(57)【要約】  ピッチ周期の揺らぎが大きい場合やピッチ周期列が急激に大きく変化する箇所が存在する場合でも、ピッチ周期の揺らぎの影響を抑えて高音質な合成音声を生成する。入力されたテキスト文に対応する合成音声を元音声波形情報記憶部２５に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、元音声波形情報記憶部２５から取得した上記合成音声を生成するための元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出し、抽出した揺らぎ成分に基づいて、入力テキスト文を解析して得られる上記合成音声のピッチ周期を補正するピッチ周期補正部４０を備える。ピッチ周期補正部４０は、補正された合成音声のピッチ周期で元音声波形のピッチ波形を接続する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を有し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出手段と、
前記揺らぎ成分抽出手段で抽出した揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正する合成音声ピッチ周期補正部と、
前記合成音声ピッチ周期補正部で補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続するピッチ波形接続部と、を有する、音声合成装置。
【請求項２】
前記揺らぎ成分抽出手段は、前記記憶部から取得した前記元音声波形から求まる、該元音声波形のピッチ周期の推定誤差を、前記揺らぎ成分として出力する、請求の範囲１に記載の音声合成装置。
【請求項３】
前記揺らぎ成分は、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期に含まれる成分であって、他の成分よりも振幅が小さく、かつ、高周波数成分が支配的である成分である、請求の範囲１に記載の音声合成装置。
【請求項４】
前記揺らぎ成分抽出手段は、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタと、
前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧前の元音声波形のピッチ周期と前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧後の元音声波形のピッチ周期との差分に基づいて前記揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出部と、を有する、請求の範囲１から３のいずれかに記載の音声合成装置。
【請求項５】
前記揺らぎ成分抽出手段は、前記記憶部から取得した元音声波形の前記ピッチ周期の高周波成分を前記揺らぎ成分として抽出するハイパスフィルタよりなる、請求の範囲１から３のいずれかに記載の音声合成装置。
【請求項６】
前記揺らぎ成分抽出手段は、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタと、
前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧前の元音声波形のピッチ周期と前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧後の元音声波形のピッチ周期との差分に基づいて前記揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出部と、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の高周波成分を前記揺らぎ成分として抽出するハイパスフィルタと、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の周波数成分を分析し、該分析結果に応じて、前記揺らぎ成分の抽出に用いるフィルタを、前記小振幅ノイズ抑圧型フィルタと前記ハイパスフィルタのいずれかから選択する周波数特性分析部と、を有する、請求の範囲１から３のいずれかに記載の音声合成装置。
【請求項７】
前記合成音声ピッチ周期補正部は、前記揺らぎ成分抽出手段により抽出された前記揺らぎ成分を前記合成音声のピッチ周期に重畳する、請求の範囲１から６のいずれかに記載の音声合成装置。
【請求項８】
前記合成音声ピッチ周期補正部は、前記揺らぎ成分抽出手段により抽出された前記揺らぎ成分と前記合成音声のピッチ周期の和を計算し、該和を前記揺らぎ成分が重畳された合成音声ピッチ周期として出力する、請求の範囲７に記載の音声合成装置。
【請求項９】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を有し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期と、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期との変換比率を計算する変換比率計算部と、
前記変換比率計算部で計算した変換比率に反映される、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抑圧する揺らぎ成分抑圧手段と、
前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期と前記揺らぎ成分抑圧手段で揺らぎ成分が抑圧された変換比率とに基づいて前記合成音声のピッチ周期を補正する合成音声ピッチ周期補正部と、
前記合成音声ピッチ周期補正部で補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続するピッチ波形接続部と、を有する、音声合成装置。
【請求項１０】
前記揺らぎ成分は、前記変換比率に含まれる成分であって、他の成分よりも振幅が小さく、かつ、高周波数成分が支配的である成分である、請求の範囲９に記載の音声合成装置。
【請求項１１】
前記揺らぎ成分抑圧手段は、前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタよりなる、請求の範囲９または１０に記載の音声合成装置。
【請求項１２】
前記揺らぎ成分抑圧手段は、前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の低周波成分を前記揺らぎ成分として抑圧するローパスフィルタよりなる、請求の範囲９または１０に記載の音声合成装置。
【請求項１３】
前記揺らぎ成分抑圧手段は、
前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタと、
前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の低周波成分を前記揺らぎ成分として抑圧するローパスフィルタと、
前記変換比率の周波数特性を分析し、該分析結果に応じて、前記揺らぎ成分の抑圧に用いるフィルタを、前記小振幅ノイズ抑圧型フィルタと前記ローパスフィルタのいずれかから選択する周波数特性分析部と、を有する、請求の範囲９または１０に記載の音声合成装置。
【請求項１４】
前記合成音声ピッチ周期補正部は、前記揺らぎ成分が抑圧された変換比率と前記元音声波形のピッチ周期の積を計算し、該積を、補正した前記合成音声のピッチ周期として出力する、請求の範囲９から１３のいずれかに記載の音声合成装置。
【請求項１５】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成方法であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出し、
抽出した前記揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正し、
補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続する、音声合成方法。
【請求項１６】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成方法であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期と、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期との変換比率を計算し、
計算した前記変換比率に反映される、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抑圧し、
前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期と前記揺らぎ成分が抑圧された変換比率とに基づいて前記合成音声のピッチ周期を補正し、
補正した前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続する、音声合成方法。
【請求項１７】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出する処理と、
