JPH0679237B2 - 音声ピツチ周波数抽出装置 - Google Patents
音声ピツチ周波数抽出装置Info
- Publication number
- JPH0679237B2 JPH0679237B2 JP60148888A JP14888885A JPH0679237B2 JP H0679237 B2 JPH0679237 B2 JP H0679237B2 JP 60148888 A JP60148888 A JP 60148888A JP 14888885 A JP14888885 A JP 14888885A JP H0679237 B2 JPH0679237 B2 JP H0679237B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pitch
- peak
- autocorrelation coefficient
- time delay
- maximum
- 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.)
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- Electronic Switches (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は実時間で音声のピッチ周波数を高精度のもとに
抽出し得るようにした音声ピッチ周波数抽出装置に関す
るものである。
抽出し得るようにした音声ピッチ周波数抽出装置に関す
るものである。
〈従来の技術〉 ピッチ周波数は、音声の基本的なパラメータのひとつで
あり、特に音声生成モデルに基づいた線形予測法による
高能率符号化伝送係においては特に重要なパラメータで
あり、従来から種々のピッチ抽出アルゴリズムが提案さ
れている。
あり、特に音声生成モデルに基づいた線形予測法による
高能率符号化伝送係においては特に重要なパラメータで
あり、従来から種々のピッチ抽出アルゴリズムが提案さ
れている。
そのなかで、例えば自己相関係数を用いて音声のピッチ
周波数を求める方式のものは、ピッチ周波数に当たる遅
延時間以外では自己相関係数は小さな値を取り、ピッチ
周波数に当たる遅延時間では大きなピークをもつことに
より、その大きなピークを検索することによって音声の
ピッチ周波数を求めるものである。
周波数を求める方式のものは、ピッチ周波数に当たる遅
延時間以外では自己相関係数は小さな値を取り、ピッチ
周波数に当たる遅延時間では大きなピークをもつことに
より、その大きなピークを検索することによって音声の
ピッチ周波数を求めるものである。
特に近年、飛躍的な集積回路技術の発達によって、乗算
を高速に行なえるようになり、簡単な回路で安価に自己
相関を用いた実時間ピッチ周波数抽出装置を作ることが
できるようになった。
を高速に行なえるようになり、簡単な回路で安価に自己
相関を用いた実時間ピッチ周波数抽出装置を作ることが
できるようになった。
一方、特に実時間の分析合成系などにおいて高速性が要
求される場合には、ピッチの存在する範囲の周波数帯域
にダウンサンプリングを施すことによって高速化を計る
場合が多い。
求される場合には、ピッチの存在する範囲の周波数帯域
にダウンサンプリングを施すことによって高速化を計る
場合が多い。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、高速化を計るためにダウンサンプリング
を行なうと周波数分解能が低下し、算出される自己相関
係数の間隔が粗くなり正確なピッチ抽出ができなくなる
という問題点があり、実時間の分析合成系等における高
速化に適した音声ピッチ周波数抽出装置の開発が望まれ
ていた。
を行なうと周波数分解能が低下し、算出される自己相関
係数の間隔が粗くなり正確なピッチ抽出ができなくなる
という問題点があり、実時間の分析合成系等における高
速化に適した音声ピッチ周波数抽出装置の開発が望まれ
ていた。
第４図は従来のピッチ周波数分析装置の構成例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
第４図において、10は原波形入力端子、11は原波形入力
端子10に入力された波形の自己相関係数を取るための自
己相関器、12は自己相関器11により得られた自己相関係
数の最大ピークを検出するためのピーク検出器、13はさ
らに精度良く最大ピークの位置を推定するための放物線
内挿補間器、14は以上の処理によって得られたピッチ信
号を出力する出力線である。
端子10に入力された波形の自己相関係数を取るための自
