JP2006350091A - 音声合成方法、音声合成情報処理方法、クライアント端末、音声合成情報処理サーバ、クライアント端末プログラム、音声合成情報処理プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理量が大きいテキスト解析、韻律パラメータの計算、音声素片の探索処理をサーバ側で実行させ、クライアント端末ではサーバから送られて来る音声素片情報に基づいてクライアント端末に備えた音声素片データベースから音声素片データを読み出し、読み出された音声素片データを順に接続して合成音声データを生成し、この合成音声データを順次合成音声として出力する。
【選択図】図1
Description
このような方法によって、物理的には肉声同等の高品質な合成音声を生成することが可能になってきている。具体的には、音声データベースから、合成したい文字列に対応する音韻系列と部分的または完全に一致する音声素片をバイナリーツリー等で構成された音声素片辞書を用いて検索し、音声素片の類似度を評価するための複数のパラメータを組み合わせに基づく評価尺度に従ってコスト付けされた多数の音声素片の中から、DP(Dynamic Programming)等の方法によって適切な音声素片の組み合わせを選択し、選択された音声素片を順に接続することで音声合成を行っている(非特許文献2)。しかし、このような音声合成方法においては、そもそも適切な音声素片が音声データベースに存在しない場合、高品質な合成音声を生成不可能である。
一方、携帯電話、カーナビゲーション、家電機器などの小型機器分野でも、より一層の機器の普及や差別化に繋げるため、ユーザにとって使いやすい様々なソフトウェアの開発が行われており、音声合成技術も人にとってわかりやすい音声での情報伝達が可能なため必要な技術と考えられ始めている。
計算処理量を減らすため、計算処理を簡素化したり、音声素片探索時の枝狩り処理を行ったりすることである程度の高速化は可能であるが、その場合最適な素片が選択されず合成音声の品質が劣化する可能性もある。また、音声素片のインデックス等をメモリ上に確保することで探索処理時間の軽減を図る方法もあるが、その場合は大量のワーク用外部メモリが必要となるがそのような外部メモリを搭載可能でない場合も多い。従って、これまで波形接続型コーパスベース音声合成方法はそれらの機器で動作させることは非常に困難であった。
また合成音声を出力させたいクライアント側には少なくとも音声素片系列情報を受信する機能と、音声素片を格納した音声素片データベースと音声合成部とを備えておく。
また、音声合成情報処理サーバ、クライアント共に、ネットワークを利用したデータの送受信機能を有しているものとし、クライアントと音声合成情報処理サーバをネットワークで接続しておく。
また音声合成処理は、クライアント側で実行されるためネットワークの混雑上場とは無関係に音声合成の出力が可能である。
さらに、ネットワークを用いて伝送されるべき音声素片系列情報や韻律パラメータは音声データと比較すれば極めて少ないデータ量であるため、携帯パケット網を用いても料金は低廉にすることが可能である。また合成音声を送信する場合、大量のパケットを送るための時間がかかりその間に遅延が発生する可能性も高く、遅延が発生すると音声が途切れてしまうが、本発明では少ないパケットで短時間に必要な情報を送信できるため遅延にも強く合成音声が途中で途切れるような状況の発生を極めて少なくすることが可能となる。
コンピュータにクライアント端末として機能させる場合、コンピュータには少なくともプログラムによりテキスト送信部と、音声素片情報受信部と、音声素片データ読み出し部と、音声素片接続部と、音声出力部とを構築し、音声合成用のクライアント端末として機能させる。
まず、図1にシステム全体の概念図を示す。クライアント端末1で合成音声を利用する。クライアント端末1内の音声合成装置または音声合成プログラムで音声合成を実行する際には、ネットワーク2を介して音声合成情報処理サーバ3に接続する。ネットワーク2は、例えば携帯電話のパケット通信網や、電話線を利用したADSLや、光ファイバを利用したFTTHなどがある。尚、図1ではクライアント端末を1個だけ示すが、現実には複数のクライアント端末1が同時に音声合成情報処理サーバ3にアクセスする状況が考えられる。
