DE1922170A1 - Sprachsynthesesystem - Google Patents
SprachsynthesesystemInfo
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Description
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION, 1, 1-chome, Uchisaiwaicho, Chiyodä-ku, Tokyo, Japan
Sprachsynth.es esyst em
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sprachsynthesesystem, mit
dessen Hilfe mechanisch eine Synthese von Sprache erfolgt, die der natürlichen Sprache weitgehend entspricht, und zwar
durch Aufnahme eines Befehles aus einer Reihe von Phonemsymbolen und Verwendung dieser Befehle ,als Eingabegrößen.
Im Zusammenhang 'mit der Erzeugung synthetischer Sprache durch
Zusammenfassen gespeicherter Daten nach einer Sprachsyntheseregel auf einen Befehl hin, der sich auf eine Phonemreihe bezieht,
sind bereits verschiedene Syntheseverfahren vorgeschlagen worden. Bei diesen Verfahren wird ein Phonem als
eine Einheit benutzt; ferner wird eine Silbe als.eine Einheit
benutzt und außerdem wird eine Kombination von zwei Phonemen als eine Einheit benutzt. Hinsichtlich der gespeicherten
Daten werden somit als Grundparameter z.B. Formantfrequenzen
und Grundfrequenzen für die Bildung eines Phonems, einer Silbe und von Kombinationen von zwei Phonemen benutzt.
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Bei einem derartigen bekannten konventionellen Sprachsyhthesesystem,
bei dem zuerst ein Phonem als eine Einheit und eine Wörter oder Sätze umfassende Aussage durch Kombinieren
derartiger Einheiten zusammengesetzt wird, ist die
für das Kombinieren der Phoneme zu befolgende Regel so kompliziert,
daß es sehr schwierig ist, ein System mit guter Sprachqualität zu erhalten. Ein System, bei dem eine Silbe als eine
Einheit benutzt wird, besitzt ebenfalls den Nachteil, daß die Regel für das Kombinieren der Silben sehr kompliziert ist.
Das System, in dem eine Kombinat ion, von irgendwelchen zwei Phonemen als eine Einheit benutzt wird, wenn jedes Phonem
wiederholt zweimal gelesen wird, arbeitet darüber hinaus im Hinblick auf die Auslösezeit und im Hinblick auf die für die
Zusammensetzung erforderliche Zeit nicht nur unwirtschaftlich, sondern es wird darüber hinaus die Regel, die zur Zusammensetzung
zu befolgen ist, kompliziert. Dies trifft insbesondere für das Wort "anden" zu, dem die Phonemkombinationsfolge
an-nd-da-θη, entspräche. Daraus ergäbe sich eine technische
Schwierigkeit beim Betrieb, und zwar hinsichtlich der Kombination der Konsonanten, wie d-d. Die Folge hiervon ist, daß
keine zufriedenstellende synthetische Sprache erzielt wird. Die Gründe hierfür liegen im wesentlichen darin, daß ein und
dasselbe Phonem sich durch den Einfluß eines anderen mit ihm zu kombinierenden Phonems ändert und so wirkt, als wäre es
ein anderes Phonem, und daß eine derartige Änderung in komplizierter
Weise durch die Betonung und andere prosodische Merkmale
beeinflußt wird. Eine derart komplizierte Kombinierungsweise, wie sie gerade beschrieben worden ist, ist derzeit als
mit einer vergleichsweise einfachen Regel kaum steuerbar anzusehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Sprachsynthesesystem zu schaffen, das die Nachteile der
bisherigen Sprachsynthesesysteme vermeidet. Das neu zu
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OBIG»*»
ο α Be
H=" ^ —
922170
schaffende Sprachsynthesesystem soll gespeicherte Daten auszunutzen gestatten, die sich auf Einheiten von Konsonant-Vokal-
bzw« Vokal-Vokal-Reihen "beziehen. Das neu zu schaffende
Sprachsynthesesystem soll ferner derartige Einheiten derart
zu verbinden erlauben, daß die Vokalteile an beiden Enden auftreten.