己相関器、12は自己相関器11により得られた自己相関係
数の最大ピークを検出するためのピーク検出器、13はさ
らに精度良く最大ピークの位置を推定するための放物線
内挿補間器、14は以上の処理によって得られたピッチ信
号を出力する出力線である。
上記のような構成において入力端子10に入力する原波形
には色々なものが用いられている。たとえば原音声波
形、残差波形、さらにはこれら音声波形、残差波形にダ
ウンサンプリングを施したものなどがある。特に音声波
形にダウンサンプリングを施した後、低次の分析の後の
残差波形の一次低域強調を原波形として用いたものはSI
FTアルゴリズムとして知られている。
には色々なものが用いられている。たとえば原音声波
形、残差波形、さらにはこれら音声波形、残差波形にダ
ウンサンプリングを施したものなどがある。特に音声波
形にダウンサンプリングを施した後、低次の分析の後の
残差波形の一次低域強調を原波形として用いたものはSI
FTアルゴリズムとして知られている。
第５図は、従来のアルゴリズムによるピッチ抽出誤り例
を示したものである。
を示したものである。
第５図において、ピッチ誤りを起こすのは、自己相関係
数の分解能が低いため、実際にはピークが大きいのは丸
で囲んだＡの部分であるが、Ｂの部分が最大のピークで
あると推定したために半ピッチ周波数誤りを起こしてい
る。このような誤りは、計算量を軽減するためにピッチ
が存在する周波数範囲に限定した場合によく起こる。例
えばSIFTアルゴリズムでは音声波形を2khzにダウンサン
プリングしているため、自己相関係数の分解能の低下に
よる誤りが見られる。
数の分解能が低いため、実際にはピークが大きいのは丸
で囲んだＡの部分であるが、Ｂの部分が最大のピークで
あると推定したために半ピッチ周波数誤りを起こしてい
る。このような誤りは、計算量を軽減するためにピッチ
が存在する周波数範囲に限定した場合によく起こる。例
えばSIFTアルゴリズムでは音声波形を2khzにダウンサン
プリングしているため、自己相関係数の分解能の低下に
よる誤りが見られる。
本発明は、このような点にかんがみて創案されたもの
で、上記した従来の欠点を除去した、より高精度な音声
ピッチ周波数抽出装置を提供することを目的としてい
る。
で、上記した従来の欠点を除去した、より高精度な音声
ピッチ周波数抽出装置を提供することを目的としてい
る。
〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の音声ピッチ周波数抽
出装置は、入力波形の自己相関係数を算出する手段と、
所定の時間遅れ位置での上記求められた自己相関係数の
最大値を検出する手段と、上記最大値での時間遅れ位置
近傍の自己相関係数に基づいて函数近似によって自己相
関係数のピーク値と時間遅れ位置を推定する手段と、上
記最大値の時間遅れ位置の半分、あるいは倍の少なくと
もいずれかの時間遅れ位置近傍での自己相関係数の最大
値を検出すると共に該最大値での時間遅れ位置近傍の自
己相関係数に基づいて函数近似によって自己相関係数の
ピーク値と時間遅れ位置を推定する手段と、上記推定さ
れた各ピーク値を比較してその最大値を検出して該最大
値の時間遅れ位置をピッチ周期と決定する手段とを備え
たことを特徴とする。
出装置は、入力波形の自己相関係数を算出する手段と、
所定の時間遅れ位置での上記求められた自己相関係数の
最大値を検出する手段と、上記最大値での時間遅れ位置
近傍の自己相関係数に基づいて函数近似によって自己相
関係数のピーク値と時間遅れ位置を推定する手段と、上
記最大値の時間遅れ位置の半分、あるいは倍の少なくと
もいずれかの時間遅れ位置近傍での自己相関係数の最大
値を検出すると共に該最大値での時間遅れ位置近傍の自
己相関係数に基づいて函数近似によって自己相関係数の
ピーク値と時間遅れ位置を推定する手段と、上記推定さ
れた各ピーク値を比較してその最大値を検出して該最大
値の時間遅れ位置をピッチ周期と決定する手段とを備え
たことを特徴とする。
〈作用〉 上記のような構成により、本発明では、ピークの函数近
似によって自己相関係数の分解能を近似的に上げること
が可能となり、その結果、より高精度なピッチ周波数の
抽出を行なうことが出来る。
似によって自己相関係数の分解能を近似的に上げること
が可能となり、その結果、より高精度なピッチ周波数の
抽出を行なうことが出来る。
即ち、第５図に示した従来におけるピッチ抽出誤りの例
において、本発明のようにＡの部分も函数近似を行ない
その最大の推定値と比較すれば、従来の誤りが取り除か
れることになる。従来のこのような分解能の低下による
