Teza doctorat (pdf) - Universitatea Tehnică

Teza doctorat (pdf) - Universitatea Tehnică Teza doctorat (pdf) - Universitatea Tehnică

users.utcluj.ro
from users.utcluj.ro More from this publisher
15.06.2013 Views

164 Cap. 6. Metode de sinteză de voce Metodele de sinteză în domeniul frecvenţă realizează sinteza vocală pe baza unor parametri acustici generaţi în urma aproximării unor caracteristici spectrale din domeniul frecvenţă. Astfel, pentru a realiza sinteza unui text, mai întâi se generează parametrii acustici corespunzători rostirii, şi apoi sunt generate formele de undă ale semnalului vocal [Bur96]. Modelul general al sintezei vorbirii în domeniul frecvenţă este ilustrat în figura 6.2: Rostire ANALIZA Text SINTEZA Unităţi acustice Unităţi lexicale Generare parametri Secvenţe de parametri Figura 6.2. Modelul sintezei în domeniul frecvenţă Baza de date parametrizată Generare forme de undă Rostire În faza de analiză a sintezei din domeniul frecvenţă, unităţile acustice separate din rostirea preliminară sunt parametrizate în funcţie de caracteristicile spectrale ale semnalului vocal. Parametrii sunt apoi înregistraţi în baza de date şi indexaţi în scopul unei regăsiri facile. În faza de sinteză, unităţile lexicale (cuvinte, silabe, foneme) din textul de sintetizat sunt transformate în secvenţe de parametri regăsiţi din baza de date parametrizată. Parametrii acustici sunt ajustaţi în funcţie de prozodia cerută, iar pe baza lor vor fi generate formele de undă corespondente. Avantajul metodelor bazate pe sinteza în domeniul frecvenţă constă în primul rând din posibilitatea realizării facile a aspectelor de prozodie (ritm, accent, intonaţie) prin calculul şi generarea corespunzătoare a parametrilor acustici şi spectrali. Un alt avantaj rezultă din faptul că în baza de date se păstrează nu formele de undă, ca în cazul metodelor din domeniul timp, ci parametrii acustici, ceea ce duce la o mare economie de resurse de memorie şi computaţionale. Ca dezavantaj se poate aminti faptul că parametrizarea rostirii de la intrare în faza de analiză duce la aproximarea semnalului vocal şi ca urmare în faza de reconstrucţie a semnalului de la ieşire vorbirea rezultată va avea o calitate ‚sintetică’, depărtându-se de vorbirea naturală. În continuare se prezintă câteva metode uzuale ce generează rezultate bune în sinteză, atât pentru domeniul frecvenţă cât şi pentru domeniul timp.

6.2. Metode de sinteză în domeniul frecvenţă 165 Cap. 6. Metode de sinteză de voce Ca exemple de metode ce utilizează analiza semnalului vocal în domeniul frecvenţă putem aminti: - metoda de sinteză prin predicţie liniară, ce utilizează pentru generarea semnalului vocal o serie de parametri numiţi coeficienţi de predicţie; - metoda de sinteză formantică, ce utilizează informaţiile despre formanţii spectrali în procesul generării unităţilor acustice. 6.2.1. Sinteza bazată pe predicţie liniară Termenul de predicţie liniară a fost introdus prima dată de către N. Wiener în 1949 ([Wie49], [Har01]), această tehnică fiind folosită într-o gamă largă de aplicaţii. În domeniul cercetării semnalului vocal, această tehnică a fost folosită prima dată de către Itakura şi Saito (în 1968) şi Atal şi Schroeder (în 1968), pentru analiza şi sinteza semnalului vocal [Ave04]. Importanţa predicţiei liniare constă în faptul că sursa de semnal vocal şi caracteristicile ei spectrale pot fi reprezentate în mod exact şi eficient de un număr mic de parametri. În plus, aceşti parametri se obţin prin calcule relativ simple [Tod05]. La început această tehnică a fost dezvoltată cu scopul de a coda semnalul vocal, iar mai apoi a devenit foarte importantă în analiza şi sinteza acestuia [Hu93]. Această metodă de sinteză este cunoscută sub denumirea de sinteză LPC ( Linear Predictive Coding synthesis) şi face parte din categoria sistemelor de analiză-sinteză a semnalului vocal (analysis by synthesis systems). Într-un sistem de analiză-sinteză, unda vocală este sintetizată folosind o sursă de excitaţie şi parametri de articulaţie, care au fost în prealabil extraşi cu ajutorul unui circuit care modelează mecanismul de producere al vorbirii. Modelul sistemului fonator pe care se bazează metoda analizei şi sintezei prin predicţie liniară este modelul ‘sursă-filtru’, model prezentat în figura următoare: F0 Sursă G Filtru variabil H(z) Parametrii tractului vocal Figura 6.3. Modelul producerii vorbirii prin metoda LPC Modelul LPC al producerii vorbirii este generat în concordanţă cu producerea sunetului de către sistemul fonator uman. Astfel, energia sonoră de bază este furnizată de către un semnal de excitaţie, care poate să fie periodic sau neperiodic, în funcţie de sunetul produs (tren de impulsuri periodice pentru cazul vocalelor sau zgomot alb în cazul consoanelor). Pentru un semnal de excitaţie periodic, se furnizează frecvenţa fundamentală F0 ca parametru de intrare în generator. s(n)

