(57)【要約】【課題】ピッチ周期変換後の振幅の低下や位相のジャンプによる音声信号の音質の劣化を抑制する。【解決手段】解析信号生成部１４により音声信号から生成された複素信号の解析信号から、振幅信号生成部１６が時間軸の振幅信号を生成し、位相信号生成部１８が時間軸の位相信号を生成する。位相信号変換部２２が、１ピッチ周期内の開始点から終了点までの特徴を保持したまま、位相信号切出し部２０により切出された１ピッチ周期幅の切出し位相信号を目標ピッチ周期幅のピッチ波形位相信号に変換する。振幅信号切出し部２４が、１ピッチ周期の先頭及び末尾の区間Ａ及び区間Ｂから目標ピッチ周期幅のピッチ波形振幅信号を切出す。ピッチ波形生成部２６が、ピッチ波形位相信号とピッチ波形振幅信号とからピッチ波形信号を生成する。ピッチ波形重み付け重畳部２８が、区間Ａ及び区間Ｂのピッチ波形信号を重み付けして重畳したピッチ変換音声信号を生成する。【選択図】図１
2014098836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ピッチ周期毎にピッチマークが付与された音声信号から生成され、かつ複素信号で表された解析信号に基づいて、前記音声信号の時間軸の振幅信号及び位相信号を生成する振幅・位相信号生成部と、
前記ピッチマークに基づいて前記１ピッチ周期幅の区間毎に、前記振幅・位相信号生成部により生成された位相信号を目標ピッチ周期幅の位相信号に変換する位相信号変換部と、
前記振幅・位相信号生成部により生成された振幅信号の前記区間に対応した区間の前記目標ピッチ周期幅の振幅信号と、前記位相信号変換部により変換された目標ピッチ周期幅の位相信号とに基づいて、ピッチ周期が前記目標ピッチ周期に変換された音声信号を生成するピッチ変換音声信号生成部と、
を含む音声信号処理装置。
【請求項２】
前記位相信号変換部は、前記区間毎の位相信号において、少なくとも前記音声信号の基本周波数に対応するベース位相信号の該区間の開始点から終了点までの特徴を保持したまま、前記目標ピッチ周期幅の位相信号に変換する請求項１記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記位相信号変換部は、
前記１ピッチ周期幅のベース位相信号を生成するベース位相信号生成部と、
前記区間毎の位相信号と、前記ベース位相信号生成部により生成されたベース位相信号との差分から位相差分信号を生成する位相差分信号生成部と、
前記目標ピッチ周期幅の目標ピッチベース位相信号を生成する目標ピッチベース位相信号生成部と、
前記位相差分信号生成部により生成された位相差分信号内の前記目標ピッチ周期幅の位相差分信号と、前記目標ピッチベース位相信号生成部により生成された目標ピッチベース位相信号とを重畳して、前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する目標ピッチ位相信号生成部と、
を含む請求項２記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記位相信号変換部は、前記１ピッチ周期幅の位相信号を、前記目標ピッチ周期幅に伸縮した前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する請求項２記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
１ピッチ周期毎にピッチマークが付与された音声信号から生成され、かつ複素信号で表された解析信号に基づいて、前記音声信号の時間軸の振幅信号及び位相信号を生成し、
前記ピッチマークに基づいて前記１ピッチ周期幅の区間毎に、生成された位相信号を目標ピッチ周期幅の位相信号に変換し、
生成された振幅信号の前記区間に対応した区間の前記目標ピッチ周期幅の振幅信号と、変換された目標ピッチ周期幅の位相信号とに基づいて、ピッチ周期が前記目標ピッチ周期に変換された音声信号を生成する
音声信号処理方法。
【請求項６】
コンピュータに、
１ピッチ周期毎にピッチマークが付与された音声信号から生成され、かつ複素信号で表された解析信号に基づいて、前記音声信号の時間軸の振幅信号及び位相信号を生成し、
前記ピッチマークに基づいて前記１ピッチ周期幅の区間毎に、生成された位相信号を目標ピッチ周期幅の位相信号に変換し、
生成された振幅信号の前記区間に対応した区間の前記目標ピッチ周期幅の振幅信号と、変換された目標ピッチ周期幅の位相信号とに基づいて、ピッチ周期が前記目標ピッチ周期に変換された音声信号を生成する
処理を実行させるための音声信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、音声信号処理装置、音声信号処理方法、及び音声信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声の高さを変更するために、周期波形である音声信号のピッチ周期を所定のピッチ周期に変換することが行われている。音声信号のピッチ周期を変換するピッチ変換処理として、ＰＳＯＬＡ法（ピッチ同期波形重畳法）という手法が知られており、音声合成の分野では広く実用化されている。ＰＳＯＬＡ法では、音声信号のピッチ周期毎に所定のピッチ周期の２倍程度の長さの窓関数を用いて音声信号を切り出し、切り出した音声信号を所定のピッチ周期間隔で並べ直して、重み付けして重ね合わせることにより、ピッチ周期を変換する。
