JPH0573040B2 - - Google Patents
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- JPH0573040B2 JPH0573040B2 JP59127774A JP12777484A JPH0573040B2 JP H0573040 B2 JPH0573040 B2 JP H0573040B2 JP 59127774 A JP59127774 A JP 59127774A JP 12777484 A JP12777484 A JP 12777484A JP H0573040 B2 JPH0573040 B2 JP H0573040B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pseudo
- power calculation
- walsh transform
- walsh
- band
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 24
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
本発明は簡易形音声分析装置の改良に関する。
＜従来技術とその問題点＞
通常、音声認識装置では、音声波形を分析し、
その分析出力である特徴パラメータの時系列とあ
らかじめ記憶されているパタンとの間で識別計算
を行い、認識結果を求めている。従来、この音声
認識装置に使用されている音声分析方式としてフ
ーリエ変換を用いたバンドパスフイルタ分析があ
つた。この分析では、波形をフーリエ変換しフー
リエスペクトラムを求め、そのパワースペクトル
のある帯域内をまとめバンドパスフイルタの出力
としている。ここでフーリエ変換は Fk＝o-1 Σi=0 xi・exp｛j2πki／Ｎ｝ …(1) で求められ、よく知られているFFTアルゴリズ
ムにより高速に求めることができる。しかしexp
｛j2πki／Ｎ｝を乗算する必要があり、乗算器を備
える必要があつた。 一方、このフーリエ変換を簡略化した変換方式
としてウオルシユ変換があり、このウオルシユ変
換を用いた分析方式が特開昭57−700号明細書
「音声認識装置」に記載されている。このウオル
シユ変換は、フーリエ変換における要素exp
｛j2πki／Ｎ｝を±１へ量子化したものと考えるこ
とができ、フーリエ変換の近似が得られる。ウオ
ルシユ変換における要素は±１であるため加減算
器のみで計算することができ、乗算器が必要でな
いため小形の分析装置を実現することができる。 しかし、ウオルシユ変換方式によるバンドパス
フイルタ分析はフーリエ変換に対する量子化が荒
く、近似が悪い（正弦波を方形波で近似している
ことによる。）ため分析の精度が悪いという欠点
があつた。 ＜発明の目的＞ 本発明の目的は、バンドパスフイルタ分析に用
いるフーリエ変換を多値ウオルシユ変換に置き換
えることにより、フーリエ変換によるバンドパス
フイルタ分析のよりよい近似を得る小型の音声分
析装置、すなわち、より精密なスペクトラムが得
られかつ小型の音声分析装置を提供することにあ
る。 ＜発明の構成＞ 本発明による疑似バンドパスフイルタ分析装置
は、入力信号を多値ウオルシユ変換する多値ウオ
ルシユ変換部と、前記多値ウオルシユ変換部の出
力より疑似パワースペクトルを求めるパワー計算
部と、前記パワー計算部の出力よりｎ個の帯域内
パワーを求める帯域内パワー計算部を有してい
る。 ＜本発明の原理＞ 次に本発明で使用する多値ウオルシユ変換につ
いて説明する。すでに述べた通り、ウオルシユ変
換はフーリエ変換における直交関数系である三角
関数を±１の２値の関数であるウオルシユ関数へ
置き換えたものであり、加減算のみでフーリエ変
換の近似値が得られる。しかし三角関数を±１の
２値関数へ近似させているため、近似度合が悪か