164<br />

Cap. 6. Metode de sinteză de voce<br />

Metodele de sinteză în domeniul frecvenţă realizează sinteza vocală pe baza unor<br />

parametri acustici generaţi în urma aproximării unor caracteristici spectrale din domeniul<br />

frecvenţă. Astfel, pentru a realiza sinteza unui text, mai întâi se generează parametrii acustici<br />

corespunzători rostirii, şi apoi sunt generate formele de undă ale semnalului vocal [Bur96].<br />

Modelul general al sintezei vorbirii în domeniul frecvenţă este ilustrat în figura 6.2:<br />

Rostire<br />

ANALIZA<br />

Text<br />

SINTEZA<br />

Unităţi<br />

acustice<br />

Unităţi<br />

lexicale<br />

Generare<br />

parametri<br />

Secvenţe de<br />

parametri<br />

Figura 6.2. Modelul sintezei în domeniul frecvenţă<br />

Baza de date<br />

parametrizată<br />

Generare forme<br />

de undă<br />

Rostire<br />

În faza de analiză a sintezei din domeniul frecvenţă, unităţile acustice separate din<br />

rostirea preliminară sunt parametrizate în funcţie de caracteristicile spectrale ale semnalului<br />

vocal. Parametrii sunt apoi înregistraţi în baza de date şi indexaţi în scopul unei regăsiri facile.<br />

În faza de sinteză, unităţile lexicale (cuvinte, silabe, foneme) din textul de sintetizat sunt<br />

transformate în secvenţe de parametri regăsiţi din baza de date parametrizată. Parametrii acustici<br />

sunt ajustaţi în funcţie de prozodia cerută, iar pe baza lor vor fi generate formele de undă<br />

corespondente.<br />

Avantajul metodelor bazate pe sinteza în domeniul frecvenţă constă în primul rând din<br />

posibilitatea realizării facile a aspectelor de prozodie (ritm, accent, intonaţie) prin calculul şi<br />

generarea corespunzătoare a parametrilor acustici şi spectrali. Un alt avantaj rezultă din faptul că<br />

în baza de date se păstrează nu formele de undă, ca în cazul metodelor din domeniul timp, ci<br />

parametrii acustici, ceea ce duce la o mare economie de resurse de memorie şi computaţionale.<br />

Ca dezavantaj se poate aminti faptul că parametrizarea rostirii de la intrare în faza de<br />

analiză duce la aproximarea semnalului vocal şi ca urmare în faza de reconstrucţie a semnalului<br />

de la ieşire vorbirea rezultată va avea o calitate ‚sintetică’, depărtându-se de vorbirea naturală.<br />

În continuare se prezintă câteva metode uzuale ce generează rezultate bune în sinteză, atât<br />

pentru domeniul frecvenţă cât şi pentru domeniul timp.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!