【０００３】
しかし、このＰＳＯＬＡ法を用いて高い声を合成した場合、例えば、図１７の上段に示すような元の音声信号のピッチ周期ＴをＴ／２（０．５倍）に変換した場合、図１７の下段に示すように、ピッチ周期変換後の音声信号の振幅が小さくなる場合がある。また、元の音声信号の位相信号が図１８の上段に示すように直線的に変化する場合において、ＰＳＯＬＡ法を用いて元の音声信号のピッチ周期ＴをＴ／２（０．５倍）に変換した場合の変換後の音声信号の位相信号の一例を図１８の下段に示す。この例では、直線的に変化していた音声信号の位相信号の１ピッチ周期内の中央部付近において、位相信号が不連続となる箇所（位相信号のジャンプ）が生じている。
【０００４】
このように、ＰＳＯＬＡ法を用いて、ピッチ周期を狭く（例えば、1/1.5以下）変換した場合には、振幅の低下や位相のジャンプが生じることにより、ピッチ周期変換後の音声信号の音質に劣化が生じる場合がある、という問題があった。
【０００５】
ＰＳＯＬＡ法による音質の劣化を抑制する手法として、ＰＳＯＬＡ法によるピッチ周期の変換処理を行う際の音声信号の切出し、重み付け、及び重ね合わせの位置を定義するピッチマークを適切に決定する手法が提案されている。
【０００６】
また、分析音声信号の振幅情報と位相情報を求めると共に、音声信号の時間軸に対して音源情報となるパルス列を分析音声信号のピッチ周期に対応するように設定する音声分析方式が提案されている。この音声分析方式では、設定したパルス列の位相情報と音声信号の位相情報との差分を分析音声信号内の所望の１ピッチ周期分の位相情報としている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−９５５８９号公報
【特許文献２】特開平８−２０２３９５号公報
【特許文献３】特開平５−３０７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のＰＳＯＬＡ法による音質の劣化を抑制する手法では、ピッチ周期変換後の音声信号の振幅の低下や位相のジャンプを抑制することはできない、という問題がある。
【０００９】
また、上記の音声分析方式では、周波数軸上の位相情報に対して処理を行っているため、時間軸上においては、ピッチ周期変換後の音声信号の振幅の低下や位相のジャンプを抑制することはできない、という問題がある。
【００１０】
開示の技術は、一つの側面として、ピッチ周期変換後の振幅の低下や位相のジャンプによる音声信号の音質の劣化を抑制することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
開示の技術は、１ピッチ周期毎にピッチマークが付与された音声信号から生成され、かつ複素信号で表された解析信号に基づいて、前記音声信号の時間軸の振幅信号及び位相信号を生成する振幅・位相信号生成部を備えている。また、開示の技術は、前記ピッチマークに基づいて前記１ピッチ周期幅の区間毎に、前記振幅・位相信号生成部により生成された位相信号を目標ピッチ周期幅の位相信号に変換する位相信号変換部を備えている。また、開示の技術は、ピッチ周期が前記目標ピッチ周期に変換された音声信号を生成するピッチ変換音声信号生成部を備えている。ピッチ変換音声信号生成部は、前記振幅・位相信号生成部により生成された振幅信号の前記区間に対応した区間の前記目標ピッチ周期幅の振幅信号と、前記位相信号変換部により変換された目標ピッチ周期幅の位相信号とに基づいて、ピッチ周期を変換する。
【発明の効果】
【００１２】
開示の技術は、一つの側面として、ピッチ周期変換後の振幅の低下や位相のジャンプによる音声信号の音質の劣化を抑制することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１及び第２実施形態に係る音声信号処理装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図２】振幅信号生成部及び位相信号生成部の処理を説明するための概要図である。
【図３】位相信号切出し部の処理を説明するための概要図である。
【図４】位相信号変換部の一例を示す機能ブロック図である。
【図５】第１実施形態における位相信号変換部の処理を説明するための概要図である。
【図６】振幅信号切出し部の処理を説明するための概要図である。
【図７】ピッチ波形生成部の処理を説明するための概要図である。
【図８】ピッチ波形重み付け重畳部の処理を説明するための概要図である。
【図９】音声信号処理装置として機能するコンピュータの一例を示す概略ブロック図である。
【図１０】第１実施形態における音声信号処理を示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態における位相信号変換処理を示すフローチャートである。
【図１２】第１実施形態の効果を説明するためのイメージ図である。
