(57)【要約】【課題】任意のバンド特性を有するランダム位相の信号波形を少ない処理量で合成することが可能な信号生成装置及び信号生成方法を提供する。【解決手段】摩擦信号生成装置１０は、位相がランダムで帯域が低域のみに制限されたバンド特性波形が保存されたバンド特性波形記憶部１１と、帯域幅ｗが供給されこの帯域幅ｗに基づきバンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出部１２と、生成する摩擦信号波形の中心周波数ｆｃの周波数のｓｉｎ波形を生成し出力するｓｉｎ波形生成部１３と、バンド特性波形読出部１２にて所望の帯域幅として読み出されたバンド特性波形とｓｉｎ波形生成部１３にて生成された周波数ｆｃのｓｉｎ波形とを乗算する乗算器１４と、帯域幅及びゲインＧによりゲイン調整するゲイン調整部１５とからなり、バンド特性波形の読出し間隔を可変とすることで、生成する信号波形の帯域幅を変更する。【選択図】  図２
2005004105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段と、
上記バンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出手段と、
正弦波信号を出力する正弦波信号出力手段と、
上記バンド特性波形読出手段から読み出された信号波形と上記正弦波出力手段から出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算手段とを有することを特徴とする信号生成装置。
【請求項２】
摩擦信号を生成するものであることを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項３】
上記バンド特性波形読出手段は、上記バンド特性波形を所望の帯域の信号波形として読み出すことを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項４】
上記バンド特性波形読出手段は、上記バンド特性波形記憶手段に記憶されたバンド特性波形の帯域と外部から指定される帯域とに基づく読出し間隔で上記バンド特性波形を読み出すことを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項５】
上記正弦波信号出力手段は、外部から指定される周波数の正弦波信号を生成することを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項６】
上記正弦波信号出力手段は、正弦波信号が記憶された正弦波信号記憶手段と、該正弦波信号記憶手段に記憶された該正弦波信号を外部から指定される周波数の正弦波信号として読出す正弦波信号読出手段とを有することを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項７】
上記バンド特性波形は、ホワイトノイズの周波数を低域のみに制限した信号波形からなることを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項８】
上記乗算手段により乗算された信号波形のゲインを調整するゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項９】
上記バンド特性波形記憶手段に記憶されたバンド特性波形は、始端と終端とが連続した値を有するものであることを特徴とする請求項１記載の信号生成装置。
【請求項１０】
複数の信号生成部を備え、
上記信号生成部は、
帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段と、
上記バンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出手段と、
正弦波信号を出力する正弦波信号出力手段と、
上記バンド特性波形読出手段から読み出された信号波形と上記正弦波出力手段から出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算手段とを有する
ことを特徴とする信号生成装置。
【請求項１１】
帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段からバンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出工程と、
正弦波信号を出力する正弦波信号出力工程と、
上記バンド特性波形読出工程にて読み出された信号波形と上記正弦波出力工程にて出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算工程とを有することを特徴とする信号生成方法。
