JP2535805B2 - 相関値演算装置 - Google Patents

相関値演算装置

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JP2535805B2
JP2535805B2 JP58241389A JP24138983A JP2535805B2 JP 2535805 B2 JP2535805 B2 JP 2535805B2 JP 58241389 A JP58241389 A JP 58241389A JP 24138983 A JP24138983 A JP 24138983A JP 2535805 B2 JP2535805 B2 JP 2535805B2
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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L25/00Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は音声信号等の入力波形信号のピッチ抽出のた
めの相関値演算装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
最近、例えばマイクロホンから入力した音声に応じて
所定の楽器音を合成し、スピーカより出力するようにし
た音声入力による楽音合成装置が考えられている。この
音声入力による楽音合成装置は、マイクロホンから入力
された音声信号をローパスフイルタ、AGC回路等の前処
理回路を介してA−D変換回路へ入力し、このA−D変
換回路から出力されるデジタル信号から音声ピツチを抽
出して音階コードを作成すると共に、有音無音の状態を
判別し、上記両者の信号から所定の楽音を発生するよう
にしている。しかして、上記音声ピツチの抽出は、A−
D変換回路の出力を2値又は3値に量子化し、次いでこ
の量子化データの自己相関計算を行なつてその最大値か
ら音声ピツチを決定するようにしている。上記自己相関
計算を行なう場合、従来では入力されるシリアルデータ
をそのままの形で処理しており、このため1分析フレー
ム内のデータ数が多いと演算量はかなり多く、実時間処
理する場合、ハードウエアの構成が大きくなつてしまう
という問題があつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ハードウ
エアの構成を簡易化し得ると共に、演算時間を短縮し得
る相関値演算装置を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕 本発明は入力される波形信号の基本周期を算出するた
めに、入力波形信号を2値量子化し、この値の変化時点
から次の値の変化時点までの時間(従って、2値データ
の個数に相当)を計測し、入力波形信号の2値化した値
とこの計測時間とを組合わせて、区分列データを出力す
るようにし、次にこの区分列データの個数を変更しなが
ら区別列データの相関値を計算し、この相関値の最大値
をとる区分列データの個数を求め、この区分列データの
個数について区分列データのなかの上記計測時間を加算
して上記基本周期とするようにしたものである。つま
り、時間軸方向の2値データの相関演算を、2値データ
個数という観点から区分列データという概念を導入し、
その相関演算におきかえて、2値データ相関演算と等価
な演算結果を得るようにして、ハードウエア構成の簡単
化,演算時間の短縮化を図ったものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
1図において、マイクロホン(図示せず)から入力され
る音声信号は、前処理部11へ送られる。この前処理部11
は、ローパスフイルタ、AGC回路等からなり、入力され
る音声信号を所定レベルの信号に増幅してA/D変換部12
へ出力する。このA/D変換部12は、入力信号を例えば8
ビツトのデジタル信号に変換し、量子化部13へ出力す
る。この量子化部13は、入力データを「+1」,「−
1」の2値に量子化し、その符号ビツトを区分列データ
作成部14へ出力する。この区分列データ作成部14は、詳
細を後述するように入力される符号ビットの時間幅に応
じて「+」「−」の区分列データを作成し、データバス
15を介して相関値計算部16及び逆変換部17へ出力する。
この相関値計算部16は、上記区分列データの相関値を計
算し、その最大値をとる区分列データの個数τを逆変