【図１３】第１実施形態の効果を説明するためのイメージ図である。
【図１４】第２実施形態における位相信号変換部の処理を説明するための概要図である。
【図１５】第２実施形態における位相信号変換部の処理を説明するための概要図である。
【図１６】第２実施形態における位相信号変換処理を示すフローチャートである。
【図１７】従来手法による振幅の低下を説明するためのイメージ図である。
【図１８】従来手法による位相のジャンプを説明するためのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して開示の技術の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１には、第１実施形態に係る音声信号処理装置１０が示されている。音声信号処理装置１０は、解析信号生成部１４、振幅信号生成部１６、位相信号生成部１８、位相信号切出し部２０、位相信号変換部２２、振幅信号切出し部２４、ピッチ波形生成部２６、及びピッチ波形重み付け重畳部２８を備えている。なお、解析信号生成部１４、振幅信号生成部１６、及び位相信号生成部１８は、開示の技術の振幅・位相信号生成部の一例である。また、位相信号切出し部２０及び位相信号変換部２２は、開示の技術の位相信号変換部の一例である。また、振幅信号切出し部２４、ピッチ波形生成部２６、及びピッチ波形重み付け重畳部２８は、開示の技術のピッチ変換音声信号生成部の一例である。
【００１６】
音声信号処理装置１０は、実信号である音声信号、ピッチマーク、及び変換後のピッチ周期である目標ピッチ周期Ｔ１を入力として受け付ける。ピッチマークは、図２の（Ａ）に示すように、音声信号の１ピッチ周期の開始または終了位置（ｔ）毎に付与されている。すなわち、ピッチマーク間に挟まれた区間が１ピッチ周期Ｔ０となる。
【００１７】
解析信号生成部１４は、入力された実信号である音声信号から、時間軸の複素信号である解析信号を生成する。音声信号から解析信号を生成する方法としては、例えば、Ｈｉｌｂｅｒｔ変換を使う方法がある。具体的には、入力された実信号である音声信号を高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、ＦＦＴ）する。そして、ＦＦＴにより得られた周波数スペクトルの負の周波数成分を除去した周波数スペクトルを逆ＦＦＴすることにより、時間軸の複素信号である解析信号を得ることができる。
【００１８】
下記（１）式に示すように、解析信号Ｓ（ｔ）は、直交する実部信号Ｉ（ｔ）と虚部信号Ｑ（ｔ）とで表される。
Ｓ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）＋ｊＱ（ｔ）      （１）
【００１９】
振幅信号生成部１６は、図２の（Ｂ）に示すように、解析信号生成部１４で生成された解析信号を成している実部信号Ｉ（ｔ）と虚部信号Ｑ（ｔ）とを用い、下記（２）式に従って、音声信号の時間軸の振幅信号Ａ（ｔ）を生成する。
【００２０】
【数１】
2014098836.tif 000003
【００２１】
位相信号生成部１８は、図２の（Ｃ）に示すように、解析信号生成部１４で生成された解析信号を成している実部信号Ｉ（ｔ）と虚部信号Ｑ（ｔ）とを用い、下記（３）式に従って、音声信号の時間軸の位相信号θ（ｔ）を生成する。
【００２２】
【数２】
2014098836.tif 000004
【００２３】
位相信号切出し部２０は、図３に示すように、音声信号に付与されたピッチマークを参照して、位相信号生成部１８で生成された位相信号θ（ｔ）から、ピッチマークに挟まれた１ピッチ周期Ｔ０幅の区間の位相信号を切出す。位相信号切出し部２０は、切出した位相信号を切出し位相信号として位相信号変換部２２へ出力する。
【００２４】
位相信号変換部２２は、位相信号切出し部２０により切出された切出し位相信号を、目標ピッチ周期となる音声信号の特徴を反映したピッチ波形位相信号に変換する。位相信号変換部２２は、図４に示すように、ベース位相信号生成部２２ａ、位相差分信号生成部２２ｂ、目標ピッチベース位相信号生成部２２ｃ、及び目標ピッチ位相信号生成部２２ｄを備えている。
【００２５】
従来のＰＳＯＬＡ法のように、切出した音声信号を単純に目標ピッチ周期間隔になるように並べ直して重畳処理を行った場合には、元の音声信号に含まれる位相信号の特徴が、ピッチ変換後の音声信号に含まれる位相信号の特徴に影響を与えてしまう。具体的には、元の音声信号のピッチ周期内の先頭部分及び末尾部分の位相信号の形状の名残の影響を受けて、ピッチ変換時の重畳処理により、ピッチ変換後の音声信号に含まれる位相信号の１ピッチ周期内の中央部付近で位相のジャンプが生じる。このような位相のジャンプは、音声信号の劣化の原因となる。なお、１ピッチ周期内の中央部付近とは、元の音声信号のピッチ周期内の末尾部分と次のピッチ周期内の先頭部分とが重畳される領域である。
【００２６】
また、元の音声信号を単純に切出した場合には、ピッチ変換後の音声信号に含まれる位相信号の１ピッチ周期は、元の音声信号における１ピッチ周期の開始点から終了点までの位相信号が完結していないものとなっている。このような１ピッチ周期分の位相信号が完結していない音声信号を重畳処理した場合には、信号の打ち消しあいなどにより、ピッチ変換後の音声信号の振幅が低下する場合がある。