抽出した前記揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正する処理と、
補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続する処理と、を前記コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１８】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期と、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期との変換比率を計算する処理と、
計算した前記変換比率に反映される、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抑圧する処理と、
前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期と前記揺らぎ成分が抑圧された変換比率とに基づいて前記合成音声のピッチ周期を補正する処理と、
補正した前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声合成技術に関し、特に、テキストに基づいて音声を合成する音声合成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、テキスト文を解析し、その文が示す音声情報から規則合成により合成音声を生成する音声合成装置が種々開発されてきた。関連技術を開示する文献として、特許文献１（特許第２８９３６９７号公報）、非特許文献１（Huang,  Acero,  Hon:  "Spoken  Language  Processing"  Prentice  Hall,  PP.  689  -  836,  2001.）、非特許文献２（石川：”音声合成のための韻律制御の基礎”、電子情報通信学会技術研究報告、Vol.  100,  No.  392,  pp.  27-34,  2000.）、非特許文献３（阿部：”音声合成のための合成単位の基礎”、電子情報通信学会技術研究報告、Vol.  100,  No.  392,  pp.  35-42,  2000.）、および非特許文献４（Moulines  Charapentier  :  "Pitch-synchronous  Waveform  processing  Techniques  For  Text-To-Speech  Synthesis  Using  Diphones",  Speech  Communication  9,  pp.  435-467,  1990.）がある。【０００３】
図１は、一般的な規則合成型の音声合成装置の一構成例を示すブロック図である。図１を参照すると、音声合成装置は、テキスト解析部２０、韻律生成部２１、素片選択部２２、韻律制御部２３、波形接続部２４および元音声波形情報記憶部２５を有する。【０００４】
元音声波形情報記憶部２５は、元音声波形が素片単位で格納された素片波形記憶部２７と、各素片波形の属性情報が格納された付属情報記憶部２６とを有する。ここで、元音声波形とは、合成音声の生成に利用するために予め収集された自然音声波形のことであり、元音声波形の属性情報とは、元音声波形が発声された音素環境や、ピッチ周波数、振幅、継続時間情報等の音韻情報と韻律情報のことである。また、素片に分割された元音声波形を素片波形と呼ぶ。素片の長さや単位の詳細については、非特許文献１、３に記載されている。【０００５】
テキスト解析部２０は、入力されたテキスト文に対して形態素解析や構文解析、読み付け等の分析を行い、「読み」を表す記号列と形態素の品詞、活用、アクセント型などをテキスト解析結果として韻律生成部２１と素片選択部２２に供給する。韻律生成部２１は、テキスト解析部２０から供給されたテキスト解析結果に基づいて、合成音声の韻律情報（ピッチ、時間長、パワーなどに関する情報）を生成して素片選択部２２、韻律制御部２３および波形接続部２４のそれぞれに供給する。【０００６】
素片選択部２２は、テキスト解析部２０から供給されたテキスト結果と韻律生成部２１から供給された韻律情報に関して適合度が高い素片波形を、元音声波形情報記憶部２５に格納されている素片波形の中から選択し、選択した素片波形をその付属情報と併せて韻律制御部２３に供給する。【０００７】
韻律制御部２３は、素片選択部２２で選択された素片波形から、韻律生成部２１で生成した韻律を有する波形を生成し、その生成波形（素片波形）を波形接続部２４に供給する。波形接続部２４は、韻律制御部２３から供給された素片波形を接続し、接続波形を合成音声として出力する。【０００８】
韻律制御部２３は、韻律生成部２１で生成された韻律情報と同等の韻律を有する波形を生成するため、生成された韻律情報の種類や内容に応じて処理内容が異なる。図１に示した構成においては、韻律生成部２１で生成された韻律情報がピッチ周波数と継続時間長、パワーの３種類に関する情報で構成されていることを仮定しているため、韻律制御部２３は、ピッチ周波数制御部３０、継続時間長制御部３６およびパワー制御部３７を含む構成とされている。ピッチ周波数制御部３０でピッチ周波数が変更され、継続時間長制御部３６で継続時間長が変更され、パワー制御部３７でパワーが変更される。【０００９】
図１に示した規則合成型の音声合成装置で一般的に用いられているピッチ周波数制御方式の一つに、元音声波形から抽出したピッチ波形(数ピッチ長の時間長を持つ波形)を、合成音声のピッチ周期で並べなおす方式がある。ここで、ピッチ周期とは、ピッチ周波数の逆数で定義され、ピッチ波形の間隔を表す。具体的には、まず元音声波形から予め推定されたピッチ周期で、窓がけ処理などを用いてピッチ波形を抽出する。そして、合成音声の韻律情報から生成されるピッチ周期間隔でピッチ波形を接続していく。元音声波形のピッチ周期は、元音声波形から推定されたピッチ周波数を基に定めることが多い。【００１０】
ピッチ周波数制御部３０では、まず、ピッチ周期取得部３２が、元音声韻律情報から素片波形のピッチ周期を取得し、ピッチ波形抽出部３５が、素片波形からピッチ周期取得部３２で取得したピッチ周期間隔でピッチ波形を抽出する。そして、ピッチ波形接続部３４が、ピッチ周期取得部３１で取得した合成音声のピッチ周期間隔で、ピッチ波形抽出部３５で抽出されたピッチ波形を接続する。【００１１】
ピッチ波形の抽出を音声合成時に行わず、予めピッチ波形を元音声波形情報記憶部２５に格納しておけば、ピッチ波形の抽出処理を省略することができる。その場合、音声合成時には、素片波形ではなく、ピッチ波形を元音声波形情報記憶部２５から読み出してピッチ波形接続部３４で接続処理を行う。以降の説明において、元音声波形のピッチ周期を元音声ピッチ周期、合成音声の韻律情報から生成されるピッチ周期を合成音声ピッチ周期と呼ぶ。代表的なピッチ周波数制御方式としては、非特許文献４に記載されているＰＳＯＬＡ方式が挙げられる。線形予測分析を利用した音声合成方式では、ピッチ波形ではなく予測残差波形が並べ替えの対象となる。【００１２】
一般的なピッチ周波数制御方式では、元音声のピッチ周期やピッチ周波数を元音声波形から求める際に、ピッチ周期やピッチ周波数の揺らぎが生じ、その揺らぎによって合成音の音質が劣化する。ピッチ周期の揺らぎとは、隣接するピッチ波形のピッチ周期が少しずつ異なる現象のことをいう。例えば、ピッチ周期が２００の区間において、推定ピッチ周期の時系列が２０１、１９８、２００、１９９、２０２、・・・というように変化する現象が、ピッチ周期の揺らぎである。真の元音声ピッチ周期には揺らぎ成分は存在しないことから、揺らぎ成分は、波形からピッチ周期を求める際に生じるピッチ周期の推定誤差であると考えられる。真の元音声ピッチ周期と揺らぎ成分をそれぞれ一種の信号と解釈すると、揺らぎ成分は、真の元音声ピッチ周期よりも振幅及びパワーが小さく、高周波成分が支配的な信号（主に高周波成分よりなる信号）である。この揺らぎを考慮せずに、ピッチ周波数の変更を行うと、合成音声の音質が劣化する。【００１３】
音声合成装置における上記の問題を解決するため、線形予測分析を用いる音声合成装置を対象に、予測残差波形のピッチ周期の変更を行う際に、元音声ピッチ周期の平滑化処理を行う方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１の方法では、元音声ピッチ周期の時系列（ピッチ周期列）を移動平均で平滑化し、平滑化した元音声ピッチ周期を用いて合成音声ピッチ周期を補正する。そして、補正された合成音声ピッチ周期で、予測残差波形列を生成する。【００１４】
特許文献１に記載の方法によれば、フレーム番号をi(但し、i=0,1,2,...)、平滑化前の元音声ピッチ周期をｔi、平滑化後の元音声ピッチ周期をｔi'とすると、平滑化対象フレームｋにおけるピッチ周期ｔk'は、次式で与えられる。【００１５】
【数１】
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但し、ｗは移動平均の窓幅である。特許文献１では、移動平均の窓幅ｗは「１」とされている。
