DE602004008592T2

DE602004008592T2 - Bestimmung einer gemeinsamen Quelle zweier harmonischer Komponenten

Info

Publication number: DE602004008592T2
Application number: DE200460008592
Authority: DE
Inventors: Frank Joublin; Martin Heckmann
Original assignee: Honda Research Institute Europe GmbH
Current assignee: Honda Research Institute Europe GmbH
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2024-07-28
Also published as: DE602004008592D1; CN1707610A; CN1707610B

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zur Bestimmung ob zwei Frequenzkomponenten von einer gemeinsamen Grundfrequenz stammen. Diese Technik kann beispielsweise für die Trennung von akustischen Schallquellen in monauralen Aufnahmen auf Basis ihrer Basis-Grundfrequenzen verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Gebiet der Akustik beschränkt, sondern kann auch auf andere Signale angewandt werden, wie solchen, die von Drucksensoren stammen.
Hintergrund
Wenn akustische Aufnahmen vorgenommen werden sind oft mehrere Schallquellen gleichzeitig vorhanden. Diese können unterschiedliche Sprachsignale, Geräusch (z.B. von Gebläsen) oder ähnliche Signale sein. Für eine weitere Analyse der Signale ist es zunächst notwendig, diese sich beeinflussenden Signale voneinander zu trennen. Herkömmliche Anwendungen sind Sprachanalyse oder akustische Szenen-Analyse. Es ist wohl bekannt, dass harmonische Signale in dem menschlichen Hörsystem auf Basis ihrer Grundfrequenz getrennt werden können (vgl. A. Bregman. Auditory Scene Analysis. MIT Press, 1990). Hierbei ist bemerkenswert, dass ein Sprachsignal im allgemeinen viele stimmhafte und folglich harmonische Abschnitte aufweist.
Bei herkömmlichen Ansätzen wird das Eingangssignal mittels Band-Passfiltern in unterschiedliche Frequenzbänder aufgeteilt, und in einer späteren Stufe wird für jedes Band zu jedem Zeitpunkt ein Hinweis-Wert in dem Bereich von 0 und 1 für dieses Band berechnet, um von einer gegebenen Grundfrequenz zu stammen (eine einfache einheitliche Entscheidung kann interpretiert werden, derart, dass binäre Hinweis-Werte verwendet werden). So vorgenommen erhält man eine dreidimensionale Beschreibung des Signals, mit der Achse: Grundfrequenz, Frequenzband und Zeit. Eine derartige Art der Darstellung ist auch in dem menschlichen Hörsystem aufzufinden (vgl. G. Langner, H. Schulze, M. Sams, und P. Heil, The topographic representation of periodicity pitch in the auditory cortex. Proc. of the NATO Adv. Study Inst. on Comp. Hearing, pages 91–97, 1998). Basierend auf diesen zuvor berechneten Hinweis-Werten können Gruppen von Bändern mit gemeinsamer Grundfrequenz gebildet werden. Folglich sind in jeder Gruppe nur die Oberschwingungen vorhanden, die aus einer Grundfrequenz hervorgehen und daher zu einer Schallquelle gehören. Auf diese Weise kann die Trennung der Schallquellen durchgeführt werden.
Ein entscheidender Schritt bei der Trennung von Schallquellen ist die Bestimmung, ob zwei Oberschwingungen aus einer Grundfrequenz hervorgehen und folglich aus einer einzigen Schallquelle. Bei herkömmlichen Ansätzen des Standes der Technik wird dies mittels der Autokorrelationsfunktion vorgenommen (vgl. G. Hu and D. Wang. Monaural speech segregation based on pitch tracking and amplitude. IEEE Trans. On Neural Networks, Vol. 15, No. 5, ff. 1135–1150, Sept. 2004). Für jedes Frequenzband wird die Autokorrelation bestimmt, und Frequenzen, die sich in einer harmonischen Beziehung befinden, werden Maxima in dem Verzögerungs-Bereich teilen. Hierbei tritt auch ein Maximum bei der Verzögerung entsprechend der Frequenz der Oberschwingung und Vielfachen dieser Verzögerung auf. In „Separation of Harmonic Sound Sources Using Sinusoidal Modeling", ICASSP 2000, ff 765–768, Vritanen et. al. betrachtet Spektrallinien nach einer Fourier-Transformation, und berechnet alle möglichen harmonischen Beziehungen zwischen Paaren von Spektrallinien.