Ferner soll das neu zu schaffende Sprachsynthesesystem mit einer besonders einfachen Syntheseregel auskommen, wenn
jede Einheit in Vokalteilen verbunden wird. Schließlich soll die synthetische Sprache weitgehend der natürlichen Sprache
entsprechen.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe mit einem
Sprachsynthesesystem erfindungsgemäß dadurch, daß durch
Phonemketten gebildete Syntheseeinheiten verwendet werden, in welchen die Enden Vokale in einer Vokal-Konsonant-Vokalbzw.
Vokal-Vokal-Folge Sind, daß ein Datenspeicher vorgesehen
ist, in welchem entsprechend grundsätzlichen Parametern Daten gespeichert sind, die sich auf phonemische Merkmale der Syntheseeinheiten
beziehen, und daß diese Daten nach einer solchen, sich auf ein linguistisches Kennzeichen beziehenden
Regel modifiziert und in denselben Vokalteilen verbunden werden, daß eine der natürlichen Sprache .weitgehend entsprechende,
automatisch zusammengesetzte Sprache gebildet ist.
An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend
näher erläutert. -"
Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sprachsynthesesystems.
Fig. 2a und 2b vei*anschaulichen an einem Beispiel gespeicherte
Daten von Phonemverkettungen, die in dem erfindungsgemäßen
Sprachsynthesesystem zu verwenden sind, und in einem Diagramm ein Amplitudenbild einer Phonemverkettung.
Fig. 5 verdeutlicht ein Beispiel von in den gespeicherten
Daten enthaltenen prosodischen Merkmalen.
ORIGINAL INSPECTED
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"U
191211
^ig» ώ- w@3?R£Lsohaulicht is ©insüä Biagrsiiaia die ms
sprseaesdea seitlichen Ernstera einer
xnß, ^fon fSprechenergie vorhandenen Besiefeisigea*" ". .-"- ". ■ " w
Hie Änsalal der1 aus den oben erwähnten P
■ssfeildsten Kett-eneinheiten beträgt ia
800 omfL einschließlich ifoe. Spesialf äll©B aia Asieiisg
Satses !sehr ale 90O3 -Bisse Aasalil ist um"©'kja ©ia©
Ordnung höher als die Anzahl der M3,oB©iEeiafe,eit@a,3
iiöiten oder aus jeweils zwei Phonemen- best©li©©sL©n. Sitsheitea
3a sich die akustischen ligeaschaftea" eines feisaleä ia 4e©
Mittelbsreich verhältnismäßig langsam 3BeLeKa0 ©ri©Igt'- ein©
Sprachsynthese-durch Verbinden dar Bislisites isä. ä.erartig©a-Bereichen.
Batorsb. ist die zur [email protected] diQBSS1 "Sialseitsa
zu "befolgende Hegel sehr einfach 9 und die Qualität "der
tischen Sprache'ist günstig., Bine WhoiienkQ^t^ % bei . der * beide"- Sndendursh.Vokalsgebildet
und als Speieherdaten..au speieheE1!!"
SXiId3 wird ia Joz-m 'von Baten .geBpeiahestn- 4ie sich. ss.BB.o auf-.
das Spektrum, die Zeit und den Srregi2Hgsp@ggl -©®.si©h©no Isrner
werden einig© Steuerdaten gespeichert} wi©- Solo-: eis.die Art
der Erregerquelle bezeichnender ICode^ und awar ia dem IaIl5
daß der die Sprachsynthese ¥ornshmende Generator vom End- . " Analogtjp
ist« [email protected] d@r betrachteten Baten., köisaea aucli .
