Brevet FR2007620A1 — publié le 19700109

L'invention se rapporte à un système pour faire la synthèse mécanique de la parole en se rapprochant de la parole naturelle par la réception d'une instruction d'une série de symboles phoné-miques et en l'utilisant comme entrée. 5 Dans le système de synthèse de la parole pour produire une parole synthétique en combinant des données emmagasinées par une règle de synthèse de la parole avec une instruction se rapportant à une série phonémique, il existe déjà diverses méthodes de synthèse telles que celles dans lesquelles on utilise comme uni» 10 té respectivement un phonème, une syllabe et une combinaison de deux phonèmes. Pour des données emmagasinées on a donc déjà utilisé des paramètres fondamentaux respectifs tels que par exemple des fréquences de "formant", c'est-à-dire des fréquences dans une région de concentration d'énergie dans l'émission d'une voyelle* 15 et une fréquence fondamentale pour former un phonème, une syllabe et une combinaison de deux phonèmes. Cependant dans les systèmes classiques de synthèse de la parole dans lesquels on utilise tout d'abord un phonème comme unité et on fait la synthèse de la parole correspondant à des mots ou 20 à des phrases en combinant de telles unités, la règle pour la com~ binaison des phonèmes est si compliquée qu'il est très difficile d'obtenir un système ayant une bonne qualité de parole. Un s'ystè«= me dans lequel on utilise une syllabe comme unité a également pour défaut commun que la règle pour combiner les syllabes est très 25 compliquée. En outre, le système dans lequel on utilise comme unité une combinaison de n'importe quelle association de deux phonèmes, non seulement n'est pas économique relativement au temps de lecture et au temps exigé pour la synthèse parce que chaque phonème est lu successivement deux fois, mais encore la règle pour la combinai-30 son est compliquée. Par exemple, dans le cas.-du mot anglais "génération", la combinaison de phonèmes sera, en utilisant les symboles de l'Association Phonétique Internationale e-en-n - r-ra-asj™ sj o , et il y aura une difficulté technique de fonctionnement pour la combinaison de consonnes elles-mêmes, telles que n - n et r - r. 35 Ainsi on n'a pas obtenu une parole synthétique suffisamment satisfaisante. Les causes en sont principalement que le même phonème lui-même varie sous l'influence de l'autre phonème à lui combiner et agit comme si c'était un autre phonème, et qu'une telle variation est influencée de façon compliquée par l'accent et d'au-40 très caractères prosodiques. On doit considérer qu'un procédé opé- BAD ORV31NA1- 69 14130 2 2007620 ratoire compliqué de combinaisons tel qu'on vient de le décrire peut difficilement être contrôlé actuellement par une règle relativement simple. A cause des circonstances mentionnées ci-dessus, un ob-5 jet de la présente invention est de prendre pour unité de la synthèse une concaténation de phonèmes d'une forme telle que les deux extrémités sont des voyelles,•c'est-à-dire une concaténation voyelle-consonne-voyelle ou voyelle-voyelle, et de créer un système de synthèse de la parole pour faire la synthèse de la paro-10 le en utilisant des données emmagasinées se rapportant à de telles unités et en les reliant dans leurs parties voyelle aux deux extrémités. Un autre objet de la présente invention est de créer un système de synthèse de la parole dans lequel une règle de synthè-.15 se est particulièrement simple, car chaqueunité est connectée dans ses parties voyelle* et par lequel on peut obtenir une parole synthétique se rapprochant beaucoup de la parole naturelle» Dans les dessins : la figure 1 est un schéma se rapportant à une forme d'e-20 xécution du système de synthèse de la parole suivant la présente invention ; les figures 2a, et 2b illustrent respectivement un exeav-ple de données emmagasinées de concaténation de phonèmes à utiliser dans le système de synthèse de la parole de la présente in-25 vention et un diagramme montrant-une courbe d'amplitude d'une concaténation de phonèmes } la figure 3 montre également un exemple de caractéristiques prosodiques dans les données emmagasinées ; la figure 4 est un diagramme montrant des corrélations 30 entre les variations respectives, dans le temps, d'une fréquence fondamentale et de l'énergie de la parole. Le nombre d'unités de concaténation constituées par les unités mentionnées ci-dessus de concaténation de phonèmes