Auch biologische Prinzipien zur Ermöglichung der Schallquellen-Trennung sind bekannt (vgl. B. Moore An Introduction to the Psychology of Hearing. Fifth Edition, Academic Press, 2003).
Gegenstand der Erfindung
In Anbetracht des Vorhergehenden ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine wirksamere Technik zur Trennung von Signalquellen (z.B. Schallquellen) vorzuschlagen.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein wirksames Verfahren bereitzustellen und zwar ein Verfahren zu Bestimmung, ob zwei Oberschwingungen aus einer Grundfrequenz hervorgehen, und ob zwei Frequenzbänder von einer einzigen Quelle (z.B. Schallquelle) stammen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ersetzt die Verwendung der Autokorrelationsfunktion gemäß dem Stand der Technik durch eine Technik, die Phasenangleichung genannt wird, d.h. eine Synchronisation mit der Phase des Eingangssignals.
Die Erfindung schlägt die Verwendung der Null-Durchgänge der Signale im Rahmen der Ermittlung vor, um die Synchronisation mit der Phase zu erhalten. Vorliegend können entweder nur Null-Durchgänge vom Negativen zum Positiven oder vom Positiven zum Negativen oder beide verwendet werden. Prinzipiell können auch andere Punkte der sinusförmigen Kurve, wie die Maxima oder Minima oder die Schnittpunkte mit einem konstanten Wert ebenfalls verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Ansprüche
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Hinweis-Werts vorgeschlagen, das erfasst, ob zwei Bandpass-Signale Oberschwingungen einer gemeinsamen Grundfrequenz sind. Das Verfahren basiert auf der harmonischen Beziehung, der von den Basis-Bandpassfiltern erfassten Frequenzen, und der Auswertung des Abstands der signifikanten Stellen des sinusförmigen Signals, z.B. der Null-Durchgänge oder der Maxima oder der Minima oder der Grenzwert-Überschreitungen des Signals, wobei die Auswertung des Abstands dieser signifikanten Stellen die Durchführung einer Selbst-Synchronisation zwischen den beiden Oberschwingungen umfasst, gemäß einer Prüfung, welche die frequenzabhängige Verzögerung kompensiert, eingeführt durch den Stimmtrakt in dem Fall von Sprachsignalen.
Insbesondere kann der gemessene Abstand über eine nicht lineare Funktion auf Hinweis-Werte in dem Bereich von 0 und 1 abgebildet werden.
Alle Signale können ferner mit allen Signalen verglichen werden, die mögliche Grundfrequenzen sind, und alle möglichen Oberschwingungen können miteinander verglichen werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren ferner die Schritte des Erzeugens eines Sperrsignals falls eine Übereinstimmung ermittelt wird, die auch eine Übereinstimmung mit einer unterschiedlichen Oberschwingung bilden kann, wobei niedrigere Grundfrequenzen und ihre Übereinstimmungen höhere Grundfrequenzen sperren.
(z.B. die Beziehung'f₀, 4f₀ unterdrückt f₀' = 2f₀, 2f₀' = 4f₀).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem zusätzlich die Hinweis-Werte von Oberschwingungen von einer nicht-dominanten Grundfrequenz, die jedoch in einer harmonischen Beziehung zu der dominanten Grundfrequenz steht, zu der dominanten Grundfrequenz und der zugehörigen Oberschwingung verschoben werden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zusätzlich ein Übersprechen zwischen benachbarten Bandpassfilter-Kanälen durch Verwenden eines „Mexican-Hat"-Filters entlang der Frequenzachse unterdrückt wird.
Gemäß der Erfindung wird ferner ein Computer-Programmprodukt bereitgestellt, das dazu ausgebildet ist, die vorhergehenden Verfahren zu implementieren, wenn es auf einer Computervorrichtung abläuft.