ここで、クライアント端末1における音声合成装置は、例えばCPU(Central Processing Unit)やRAM、ハードディスク装置等から構成される公知のコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより構成されるものでもよいし、図2に示すような、プログラム及び演算結果などを格納するRAM等で構成するワークメモリ40、プログラムに基づき演算などをするとともに音声合成装置の各構成要素を制御するMPU(Micro Processing Unit)41、音声素片データ及びその他のファイルを格納するROM等で構成する蓄積メモリ42、ネットワーク2へテキストデータを送信し、またネットワーク2からデータを受信するためのデータ送受信部43、音声出力部44とを具備する。
図3は、本実施形態における音声合成情報処理サーバ3の概念的な構成図の例示である。
本実施形態の音声合成情報処理サーバ3は、テキストデータ受信部9、テキスト解析部10、韻律パラメータ取得部11、音声素片探索部12、音声素片情報送出部13、音声素片インデックスIndex-1とを有している。
以下に上記の図3及び図4に従って、本実施形態の音声素片情報送信の詳細を説明する。音声合成情報処理サーバ3はクライアント端末1から送られて来たテキストデータを受信する(ステップS4−1)と、テキスト解析部10ではテキスト解析処理を実施し、読み情報及び韻律情報を生成する(S4−2)。ここでいうテキスト解析処理は、主に形態素解析処理と読み・アクセント付与処理からなるがこれらの処理方法については従来から様々な方法が存在し、例えば(参考文献:特許第3379643号明細書「形態素解析方法および形態素解析プログラムを記録した記録媒体」)や、(参考文献:特許第3518340号明細書「読み韻律情報設定方法及び装置及び読み韻律情報設定プログラムを格納した記録媒体」)、の方法に基づいて行うこともできる。
前記の読み情報と韻律情報の組をキーとして、音声素片インデックスIndex-1を探索し、該当音声素片インデックスIndex-1から、これの組の類似範囲に属する読み情報である音律列と韻律パラメータの組と対応する、音声素片を選択し音声素片系列を決定する。
読み情報としての音韻系列と、音声素片の読み情報としての音韻系列が一致する音韻数をnとし、読み情報に対応するサブコスト関数を
C1(n)=1/en
韻律パラメータのうち平均ピッチVpと、音声素片の平均ピッチVsに対応するサブコスト関数を
C2(Vp,Vs)=|Vp-Vs|2
韻律パラメータのうちピッチの傾きFpと、音声素片のピッチの傾きFsに対応するサブコスト関数を
C3(Fp,Fs)=|Fp-Fs|2
韻律パラメータのうち時間長Tpと、音声素片の時間長Tsに対応するサブコスト関数を
C4(Tp,Ts)=|Tp-Ts|2
韻律パラメータのうち振幅Apと、音声素片の振幅Asに対応するサブコスト関数を
C5(Ap,As)=|Ap-As|2
とし、上記C1、C2、C3、C4、C5の各サブコスト関数に対応するサブコスト重みとしてそれぞれ、ω1、ω2、ω3、ω4、ω5が予め与えられていたとき
Ω=ω2C2(Vp,Vs)+ω3C3(Fp,Fs)+ω4C4(Tp,Ts)+ω5C5(Ap,As)
P=ω1C1(n)+(1-ω1)Ω
Pnew=(1+G)P : Gは音響的な尺度
こうして求められた各音声素片の総合コストを用いて、例えば一般的なDP(Dynamic Programming)法やViterbi法を用いることで、容易にコスト最小となるような音声素片を順次選択することができ音声素片系列を決定することができる。
図5は、上記実施形態でのクライアント端末1の概念的な構成図の例示である。本実施形態のクライアント端末1は、テキストデータ送信部29、音声素片情報受信部30、音声素片データ読み出し部31、音声素片接続部32、音声出力部33、音声素片データベースDB-1とを有している。
図6は、本実施形態でのクライアント端末1における音声合成処理を説明するための流れ図である。
先ず、クライアント端末1は生成したい合成音声に対応するテキストデータをネットワーク2を通じて音声合成情報処理サーバ3に送信する(S6−1)。
音声合成情報処理サーバ3は送り込まれたテキストデータを解析し、クライアント端末1に音声素片情報を返送する。クライアント端末1はネットワーク2を通して、音声合成情報処理サーバ3から送信された音声素片情報を音声素片情報受信部30で受信する(S6−2)。