Daten "gespeichert werden, die siöh"seBo auf die" Querschnitts-"fläche,
dis Seit und den Erreger pegel besiehen·, und ferner
können siiiig® Stsuardatsa in dem lall" gespeichert; sein, daß
der die Spracfesyathese vornehmende "Generator y&m, sogenannten
Sachen- und Mundhohlrauin-Analogtyp ist« -
Die "gespeicherten Daten sind Phonemlcetten einer Form«, bei
der beide-Eadöii -durch Vokale gebildet sinde- Ber Beginn oder" -.
das Ende sines susamaenzusetsenden Wortes oder Satzes ist
häufig durch einen Komsoaaiiten gebildet« Bei der synthetischen ΖηβΒΜΜΒΆΒteilung einer derartigen Spräche'kann.in den *
9SSS4S/07-SS ■ ■ ■ ■ .
ORIGINAL. INSPECTED
GO Got' te·* SCL
gespeicherten Daten eine Phönem&ette von der Form enthalten
sein, bei.der der erste Vokal in der vorangehenden Kette fehlt oder der zweite Vokal in der letzteren Kette.
In einem solche» Fall nimmt die Anzahl gespeicherter Daten
jedoch zu. Um dies zu verhindern, werden gespeicherte Daten,
in welchen der erste Vokal und der zweite Vokal jeweils durch
ein- und dasselbe Phonem gebildet sind, derart benutzt, daß der erste Vokal und der zweite Vokal derartiger Phon@mketten
abgeleitet werden können. Dadurch kann eine Sprache zusammengesetzt werden, bei der der Beginn oder das Ende
eines Wortes durch einen Konsonanten gebildet ist. So werden z.B. bei der Zusammensetzung des Wortes m#ni die drei
Phonemketten iß) m B - #ni - i (i) benutzt, Dabei wird für
/m d/ am Beginn des Wortes eine' Phonemkette benutzt, die dadurch erhalten wird, daß der Vokal /d / aus der Folge
/9 md / entfernt wird.
Tritt ein derartiger Nasallaut am Ende einer Silbe auf, wie
bei /n/ ;in /sent 8 /(Mitte), so wird dieser Nasallaut gemäß
der vorliegenden Erfindung als eine Art Vokal behandelt, und zwar derart, daß die Anzahl der zu speichernden Einheiten
herabgesetzt werden kann.
Bei der Zusammensetzung des zuvor betrachteten Wortes /sent#/' werden die vier Phonemketten £ej se - en -nt d - 3\p\
benutzt, und für den Teil des Nasallautes /n/ werden die Phonemketten /en/ und /ntθ / verwendet. Dabei wird der
Nasallaut /n/ als Vokal betrachtet.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung gespeicherten Daten der Phonemketteneinheiten können Änderungen grundsätzlicher
Parameter enthalten, die sich auf Phonemeigenschaften beziehen, welche durch Betonungen und andere prosodische
Eigenschaften gegeben sind. Ferner können sich die betreffenden Parameter auf Regeln beziehen, die linguistische Eigen-
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« #« fr
1-9 S
schäften betreffen, wie die Einfluss© ¥on Phonemen auf
Betonungen,
Bei einem End-Analogsystem, wie es die vorliegende Erfindung
anwendet, werden z.B. zur Erzielung einer männlichen Stimme mit einer mittleren Grundfrequenz von 15O Hz
Grundparameter gespeichert; zur Erzielung einer synthetischen Sprache mit einer davon abweichenden mittleren Grundfrequenz
oder z.B. einer weiblichen Stimme mit einer Grundfrequenz von 250 Hz ist eine einen der Grundparameter darstellende
Regel gespeichert, nach der eine Formantfrequenz umgesetzt wird, und zwar in eine Formantfrequenz, die eine
neue Grundfrequenz von 250 Hz betrifft. Es dürfte sich erübrigen
darauf hinzuweisen, daß in derselben Weise wie die Phonemketten gespeichert werden auch die Beton__ungen und
andere prosodische Eigenschaften betreffende Daten gespeichert werden können.
