JP3349905B2 - 音声合成方法および装置 - Google Patents
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Description
びその装置に関し、特に入力されたテキストデータを音
声に変換する音声合成方法およびその装置に関する。
音声合成方法においては、特開平8−234792号公
報に記載されているように、合成単位とする音声片ごと
に波形データを蓄積し、合成する際は、選ばれた音声片
のデータのみで音声を合成していた。
音声合成方法では、音声片が異なると、全く別のものと
してデータベース化しているので、音声片の間で非常に
似通った波形データがデータベースに蓄積されており、
データベースが冗長になっていた。また、データベース
規模の増大を抑えるために、限られた音声片を用いて無
理に変形して音声を合成すると、合成音声の音質劣化を
招くと言う問題があった。
るものであり、波形データベースの冗長性を取り除き、
波形データベースを縮小するとともに、波形データベー
スをより有効に利用して、合成音声の品質を向上させる
ことのできる音声合成方法およびその装置を提供するこ
とを目的とする。
に、本発明は、ピッチ波形を最小単位としてピッチ波形
データベースを構成し、このピッチ波形を組み合わせて
CV、CV/VC、VCV、CV/VCVのような合成
単位となる音声片を構成できるようにしたものであり、
音声片を構成できるようにしたものであり、これによ
り、音声片が異なってもピッチ波形を共有することがで
きるため、波形データベースを縮小することができ、さ
らに音声片の加工を行う場合に、他の音声片のピッチ波
形も有効に利用することができるため、合成音声の品質
を改善することができる。
は、合成しようとする音声の読みを入力する手段と、こ
の音声の読みの入力からCV、CV/VC、VCV、C
V/VCVといった合成単位の音声片を選択し、韻律を
計算する手段と、この計算された韻律に従って、ピッチ
波形および無声音波形をどのように組み合わせたら合成
単位となる音声片が構成できるかを示したテーブルを参
照してピッチ波形を選択する手段と、この選択されたピ
ッチ波形をピッチ波形データベースおよび無声音波形デ
ータベースから引き出して韻律情報に従って音声片を合
成する手段と、この合成された音声片を接続して音声を
合成する手段と、合成された音声を出力する手段とを備
え、前記ピッチ波形データベースが、ピッチ波形が周波
数パワースペクトルのような音韻を区別できる基準でグ
ループ分けされ、さらにそのグループがピッチ波形の長
さを基準としてサブグループ分けされ、サブグループの
中で代表して1つのピッチ波形だけが格納されており、
音声片を合成する際に、合成しようとする音声片のピッ
チ周期に見合った1つの代表ピッチ波形をサブグループ
から抽出することを特徴とする音声合成装置であり、ピ
ッチ波形データベースの冗長を取り除き、効率のよいデ
ータベースを構築することができるので、データ記憶装
置の容量を小さくすることができ、また、合成単位にす
る音声片のピッチ変更をする際に、もとのピッチ波形よ
りも適切なものを選択することができるので、ピッチ変
更の際に生じる品質の劣化を抑えることができるという
作用を有する。
の音声合成装置において、無声音部分についても同じ音
韻カテゴリーで無声音波形を共有するようにしたもので
あり、無声音波形データベースの容量を小さくすること
により、波形データベースの容量を小さくすることがで
きるという作用を有する。
から図12を用いて説明する。 (実施の形態1)まず、本発明の請求項1に記載の発明
について、具体的に説明する。図1は「いぬ」と「いわ
し」という単語をVCVを合成単位として規則合成する
様子を示している。この図において102、105、1
06がVCVの合成単位である。101、104は語頭
用、103、107は語尾用の合成単位である。今まで
のCV、VCV、CV/VC、CV/VCVなどを合成
単位とする波形重畳方式の合成方法では、それぞれの合
成単位となる音声片ごとに波形データを蓄積し、その音
声片にのみ、その波形データを利用していた。つまり、
102の[inu]で使用される波形データは[in
u]という音声片が必要な時にのみ利用され、他の音声
片に利用されることはなかった。
形程度にまで分割すると、多くのピッチ波形において、
他の音声片に含まれるピッチ波形の中から非常に似通っ
たものを探しだすことができる。図1では、102の
「inu」と105 の「iwa」を、それぞれピッチ
波形110〜119と120〜129にまで分割し、そ
れぞれの音声片のはじめのピッチ波形が非常に似通った
場合を示している。このとき、ピッチ波形111と12
0を別々の波形データとして蓄積するのではなく、どち
らか1つのピッチ波形を代表ピッチ波形とし、ピッチ波