【請求項１２】
摩擦信号を生成することを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項１３】
上記バンド特性波形読出工程では、上記バンド特性波形を所望の帯域の信号波形として読み出すことを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項１４】
上記バンド特性波形読出工程では、上記バンド特性波形記憶手段に記憶されたバンド特性波形の帯域と外部から指定される帯域とに基づく読出し間隔で上記バンド特性波形を読み出すことを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項１５】
上記正弦波信号出力工程では、外部から指定される周波数の正弦波信号を生成することを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項１６】
上記正弦波信号出力工程は、正弦波信号記憶手段に記憶された所定の周波数の正弦波信号を外部から指定される周波数の正弦波信号として読出す正弦波信号読出工程を有することを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項１７】
上記バンド特性波形は、ホワイトノイズの周波数を低域のみに制限した信号波形からなることを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項１８】
上記乗算工程により乗算された信号波形のゲインを調整するゲイン調整工程を有することを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項１９】
上記バンド特性波形記憶手段に記憶されたバンド特性波形は、始端と終端とが連続した値を有するものであることを特徴とする請求項１１記載の信号生成方法。
【請求項２０】
複数の信号生成部により信号波形を生成する信号生成方法であって、
上記各信号生成部における信号生成工程は、
帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段から該バンド特性波形を所望の帯域の信号波形として読み出すバンド特性波形読出工程と、
正弦波信号を出力する正弦波信号出力工程と、
上記バンド特性波形読出工程にて読み出された信号波形と上記正弦波出力工程にて出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算工程とを有することを特徴とする信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば文字列又は音素記号列から音声を合成する音声合成装置等に使用される信号生成装置及び信号生成方法に関し、特に、摩擦音を生成するために好適な信号生成装置及び信号生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば規則音声合成装置等では、周期性を持たない摩擦信号波形をなんらかの方法で合成する手段が必要である。この摩擦信号波形は無声の摩擦子音を合成するときだけでなく、ピッチ周期で位相を揃えた信号波形と摩擦信号波形とを組み合わせ、有声摩擦子音又は母音等の高域の部分に使用されることもある。
【０００３】
従来、フォルマント合成によるパラメータ型の音声合成装置においては、ホワイトノイズ（白色雑音）で駆動した２次の全極型フィルタを並列に組み合わせて摩擦成分を合成する。このような摩擦信号の合成方法は、例えば下記非特許文献１の英語の規則音声合成システムに記載されている。
【０００４】
また、線形予測モデルを用いた線形予測分析法（ｌｉｎｅａｒ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ  ｃｏｒｄｉｎｇ：ＬＰＣ）、ＬＳＰ（線スペクトル対：ｌｉｎｅ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｐａｉｒ）、及びＰＡＲＣＯＲ（部分自己相関又は偏自己相関：ｐａｒｔｉａｌ  ａｕｔｏ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）などの各種のパラメータから摩擦音を合成する方法もいくつか提案されている。例えば、ＬＳＰパラメータを使った方式が下記非特許文献２に記載されている。いずれの方法においても、ホワイトノイズ等を全極型フィルタに与えて摩擦音の合成を実現している。
【０００５】
【非特許文献１】