【発明の開示】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載されたような、元音声ピッチ周期の平滑化処理を行う音声合成装置においては、ピッチ周期列の移動平均によりピッチ平滑化処理を行うため、移動平均の窓幅が小さいと、ピッチ周期の揺らぎを十分抑圧できないことがある。また、ピッチ周期の揺らぎを十分に抑圧する目的で移動平均の窓幅を大きくすると、前後のフレームのピッチ周期が平滑化対象フレームのピッチ周期に与える影響が大きくなり、平滑化前と平滑化後のピッチ周期の誤差が大きくなる。このため、ピッチ周期を変更する際に、変更誤差が大きくなり、合成音声の音質が低下する。特に、ピッチ周期列が急激に大きく変化する箇所が存在する場合には、その急変箇所が前後フレームに与える影響力が更に大きくなるので、全体的なピッチ周期の誤差は益々大きくなる。このように、上述の音声合成装置には、ピッチ周期の揺らぎを十分に抑圧できず、合成音声の音質も向上しない、という問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、上記問題を解決し、ピッチ周期の揺らぎを十分に抑圧することができ、合成音声の音質も向上させることのできる、音声合成装置を提供することにある。
【００１８】
上記目的を達成するため、第１の発明は、予め取得した元音声波形が格納された記憶部を有し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形（単位波形）のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出手段と、前記揺らぎ成分抽出手段で抽出した揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正する合成音声ピッチ周期補正部と、前記合成音声ピッチ周期補正部で補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続するピッチ波形接続部と、を有することを特徴とする。
【００１９】
上記の第１の発明によれば、元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出し、その抽出した揺らぎ成分に基づいて合成音声のピッチ周期を補正するので、移動平均の窓幅に関係なく、ピッチ周期の揺らぎを抑圧することが可能である。よって、合成音声のピッチ周期を変更する際に、前述のピッチ周期列の移動平均によるピッチ平滑化処理を行う方法のような、変更誤差が大きくなって合成音声の音質が低下する、といった問題は生じない。また、揺らぎ成分が大きい場合や、元音声ピッチ周期列に急変箇所が存在する場合においても、ピッチ周期の誤差が大きくなることはない。このように、元音声波形のピッチ周期の大きな変動の影響を受けずに、元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出し、抽出した揺らぎ成分で合成音声ピッチ周期を補正することが可能である。
【００２０】
第２の発明の音声合成装置は、予め取得した元音声波形が格納された記憶部を有し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形を構成するピッチ波形（単位波形）のピッチ周期と、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期との変換比率を計算する変換比率計算部と、前記変換比率計算部で計算した変換比率に反映される、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抑圧する揺らぎ成分抑圧手段と、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期と前記揺らぎ成分抑圧手段で揺らぎ成分が抑圧された変換比率とに基づいて前記合成音声のピッチ周期を補正する合成音声ピッチ周期補正部と、前記合成音声ピッチ周期補正部で補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続するピッチ波形接続部と、を有することを特徴とする。
【００２１】
上記の第２の発明によれば、揺らぎ成分が抑圧された変換比率に基づいて合成音声のピッチ周期を補正するので、移動平均の窓幅に関係なく、ピッチ周期の揺らぎを抑圧することが可能である。よって、上記第１の発明と同様、元音声波形のピッチ周期の大きな変動の影響を受けずに、元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出し、抽出した揺らぎ成分で合成音声ピッチ周期を補正することが可能である。
【００２２】
以上のとおりの本発明によれば、揺らぎ成分を高精度に抽出し、その抽出した揺らぎ成分を合成音声のピッチ周期に反映して合成音声を生成するので、ピッチ周期の揺らぎが原因で生じるノイズ感が軽減され、その結果、合成音声の音質が向上する。加えて、ピッチ波形（単位波形）のピッチ周期を変更する際に、大きなピッチ周期変更誤差を発生させることなく、ピッチ波形の揺らぎの影響を十分に小さくすることが可能であるので、ピッチ周期の揺らぎが大きい場合や、ピッチ周期列が急激に大きく変化する箇所が存在する場合においても、ピッチ周期の揺らぎの影響を抑えて音声合成の音質を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一般的な規則合成型の音声合成装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すピッチ周期補正部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すピッチ周期補正部の補正動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示すピッチ周期補正部の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示すピッチ周期補正部の補正動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示すピッチ周期補正部の構成を示すブロック図である。
【図１０Ａ】元音声ピッチ周期列の周波数特性を説明するための図であって、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なっていない場合の特性図である。
【図１０Ｂ】元音声ピッチ周期列の周波数特性を説明するための図であって、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なっている場合の特性図である。
【図１１】ハイパスフィルタの特性図である。
【図１２】図８に示すピッチ周期補正部の補正動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示すピッチ周期補正部の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示すピッチ周期補正部の補正動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
２０  テキスト解析部
２１  韻律生成部
２２  素片選択部
２３  韻律制御部
２４  波形接続部
２５  元音声波形情報記憶部
２６  付属情報記憶部
２７  素片波形記憶部
３０  ピッチ周波数制御部
３１、３２  ピッチ取得部
３４  ピッチ波形接続部
３５  ピッチ波形抽出部
３６  継続時間長制御部
３７  パワー制御部
４０  ピッチ周期補正部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。【００２６】
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の音声合成装置は、図１に示した構成においてピッチ周期補正部４０を新たに設けた点を特徴とする。ピッチ周期補正部４０以外の構成は、図１に示した構成と基本的に同じである。構成の説明の重複を避けるために、ここでは、同じ構成についての説明は省略し、特徴部であるピッチ周期補正部４０の構成および動作について詳細に説明する。【００２７】
ピッチ周期取得部３１で取得された合成音声ピッチ周期は、ピッチ周期補正部４０に供給されている。ピッチ周期取得部３２で取得された元音声ピッチ周期は、ピッチ周期補正部４０およびピッチ波形抽出部３５に供給されている。本実施形態の音声合成装置では、ピッチ周期補正部４０が、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期に基づいて、ピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期を補正する。そして、ピッチ波形接続部３４が、ピッチ周期補正部４０で補正された合成音声ピッチ周期間隔で、ピッチ波形抽出部３５で抽出されたピッチ波形を接続する。【００２８】