【００２７】
そこで、位相信号変換部２２では、時間軸の位相信号を、元の音声信号における１ピッチ周期の開始点から終了点までの位相信号を完結させつつ、目標ピッチ周期となる音声信号の特徴を反映した位相信号に変換する。本実施形態では、位相信号の成分において、特に音声信号の特性に支配的な、基本周波数に対応するベース位相信号を操作する。これにより、従来のＰＳＯＬＡ法で生じていた位相のジャンプや振幅の低下による音質劣化を抑制することができる。
【００２８】
上記の点を踏まえ、以下に、位相信号変換部２２の各部について詳述する。
【００２９】
ベース位相信号生成部２２ａは、音声信号に付与されたピッチマークを参照して、図５の（Ａ）に示すように、ピッチ周期Ｔ０の開始点から終了点に向けて単調に増加し、かつ終了点と開始点とで位相差が２πになるようなベース位相信号を生成する。例えば、ピッチ周期の開始点での位相が−π、中間点での位相が０、終了点での位相が＋πとなり、かつ直線的に増加するベース位相信号を生成することができる。また、ピッチ周期の開始点での位相が０、中間点での位相がπ、終了点での位相が＋２πとなり、かつ直線的に増加するベース位相信号を生成してもよい。
【００３０】
位相差分信号生成部２２ｂは、図５の（Ｂ）に示すように、位相信号切出し部２０で切出されたピッチ周期Ｔ０幅の切出し位相信号から、ベース位相信号生成部２２ａで生成されたベース位相信号を差し引いた位相差分信号を生成する。
【００３１】
目標ピッチベース位相信号生成部２２ｃは、目標ピッチ周期Ｔ１を参照して、図５の（Ｃ）に示すように、目標ピッチ周期Ｔ１の開始点から終了点に向けて単調に増加し、かつ終了点と開始点とで位相差が２πになるような目標ピッチベース位相信号を生成する。例えば、目標ピッチ周期の開始点での位相が−π、中間点での位相が０、終了点で位相が＋πとなり、かつ直線的に増加する目標ピッチベース位相信号を生成することができる。また、目標ピッチ周期の開始点での位相が０、中間点での位相がπ、終了点での位相が＋２πとなり、かつ直線的に増加する目標ピッチベース位相信号を生成してもよい。
【００３２】
また、目標ピッチベース位相信号生成部２２ｃは、図５の（Ｃ）に示すように、位相差分信号生成部２２ｂで生成された位相差分信号の先頭部分及び末尾部分における目標ピッチ周期Ｔ１の区間Ａ及び区間Ｂの各々に対応する目標ピッチベース位相信号を生成する。
【００３３】
目標ピッチ位相信号生成部２２ｄは、図５の（Ｄ）に示すように、位相差分信号生成部２２ｂで生成された位相差分信号の区間Ａの信号と、目標ピッチベース位相信号生成部２２ｃで生成された区間Ａに対応する目標ピッチベース位相信号とを重畳する。また、同様に、位相差分信号生成部２２ｂで生成された位相差分信号の区間Ｂの信号と、目標ピッチベース位相信号生成部２２ｃで生成された区間Ｂに対応する目標ピッチベース位相信号とを重畳する。区間Ａ及び区間Ｂの各々において、位相差分信号と目標ピッチベース位相信号とを重畳した信号を、区間Ａのピッチ波形位相信号φＡ（ｔ）、及び区間Ｂのピッチ波形位相信号φＢ（ｔ）として出力する。
【００３４】
このように、位相信号変換部２２では、音声信号の特性に支配的なベース位相信号の形状（ピッチ周期の開始点から終了点までの特徴）を保持したまま、位相信号を目標ピッチ周期に対応して変換する。これにより、１ピッチ周期の開始点から終了点までの位相信号が完結した状態で位相信号が変換されるため、ピッチ周期変換後の音声信号の振幅の低下や位相信号のジャンプを抑制することができる。
【００３５】
振幅信号切出し部２４は、音声信号に付与されたピッチマーク及び目標ピッチ周期Ｔ１を参照して、振幅信号生成部１６で生成された振幅信号Ａ（ｔ）から、目標ピッチ周期Ｔ１のピッチ波形振幅信号ａ（ｔ）を切出す。図６に示すように、振幅信号生成部１６で生成された振幅信号Ａ（ｔ）において、ピッチマークに挟まれた１ピッチ周期幅の区間の先頭部分及び末尾部分における目標ピッチ周期Ｔ１の区間Ａ及び区間Ｂの各々の信号を切出す。１ピッチ周期Ｔ０幅の区間は、位相信号切出し部２０で切出し位相信号を切出した区間と対応する区間とする。従って、振幅信号切出し部２４により信号を切出す区間Ａ及び区間Ｂと、位相信号変換部２２によりピッチ波形位相信号が生成された区間Ａ及び区間Ｂとは対応したものとなる。振幅信号切出し部２４は、区間Ａから切出した信号をピッチ波形振幅信号ａＡ（ｔ）として、区間Ｂから切出した信号をピッチ波形振幅信号ａＢ（ｔ）として、ピッチ波形生成部２６に出力する。
【００３６】
ピッチ波形生成部２６は、図７に示すように、振幅信号切出し部２４で切出された区間Ａのピッチ波形振幅信号ａＡ（ｔ）と、目標ピッチ位相信号生成部２２ｄで生成された区間Ａのピッチ波形位相信号φＡ（ｔ）とから、ピッチ波形ＰＡ（ｔ）を生成する。同様に、ピッチ波形生成部２６は、振幅信号切出し部２４で切出された区間Ｂのピッチ波形振幅信号ａＢ（ｔ）と、目標ピッチ位相信号生成部２２ｄで生成された区間Ｂのピッチ波形位相信号φＢ（ｔ）とから、ピッチ波形ＰＢ（ｔ）を生成する。
