JPH0449957B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野） 本発明は記憶領域から音素波形の波形領域での
情報を読み出し音声を合成する音声合成器に関
し、特に複数のADPCM符号化された音素波形を
重畳する加算を実行し、音声出力を得る音声合成
器に関する。 （従来技術） 人間の声は有声音の場合、肺からの空気流が声
帯によつて準周期的なインパルス流となり声道と
呼ばれる空洞共鳴体と共鳴することによつて発せ
られる。 人間の声の波形を第１図に示す。 第１図に示されるごとく人間の声は“ピツチ”
と呼ばれる周期ごとにほとんど同じ波形がくりか
えされている。このことは前にも述べたように人
間の声は準周期的なインパルス流によつて発せら
れることから起因しておりピツチ周期はこのイン
パルス流の間隔に等しい。 このような音声を合成しようとしたとき音声の
情報をどのような形で格納しておくかにより各種
方式があげられる。 その１つの方式として音声の１ピツチ周期の波
形（これを音素波形と称する）をいろいろな音声
について記憶領域に格納し制御情報にしたがいこ
れら音素波形をつなぎ合わせることによつて音声
を出力する方式がある。 第２図にこの方式による構成を示す。 １は各種音声に対して１ピツチ周期の音素波形
を格納しておく記憶領域で２は音素波形をつなぎ
合わせるためのピツチならびに振幅倍などの制御
情報用記憶領域で３は音声素片をつなぎ合わせる
合成部である。記憶領域１に格納された音素波形
を記憶領域２に格納された制御情報によつてつな
ぎ合わせることによつて音声を合成部３で合成す
るが自然性の高い合成音を作るためには声の高
さ、声の大きさを適切に制御しなければならな
い。声の大きさは記憶領域内の振幅倍情報によつ
て記憶領域内の音素を一定倍することにより制御
される。また声の高さは記憶領域２内のピツチ情
報によつて制御される。しかし記憶領域１の中の
音素波形は音素波形を抽出した際の音声のピツチ
周期の長さをもつており制御情報によつて与えら
れるピツチとは必ずしも一致していない。 したがつて制御情報のピツチが音声素片長より
短い場合には音声素片の後端を切り、制御情報の
ピツチが音声素片長より長い場合には音声素片の
最後の値を延長して制御情報と同一ピツチ長をも
つた音素とする。（第３図参照）しかし記憶領域
１に格納された音素波形を途中で切つた場合には
音素波形が十分に減衰していないときには接続す
る音素波形との間に不連続を生じ合成音に悪影き
ょうをおよぼすという欠点があり、また逆に音素
波形を長くした場合には音素波形のスペクトラム
が変形してしまい音質劣化をまねくという欠点が
あつた。 （発明の目的及び概要） 本発明の目的はこれらの欠点を解決することに
あり、ピツチ周期ずつずれる複数チヤンネルの
ADPCM符号化された音素波形を重畳する音声合
成器において、ADPCM符号再生を時間多重処理
することにより、また音素波形の重畳演算に用い
る加算器をADPCM符号再生器内の累積加減算手
段と兼用することにより簡単な回路構成で自然性
のある良質な音声を合成する音声合成器を実現さ
せたもので、以下詳細に説明する。 （発明の前提） 前にも述べたように音声は声帯によるインパル
ス流が共鳴することにより発せられておりこれは
電気回路に置き換えることができる。 すなわち音声は声帯に相当する励振回路の発す
る１つのインパルスに対応した共振フイルタの出
力波形（以下これを音素波形と呼ぶ）の重なり合
つたものと考えられる。このことを第４図を用い
て説明する。 第４図の１０は、励振回路の発するインパルス
列である。ここで、各インパルス間の時間間隔は
ピツチ周期間隔である。１１は励振回路の発する
インパルス列で共振フイルタを駆動した合成音声
出力波形である。１２は励振回路の発するインパ
ルス列のうち、インパルスP₁によつて共振フイ
ルタを駆動した場合の音素波形である。 以下同様に１３〜１７はインパルスP₂〜P₆に
よつて共振フイルタを駆動した場合の音素波形で
ある。 励振回路より発せられる駆動インパルス列１０
はインパルスP₁からP₆の加算であるから重畳の
定理によれば合成音声出力波形１１は各音素波形
１２から１７までの加算によつて得られる。 第４図に示される音素波形１２は時間点t₁以前
は０である。時間点t₁以後に出力される音素波形
は時間経過とともに減衰し無限大時間点では０と
なる性質を有する。実際、音声波形の場合励振点
（t₁）から16ミリ秒を経過した時点での音素波形
はほとんど０と考えられる。したがつて音素波形
１２の再生処理は励振時点（t₁）から16ミリ秒間