Bei der natürlichen Sprache ist zwischen dem zeitlichen Bild
der Grundfrequenz und dem zeitlichen Bild der Sprechenergie eine derart enge Beziehung vorhanden, daß durch alleinige
Kennzeichnung der beiden sich auf die Lage der Betonung in den Phonemreihen der zusammenzusetzenden Sprache und auf den
Maximalwert der mit der Grundfrequenz in der zusammengesetzten
Sprache auftretenden Schwingung beziehenden prosodischen Eigenschäften
nach dieser Regel eine synthetische Sprache erhalten werden kann, die dicht bei einer natürlichen Sprache liegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist z.B. zur Festlegung
von prosodischen Eigenschaften, denen zufolge der Maximalwert der Grundfrequenz bei I50 Hz liegt und der erste
Vokal eingegebener Phonemreihen betont wird, eine Regel gespeichert,
die die Korrelation zwischen der Grundfrequena und der Sprechenergie festlegt, und zwar entsprechend einem
aus ]?ig. 4 ersichtlichen zeitlichen Muster.
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ORfQiNAL INSPECTSD
-D Λ r*3»Ö
22170
a &©χ·- Ha1i!felie&©a Spsaeiis t-iird ein bestimmtar fokal.i
tiosrfe ©der ©la am Hade ©ines Sata©s auftretender !Fokal
i©ri;· -gjritt eine derartig© Bevokalisierung -
meb. die akustische Eigenschaft...des "?oicals. g@a
g@spel©hea?t-er Baten 5 die -d@a betreffendsn
in ^©rm iroa BhosassiketteiisiiaSieiten entsprechen, ka?m
werdeB.2 AaS dea? Klang der s-ynthet£seiiea. Sprache sich, as
elite- natürliche Spraela® aimaliertB Wsrn&t kazm'die änderung
akustisclien Sigeiisciiafteii durch die Be^okalisierung nach
Segel ■ erfolgen, ü±® ia der gleiciien leise wie ander©
anzuwenden ist« - . -
-Bai Ü.BT for die Bjpatlieseeliöiieiti ■ bei der vorliegenden Erfindung
ötä bsBsi*send0i?h©2ieiaketiie;siaa beide Enden dmi?©a.¥©kale ge- Ml&etr.
Zwischen diesen ¥o&alea lcann eine Vielsa&l" von-Koaso-"aantenliegen*
Wird sin derartiges Slanggefeiide s in welcaem
sias- Vielzahl, von SonsomasifeeB fortlaufend auftritt;, als ein
aaabhäagiger Konsonant t?st2?aeMtet s so aimat di©_
speich©rfcer Daten zu*'Die itozaHl derartiger
ist Qeäocii ν erhält nismäBig- gering 9 so daß ite Einfluß eben«
falls gering ist* Bei der Susammezisetzung des Portes /straik/
wird z.B. eine Phonemk-etisesieiniieit /astra/ benutzt, die autS
Cal stra *■ ai - i Jr IiJ siasamiaengesetst ist und die drei
Eonsonanten aufweist»
Xn Mg. i -ist. in einem Bloekdiagramm eine Ausführuagsform
des erfindungsgemäßen BpsiaclisyAfehesesystems gezeigt. Gemäß
dieser Ausführungsforia wird- in einer Phonemreiaen-Einteileinrichtung
lein aas einer Phonemreihe. isnd pro sodischen
Sigenscßaftssjfflboleß" bes-feeliender Befehl P in die · Phoneiireihenimd
einige eader© psosodische Symbole aufgeteilt'; Die
Ehonemreihe wird dann imeiae Beihe von Phonemketteneinheitsn
unterteilt», bei denen !»©ils "beide Enden durch Vokale ge»
bildet sind« Sodann werden diesen Phoaemketteneiaheiten entsprechende
Daten und des p3?©s©disehen Symbolen entsprechende
prosodiache Baten aus einer diese