ここで、受信した音声素片情報が格納されている音声合成情報処理サーバ3に存在する音声素片インデックスIndex-1と、図12に示すようなクライアント端末1に備えられている音声素片データベースDB-1は物理的に別々に存在していても、理論的に対応付けられているため、該音声素片情報から対応する音声データを容易に読み出すことができる。
例えば、音声素片情報として、音声素片A2、音声素片R1、音声素片I2、…の中から、音声素片A2に対応する音声素片格納情報に基づいて音声素片データとして、ファイル番号8、始点10msec、時間長110msecの音声データを読み出し、音声素片R1に対応する音声素片データとして、ファイル番号23、始点5225msec、時間長15msec、音声素片I2に対応する音声素片データとして、ファイル番号23、始点5240msec、時間長95msecの音声データを読み出す、のように順次音声素片データの読み出しを行う。
なお、上述ではテキストデータをクライアント端末1から音声合成情報処理サーバ3に送信するものとして説明したが、必ずしもその必要はなく、例えばネットワーク上にテキストデータを多数備えたサーバを用意し、このサーバにクライアント端末1から希望するテキストデータを音声合成情報処理サーバ3に送ることを指示することにより、音声合成情報処理サーバ3に目的のテキストデータを送り込むようにしてもよい。
本実施形態の音声合成情報処理サーバ3'はテキストデータ受信部9、テキスト解析部10、韻律パラメータ取得部11、音声素片探索部12、音声素片情報・韻律パラメータ送出部14、音声素片インデックスIndex-1、とを備えて構成されている。
図8は、この第2実施形態で提案する音声合成情報処理サーバ3'における音声素片情報送信処理を説明するための流れ図である。
この第2実施形態ではクライアント端末における合成音声品質の改善を可能とするために、以下の処理を行う。
図9は、上記音声合成情報処理サーバ3'に対応したクライアント端末1'の概念的な構成図の例示である。
本実施形態のクライアント端末1'における音声合成装置は、テキストデータ送信部29と、音声素片情報・韻律パラメータ受信部34、音声素片データ読み出し部31、音声素片接続・変形部35、音声出力部33、音声素片データベースDB-1、とを有している。
この実施例2でも図6の場合と同様にクライアント端末1'はテキストデータ送信部29から目的とするテキストデータを音声合成情報処理サーバ3'に送信する(S10−1)。音声合成情報処理サーバ3'は送り込まれたテキストデータを解析し、そのテキストデータに対応する音声素片データと韻律パラメータをクライアント端末1'に返送する。クライアント端末1'はネットワーク2を通して、音声合成情報処理サーバ3'から送信された音声素片情報及び韻律パラメータを音声素片情報・韻律パラメータ受信部34で受信する(S10−2)。
次に、音声素片接続・変形部35において、音声素片データ読み出し部31で読み出された音声素片を順次接続し合成音声データを生成する(S10−4)。ここで、音声素片データを時間的な順に接続する際に異なる音声素片間を時間的又は周波数的に補完するとともに(参考文献:特開平07-072897号公報「音声合成方法および装置」)、前記受信した韻律情報に基づいて音声素片データに対し信号処理を施した後に接続を行う(S10−4)。(参考文献:Y. Stylianou, "Applying the Harmonic Plus Noise Model in Concatenative Speech Synthesis." IEEE TRANSACTIONS ON SPEECH AND AUDIO PROSESSING, VOL.9, NO.1, pp.21-29 JANUARY 2001)(S10−4)。
最後に前記接続された音声素片データは、音声出力部33において、合成音声として出力される(S10−5)。
なお、この実施例2でもテキストデータをクライアント端末1'から音声合成情報処理サーバ3'に送り込むものとして説明したが、必ずしもその通りでなくてもよく、クライアント端末1'の指示に従って他のサーバからテキストデータを音声合成情報処理サーバ3'に送り込んでもよい。
