JPS60254200A - 音声基本周波数抽出装置 - Google Patents
音声基本周波数抽出装置Info
- Publication number
- JPS60254200A JPS60254200A JP59111224A JP11122484A JPS60254200A JP S60254200 A JPS60254200 A JP S60254200A JP 59111224 A JP59111224 A JP 59111224A JP 11122484 A JP11122484 A JP 11122484A JP S60254200 A JPS60254200 A JP S60254200A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fundamental frequency
- short
- audio signal
- calculation
- unit
- 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.)
- Pending
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- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
＋ａ＋産業上の利用分野
本発明は音声信号の特徴としの基本周波数を抽出するた
めに用いられる音声基本周波数抽出装置に関する。
めに用いられる音声基本周波数抽出装置に関する。
第２図は母音“ａ”を発声したときに得られる音声波形
であり１間しような波形の信号が何回も繰り返されるこ
とが分かる。
であり１間しような波形の信号が何回も繰り返されるこ
とが分かる。
この繰り返し周期はピッチと称され、音の為低を表す特
徴パラメータである。またその逆数は基本周波数と称さ
れ、男性では大体１００ｆｒｚ〜４５０ｔｆｚである。
徴パラメータである。またその逆数は基本周波数と称さ
れ、男性では大体１００ｆｒｚ〜４５０ｔｆｚである。
音声の基本周波数（ピンチ）は発声者の声帯の状態によ
って定まるのに対し、繰り返される各々の波形は声帯よ
り上部位にある発声器官すなわち声道の形によって定ま
り、音素の種類（第２図の例では母音“ａ″）を表す情
報である。
って定まるのに対し、繰り返される各々の波形は声帯よ
り上部位にある発声器官すなわち声道の形によって定ま
り、音素の種類（第２図の例では母音“ａ″）を表す情
報である。
このように基本周波数は声帯に関する重要な情報であり
、音声合成・音声認識あるいは発声訓練等において非常
に有用な情報とし°Ｃ広く用いられている。
、音声合成・音声認識あるいは発声訓練等において非常
に有用な情報とし°Ｃ広く用いられている。
たとえば音声認識においては、まず被認識音声から基本
周波数をめ、これをその音声の特徴として直接に用いる
だけでなく、これによって被認識音声を時間軸に関して
分割し１分割された時間領域の波形を調べることによっ
て、音素単位の音声認識をおこなうためにも用いられる
。
周波数をめ、これをその音声の特徴として直接に用いる
だけでなく、これによって被認識音声を時間軸に関して
分割し１分割された時間領域の波形を調べることによっ
て、音素単位の音声認識をおこなうためにも用いられる
。
また９発声訓練機においては、模範音声と生徒の音声と
の相違を生徒に認識させるために、基本周波数の時間的
変化を図示によって生徒に提示するというような用途に
用いられる。
の相違を生徒に認識させるために、基本周波数の時間的
変化を図示によって生徒に提示するというような用途に
用いられる。
ところで、音声の基本周波数をめるためには。
短区間゛自己相関係数を用いる方法が最も一般的である
。
。
短区間自己相関係数は、系列Ｙの時刻ｔ＝ｐから始まる
Ｎ個のサンプル値を切り出した部分系列を Ｚ ＝ Ｙ／−Ｙ、に／・ ・ ・Ｙ／＋ｓ／−ｔ＝ｚ
、・Ｚ２ ・・ ・ＺＡ／ −−−−−−−−−−ｆｉ
ｌとするき。
Ｎ個のサンプル値を切り出した部分系列を Ｚ ＝ Ｙ／−Ｙ、に／・ ・ ・Ｙ／＋ｓ／−ｔ＝ｚ
、・Ｚ２ ・・ ・ＺＡ／ −−−−−−−−−−ｆｉ
ｌとするき。
ｄ′
〔だだしＮ’＝Ｎ−ｍ、またｍは自己相関の次数で、０
≦ｍ≦（Ｎ−１）） として与えられ、第（２）式の形で表されるものを短区
間自己相関関数と称し、各要素を短区間自己相関係数と
称する。
≦ｍ≦（Ｎ−１）） として与えられ、第（２）式の形で表されるものを短区
間自己相関関数と称し、各要素を短区間自己相関係数と