【００３７】
具体的には、ピッチ波形生成部２６は、ピッチ波形振幅信号ａ（ｔ）及びピッチ波形位相信号φ（ｔ）から、下記（４）式に従って、ピッチ波形Ｐ（ｔ）を生成する。
Ｐ（ｔ）＝ａ（ｔ）・ｃｏｓφ（ｔ）        （４）
【００３８】
ピッチ波形重み付け重畳部２８は、図８に示すように、区間Ａのピッチ波形ＰＡ（ｔ）に対し、徐々に大きさが小さくなる窓関数を用いて重み付けし、区間Ｂのピッチ波形ＰＢ（ｔ）に対し、徐々に大きさが大きくなる窓関数を用いて重み付けする。窓関数は、例えば、ハニング窓を使用することができ、この場合、区間Ａにはハニング窓の右半分を適用し、区間Ｂにはハニング窓の左半分を適用する。そして、重み付けされた両区間のピッチ波形を加算する。これにより、ピッチ周期が目標ピッチ周期Ｔ１となるピッチ変換音声信号が生成される。
【００３９】
音声信号処理装置１０は、例えば図９に示すコンピュータ３０で実現することができる。コンピュータ３０はＣＰＵ３２、メモリ３４、不揮発性の記憶部３６、ディスプレイ３８、スピーカ４０、マウスやキーボード等の入力デバイス４２、及びネットワークインタフェース（ＩＦ）４４を備えている。ＣＰＵ３２、メモリ３４、記憶部３６、ディスプレイ３８、スピーカ４０、入力デバイス４２、及びネットワークＩＦ４４は、バス４６を介して互いに接続されている。
【００４０】
記憶部３６はＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等によって実現できる。記録媒体としての記憶部３６は、コンピュータ３０を音声信号処理装置１０として機能させるための音声信号処理プログラム５０を記憶する。ＣＰＵ３２は、音声信号処理プログラム５０を記憶部３６から読み出してメモリ３４に展開し、音声信号処理プログラム５０が有するプロセスを順次実行する。
【００４１】
音声信号処理プログラム５０は、解析信号生成プロセス５２、振幅信号生成プロセス５４、及び位相信号生成プロセス５６を有する。また、音声信号処理プログラム５０は、位相信号切出しプロセス５８、及び位相信号変換プロセス６０を有する。また、音声信号処理プログラム５０は、振幅信号切出しプロセス６２、ピッチ波形生成プロセス６４、及びピッチ波形重み付け重畳プロセス６６を有する。
【００４２】
ＣＰＵ３２は、解析信号生成プロセス５２を実行することで、図１に示す解析信号生成部１４として動作する。また、ＣＰＵ３２は、振幅信号生成プロセス５４を実行することで、図１に示す振幅信号生成部１６として動作する。また、ＣＰＵ３２は、位相信号生成プロセス５６を実行することで、図１に示す位相信号生成部１８として動作する。また、ＣＰＵ３２は、位相信号切出しプロセス５８を実行することで、図１に示す位相信号切出し部２０として動作する。また、ＣＰＵ３２は、位相信号変換プロセス６０を実行することで、図１に示す位相信号変換部２２として動作する。また、ＣＰＵ３２は、振幅信号切出しプロセス６２を実行することで、図１に示す振幅信号切出し部２４として動作する。また、ＣＰＵ３２は、ピッチ波形生成プロセス６４を実行することで、図１に示すピッチ波形生成部２６として動作する。また、ＣＰＵ３２は、ピッチ波形重み付け重畳プロセス６６を実行することで、図１に示すピッチ波形重み付け重畳部２８として動作する。これにより、音声信号処理プログラム５０を実行したコンピュータ３０が、音声信号処理装置１０として機能することになる。
【００４３】
なお、音声信号処理装置１０は、例えば半導体集積回路、より詳しくはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現することも可能である。
【００４４】
次に本第１実施形態の作用を説明する。音声信号処理装置１０に、ピッチマークが付与された音声信号、及び目標ピッチ周期Ｔ１が入力されると、ＣＰＵ３２が、記憶部３６に記憶された音声信号処理プログラム５０をメモリ３４に展開して、図１０に示す音声信号処理を実行する。
【００４５】
図１０に示す音声信号処理のステップ１００で、解析信号生成部１４が、入力された実信号である音声信号から、例えば、Ｈｉｌｂｅｒｔ変換を用いて、（１）式に示すような時間軸の複素信号である解析信号を生成する。
【００４６】
次に、ステップ１０２で、振幅信号生成部１６が、上記ステップ１００で生成された解析信号を成している実部信号Ｉ（ｔ）と虚部信号Ｑ（ｔ）とを用い、（２）式に従って、音声信号の時間軸の振幅信号Ａ（ｔ）を生成する。また、位相信号生成部１８が、上記ステップ１００で生成された解析信号を成している実部信号Ｉ（ｔ）と虚部信号Ｑ（ｔ）とを用い、（３）式に従って、音声信号の時間軸の位相信号θ（ｔ）を生成する。
【００４７】
次に、ステップ１０４で、位相信号切出し部２０が、音声信号に付与されたピッチマークを参照して、上記ステップ１０２で生成された位相信号θ（ｔ）から、ピッチマークに挟まれた１ピッチ周期Ｔ０幅の区間を、切出し位相信号として切出す。
【００４８】
次に、ステップ１０６で、位相信号変換部２２が、図１１に示す位相信号変換処理を実行する。
【００４９】
