본 논문에서는 단위음소로 다이폰을 사용하여 음성을 합성하는 방법에 관하여 기술한다. 음성 합성은 기본적으로 단위음소들의 연결을 통하여 이루어지는데, 이때 발생하는 가장 큰 문제점은 두 단위음소 사이의 연결부분에서 불연속이 발생하는 것이다. 이 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 포만트 궤적뿐 아니라 스펙트럼의 분포특성과 인간의 청각적인 특성을 반영하여 스펙트럼을 완만화하는 방법을 제안한다. 즉, 제안하는 방법은 단위음소의 연결 구간에서 인간의 청각신경 특성을 고려하여 완만화의 양과 범위를 결정한 다음, 두 다이폰 경계의 스펙트럼 분포를 시간에 따라 가중치를 다르게 주어 스펙트럼 완만화를 수행한다. 이 방법은 불연속을 제거하며 완만화로 인하여 발생할 수 있는 음성의 왜곡을 최소화한다. 제안하는 방법의 성능을 평가하기 위하여 ETRI 음성 DB 샘플과 개인별로 자체 녹음한 총 20여개의 문장에서 추출한 약 500여 개의 다이폰에 대하여 실험을 수행하였다.
This paper explores the perceptual relevance of acoustical correlates of emotional speech by using formant synthesizer. The focus is on the role of mean pitch, pitch range, speed rate and phonation type when it comes to synthesizing emotional speech. The result of this research is backing up the traditional impressionistic observations. However it suggests that some phonation types should be synthesized with further refinement.
When listening the various speech synthesis systems developed and being used in our country, we find that though the quality of these systems has improved, they lack naturalness. Moreover, since the voice color of these systems are limited to only one recorded speech DB, it is necessary to record another speech DB to create different voice colors. 'Voice Color' is an abstract concept that characterizes voice personality. So speech synthesis systems need a voice color control function to create various voices. The aim of this study is to examine several factors of voice color control rules for the text-to-speech system which makes natural and various voice types for the sounding of synthetic speech. In order to find such rules from natural speech, glottal source parameters and frequency characteristics of the vocal tract for several voice colors have been studied. In this paper voice colors were catalogued as: deep, sonorous, thick, soft, harsh, high tone, shrill, and weak. For the voice source model, the LF-model was used and for the frequency characteristics of vocal tract, the formant frequencies, bandwidths, and amplitudes were used. These acoustic parameters were tested through multiple regression analysis to achieve the general relation between these parameters and voice colors.
음성인식, 합성 및 분석과 같은 음성신호처리 분야에 있어서 기본주파수 즉, 피치를 정확히 검출하는 것은 중요하다. 그러나 포만트의 영향과 천이진폭의 영향 때문에 음성신호로부터 정확한 피치검출은 매우 어렵다. 따라서 본 논문에서는 음소의 천이나 변동의 영향이 적은 주파수 영역에서 스펙트럼을 평탄화함으로써 포만트의 영향을 제거한 후 피치를 검출한다. 본 논문에서는 새로운 스펙트럼 평탄화 기법을 제안하고 기존의 방법인 LPC법, 켐스트럼법과 비교하여 어느 정도의 우수성을 보이는지 평가하였다. 또한 각각의 방법을 적용하여 기본주파수 (피치)를 검출한 결과는 제안한 방법이 우수함을 보여주고 있다.
본 論文에서는 포르만트 VOCODER를 구성하여 한국어 음성합성에 대한 연구를 보고하였다. 음성 합성 파라메터로서는 1) 스펙트럼 모멘트법으로 구한 포르만트 F1, F2, F3 및 평균성도 길이에서 설정한 F4, F5. 2) AMDF를 이용한 최적 Comb법으로 구한 피치 주파수, 3) 단시간 평균에너지와 단시간 평균 진폭 4) Fant가 발표한 포르만트 주파수에서 대역폭 결정식, 5) 단시간 영교차율에 의한 유/무성 결정. 6) Rosenberg가 제시한 음원파형. 7) 가우시안 백색잡음원이다. 합성 결과는 원음성과 매우 잘 일치함을 보였다.