称する。
このようにして音声信号の系列に対する′短区間自己相
関係数がめられると、経験的に定まるある範囲内のｍｉ
の値に対するψの中の最大値をめ。
関係数がめられると、経験的に定まるある範囲内のｍｉ
の値に対するψの中の最大値をめ。
その次数を”ｔｎａｘとするとき、基本周波数ｆはｆ−
１／ ｍ−、＆ｘ−−−−−−−−−− Ｌ３１として
めることができる。
１／ ｍ−、＆ｘ−−−−−−−−−− Ｌ３１として
めることができる。
とごろで、このような用途に用いる音声基本周波数抽出
装置は、できる限り短時間に所定の抽出を完了するよう
に構成されなければｔらない。
装置は、できる限り短時間に所定の抽出を完了するよう
に構成されなければｔらない。
ｆｂｌ従来の技術
第３図は音声信号基本周波数抽出装置の従来例の構成を
示すブロック図であり２図において、１は話者が発した
音声の時間的変化を電気信号に変換するマイクロホン、
２はマイクロホン１によって得られた音声信号を、たと
えばＱ、１ｍｓ毎にサンプリングするとともに、−２０
４８〜２０４８のデジタル値によって表される音声信号
系列に変換するＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）であり、ＡＤ変換
された音声信号系列はバッファ３に格納される。
示すブロック図であり２図において、１は話者が発した
音声の時間的変化を電気信号に変換するマイクロホン、
２はマイクロホン１によって得られた音声信号を、たと
えばＱ、１ｍｓ毎にサンプリングするとともに、−２０
４８〜２０４８のデジタル値によって表される音声信号
系列に変換するＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）であり、ＡＤ変換
された音声信号系列はバッファ３に格納される。
４はバッファ３に記憶された音声信号系例から。
連続するＮ個のサンプル値を切出し、第（１）式で表さ
れるような短区間音声信号系列を切り出す切出し部、５
は切出し部４によって切り出された短区間音声信号系列
から、第（２）式によって表される０次から（Ｎ−１）
次までの短区間自己相関係数をめる演算部である。
れるような短区間音声信号系列を切り出す切出し部、５
は切出し部４によって切り出された短区間音声信号系列
から、第（２）式によって表される０次から（Ｎ−１）
次までの短区間自己相関係数をめる演算部である。
６は演算部５によって得られたＮ個の短区間自己相関係
数の中から最大値を検出する最大値検出部であり、７は
第（３）式によって基本周波数を算出する逆数器である
。
数の中から最大値を検出する最大値検出部であり、７は
第（３）式によって基本周波数を算出する逆数器である
。
ｔｃ＋発明が解決しようとする問題点
従来例では、第（２）式によって短区間自己相関係数を
めるために、演算部５においては（Ｎ （Ｎ＋１）＋２
〕回の乗算と（Ｎ（Ｎ−１））回の加算がおこなわれる
。
めるために、演算部５においては（Ｎ （Ｎ＋１）＋２
〕回の乗算と（Ｎ（Ｎ−１））回の加算がおこなわれる
。
一方、第２図の例ではピンチ、は約６．５ｍｓであるが
、短区間自己相関係数の演算には９通富、少なくとも３
ピッチ分、たとえば２５ｍ５分の音声信号系列が用いら
れる。
、短区間自己相関係数の演算には９通富、少なくとも３
ピッチ分、たとえば２５ｍ５分の音声信号系列が用いら
れる。
したがって、ＡＤ変換器２におけるサンプリングレート
を１０ＫＨｚとするとＮ＝２５０となり、前記演算のた
めに非常に長時間を要するという問題点があった。
を１０ＫＨｚとするとＮ＝２５０となり、前記演算のた
めに非常に長時間を要するという問題点があった。
ｆｄ１問題点を解決するための手段
本発明になる音声基本周波数抽出装置は、音声信号を自
然数の幕乗に量子化する量子化部と、前記量子化された
信号系列から所定の時間区間の短区間自己相関係数を演
算する演算部と、前記演算によって得られた短区間自己
相関計数の極値を検出する極値検出部とを備えることに
より、短区間自己相関係数の演算に要せられる時間の短
縮を図ったものである。
然数の幕乗に量子化する量子化部と、前記量子化された
信号系列から所定の時間区間の短区間自己相関係数を演
算する演算部と、前記演算によって得られた短区間自己
相関計数の極値を検出する極値検出部とを備えることに
より、短区間自己相関係数の演算に要せられる時間の短
縮を図ったものである。
（２１作用
すなわち本発明では、音声信号を、量子化部において自
然数の幕乗に量子化することによって。