図３に、ピッチ周期補正部４０の構成を示す。図３を参照すると、ピッチ周期補正部４０は、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１、揺らぎ成分抽出部２および合成音声ピッチ周期補正部３を有する。ピッチ周期取得部３１からの合成音声ピッチ周期は、合成音声ピッチ周期補正部３に供給されている。ピッチ周期取得部３２からの元音声ピッチ周期は、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１および揺らぎ成分抽出部２のそれぞれに供給されている。【００２９】
小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧し、揺らぎ成分が抑圧されたピッチ周期を揺らぎ成分抽出部２に供給する。ピッチ周期列の大きな変動を保持しつつ、ピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する目的で、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１が用いられる。小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１は、信号処理の分野において、信号に含まれる大振幅成分(振幅・パワーが大きく、低周波数成分が支配的な信号)を抑圧せずに、小振幅ノイズ成分(振幅・パワーが小さく、高周波数成分が支配的な信号)のみを選択的に抑圧するフィルタである。代表的には、画像信号などの突発的な変化を含む信号に重畳された小振幅ランダムノイズを抑圧するフィルタが、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１として利用される。【００３０】
エッジと呼ばれる突発的な変化を有する画像信号に重畳した小振幅ランダムノイズを抑圧する場合、一般的な線形フィルタを用いると原画像が歪み、画質が劣化する。画質劣化を防止しつつノイズを抑圧するためには、メディアンフィルタやスタックフィルタなどの小振幅ノイズ抑圧型の非線形フィルタが用いられる（文献：川又、田口、村岡、「２次元信号と画像処理」、計測自動制御学会、１９９６、参照）。ピッチ周期列を一種の時系列信号と解釈すると、ピッチ周期列に含まれる揺らぎ成分と小振幅ノイズ成分は類似の性質を有すると言える。揺らぎが無いピッチ周期列と大振幅成分の関係についても同様のことが言える。従って、メディアンフィルタやスタックフィルタなどの小振幅ノイズ抑圧型フィルタでピッチ周期列を処理することにより、ピッチ周期列の大きな変動を保持しつつ、ピッチ周期の揺らぎ成分のみを抑圧することができる。【００３１】
以下に、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１として、εフィルタを用いた場合について説明する。なお、εフィルタの詳細については、文献（荒川、松浦、渡部、荒川、「成分分離型ε-フィルタを用いた音声の雑音低減方法」、電子情報通信学会論文誌A,  vol.  J85-A,  no.  10,  pp.  1059-1069,  2002）に記載されている。【００３２】
フレーム番号をｋ(但し、ｋ=0,1,2,...)、元音声ピッチ周期をｔkとすると、εフィルタを用いた場合、揺らぎ成分が抑圧されたピッチ周期ｔk'は、次式で与えられる。【００３３】
【数２】
2008010413.tif 000004
但し、ａjはフィルタ係数、Ｎはフィルタの窓長、Ｆは非線形関数を表す。フィルタ係数ａjと非線形関数Ｆは、それぞれ次式で与えられる。【００３４】
【数３】
2008010413.tif 000005
但し、εは定数である。【００３５】
小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１としては、εフィルタの他、メディアンフィルタやスタックフィルタ、画像信号処理で利用されている小振幅ノイズ抑圧型フィルタを用いることが可能である。【００３６】
揺らぎ成分抽出部２は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期と小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１から供給された揺らぎ成分抑圧済みピッチ周期とから、元音声ピッチ周期に含まれる揺らぎ成分を抽出し、抽出した揺らぎ成分を合成音声ピッチ周期補正部３に供給する。元音声ピッチ周期に含まれる揺らぎ成分を抽出する最も簡単な方法は、元音声ピッチ周期から揺らぎ成分抑圧済みピッチ周期を減算する方法である。この場合、元音声ピッチ周期をｔk、揺らぎ成分抑圧済みピッチ周期をｔk'とすると、揺らぎ成分Δｔkは次式で与えられる。【００３７】
【数４】
2008010413.tif 000006
上記の他、周波数領域で減算する方法も有効である。すなわち、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ処理の場合と同様に、ピッチ周期列を一種の時系列信号と解釈し、元音声ピッチ周期と揺らぎ成分抑圧済みピッチ周期を周波数領域に変換し、両者の周波数成分の差分を時間領域に変換する方法である。この方法では、元音声ピッチ周期の周波数成分をＦk（ω）、揺らぎ成分抑圧済みピッチ周期の周波数成分をＦk'（ω）とすると、揺らぎ成分の周波数成分ΔＦk（ω）は、次式で与えられる。【００３８】
【数５】
2008010413.tif 000007
そして、ΔＦk（ω）を時間領域に変換したものが、最終的に揺らぎ成分抽出部２から出力される。このように、周波数領域での減算により信号を抽出する方法は、特に、音声信号処理分野において、スペクトル減算方式として知られる（文献：S.F.  Boll,  "Suppression  of  acoustic  noise  in  speech  using  spectral  subtraction",  IEEE  Trans.  Acoust.,  Speech  and  Signal  Processing,  vol.  ASSP-32,  no.  6,  pp.  1109-1121,  1984）。周波数領域変換や、その逆変換には、フーリエ変換が一般的に用いられる。この周波数領域での減算により信号を抽出する方法では、周波数領域変換や逆変換が必要となるため、時間領域で減算を行う場合よりも演算量が多くなるが、揺らぎ成分の抽出精度は向上する。【００３９】
合成音声ピッチ周期補正部３は、ピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期と揺らぎ成分抽出部２から供給された揺らぎ成分に基づいて、合成音声ピッチ周期の補正を行い、補正した合成音声ピッチ周期を図２のピッチ波形接続部３４に供給する。合成音声ピッチ周期の補正を、最も簡単に実現する方法は、揺らぎ成分を合成音声ピッチ周期に加算する方法である。この場合、合成音声ピッチ周期をＴk、揺らぎ成分をΔＴkとすると、補正されたピッチ周期Ｔk'は、次式で与えられる。【００４０】
【数６】
2008010413.tif 000008
上記の他、揺らぎ成分抽出部２の場合と同様に、周波数領域で合成音声ピッチ周期を補正する方法も有効である。合成音声ピッチ周期に、元音声ピッチ周期が有する揺らぎを反映することにより、ピッチ周期の揺らぎが原因で生じるノイズ感を軽減することができるので、合成音声の音質は向上する。【００４１】
図４は、ピッチ周期補正部４０による補正動作を説明するためのフローチャートである。ピッチ周期補正部４０では、まず、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１が、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する（ステップＡ１）。次に、揺らぎ成分抽出部２が、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期と小振幅ノイズ抑圧型フィルタ１から供給された揺らぎ成分抑圧済みピッチ周期とから、元音声ピッチ周期に含まれる揺らぎ成分を抽出する。そして、合成音声ピッチ周期補正部３が、ピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期と揺らぎ成分抽出部２から供給された揺らぎ成分とに基づいて、合成音声ピッチ周期の補正を行う（ステップＡ３）。こうして補正された合成音声ピッチ周期がピッチ波形接続部３４に供給され、ピッチ波形接続部３４が、その補正された合成音声ピッチ周期間隔で、ピッチ波形抽出部３５で抽出されたピッチ波形を接続する。【００４２】
