[공학기술] 음성합성

1. 음성합성 - 도구로서 합성기(syndhesizer)는 성대와 성도로 이루어진 인간의 발화생성 장치를 모델로 함으로써 음성을 생성한다. 합성기의 종류로는 조음 합성기, 포먼트 합성기 등이 있다.

2. 합성기의 종류별 특색

1) 음향 합성기 - 18세기 후반에 켐펠른(Wolfgang von kempelen)이 처음으로 시험용 합성기를 만들었다. 그의 합성기는 주로 나무와 가죽을 사용한 것이었다. 성대와 폐에서 나오는 기류는 풀무로부터 기류에의해 진동하는 read로 모방했다.

2) 전자 합성기 - 20세기 중반에 들어서서 음향합성 분야에 다양한 전자장치들이 나와서 음파를 쉽게 생성하고 측정하고 조작할 수 있게 되었다. 이 장치들은 음성의 두드러진 음향적인특징을 알아내고 소리를 합성하는데 사용되었다. 약 1940년쯤 전화기술자들이 전화가 자료를 전송할 수 있는 용량에 한계가 있다는 사실을 알게 되었다. 그러나 실제적인음성정보는 단지 초당 10-20번 변하는 혀와 입술의 움직임에 의해 만들어 진다. (느린) 조음기관의 활동을 기술하는 자료를 음파를 통해 추출하여 전선으로 더 효과적으로 전달할 수 있다는 사실을 발견 했다. 정보를 다 들은 후에는 조음적인 움직임에 대한 수신된 정보는 합성장치를 조절하여 원래의 음파를 재생성 하는데 사용될 수 있었다. 이것으로 대화 때마다 전송해야 하는 정보를 줄일 수 있게 되고 그래서 여러 대화를 같은 전화선으로 동시에 보낼 수 있게 되었다. 이러한 원리를 기본을 둔 전화 시스템을 분석-합성 시스템 코더 또는 보코더(VOCODER)라고 한다.

3) 채널 보코더 - 초기의 보코더는 소리의 스펙트럼을 별도로 인접한 밴드의 수로 나누는 10개 정도의 여과기를 사용했다. 발화하는 동안음파를 나타내는 스페트럼 상의 변화는 각각의 여과기 통로의 출력 단계에 변화를 일으킨다. 각 여과기에선 성대 주파수와 함께 강도의 변화만이 전달된다. 다 받으면 전송을 끝낸 뒤의 여과기 처럼 여러개의 여과기를 사용하여 발화를 재생성한다. 이런 식으로 원래 소리의 스펙트럼과 거의 유사한 복사본이 만들어 진다.이런 유형을 채널 보코더라 한다. 이것은 주로 분석-합성 전화통신 실험에 사용된다. 다채널 보코드는 음성 스펙트로그래프의 사용에 응용된다. 이러한 스펙트럼 분석은 발화 연구와 음성합성가와 인식기의 설계에 광범위하게 사용된다.

4) 문양재생 - 전기합성 장치를 유용하게 사용할 수 있도록 더욱 편리한 제어기술이 필요하게 되었다. 특히 단어나 구 전체를 합성하는데 필요한 음질의 복잡한 변화를 제공하는 동적인 제어가 필요하게 되었다. 최초의 성공적인 합성기 제어가는 1950년 대의 문양재생기에 의해 제공되었다. 이것은 투명한 밴드에 칠해진 포먼트 궤적을 사용해서 합성기를 제어하는 방식이다.

5) 포먼트 합성기 - 문양재생과 음성 스펙트로그래프를 사용한 연구는 음성을 생성하는데 포먼트가 얼마난 중요한가에 초점을 두었다. 곧 이어 포먼트 합성기가 나오게 되었다.그것은 유성음을 위한 전자음 생성기와무성음을 위한 소음 재생기로 이루어져있고 3-4개의 전기공명회로를 가지고 있다. 공명체들은 여러 개의 포먼트합성기에 연결되거나 아니면 병렬로 연결되어 있다. 연쇄합성기에 있어서 포먼트의 진폭은 장애를 받지않은 성도의 음가로 자동적으로 조정되기 때문에 모음의 합성에 아주 용이하다. 그러나 자음과 비음화된 모음은 병렬 합성기로 모방하는게 더 수월하다.만일 제어용 매개 변수만 정확하게 맞추어 진다면 포먼트 합성기는 고음질의 소리를 생성할 수 있을것이다.

6) 디지털 컴퓨터에 의한 합성 - 포먼트의 공명이 웅하는 소리와 같은 성대소리등 을 모방할 수 있고 음성 연구가들이 쉽게 사용할 수 있는 컴퓨터 프로그램이 개발되었다.

7) 조음 합성기 - 음성을 합성하는 다른 방법은 조음기관들에 대하여 그것이 발화 하는 동안에 어떻게 움직이고 그 움직임이 성도의 모양에 어떻게 변화를 일으킬 수 있는지를 모델화 하는 것이다. 음파는 성도의 모양에서 측정할 수 있는 것이다. 대신에 성도의