クラット，Ｄ．Ｈ．，「カスケード／パラレルフォーマットシンセサイザのソフトウェア」（Ｋｌａｔｔ，Ｄ．Ｈ．“Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ｆｏｒ  ａ  ｃａｓｃａｄｅ／ｐａｒａｌｌｅｌ  ｆｏｒｍａｎｔ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ”），ジャーナル・オブ・ザ・アコウスティカル・ソサエティ・オブ・アメリカ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ），１９８０年３月，第６７巻，３号，ｐ．９７１−９９５
【非特許文献２】
古井貞おき著，「ディジタル音声処理」，東海大学出版，ｐ８９−９８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法では、基本的に全極型フィルタ（全極モデル）の自由度の中で周波数特性が定められてしまう。図１１（ａ）及び（ｂ）は、縦軸に振幅をとり、横軸に周波数をとって、２次の全極型フィルタの特性を示すグラフ図である。Ｙｉ＝ａＸｉ＋ｂＹｉ−１＋ｃＹｉ−２（Ｘ：入力信号、Ｙ：出力信号）に示されるような全極型フィルタの周波数特性の特徴としては、図１１（ａ）に示すようなフォルマントの帯域幅ｗや、中心周波数ｆｃをそれぞれ独立に制御することができないという点がある。即ち、帯域幅ｗ又は中心周波数ｆｃの個々の変更により、スペクトル特性の形状自体も大きく変化してしまう。例えば図１１（ｂ）に示すように、帯域を狭くすると、ピーク付近の形状が鋭角状に変化する。従って、フォルマントの帯域幅を狭くしようとすると、フォルマント周波数のごく一部分が特に強調された音になってしまう。このように全極型フィルタを用いた方法ではパラメータの調整が非常にクリティカルで所望の周波数特性を得ることが難しいという問題点がある。
【０００７】
一方、所望の周波数特性の信号を周波数軸（周波数領域）上に展開し、その後、離散フーリエ変換で時間軸（時間領域）上の信号に変換する方式も考えられる。この方式では、所望の周波数特性の時間波形を得ることができるが、パラメータ型の音声合成においてはフーリエ変換を実時間で行う必要があるため処理量が莫大であると共に、フレーム単位で処理するためフレーム間を繋ぐ処理が必要になるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、任意のバンド特性を有するランダム位相の信号波形を少ない処理量で合成することが可能な信号生成装置及び信号生成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る信号生成装置は、帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段と、上記バンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出手段と、正弦波信号を出力する正弦波信号出力手段と、上記バンド特性波形読出手段から読み出された信号波形と上記正弦波出力手段から出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、帯域が低域のみに制限されたバンド特性波形を記憶し、これを読み出し正弦波信号と乗算することで、バンド特性波形のスペクトル特性を維持した信号波形を生成することができる。
【００１１】
また、摩擦信号を生成するものとすることができ、周期性を持たない摩擦性の信号波形を生成するのに好適である。
【００１２】
更に、上記バンド特性波形読出手段は、上記バンド特性波形記憶手段に記憶されたバンド特性波形の帯域と外部から指定される帯域とに基づく読出し間隔で上記バンド特性波形を読み出すことができ、これにより、生成する信号波形の帯域幅を所望の帯域幅の波形信号として読出し、自在にコントロールすることができる。
【００１３】
更にまた、上記正弦波信号出力手段は、例えば外部から指定される等した所望の周波数の正弦波信号を生成するか、又は正弦波信号が記憶された正弦波信号記憶手段と、該正弦波信号記憶手段に記憶された該正弦波信号を所望の周波数の正弦波信号として読出す正弦波信号読出手段とを有するものとすることができ、これにより、生成する信号波形の中心周波数を自在にコントロールすることができ、更に正弦波信号記憶手段に正弦波を記憶しておくことでより処理を高速化する。
【００１４】
また、上記バンド特性波形は、ホワイトノイズの周波数を低域のみに制限した信号波形からなるものとすることができ、位相がランダムな信号波形を生成することができる。
【００１５】
更に、上記乗算手段により乗算された信号波形のゲインを調整するゲイン調整手段を有することができ、これにより、音量を調節することができる。
【００１６】
更にまた、上記バンド特性波形記憶手段に記憶されたバンド特性波形は、始端と終端とが連続した値を有するものとすることができ、所望の読出し位置でバンド特性波形を繰り返し読み出すことができる。