음성의 음질 향상(Speech Enhancement)을 위한 여러 가지 방법 중에서 주파수 차감법(Spectral Subtraction)은 계산량이 적기 때문에 현재 실시간으로 Speech Enhancement를 할 수 있는 가장 적절한 방법이다. 그러나, 이 방법은 원래의 입력음성에 없던 새로운 잡음을 만들어내는 큰 단점이 있는데, 이를 제거하기 위해 많은 연구가 되어오고 있다. 이러한 연구의 방향은 대부분 주변프레임 또는 주변의 주파수 성분과의 평균을 통해 피크값을 무디게 해 줌으로써 새로 생긴 튀는 잡음을 감소시키는 것이다. 이런 방법은 음성자체의 정보 또한 평균이 되어버리게 하는 새로운 단점을 낳는데, 이런 현상은 무성음구간에서 특히 심각해진다. 본 논문에서는 입력음성의 LPC 분석으로 백색필터(Whitening Filter)를 구성하여 이를 통과시킨 잔류신호(Residual)를 주파수 차감하여 얻은 새로운 잔류신호를 역 필터링하여(Synthesis Filter) 개선된 음성을 얻는 방법을 제안하였다. 제안된 알고리듬은, 주파수 차감시 포만트(Formant)의 정보가 더 유지 될 수 있기 때문에 잔류잡음을 줄일 수 있다. 청취 테스트 결과 제안한 방법이 기존의 방법보다 잔류잡음을 더 줄이는 사실을 확인할 수 있었다.
한글 자음을 sona-grap로 부터 얻은 음성 pattern으로 주파수분석적인 방법으로 정밀분석한다는 것은 지극히 곤란한 것이며 주파수합성적인 방법으로 연구해야 할 문제임을 알았다. 그래서 자음 주파수영역을 분석추출하였으며, 전자음에 후독하는 $\mid$ㅏ$\mid$의 format가 조음방법과 조음위치와 대응해서 변화하는 상태를 주로 관찰하였다.
본 논문에서는 음성합성 과정에서 음성유닛을 연결할 때 모음의 결합부분에서 포만트의 불일치로 일어나는 부자연스러운 합성음이 발생되는 문제점을 개선하기 위해서 앞에 오는 음성 유닛과 뒤에 오는 합성 유닛의 포만트 변경에 관한 방법을 제안한다. 요즘에 연구되는 코퍼스 방식에선 에너지와 피치와 음순지속시간 등을 기준으로 유닛을 선택한 후 연결하지만, 스펙트럼의 불일치가 이루어진다. 이런 스펙트럼의 불일치는 음질의 저하를 유도한다. 그래서 앞 음성유닛의 연결부분의 일정부분과 뒤 음성 유닛의 연결부분의 일정부분의 포만트를 천이시켜 일치시켜줌으로써 음질을 향상시켰다. 음성신호를 FFT한 후 magnitude와 phase를 분리한 후 앞 음성의 연결부분의 magnitude와 뒷 음성의 연결부분의 magnitude를 기준으로 linear interpolation한 값을 목표치로 이동하고 다시 합하여 원 신호를 복원하는 방식으로 포만트를 변경시켰다.
본 논문에서는 해금 소리의 시간에 따른 변화를 사실적으로 묘사하기 위해 캡스트럼 분석을 이용한 전통 악기 해금의 스펙트럼 모델링을 제안한다. 정확한 캡스트럼 분석 결과를 얻기 위해 프레임 사이즈는 입력 신호의 3주기로 하였고 포만트 추출에 더 많은 캡스트럼 계수를 활용하였다. 정현파 성분 합성 과정에서 대역통과 필터의 차단주파수를 공명점 별로 유동적으로 조절하고 노이즈 성분에 남아있는 피크 성분들을 제거하는 과정을 추가하여 성능을 향상시켰다. 음 높이의 변화를 판단하기 위해 입력 프레임을 묵음구간, 어택구간, 지속구간으로 분류하였고 기본주파수에 따라 프레임 사이즈를 가변적으로 조절하였으며 지속구간에서의 기본주파수 검출 오류를 수정함으로써 정확도를 향상시켰다. 해금 연주 전문가의 청취테스트를 통해 원음과 합성음이 96~100 % 유사하다는 평가 결과를 얻었다.
The aim of this study is to synthesize pathological breathy voice and to make a cepstral peak prominence (CPP) table following breathiness ranks by cepstral analysis to supplement reliability of the perceptual auditory judgment task. KlattGrid synthesizer included in Praat was used. Synthesis parameters consist of two groups, i.e., constants and variables. Constant parameters are pitch, amplitude, flutter, open phase, oral formant and bandwidth. Variable parameters are breathiness (BR), aspiration amplitude (AH), and spectral tilt (TL). Five hundred sixty samples of synthetic breathy vowel /a/ for male were created. Three raters participated in ranking of the breathiness. 217 were proved to be inadequate samples from perceptual judgment and cepstral analysis. Finally, 343 samples were selected. These CPP values and other related parameters from cepstral analysis are classified under four breathiness ranks (B0~B3). The mean and standard deviation of CPP is $16.10{\pm}1.15$ dB(B0), $13.68{\pm}1.34$ dB(B1), $10.97{\pm}1.41$ dB(B2), and $3.03{\pm}4.07$ dB(B3). The value of CPP decreases toward the severe group of breathiness because there is a lot of noise and a small quantity of harmonics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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