形ID(波形データベースの中から代表ピッチ波形を識
別するための記号)を付与して、波形データベースに蓄
積し、VCVやCV/VCVなどの合成単位としては、
これらの代表ピッチ波形のピッチ波形IDを記録してお
くことにより、ピッチ波形の共有化を行うことができ
る。当然、1つの音声片の中で似通ったピッチ波形があ
れば、これらも1つの代表ピッチ波形を波形データに蓄
積する。
ッチ波形を共有化することにより、波形データベースを
飛躍的に縮小することが可能となる。
に記載の発明について、具体的に説明する。図2は請求
項2に記載の音声合成装置を示すブロックの構成図であ
る。図2において、201は読み入力手段、202は韻
律計算手段、203はピッチ波形選択手段、204は音
声片合成手段、205は音声片接続手段、206は合成
音声出力手段、207はピッチ波形ポインタテーブル、
208はピッチ波形データベース、209は無声音波形
データベースである。
文章や、発音表記などの情報が入力される。その入力に
対して、必要な音声片の種別、ピッチパターン、継続時
間長、パワーパターンなどの韻律をどのようにするのか
を韻律計算手段202で計算する。この計算された韻律
情報に従ってピッチ波形選択手段203が、ピッチ波形
ポインタテーブル207を参照して計算された音韻継続
時間長とパワーを持つ音声片を構成するのに必要なピッ
チ波形を選択する。音声片合成手段204では、この選
択されたピッチ波形をピッチ波形データベース208か
ら引き出し、無声区間では従来通り、無声音波形データ
ベース209から無声音波形データを引き出して、韻律
情報に従って音声片を合成する。この合成された音声片
を音声片接続手段205で接続し、合成音声を作成し、
合成音声出力手段206で合成音声を出力する。
の構成を示す。このピッチ波形ポインタテーブル207
には、音声片毎にその音声片を構成するピッチ波形のI
Dが記載されている。ピッチ波形が共有される場合に
は、その共有される音声片の欄にも同じピッチ波形ID
が記載されることになる。また、ピッチ波形ポインタテ
ーブル207には、ピッチ波形選択時に必要となる音声
片のラベリング情報も同時に記載しておく。図3は最も
簡単な例であり、先行する母音部分のピッチ波形の数
と、子音部分のピッチ波形の数と、後続する母音部分の
ピッチ波形の数を記載したものである。
に記載の発明について、具体的に説明する。音声片を、
似通った波形毎に分類しようとするとき、例えば、VC
V音声片の“aka”の“a”や“k”の部分という分
類を行うと、音韻ごとに分類することはできるが、それ
以上の細かな分類はできない。例えば、VCV音声片の
“ama”などでは、“a”から“m”に遷移する部分
では同じ“a”に分類されていても、先頭の部分は単独
発声の“a”に似たスペクトルをしているが、後部では
“m”の影響を大きく受けた“a”のスペクトルにな
る。そこで、音声片を適当に細かく分割し、これをパワ
ースペクトルやLPCケプストラムなどのスペクトルパ
ラメータを求め、これを基準にして分類を行えば、さら
に細かく、正確な分類が可能になる。ここでは、パワー
スペクトル包絡を基準にして分類を行う場合を説明す
る。
は、図4(a)に示す計算が必要である。まず同期波形
401に対して、402でフーリエ変換を行い、403
でその対数パワースペクトル(図5の501)を求め、
さらに404でフーリエ変換、405でリフタリング、
406でフーリエ逆変換を行い、スペクトル包絡407
(図5の502)を求める。しかし、分析する対象がピ
ッチ波形の場合には、図4(b)に示すように、ピッチ
波形411に対して、412でフーリエ変換を行い、4
13で対数パワーを求めれば、そのスペクトル包絡41
4が求められる。このことに着目し、音声波形を従来行
われてきたように数十ミリ秒程度の分析窓長で分析する
のではなく、ピッチ波形に切り出してからパワースペク
トル包絡を計算する。そして、このパワースペクトル包
絡を分類尺度として音韻を分類すれば、少ない計算量で
正確な分類が行える。
に記載の発明について、具体的に説明する。図6に代表
するピッチ波形の選択方法の様子を示す。601、60
2、603、604は合成単位となる音声片を示してい
る。この図では語尾に使用される音声片604につい
て、その代表ピッチ波形選択の様子が示されている。音
声片604の後半部分から切り出されたピッチ波形は、
比較的パワースペクトルが似通っていると判断されるも
のどうしを集めてグループ610と620に分類され
る。そして、グループ620から代表して1つのピッチ
波形をデータベースに登録する際に、もし、振幅の小さ
いピッチ波形625のような波形を選択してしまうと、
振幅の大きいピッチ波形621などに代用する際にS/
Nが低下してしまう。そこで、それぞれのピッチ波形の