本実施形態の音声合成装置によれば、元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出し、その抽出した揺らぎ成分に基づいて合成音声のピッチ周期を補正するので、移動平均の窓幅に関係なく、ピッチ周期の揺らぎを抑圧することが可能である。また、元音声ピッチ周期の揺らぎ成分の抽出に小振幅ノイズ抑圧型フィルタを利用しているので、揺らぎ成分が大きい場合や、元音声ピッチ周期列に急変箇所が存在する場合においても、揺らぎ成分の抽出を高精度に行うことが可能である。高精度に抽出された揺らぎ成分を合成音声ピッチ周期に反映して合成音声を生成するので、ピッチ周期の揺らぎが原因で生じるノイズ感が軽減され、その結果、合成音声の音質が向上する。【００４３】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の音声合成装置は、図２に示した構成において、ピッチ周期補正部４０をピッチ周期補正部４１に置き換えたものである。ピッチ周期補正部４１以外の構成は、図２に示した構成と基本的に同じである。構成の説明の重複を避けるために、ここでは、同じ構成についての説明は省略し、特徴部であるピッチ周期補正部４１の構成および動作について詳細に説明する。【００４４】
図６に、ピッチ周期補正部４１の構成を示す。図６を参照すると、ピッチ周期補正部４１は、変換比率計算部５、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６および合成音声ピッチ周期補正部７を有する。ピッチ周期取得部３１で取得された合成音声ピッチ周期は、変換比率計算部５に供給されている。ピッチ周期取得部３２で取得された元音声ピッチ周期は、変換比率計算部５および合成音声ピッチ周期補正部７にそれぞれ供給されている。【００４５】
変換比率計算部５は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期とピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期との変換比率を計算し、その計算した変換比率を小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６に供給する。元音声ピッチ周期をｔk、合成音声ピッチ周期をＴkとすると、変換比率Ｒkは次式で与えられる。【００４６】
【数７】
2008010413.tif 000009
小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６は、変換比率計算部５から供給された変換比率を小振幅ノイズ抑圧型フィルタで処理して合成音声ピッチ周期補正部７に供給する。合成音声ピッチ周期には、ピッチ周期の揺らぎは存在しないので、元音声ピッチ周期の揺らぎが変換比率に反映される。この揺らぎを抑圧する目的で、第１の実施形態の場合と同様に、変換比率を時系列信号と解釈して、第１の実施形態で説明したような小振幅ノイズ抑圧型フィルタを用いて変換比率をフィルタ処理する。これにより、揺らぎ成分の影響が抑圧された変換比率を求めることができる。【００４７】
合成音声ピッチ周期補正部７は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期と小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６から供給された変換比率とに基づいて、合成音声ピッチ周期を補正し、補正後の合成音声ピッチ周期を図５に示したピッチ波形接続部３４に供給する。【００４８】
ピッチ周期取得部３２から供給される元音声ピッチ周期をｔk、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６から供給される変換比率をＲk'とすると、補正後の合成音声ピッチ周期Ｔk'は次式で与えられる。【００４９】
【数８】
2008010413.tif 000010
なお、変換比率計算部５で計算された変換比率を小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６でフィルタ処理しない場合、すなわち、変換比率計算部５で計算された変換比率をＲkとして、この変換比率Ｒkを上記式の変換比率Ｒk'に代入して補正後の合成音声ピッチ周期Ｔk'を求めた場合は、補正前と補正後の合成音声ピッチ周期が一致することになる。変換比率の揺らぎ成分を十分に抑圧することで、元音声ピッチ周期が有するピッチ周期の揺らぎが、補正後の合成音声ピッチ周期に正確に反映される。この結果、第１の実施形態の場合と同様に、ピッチ周期の揺らぎが原因で生じるノイズ感が軽減されて、合成音声の音質が向上する。【００５０】
図７は、ピッチ周期補正部４１による補正動作を説明するためのフローチャートである。ピッチ周期補正部４１では、まず、変換比率計算部５が、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期とピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期との変換比率を計算する（ステップＢ１）。次に、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６が、変換比率計算部５から供給された変換比率に出現する元音声ピッチ周期の揺らぎを抑圧するためのフィルタ処理を行う（ステップＢ２）。そして、合成音声ピッチ周期補正部７が、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期と小振幅ノイズ抑圧型フィルタ６から供給された変換比率とに基づいて、合成音声ピッチ周期を補正する（ステップＢ３）。こうして補正された合成音声ピッチ周期がピッチ波形接続部３４に供給され、ピッチ波形接続部３４が、その補正された合成音声ピッチ周期間隔で、ピッチ波形抽出部３５で抽出されたピッチ波形を接続する。【００５１】
本実施形態の音声合成装置によれば、変換比率計算部５で計算された変換比率に出現する揺らぎ成分の抑圧に小振幅ノイズ抑圧型フィルタを利用しているので、揺らぎ成分が大きい場合や、変換比率に急変箇所が存在する場合においても、変換比率の大きな変動を損なわずに、揺らぎ成分を抑圧することが可能である。揺らぎ成分が十分に抑圧された変換比率を用いて、元音声ピッチ周期から合成音声ピッチ周期を生成するので、ピッチ周期の揺らぎが原因で生じるノイズ感が軽減され、その結果、合成音声の音質が向上する。【００５２】
＜第３の実施形態＞
図８は、本発明の第３の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の音声合成装置は、図２に示した構成において、ピッチ周期補正部４０をピッチ周期補正部４２に置き換えたものである。ピッチ周期補正部４２以外の構成は、図２に示した構成と基本的に同じである。構成の説明の重複を避けるために、ここでは、同じ構成についての説明は省略し、特徴部であるピッチ周期補正部４２の構成および動作について詳細に説明する。【００５３】
図９に、ピッチ周期補正部４２の構成を示す。図９を参照すると、ピッチ周期補正部４２は、周波数特性分析部４２０、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１、揺らぎ成分抽出４２２、ハイパスフィルタ４２３および合成音声ピッチ周期補正部４２４を有する。ピッチ周期取得部３１で取得された合成音声ピッチ周期は、合成音声ピッチ周期補正部４２４に供給されている。ピッチ周期取得部３２で取得された元音声ピッチ周期は、周波数特性分析部４２０に供給されている。【００５４】
周波数特性分析部４２０は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期列の周波数特性を分析し、分析結果に応じて、元音声ピッチ周期をハイパスフィルタ４２３または小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１に供給する。元音声ピッチ周期をハイパスフィルタ４２３に供給する場合は、揺らぎ成分抽出４２２にもその元音声ピッチ周期が供給される。【００５５】
揺らぎ成分は高周波数成分が支配的であるので、もし、揺らぎ成分が含まれていない元音声ピッチ周期列に急変箇所が無い場合、すなわち低周波数成分のみが含まれる場合には、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なることはない。このため、ハイパスフィルタのみで揺らぎ成分の抽出を高精度に行うことができる。一方、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なる場合には、ハイパスフィルタでの抽出は困難となる。図１０に、元音声ピッチ周期列の周波数特性の例を示す。図１０Ａは、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なっていない場合を示し、図１０Ｂは、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なっている場合を示す。【００５６】