Schließlich ist die Erfindung gerichtet auf die Verwendung der vorhergehenden Verfahren für die Trennung von akustischen Schallquellen in monauralen Aufnahmen auf Basis ihrer Basis-Grundfrequenz.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und mögliche Anwendungen der zugrunde liegenden Erfindung werden dem Fachmann aus den untergeordneten Ansprüchen sowie der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Figuren der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Hierin zeigt,
1 wie man zwei aus einem Eingangssignal gefilterte Frequenzbänder gemäß der vorliegenden Erfindung erhält,
2 zeigt die signifikanten Stellen des Frequenzbands für die vorliegende Erfindung, und
3 ist ein Flussdiagramm zur Bestimmung gemäß der vorliegenden Erfindung, ob zwei Frequenzkomponenten von einer gemeinsamen Grundfrequenz stammen,
4 ist ein Blockdiagramm eines Systems zur Bestimmung eines Hinweis-Wert des gemeinsamen Ursprungs von zwei harmonischen Signalen gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt zwei Frequenzbänder 14, 15, die aus einem Eingangssignal 11 gefiltert wurden, wobei die Erfindung bestimmt, ob die zwei Frequenzbänder 14, 15 von der gleichen Grundfrequenz stammen. Hierbei kann das Frequenzband 14 auch die Grundfrequenz enthalten. Nichtsdestotrotz muss die aktuelle Grundfrequenz nicht in dem Vergleich vorhanden sein, da der Vergleich auch nur zwischen harmonischen Signalen bzw. Oberschwingungen durchgeführt werden kann. Diese Eigenschaft ermöglicht auch den Vergleich in Signalen, welche die Grundfrequenz nicht enthalten, wie es für einige Sprachsignale der Fall sein kann.
Wenn bestimmt wird, ob zwei Signale 14, 15 aus einer einzelnen Quelle hervorgehen, werden nur Filterbänder verglichen, die in einer harmonischen Beziehung sind. Daher ist die harmonische Ordnung, welche die beiden Signale möglicherweise haben können, im Voraus bekannt, derart, dass die folgenden drei Parameter bekannt sind, wenn berechnet wird, ob die zwei Signale 14, 15 von der gleichen Grundfrequenz stammen, wobei das Signal 14 die folgende Grundfrequenz enthalten kann:

– f₀, welche die Frequenz der Grundfrequenz ist, auf die der Vergleich basiert,
– f_x = (x + 1)·f₀, welche die Frequenz des ersten Signals 14 ist, das möglicherweise die x^te Oberschwingung bzw. Harmonische der Grundfrequenz ist, und
– f_y = (y + 1)·f₀, welche die Frequenz des zweiten Signals 15 ist, das möglicherweise die y^te bzw. Harmonische der Grundfrequenz ist.

Das Eingangssignal 11, das beispielsweise ein akustisches Signal ist, wird den zwei Bandpass-Filtern 12, 13 zugeführt. Jeder Bandpass 12, 13 überträgt nur Frequenzen innerhalb eines bevorzugt schmalen Bandes um die Frequenzen f_x beziehungsweise f_y. Die resultierenden Signale 14, 15 sind die beiden Filterbänder, die in einer zu prüfenden harmonischen Beziehung sind.
Tatsächlich verfolgt die Phasenangleichung genannte Technik der vorliegenden Erfindung das Ziel einer Synchronisation mit der Phase des Eingangssignals. Dies wird erreicht durch Auswerten des Abstands zwischen signifikanten Stellen der Filterbänder 14, 15.
2 veranschaulicht mögliche signifikante Stellen für die Erfindung, z.B. die Null-Durchgänge der Signale 14, 15 von negativen zu positiven Werten 21 und/oder von positiven zu negativen Werten 22, die lokalen Maxima-Werte 23 und/oder Minima-Werte 24, und den Schnittpunkt der Signale 14, 15 mit einer Konstanten c von niedrigeren zu höheren Werten 25 und/oder umgekehrt 26.
Gemäß der Erfindung wird verglichen, ob signifikante Stellen, z.B. die Null-Durchgänge, in den beiden Filterbändern 14, 15 der zugrundeliegenden Ermittlung synchron sind. Dies kann durch Messen durchgeführt werden, z.B. des Abstands zwischen Null-Durchgängen in den beiden zu prüfenden Filterbändern 14, 15. So vorgenommen, ist zu berücksichtigen, dass für höhere Oberschwingungen Null-Durchgänge näher zusammen sind als für die Grundfrequenz.
2 zeigt die Null-Durchgangs-Abstände T_zc0 T_zc2 für unterschiedliche Frequenzen. Zwei Signale, die eine Frequenz f₀ und f₂ = 3f₀ aufweisen, werden als die Grundfrequenz beziehungsweise die entsprechende zweite Oberschwingung betrachtet. Der Null-Durchgangs-Abstand T_zc2 des Signals f₂ wird dreimal kleiner sein als der Null-Durchgangs-Abstand T_zc0 des Signals f₀.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 erläutert, wie gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt wird, ob zwei Signale nur aus einer einzigen Quelle hervorgehen.