図１１に示す位相信号変換処理のステップ１０６０で、ベース位相信号生成部２２ａが、音声信号に付与されたピッチマークを参照して、ベース位相信号を生成する。ベース位相信号は、ピッチ周期Ｔ０の開始点から終了点に向けて単調に増加し、かつ終了点と開始点とで位相差が２πになるように生成する。
【００５０】
次に、ステップ１０６２で、位相差分信号生成部２２ｂが、音声信号処理（図１０）のステップ１０４で切出されたピッチ周期Ｔ０幅の切出し位相信号から、上記ステップ１０６０で生成されたベース位相信号を差し引いた位相差分信号を生成する。
【００５１】
次に、ステップ１０６４で、目標ピッチベース位相信号生成部２２ｃが、目標ピッチ周期Ｔ１を参照して、目標ピッチベース位相信号を生成する。目標ピッチベース位相信号は、目標ピッチ周期Ｔ１の開始点から終了点に向けて単調に増加し、かつ終了点と開始点とで位相差が２πになるように生成する。また、上記ステップ１０６２で生成された位相差分信号の先頭部分における目標ピッチ周期Ｔ１の区間（区間Ａ）、及び位相差分信号の末尾部分における目標ピッチ周期Ｔ１の区間（区間Ｂ）のそれぞれに対応する目標ピッチベース位相信号を生成する。
【００５２】
次に、ステップ１０６６で、目標ピッチ位相信号生成部２２ｄが、上記ステップ１０６２で生成された区間Ａの位相差分信号と、上記ステップ１０６４で生成された区間Ａの目標ピッチベース位相信号とを重畳して、ピッチ波形位相信号φＡ（ｔ）を生成する。また、同様に、上記ステップ１０６２で生成された区間Ｂの位相差分信号と、上記ステップ１０６４で生成された区間Ｂの目標ピッチベース位相信号とを重畳して、ピッチ波形位相信号φＢ（ｔ）を生成し、音声信号処理（図１０）へリターンする。
【００５３】
図１０に示す音声信号処理のステップ１０８で、振幅信号切出し部２４が、上記ステップ１０２で生成された振幅信号Ａ（ｔ）の区間Ａからピッチ波形振幅信号ａＡ（ｔ）を切出し、区間Ｂからピッチ波形振幅信号ａＢ（ｔ）を切出す。
【００５４】
次に、ステップ１１０で、ピッチ波形生成部２６が、上記ステップ１０８で切出されたピッチ波形振幅信号ａＡ（ｔ）と、位相変換処理（図１１）のステップ１０６６で生成されたピッチ波形位相信号φＡ（ｔ）とから、区間Ａのピッチ波形ＰＡ（ｔ）を生成する。同様に、ピッチ波形生成部２６が、上記ステップ１０８で切出されたピッチ波形振幅信号ａＢ（ｔ）と、位相変換処理（図１１）のステップ１０６６で生成されたピッチ波形位相信号φＢ（ｔ）とから、区間Ｂのピッチ波形ＰＢ（ｔ）を生成する。
【００５５】
次に、ステップ１１２で、ピッチ波形重み付け重畳部２８が、上記ステップ１１０で生成された区間Ａのピッチ波形ＰＡ（ｔ）及び区間Ｂのピッチ波形ＰＢ（ｔ）の各々に重み付けする。そして、重み付けされた両区間のピッチ波形を加算し、ピッチ周期が目標ピッチ周期Ｔ１となるピッチ変換音声信号を生成する。
【００５６】
次に、ステップ１１４で、位相信号切出し部２０が、入力された音声信号の全区間についてピッチ周期を変換する処理が終了したか否かを判定する。未処理の区間が存在する場合には、ステップ１０４へ戻って、次の区間について、ステップ１０４〜１１２の処理を繰り返す。全区間について処理が終了した場合には、ステップ１１６へ移行し、ピッチ波形重み付け重畳部２８が、上記ステップ１１２で生成した全区間分のピッチ変換音声信号をスピーカ４０から出力し、音声信号処理を終了する。
【００５７】
以上説明したように、第１実施形態の音声信号処理装置１０によれば、音声信号から時間軸の複素信号である解析信号を生成し、解析信号から生成した時間軸の位相信号を、目標ピッチ周期となる音声信号の特徴を反映した位相信号に変換する。これにより、ピッチ周期変換後の振幅の低下や位相のジャンプによる音声信号の音質の劣化を抑制することができる。
【００５８】
図１２に、図１７と同様の元の音声信号に対して、本実施形態の手法を用いてピッチ周期を０．５倍に変換した場合の音声信号の一例を示す。本実施形態の手法を用いることにより、ピッチ周期変換後の音声信号の振幅の低下を抑制することができる。また、図１３に、図１８と同様の元の音声信号の位相信号に対して、本実施形態の手法を用いてピッチ周期を０．５倍に変換した場合の位相信号の一例を示す。本実施形態の手法を用いることにより、ピッチ周期変換後の位相のジャンプを抑制することができる。
【００５９】
〔第２実施形態〕
次に開示の技術の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る音声信号処理装置２１０の構成は、位相信号変換部２２２を除いて、第１実施形態に係る音声信号処理装置１０の構成と同一であるため、以下では、位相信号変換部２２２について説明する。
【００６０】
位相信号変換部２２２は、図１４に示すように、位相信号切出し部２０により切出されたピッチ周期Ｔ０幅の切出し位相信号を、目標ピッチ周期Ｔ１幅に伸縮したピッチ波形位相信号φ（ｔ）を生成する。位相信号の伸縮は、例えば、線形補間処理により行うことができる。
【００６１】