図１０Ａに示すように周波数帯域の重なりが無い場合は、周波数特性分析部４２０は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期をハイパスフィルタ４２３に供給する。逆に、図１０Ｂに示すように周波数帯域が重なる場合には、周波数特性分析部４２０は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期を小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１に供給する。なお、周波数帯域の重なりが常に存在しない場合は、ハイパスフィルタでの揺らぎ成分の抽出のみが行われることになるので、図９の構成において、周波数特性分析部４２０、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１および揺らぎ成分抽出部４２２は不要となる。【００５７】
周波数帯域の重なりを確認する方法としては、元音声ピッチ周期列の周波数成分の連続性を調べる方法が挙げられる。周波数成分が低域から高域にかけて連続的に分布していない場合、すなわち図１０Ａに示すように不連続部分が存在する場合は、周波数帯域の重なりが存在しないと判断する。一方、図１０Ｂに示すように周波数成分が低域から高域にかけて連続的に分布している場合は、周波数帯域が重なっていると判断する。【００５８】
ハイパスフィルタ４２３は、周波数特性分析部４２０から供給された元音声ピッチ周期に対してハイパスフィルタ処理を行って揺らぎ成分を抽出し、抽出した揺らぎ成分を合成音声ピッチ周期補正部４２４に供給する。ハイパスフィルタ４２３で揺らぎ成分のみを高精度に抽出するためには、周波数特性分析部４２４の分析結果に応じてフィルタを設計する必要がある。具体的には、元音声ピッチ周期列の周波数成分の不連続が発生している帯域よりも高い帯域を通過域とするように、ハイパスフィルタ４２３を設計する。例えば、図１０Ａに示すような周波数特性が得られた場合において、周波数ｆ１（周波数成分の不連続区間における最小周波数）よりも高い周波数を通過域とする周波数特性、例えば図１１に示すような周波数特性を持つように、ハイパスフィルタ４２３を設計する。【００５９】
与えられた帯域特性を実現するフィルタの設計方法については、例えば文献（谷萩：「ディジタル信号処理の論理」、第２巻、コロナ社、１９８５）に開示されている。揺らぎ成分の周波数特性が既知の場合には、揺らぎ成分のみが通過するフィルタを事前に設計しておき、ハイパスフィルタ処理時には事前に設計したフィルタを常に用いる方法を採用することで、フィルタの設計に必要な計算を省略することができる。【００６０】
図１２は、ピッチ周期補正部４２による補正動作を説明するためのフローチャートである。ピッチ周期補正部４２では、まず、周波数特性分析部４２０が、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期列の周波数特性を分析し、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なっているか否かを判断する（ステップＣ１）。【００６１】
ステップＣ１の周波数特性分析で、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なっていないと判断した場合は、周波数特性分析部４２０は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期を小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１および揺らぎ抽出部４２２に供給する。次に、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１が、周波数特性分析部４２０から供給された元音声ピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する（ステップＣ２）。そして、揺らぎ抽出部４２２が、周波数特性分析部４２０から供給された元音声ピッチ周期と小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１から供給された揺らぎ成分抑圧済みピッチ周期とから、元音声ピッチ周期に含まれる揺らぎ成分を抽出する（ステップＣ３）。この抽出された揺らぎ成分は、合成音声ピッチ周期補正部４２４に供給される。【００６２】
ステップＣ１の周波数特性分析で、揺らぎ成分と元音声ピッチ周期列の周波数帯域が重なっていると判断した場合は、周波数特性分析部４２０は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期をハイパスフィルタ４２３に供給する。そして、ハイパスフィルタ４２３が、周波数特性分析部４２０から供給された元音声ピッチ周期に対してハイパスフィルタ処理を行って揺らぎ成分を高精度に抽出する（ステップＣ４）。この抽出された揺らぎ成分は、合成音声ピッチ周期補正部４２４に供給される。【００６３】
ステップＣ３またはステップＣ４で揺らぎ成分が抽出されると、合成音声ピッチ周期補正部４２４が、その抽出された揺らぎ成分とピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期とに基づいて、合成音声ピッチ周期の補正を行う（ステップＣ５）。こうして補正された合成音声ピッチ周期がピッチ波形接続部３４に供給され、ピッチ波形接続部３４が、その補正された合成音声ピッチ周期間隔で、ピッチ波形抽出部３５で抽出されたピッチ波形を接続する。【００６４】
本実施形態の音声合成装置によれば、元音声ピッチ周期列の周波数特性の分析結果に応じて、ハイパスフィルタ４２３による高精度な揺らぎ成分抽出と、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１および揺らぎ成分抽出部４２２による揺らぎ成分抽出との切り替えが可能とされている。常に小振幅ノイズ抑圧型フィルタを用いる第１の実施形態と比較して、ハイパスフィルタ４２３による高精度な揺らぎ成分抽出を可能にした分、揺らぎ成分の抽出精度を高めることができ、揺らぎ成分を抽出する際の演算量も削減することができる。【００６５】
なお、ピッチ周期取得部３２から供給される元音声ピッチ周期列の周波数特性が、常に、図１０Ａに示すような不連続部分が存在する特性である場合で、かつ揺らぎ成分の周波数特性が既知の場合には、周波数特性分析部４２０、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４２１および揺らぎ成分抽出部４２２は不要となるので、その分、装置コストを削減することができる。【００６６】
＜第４の実施形態＞
図１３は、本発明の第４の実施形態である音声合成装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の音声合成装置は、図２に示した構成において、ピッチ周期補正部４０をピッチ周期補正部４３に置き換えたものである。ピッチ周期補正部４３以外の構成は、図２に示した構成と基本的に同じである。構成の説明の重複を避けるために、ここでは、同じ構成についての説明は省略し、特徴部であるピッチ周期補正部４３の構成および動作について詳細に説明する。【００６７】
図１４に、ピッチ周期補正部４３の構成を示す。図１４を参照すると、ピッチ周期補正部４３は、変換比率計算部４３０、周波数特性分析部４３１、ローパスフィルタ４３２、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３および合成音声ピッチ周期補正部４３４を有する。ピッチ周期取得部３１で取得された合成音声ピッチ周期は、変換比率計算部４３０に供給されている。ピッチ周期取得部３２で取得された元音声ピッチ周期は、変換比率計算部４３０および合成音声ピッチ周期補正部４３４にそれぞれ供給されている。【００６８】
変換比率計算部４３０は、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期とピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期との変換比率を計算し、その計算した変換比率を周波数特性分析部４３１に供給する。【００６９】
周波数特性分析部４３１は、変換比率計算部４３０から供給された変換比率の周波数特性を分析し、分析結果に応じて、その変換比率をローパスフィルタ４３２または小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３に供給する。変換比率の周波数特性分析は、第３の実施形態で説明した元音声ピッチ周期の周波数特性分析と同様である。変換比率の周波数成分が低域から高域にかけて連続的に分布していない、すなわち不連続な部分が存在する場合は、周波数帯域の重なりが存在しないので、周波数特性分析部４３１は、変換比率の供給先としてローパスフィルタ４３２を選択する。逆に、変換比率の周波数成分が低域から高域にかけて連続的に分布している場合は、変換比率の供給先として小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３を選択する。なお、周波数帯域の重なりが常に存在しない場合は、ローパスフィルタ４３２での揺らぎ成分の除去が常に行われることになるので、図１４の構成において、周波数特性分析部４３１および小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３は不要となる。【００７０】