【００１７】
本発明に係る他の信号生成装置は、複数の信号生成部を備え、上記信号生成部は、帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段と、上記バンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出手段と、正弦波信号を出力する正弦波信号出力手段と、上記バンド特性波形読出手段から読み出された信号波形と上記正弦波出力手段から出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、例えば複数のバンド特性を表現した周期性を持たない摩擦成分の信号波形を合成して摩擦音等を生成することができる。
【００１９】
本発明に係る信号生成方法は、帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段からバンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出工程と、正弦波信号を出力する正弦波信号出力工程と、上記バンド特性波形読出工程にて読み出された信号波形と上記正弦波出力工程にて出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る他の信号生成方法は、複数の信号生成部により信号波形を生成する信号生成方法であって、上記各信号生成部における信号生成工程は、帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段から該バンド特性波形を所望の帯域の信号波形として読み出すバンド特性波形読出工程と、正弦波信号を出力する正弦波信号出力工程と、上記バンド特性波形読出工程にて読み出された信号波形と上記正弦波出力工程にて出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、ある周波数特性を持ったノイズ信号、特に、摩擦性の信号波形を少ない処理量で合成する摩擦音合成装置としての信号生成装置に適用したものである。なお、以下の実施の形態においては、摩擦信号を生成する摩擦信号生成装置を備えた規則音声合成装置について説明するが、本発明はこれに限らず、例えば音声コーデック等にも適用可能である。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態における規則音声合成装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、規則音声合成装置１は、音素列及び韻律情報を含んだ音声記号列Ｄが与えられる素片選択部２及び韻律生成部３と、素片選択部２に選択され出力された素片パラメータと韻律生成部３からの音韻時間長とに応じてパラメータの時系列を生成するパラメータ時系列生成部４と、このパラメータの時系列と韻律生成部３からのピッチ周期とにより合成音声波形を生成する波形生成部５とから構成される。
【００２３】
素片選択部２は、例えば比較的大量の合成単位を含んだ音声データベースの中から、統計的に接続歪みが少なくなるような比較的少ない数の音声素片のセットを選択する等して得られた音素系列（例えばＣＶＣ、ＶＣＶ、ＣＶ、ＶＣ等（Ｃ：子音、Ｖ：母音））と音響特徴パラメータとが対になったデータ（単位素片セット）が複数記憶されたメモリ６と接続され、音素列及び韻律情報を含んだ音声記号列Ｄに基づき、メモリ６に記憶された単位素片セットの中から適切な素片のパラメータを順次選択して出力する。
【００２４】
この素片選択部２の入力としての音素列は、例えばテキスト音声合成の形態素解析及び発音記号列生成処理を経て得られた発声を行う音素系列を示したデータである。そして、素片選択部２は、入力される音素列に基づいて単位素片セットを参照して、上記音素列に含まれる音素列を選択して、選択した音素列に対応する音響特徴パラメータ（例えばケプストラム係数等）を単位素片セットから読み出す。
【００２５】
韻律生成部３は、音声記号列Ｄから各音韻の時間長Ｔ及びピッチ周期Ｐｆを生成し、夫々パラメータ時系列生成部４及び波形生成部５に出力する。
【００２６】
パラメータ時系列生成部４では、韻律生成部３から音韻時間長Ｔを受取り、この音韻時間長Ｔに応じて素片選択部２から受取ったパラメータを伸縮しながらパラメータ時系列Ｄｔを生成して出力する。
【００２７】
波形生成部５では、パラメータ時系列生成部４から出力される刻々と変化するパラメータ時系列Ｄｔと韻律生成部３からのピッチ周期Ｐとに基づいて合成音声を生成し、スピーカ７に出力する。この波形生成部５には、各種の音声波形を生成するため、摩擦信号生成部、破裂音生成部及び有声音生成部等、複数種の音声波形の生成部が備えられ、これらの各種の信号を合成して合成波形が生成される。