つた。一方、ウオルシユ関数を多値化し複素数化
させることにより簡単な演算でフーリエ変換のよ
りよい近似値が得られる多値ウオルシユ変換装置
が同一出願人から出願された（特願昭58−063186
号明細書）「多値ウオルシユ変換装置」に記載さ
れている。ここで多値ウオルシユ変換の原理につ
いて述べる。 入力時系列を逆２進順に並べた列ベクトルを
Ｘ、多値ウオルシユスペクトルをＷ、変換行列を
Ｃとすれば、 Ｗ＝Ｃ・Ｘ ＝Go・Go-1…G1・Ｘ (6) ｎ回の行列の積として表現できる。ここで各Gi
は(7)，(8)，(9)式により決定される。 Gi＝EixIo-i (7) ただしはクロネツカー積である
その分析出力である特徴パラメータの時系列とあ
らかじめ記憶されているパタンとの間で識別計算
を行い、認識結果を求めている。従来、この音声
認識装置に使用されている音声分析方式としてフ
ーリエ変換を用いたバンドパスフイルタ分析があ
つた。この分析では、波形をフーリエ変換しフー
リエスペクトラムを求め、そのパワースペクトル
のある帯域内をまとめバンドパスフイルタの出力
としている。ここでフーリエ変換は Fk＝o-1 Σi=0 xi・exp｛j2πki／Ｎ｝ …(1) で求められ、よく知られているFFTアルゴリズ
ムにより高速に求めることができる。しかしexp
｛j2πki／Ｎ｝を乗算する必要があり、乗算器を備
える必要があつた。 一方、このフーリエ変換を簡略化した変換方式
としてウオルシユ変換があり、このウオルシユ変
換を用いた分析方式が特開昭57−700号明細書
「音声認識装置」に記載されている。このウオル
シユ変換は、フーリエ変換における要素exp
｛j2πki／Ｎ｝を±１へ量子化したものと考えるこ
とができ、フーリエ変換の近似が得られる。ウオ
ルシユ変換における要素は±１であるため加減算
器のみで計算することができ、乗算器が必要でな
いため小形の分析装置を実現することができる。 しかし、ウオルシユ変換方式によるバンドパス
フイルタ分析はフーリエ変換に対する量子化が荒
く、近似が悪い（正弦波を方形波で近似している
ことによる。）ため分析の精度が悪いという欠点
があつた。 ＜発明の目的＞ 本発明の目的は、バンドパスフイルタ分析に用
いるフーリエ変換を多値ウオルシユ変換に置き換
えることにより、フーリエ変換によるバンドパス
フイルタ分析のよりよい近似を得る小型の音声分
析装置、すなわち、より精密なスペクトラムが得
られかつ小型の音声分析装置を提供することにあ
る。 ＜発明の構成＞ 本発明による疑似バンドパスフイルタ分析装置
は、入力信号を多値ウオルシユ変換する多値ウオ
ルシユ変換部と、前記多値ウオルシユ変換部の出
力より疑似パワースペクトルを求めるパワー計算
部と、前記パワー計算部の出力よりｎ個の帯域内
パワーを求める帯域内パワー計算部を有してい
る。 ＜本発明の原理＞ 次に本発明で使用する多値ウオルシユ変換につ
いて説明する。すでに述べた通り、ウオルシユ変
換はフーリエ変換における直交関数系である三角
関数を±１の２値の関数であるウオルシユ関数へ
置き換えたものであり、加減算のみでフーリエ変
換の近似値が得られる。しかし三角関数を±１の
２値関数へ近似させているため、近似度合が悪か
つた。一方、ウオルシユ関数を多値化し複素数化
させることにより簡単な演算でフーリエ変換のよ
りよい近似値が得られる多値ウオルシユ変換装置
が同一出願人から出願された（特願昭58−063186
号明細書）「多値ウオルシユ変換装置」に記載さ
れている。ここで多値ウオルシユ変換の原理につ
いて述べる。 入力時系列を逆２進順に並べた列ベクトルを
Ｘ、多値ウオルシユスペクトルをＷ、変換行列を
Ｃとすれば、 Ｗ＝Ｃ・Ｘ ＝Go・Go-1…G1・Ｘ (6) ｎ回の行列の積として表現できる。ここで各Gi
は(7)，(8)，(9)式により決定される。 Gi＝EixIo-i (7) ただしはクロネツカー積である
【化】