最大振幅をグループ内で比較し、最も大きいピッチ波形
を代表ピッチ波形とする。例えば、グループ610では
611を代表ピッチ波形として選択し、グループ620
では621を代表ピッチ波形として選択する。これによ
り、データベース全体のS/Nを改善することが可能に
なる。当然、グループの中には他の音声片のピッチ波形
も存在するので、録音の際にS/Nの低い音声片があっ
ても、他の音声片から抽出されたS/Nの高いピッチ波
形で代用される部分があるので、本来よりもS/Nの高
いデータベースを構成することができる。
に記載の発明について、具体的に説明する。図7はグル
ープ分けされたピッチ波形から代表ピッチ波形を選択す
る方法を示している。図7において、710、720、
730、740、750は音韻により分類されたグルー
プを示している。このグループの中から代表するピッチ
波形を選択する際、グループを越えて位相特性が似通っ
た波形を選択する。この図では正の方向の最大振幅が、
切り出されたピッチ波形の中でなるべく中央にあるもの
を選択している。すなわち、グループ710では、ピッ
チ波形711〜714のうち714、グループ720で
は、ピッチ波形721〜724のうち722、グループ
730では、ピッチ波形731〜734のうち733、
グループ740では、ピッチ波形741〜744のうち
743、グループ750では、ピッチ波形751〜75
4のうち751が、それぞれ代表ピッチ波形として選択
される。当然ことながら、それぞれのピッチ波形の位相
特性をフーリエ変換などで分析し、さらに厳密に選択す
ることも可能である。
ことにより、それぞれ別々の音声片からピッチ波形をか
き集めてきても、位相特性が似通ったピッチ波形が隣合
うことになるので、位相特性が異なることによる音質の
劣化を防ぐことができ、品質が向上する。
に記載の発明について、具体的に説明する。図8はピッ
チ波形データベース810(図2の208)の構造を示
している。音韻別グループ820、830、840、…
は、パワースペクトルなどの音韻によって分類したグル
ープである。これらのグループからただ1つの代表ピッ
チ波形を決定するのではなく、さらに、ピッチ波形のピ
ッチ周期長によってサブグループ821〜829、83
1〜834、841・・・に分類する。そして、これら
サブグループの中から代表して1つのピッチ波形をデー
タベースに蓄積する。
るピッチパターンに合わせてピッチ波形の間隔を変更す
る必要がある。このときに、その音声片から切り出した
ピッチ波形またはこのピッチ波形に似通った他の音声片
から切り出したピッチ波形を利用して音声片を合成する
よりも、合成するピッチ周期に見合ったピッチ波形を利
用した方が、ピッチ変更による品質の劣化を抑制するこ
とができる。そこで、まず音韻を合わせるために音韻別
グループを決定し、その中のサブグループの中で合成す
るピッチ周期に見合った代表ピッチ波形を利用して音声
片を合成する。これにより、ピッチ変更する際の品質の
劣化を抑制することができる。
に記載の発明について、具体的に説明する。図9は請求
項7に記載の音声合成装置の構成を示すブロック図であ
る。図9において、901は読み入力手段、902は韻
律計算手段、903はピッチ波形選択手段、904は音
声片合成手段、905は音声片接続手段、906は合成
音声出力手段、907はピッチ波形ポインタテーブル、
908は無声音波形データベース、909はピッチ波形
データベースである。ピッチ波形データベース909
は、音韻別データベース910、920... からなり、
各音韻別データベースは、ピッチ周期別データベース9
11〜919、921、922... のようなサブグルー
プに分類されている。
文章や、発音表記などの情報が入力される。その入力に
対して、必要な音声片の種別、ピッチパターン、継続時
間長、パワーパターンなどの韻律をどのようにするのか
韻律計算手段902で計算する。この計算された韻律情
報に従ってピッチ波形選択手段903が、ピッチ波形ポ
インタテーブル907を参照して音声片を構成するのに
必要なピッチ波形を選択する。その際、音韻により音韻
別データベースを決定し、合成するピッチ周期によりそ
の中のサブグループを決定する。音声片合成手段904
では、この選択されたピッチ波形をデータベース909
から引き出し、無声区間では従来通り、無声音波形デー
タベース908から無声音波形データを引き出して、韻
律情報に従い音声片を合成する。この合成された音声片
を音声片接続手段905で接続し、合成音声を作成し、
合成音声出力手段906で合成音声を出力する。
7の構成を示す。ピッチ波形ポインタテーブルは音声片
毎にそれぞれ存在し、ここではVCV「いぬ」の場合を
示している。ここで、[i100]や[n100]は、
ピッチ波形IDである。網掛けされた部分のピッチ波形
IDは、元々この音声片から切り出されたピッチ波形ま