で十分である。従つて、本発明では、音素波形と
して、初期値が０で、且つその音素波形が十分減
衰するように音素片長をピツチ周期より十分長く
（例えば16ミリ秒）設定した音素波形を用いる。 しかし、音素波形１３の再生処理を励振時間点
t₂から開始するには、音素波形１２の再生処理が
終了していないために多重的な再生処理が必要と
なる。必要となる波形再生多重度ｎは次の第(1)
式、 ｎ＝16ミリ秒／ピツチ周期の最小値 (1) で与えられる。通常音声の場合ｎは４程度で十分
である。そこでｎ＝４として以後説明する。 次に音素波形を再生するための符号として、符
号化効率のよいADPCM符号を用いる。一連の
ADPCM符号から音素波形を再生する再生器につ
いては特願昭55−109800に提案されているので詳
しい説明は省略する。 ADPCM符号の再生処理のような差分復号処理
において16ミリ秒（128標本周期）で再生処理を
打ち切つた場合には最終出力値が保持される。し
たがつて音素波形の条件 （条件１） 励振時間点以前は０である （条件２） 無限大時間点では０である を満たすためには再生初期値が０である事と、再
生最終出力値が０である事が必要であり、再生初
期値を０としても通常再生最終値は０とはならな
い。したがつて再生最終値が０となるような値
（オフセツト用PCM符号と称する）を最後に加え
て再生最終値を０としなければならない。 （発明の実施例） 第５図に本発明における１実施例を示す。 ここで１標本周期時間内に時分割に処理される
処理に対して番号付けのため「チヤネル」又は
「ch」という言葉を用いる。 第５図における各部は次のとおりである。１０
０は第1ch入力レジスタ、１０１は第2ch入力レ
ジスタ、１０２は第3ch入力レジスタ、１０３は
第4ch入力レジスタ、１０４，１０５はセレク
タ、１０６はADPCM符号データLnを格納する
レジスタ、１０７はレジスタ１０６の値をアドレ
スとしてポインタ移動量Dnを出力するポインタ
移動量メモリ、１０８は加算器、１０９はセレク
タ、１１０はセレクタ、１１１は第1chポインタ
レジスタ、１１２は第2chポインタレジスタ、１
１３は第3chポインタレジスタ、１１４は第4ch
ポインタレジスタ、１１５はセレクタ、１１６は
ポインタ値Pnを特定の範囲に限定してポインタ
リミツタ値Pn′として出力するポインタリミツ
タ、１１７は量子化ステツプ値Ｘを格納している
量子化メモリ、１１８はシフトレジスタ、１１９
は加減算器、１２０はレジスタ、１２１は合成音
声を出力するレジスタ、１２２は出力端子、１２
３はセレクタ、１３５は第1chダウンカウンタ、
１３６は第2chダウンカウンタ、１３７は第3ch
ダウンカウンタ、１３８は第4chダウンカウン
タ、１３９は第1chデコーダ、１４０は第2chデ
コーダ、１４１は第3chデコーダ、１４２は第
4chデコーダ、１４３は各チヤンネルのBUSY信
号、１４４は再生最終時点を与えるEND信号、
１４５は波形再生のための起動信号、１５０はコ
ントローラである。コントローラ１５０は前述の
第1ch入力レジスタ１００、第2chの入力レジス
タ１０１、…、第3chデコーダ１４１、第4chデ
コーダ１４２等の各回路と接続され、その動作の
制御を行なつているが第５図は図が複雑になるの
をさけるためにその接続の様子は省略している。 第６図は音素波形を再生するために本発明にお
いて用いるデータでポインタ初期値DPn、128個
のADPCM符号Ln₁，Ln₂，Ln₃，…，Ln₁₂₈、オ
フセツト用PCM符号から成り立つている。ポイ
ンタの初期値データDPnは波形再生開始時点に各
チヤネル対応のポインタレジスタ１１１〜１１４
に格納されるデータである。このポインタレジス
タは、ADPCM符号データに対応する前記ポイン
タ移動量Dnと直前のポインタ値とを加算器１０
８により加算した結果を新たなポインタ値として
更新し格納するものである。またオフセツト用
PCM符号は128個のADPCM符号による再生処理
の次に読まれるデータで波形再生最終値を０にす
るようなデータである。 また各チヤンネルに割り当てられる再生処理と
時間との関係を第７図に示す。 第７図において２００は合成出力波形、２０１
はチヤネル１に割り当てられた再生処理によつて
再生される音素波形、２０２はチヤネル１用起動
信号ST1，２０３はチヤネル１用BUSY信号
BUSY1、２０４はチヤネル１用END信号END1
以下２０５，２０９，２１３はチヤネル２、３、
４に割り当てられた再生処理によつて再生される
音素波形、２０６，２１０，２１４はチヤネル
２、３、４の起動信号ST2、ST3、ST4、２０
７，２１１，２１５はチヤネル２、３、４用