Wie in 3 dargestellt, wird in einem ersten Schritt 31 das Eingangssignal 11 gefiltert, um die beiden zu prüfenden Frequenzbänder 14, 15 zu erzeugen.
In einem zweiten Schritt 32, 33 wird der Abstand der signifikanten Stellen für die beiden Signale 14, 15 gemessen. Ein wichtiger Parameter hierbei ist die Anzahl von aufeinanderfolgenden signifikanten Stellen, die zu berücksichtigen sind. Da die Frequenz der Signale 14, 15 unterschiedlich ist, ist die Anzahl der Stellen für jedes Signal angepasst. Die Anzahl der Stellen N_x für das Band f_x = (x + 1)f₀ wird erhalten durch Betrachten der potenziellen harmonischen Ordnung des Frequenzbands gemäß der Gleichung: Nx = N0(x + 1), wobei

– N₀ und N_x die Anzahl der signifikanten Stellen des Bandes f₀ beziehungsweise f_x = (x + 1)f₀ sind, für welche der Abstand gemessen wird, und
– x die potenzielle harmonische Ordnung des Frequenzbandes f_x für das Grundfrequenz-Band f₀ ist.

In einem dritten Schritt 36 werden die gemessenen Abstände 34, 35 durch Berechnen ihres Unterschieds 37 verglichen. Falls der berechnete Unterschied 37 kleiner ist als ein gegebener Grenzwert, wird angenommen, dass die beiden Frequenzbänder 14, 15 Oberschwingungen der gleichen Grundfrequenz sind, wobei das Frequenzband 14 auch diese Grundfrequenz sein kann.
In einem vierten Schritt 38 wird der berechnete Unterschied 37 z.B. mittels einer Gauß-Funktion auf einen Hinweis-Wert 39 in dem Bereich von 0 bis 1 abgebildet, wobei dieser Hinweis-Wert 39 den Umstand wiedergibt, dass die beiden Frequenzbänder 14, 15 Oberschwingungen der gleichen Grundfrequenz sind oder nicht.
4 veranschaulicht ein System zur Bestimmung eines Hinweis-Werts des gemeinsamen Ursprungs von zwei Oberschwingungs-Signalen bzw. harmonischen Signalen gemäß der Erfindung. Das Blockdiagramm zeigt eine Filter-Bank 41, die verwendet wird, um selektiv das Eingangssignal in Frequenzbänder zu filtern. Von den Ausgaben der Filter-Bank 41 werden zwei harmonische Signale ausgewählt 42: eine niedrigere Oberschwingung 14 f_x = (x + 1)f₀ und eine höhere Oberschwingung 15 f_y = (y + 1)f₀.
Jede gefilterte Oberschwingung 14, 15 wird in einen Null-Durchgangs-Detektor 43, 44 beziehungsweise in einen Integrator 45, 46 überführt. Die Verwendung der Null-Durchgangs-Detektoren 43, 44 ist auf den Umstand bezogen, dass die zu messenden signifikanten Stellen Null-Durchgänge sind. Andere Ausführungsformen der Erfindung umfassen Detektoren, die dazu ausgebildet sind, andere signifikante Stellen zu verfolgen, wie die lokalen Maxima 23, die lokalen Minima 24 und/oder Schnittpunkte der Signale 14, 15 mit einer Konstanten c von niedrigeren zu höheren Werten 25 und/oder von höheren zu niedrigeren Werten 26.
Die erfassten Null-Durchgänge 43, 44 werden zu den Integratoren 45, 46 geführt, um den Abstand von N_x bzw. N_y signifikanten Stellen zu messen. Ein Komparator 47 vergleicht die durch die Integratoren 45, 46 ausgegebenen Größenwerte. Eine nicht lineare Funktion 48 erzeugt dann einen Hinweis-Wert 39 auf Basis dieses Vergleichs 47. Die nicht lineare Funktion 48 ist z.B. eine Gaußfunktion, welche den Vergleich 47 auf einen Hinweis-Wert 39 in dem Bereich von 0 bis 1 abbildet.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei die zu messenden signifikanten Stellen die Null-Durchgänge sind.
