は第２図に示した最も再生能力の低いス
ピーカSP₁（500Hz〜3KHz）を採用した場合の第
１図ブロツク図の各部波形のタイムチヤートであ
る。

図に於て、ａはマイクアンプ出力波形図
MAO、ｂはパルス波形々成アンプＡの出力波形
図AO、ｃ，ｄは周波数メモリーカウンタFCの出
力端子0.5及び３に現われる出力パルスFc
（0.5）、Fc(3)、ｅはゲートG₁の出力波形図
（G₁₀）である。

こゝでFc(3)の波形は時刻t₀より所定の時間（図
では（1/3Ｋ）／２＝166usec）以内でAOの出力
レベルがHighからLow、又はLowからHighに変
化すれば、第１図の周波数メモリーカウンタFC
の出力がHighとなることを示している。また時
刻t₀からt₁の間は166usec以内であるためFC(3)は
Highとなり、時刻t₄からt₅の間は166usecを越え
るためt₅の時刻でLowレベルとなる。

今、アナログデータをデイジタルデータに変換
するＡ／Ｄ変換器のサンプリング時間を1/16
KHzとし、マイクアンプMAの出力MAOをさら
に増巾してパルス出力AO（図ｂ）を得るが、こ
のパルス出力AOを周波数メモリーカウンタFCに
入力すると、最初その周波数成分は500Hz以上の
ためFC出力Fc（0.5）は“１”となる（図Ｃ）。
t₁時刻に於て入力パルス周波数が3KHz以上とな
るとFc(3)は“１”となり、従つてゲートG₁の出
力G₁₀は図ｅの如くなる。

つまり、スピーカSP₁が再生可能な周波数帯域
は500Hz〜3KHzであるから、ゲートG₁₀出力が
“１”のときの周波数帯域Ｆは500Hz＜Ｆ＜3KHz
であり、“０”のときのＦはＦ＜500HzもしくはＦ
＞3KHzの周波数のときである。

従つて、G₁₀＝１の区間のデイジタルデータを
サンプリングし、データを貯えれば良く、G₁₀＝
０の区間はスピーカ自体再生能力はなくデータと
して貯えても再生できないのでサンプリングを実
行しない区間となる。

例えば、Fc(3)の出力は直前の入力の立上りも
しくは立下りから0.33ｍsec以内に次の立上りが
到来すれば“１”を出力し、0.33ｍsec経過して
も到来しない場合は“０”である。

このように合成音の周波数帯域幅を変更できる
様に合成すべき音声デイジタル情報の周波数制御
情報を記憶させておくという技術思想に基づき、
スピーカの特性にマツチした周波数帯域の音声デ
イジタル情報のみを合成音として再生することが
可能である。

従つて、実施例に示した周波数メモリーカウン
タFC、ゲート回路Ｇ及びスイツチSW₁は合成音
の周波数帯域幅を変更できるような周波数制御情
報を記憶でき、それら記憶された所望の制御情報
を選択的に出力し、この出力によつて合成すべき
音声デイジタル情報の周波数制御を行うことが出
来る回路であればよい。

これらの回路はLSIその他の半導体回路素子に
よつて構成することが出来る。

次に本発明の音声合成方式を第４図及び第５図
のフローチヤートに従つて説明する。

まず、第４図は音声デイジタルデータをメモリ
ーRAMに入力する実行手順（アルゴリズム）を
示すフローチヤートである。

まず、マイク１より入力された音声アナログデ
ータはアンプ２を介してＡ／Ｄ変換器VAにより
７ビツトのデイジタルデータに変換される。この
７ビツトのデイジタルデータは中央処理装置Ｃ_pu
内のアキユームレータACCにストアーされ（VA
→ACC）、スイツチSW₁からのゲート出力ＧがＧ
＝１（例えば周波数帯域が500Hz＜Ｆ＜3KHz）
であるかどうかを判断し、Ｇ＝１であれば、メモ
リーRAM内の一領域に設けられたフラツグGFを
リセツトした後、アキユムレータACCの内容
（７ビツトのデイジタルデータ）をメモリーRAM
の所定の領域にストアーさせ（ACC→RAM）る
と共に次に備えてRAMのアドレスを１だけカウ
ントアツプさせ（RAMADRES＋１）、16KHzサ
ンプリング周波数によつてサンプリングホールド
しＡ／Ｄ変換を行うためＡ／Ｄ変換器へマイクア
ンプ出力MAOを取込むための時間調整
（TIMEADJUST）を行う。時間調整はVAにおい
て行われる。