BUSY信号BUSY2、BUSY3、BUSY4、２０
８，２１２，２１６はチヤネル２、３、４用
END信号END2、END3、END4信号である。 第５図〜第７図を用いて本発明の実施例を詳し
く説明する。 時間点t₁において外部から起動信号ST1がコン
トローラ１５０にくわえられチヤネル１によつて
第４図１２に相当する音素波形の再生処理が開始
される。 このときコントローラ１５０はダウンカウンタ
１３５に値128をセツトする。この値は前記16ミ
リ秒に相当する値である。（出力波形の標本化周
期を125マイクロ秒とすると16ミリ秒は128標本化
周期となる） デコーダ１３９はダウンカウンタ１３５の出力
が−１以外の場合は“１”をBUSY1信号として
出力する。またダウンカウンタ１３５の出力が０
になつたときEND1信号を“１”とする（第７図
参照）以下、標本化周期（125マイクロ秒）ごと
に入力レジスタ１００から波形再生用のデータを
読み取りADPCM符号による波形再生処理を行な
う。１再生処理終了ごとにダウンタウンタ１３５
は１ずつ減じられる。128回目の再生処理を終了
した時点でダウンカウンタ１３５は０となり
END1信号が“１”となる。次の標本化周期にお
いてはEND1信号が“１”でありこの場合には入
力レジスタ１００からのオフセツト用PCM符号
がセレクタ１０４，１０５，１２３を通り加減算
器１１９に加えられる。次にダウンカウンタ１３
５は１減じられ−１となる。このときデコーダ１
３９の出力であるEND1信号は“０”に、
BUSY1信号は“０”になる。 第１表に、コントローラ１５０が、セレクタ１
０４を介して入力される各チヤンネルの入力レジ
スタ１００，１０１，１０２，１０３に格納され
たADPCM符号Lnと、シフトレジスタ１１８に
よつてシフトダウンされた値（〔Ｘ〕，〔１／２Ｘ〕， 〔１／４Ｘ〕，〔１／８Ｘ〕；但し〔Ｘ〕は量子化メモ
リ１ １７の出力）とを用いてレジスタ１２０と加減算
器１１９において行なうADPCM波形再生演算処
理（ポインタの移動演算は除く）を示す。

【表】 同様に時間点t₂において外部から起動信号ST2
がコントローラ１５０に加えられ、チヤネル２に
よつて第４図１３に相当する音素波形の再生処理
が開始される。 このときダウンカウンタ１３６に値１２８がセ
ツトされ、BUSY２信号が“１”となる。以下
チヤネル１と同様な再生処理を行ない128標本化
周期後にダウンカウンタ１３６は０となり
BUSY2信号は“０”となる。 以下時間点t₃からはチヤネル３において、時間
点t₄からはチヤネル４において、時間点t₅からは
チヤネル１において同様な制御が行なわれる。 このように４つのチヤネルによつて再生処理を
行ない合成音声出力波形を標本化周期ごとに出力
するが、各チヤンネルの再生処理は１標本時間点
の間で時分割に行なわれる。ここで、１標本化周
期内での処理の時間関係を第８図ａに、そのフロ
ーチヤートを第８図ｂ，ｃに示す。 １標本化周期内での処理は５つのサイクルに分
かれており、順次処理される。尚、それぞれのサ
イクルにおいて処理されるADPCM再生処理に必
要な回路はほとんど共有化されており第６図の各
構成要素のうちその名称にチヤネル番号の付加さ
れていない構成要素はすべて各サイクルに共通に
用いられるものであり、これらを総称して「共有
部」と称する。 （サイクル １） チヤネル１に割り当てられた波形再生処理が入
力レジスタ１００、ポインタレジスタ１１１、ダ
ウンカウンタ１３５、デコーダ１３９と共有部を
用いて行なわれ、結果はレジスタ１２０に格納さ
れる。 （サイクル ２） チヤネル２に割り当てられた波形再生処理が入
力レジスタ１０１、ポインタレジスタ１１２、ダ
ウンカウンタ１３６、デコーダ１４０と共有部を
用いて行なわれ、結果はレジスタ１２０に格納さ
れる。 （サイクル ３） チヤネル３に割り当てられた波形再生処理が入
力レジスタ１０２、ポインタレジスタ１１３、ダ
ウンカウンタ１３７、デコーダ１４１と共有部を
用いて行なわれ、結果はレジスタ１２０に格納さ
れる。 （サイクル ４） チヤネル４に割り当てられた波形再生処理が入
力レジスタ１０３、ポインタレジスタ１１４、ダ
ウンカウンタ１３８、デコーダ１４２と共有部を
用いて行なわれ、結果はレジスタ１２０に格納さ
れる。 （サイクル ５） レジスタ１２０の値をレジスタ１２１に格納し
て合成音声出力のためのPCMデータとする。 以上の５つのサイクルにおける制御を第８図
ｂ，ｃのフローチヤートに示す。 このように本実施例では、各チヤンネルに割り
当てられたADPCM符号による音素波形再生処理