Es wird vorgeschlagen, den erwarteten Abstand der Basis-Grundfrequenz als eine Basis für die Messung zu verwenden. Für die beiden Frequenzbänder 14, 15 wird der Abstand zwischen so vielen Null-Durchgängen, wie wir von der harmonischen Ordnung der zu untersuchenden Signale erwarten, gemessen (z.B. Startend von einem Null-Durchgang der Abstand zu dem übernächsten Null-Durchgang für 2f₀). Die Abstände dieser Null-Durchgänge werden für beide zu untersuchende Filterbänder 14, 15 verglichen.
Auf Basis der Unterschiede der beiden Null-Durchgangs-Größenwerte wird bestimmt, ob die zwei Signale 14, 15 aus der gleichen Grundfrequenz hervorgehen. Falls der Unterschied nahe bei Null liegt (d.h. unter einem gegebenen niedrigeren Grenzwert), wird von ihnen angenommen, dass sie aus der gleichen Grundfrequenz hervorgehen, und folglich ist der Hinweis-Wert hoch. Falls der Unterschied groß ist (im Vergleich zu einem höheren Grenzwert), es ist sehr unwahrscheinlich, dass sie von der gleichen Grundfrequenz stammen, und folglich ist der resultierende Hinweis-Wert niedrig.
Die Abbildung der Abstände zu Hinweis-Werten kann z.B. durch eine nicht lineare Funktion in dem Bereich von 0 und 1 (z.B. eine Gaußfunktion) vorgenommen werden. Infolge des gemeinsamen Ursprungs der Grundfrequenz und der entsprechenden Oberschwingungen, die das Glottal-Erregungssignal darstellen, sind die Grundfrequenz und ihre Oberschwingungen synchron. Diese Synchronität wird gestört durch den Einfluss des Stimmtrakts, der eine frequenzabhängige Verzögerung in Abhängigkeit von der aktuellen Aussprache hervorruft. Die Verfolgung der Unterschiede der Null-Durchgänge ermöglicht eine angepasste Aufhebung dieser Verzögerung, da eine automatische Synchronisation der zwei untersuchten Oberschwingungen vorgenommen wird.
Die Entsprechung der beiden Signale 14, 15 kann auch erfasst werden, wenn sich die Frequenz der Basis-Grundfrequenz ändert und sich folglich die Frequenzen der Oberschwingungen ändern, wie sie sich alle auf die gleiche Weise ändern, und daher ist der relative Abstand der Null-Durchgänge nicht beeinflusst. Die berechneten Hinweis-Werte sind in dem zuvor genannten 3-dimensionalen Raum für Grundfrequenz, Filterband und Zeit markiert. Der zuletzt berechnete Hinweis-Wert ist, für jedes zu untersuchende Signal, in dem dreidimensionalen Raum zugefügt, und zwar an der Grundfrequenz-Achse an der Position der angenommenen Basis-Grundfrequenz und an der Frequenzband-Achse an der Position des Frequenzbands korrespondierend zu dem Signal.
Der resultierende Hinweis-Wert liefert uns ein Maß für die Beziehung der beiden Signale für eine Periode der Grundfrequenz. Für die Berechnung dieses Hinweis-Wertes für die nächste Periode der Grundfrequenz starten wir bei dem letzten Null-Durchgang, der für die letzte Periode der Grundfrequenz verwendet wurde.
Bei dem herkömmlichen Ansatz, unter Verwendung der Autokorrelation, ist die Breite der Erhöhungen in der Autokorrelation, und folglich die Basis der Untersuchung der harmonischen Beziehung der Signale, abhängig von der Frequenz des Signals. Signale mit geringer Frequenz weisen breite Erhöhungen auf, und folglich ist die Messung sehr grob. Der Algorithmus der vorliegenden Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Auflösung der Messung nur von dem Abstand der abgetasteten Stellen und folglich von der Abtastrate abhängt. Diese Genauigkeit für alle Frequenzen so hoch oder höher wie bei Verwendung der Autokorrelation. Folglich, im Gegensatz zu dem Autokorrelations-Verfahren, ist der Algorithmus der vorliegenden Erfindung in der Lage zwei Signalen 14, 15 zu unterscheiden, die nicht aus einer gemeinsamen Grundfrequenz hervorgehen, jedoch nur zufälligerweise nahe einer harmonischen Beziehung sind.