Li＝diag（１，〔ai〕，〔a2 i〕，…，〔a2i-1 i〕(9)
ただしIiは2i行2i列の単位行列であり、diag（ ）
は括弧内を対角要素とする対角行列である。 ここで〔ai〕は多値化の数によつて決定され、
８値の場合は ai＝exp（j〓／2i），ak i＝exp（j〓）とし 〔exp（j〓）〕＝１ 、０θ＜π／４のとき ＝１＋ｊ、π／４θ＜π／２のとき ＝ｊ 、π／２θ＜3π／４のとき ＝−１＋ｊ、3π／４θ＜πのとき とする。また、16値の場合は 〔exp（j〓）〕＝１、０θ＜π／８のとき ＝１＋１／２ｉ、π／８θ＜π／４のとき ＝１＋ｊ、π／４θ＜3π／８のとき ＝１／２＋ｊ、3π／８θ＜π／２のとき ＝ｊ、π／２θ＜5π／８のとき ＝−１／２＋ｊ 、5π／８θ＜3π／４のとき ＝−１＋ｊ、3π／４θ＜7π／８のとき ＝−１＋１／２ｊ、7π／８θ＜πのとき とする。 また、逆２進順とは自然数を２進表現し、その
桁を逆転させた数を考え、その数の順序に並べる
ことであり、ｎ＝３の場合Ｘ＝（X0，X4，X2，
X6，X1，X5，X3，X7）となる。さらに８値ウオ
ルシユ変換の場合各Giは
は括弧内を対角要素とする対角行列である。 ここで〔ai〕は多値化の数によつて決定され、
８値の場合は ai＝exp（j〓／2i），ak i＝exp（j〓）とし 〔exp（j〓）〕＝１ 、０θ＜π／４のとき ＝１＋ｊ、π／４θ＜π／２のとき ＝ｊ 、π／２θ＜3π／４のとき ＝−１＋ｊ、3π／４θ＜πのとき とする。また、16値の場合は 〔exp（j〓）〕＝１、０θ＜π／８のとき ＝１＋１／２ｉ、π／８θ＜π／４のとき ＝１＋ｊ、π／４θ＜3π／８のとき ＝１／２＋ｊ、3π／８θ＜π／２のとき ＝ｊ、π／２θ＜5π／８のとき ＝−１／２＋ｊ 、5π／８θ＜3π／４のとき ＝−１＋ｊ、3π／４θ＜7π／８のとき ＝−１＋１／２ｊ、7π／８θ＜πのとき とする。 また、逆２進順とは自然数を２進表現し、その
桁を逆転させた数を考え、その数の順序に並べる
ことであり、ｎ＝３の場合Ｘ＝（X0，X4，X2，
X6，X1，X5，X3，X7）となる。さらに８値ウオ
ルシユ変換の場合各Giは
【表】
【表】
となる。これらGiの各行ともゼロでない要素は２
つのみであり高速フーリエ変換で用いられるバタ
フライ演算と同形の演算にて求められることを示
している。このゼロでない要素は（±１，±ｊ）
であるため複素数の加減算のみで実行できる。さ
らに16ウオルシユ変換の場合ゼロでない要素は
（±１，±ｊ），（±１／２，±ｊ），（±１，±１／
２ｊ）で あるためシフト演算と複素数の加減算のみで実行
でき、乗算回路を必要としない。また、この時得
られる多値ウオルシユペクトルのWiとWN-i（Ｎ＝
2n）は共役複素数となる。 本発明による疑似バンドパスフイルタ分析装置
では、以上説明した多値ウオルシユ変換により入
力信号の疑似スペクトルを求め、この疑似スペク
トルをまとめることにより、あらかじめ定められ
た帯域内パワーを求めている。 ＜実施例 １＞ 本発明について実施例に基づきさらに詳細に説
明する。 本発明の第１の実施例は第１図に示すように、
多値ウオルシユ変換部１、パワー計算部２、帯域
内パワー計算部３より構成される。 多値ウオルシユ変換部１は、例えば特願昭58−
063186号明細書に記載されている第５図または第
１０図の構成を取ることができる。入力信号が多
値ウオルシユ変換部１へ入力され、多値ウオルシ
ユ変換され疑似スペクトラムWiが出力される。 パワー計算部２は、疑似スペクトラムWiのパ
ワーを計算する部分であり、第２図に示すように
構成される。パワー計算部２では、始めにアキユ
ムレータ２３がクリアされ、その後多値ウオルシ
ユ変換部１にて求められた疑似スペクトラムWi
の実数部WiRと虚数部WiIが順次入力され乗算器２
１で２乗され、加算器２２とレジスタ２３により