est supérieur à 800 en japonais et supérieur à 900 si on y comprend les 35 cas spéciaux dans la partie du début d'une phrase. Ce nombre est supérieur d'environ un ordre à celui des unités de phonèmes, des unités de syllabes ou des unités obtenues en combinant deux pho-• nèmes. Cependant comme les caractéristiques acoustiques d'une 40 voyelle varient relativement lentement dans la région centrale 'feAD ORIGINAL 69 141.30 2007620 d'uné voyelle, on fait la synthèse de la parole en reliant les uni tas dans de telles ragions, La règle pour connecter des unités est donc très simple et la qualité de la parole synthétisée est bonne. Une concaténation de phonèmes d'une forma dans laquelle les 5 deux extrémités sont des voyelles qu'on doit enuaga-'siner sera emmagasinée scus la forme de données" se rapportant par exemple au spectre, au temps et au niveau d'excitation et de certaines données de ccatrôle (telles que par exemple un code définissant le genre de la source d'excitation) dans le cas où le dispositif Je 10 synthétisation est du type ? analogie de terminaison, ou sous la forme de données se rapportant par exemple à la surfacc transversale, au temps et au niveau d'excitation et de données de contrôle dans le cas où le dispositif réalisant la synthèse est du type analogue à un appareil vocal. 15 Les données emmagasinées sont des concaténations de pho nèmes d'une forme dans laquelle les deux extrémités sont des voyelles, mais le début ou la fin du ..iot ou de la phrase à synthétiser est souvent une consonne. Quand on synthétise une telle parole, on peut inclure dans les données emmagasinées une concaténa-20 tion de phonèmes d'une forme dans laquelle la première voyelle manque dans le premier cas ou la seconde voyelle manque dans le second cas. Cependant, dans un tel cas le nombre des données emmagasinées augmentera. Pour l'éviter on utilise des données emmagasinées dans lesquelles la première voyelle et la seconde voyelle 25 sont les mêmes phonèmes, de sorte qu'on peut enlever la première voyelle et la seconde voyelle respectives de telles concaténations de phonèmes et qu'on peut synthétiser une parole dans laquelle le début ou la fin du mot est une consojnne. Par exemple, quand on synthétise le mot représenté par les symboles nPni, on utilise les 30 trois concaténations de phonèmes à - à ni - i JJ-J* Avant tout, pour le "m «à " au début du mot on utilise une concaténation de phonèmes obtenue en enlevant la première voyelle "0 " de "3 m? ". En outre, dans la présente invention on traite comme une 35 sorte de voyelle un son nasal apparaissant à l'extrémité d'une syl labe tel que "n" dans " sent& " ("center")» de sorte que le nombre d'unités a emmagasiner est diminué. Par exemple dans la synthèse du mot mentionné ci-dessus "sent3 on utilise les quatre concaténations de phonèmes 40 ru se - en - nt à - * Z\7et, pour la partie du son nasal "n", BAD ORIGINAL 14130 4 2007620 on utilise les unités de concaténation "en" et "nt^r", dans lesquelles "a" est considéré comme une voyelle. Les données emmagasinées des unités* de concaténation de phonèmes dans la présente invention peuvent comprendre des va-5 riations de paramètres fondamentaux relatives aux caractéristiques phonémiques produites par des accents ou d'autres caractéristiques prosodiques et des règles se rapportant à des caractéristiques linguistiques telles que les influences de phonèmes sur les accents. 10 Par exemple, dans un système a analogie de terminaison tel que dans la présente forme d'exécution, afin d'obtenir une voix masculine d'une fréquence fondamentale moyenne de 150 Hz on emmagasine des paramètres fondamentaux, mais, afin d'obtenir une parole synthétique ayant une fréquence fondamentale moyenne dif-15 férente ou par exemple une voix féminine ayant une fréquence fondamentale de 250 Hz, on emmagasine une règle pour transformer une fréquence de formant qui est un des paramètres fondamentaux.en une fréquence de formant adaptée à une nouvelle fréquence fondamentale de 250 Hz. Il est, en outre, inutile de dire qu'on peut emma-20 gasiner des accents et d'autres caractéristiques prosodiques de la même façon que dans les concaténations de phonèmes. Dans . la parole naturelle il existe une telle relation étroite entre la^variation de la fréquence fondamentale dans le temps et la variatiôn, dans le temps, de l'énergie de la parole 25 que, simplement en désignant les'deux sortes de caractéristiques