ピッチ周期の幅がＴ０からＴ１に伸縮された位相信号は、図１５に示すように、その位相信号の成分であるベース位相信号もピッチ周期の幅がＴ０からＴ１に伸縮された目標ピッチベース位相信号となる。従って、第１実施形態と同様に、音声信号の特性に支配的なベース位相信号が、目標ピッチ周期に対応して適切に変換されることになる。
【００６２】
音声信号処理装置２１０は、第１実施形態と同様に、例えば図３に示すコンピュータ３０で実現することができる。また、音声信号処理装置２１０は、例えば半導体集積回路、より詳しくはＡＳＩＣ等で実現することも可能である。
【００６３】
次に、第２実施形態の作用として、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第２実施形態では、音声信号処理装置２１０が、図１０に示す音声信号処理のステップ１０６において、図１６に示す位相信号変換処理を実行する。
【００６４】
図１６に示す位相信号変換処理のステップ１０６８で、位相信号変換部２２２が、音声信号処理（図１０）のステップ１０４で切出されたピッチ周期Ｔ０幅の切出し位相信号を、目標ピッチ周期Ｔ１幅に伸縮したピッチ波形位相信号φ（ｔ）を生成する。ピッチ波形位相信号φ（ｔ）を生成すると、音声信号処理（図１０）へリターンする。
【００６５】
第１実施形態では、区間Ａ及び区間Ｂの各々についてピッチ波形位相信号φＡ（ｔ）及びφＢ（ｔ）を生成したが、上記ステップ１０６８では、１つのピッチ波形位相信号φ（ｔ）が生成される。
【００６６】
そこで、図１０に示す音声信号処理のステップ１１０では、上記ステップ１０６８で生成されたピッチ波形位相信号φ（ｔ）を区間Ａ及び区間Ｂに共通のピッチ波形位相信号として用いる。具体的には、ピッチ波形生成部２６が、上記ステップ１０８で切出されたピッチ波形振幅信号ａＡ（ｔ）と、位相変換処理（図１６）のステップ１０６８で生成されたピッチ波形位相信号φ（ｔ）とから、区間Ａのピッチ波形ＰＡ（ｔ）を生成する。同様に、ピッチ波形生成部２６が、上記ステップ１０８で切出されたピッチ波形振幅信号ａＢ（ｔ）と、位相変換処理（図１６）のステップ１０６８で生成されたピッチ波形位相信号φ（ｔ）とから、区間Ｂのピッチ波形ＰＢ（ｔ）を生成する。
【００６７】
以上説明したように、第２実施形態の音声信号処理装置２１０によれば、ピッチ周期Ｔ０幅の切出し位相信号を、目標ピッチ周期Ｔ１幅に伸縮することにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
なお、第１及び第２実施形態では、振幅信号を切出す際に、１ピッチ周期の先頭部分の区間Ａ及び末尾部分の区間Ｂを切出す場合について説明したが、これに限定されない。目標ピッチ周期に応じて適切な区間を切出すようにするとよい。
【００６９】
また、第１及び第２実施形態では、ピッチ周期を例えば０．５倍のように狭く変換する態様を例に挙げて説明したが、ピッチ周期の変換比率は、この値に限定されるものではない。また、ピッチ周期を狭く変換する場合だけでなく、例えば１．５倍のように広く変換する場合にも開示の技術を適用することができる。
【００７０】
また、上記では開示の技術における音声信号処理プログラムの一例である音声信号処理プログラム５０が記憶部３６に予め記憶（インストール）されている態様を説明した。しかし、開示の技術における音声信号処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。
【００７１】
開示の技術は、テキスト読み上げアプリケーションや音声案内システム等に適用可能である。また、開示の技術は、ウェブサービスの１つとしてネットワークを通じて提供することも可能である。
【００７２】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【００７３】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７４】
（付記１）
１ピッチ周期毎にピッチマークが付与された音声信号から生成され、かつ複素信号で表された解析信号に基づいて、前記音声信号の時間軸の振幅信号及び位相信号を生成する振幅・位相信号生成部と、前記ピッチマークに基づいて前記１ピッチ周期幅の区間毎に、前記振幅・位相信号生成部により生成された位相信号を目標ピッチ周期幅の位相信号に変換する位相信号変換部と、前記振幅・位相信号生成部により生成された振幅信号の前記区間に対応した区間の前記目標ピッチ周期幅の振幅信号と、前記位相信号変換部により変換された目標ピッチ周期幅の位相信号とに基づいて、ピッチ周期が前記目標ピッチ周期に変換された音声信号を生成するピッチ変換音声信号生成部と、を含む音声信号処理装置。
【００７５】
（付記２）
前記位相信号変換部は、前記区間毎の位相信号において、少なくとも前記音声信号の基本周波数に対応するベース位相信号の該区間の開始点から終了点までの特徴を保持したまま、前記目標ピッチ周期幅の位相信号に変換する付記１記載の音声信号処理装置。
【００７６】
（付記３）