たはそのピッチ波形に似通った他の音声片から切り出さ
れたピッチ波形のIDである。したがって、この表にお
いてピッチ波形IDの縦方向の欄に必ず1つ存在する。
しかし、それ以外の欄には、該当するピッチ波形が存在
する保証はないので、空欄になる可能性がある。このよ
うな、空欄のピッチ波形IDが参照される場合には、最
も近くの欄に記載されているピッチ波形IDを参照すれ
ばよい。また、ピッチ波形ポインタテーブル907に
は、ピッチ波形選択時に必要となる音声片のラベリング
情報も同時に記載しておく。図10は最も簡単な例であ
り、先行する母音部分のピッチ波形の数と、子音部分の
ピッチ波形の数と、後続する母音部分のピッチ波形の数
を記載したものである。
に記載の発明について、具体的に説明する。VCVなど
を合成単位とする場合に、音声片ごとに波形データを構
成すると、似通った無声音が多く波形データベースに蓄
積されるため、波形データベースが冗長になる。そこ
で、この無声音波形データを音声片間で共有することに
より、波形データベースの縮小が行える。図11は別々
の音声片で無声音波形を共有する概念図である。ここで
は、VCVを合成単位として音声片「aka」1102
と音声片「ika」1105の破裂部分の「k」を共有
している。
る。図12において、1201は読み入力手段、120
2は韻律計算手段、1203はピッチ波形選択手段、1
204は音声片合成手段、1205は音声片接続手段、
1206は合成音声出力手段、1207はピッチ波形ポ
インタテーブルである。1208は音韻別無声音波形デ
ータベースであり、無声音波形データベース1291〜
1299からなる。1209はピッチ波形データベース
であり、音韻別データベース1210、1220・・・
からなり、各音韻別データベースは、ピッチ周期別デー
タベース1211〜1219、1221、1222・・
・のようなサブグループに分類されている。
かのグループ1291〜1299に分類されている点が
大きな特徴である。従来の無声音波形データベースの構
築方法は、予めデータベースに蓄積する音声片ごとに録
音し、それをそのままあるいは圧縮を行ってデータベー
スに蓄積していたが、本装置では、録音はそれぞれの合
成単位とする音声片ごとに録音し、その録音された音声
片から無声音波形を切り出し、似通った波形ごとに分類
してグループ毎に代表となる1つの無声音波形だけをデ
ータベースに蓄積する点が従来の装置と大きく異なる。
とするすべての音声片の有声区間をピッチ波形に分解
し、似通ったピッチ波形ごとにグループ分けを行い、グ
ループ毎に代表となる1つのピッチ波形だけをデータベ
ースに蓄積し、音声片間でピッチ波形を共有することに
より、データベースを削減し、有声音の部分ではピッチ
変換も音質を落とさずに行うことができるという有利な
効果が得られる。
概念図
構成を示すブロック図
ブルの構成を示す模式図
ル包絡を求めるためのフロー図
周波数特性図
方法の概念図
方法の概念図
タベースの構造を示す模式図
構成を示すブロック図
ーブルの構成を示す模式図
共有する場合の概念図
示すブロック図
ル 208、909、1209 ピッチ波形データベース 209、908、1291、1299 無声音波形デー
タベース 910、920 音韻別データベース 911、912、919、921、922 ピッチ周期
別データベース 1208 音韻別無声音波形データベース
Claims (2)
- 【請求項1】 合成しようとする音声の読みを入力する
手段と、この音声の読みの入力からCV、CV/VC、
VCV、CV/VCVといった合成単位の音声片を選択
し、韻律を計算する手段と、この計算された韻律に従っ
て、ピッチ波形および無声音波形をどのように組み合わ
せたら合成単位となる音声片が構成できるかを示したテ
ーブルを参照してピッチ波形を選択する手段と、この選
択されたピッチ波形をピッチ波形データベースおよび無
声音波形データベースから引き出して韻律情報に従って
音声片を合成する手段と、この合成された音声片を接続
して音声を合成する手段と、合成された音声を出力する
手段とを備え、 前記ピッチ波形データベースが、ピッチ波形が周波数パ
ワースペクトルのような音韻を区別できる基準でグルー
プ分けされ、さらにそのグループがピッチ波形の長さを
基準としてサブグループ分けされ、サブグループの中で
代表して1つのピッチ波形だけが格納されており、音声
片を合成する際に、合成しようとする音声片のピッチ周
期に見合った1つの代表ピッチ波形をサブグループから
抽出することを特徴とする音声合成装置。 - 【請求項2】 無声音部分についても同じ音韻カテゴリ
ーで無声音波形を共有することを特徴とする請求項1に
記載の音声合成装置。
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