然数の幕乗に量子化することによって。
短区間自己相関係数の演算における乗算をすべて加算に
置き換え今ようようにしたものであり、その結果、演算
に要する時間を大幅に短縮することができる。
置き換え今ようようにしたものであり、その結果、演算
に要する時間を大幅に短縮することができる。
！ｆ）実施例
次に本発明の要旨を第１図に示す実施例によって具体的
に説明する。
に説明する。
第１図ｆａ）は本発明の一実施例の構成を示すブロック
図であり、第２図従来例と共通する符号は同一対象を指
し、その他、２′はマイクロホン１によって得られたア
ナログ信号を０．１ｍｓ毎にサンプリングして、たとえ
ば−２０４８〜２０４８のデジタル値に変換し、さらに
負側はすべてゼロに変換した音声信号系列として出力す
るＡＤ変換器である。
図であり、第２図従来例と共通する符号は同一対象を指
し、その他、２′はマイクロホン１によって得られたア
ナログ信号を０．１ｍｓ毎にサンプリングして、たとえ
ば−２０４８〜２０４８のデジタル値に変換し、さらに
負側はすべてゼロに変換した音声信号系列として出力す
るＡＤ変換器である。
また、８はＡＤ変換器２″によって与えられる音声信号
時系列を自然数“２”の幕乗に量子化する量子化部、５
′は切出し部４によって切り出された短区間音声信号系
列から、第（２）式によって表される０次から（Ｎ−１
）次までの短区間自己相関係数をめる演算部である。
時系列を自然数“２”の幕乗に量子化する量子化部、５
′は切出し部４によって切り出された短区間音声信号系
列から、第（２）式によって表される０次から（Ｎ−１
）次までの短区間自己相関係数をめる演算部である。
すなわち、ＡＤ変換器２′によって得られる音声信号系
列Ｘを Ｘ＝ ｘ、−ｘ２− ・・ｘ−−−−−−−−−−−（
Ｊとすると、量子化部８はこれを ｙ＝ｙ ’ ｙ・°・−−−−−−−−−Ｌ−（５１ｙ
、＝ ２１ｊ、またはＯ−−−−−−−−−−＋６１〔
ただし、０〈すくらいであり ら工は最大の量子化数〕 に変換する。
列Ｘを Ｘ＝ ｘ、−ｘ２− ・・ｘ−−−−−−−−−−−（
Ｊとすると、量子化部８はこれを ｙ＝ｙ ’ ｙ・°・−−−−−−−−−Ｌ−（５１ｙ
、＝ ２１ｊ、またはＯ−−−−−−−−−−＋６１〔
ただし、０〈すくらいであり ら工は最大の量子化数〕 に変換する。
量子化部８によって得られた音声信号系列は−たんバッ
ファ３に記憶され、切出し部４はバッファ、３に記憶さ
れた音声信号系列から、第（１）式によって表されるよ
うな短区間音声信号系列を切り出し、演算部５“に入力
する。
ファ３に記憶され、切出し部４はバッファ、３に記憶さ
れた音声信号系列から、第（１）式によって表されるよ
うな短区間音声信号系列を切り出し、演算部５“に入力
する。
第１図＋ｂ＞は演算部５′の詳細ブロック図であり５■
は切出し部４によって切り出された短区間音声信号系列
を格納するバッファ、■は短区間自己相関係数の次数を
ゼロから（Ｎ−１）まで順次に設定する設定部である。
は切出し部４によって切り出された短区間音声信号系列
を格納するバッファ、■は短区間自己相関係数の次数を
ゼロから（Ｎ−１）まで順次に設定する設定部である。
■はバッファ■に格納された短区間音声信号系列中の要
素のうち、値がゼロの要素を検出する検出部、また、■
および■は、それぞれ後述のような演算をおこなう一次
演算部および二次演算部であり、■は演算結果を格納す
るバッファである。
素のうち、値がゼロの要素を検出する検出部、また、■
および■は、それぞれ後述のような演算をおこなう一次
演算部および二次演算部であり、■は演算結果を格納す
るバッファである。
また■は幕数と自然数“２”の幕乗値との対応を示すテ
ーブルをあらかじめ記憶して置くメ′モリである。
ーブルをあらかじめ記憶して置くメ′モリである。
切出し部４によって切り出された一区間音声信号系列が
バッファ■に格納されると、まず最初に設定部０によっ
て自己相関の次数としてｍ＝ｏが設定され、バッファの
からＺｉが順次に取り出される。
バッファ■に格納されると、まず最初に設定部０によっ
て自己相関の次数としてｍ＝ｏが設定され、バッファの
からＺｉが順次に取り出される。
検出部■はバッファ１から取り出されたＺｉのうち値が
ゼロでないもののみを一次演算部■に送り、−次演算部
■では第（２）式中の乗算（自乗）をおこない、二次演
算部■では第（２）式中の加算と除算とをおこなう。そ
の結果、０次の自己相関係数が得られ、バッファ■に格
納される。
ゼロでないもののみを一次演算部■に送り、−次演算部