ローパスフィルタ４３２は、周波数特性分析部４３０から供給された変換比率に対してローパスフィルタ処理を行うことで、変換比率に出現する揺らぎ成分を除去し、揺らぎ成分が除去された変換比率を合成音声ピッチ周期補正部４３４に供給する。周波数特性分析部４３０の分析結果に応じてフィルタを適宜に設計することで、第３の実施形態のハイパスフィルタの場合と同様、揺らぎ成分を高精度に除去することが可能である。具体的には、変換比率の周波数成分の不連続が発生している帯域よりも低い帯域を通過域とするように、ローパスフィルタ４３２を設計する。揺らぎ成分の周波数特性が既知の場合は、第３の実施形態と同様に、フィルタの設計に必要な計算を省略することができる。【００７１】
図１５は、ピッチ周期補正部４３による補正動作を説明するためのフローチャートである。ピッチ周期補正部４３では、まず、変換比率計算部４３０が、ピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期とピッチ周期取得部３１から供給された合成音声ピッチ周期との変換比率を計算する（ステップＤ１）。【００７２】
次に、周波数特性分析部４３１が、変換比率計算部４３０から供給された変換比率の周波数特性を分析し、揺らぎ成分と変換比率の周波数帯域が重なっているか否かを判断する（ステップＤ２）。【００７３】
ステップＤ２の周波数特性分析で、揺らぎ成分と変換比率の周波数帯域が重なっていないと判断した場合は、周波数特性分析部４３１は、変換比率計算部４３０から供給された変換比率を小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３に供給する。そして、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３が、周波数特性分析部４３１から供給された変換比率の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する（ステップＤ３）。この揺らぎ成分のみが抑圧された変換比率は、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３から合成音声ピッチ周期補正部４３４に供給される。【００７４】
ステップＤ２の周波数特性分析で、揺らぎ成分と変換比率の周波数帯域が重なっていると判断した場合は、周波数特性分析部４３１は、変換比率計算部４３０から供給された変換比率をローパスフィルタ４３２に供給する。そして、ローパスフィルタ４３２が、周波数特性分析部４３０から供給された変換比率に対してローパスフィルタ処理を行って、変換比率に出現する揺らぎ成分を高精度に除去する（ステップＤ４）。この高精度に揺らぎ成分が除去された変換比率は、ローパスフィルタ４３２から合成音声ピッチ周期補正部４３４に供給される。【００７５】
ステップＤ３またはステップＤ４で変換比率の揺らぎ成分が除去されると、合成音声ピッチ周期補正部４３４が、その変換比率とピッチ周期取得部３２から供給された元音声ピッチ周期とに基づいて、合成音声ピッチ周期を補正する（ステップＤ５）。こうして補正された合成音声ピッチ周期がピッチ波形接続部３４に供給され、ピッチ波形接続部３４が、その補正された合成音声ピッチ周期間隔で、ピッチ波形抽出部３５で抽出されたピッチ波形を接続する。【００７６】
本実施形態の音声合成装置によれば、元音声ピッチ周期列の周波数特性の分析結果に応じて、ローパスフィルタ４３２による高精度な揺らぎ成分除去と、小振幅ノイズ抑圧型フィルタ４３３による揺らぎ成分の除去との切り替えが可能とされている。常に小振幅ノイズ抑圧型フィルタを用いる第２の実施形態と比較して、ローパスフィルタ４３２による高精度な揺らぎ成分除去を可能とした分、揺らぎ成分除去精度を損なわずに演算量を削減することができる。もし、ローパスフィルタでの揺らぎ成分の除去が常に可能であり、かつ揺らぎ成分の周波数特性が既知の場合には、周波数特性分析部と小振幅ノイズ抑圧型フィルタは不要となるので、その分、装置コストを削減することができる。【００７７】
本発明は、各実施形態で説明した音声合成装置に限定されるものではなく、その構成および動作は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、各実施形態の音声合成装置では、合成音声の韻律変更方式としてピッチ波形を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば線形予測分析の予測残差波形を用いる方式に適用することも可能である。【００７８】
また、本発明は、ピッチ周期の代わりにピッチ周波数を用いる方式にも適用することができる。【００７９】
さらに、揺らぎ成分は、元音声波形からピッチ周期を求める際に生じるピッチ周期の推定誤差であると考えられる。したがって、揺らぎ成分抽出部は、取得した元音声波形から求まる、該元音声波形のピッチ周期の推定誤差を、揺らぎ成分として出力してもよい。【００８０】
さらに、真の元音声ピッチ周期と揺らぎ成分をそれぞれ一種の信号と解釈すると、揺らぎ成分は、真の元音声ピッチ周期よりも振幅及びパワーが小さく、高周波成分が支配的な信号である。したがって、揺らぎ成分抽出部は、元音声波形のピッチ周期に含まれる成分であって、他の成分よりも振幅が小さく、かつ、高周波数成分が支配的である成分を揺らぎ成分として抽出してもよい。【００８１】
また、各実施形態の音声合成装置はいずれも、パーソナルコンピュータなどに代表されるコンピュータシステムにおいて実現されるものであって、その音声合成動作はソフトウェアで実現することが可能である。コンピュータシステムは、プログラムなどを蓄積する記憶装置、キーボードやマウスなどの入力装置、ＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置、外部との通信を行うモデムなどの通信装置、プリンタなどの出力装置および入力装置からの入力を受け付けて通信装置、出力装置、表示装置の動作を制御する制御装置（ＣＰＵ）から構成される。各実施形態で説明した音声合成動作を制御装置に実行させるためのプログラムおよびデータが記憶装置に格納される。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどの記録媒体により提供されてもよく、また、通信装置を通じて、外部装置から提供されてもよい。【００８２】
この出願は、２００７年７月２１日に出願された日本出願特願２００６−１９９２２８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2008010413.tif 000011
【図２】
2008010413.tif 000012
【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】
2008010413.tif 000019
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2008010413.tif 000021
【図１１】
2008010413.tif 000022
【図１２】
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【図１３】
2008010413.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
2008010413.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を有し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出手段と、
前記揺らぎ成分抽出手段で抽出した揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正する合成音声ピッチ周期補正部と、
前記合成音声ピッチ周期補正部で補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続するピッチ波形接続部と、を有し、
前記揺らぎ成分抽出手段は、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタと、
前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧前の元音声波形のピッチ周期と前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧後の元音声波形のピッチ周期との差分に基づいて前記揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出部と、を有する音声合成装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を有し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出手段と、
前記揺らぎ成分抽出手段で抽出した揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正する合成音声ピッチ周期補正部と、