Während der Vergleiche werden die aktuelle Grundfrequenz und die möglichen Oberschwingungen 14, 15 identisch behandelt werden. Dies bedeutet, dass einerseits Vergleiche zwischen einer Grundfrequenz und ihren möglichen Oberschwingungen und andererseits Vergleiche nur zwischen möglichen Oberschwingungen einer Grundfrequenz durchgeführt werden. Wenn nur der Vergleich von Filterbändern verwendet wird, werden die möglichen Grundfrequenzwerte diskretisiert mit den Mittenfrequenzen des Bandpass-Filters, die für die Zerlegung des Signals verwendet werden. Dies beschränkt nicht die Verwendbarkeit des Algorithmus der vorliegenden Erfindung, obwohl die Zuordnung von Signalkomponenten zu unterschiedlichen Quellen auch auf Frequenzbändern basiert. Zusätzlich kann eine präzise Auswertung der Grundfrequenz erzielt werden durch Verwenden der aktuellen Werte des Unterschieds der Null-Durchgänge.
Die obere Frequenzbegrenzung für die Anwendung des Algorithmus der vorliegenden Erfindung wird bestimmt durch die verwendete Abtastrate. Falls die Null-Durchgänge zu nahe zueinander liegen (die Frequenz des zu untersuchenden Signals ist im Vergleich zu der Abtastrate zu hoch), können keine aussagekräftigen Hinweis-Werte mehr berechnet werden. Der aktuelle Wert des minimalen Abstands von Null- Durchgängen hängt auch von dem Rauschen in den Eingangssignalen ab. Ein vernünftiger Wert, wenn man entweder nur Null-Durchgänge von plus nach minus oder von minus nach plus verwendet, sind vier Abtastungen, was zu einer oberen Frequenzbegrenzung von einem Fünftel der Abtastrate führt.
Durch Vergleich sowohl aller möglichen Grundfrequenzen in einem bestimmten Bereich (z.B. 50–1000 Hz) mit allen Oberschwingungen (begrenzt durch die Abtastrate) als auch durch Vergleich aller Oberschwingungen zueinander, können mehrere Hinweise für ein gegebenes Signal aus einer gegebenen Grundfrequenz hervorzugehen erhalten werden. Um diesen Anregungs-Effekt zu kompensieren, und da eine Oberschwingung nur aus einer Grundfrequenz hervorgehen kann, wird ein Sperr-Prozess vorgeschlagen. Falls die Oberschwingung 4f₀ identifiziert wird, dahingehend, dass sie aus f₀ hervorgeht, erhält die mögliche Grundfrequenz f₀' = 2f₀ Sperr-Eingabe (z.B. ist die Sperr-Eingabe das Negative der Anregungs-Eingabe). So vorgenommen, wird vorausgesetzt, dass die Grundfrequenz mit der geringsten Frequenz die Wahrscheinlichste ist.
Nach Vergleich aller Kombinationen möglicher Oberschwingungen kann die dominante Grundfrequenz zu einem gegebenen Zeitpunkt bestimmt werden durch Addieren der Hinweis-Werte aller Frequenzbänder. Wenn die dominante Grundfrequenz bestimmt ist, werden in einer zweiten Sperrungs-Stufe alle Hinweis-Werte von nicht-dominanten Grundfrequenzen, die in einer harmonischen Beziehung zu der dominanten Grundfrequenz sind, zu der dominanten Grundfrequenz und der entsprechenden Oberschwingung bewegt. Diese fehlerhaften Hinweis-Werte für die nicht-dominante Grundfrequenz sind eine Konsequenz der harmonischen Beziehung zwischen der dominanten und nicht-dominanten Grundfrequenz, was zu ihrer Ununterscheidbarkeit von der wahren Grundfrequenz durch das Abstands-Maß der Null-Durchgänge führt.