誤りは特に女性の場合の半ピッチ周波数誤りに多く見ら
れるが、倍ピッチ周波数のみでなく、更に半ピッチ周波
数にあたる２倍の遅延時間のピークにおいても函数近似
を行ない、その最大の推定値と比較することによって、
更にこれらの誤りが本発明にしたがって取り除かれるこ
とになる。
において、本発明のようにＡの部分も函数近似を行ない
その最大の推定値と比較すれば、従来の誤りが取り除か
れることになる。従来のこのような分解能の低下による
誤りは特に女性の場合の半ピッチ周波数誤りに多く見ら
れるが、倍ピッチ周波数のみでなく、更に半ピッチ周波
数にあたる２倍の遅延時間のピークにおいても函数近似
を行ない、その最大の推定値と比較することによって、
更にこれらの誤りが本発明にしたがって取り除かれるこ
とになる。
〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明の一実施例としてのピッチ抽出器の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
第１図において、20は原波形入力端子、21に原波形入力
端子20に入力された波形の自己相関係数を取るための自
己相関器、22は自己相関器21によって得られた自己相関
係数の出力される出力線、23は出力線22上に得られた自
己相関係数の最大ピークの位置を検出するための最大ピ
ーク検出器、24はピーク検出器23で得られた自己相関係
数の最大ピーク位置の半分近傍から倍ピッチ周波数にあ
たるピークを検出し、そのピークの位置及びピークの値
を推定するための倍ピッチ函数近似器、25はピーク検出
器23で得られた自己相関係数の最大ピークの位置及びピ
ークの値を推定するための函数近似器、26は更にピーク
検出器23で得られた自己相関係数の最大ピーク位置の倍
近傍から半ピッチ周波数にあたるピークを検出し、その
ピークの位置及びピークの値を推定するための半ピッチ
函数近似器、27は倍ピッチ函数近似器24、函数近似器25
及び半ピッチ函数近似器26によって推定された３つのピ
ークの値を比較し、最大のピークの値により推定ピーク
最大値を検出し正しいピッチの位置を決定するための比
較器、28は以上の処理によって得られたピッチ信号を出
力する出力線である。
端子20に入力された波形の自己相関係数を取るための自
己相関器、22は自己相関器21によって得られた自己相関
係数の出力される出力線、23は出力線22上に得られた自
己相関係数の最大ピークの位置を検出するための最大ピ
ーク検出器、24はピーク検出器23で得られた自己相関係
数の最大ピーク位置の半分近傍から倍ピッチ周波数にあ
たるピークを検出し、そのピークの位置及びピークの値
を推定するための倍ピッチ函数近似器、25はピーク検出
器23で得られた自己相関係数の最大ピークの位置及びピ
ークの値を推定するための函数近似器、26は更にピーク
検出器23で得られた自己相関係数の最大ピーク位置の倍
近傍から半ピッチ周波数にあたるピークを検出し、その
ピークの位置及びピークの値を推定するための半ピッチ
函数近似器、27は倍ピッチ函数近似器24、函数近似器25
及び半ピッチ函数近似器26によって推定された３つのピ
ークの値を比較し、最大のピークの値により推定ピーク
最大値を検出し正しいピッチの位置を決定するための比
較器、28は以上の処理によって得られたピッチ信号を出
力する出力線である。
上記の如き構成により、原波形入力端子20に与えられた
信号は自己相関器21に入力され、この自己相関器21によ
って入力波形の自己相関係数が求められる。自己相関器
21で得られた自己相関係数は出力線22を介して最大ピー
ク検出器23に与えられ、最大ピーク検出器23によって自
己相関係数の最大ピークの位置が検出される。この最大
ピークの位置情報は倍ピッチ函数近似器24に与えられ、
この最大ピークの位置情報を受けた倍ピッチ函数近似器
24は（最大ピーク位置）/2にもとずいて自己相関係数の
最大ピーク位置の半分近傍から倍ピッチ周波数にあたる
ピークを検出すると共に、このピークの位置及びピーク
の値を推定する。また上記の最大ピークの位置情報は函
数近似器25に与えられ、この最大ピークの位置情報を受
けた函数近似器25は、この最大ピークの位置及びピーク
の値を推定する。更に上記の最大ピークの位置情報は半
ピッチ函数近似器26に与えられ、この最大ピークの位置
情報を受けた半ピッチ函数近似器26は（最大ピーク位
置）×２にもとずいて自己相関係数の最大ピーク位置の
倍近傍から半ピッチ周波数にあたるピークを検出すると
共に、このピークの位置及びピークの値を推定する。
信号は自己相関器21に入力され、この自己相関器21によ