換部17へ出力する。この逆変換部17は、相関値計算部16
で計算したτに基づきもとの量子化データの基本周期
Tを算出する回路である。
第2図は上記区分列作成部14の詳細を示すもので、量
子化部13からの符号ビツトはデイレードフリツプフロツ
プ21及びイクスクルーシブオア回路(以下EXオア回路と
略称する)22へ入力される。上記フリツプフロツプ21
は、クロツクφに同期して上記符号ビツトを読込み、
バツフア23の最上位ビツト及びEXオア回路22へ出力す
る。そして、このEXオア回路22の出力は、クロツクφ
の反転信号と共にアンド回路24へ入力され、このア
ンド回路24の出力がアンド回路25,26へ入力される。ま
た、上記アンド回路25にはクロツクφが入力され、ア
ンド回路26にはクロツクφが入力される。そして、上
記アンド回路25の出力はカウンタ27のリセツト端子Rに
入力され、アンド回路26の出力はバツフア23へリードク
ロツクφとして送られる。上記カウンタ27は、クロツ
クφによつてカウントアツプ動作し、そのカウント内
容をバツフア23へ出力する。このバツフア23はアンド回
路26からのリードクロツクφによつてカウンタ27の出
力を読込み、最上位ビツトに保持している符号ビツトと
共に上記したデータバス15へ出力する。
第3図は第1図における逆変換部17の詳細を示すもの
で、上記区分列データ作成部14からデータバス15を介し
て送られてくる区分列データは、クロツクφ′に同期
してラツチ回路31にラツチされる。そして、このラツチ
回路31にラツチされたデータは、加算回路32を介してラ
ツチ回路33へ送られる。このラツチ回路33は、アンド回
路34を介して送られてくるクロツクφ,φ′の論理
積出力により入力データをラツチし、加算回路32及びラ
ツチ回路35へ出力する。また、36は減算カウンタで、第
1図の相関値計算部16からのデータτがロードされ
る。この減算カウンタ36は、クロツクφ′によりカウ
ントダウンされるもので、各ビツト出力がノア回路37に
入力される。このナンド回路37の出力は、クロツクφ′
,φと共にアンド回路38に入力され、このアンド回
路38の出力がラツチ回路33のリセツト端子へ入力され
る。また、ノア回路37の出力は、クロツクφ′,φ
と共にアンド回路39へ入力され、このアンド回路39の出
力がラツチ回路35へリードクロツクとして送られる。そ
して、このラッチ回路35にラツチされたデータが量子化
データの基本周期Tとして出力される。
第4図は、上記第2図及び第4図の回路において使用
される各種クロツクの発生タイミングを示したタイミン
グチヤートである。なお、クロツクφ′は、クロツク
φの発生後、微小時間遅延して立上り、次のクロツク
φが出力されるまで“1"信号状態に保持されている。
次に上記実施例の動作を説明する。マイクロホンから
入力される音声信号は、前処理部11へ送られ、ローパス
フイルタ、AGC回路等を介して第5図(a)に示す波形
データとして出力される。この波形データは、A/D変換
部12によりデジタル信号に変換された後、量子化部13へ
送られ、予め設定されているスレシホールドレベルTHと
の比較により、第5図(b)に示すように「+1」、
「−1」の2値に量子化される。そして、この2値量子
化データの符号ビツトは、第2図に詳細を示す区分列デ
ータ作成部14へ送られ、クロツクφに同期してフリツ
プフロツプ21に読込まれる。このフリツプフロツプ21の
出力は、量子化部13からの符号ビツトと共にEXオア回路
22へ入力される。従つて、符号ビツトが「−」から
「+」、あるいは「+」から「−」に変化した時にEXオ
ア回路22の出力が“1"となり、その後、上記符号ビツト
がフリツプフロツプ21に読込まれるとEXオア回路22の出
力が“0"に戻る。上記EXオア回路22から“1"信号が出力
された場合、クロツクのタイミングで、アンド回路
24の出力が“1"となり、アンド回路25,26へ入力され
る。この状態で、まずクロツクφがアンド回路26に与
えられ、その出力φによりカウンタ27の内容及びフリ
ツプフロツプ21の保持されている符号ビツトがバツフア
23に読込まれる。次いでクロツクφがアンド回路24を
介してカウンタ27のリセツト端子Rに入力され、カウン
タ27の内容がリセツトされる。その後、カウンタ27は、
クロツクφによつてカウントアツプし、量子化データ
の連続する「+1」又は「−1」の個数を計数する。以
下同様にして量子化データの符号ビツトが変化する毎に
カウンタ27のカウント値及びフリツプフロツプ21に保持