前記合成音声ピッチ周期補正部で補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続するピッチ波形接続部と、を有し、
前記揺らぎ成分抽出手段は、前記記憶部から取得した元音声波形の前記ピッチ周期の高周波成分を前記揺らぎ成分として抽出するハイパスフィルタよりなる、音声合成装置。
【請求項６】
前記揺らぎ成分抽出手段は、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタと、
前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧前の元音声波形のピッチ周期と前記小振幅ノイズ抑制型フィルタによる揺らぎ成分抑圧後の元音声波形のピッチ周期との差分に基づいて前記揺らぎ成分を抽出する揺らぎ成分抽出部と、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の高周波成分を前記揺らぎ成分として抽出するハイパスフィルタと、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の周波数成分を分析し、該分析結果に応じて、前記揺らぎ成分の抽出に用いるフィルタを、前記小振幅ノイズ抑圧型フィルタと前記ハイパスフィルタのいずれかから選択する周波数特性分析部と、を有する、請求の範囲５に記載の音声合成装置。
【請求項７】
前記合成音声ピッチ周期補正部は、前記揺らぎ成分抽出手段により抽出された前記揺らぎ成分を前記合成音声のピッチ周期に重畳する、請求の範囲１に記載の音声合成装置。
【請求項８】
前記合成音声ピッチ周期補正部は、前記揺らぎ成分抽出手段により抽出された前記揺らぎ成分と前記合成音声のピッチ周期の和を計算し、該和を前記揺らぎ成分が重畳された合成音声ピッチ周期として出力する、請求の範囲７に記載の音声合成装置。
【請求項９】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を有し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成装置であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期と、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期との変換比率を計算する変換比率計算部と、
前記変換比率計算部で計算した変換比率に反映される、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抑圧する揺らぎ成分抑圧手段と、
前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期と前記揺らぎ成分抑圧手段で揺らぎ成分が抑圧された変換比率とに基づいて前記合成音声のピッチ周期を補正する合成音声ピッチ周期補正部と、
前記合成音声ピッチ周期補正部で補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続するピッチ波形接続部と、を有する、音声合成装置。
【請求項１０】
前記揺らぎ成分は、前記変換比率に含まれる成分であって、他の成分よりも振幅が小さく、かつ、高周波数成分が支配的である成分である、請求の範囲９に記載の音声合成装置。
【請求項１１】
前記揺らぎ成分抑圧手段は、前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタよりなる、請求の範囲９または１０に記載の音声合成装置。
【請求項１２】
前記揺らぎ成分抑圧手段は、前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の低周波成分を前記揺らぎ成分として抑圧するローパスフィルタよりなる、請求の範囲９または１０に記載の音声合成装置。
【請求項１３】
前記揺らぎ成分抑圧手段は、
前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧する小振幅ノイズ抑制型フィルタと、
前記変換比率に反映される前記元音声波形のピッチ周期の低周波成分を前記揺らぎ成分として抑圧するローパスフィルタと、
前記変換比率の周波数特性を分析し、該分析結果に応じて、前記揺らぎ成分の抑圧に用いるフィルタを、前記小振幅ノイズ抑圧型フィルタと前記ローパスフィルタのいずれかから選択する周波数特性分析部と、を有する、請求の範囲９または１０に記載の音声合成装置。
【請求項１４】
前記合成音声ピッチ周期補正部は、前記揺らぎ成分が抑圧された変換比率と前記元音声波形のピッチ周期の積を計算し、該積を、補正した前記合成音声のピッチ周期として出力する、請求の範囲９から１３のいずれかに記載の音声合成装置。
【請求項１５】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成方法であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出し、
抽出した前記揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正し、
補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続し、
前記揺らぎ成分の抽出において、
前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧し、該揺らぎ成分抑圧前の元音声波形のピッチ周期と該揺らぎ成分抑圧後の元音声波形のピッチ周期との差分に基づいて前記揺らぎ成分を抽出する、音声合成方法。
【請求項１６】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成方法であって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期と、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期との変換比率を計算し、
計算した前記変換比率に反映される、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抑圧し、
前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期と前記揺らぎ成分が抑圧された変換比率とに基づいて前記合成音声のピッチ周期を補正し、
補正した前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続する、音声合成方法。
【請求項１７】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形について、該元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抽出する処理と、
抽出した前記揺らぎ成分に基づいて、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期を補正する処理と、
補正された前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続する処理と、を前記コンピュータに実行させ、
さらに、前記揺らぎ成分の抽出処理において、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ周期の揺らぎ成分のみを選択的に抑圧し、該揺らぎ成分抑圧前の元音声波形のピッチ周期と該揺らぎ成分抑圧後の元音声波形のピッチ周期との差分に基づいて前記揺らぎ成分を抽出する処理を、前記コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１８】
予め取得した元音声波形が格納された記憶部を参照し、入力されたテキスト文に対応する合成音声を前記記憶部に格納された元音声波形に基づいて生成する音声合成処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記記憶部から取得した、前記合成音声を生成するための元音声波形を構成するピッチ波形のピッチ周期と、前記入力テキスト文を解析して得られる前記合成音声のピッチ周期との変換比率を計算する処理と、
計算した前記変換比率に反映される、前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期の揺らぎ成分を抑圧する処理と、
前記元音声波形のピッチ波形のピッチ周期と前記揺らぎ成分が抑圧された変換比率とに基づいて前記合成音声のピッチ周期を補正する処理と、
補正した前記合成音声のピッチ周期で、前記記憶部から取得した前記元音声波形のピッチ波形を接続する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
【国際調査報告】
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