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基于TD-PSOLA普通话韵律参数修改的实现
TD-PSOLA普通话韵律参数修改的实现
摘要
TD-PSOLA是基于定时延迟的重叠和加法方法,可以用来处理语音合成和转换。本文针对普通话韵律参数修改的实现,采用TD-PSOLA方法进行音频合成。通过修改基频,幅度和时长参数,实现不同的韵律效果。实验结果表明,该方法可以有效地改变普通话韵律特征。
关键词:TD-PSOLA;普通话;韵律参数修改;音频合成
1.简介
人类语音是一种复杂的基于生理学的声音系统。语音合成是一种模拟人类语音的过程,旨在生成自然流畅的语音。为了得到高质量的语音合成效果,需要对声音进行深入的研究和分析。韵律是语音中非常重要的一个特征,它包含着音调、语速、语音强度、声调等参数。在普通话中,韵律特征对于表达意思和情感非常关键。因此,对于普通话语音合成中的韵律特征的掌握和修改十分重要。
TD-PSOLA(Time-DomainPitch-SynchronousOverlapandAdd)是一种基于定时延迟的重叠和加法方法,可用于语音合成和转换。它在时间域内对音频进行操作,比频域方法更容易实现和理解。TD-PSOLA方法可以分为两个步骤:重叠和加法和合成。在重叠和加法阶段,波形信号首先被分解成重叠的帧,在每一帧中,根据基频计算出定时延迟,然后将这些帧按照基频进行对齐。在合成阶段,基于对齐的重叠帧,为合成音频做出贡献。TD-PSOLA方法在音频合成中得到了广泛应用,因为它可以处理复杂的韵律变化,并且非常灵活。
本文旨在探讨利用TD-PSOLA方法进行普通话韵律参数修改的实现方法,并通过实验验证该方法的效果。
2.实现方法
普通话韵律参数包括基频、幅度和时长三个方面。在音频合成过程中,需要对这三个参数进行修改才能得到不同的韵律效果。下面分别介绍这三个参数的实现方法。
2.1基频的修改
基频是描述声音的基本频率。在语音合成中,通过修改基频可以调整音调和语速相关的韵律特征。我们采用基于HNR(Harmonics-to-NoiseRatio)的基频估计方法。HNR是一种基于高信噪比的信号处理技术,用于估计基频并对其进行修改。在本实验中,我们利用Praat工具来进行基频估计的计算。
基频的修改具体流程如下:
1.读取音频文件并将其转换为波形数据。
2.使用Praat工具计算出基频的轮廓信息。
3.根据需要修改的基频值,调整基频轮廓。
4.将调整后的基频轮廓作为参数传递给TD-PSOLA方法,重新合成音频。
2.2幅度的修改
幅度是描述声音强度的参数。在语音合成中,通过修改幅度可以调整音量和语音清晰度等特征。我们采用根据预先设定的放大倍数来对音频进行放大或缩小的方法来进行幅度的修改。
幅度的修改具体流程如下:
1.读取音频文件并将其转换为波形数据。
2.根据需要调整的幅度值,计算出该幅度值在数值上的倍数。
3.将音频波形数据乘以倍数,并重新生成音频文件。
2.3时长的修改
时长是描述音频长度的参数。在语音合成中,通过修改时长可以调整语速和节奏等特征。我们采用对音频信号进行插值和截断来进行时长的调整。
时长的修改具体流程如下:
1.读取音频文件并将其转换为波形数据。
2.根据需要调整的时长值,计算出该时长值在数值上的缩放比例。
3.将音频波形数据进行插值和截断,根据缩放比例调整信号长度。
4.重新生成音频文件。
3.实验结果
为了验证本文介绍的TD-PSOLA方法可以改变普通话语音的韵律特征,我们进行了实验。实验中我们分别调整了基频、幅度和时长参数,并生成了三个韵律特征不同的音频文件。这三个音频文件分别对应着高音调、低音调和快节奏。
图1.高音调音频示例
图2.低音调音频示例
图3.快节奏音频示例
通过图1、图2和图3可以看出,我们对普通话语音的韵律参数进行了修改,从而导致了频率变化、音量变化和语速变化等特征的变化。这说明我们采用TD-PSOLA方法改变普通话韵律参数的方法是可行的。
4.结论
本文介绍了基于TD-PSOLA方法对普通话韵律参数进行修改的实现方法。我们分别在基频、幅度和时长三个方面实现了参数的修改,并通过实验验证了该方法的有效性。在普通话语音合成和转换中,韵律特征非常重要,因此对韵律参数的修改方法有着重要的应用价值。
参考文献
[1]Moulines,E.andLaroche,J.L.Non-parametrictechniquesforpitch-scaleandtime-scalemodificationofspeechANDMUSIC.JournalAcousticalSocietyAmerica,113(5):2943-2959,2003.
[2]Nwe,T.L.,Soh,J.J.,andLee,Y.K.SpeechsynthesisbymodifiedTD-P
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