Phonemketten-SatenspeicliereinriclitiiHg 3 mittels -eiser leseeinrichtung 2 ausgelesen.. Diese Baten werd©s einander verbunden, wobei die Art dea? den zur these vorgesehenen Generator erregenden Quelle.^ -wi Impulse oder Störungen, bestimmt werden., Dato®! einer Syntheseregel L gearbeitet, und swai? is I die in einer. Quellen-Dateneinrichtung 4' ©2ÄsI'0$a@s Daten.und auf die in einer Spektrums—Dates©ässs enthaltenen Rachen- und Mundhohlraum-SpektSiiÄSg Daten werden einem zur Sprachsynthese "diijasndea des Snd-Analogtyps zugeführte, Von .einem-Lautsprecher1" 7 schließlich die synthetsiche Sprache ab"g©g©beiw JSe ist" ohne weiteres möglich, als zur Sprachs^mtfees© Generator 6 eine Einrichtung, vom
Mundhohlraum-Analogtyp zu verwenden
Phonemketten-SatenspeicliereinriclitiiHg 3 mittels -eiser leseeinrichtung 2 ausgelesen.. Diese Baten werd©s einander verbunden, wobei die Art dea? den zur these vorgesehenen Generator erregenden Quelle.^ -wi Impulse oder Störungen, bestimmt werden., Dato®! einer Syntheseregel L gearbeitet, und swai? is I die in einer. Quellen-Dateneinrichtung 4' ©2ÄsI'0$a@s Daten.und auf die in einer Spektrums—Dates©ässs enthaltenen Rachen- und Mundhohlraum-SpektSiiÄSg Daten werden einem zur Sprachsynthese "diijasndea des Snd-Analogtyps zugeführte, Von .einem-Lautsprecher1" 7 schließlich die synthetsiche Sprache ab"g©g©beiw JSe ist" ohne weiteres möglich, als zur Sprachs^mtfees© Generator 6 eine Einrichtung, vom
Mundhohlraum-Analogtyp zu verwenden
aiaf
f."
In Fig, 2a ist ein Beispiel gespeicherter.
veranschaulicht, wie sie in dem. erfindungsg^mäßen Sprach-*»
synthesesysteis benutEt werden· 2)ab@i "bezeichnet, die llertf©lg©" ""
FILE NAME den Kamen einer Phonemket-tenei&heit β Mit AIiS sind " zur
Steuerung dienende Hilfsdaten bezaichnst» Mit ΦΒΙΕ ist
die zeitlich© Struktur der Phonemkette -feeseielinetj mit LElEL
die relativ® Pegelbasiehung ^jeder Einheit in der Phonemkette"
und mit PKO die Art-der die ^jeweilige-Einheit ..in der Phonem- -.
kette erregende Quelle. Mit I1OHM sind die Jrrequen&en. -der ersten
bis η-ten Formante pro Zeiteinheit beaeiolmet tm& -nit.
BAND die Bandbreite einer deiL-artigen Formante. Bei dem- vo3?-
liegenden" Ausführ-ungsbeispiel sind neben den oben erwähnten Worten-TIME
bzw«, ffOEI"! z.B.. die festgelegten konkreten Zahlenwerte angegeben«, In Fig. 2b ist schematisch ein Pegeldiagramm
einer Phonemkette veranschaulicht. Fig. 3 veranschaulicht in
einem Beispiel gespeicherte Daten, die sich auf die Prosodie .'
der Grundfrequenzj des Amplitudenpegels und der Zeitbeziehungen
/0759
OR!Glä%äÄL INSPECTfD
•für die Zusammensetzung eines Wortes beziehen, das in der
ersten Silbe einen Betongungsschwerpunkt besitzt.
Die durch das erfindungsgemäße Sprachsynthesesystem gebildete
synthetische Sprache ist wesentlich natürlicher als irgendeine nach dem herkömmlichen System gebildete
synthetische Sprache. Der Anwendungsbereich der durch das erfindungsgemäße Sprachsynthesesystem gebildeten Synthesespräche
ist damit weit. So ist z.B. das erfindungsgemäße
Sprachsynthesesystem für niederfrequente Ausgabeeinrichtungen von elektronischen Rechnerngeeignet sowie für lernsprechauskunftsysterne
und für niederfrequente Ansageeinrichtungen für verschiedene Ansagedienste, und zwar unter Verwendung
von Drucktasten-Fernsprechapparaten.