この発明で提案するクライアント端末プログラム及び音声合成処理プログラムはコンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータが読み取り可能な例えば磁気ディスク或いはCD−ROMのような記録媒体に記録される。コンピュータにはこの記録媒体から又は通信回線を通じてインストールされる。インストールされたプログラムはコンピュータに備えられたCPU或いはMPUによって解読されて実行される。
2 ネットワーク 35 音声素片接続・変形部
3、3' 音声合成情報処理サーバ 40 ワークメモリ
9 テキストデータ受信部 41 MPU
10 テキスト解析部 42 蓄積メモリ
11 韻律パラメータ取得部 43 データ送受信部
12 音声素片探索部 44 音声出力部
13 音声素片情報送出部
14 音声素片情報・韻律パラメータ送出部
Index-1 音声素片インデックス
29 テキストデータ送信部
30 音声素片情報受信部
31 音声素片データ読み出し部
32 音声素片接続部
33 音声出力部
DB-1 音声素片データベース
Claims (9)
- サーバでテキスト解析された結果を音声素片情報として受信する音声素片情報受信ステップと、
受信した音声素片情報に基づいて音声素片データベースから音声素片データを読み出す音声素片データ読み出しステップと、
読み出された音声素片データを順に接続して合成音声データを生成する音声素片接続ステップと、
合成音声データを順次合成音声として出力する音声出力ステップと、
を実行することを特徴とする音声合成方法。 - 送られてきたテキストデータを受信するテキストデータ受信ステップと、
受信したテキストデータに対してテキスト解析を行い読み情報及び韻律情報を取得するテキスト解析ステップと、
前記韻律情報から、音声合成に必要な物理的な韻律パターンを取得する韻律パターン取得ステップと、
音声素片インデックスを用いて前記読み情報及び韻律パラメータに基づいて音声素片情報を取得する音声素片探索ステップと、
前記音声素片情報をネットワークに送出する音声素片情報送信ステップと、
を実行することを特徴とする音声合成情報処理方法。 - 自己宛に送られて来た音声素片情報を受信する音声素片情報受信手段と、
受信した音声素片情報に基づいて音声素片データベースから音声素片データを読み出す音声素片データ読み出し手段と、
読み出された音声素片データを順に接続して合成音声データを生成する音声素片接続手段と、
前記合成音声データを合成音声として順次出力する音声出力手段と、
を備えることを特徴とするクライアント端末。 - 請求項3記載のクライアント端末において、前記音声素片情報受信手段は音声素片情報に加えて韻律パラメータを受信し、前記音声素片接続手段は読み出された音声素片データを前記韻律パラメータに従って変形処理を行った後に順に接続合成音声データを生成し、生成された接続合成音声データを前記音声出力手段から合成音声として出力することを特徴とするクライアント端末。
- 自己宛に送られて来たテキストデータを受信するテキストデータ受信手段と、
受信したテキストデータに対してテキスト解析を行い読み情報及び韻律情報を取得するテキスト解析手段と、
前記韻律情報から、音声合成に必要な物理的な韻律パラメータを取得する韻律パラメータ取得手段と、
音声素片インデックスを用いて前記読み情報及び韻律パラメータに基づいて音声素片情報を取得する音声素片探索手段と、
前記音声素片情報をネットワークに送出する音声素片情報送信手段と、
を備えることを特徴とする音声合成情報処理サーバ。 - 請求項5記載の音声合成情報処理サーバにおいて、前記音声素片情報送出手段は前記音声素片情報に韻律パラメータを付加して送出することを特徴とする音声合成情報処理サーバ。
- コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータに少なくとも請求項3又は4の何れかに記載のクライアント端末として機能させるクライアント端末プログラム。
- コンピュータが読取可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータに少なくとも請求項5又は6の何れかに記載の音声合成情報処理サーバとして機能させる音声合成情報処理プログラム。
- コンピュータが読み取り可能な記録媒体によって構成され、この記録媒体に少なくとも請求項7記載のクライアント端末プログラム又は請求項8記載の音声合成情報処理プログラムの何れかを記録した記録媒体。
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