【００２８】
以上の音声合成装置全体のブロック構成は一般的なものであり、ほかの既存の音声合成装置の構成をとることも可能である。また、波形生成部をのぞいたブロックの構成及び動作も一般的な音声合成装置のものを使用することができる。
【００２９】
次に、合成波形を生成する際、使用される各種の音声のうち、本発明の信号生成装置を適用した摩擦信号生成部について詳細に説明する。図２は、例えば図１に示す規則音声装置の波形生成部５内に設けられる摩擦信号生成部等に好適な信号生成装置（以下、摩擦信号生成装置という。）を示すブロック図である。図２に示すように、本実施の形態における摩擦信号生成装置１０は、バンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶部１１と、帯域幅ｗが供給されこの帯域幅ｗに基づきバンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出し部１２と、ｓｉｎ波形（正弦波）を生成し出力するｓｉｎ波形生成部１３と、バンド特性波形読出し部１２にて読み出された信号波形とｓｉｎ波形生成部１３にて生成されたｓｉｎ波形とを乗算する乗算器１４と、帯域幅ｗ及びゲインＧによりゲイン調整するゲイン調整部１５とから構成される。
【００３０】
バンド特性波形記憶部１１は、帯域が低域のみに限定され、位相がランダムなバンド特性を有する時間軸上の信号であるバンド特性波形を保存している。このバンド特性波形記憶部１１のバンド特性波形としては、例えば４０９６個の値（サンプル値）を有するテーブルとして実現することができる。また、このテーブルのサンプル値の数は、生成する摩擦信号の周期性に影響するためが多い方が好ましい。このような位相がランダムで低帯域に制限されたバンド特性波形の作成方法は後述する。
【００３１】
バンド特性波形読出し部１２は、読出し位置及び読出し間隔が保存されており、これに応じてバンド特性波形記憶部１１から上記サンプル値を逐次読出して出力する。このバンド特性波形の読出し間隔を変更することにより、バンド特性波形の帯域を所望の帯域にコントロールした信号波形として読み出すことができる。
【００３２】
ｓｉｎ波形生成部１３は、外部から指定される中心周波数ｆｃに等しい周波数の正弦波を生成して出力する。乗算器１４は、バンド特性波形読出部１２の出力とｓｉｎ波形生成部１３の出力との乗算を行い出力する。これにより、生成する信号波形の中心周波数を所望の位置（ｓｉｎ波形の周波数）に移動させることができる。
【００３３】
ゲイン調整部１５は、外部から指定される信号強度（ゲイン）Ｇと帯域幅ｗとにより入力信号の音量を調整して出力する。
【００３４】
次に、このように構成された摩擦信号生成装置の動作について説明する。図２に示すバンド特性波形記憶部１１には上述したように、後述の方法に従って作成したバンド特性波形のデータが記憶されている。このバンド特性波形をＱ（ｗｔ／ｗ０）とする。そして、バンド特性波形読出部１２が、バンド特性波形の帯域幅ｗ０と外部から供給され指定される帯域幅ｗとに応じた読出し間隔Ｌで上記バンド特性波形を所望の帯域幅とした信号波形として読出し出力する。
【００３５】
即ち、バンド特性波形読出部１１は、バンド特性波形を作成したときの帯域幅［Ｈｚ］をｗ０、外部から指定される帯域幅［Ｈｚ］をｗとすると、帯域幅を変化させない場合、つまりバンド特性波形の帯域幅ｗ０と外部から指定された帯域幅ｗとが等しいときは読出し間隔Ｌ＝ｗ／ｗ０＝１であり、上記サンプル値を１ずつ順次読み出せばよい。一方、帯域幅を可変とする場合、つまり外部から指定される帯域幅ｗがバンド特性波形の帯域幅ｗ０と異なる場合は、ｗ／ｗ０は通常小数となる。このため、読出し間隔及び読出し位置も小数で保存しておき、小数を切り捨てた位置の値をバンド特性波形記憶部１１から読み出せばよい。
【００３６】
例えばバンド特性波形記憶部１１に記憶されているバンド特性波形の帯域幅ｗ０を１００Ｈｚ、外部から指定される帯域幅ｗを１５０Ｈｚとすると、ｗ／ｗ０＝１．５となり、従ってバンド特性波形記憶部１１から読出すために保存される読出し位置は、１．５、３、４．５、６・・・となり、実際に読み出す際の読み出し位置は、１、３、４、６・・・番目のサンプル値とすればよい。なお、１つ目の値とその次の値（２つ目の値）とから、補間により１．５番目の値を生成して出力するようにしてもよい。
【００３７】
また、バンド特性波形記憶部１１のバンド特性波形は、長さが有限であり、終端と始端との値が連続になるように作られている。従って、バンド特性波形の読出し位置がバンド特性波形の長さを超えた場合には始端に戻って読み出す。即ち、読出し位置をテーブルのサイズで剰余をとった位置で読み出せばよい。