されている符号ビツトがバツフア23に書込まれる。そし
て、このバツフア23に保持されたデータが量子化データ
に対する区分列データKiとしてデータバス15に出力さ
れ、相関値計算部16へ送られる。この相関値計算部16
は、上記区分列データKiに対して相関値R(τ)を の式により計算し、これにあるウインドウ値を乗じた
R′(τ)に対して τ={τ:maxR′(τ)} を求める。つまり、R′(τ)の値の最大値をとるτ
(区分列データの個数であり、予め求められたN0とN1
に対し、N0τN1を満足する。)を求める。そして、
上記の計算により求めた相関最大値をとる区分列データ
の個数τが第3図に詳細を示す逆変換部17へ送られ、
減算カウンタ36にロードされる。
上記減算カウンタ36は、相関最大値τがロードされ
ると、その後クロツクφ′により順次カウントダウン
とする。そして、減算カウンタ36の内容が「0」になる
と、ノア回路37の出力が“1"となつてアンド回路38,39
に入力される。また、逆変換部17は、区分列データ作成
部14からデータバス15を介して送られてくる区分列デー
タKjをクロツクφ′に同期してラツチ回路31に読込
み、加算回路32に入力する。この加算回路32は、ラツチ
回路33に保持されているそれまでのデータと、ラツチ回
路32に保持された区分列データKjを加算する。この加算
結果は、アンド回路34から出力されるタイミング信号φ
・φ′に同期してラツチ回路33にラツチされる。上
記加算回路32の加算動作は、減算カウンタ36の内容が
「0」になるまで繰返される。そして、減算カウンタ36
の内容が「0」になると、上記したようにノア回路37の
出力が“1"となつてアンド回路38,39に入力される。こ
の状態で、まず、アンド回路39にクロツクφ′,φ
が与えられてその出力が“1"になり、ラツチ回路33に保
持されている加算結果がラツチ回路35に転送される。次
いでアンド回路38にクロツクφ,φ′が与えられて
その出力が“1"となり、ラツチ回路35がリセツトされ
る。以下同様の動作が繰返される。上記のようにして逆
変換部17では、区分列データをτ個ずつブロツク分け
し、各ブロツクに対して周期Tを により求め、ラツチ回路35にラッチして次段の処理回路
に出力する。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、入力波形信号の基
本周期を求めるために、区分列データという概念を導入
し、この区分列データの相関演算を実行することに基づ
いており、ハードウエア構成を簡単化し得ると共に、演
算時間を短縮し得る相関値演算装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は回路構
成を示すブロツク図、第2図は区分列データ作成部の詳
細を示す回路構成図、第3図は逆変換部の詳細を示す回
路構成図、第4図は各種クロツクの発生タイミングを示
す図、第5図は動作を説明するためのタイミングチヤー
トである。 11……前処理部、12……A/D変換部、13……量子化部、1
4……区分列データ作成部、15……データバス、16……
相関値計算部、17……逆変換部、21……フリツプフロツ
プ、23……バツフア、27……カウンタ、31,33,35……ラ
ツチ回路、32……加算回路、36……減算カウンタ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力波形信号を2値量子化によって1ビッ
    トシリアル信号とする量子化手段と、 この量子化手段から出力される上記1ビットシリアル信
    号の値の変化時点から次の値の変化時点までの時間を計
    測し、上記1ビットシリアル信号の値と上記計測時間と
    を組合わせて、上記1ビットシリアル信号の値に対応す
    る区分列データとして出力する区分列データ作成手段
    と、 この区分列データ作成手段から出力する上記区分列デー
    タの個数を変更しながら上記区分列データの相関値を計
    算し、この相関値の最大値をとる区分列データの個数を
    求める相関値演算手段と、 この相関値演算手段にて求められた上記区分列データの
    個数について、上記区分列データのなかの上記計測時間
    を加算することにより、上記入力波形信号の基本周期を
    算出する基本周期算出手段と、 を具備したことを特徴とする相関値演算装置。
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