prosodiques se rapportant à la position de l'accent dans la série phonémique de la parole à reconstituer par synthèse ét la valeur • maximale de la fréquence fondamentale de la parole synthétisée, on peut par la règle obtenir une parole synthétique voisine d'une pa-30 rôle naturelle. ' Par exemple, dans la présente forme d'exécution, pour désigner des caractéristiques prosodiques introduites telles que la valeur maximale de la fréquence fondamentale soit 150 Hz et que la première voyelle de la série phonémique introduite soit accen-35 tuée, on emmagasine une règle désignant la corrélation entre la fréquence fondamentale et l'énergie de la parole qui produit une variation en fonction du temps telle que dans la figure 4, dans laquelle la courbe supérieure et la courbe inférieure montrent respectivement la fréquence fondamentale et l'énergie de la parole en 40 fonction du temps. : BAD ORIGINAL 69 14130 5 5 2007620 t Une voyelle particulière dans un mot-,* ou une voyelle a la fin d'une phrase, est souvent dévocalisée dans la parole naturelle. Quand elle est dévocalisée, la caractéristique acoustique de la voyelle varie. Par suite, en ajoutant des données emma-5 gasinées lui correspondant sous la.forme d'unités de concaténation de phonèmes , on peut obtenir que le ton de la parole synthétique se rapproche de celui d'une parole naturelle„ En outre, on peut faire de la variation de la caractéristique acoustique par la dévocalisation une règle et la traiter de la même façon que 10 dans les autres règles. Dans la concaténation de phonèmes à utiliser pour l'unité synthétique dans la présente invention, les deux extrémités sont des voyelles et il peut y avoir plusieurs consonnes' entre les voyelles. Si l'on considère comme une consonne indépendante un tel 15 son dans lequel plusieurs consonnes se succèdent, le nombre de données emmagasinées augmentera. Mais de telles séries de consonnes sont relativement si peu nombreuses que leur influence est faible. Par exemple dans la synthèse de "straik". on-utilise une unité "astra" de concaténation de phonèmes segmentée comme dans 20 CH stra - ai - i k et comprenant trois cpnsonnes. La figure 1 est un schéma se rapportant à une forme d'exécution du système de synthèse de la parole suivant la présente invention. Tout d'abord dans un ensemble 1 de segmentation de série de phonèmes, on distingue, dans une instruction P cons-25 tituée par une série de phonèmes et des symboles de caractéristiques prosodiques, les séries de phonèmes des autres symboles prosodiques et on segmente la série de ptigafenes: en une série .d'unités de phonèmes :: de concaténation dîune forme dans laquelle les deux extrémités sont des voyelles. Puis, au moyen d'un ensemble 2 30 de lecture de données enregistrées, on lit, à partir-d'un ensemble 3 de données enregistrées de concaténation de phonèmes,les données enregistrées correspondant à ces unités de concaténation de phonèmes et les données prosodiques correspondant aux symboles prosodiques. On connecte alors ces données, or\ détermine le genre de la 35 source 'excitante de synthèse telle que par exemple de pulsiations ou de bruits, une règle L de synthèse réalise BAD ORKàiNAL 69 14130 6 2007620 parole synthétisée sort d'un haut-parleur 7. Inutile de dire que dans un tel cas il est facilement possible de constituer le dispositif de synthèse 6 en utilisant un type analogue à un appareil . vocal» ■ 5 „ - La figure 2a se rapporte à un exemple de données emma gasinées de concaténation de phonèmes utilisables dans le système de synthèse de la parole suivant la présente invention. Dans cette figure,: l'indication "NOM D8ENREGISTREMENT" est le nom d'une unité de concaténation de phonèmes, AUX représente les données auxiliai-10 res de contrôle, TEMPS représente la structure, dans le temps, de la concaténation de phonèmes, NIVEAU représente la relation de niveau de chaque unité dans la concaténation de phonèmes, PRO représente le genre de la source excitant chaque unité dans la concaténation de phonèmes, FORM représente les fréquences des for-15 mants I à n par temps d'unité, et BANDE représente la largeur de bande d'un tel formant. Dans la forme d'exécution on a montré les valeurs numériques concrètes désignées au lieu, par exemple du TEMPS ou de la FORM mentionnés ci-dessus. La figure 2b représente schéma"tiquement un diagramme 20 schématique de niveau d'une concaténation de phonèmes» La partie en