【００３８】
ｓｉｎ波形生成部１３は、生成する信号波形、即ち本実施の形態においては生成したい摩擦波形の中心周波数ｆｃに等しい周波数のｓｉｎ波形を逐次出力する。出力するｓｉｎ波形の周波数を可変とする場合、外部から指定される中心周波数ｆｃのｓｉｎ波形を出力する。こうしてバンド特性波形読出部１２から所定の読出し間隔で読み出され、所望の帯域幅とされたバンド特性波形と、ｓｉｎ波形生成部１３から所望の周波数ｆｃで出力された正弦波とが乗算器１４によって乗算され、バンド特性波形は、帯域幅がｗ、中心周波数がｆｃの信号波形となる。こうして帯域幅をｗ、中心周波数をｆｃとした信号波形がゲイン調整部１５に与えられる。
【００３９】
ゲイン調整部１５では、入力信号をＧ×√（ｗ／ｗ０）倍して出力する。ここでＧは外部から与えられる信号の強度であり、√（ｗ／ｗ０）は帯域幅を可変とするときのゲインの補正値である。
【００４０】
こうしてゲイン調整されたゲイン調整部１５の出力Ｙ（ｔ）は、所望のバンドパスの周波数特性、即ち下記式（１）に示すように、中心周波数がｆｃ、帯域幅がｗの摩擦性の信号波形となる。
【００４１】
【数１】
2005004105.tif 000003
【００４２】
ここで、バンド特性波形から、帯域幅ｗ及び中心周波数ｆｃを可変に調整した摩擦信号としての１つのフォルマント（信号波形）を生成する原理について更に詳細に説明する。図３（ａ）は、バンド特性波形の帯域幅及び中心周波数を可変とする方法を示す模式図であり、図３（ｂ）及び（ｃ）は、生成された無声音の信号波形を示す図であって、夫々時間軸上及び周波数軸上の信号して示す図である。図３（ａ）の左図に示すＳ１は、帯域を低域に制限されたフォルマント形状のバンド特性波形を示すものであり、角速度αｗを可変として読み出すことで帯域を可変とした信号波形とすることができる。即ち角速度（読出し速度）αｗを大きくすることで帯域幅が広い信号波形とすることができる。また図３（ａ）の右図に示すＳ２は、生成するフォルマントの中心周波数となる周波数のｓｉｎ波形を生成するもので、角速度βｆｃを変更することにより、ｓｉｎ波形の周波数ｆｃを変更することができる。即ち、角速度βｆｃを速くすることにより周波数を高くすることができる。
【００４３】
これらのＳ１を所望の角速度αｗで読出した出力及びＳ２を所望の角速度βｆｃで読出した出力を各時間毎に乗算することで、バンド特性波形が帯域幅がｗで、中心周波数がｆｃの信号波形に変調された目的のフォルマントを得ることができる。この摩擦信号波形は、図３（ａ）のＳ１に示すフォルマントを、縦軸に振幅をとって横軸に時間をとると図３（ｂ）のような信号となり、縦軸に振幅をとって横軸に周波数をとると、図３（ｃ）に示すような中心周波数がｆｃ、帯域幅がｗのフォルマントＳ３に変調される。なお、図３（ａ）の左に示す所定の帯域幅を有するフォルマントが上述のバンド特性波形であり、バンド特性波形記憶部１２に記憶されるものである。
【００４４】
次に、バンド特性波形記憶部１２に記憶されるバンド特性波形の生成方法について説明する。図４は、本実施の形態におけるバンド特性波形を生成する方法を示すフローチャートである。また、図５（ａ）乃至（ｄ）は、夫々ステップＳＰ１乃至ＳＰ４にて生成される信号を示すグラフ図である。図４に示すように、先ず、時間領域にホワイトノイズの波形を生成する（ステップＳＰ１）。これにはガウス分布の乱数発生アルゴリズム等が使用できる。このとき、図５（ａ）に示すように、ホワイトノイズの波形の長さ（０〜ｔｅ）はバンド特性波形記憶部１１のテーブル長に合わせる。なお、次のステップにて高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行うのであれば２ｎにしておくことが好ましい。
【００４５】
次に、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）及び対数化により、生成されたホワイトノイズを周波数領域の対数パワースペクトルに変換する（ステップＳＰ２）。このとき、周波数領域の対数パワースペクトルは、図５（ｂ）の左図に示すように、パワー成分はほぼフラットになっている。一方、図５（ｂ）の右図に示すように、位相はランダムになっている。
【００４６】
そして、このパワー成分に対して所望のバンドパスの特性を掛け合わせる（ステップＳＰ３）。但し、図５（ｃ）の左図に示すように、バンド特性波形の中心周波数が０Ｈｚとなるような周波数特性が得られるように高域成分を除去する必要がある。なお、この時の帯域幅がバンド特性波形の帯域幅ｗ０である。バンド特性を付与しても、図５（ｃ）の右図に示すように、位相はランダムのままである。
【００４７】