■では第（２）式中の乗算（自乗）をおこない、二次演
算部■では第（２）式中の加算と除算とをおこなう。そ
の結果、０次の自己相関係数が得られ、バッファ■に格
納される。
このようにして、０次の自己相関係数が得られると、設
定部■によってｍ＝ｌが設定され、同様にして１次の自
己相関係数が得られてへソファ■に格納される。
定部■によってｍ＝ｌが設定され、同様にして１次の自
己相関係数が得られてへソファ■に格納される。
以下同様にして（Ｎ−１）次までの自己相関係数がめら
れたあと、従来例と同様にして、最大値検出部６および
逆数器７によって基本周波数がめられる。
れたあと、従来例と同様にして、最大値検出部６および
逆数器７によって基本周波数がめられる。
メモリ■には２次の表に例示するように、ＩＩ数と自然
数“２”の幕乗値との対応を示すテーブルが記憶されて
おり、−次演算部■はこのテーブルを参照することによ
り〔Ｚｉｘｚｉ、〕の演算を加算・ によっておこなう
ことができる。
数“２”の幕乗値との対応を示すテーブルが記憶されて
おり、−次演算部■はこのテーブルを参照することによ
り〔Ｚｉｘｚｉ、〕の演算を加算・ によっておこなう
ことができる。
表
幕数 ２の幕乗値
１
２
４
８
、、ａｘ２ｗａｘ
また上記実施例では、Ｚ またはＺ のいずれかがゼロ
の場合には（Ｚ； Ｘ Ｚ７＋Ｊの演算を全くおこなわ
ない。したがって演算部５′における演算に要する時間
を大幅に短縮することができる。
の場合には（Ｚ； Ｘ Ｚ７＋Ｊの演算を全くおこなわ
ない。したがって演算部５′における演算に要する時間
を大幅に短縮することができる。
（幻発明の効果
以上、実施例によって説明したように２本発明によれば
音声の基本周波数の抽出に要する時間を大幅に短縮でき
るほか、演算部の構成を簡略化できる等の効果が得られ
る。
音声の基本周波数の抽出に要する時間を大幅に短縮でき
るほか、演算部の構成を簡略化できる等の効果が得られ
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図。
第２図は音声信号の例。
第３図は従来例の構成を示すブロック図である。
図において。
２と２′はＡＤ変換器、４は切出し部。
５と５°は演算部、 ６は最大値検出部７は逆数器であ
る。 寥１ 図
る。 寥１ 図
Claims (2)
- （１）音声信号を自然数の幕乗に量子化する量子化部と
、前記量子化された信号系列から所定の時間区間の短区
間自己相関係数を演算する演算部と。 前記演算によって得られた短区間自己相関係数の極値を
検出する極値検出部とを備えることを特徴とする音声基
本周波数抽出装置。 - （２）前記量子化部は前記音声信号の半波信号を量子化
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の音声基本周波数抽出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59111224A JPS60254200A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 音声基本周波数抽出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59111224A JPS60254200A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 音声基本周波数抽出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60254200A true JPS60254200A (ja) | 1985-12-14 |
Family
ID=14555682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59111224A Pending JPS60254200A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 音声基本周波数抽出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60254200A (ja) |
-
1984
- 1984-05-31 JP JP59111224A patent/JPS60254200A/ja active Pending
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