って入力波形の自己相関係数が求められる。自己相関器
21で得られた自己相関係数は出力線22を介して最大ピー
ク検出器23に与えられ、最大ピーク検出器23によって自
己相関係数の最大ピークの位置が検出される。この最大
ピークの位置情報は倍ピッチ函数近似器24に与えられ、
この最大ピークの位置情報を受けた倍ピッチ函数近似器
24は（最大ピーク位置）/2にもとずいて自己相関係数の
最大ピーク位置の半分近傍から倍ピッチ周波数にあたる
ピークを検出すると共に、このピークの位置及びピーク
の値を推定する。また上記の最大ピークの位置情報は函
数近似器25に与えられ、この最大ピークの位置情報を受
けた函数近似器25は、この最大ピークの位置及びピーク
の値を推定する。更に上記の最大ピークの位置情報は半
ピッチ函数近似器26に与えられ、この最大ピークの位置
情報を受けた半ピッチ函数近似器26は（最大ピーク位
置）×２にもとずいて自己相関係数の最大ピーク位置の
倍近傍から半ピッチ周波数にあたるピークを検出すると
共に、このピークの位置及びピークの値を推定する。
上記倍ピッチ函数近似器24、函数近似器25及び半ピッチ
函数近似器26によってそれぞれ推定された３つのピーク
の値は比較器27に入力されて、その大小が比較される。
比較器27は比較結果にもとずいて、推定ピーク最大値を
検出して正しいピッチの位置を決定し、その決定したピ
ッチ位置情報はピッチ信号として出力端28に出力され
る。なお、倍ピッチ函数近似器24は、最大ピーク位置の
半分近傍より正のピークを検出するが、検出されなかっ
た場合には函数近似を行なわず、ピーク値として−１を
出力し次段の比較器27によって倍ピッチ周波数に当たる
部分をピッチと判定しないようにする。同様に、半ピッ
チ函数近似器26においても最大ピーク位置の倍近傍から
半ピッチ周波数にあたるピークを検出するが、検出され
なかった場合には函数近似を行なわず、ピーク値として
−１を出力する。
函数近似器26によってそれぞれ推定された３つのピーク
の値は比較器27に入力されて、その大小が比較される。
比較器27は比較結果にもとずいて、推定ピーク最大値を
検出して正しいピッチの位置を決定し、その決定したピ
ッチ位置情報はピッチ信号として出力端28に出力され
る。なお、倍ピッチ函数近似器24は、最大ピーク位置の
半分近傍より正のピークを検出するが、検出されなかっ
た場合には函数近似を行なわず、ピーク値として−１を
出力し次段の比較器27によって倍ピッチ周波数に当たる
部分をピッチと判定しないようにする。同様に、半ピッ
チ函数近似器26においても最大ピーク位置の倍近傍から
半ピッチ周波数にあたるピークを検出するが、検出され
なかった場合には函数近似を行なわず、ピーク値として
−１を出力する。
上記第１図に示した本発明に係るピッチ抽出器では、精
度よくピッチの値を推定するために函数近似器24,25及
び26を用いているが、計算量軽減のために第４図に示し
た装置におけるSIFTアルゴリズムの放物線内挿器13と同
じように、函数近似器として放物線内挿補間器を用いる
ことができる。
度よくピッチの値を推定するために函数近似器24,25及
び26を用いているが、計算量軽減のために第４図に示し
た装置におけるSIFTアルゴリズムの放物線内挿器13と同
じように、函数近似器として放物線内挿補間器を用いる
ことができる。
放物線内挿補間は、第２図に示すように自己相関係数の
ピークの時間遅れτの値をＢ、その前後τ−１及びτ＋
１の値をそれぞれＡ及びＣとし、２次の放物線内挿近似
を用いると、そのピークを与える推定値Ｅは、 によって与えられる。
ピークの時間遅れτの値をＢ、その前後τ−１及びτ＋
１の値をそれぞれＡ及びＣとし、２次の放物線内挿近似
を用いると、そのピークを与える推定値Ｅは、 によって与えられる。
第３図にこの放物線内挿補間を行なう放物線内挿補間器
の構成例を示すブロック図であり、乗算器31,32,33、加
減算器34,35及び割算器36によって、上記推定値Ｅを算
出するように構成している。
の構成例を示すブロック図であり、乗算器31,32,33、加
減算器34,35及び割算器36によって、上記推定値Ｅを算
出するように構成している。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、従来に比べ、余り
計算量を増加することなしにより正確な音声のピッチ周
波数を抽出することができる。特女性の声の正確なピッ
チ周波数を抽出することができる。また、標本化周波数
を単に上げる方法に比較して演算量が減少し、装置を簡
略化することができる。
計算量を増加することなしにより正確な音声のピッチ周