その後、指数化及び離散フーリエ逆変換（ＩＤＦＴ：ｉｎｖｅｒｓｅ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、再び時間領域の波形に戻す（ステップＳＰ４）。ここで生成されるバンド特性波形は、上記式（１）におけるＱ（ｗｔ／ｗ０）である。そして、このようにして生成した図５（ｄ）に示すバンド特性波形をバンド特性波形記憶部１１に記憶させる。この図５（ｄ）に示すバンド特性波形は、ホワイトノイズをローパスフィルタに通したものと同様な特徴を持っている。
【００４８】
そして、このようにして予め作成されたバンド特性波形は、バンド特性記憶部１１に記憶され、上述したように、外部等から与えられる帯域幅ｗの値に応じて異なる読出し間隔で読み出されることにより、異なるバンド特性の波形となる。例えば、図６（ａ）に示すように、ｗ／ｗ０＝１である場合は、読み出された波形はバンド特性波形と同じ形状となり、例えば図６（ｂ）に示すように、ｗ／ｗ０＝２である場合は、バンド特性波形に比して帯域幅が２倍の波形となる。また、例えば図６（ｃ）に示すように、ｗ／ｗ０＝１／２である場合は、バンド特性波形に比して帯域幅が１／２の波形となる。
【００４９】
また、図２に示すｓｉｎ波形生成部１３は、図７に示すように、ｓｉｎ波形記憶部２１及びｓｉｎ波形読出部２２に置き換えてもよい。この場合、中心周波数ｆｃは、ｓｉｎ波形読出部２２に供給される。ｓｉｎ波形記憶部２１にてｓｉｎ波形をテーブルとして記憶しておき、ｓｉｎ波形読出部２２によって中心周波数ｆｃに応じた間隔でｓｉｎ波形記憶部２２からｓｉｎ波形の値を読み出す。
【００５０】
また、図８に示すように、図２に示す摩擦信号生成装置を複数用意し、各摩擦信号生成装置に異なるパラメータ（ｆｃ：中心周波数、ｗ：帯域幅、Ｇ：ゲイン）で所望の摩擦信号波形を形成し、これら複数を重ね合わせて摩擦信号を生成する装置を構成することもできる。なお、ここでは、４つの摩擦信号生成装置１０１〜１０４のみを示し、各摩擦信号生成装置１０１〜１０４に対して夫々帯域幅ｗ１〜ｗ４、中心周波数ｆｃ１〜ｆｃ４、ゲインＧ１〜Ｇ４を指定して４つの信号波形を生成する例を示す。このように複数の摩擦信号生成装置を有する場合、図２及び図６に示すバンド特性波形記憶部１１、並びに図５に示すｓｉｎ波形記憶部２１はそれぞれ１つ用意すればよく、各摩擦信号生成装置１０１〜１０４と共通に接続されたものとすることができる。
【００５１】
各摩擦信号生成装置１０１〜１０４により所望のバンド特性を有するフォルマントとして生成された各摩擦信号波形は、加算器３０により加算される。このような複数の摩擦信号生成装置により異なる形状の波形を合成することで目的とする摩擦音を示すスペクトル包絡（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｅｎｖｅｌｏｐｅ）となるような摩擦信号を合成することができる。
【００５２】
例えば、図９は、摩擦信号生成装置１０１〜１０４により夫々中心周波数ｆｃ１〜ｆｃ４とし、夫々帯域幅ｗ１〜ｗ４とし、夫々ゲインＧ１〜Ｇ４とした場合の合成結果を模式的に示す図である。このようにバンド特性波形の形状を維持しつつ、所望の帯域幅、中心周波数及びゲインを有する波形を生成することができるため、実際の摩擦音声のスペクトル包絡に近い信号を合成することができる。
【００５３】
図１０は、本実施の形態における摩擦信号生成装置により生成された各信号波形を合成した結果を示すグラフ図である。図１０において、横軸は周波数、縦軸はゲインを示す。摩擦信号生成装置により実際に生成した摩擦信号波形Ｓ１０ｎ（図１０には、Ｓ１０１〜Ｓ１０６のみ図示）を、破線で示す実際の摩擦音声信号のスペクトルＳ１１から求めた一点鎖線で示すスペクトル包絡Ｓ１２となるよう合成したものである。この場合、図２に示す摩擦信号生成装置により順次帯域幅ｗ、中心周波数ｆｃ及びゲインＧを異ならせて摩擦信号波形Ｓ１０ｎを生成してもよく、また図８に示す複数の摩擦信号生成装置により、各摩擦信号波形Ｓ１０ｎを同時に生成するようにしてもよい。
【００５４】
このように構成された本実施の形態においては、位相がランダムであって、周数成分が低域のみに制限された所定のサンプル数のバンド特性波形（時間波形）を保存し、このバンド特性波形と最終的に生成したい信号波形の中心周波数の周波数の正弦波とを乗算することで、所望のバンドパス特性を持った周期性を持たない摩擦性の信号波形を少ない計算量で得ることができる。
【００５５】
また、ハンド特性波形記憶部１１から読み出すバンド特性波形の読出し間隔を可変とすることで、生成する信号波形の帯域幅を自在にコントロールすることができる。
【００５６】