構成されるアキユムレータにてその和が求められ
る。すなわち、疑似パワースペクトラム Pi＝W2 iR＋W2 iI …(10) が計算される。 帯域内パワー計算部３は、Ｋ個に分割された帯
域内の疑似パワースペクトラムの和を求める部分
であり、第３図に示すように構成される。パワー
計算部２にて求められた疑似パワースペクトラム
Piがバツフアメモリ部３１へ一時記憶される。制
御部３６から第５図に示すタイムチヤートに従つ
て発せられる信号ｉと信号ｋにより、バツフアメ
モリ部３１からPiが、重み係数メモリ部３２から
wk iがそれぞれ読み出され、乗算器３３へ入力さ
れる。乗算器３３の出力は加算器３４とレジスタ
３５によつて構成されるアキユムレータにより順
次和が求められる。すなわち、第ｋ番目の帯域内
パワー Bk＝N/2 Σi=1K i Pi …(11) が計算される。ここでWk iはバンドパスフイルタ
の特性を表わす係数で一般に第４図に示すような
値を取る。続いて制御部３６はｋを一つづつ増加
させ、Ｋ個の帯域内パワーすなわちＫ個の疑似バ
ンドパスフイルタの出力が得られる。 ＜実施例 ２＞ 本発明の第２の実施例はパワースペクトルの計
算において乗算器を使用せず絶対値の和として近
似的に求める場合であり、第１の実施例における
パワー計算部２を第６図に示す構成へ変更したも
のである。始めにアキユムレータ２４がクリアさ
れ、その後疑似スペクトラムWiの実数部WiRと虚
数部WiIが順次入力され、絶対値回路２４にてそ
の絶対値が求められ、加算器２３とレジスタ２３
にてその和が求められる。すなわち、疑似パワー
スペクトラム Ｐ＝（WiR）＋（WiI） …(12) が計算される。 ＜実施例 ３＞ 本発明の第３の実施例は、帯域内パワー計算に
おいてバンドパスフイルタの特性を表わす重み係
数を１または０とすることにより乗算器を使用せ
ず求める場合であり、第１の実施例における帯域
内パワー計算部３を第７図に示す構成へ変更した
ものである。制御部３６から第８図に示すタイム
チヤートに従つて発せられる。信号ｉにより第Ｓ
(k)番目より第ｅ(k)番目までの疑似パワースペクト
ラムが読み出され、その和が加算器３４とアキユ
ムレータ３５にて求められる。すなわち、第ｋ番
目の帯域内パワー Bk＝e(k) Σi=s(k) Pi …(13) が計算される。 以上本発明の実施例に基づき説明したが、これ
らの記載は本発明の範囲を限定するものではな
い。特に本発明の実施例では帯域内パワーBkの
計算を(11)式または(13)式で求めているが、(14)式
に示すLOG変換を行う方法、(15)式に示す平方根
を取る方法も採用できることは明白である。 Bk＝log（N/2 Σi=1 ・Pi） Bk＝log（e(k) Σi=s(k) Pi） …(12)
つのみであり高速フーリエ変換で用いられるバタ
フライ演算と同形の演算にて求められることを示
している。このゼロでない要素は（±１，±ｊ）
であるため複素数の加減算のみで実行できる。さ
らに16ウオルシユ変換の場合ゼロでない要素は
（±１，±ｊ），（±１／２，±ｊ），（±１，±１／
２ｊ）で あるためシフト演算と複素数の加減算のみで実行
でき、乗算回路を必要としない。また、この時得
られる多値ウオルシユペクトルのWiとWN-i（Ｎ＝
2n）は共役複素数となる。 本発明による疑似バンドパスフイルタ分析装置
では、以上説明した多値ウオルシユ変換により入
力信号の疑似スペクトルを求め、この疑似スペク
トルをまとめることにより、あらかじめ定められ
た帯域内パワーを求めている。 ＜実施例 １＞ 本発明について実施例に基づきさらに詳細に説
明する。 本発明の第１の実施例は第１図に示すように、
多値ウオルシユ変換部１、パワー計算部２、帯域
内パワー計算部３より構成される。 多値ウオルシユ変換部１は、例えば特願昭58−
063186号明細書に記載されている第５図または第
１０図の構成を取ることができる。入力信号が多
