DE2323108C2

DE2323108C2 - Verfahren zur Ermittlung der Grundfrequenz eines wenigstens zeitweise periodischen Signals

Info

Publication number: DE2323108C2
Application number: DE19732323108
Authority: DE
Inventors: Claus Ing.(grad.) 8000 München Balzereit
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-12-18
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE2323108A1

Description

40

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Grundfrequenz eines wenigstens zeitweise periodischen Signales, insbesondere eines Sprachsignales, das durch Begrenzung des Frequenzbandes die Grundfrequenz nicht mehr enthält, bei welchem Verfahren die Grundfrequenzsprünge vermindert werden.

Zur Durchführung eines solchen Verfahrens wird beim Hauptpatent davon Gebrauch gemacht, den zeitlichen Abstand der einzelnen periodischen »Schwingungspakete« zu messen. Hierzu wird das Signal um mehrere aufeinanderfolgende Zeitabschnitte verzögert, die erzeugten zeitverzogerten Signale mit jeweils ein und demselben gerade vorliegenden Momentanwert des Eingangssignals und der Differenzbildung verglichen und die Verzögerungs/eit desjenigen zeitverzögerten Signals, das den ersten auftretenden unter einem vorgegebenen Minimalschwellenwert liegenden Differenzpegel liefert als die der Grundfrequenz entsprechende Periodendauer weiter verwendet.

Die F i g. I zeigt den typischen Spannungsverlauf eines stimmhaften Lautes, wobei erkennbar ist, daß sich die einzelnen Schwingungspakete mit der Periode der Gnindfrequenz 11 wiederholen. Um die Periode der Grundfrequenz 11 zu bestimmen, wird das Sprachsignal verzögert und das verzögerte Sprachsignal mit dem iinvcrzögcrten Sprachsignal verglichen. Dieser Vergleich wird für eine Reihe von verzögerten Sprachsignalen durchgeführt und nimmt deshalb eine gewisse Zeit, beispielsweise 20 Millisekunden in Anspruch. Während dieser Zeit kann es in bestimmten Fällen zu einer Änderung der Grundfrequenz kommen, so daß gelegentlich Meßfehler auftreten, die auf Fehlentscheidungen beruhen. Zu allerdings sehr seltenen Fehlentscheidungen bei hohen Sprachfrequenzen kann es auch dadurch kommen, daß der Vergleich zwischen dem verzögerten und dem unverzögerten Sprach..ignal nur für bestimmte diskrete Verzögerungszeiten durchgeführt wird und, falls man von einer ungleichmäßigen Aufteilung der Verzögerungszeiten absieht, sich dadurch eine geringere Auflösung bei hohen Frequenzen ergibt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, bei dem die Auswirkungen der vorerwähnten Fehlentscheidungen eingeschränkt sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die zu einem Zeitpunkt festgestellte Grundfrequenz mit der unmittelbar vorher festgestellten Grundfrequenz verglichen und das Vorzeichen sowie der Absolutwert der Differenzfrequenz festgestellt wird, daß der Absolutwert der Differenzfrequenz mit einer voreingestellten maximal zulässigen Differenzfrequenz verglichen wird, daß im Falle, daß der Absolutwert der festgestellten Differenzfrequenz gleich oder kleiner der vorgewählten zulässigen Differenzfrequenz ist. die zuletzt festgestellte Frequenz als Grundfrequenz ausgegeben wird und daß im Falle, daß der Absolutwert der Differenzfrequenz größer als die voreingestellte zulässige Differenzfrequenz ist, die vor der letzten festgestellten Frequenz ermittelte Frequenz, jedoch um die zulässige Differenzfrequenz entsprechend den Vorzeichen erhöht oder erniedrigt, als Grundfrequenz ausgegeben wird.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt also darin, daß die möglichen Sprünge der Grundfrequenz auf ein bestimmte« Maß beschränkt sind und sich so eine »Grundfrequenzgiaitung« ergibt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, d^ß eine mit diesem Verfahren betriebene Anordnung /ur Ermittlung der Grundfrequenz wesentlich unempfindlicher gegen Störungen ist. Die Erfindung soll im folgenden an Hand des in der Fig. 2 dargestellten Flußdiagramms noch näher erläutert werden. Die zum Abtastzeilpunkt ρ festgestellte Grundfreqiienz fp wird mit der /um Abtastzeitpunkt ρ — I festgestellten Grundfrequenz f(p — I) verglichen und die Differenzfrequenz Af nach Betrag und Vorzeichen festgestellt. Wie weiter dargestellt ist. wird anschließend die Differenz zwischen dem Betrag der festgestellten Differen/frequenz Af und der zulässigen Differenzfrequenz AfX gebildet. Ist die festgestellte Differenzfrequenz ihrem Betrage nach kleiner oder gleich der zulässigen Differenzfrequenz, dann wird die zum Zeitpunkt ρ festgestellte Grundfrequenz als neue Grundfrequenz f abgegeben. Im vorliegenden Falle wurde bei einem Grundfrequen/bereich von 70 ... 200 Hz eine zulässige Differenzfrequenz AfX von 10 H/ gewählt. Erprobungen haben ergeben, daß dies ein optimaler Wert hinsichtlich Natürlichkeit der Sprache einerseits und Fehlerfreiheit andererseits ist; bei einer zulässigen Differenzfrequenz von 3 Hz ergab sich beispielsweise eine außerordentlich monotone und damit unnatürliche Sprache nach der Sprachsynthese.