trait plein correspond à la concaténation voyelle-consomie-voyelle considérée. Les deux partiss "en trait interrompu sur la gauche et sur la droite de la partis en trait plein correspondent respectivement à la concaténation précédente et à la concaténa-25 tion suivante. La figure 3 montre un exemple de données emmagasinées relatives à la prosodie de la fréquence fondamentale, au niveau d'amplitude, et aux relations de temps pour la synthèse d'un mot ayant un accent principal dans la première syllabe. De façon plus 30 précise, les chiffres ou nombres des quatre lignes du tableau désignent successivemen^/îes ^numéros des syllabes, la fréquence fondamentale relative, le coefficient de niveau ou l'accent, et le coefficient de durée de l'accent. ' La parole synthétisée par le système de synthèse de la 35 parole suivant la présente invention est plus naturelle que toute parole synthétique synthétisée par les systèmes antérieurs et ce v système a par suite un vaste domaine d'applications. Par exemple on peut l'appliquer à des dispositifs de réponse audio d'ordinateurs, à des systèmes de services téléphoniques de renseignements et à 40 des dispositifs de réponse audio pour différents services utilisant BAD ORIGINAL 69 14130 7 2007620 les téléphones à bouton d'enfoncement. Les données emmagasinées d'une unité de concaténation de phonèmes ayant une forme telle que les deux extrémités soient des voyelles comme dans la présente invention peuvent être de tout 5 type dans lequel on s'arrange pour que les unités de synthèse de la parole comprennent une•partie ou la totalité des propriétés acoustiques des unités de concaténation de phonèmes et une partie des propriétés des autres caractéristiques prosodiques afin d'obtenir une parole synthétique d'une haute qualité. fctAD ORIGINAL 69 14130 8 2007620 REVENDICATIONS 1. Système de synthèse de la parole comprenant une unité de synthèse constituée par une concaténation de phonèmes de la forme dans laquelle les deux extrémités sont des voyelles, comme dans 5 une concaténation voyelle-consonne-voyelle ou voyelle-voyelle, et un dispositif de données emmagasinées adoptant des paramètres fondamentaux relatifs aux caractéristiques phonémiques de cette unité, de sorte que les données emmagasinées sont modifiées par une règle relative à une caractéristique linguistique et sont connec-10 tées dans les mêmes parties voyelle pour synthétiser mécaniquement une parole semblable à une parole naturelle. 2. Système de synthèse de la parole suivant la revendication 1, dans lequel, dans le cas de la synthétisation d'une parolê"' dans lequel le début et la fin du mot sont des consonnes, on uti- 15 lise, comme données enregistrées pour la synthèse, des données emmagasinées de concaténation de phonèmes d'une forme dans laquelle les deux extrémités sont des voyelles et la première et la seconde voyelles sont la même voyelle, et, dans le cas où le début du mot est une consonne, on enlève la première voyelle et, dans le 20 cas où la fin du mot est une consonne, on enlève la seconde voyelle. 3. Système de synthèse de la parole suivant la revendication 1, dans lequel, pour dévocaliser une certaine voyelle dans le mot et la voyelle de la fin du mot, on ajoute les données emmaga- 25 sinées de la voyelle dévocalisée, ou on emmagasine une règle pour la dévocalisation. 4. Système de synthèse de la parole suivant la revendication 1, dans lequel on considère comme une voyelle un son initial venant à la fin d'une syllabe, de sorte que le nombre d'unités de 30 concaténation de phonèmes d'une forme dans laquelle les deux extrémités sont des voyelles est diminué. 5. Système de synthèse de la parole suivant la revendication 1, dans lequel on considère des consonnes disposées successivement, comme une consonne indépendante, de sorte qu'une concaténation de 35 phonèmes d'une forme d'une pluralité de voyelles, de consonnes-voyelle est comprise dans l'unité de synthèse. 6. Système de synthèse suivant la revendication 1, dans lequel on emmagasine un nombre limité de données relatives à la variation, dans le temps, de la fréquence fondamentale et de la puis- 40 sance de la parole, et on choisit convenablement les données enana- ORÎGjma; 14130 9 2007620 gasinées en réponse à une instruction relative aux caractéristiques prosodiques de la parole synthétique, et on modifie la propriété acoustique par une règle afin d'améliorer là qualité de la parole. BAD ORIGINAL