値ウオルシユ変換部１へ入力され、多値ウオルシ
ユ変換され疑似スペクトラムWiが出力される。 パワー計算部２は、疑似スペクトラムWiのパ
ワーを計算する部分であり、第２図に示すように
構成される。パワー計算部２では、始めにアキユ
ムレータ２３がクリアされ、その後多値ウオルシ
ユ変換部１にて求められた疑似スペクトラムWi
の実数部WiRと虚数部WiIが順次入力され乗算器２
１で２乗され、加算器２２とレジスタ２３により
構成されるアキユムレータにてその和が求められ
る。すなわち、疑似パワースペクトラム Pi＝W2 iR＋W2 iI …(10) が計算される。 帯域内パワー計算部３は、Ｋ個に分割された帯
域内の疑似パワースペクトラムの和を求める部分
であり、第３図に示すように構成される。パワー
計算部２にて求められた疑似パワースペクトラム
Piがバツフアメモリ部３１へ一時記憶される。制
御部３６から第５図に示すタイムチヤートに従つ
て発せられる信号ｉと信号ｋにより、バツフアメ
モリ部３１からPiが、重み係数メモリ部３２から
wk iがそれぞれ読み出され、乗算器３３へ入力さ
れる。乗算器３３の出力は加算器３４とレジスタ
３５によつて構成されるアキユムレータにより順
次和が求められる。すなわち、第ｋ番目の帯域内
パワー Bk＝N/2 Σi=1K i Pi …(11) が計算される。ここでWk iはバンドパスフイルタ
の特性を表わす係数で一般に第４図に示すような
値を取る。続いて制御部３６はｋを一つづつ増加
させ、Ｋ個の帯域内パワーすなわちＫ個の疑似バ
ンドパスフイルタの出力が得られる。 ＜実施例 ２＞ 本発明の第２の実施例はパワースペクトルの計
算において乗算器を使用せず絶対値の和として近
似的に求める場合であり、第１の実施例における
パワー計算部２を第６図に示す構成へ変更したも
のである。始めにアキユムレータ２４がクリアさ
れ、その後疑似スペクトラムWiの実数部WiRと虚
数部WiIが順次入力され、絶対値回路２４にてそ
の絶対値が求められ、加算器２３とレジスタ２３
にてその和が求められる。すなわち、疑似パワー
スペクトラム Ｐ＝（WiR）＋（WiI） …(12) が計算される。 ＜実施例 ３＞ 本発明の第３の実施例は、帯域内パワー計算に
おいてバンドパスフイルタの特性を表わす重み係
数を１または０とすることにより乗算器を使用せ
ず求める場合であり、第１の実施例における帯域
内パワー計算部３を第７図に示す構成へ変更した
ものである。制御部３６から第８図に示すタイム
チヤートに従つて発せられる。信号ｉにより第Ｓ
(k)番目より第ｅ(k)番目までの疑似パワースペクト
ラムが読み出され、その和が加算器３４とアキユ
ムレータ３５にて求められる。すなわち、第ｋ番
目の帯域内パワー Bk＝e(k) Σi=s(k) Pi …(13) が計算される。 以上本発明の実施例に基づき説明したが、これ
らの記載は本発明の範囲を限定するものではな
い。特に本発明の実施例では帯域内パワーBkの
計算を(11)式または(13)式で求めているが、(14)式
に示すLOG変換を行う方法、(15)式に示す平方根
を取る方法も採用できることは明白である。 Bk＝log（N/2 Σi=1 ・Pi） Bk＝log（e(k) Σi=s(k) Pi） …(12)
【化】
＜本発明の効果＞
本発明の疑似バンドパスフイルタ分析装置は、
バンドパスフイルタ分析におけるフーリエ変換を
多値ウオルシユ変換へ置き換えることにより、加
減算器等による簡単な演算器で構成できる利点を
持つている。さらにウオルシユ変換を用いた疑似
バンドパスフイルタ分析装置に比較し、より正確
なスペクトラムが得られる利点を持つている。
バンドパスフイルタ分析におけるフーリエ変換を
多値ウオルシユ変換へ置き換えることにより、加
減算器等による簡単な演算器で構成できる利点を
持つている。さらにウオルシユ変換を用いた疑似
バンドパスフイルタ分析装置に比較し、より正確
なスペクトラムが得られる利点を持つている。
第１図は本発明の第１の実施例のブロツク図、
第２図はパワー計算部２のブロツク図、第３図は
帯域内パワー計算部３のブロツク図、第４図はバ
ンドパスフイルタの特性を表す重み係数を示す
図、第５図は帯域内パワー計算部３のタイムチヤ
ート、第６図は第２の実施例のパワー計算部２の
ブロツク図、第７図は第３の実施例の帯域内パワ
ー計算部３のブロツク図、第８図は第３の実施例
の帯域内パワー計算部３のタイムチヤートであ
る。 図において、１……多値ウオルシユ変換部、２
……パワー計算部、３……帯域内パワー計算部、
２１……乗算器、２２……加算器、２３……レジ
スタ、２４……絶対値回路、３１……バツフアメ
モリ部、３２……重み係数メモリ部、３３……乗
算器、３４……加算器、３５……レジスタ、３６
……制御部、である。
第２図はパワー計算部２のブロツク図、第３図は
帯域内パワー計算部３のブロツク図、第４図はバ
ンドパスフイルタの特性を表す重み係数を示す
図、第５図は帯域内パワー計算部３のタイムチヤ
ート、第６図は第２の実施例のパワー計算部２の
ブロツク図、第７図は第３の実施例の帯域内パワ
ー計算部３のブロツク図、第８図は第３の実施例
の帯域内パワー計算部３のタイムチヤートであ
る。 図において、１……多値ウオルシユ変換部、２
……パワー計算部、３……帯域内パワー計算部、
２１……乗算器、２２……加算器、２３……レジ
スタ、２４……絶対値回路、３１……バツフアメ
モリ部、３２……重み係数メモリ部、３３……乗
算器、３４……加算器、３５……レジスタ、３６
……制御部、である。
Claims (1)
- １ 入力信号を多値ウオルシユ変換する多値ウオ
ルシユ変換部と、前記多値ウオルシユ変換部の出
力より疑似パワースペクトルを求めるパワー計算
部と、前記パワー計算部の出力よりｎ個の帯域内
パワーを求める帯域内パワー計算部を持つことを
特徴とする疑似バンドパスフイルタ分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127774A JPS616698A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 疑似バンドパスフイルタ分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127774A JPS616698A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 疑似バンドパスフイルタ分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS616698A JPS616698A (ja) | 1986-01-13 |
| JPH0573040B2 true JPH0573040B2 (ja) | 1993-10-13 |
Family
ID=14968358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59127774A Granted JPS616698A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 疑似バンドパスフイルタ分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS616698A (ja) |
-
1984
- 1984-06-21 JP JP59127774A patent/JPS616698A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS616698A (ja) | 1986-01-13 |
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