波数を抽出することができる。特女性の声の正確なピッ
チ周波数を抽出することができる。また、標本化周波数
を単に上げる方法に比較して演算量が減少し、装置を簡
略化することができる。
第１図は本発明に係るピッチ抽出器の構成を示すブロッ
ク図、第２図は放物線内挿近似の例を示す図、第３図は
放物線内挿近似器の構成例を示すブロック図、第４図は
従来のピッチ抽出器の構成例を示すブロック図、第５図
は従来のピッチ抽出誤りの例を説明するための図であ
る。 20……原波形入力端子、21……自己相関器、22……自己
相関係数出力線、23……最大ピーク検出器、24……倍ピ
ッチ函数近似器、25……函数近似器、26……半ピッチ函
数近似器、27……比較器、28……ピッチ信号出力線。
ク図、第２図は放物線内挿近似の例を示す図、第３図は
放物線内挿近似器の構成例を示すブロック図、第４図は
従来のピッチ抽出器の構成例を示すブロック図、第５図
は従来のピッチ抽出誤りの例を説明するための図であ
る。 20……原波形入力端子、21……自己相関器、22……自己
相関係数出力線、23……最大ピーク検出器、24……倍ピ
ッチ函数近似器、25……函数近似器、26……半ピッチ函
数近似器、27……比較器、28……ピッチ信号出力線。
Claims (1)
- 【請求項１】入力波形の自己相関係数を算出する手段
と、 所定の時間遅れ位置での上記求められた自己相関係数の
最大値を検出する手段と、 上記最大値での時間遅れ位置近傍の自己相関係数に基づ
いて函数近似によって自己相関係数のピーク値と時間遅
れ位置を推定する手段と、 上記最大値の時間遅れ位置の半分、あるいは倍の少なく
ともいづれかの時間遅れ位置近傍での自己相関係数の最
大値を検出すると共に該最大値での時間遅れ位置近傍の
自己相関係数に基づいて函数近似によって自己相関係数
のピーク値と時間遅れ位置を推定する手段と、 上記推定された各ピーク値を比較してその最大値を検出
して該最大値の時間遅れ位置をピッチ周期と決定する手
段と を備えたことを特徴とする音声ピッチ周波数抽出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148888A JPH0679237B2 (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 音声ピツチ周波数抽出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148888A JPH0679237B2 (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 音声ピツチ周波数抽出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS629399A JPS629399A (ja) | 1987-01-17 |
| JPH0679237B2 true JPH0679237B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=15462945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60148888A Expired - Lifetime JPH0679237B2 (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 音声ピツチ周波数抽出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679237B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101599272B (zh) * | 2008-12-30 | 2011-06-08 | 华为技术有限公司 | 基音搜索方法及装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5648691A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-01 | Hitachi Ltd | Sound analyzer |
-
1985
- 1985-07-05 JP JP60148888A patent/JPH0679237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS629399A (ja) | 1987-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |