(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テキスト情報を入力するテキスト入力部と、入力されたテキストに対して形態素解析処理並びに音韻・韻律付与処理を行なって発音記号を生成するテキスト解析部と、音素データが蓄積されている音素データ蓄積部と、テキスト解析部で生成された発音記号に従い、音素データ蓄積部から音素データを引き出し、ピッチ間隔に音素データを重畳することで発音信号に変換する規則音声合成部と、変換した発音信号を音声として出力する音声出力部と、周囲騒音を取り込んで解析し、周囲騒音のパワーレベルを算出する騒音解析手段とを有し、前記規則音声合成部は、前記騒音解析手段によって算出された周囲騒音のパワーレベルが閾値αを越えるときには母音の無音化処理がなされないように、母音無声化に対する制御を行なうようになっていることを特徴とする音声合成装置。
【請求項２】
テキスト情報を入力するテキスト入力部と、入力されたテキストに対して形態素解析処理並びに音韻・韻律付与処理を行なって発音記号を生成するテキスト解析部と、音素データが蓄積されている音素データ蓄積部と、テキスト解析部で生成された発音記号に従い、音素データ蓄積部から音素データを引き出し、ピッチ間隔に音素データを重畳することで発音信号に変換する規則音声合成部と、変換した発音信号を音声として出力する音声出力部と、周囲騒音を取り込んで解析し、周囲騒音のパワーレベルを算出するとともに、周囲騒音の周波数分布を算出する騒音解析手段とを有し、前記規則音声合成部は、前記騒音解析手段によって周囲騒音のパワーレベルと周囲騒音の周波数分布が算出されるとき、母音毎にあらかじめ保持されたフォルマント周波数と周波数が重なる騒音が存在しその周波数での騒音パワーレベルが閾値γを越える場合には、音声出力サンプリング周波数を移動させる制御を行なうようになっていることを特徴とする音声合成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字情報もしくは発音記号列等のテキスト情報を音声に変換して出力する音声合成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、騒音下で合成音声を聞き取りやすくするための種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭６１−１４５６３３号や特開平２−２３８４９４号には、周囲騒音のパワーレベルに応じて合成音声の振幅を変化させる技術が示されている。
【０００４】
また、例えば特開平２−２９３９００号には、周囲騒音のパワーレベルに応じて、ピッチ周波数を変化させる技術が示されている。
【０００５】
また、特開平２−２９３９００号には、騒音を周波数解析し、その周波数特性に適したフィルタを算出して、騒音に対してそのフィルタによりフィルタ処理を行なって音声合成出力する技術が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６１−１４５６３３号や特開平２−２３８４９４号の技術は、単に周囲騒音のレベルに従って合成音声の出力パワーレベルを上げているだけである。
【０００７】
また、特開平２−２９３９００号の技術では騒音レベルに応じて、ピッチを一定間隔で高域に上げていくというもので、ピッチ周波数は高い周波数の方向にしか移動しない。また、騒音周波数の分析を行なっていないので、ピッチ周波数を移動させることで、騒音に含まれる周波数成分と同調し、逆にマスキング効果（２つ以上の音が同時に存在するとき、一方が他方の存在により聞こえなくなる現象）によって聞き取りにくくなる可能性がある。
【０００８】
また、特開平２−２９３９００号の技術では、騒音の周波数特性を利用して、その特性をもつフィルタに合成音声を通すことでＳ／Ｎ比を上げようとしているが、基本的に、上述したようなマスキング効果を取り去るものではない。また、フィルタ設計やフィルタ処理を必要とするので、システム規模が大きくなってしまうという問題もある。
【０００９】
このように、騒音下で合成音声を聞き取り易くするための種々の技術が提案されているものの、従来では、騒音レベルに応じて合成音声の出力レベルを全体的に大きくするように制御するだけで、騒音下で特に聞き取りにくくなる子音や母音の無声化に着目して制御するような処理は行なっていない。また、従来では、騒音に含まれる周波数成分が合成音のピッチ周波数やフォルマント周波数と重なっているかを判断していないため、マスキング効果を回避するようにはなっていない。すなわち、従来の技術では、騒音下での合成音声の聞き取り易さを著しく向上させるには限界があった。
【００１０】
本発明は、少ない処理量で、騒音下での合成音声の聞き取り易さを著しく向上させることの可能な音声合成装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、テキスト情報を入力するテキスト入力部と、入力されたテキストに対して形態素解析処理並びに音韻・韻律付与処理を行なって発音記号を生成するテキスト解析部と、音素データが蓄積されている音素データ蓄積部と、テキスト解析部で生成された発音記号に従い、音素データ蓄積部から音素データを引き出し、ピッチ間隔に音素データを重畳することで発音信号に変換する規則音声合成部と、変換した発音信号を音声として出力する音声出力部と、周囲騒音を取り込んで解析し、周囲騒音のパワーレベルを算出する騒音解析手段とを有し、規則音声合成部は、騒音解析手段によって算出された周囲騒音のパワーレベルが閾値αを越えるときには母音の無音化処理がなされないように、母音無声化に対する制御を行なうようになっていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、テキスト情報を入力するテキスト入力部と、入力されたテキストに対して形態素解析処理並びに音韻・韻律付与処理を行なって発音記号を生成するテキスト解析部と、音素データが蓄積されている音素データ蓄積部と、テキスト解析部で生成された発音記号に従い、音素データ蓄積部から音素データを引き出し、ピッチ間隔に音素データを重畳することで発音信号に変換する規則音声合成部と、変換した発音信号を音声として出力する音声出力部と、周囲騒音を取り込んで解析し、周囲騒音のパワーレベルを算出するとともに、周囲騒音の周波数分布を算出する騒音解析手段とを有し、規則音声合成部は、騒音解析手段によって周囲騒音のパワーレベルと周囲騒音の周波数分布が算出されるとき、母音毎にあらかじめ保持されたフォルマント周波数と周波数が重なる騒音が存在しその周波数での騒音パワーレベルが閾値γを越える場合には、音声出力サンプリング周波数を移動させる制御を行なうようになっていることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る音声合成装置の構成例を示す図である。図１を参照すると、この音声合成装置は、文字情報もしくは発音記号列等のテキスト情報を入力するテキスト入力部１と、入力されたテキストに対して形態素解析処理並びに音韻・韻律付与処理を行なって発音記号を生成するテキスト解析部２と、音素データが蓄積されている音素データ蓄積部（音素データベース）３と、テキスト解析部２で生成された発音記号を音素データ蓄積部（音素データベース）３に蓄積されている音素データに基づいて発音信号に変換する規則音声合成部４と、変換した発音信号を音声として出力する音声出力部５と、周囲騒音（雑音）を取り込んで解析する騒音解析手段６とを有している。
【００１６】
ここで、テキスト解析部２は、形態素解析処理部１１と、音韻・韻律付与処理部１２とを備え、形態素解析処理部１１は、例えば標準単語辞書１４を参照して（辞書引きして）形態素解析処理を行なうようになっている。
【００１７】
また、規則音声合成部４は、テキスト解析部２で生成された発音記号に従い、音素データ蓄積部３から音素データを引き出し、ピッチ間隔に音素データを重畳することで、発音信号に変換するようになっている。
【００１８】
また、騒音解析手段６は、周囲騒音を取り込む周囲騒音取込部７と、周囲騒音取込部７で取り込んだ周囲騒音を解析する周囲騒音解析部８とを有しており、周囲騒音解析部８は、取り込んだ周囲騒音を解析して、騒音のパワー（パワーレベル）や騒音の周波数分布を求めるようになっている。なお、周波数分布の解析には、ＦＦＴやフィルタバンクを用いることができる。
【００１９】
そして、本発明の第１の実施形態においては、規則音声合成部４は、音素データ蓄積部３から取り出される音素データが子音音素データであるとき、該子音に対し、騒音解析手段６によって算出された周囲騒音のパワーレベルに応じたパワー制御を行なって発音信号に変換するようになっている。