Bei Verwendung von Bandpassfiltern, um das Eingangssignal zu zerlegen, erzeugt eine Oberschwingung Antworten in dem Filter mit seiner Mittenfrequenz am nächsten zu der Frequenz der Oberschwingung, jedoch bedingt durch die begrenzte Auswählbarkeit der Filter auch schwächere Antworten in den benachbarten Filtern. Um dieses Übersprechen zu unterdrücken, wird vorgeschlagen einen „Mexican-Hat"-Filter entlang der Frequenzachse zu verwenden, auf eine Weise, dass die „Umhüllung" von benachbarten Bandpass-Signalen gefiltert wird. Die mittige Erhöhung des Filters ist breiter als 1 zu wählen, um nicht Änderungen der Frequenz der Oberschwingungen zu stören und folglich Übergänge der Hauptantwort der Oberschwingung von einem Filterkanal zu dem anderen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Hinweis-Werts (39), der ein Maß darstellt, das aufzeigt, ob zwei Bandpass-Signale (14, 15) Oberschwingungen einer gemeinsamen Grundfrequenz sind, wobei – das Verfahren die harmonische Beziehung der von den Basis-Bandpassfiltern (12, 13) erfassten Frequenzen und den Abstand (32, 33) von signifikanten Stellen des sinusförmigen Signals, z.B. die Null-Durchgänge (21, 22) oder die Maxima (23) oder Minima (24) oder Grenzwert-Überschreitungen (25, 26) des Signals, auswertet, und – die Auswertung des Abstands dieser signifikanten Stellen die Durchführung einer Selbst-Synchronisation zwischen den beiden Oberschwingungen (14, 15) umfasst, gemäß einer Prüfung, die irgendeine frequenzabhängige Verzögerung kompensiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewertete Abstand (34, 35) über eine nicht lineare Funktion auf einen Hinweis-Wert (39) in dem Bereich von 0 und 1 abgebildet wird (38).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Signale mit allen Signalen verglichen werden, die mögliche Grundfrequenzen sind, und alle möglichen Oberschwingungen miteinander verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte aufweist: – Erzeugen eines Sperrsignals falls eine Übereinstimmung zwischen den beiden Signalen ermittelt wird, die auch eine Übereinstimmung mit einer unterschiedlichen Oberschwingung bilden kann, wobei niedrigere Grundfrequenzen und ihre Übereinstimmungen höhere Grundfrequenzen sperren.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend den Schritt des Verschiebens der Hinweis-Werte von Oberschwingungen von einer nicht-dominanten Grundfrequenz, die jedoch in einer harmonischen Beziehung zu der dominanten Grundfrequenz steht, zu der dominanten Grundfrequenz und der zugehörigen Oberschwingung.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend den Schritt der Unterdrückung des Übersprechens zwischen benachbarten Bandpassfilter-Kanälen durch Verwenden eines „Mexican-Hat"-Filters entlang der Frequenzachse.
Computer-Programmprodukt, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zu implementieren, wenn es auf einer Computervorrichtung abläuft.
Berechnungsmittel zur Bestimmung eines Hinweis-Werts (39), der ein Maß dafür darstellt, ob zwei Bandpass-Signale (14, 15) Oberschwingungen einer gemeinsamen Grundfrequenz sind, wobei das Berechnungsmittel folgendes umfasst: – Mittel (47, 47) zur Auswertung der harmonischen Beziehung der von den Basis-Bandpassfiltern (12, 13) erfassten Frequenzen, und – Mittel (43, 44, 45, 46) zur Auswertung des Abstands (32, 33) von signifikanten Stellen des sinusförmigen Signals, z.B. der Null-Durchgänge (21, 22) oder der Maxima (23) oder Minima (24) oder von Grenzwert-Überschreitungen (25, 26) der Signale, wobei die Auswertung des Abstands dieser signifikanten Stellen die Durchführung einer Selbst-Synchronisation zwischen den beiden Oberschwingungen (14, 15) umfasst, gemäß einer Prüfung, die irgendeine frequenzabhängige Verzögerung kompensiert.
Berechnungsmittel nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Mittel (48) zur Abbildung des ausgewerteten Abstands (34, 35) auf einen Hinweis-Wert (39) in dem Bereich von 0 und 1 über eine nicht lineare Funktion.
Berechnungsmittel nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch ein Mittel zum Vergleich aller Signale mit allen Signalen, die mögliche Grundfrequenzen sind, und zum Vergleich aller möglichen Oberschwingungen miteinander.
Berechnungsmittel, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zu implementieren.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für die Trennung von akustischen Schallquellen in monauralen Aufnahmen auf Basis ihrer Basis-Grundfrequenz.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, um Störungen von einer Signalquelle zu trennen.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, um Signalkomponenten zu trennen, die von unterschiedlichen Quellen stammen, die gewöhnlich in einem Signal vorhanden sind.