前記位相信号変換部は、前記１ピッチ周期幅のベース位相信号を生成するベース位相信号生成部と、前記区間毎の位相信号と、前記ベース位相信号生成部により生成されたベース位相信号との差分から位相差分信号を生成する位相差分信号生成部と、前記目標ピッチ周期幅の目標ピッチベース位相信号を生成する目標ピッチベース位相信号生成部と、前記位相差分信号生成部により生成された位相差分信号内の前記目標ピッチ周期幅の位相差分信号と、前記目標ピッチベース位相信号生成部により生成された目標ピッチベース位相信号とを重畳して、前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する目標ピッチ位相信号生成部と、を含む付記２記載の音声信号処理装置。
【００７７】
（付記４）
前記位相信号変換部は、前記１ピッチ周期幅の位相信号を、前記目標ピッチ周期幅に伸縮した前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する付記２記載の音声信号処理装置。
【００７８】
（付記５）
１ピッチ周期毎にピッチマークが付与された音声信号から生成され、かつ複素信号で表された解析信号に基づいて、前記音声信号の時間軸の振幅信号及び位相信号を生成し、前記ピッチマークに基づいて前記１ピッチ周期幅の区間毎に、生成された位相信号を目標ピッチ周期幅の位相信号に変換し、生成された振幅信号の前記区間に対応した区間の前記目標ピッチ周期幅の振幅信号と、変換された目標ピッチ周期幅の位相信号とに基づいて、ピッチ周期が前記目標ピッチ周期に変換された音声信号を生成する音声信号処理方法。
【００７９】
（付記６）
前記位相信号を変換する際に、前記区間毎の位相信号において、少なくとも前記音声信号の基本周波数に対応するベース位相信号の該区間の開始点から終了点までの特徴を保持したまま、前記目標ピッチ周期幅の位相信号に変換する付記５記載の音声信号処理方法。
【００８０】
（付記７）
前記位相信号を変換する際に、前記１ピッチ周期幅のベース位相信号を生成し、前記区間毎の位相信号と、生成されたベース位相信号との差分から位相差分信号を生成し、前記目標ピッチ周期幅の目標ピッチベース位相信号を生成し、生成された位相差分信号内の前記目標ピッチ周期幅の位相差分信号と、生成された目標ピッチベース位相信号とを重畳して、前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する付記６記載の音声信号処理方法。
【００８１】
（付記８）
前記位相信号を変換する際に、前記１ピッチ周期幅の位相信号を、前記目標ピッチ周期幅に伸縮した前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する付記６記載の音声信号処理方法。
【００８２】
（付記９）
コンピュータに、１ピッチ周期毎にピッチマークが付与された音声信号から生成され、かつ複素信号で表された解析信号に基づいて、前記音声信号の時間軸の振幅信号及び位相信号を生成し、前記ピッチマークに基づいて前記１ピッチ周期幅の区間毎に、生成された位相信号を目標ピッチ周期幅の位相信号に変換し、生成された振幅信号の前記区間に対応した区間の前記目標ピッチ周期幅の振幅信号と、変換された目標ピッチ周期幅の位相信号とに基づいて、ピッチ周期が前記目標ピッチ周期に変換された音声信号を生成する処理を実行させるための音声信号処理プログラム。
【００８３】
（付記１０）
前記位相信号を変換する際に、前記区間毎の位相信号において、少なくとも前記音声信号の基本周波数に対応するベース位相信号の該区間の開始点から終了点までの特徴を保持したまま、前記目標ピッチ周期幅の位相信号に変換する処理をコンピュータに実行させるための付記９記載の音声信号処理プログラム。
【００８４】
（付記１１）
前記位相信号を変換する際に、前記１ピッチ周期幅のベース位相信号を生成し、前記区間毎の位相信号と、生成されたベース位相信号との差分から位相差分信号を生成し、前記目標ピッチ周期幅の目標ピッチベース位相信号を生成し、生成された位相差分信号内の前記目標ピッチ周期幅の位相差分信号と、生成された目標ピッチベース位相信号とを重畳して、前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する処理をコンピュータに実行させるための付記１０記載の音声信号処理プログラム。
【００８５】
（付記１２）
前記位相信号を変換する際に、前記１ピッチ周期幅の位相信号を、前記目標ピッチ周期幅に伸縮した前記目標ピッチ周期幅の位相信号を生成する処理をコンピュータに実行させるための付記１０記載の音声信号処理プログラム。
【符号の説明】
【００８６】
１０、２１０  音声信号処理装置
１４   解析信号生成部
１６   振幅信号生成部
１８   位相信号生成部
２０   位相信号切出し部
２２、２２２  位相信号変換部
２２ａ ベース位相信号生成部
２２ｂ 位相差分信号生成部
２２ｃ 目標ピッチベース位相信号生成部
２２ｄ 目標ピッチ位相信号生成部
２４   振幅信号切出し部
２６   ピッチ波形生成部
２８   ピッチ波形重み付け重畳部
３０   コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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