【００２０】
また、本発明の第２の実施形態においては、規則音声合成部４は、騒音解析手段６によって算出された周囲騒音のパワーレベルが閾値αを越えるときには母音の無音化処理がなされないように、母音無声化に対する制御を行なうようになっている。
【００２１】
また、本発明の第３の実施形態においては、規則音声合成部４は、周囲騒音解析手段６によって周囲騒音のパワーレベルと周囲騒音の周波数分布が算出されるとき、ピッチ周波数と周波数が重なる騒音が存在しその周波数での騒音パワーレベルが閾値βを越えた場合には、ピッチ周波数を前後に移動させる制御を行なうようになっている。
【００２２】
また、本発明の第４の実施形態においては、規則音声合成部４は、騒音解析手段６によって周囲騒音のパワーレベルと周囲騒音の周波数分布が算出されるとき、フォルマント周波数と周波数が重なる騒音が存在しその周波数での騒音パワーレベルが閾値γを越える場合には、音声出力サンプリング周波数を前後に移動させる制御を行なうようになっている。
【００２３】
次に、このような構成の音声合成装置の処理動作を説明する。通常、テキスト入力部１でテキストが入力されると、入力されたテキストは、テキスト解析部２で形態素解析処理，音韻・韻律制御処理が行なわれて発音記号列に変換され、その後、テキスト解析部２から出力された発音記号列は、規則音声合成部４に入力し、規則音声合成部４において規則音声合成処理がなされ、音声波形データに変換される。このようにして発音記号列に基づき変換された音声波形データは音声出力部５に入力し、音声出力部５から音声として出力される。
【００２４】
より具体的に、テキスト解析部２では、形態素解析処理時に単語辞書１４の辞書引きを行なってテキストを発音記号列に変換する。その後、規則音声合成部４は、テキスト解析部２から出力された発音記号列に従い、音素データベース３から音素データ（発音記号列に対応した音素データ）を取り出し、取り出した各音素データを時系列でピッチ間隔に重畳することで（波形重畳方式で）、発音信号（音声波形データ）に変換する。このようにして規則音声合成部４で変換された発音信号（音声波形データ）は音声出力部５に入力し、音声出力部５から音声として出力される。
【００２５】
このような規則音声合成処理において、本発明では、さらに、周囲騒音取込部７で周囲騒音を取り込み、取り込んだ周囲騒音を周囲騒音解析部８で解析し、騒音パワーレベル，周波数分布のパラメータを生成する。
【００２６】
この場合、本発明の第１の実施形態では、規則音声合成部４は、周囲騒音解析部８で解析された騒音パワーレベルに従って、破裂音や摩擦音など騒音下で聞き取りにくくなる子音のパワーを制御する。すなわち、テキスト解析部２から出力された発音記号列に従い、音素データベース３から音素データを取り出して発音信号に変換する際、取り出した音素データが子音音素データである場合、規則音声合成部４は、この子音のパワー（利得）を騒音パワーレベルに従って制御する。具体的に、子音パワーの制御は、例えば騒音パワーレベルに比例するように子音のパワー（利得）を決定し、音素データベース３から取り出した子音音素波形に、決定した利得を施した後（乗じた後）、波形重畳を行なうことによってなされる。
【００２７】
このように、周囲騒音解析部８で解析された騒音パワーレベルに従って子音のパワーを制御することで、騒音下で特に聞き取りにくくなる子音についても、子音が騒音のパワーレベルに応じた大きなパワーで発音出力されることで、騒音下でも子音を聞き易くなる。
【００２８】
また、本発明の第２の実施形態では、規則音声合成部４は、騒音パワーレベルが閾値αを越えるかを判断し、騒音パワーレベルが閾値αを越えた場合には、無声化音韻の無声化処理がなされないように制御する。すなわち、通常の日本語音声合成処理では、よりなめらかに発声させるために自動的に無声化させる音韻（“し”，“き”，“く”など）が存在するが、騒音パワーレベルが所定の閾値αを越えたときには、無声化音韻の無声化処理を強制的に禁止する処理を行なうことにより、騒音下でも母音がはっきりと発声され、より聞き取りやすい合成音声になる。なお、上記閾値αは、例えば、母音を無声化したときに合成音声を聞き取りにくくさせる騒音パワーレベルに設定される。