もし、G₁、即ち、例えば周波数ｆ＜500Hz、ｆ
＜3KHzであればこれは周波数帯域外のものであ
り、RAM８内のフラツグがGF＝１であるかどう
かを判定し、もし最初のデータならGF＝０であ
り、データが周波数帯域外のものであることを示
すためにCpu内の８ビツトのアキユムレータ
ACCの最上位ビツトに“１”を入力するため80
（16進＝Ｈ）、即ち10000000をアキユムレータ
ACCに入力し（80H→ACC）、RAM内のフラツ
グGFをセツトする。

２回目であれば、G₁の状態の経続期間をカウ
ントするためアキユムレータACCをカウントア
ツプ（ACC＋１）する。ACCのカウント値が
ACC＜7FH、即ち1111111であれば時間調整を行
いVA1Nに戻る。アキユムレータACCのカウント
値が7HFになるとACCにおいてこれ以上カウン
トできないためRAMのフラツグGFをリセツト
し、ACCの内容をRAMにストアーすると共に
RAMのアドレスを１だけカウントアツプする。
このようにＧ＝１、即ち例えば500Hz＜ｆ＜
3KHzのときはサンプリング周波数16KHz毎に１
バイトのRAMのデータ記憶容量を有するが、Ｇ
＝０、即ち、例えばｆ＜500Hz、or ｆ＞3KHzの
ときは最大127バイト分が１バイトにストアーで
き、従つてRAMのデータ記憶容量を大巾に圧縮
することが出来る。

第５図はメモリーRAMに貯えられたデイジタ
ルデータを音声合成により出力するためのフロー
チヤートを表わしている。

まず、メモリーRAMに貯えられたデイジタル
データをアキユムレータACCにストアーし、
（RAM→ACC）、ACCアキユームレータの８ビツ
ト目が１であるか否かを判断する。即ち８ビツト
目が１ということはＧ≠１で所望の周波数帯域外
であるということを表わし、８ビツト目が１でな
いということはＧ＝１で所望の周波数帯域内であ
ることを表わしている。

従つて、HBIT目≠１ならアキユムレータACC
のデイジタルデータをボイスシンセサイザーVS
（音声合成器）へ入力し（ACC→VS）、RAMメモ
リーのアドレスを１アツプし、16KHzサンプリ
ングのための時間調整を行う。

もし、アキユムレータACCの８ビツト目が１
であれば、所望の周波数帯域外のデイジタルデー
タと判断し、ボイスシンセサイザーVSに０を入
力し（０→VS）、つまり、出力せず、０入力時間
をカウントするためにアキユムレータACCより
“１”を減じ（ACC−１）、時間調整を行ない、
ACC≠０でなければ再度０→VSを行ない、ACC
＝０になるとそのまゝボイスシンセサイザVSに
ACCの内容を出力し、次のデータを抽出すべく
処理を実行するものである。

以上説明した様に本発明の音声合成方式によれ
ば、再生スピーカの能力に見合つた合成音の周波
数帯域を適宜選択変更できる。

また再生能力のある周波数帯域におけるデイジ
タルデータのみをメモリーに貯え、それ以外の帯
域のデータを除くことによつてメモリーの使用効
率を高め、合わせてメモリーの記憶容量の圧縮を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の音声合成方式を採択した一例
の電子機器の要部ブロツク図、第２図は同上機器
に用いられる一例のスピーカの周波数特性図、第
３図は同上ブロツク図の各部波形のタイムチヤー
ト、第４図はデイジタルデータをRAMへ入力す
る手順を示すフローチヤート、第５図はRAMに
貯えられたデータを音声合成によつて再生する手
順を示すフローチヤートを示す。 図中、１：マイクロホン、２：マイクアンプ、
３：パルス形成器、４：周波数メモリーカウン
タ、５：Ａ／Ｄ変換器、６：インターフエース、
７：中央処理装置（Cpu）、８：RAMメモリー、
９：ROMメモリー、１０：ボイスシンセサイザ
ー、１１：アンプ、１２：スピーカ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音声等のアナログ情報をデイジタル化し、こ
   の音声デイジタル情報をサンプリングしてメモリ
   に貯え、プログラム命令にもとづいて該メモリの
   デイジタル情報を合成音として再生する音声合成
   装置に於いて、 前記音声アナログ情報の周波数成分にもとづい
   て、前記音声デイジタル情報のサンプリング周波
   数帯域情報を複数通り作成する手段と、前記サン
   プリング周波数帯域情報を選択する手段と、選択
   されたサンプリング周波数帯域における音声デイ
   ジタル情報のみをサンプリングして前記メモリに
   貼える手段とを備え、 前記作成されたサンプリング周波数帯域情報の
   選択によつて合成音の周波数帯域幅を変更するよ
   うにしたことを特徴とする音声合成方式。