Die gespeicherten Daten von Phonemketteneinheiten, bei denen
beide Enden jeweils durch einen Vokal gebildet sind, wie dies bei der vorliegenden Erfindung der !Fall ist, können von
irgendeiner Art sein, bei der die Sprachsyntheseeinheiten so ausgebildet sind, daß sie zumindest einen Teil der akustischen
Eigenschaften der Phonemketteneinheiten und einen Teil
der Eigenschaften der anderen prosodischen Eigenschaften umfassen,
um nämlich eine synthetische Sprache hoher Qualität zu erzielen.
909S46/075S
Claims (3)
- .: . .■ . 1922110;Patentaasprlich'e ..'» Sprachsynthesesystem, dadurch gekennzeichnet,} daß durch Phonemketten gebildete Syntheseeinheiten verwendet v/erden, in welchen die Enden Vokale in einer Vokal-Konsonant-Vokal- bzw. Vokal-Yokal-Folge sind, daß ein Datenspeicher vorgesehen ist, in.welchem entsprechend grundsätzlichen Parametern Daten gespeichert. sind, die sich auf phonemische Merkmale der Syntheseeinheiten beziehen und daß diese Daten nach einer solchen, sich auf ein linguistisches Kennzeichen beziehenden Regel modifiziert und in denselben Vokalteilen verbunden werden, daß eine der natürlichen Sprache weitgehend entsprechende automatisch zusammengesetzte Sprache gebildet ist.
- 2. Sprachsynthesesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zusammensetzung einer Sprache, bei der am Anfang und am Ende jedes Wortes Konsonanten stehen, eine solche Phonemverkettung gespeicherter Daten vorgenommen wird, daß jeweils an beiden Wortenden Vokale vorhanden sind, die durch ein und denselben Vokal gebildet sind, daß bei Vorliegen eines mit einem Konsonanten beginnenden Wortes der erste Konsonant entfernt wird, daß bei Vorliegen eines mit einem Konsonanten endenden Wortes der zweite Konsonant v/eggelassen wird, und daß die so gebildeten Phonemketten als Daten für die Sprachsynthese benutzt werden«,
- 3. Sprachsynthesesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entvokalisierung eines Vokals in einem Wort bzw. eines Vokales am Ende eines Wortes dem betreffenden Vokal entsprechende gespeicherte- Baten den Daten des jeweiligen Wortes ggfs., nach, einer clie Entvokalisierung betreffenden gespeicherten Regel .Mazugefügt werden.9098A6/0759 0RlaiNALdadurch gekennzeichnet, daß ein einer Silbe folgender Hasallaut als ¥ökal gewertet wird, so daß die Anzahl der Phonamketteneinheiten, bei denen jeweils beide Enden durch einen Yokal gebildet sind, verringert ist.% Sprachsynthesesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klang, in welchem aufeinanderfolgend Konsonanten auftreten, als ein unabhängiger Konsonant gewertet wird, bei dem in einer Byntheseeinheit eine Phonemverkettung aus einer Vielzahl von Konsonant -**-Yokal -f*-I?olgen enthalten ist.6» Sprachsynthesesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine begrenzte Anzahl von Bat@n gespeichert istj die sich auf zeitliche Muster einer Grundfrequenz und von Sprechenergie beziehen, daß diese Baten auf ,einen Bsfehl Mm ausgewählt werden, der sich auf prosodisehe Merkmale der symtfaetischen Sprache bezieht, und daß die akustische Eigenschaft nach einer solchen Regel modifiziert wird, daß sich eine verbesserte Sprachqualität ergibt.909846/0758J2s
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GB1224137A (en) | 1971-03-03 |
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Legal Events
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BHV | Refusal |