【００２９】
また、本発明の第３の実施形態では、規則音声合成部４は、騒音の周波数分布のパラメータから、ピッチ周波数と重なっている騒音が存在する場合、その周波数での騒音パワーレベルが閾値βを越えているかを判断し、越えているときには、ピッチ周波数が変更できる範囲内で、ピッチ周波数を前後に移動（シフト）させる。より具体的に、騒音パワーレベルが低い周波数帯にピッチ周波数を移動（シフト）させる。なお、上記閾値βは、例えば、合成音声の出力レベルに従って、Ｓ／Ｎ比から決定される。
【００３０】
このように、第３の実施形態では、騒音の周波数分布のパラメータから、ピッチ周波数と重なっている騒音が存在する場合、その周波数での騒音パワーレベルが閾値βを越えているかを判断し、越えているときには、ピッチ周波数が変更できる範囲内で、ピッチ周波数を前後に移動（シフト）させることにより、マスキング効果が回避され、より聞き取りやすい合成音声になる。
【００３１】
また、本発明の第４の実施形態では、規則音声合成部４は、騒音の周波数分布のパラメータから、フォルマント周波数と重なっている騒音が存在する場合、その周波数での騒音パワーレベルが閾値γを越えているかを判断し、越えているときは、音声出力サンプリング周波数が変更できる範囲内で、音声出力サンプリング周波数を前後に移動（シフト）させる。より具体的に、騒音パワーレベルが低い周波数帯に音声出力サンプリング周波数を前後に移動（シフト）させる。
【００３２】
すなわち、波形重畳方式で規則音声合成を行なう場合には、音素波形データを使用するので声道特性が音素毎に固定になっているため、パラメータ方式の音声合成方式と異なり、フォルマント周波数の位置を変更することはできない。そのため、第４の実施形態では、サンプリング周波数を移動させる（変更する）ことで、相対的にフォルマント周波数を前後に移動させる。
【００３３】
この場合、フォルマント周波数は音素（母音）毎にあらかじめ決定されているので、各音素データ毎にフォルマント情報（周波数位置，利得）をパラメータとして保持させておく。また、上記閾値γは、例えば、合成音声の出力レベルとフォルマント情報に従って、Ｓ／Ｎ比から決定される。
【００３４】
このように、第４の実施形態では、騒音の周波数分布のパラメータから、フォルマント周波数と重なっている騒音が存在する場合、その周波数での騒音パワーレベルが閾値γを越えているかを判断し、越えているときは、音声出力サンプリング周波数が変更できる範囲内で、音声出力サンプリング周波数を前後に移動（シフト）させることにより（より具体的に、騒音パワーレベルが低い周波数帯に音声出力サンプリング周波数を前後に移動（シフト）させることにより）、マスキング効果が回避され、より聞き取りやすい合成音声になる。
【００３５】
なお、上述の説明では、第１，第２，第３，第４の実施形態をそれぞれ個別に説明したが、第１，第２，第３，第４の実施形態を任意に組み合せて用いることもできる。例えば、第１，第２，第３，第４の全ての実施形態を組み合せて、規則音声合成部４内に、子音のパワーを制御する機能，母音の無声化処理を行なわないように制御する機能，ピッチ周波数を移動させる（変更する）機能，音声出力サンプリング周波数を前後に移動（変更する）機能を設けることもできる。
【００３６】
また、上述の例では、規則音声合成部４内に、子音のパワーを制御する機能，母音の無声化処理を行なわないように制御する機能，ピッチ周波数を移動させる（変更する）機能，音声出力サンプリング周波数を前後に移動（変更する）機能を設けているが、これらを規則音声合成部４の外部に設けることも可能である。すなわち、例えば図２に示すように、子音のパワーを制御する子音パワー制御部１５，母音の無声化処理を行なわないように制御する母音無声化判断処理部１６，ピッチ周波数を移動させる（変更する）ピッチ変更部１７，音声出力サンプリング周波数を前後に移動（変更する）サンプリング変更部１８をそれぞれ設けることもできる。
【００３７】
図３は図１あるいは図２の音声合成装置のハードウェア構成例を示す図である。図３を参照すると、この音声合成装置は、例えばパーソナルコンピュータ等で実現され、全体を制御するＣＰＵ５１と、ＣＰＵ５１の制御プログラム等が記憶されているＲＯＭ５２と、ＣＰＵ５１のワークエリア等として使用されるＲＡＭ５３と、テキストを入力するテキスト入力部１と、音声出力部（例えば、スピーカ）５と、周囲騒音を取り込む周囲騒音取込部（例えば、マイク）７とを有している。