更に、正弦波信号生成部１３又はｓｉｎ波形記憶部２１及びｓｉｎ波形読出部２２からのｓｉｎ波形の周波数は可変とすることができ、従って、生成する信号波形の中心周波数を自在にコントロールすることができる。また、ｓｉｎ波形記憶部２１により予めｓｉｎ波形をテーブル化しておくことで、処理の高速化を図ることができる。
【００５７】
更にまた、このような摩擦信号生成装置１０を複数組み合わせることで、音声波形のような複数のバンドパス特性を表現した周期性を持たない摩擦成分の波形を合成することができる。
【００５８】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。上述の実施の形態においては、信号生成装置にて摩擦音を生成するものとして説明したが、周波数、帯域及び振幅を任意に制御した位相が全くランダムな信号を生成することができるため、これを変調波形として電子楽器から発生する音楽を変調すればビブラート効果、トレモロ効果、グロール効果などを持たせて自然な楽音にする変調効果装置として使用することもできる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る信号生成装置は、帯域を所定の周波数以下に制限したバンド特性波形が記憶されたバンド特性波形記憶手段と、上記バンド特性波形を読み出すバンド特性波形読出手段と、所望の周波数の正弦波信号を出力する正弦波信号出力手段と、上記バンド特性波形読出手段から読み出された信号波形と上記正弦波出力手段から出力された正弦波信号とを乗算して出力する乗算手段とを有するか、又はこのような信号生成装置を複数組み合わせたものであるので、所望のバンド特性の摩擦性の信号波形等を極めて少ない処理量で容易に作成でき、これを複数組み合わせて合成すれば複数のバンドパス特性を表現した摩擦信号等を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における規則音声合成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における摩擦信号生成装置としての音声合成装置を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、バンド特性波形の帯域幅及び中心周波数を可変とする方法を示す模式図であり、（ｂ）は、生成された無声音の信号波形を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるバンド特性波形を生成する方法を示すフローチャートである。
【図５】上記バンド特性波形をホワイトノイズから生成する際の信号を示すグラフ図である。
【図６】図２に示す摩擦信号生成装置のバンド特性波形読出部の出力信号を示すものであって、（ａ）乃至（ｃ）は、外部から指定される帯域幅が、バンド特性波形の帯域幅の夫々１倍、２倍、及び１／２倍である場合を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態における摩擦信号生成装置としての音声合成装置の他の例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態における摩擦信号生成装置としての音声合成装置を示す更に他の例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態における摩擦信号生成装置において、中心周波数、帯域幅及びゲインを異ならせて生成した信号波形の合成結果を模式的に示す図である
【図１０】本発明の実施の形態における摩擦信号生成装置により生成された各信号波形を合成した結果を示すグラフ図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、縦軸に振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）をとり、横軸に周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）をとって、従来の２次の全極型フィルタの特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  規則音声合成装置、２  素片選択部、３  韻律生成部、４  パラメータ時系生成部、５  波形生成部、６  メモリ、１０，１０ｎ  摩擦信号生成装置、１１バンド特性波形記憶部、１２  バンド特性波形読出部、１３  ｓｉｎ波形生成部、１４  乗算器、１５  ゲイン調整部、２１  ｓｉｎ波形記憶部、２２  ｓｉｎ波形読出部
【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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