を、各チヤンネルごとの構成要素と、共通的に用
いる共有部とで、時分割処理によつて実施してい
る。まだ各チヤンネルの波形再生に用いる逐次加
算手段（レジスタ１２０と加減算器１１９）は音
素波形を重ね合わせるための加算手段も兼ねてお
り小さな回路構成により実現される特長を有す
る。又、各チヤンネルの起動信号の間隔の変更に
より合成音声出力のピツチ周期を容易に変化させ
ることができる。さらに１つの音素波形も０から
始まり０で終わるためそれぞれの音素の加算によ
る波形の不連続性等の音質劣化も発生しない特長
を合わせ持つている。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、簡単な回
路構成によりピツチ周期のコントロールが可能で
良質な合成音を出力する音声合成回路が構成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は音声波形を示した図、第２図は従来の
音声合成器の構成図、第３図はピツチを変化させ
る場合に用いる波形を示す図、第４図は音素波形
の重ね合わせの説明図、第５図は本発明の１実施
例を示した図、第６図は音素波形のデータ形式を
示した図、第７図は音素波形とST信号、BUSY
信号、END信号の時間関係を示した図、第８図
ａは１標本周期時間内での処理の時間関係を表わ
した図、第８図ｂ，ｃは１標本周期時間内での処
理を表わしたフローチヤートである。 １００……第1ch入力レジスタ、１０１……第
2ch入力レジスタ、１０２……第3ch入力レジス
タ、１０３……第4ch入力レジスタ、１０４……
セレクタ、１０５……セレクタ、１０６……レジ
スタ、１０７……ポインタ移動量メモリ、１０８
……加算器、１０９……セレクタ、１１０……セ
レクタ、１１１……第1chポインタレジスタ、１
１２……第2chポインタレジスタ、１１３……第
3chポインタレジスタ、１１４……第4chポイン
タレジスタ、１１５……セレクタ、１１６……ポ
インタリミツタ、１１７……量子化メモリ、１１
８……シフトレジスタ、１１９……加減算器、１
２０……レジスタ、１２１……レジスタ、１２２
……出力端子、１２３……セレクタ、１３５……
第1chダウンカウンタ、１３６……第2chダウン
カウンタ、１３７……第3chダウンカウンタ、１
３８……第4chダウンカウンタ、１３９……第
1chデコーダ、１４０……第2chデコーダ、１４
１……第3chデコーダ、１４２……第4chデコー
ダ、１４３……BUSY信号、１４４……END信
号、１４５……起動信号、１５０……コントロー
ラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のチヤネルに対応して、ポインタ初期値と
   複数のADPCM符号データとオフセツト用PCM
   符号データとを含む音素波形再生の為の単位デー
   タを再生手段に順次入力して、各チヤネル毎に音
   素波形を再生し、ピツチ周期ずつずれた各チヤネ
   ルの音素波形を加算手段により加算して復号出力
   を得る音声合成器において、 各チヤネルに入力される前記音素波形は、初期
   値が０で、且つその音素片長をピツチ周期より十
   分長く設定した音素波形であり、 前記オフセツト用PCM符号データは再生され
   た音素波形の最終値を０とする為に設定される符
   号データであり、 前記再生手段は、各チヤネル対応に前記音素波
   形のADPCM符号データを格納する複数の入力レ
   ジスタ１００〜１０３と、各ADPCM符号データ
   に応じてポインタ移動量を出力するポインタ移動
   量メモリ１０７と、ポインタ値を格納するレジス
   タであつて、初期値として前記ポインタ初期値を
   格納し、ADPCM符号データに対応する前記ポイ
   ンタ移動量と直前のポインタ値とを加算器１０８
   により加算した結果を新たなポインタ値として更
   新し格納する各チヤネル対応の複数のポインタレ
   ジスタ１１１〜１１４と、予め定められた複数の
   量子化ステツプを格納し前記ポインタ値に応じた
   量子化ステツプ値を出力する量子化メモリ（１１
   ７）と、前記量子化ステツプ値を格納し且つシフ
   トし得るシフトレジスタ１１８と、シフトレジス
   タ１１８の出力を累積加減算する手段１１９，１
   ２０とを具備し、１標本化周期内に各チヤネルに
   おける音素波形再生処理を時分割に行う手段であ
   り、 前記累積加減算手段１１９，１２０は、ピツチ
   周期ずつずれた各チヤネルの音素波形の加算を行
   う前記加算手段を兼ねるものであることを特徴と
   する音声合成器。