【００３８】
ここで、ＲＡＭ５３には、単語辞書１４や音素データベース３などを設定することができる。また、ＣＰＵ５１は、テキスト解析部２，規則音声合成部４，周囲騒音取込部８などの機能を有している。
【００３９】
なお、ＣＰＵ５１におけるこのようなテキスト解析部２，規則音声合成部４，周囲騒音取込部８等としての機能は、例えばソフトウェアパッケージ（具体的には、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記録媒体）の形で提供することができ、このため、図３の例では、情報記録媒体６０がセットさせるとき、これを駆動する媒体駆動装置６１が設けられている。
【００４０】
換言すれば、本発明の音声合成装置は、汎用の計算機システムにＣＤ−ＲＯＭ等の情報記録媒体に記録されたプログラムを読み込ませて、この汎用計算機システムのマイクロプロセッサに本発明の音声合成処理を実行させる装置構成においても実施することが可能である。この場合、本発明の音声合成処理を実行するためのプログラム（すなわち、ハードウェアシステムで用いられるプログラム）は、媒体に記録された状態で提供される。プログラムなどが記録される情報記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭに限られるものではなく、ＲＯＭ，ＲＡＭ，フレキシブルディスク，メモリカード等が用いられても良い。媒体に記録されたプログラムは、ハードウェアシステムに組み込まれている記憶装置、例えばハードディスク装置にインストールされることにより、このプログラムを実行して、本発明の音声合成装置の機能を実現することができる。
【００４１】
また、本発明の音声合成処理を実現するためのプログラムは、媒体の形で提供されるのみならず、通信によって（例えばサーバによって）提供されるものであっても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１記載の発明によれば、規則音声合成部は、騒音解析手段によって算出された周囲騒音のパワーレベルが閾値αを越えるときには母音の無音化処理がなされないように、母音無声化に対する制御を行なうようになっているので、騒音下でも母音がはっきりと発声され、より聞き取りやすい合成音声になる。
【００４５】
また、請求項２記載の発明によれば、規則音声合成部は、騒音解析手段によって周囲騒音のパワーレベルと周囲騒音の周波数分布が算出されるとき、母音毎にあらかじめ保持されたフォルマント周波数と周波数が重なる騒音が存在しその周波数での騒音パワーレベルが閾値γを越える場合には、音声出力サンプリング周波数を移動させる制御を行なうようになっているので、マスキング効果が回避され、より聞き取りやすい合成音声になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音声合成装置の構成例を示す図である。
【図２】図１の音声合成装置の変形例を示す図である。
【図３】図１あるいは図２の音声合成装置のハードウェア構成例を示す図である。
【符号の説明】
１          テキスト入力部
２          テキスト解析部
３          音素データ蓄積部
４          規則音声合成部
５          音声出力部
６          騒音解析手段
７          周囲騒音取込部
８          周囲騒音解析部
１１        形態素解析処理部
１２        音韻・韻律付与処理部
１４        標準単語辞書
１５        子音パワー制御部
１６        母音無声化判断処理部
１７        ピッチ変更部
１８        サンプリング変更部
５１        ＣＰＵ
５２        ＲＯＭ
５３        ＲＡＭ
６０        情報記憶媒体
６１        媒体駆動装置
【図１】
0003578598.tif 000002
【図２】
0003578598.tif 000003
【図３】
0003578598.tif 000004