Ist der Beirag der festgestellten Differenzfrequen/. Af größer als die zulässige Differenzfrequenz AfX, dann

wird für die weitere hnueiicidung auch Jas Vorzeichen der Differenzfrequenz Af berücksichtigt. In diesen Fällen wird bei einer positiven Differenzfrequenz Δί eine Grundfrequenz f abgegeben, die sich aus der Grundfrequenz f(p-\) zum Zeitpunkt p-1 erhöht, um die zulässige Differenzfrequenz Af\ zusammensetzt.

während bei einer negativen Differenzfrequenz Af die zum Zeitpunkt ρ — I ermittelte Grundfrequenz f(p—\) um die zulässige Differenzfrequenz Afi verringert als neue Grundfrequenz abgegeben wird.

Die ermittelte Grundfrequenz /"dient anschließend zum Abtastzeitpunkt ρ + 1 als neue Bezugsfrequenz.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Ermittlung der Grundfrequenz eines wenigstens zeitweise periodischen Signales, insbesondere eines Sprachsignales, das durch Begrenzung des Frequenzbandes die Grundfrequenz nicht mehr enthält, bei dem das Signal um mehrere aufeinanderfolgende Zeitabschnitte verzögert wird, bei dem ferner die erzeugten zeitverzögerten Signale mit jeweils ein und demselben gerade iu vorliegenden Momentanwert des Eingangssignals unter Differenzbildung verglichen werden und bei dem die Verzögerungszeit desjenigen zeitverzögerten Signals, das den ersten auftretenden unter einem vorgegebenen Minimalschwellenwert liegenden Differenzpegel liefert, als die der Grundfrequenz entsprechende Periodendauer weiterverwendet wird, nach Patent 20 62 589, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Zeitpunkt festgestellte Grundfrequenz (f_p) mit der unmittelbar vorher festgesteJi'en Grundfrequenz (f_p _ ;) verglichen und das Vorzeichen sowie der Absolutwert der Differenzfrequenz (Af) festgestellt wird, daß der Absolutwert der Differenzfrequenz mit einer voreingestellten maximal zulässigen Differenzfrequen/. (AfX) 2*> verglichen wird, daß im Falle, daß der Absolutwert der festgestellten Differenzfrequenz (Af) gleich oder kleiner der vorgewählten zulässigen Differenzfrequenz (Af X) ist, die zuletzt festgestellte Frequenz (f_p) als Grundfrequenz ausgegeben wird und daß im 3a Falle, daß der Absolutwerf der Differenzfrequenz größer als Hie voreingestellte zulässige Differenzfrequenz (AfX) ist. die vor der letzten festgestellten Frequenz (Q ermittelte Frei,jenz (f_p _ ₍), jedoch um die zulässige Di^fferenz.'requenz (AfX) entsprechend η den Vorzeichen erhöht oder ■ niedrig!, als Grundfrequenz ausgegeben wird.