JP4170217B2 - ピッチ波形信号生成装置、ピッチ波形信号生成方法及びプログラム - Google Patents
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Description
そこで、データベースのデータ容量を圧縮する手法として、データベースに格納される個々の波形を圧縮する手法が用いられる。波形を圧縮する手法としては、波形をスペクトルに変換してから、マスキング効果のため人間に聴き取られにくくなる成分を削除する、という手法が考えられる。このような手法は、MP3(MPEG1 audio layer 3)や、ATRAC(Adaptive TRansform Acoustic Coding)、AAC(Advanced Audio Coding)などの圧縮技術において用いられている。
人間が発声する音声のスペクトルは一般に、ピッチの逆数にあたる間隔で並ぶ、比較的強いスペクトルをもつ。従って、ピッチにゆらぎがない音声であれば、マスキング効果を利用した上述の圧縮が効率的に行える。しかし、ピッチは、話者の感情や意識(情緒)によりゆらぐので、同一話者が同じ言葉(音素)を複数ピッチ分発声した場合、ピッチの間隔は通常、一定しない。このため、人間が現に発声した音声を複数ピッチ分に渡ってサンプリングし、スペクトルを解析すると、解析結果には、上述の比較的強いスペクトルが現れず、このようなスペクトルに基づいてマスキング効果を利用した圧縮を行っても、効率的に圧縮できない。
入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するフィルタ(102,6)と、
前記フィルタにより抽出されたピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成する位相調整手段(102,7,8,9)と、
前記位相調整手段により位相を調整された各区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うサンプリング手段(102,11)と、
前記サンプル数を表すデータを生成する手段(102,11)と、を備え、
前記位相調整手段は、前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行うものである、
ことを特徴とする。
入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するフィルタ(102,6)と、
前記フィルタにより抽出されたピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成する位相調整手段(102,7,8,9)と、
前記位相調整手段により位相を調整された各区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うサンプリング手段(102,11)と、
前記サンプル数を表すデータを生成する手段(102,11)と、を備え、
前記位相調整手段は、
前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行う手段(102,8)と、
前記位相の調整が行われた各該区間の振幅に定数を乗じて該振幅を変更する手段(102,9)と、を備える、
ことを特徴とする。
入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するステップと、
抽出された前記ピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成するステップであって、
前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行うステップと、
位相を調整された各前記区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うステップと、
前記サンプル数を表すデータを生成するステップと、
を備えることを特徴とする。
コンピュータを、
入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するフィルタ(102,6)と、
前記フィルタにより抽出されたピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成する位相調整手段(102,7,8,9)と、
前記位相調整手段により位相を調整された各区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うサンプリング手段(102,11)と、
前記サンプル数を表すデータを生成する手段(102,11)と、
して機能させ、
前記位相調整手段は、前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行う、
ためのプログラムを記録したことを特徴とする。
図1は、この発明の第1の実施の形態に係るピッチ波形抽出システムの構成を示す図である。図示するように、このピッチ波形抽出システムは、記録媒体(例えば、フレキシブルディスクやMO(Magneto Optical disk)など)に記録されたデータを読み取る記録媒体ドライバ(フレキシブルディスクドライブや、MOドライブなど)101と、記録媒体ドライバ101に接続されたコンピュータ102とより構成されている。
次に、このピッチ波形抽出システムの動作を、図2を参照して説明する。図2は、図1のピッチ波形抽出システムの動作の流れを示す図である。
なお、ラグランジェ補間及びグレゴリー・ニュートン補間は、いずれも、波形の持つ高調波成分が比較的小さく抑えられる補間の手法である。しかし、両手法は2点間の補間のために用いる関数が互いに異なるので、補間されるサンプルの値によっては、両手法間で高調波成分の量が異なってくる。
また、コンピュータ102は、マイクロフォン、AF(Audio Frequency)増幅器、サンプラー、A/D(Analog−to−Digital)コンバータ及びPCMエンコーダなどからなる集音装置を備えていてもよい。集音装置は、自己のマイクロフォンが集音した音声を表す音声信号を増幅し、サンプリングしてA/D変換した後、サンプリングされた音声信号にPCM変調を施すことにより、音声データを取得すればよい。なお、コンピュータ102は、が取得する音声データは、必ずしもPCM信号である必要はない。
図6は、この発明の第2の実施の形態に係るピッチ波形抽出システムの構成を示す図である。図示するように、このピッチ波形抽出システムは、音声入力部1と、ケプストラム解析部2と、自己相関解析部3と、重み計算部4と、BPF係数計算部5と、BPF(バンドパスフィルタ)6と、ゼロクロス解析部7と、波形相関解析部8と、位相調整部9と、振幅固定部10と、ピッチ長固定部11と、補間処理部12A及び12Bと、フーリエ変換部13A及び13Bと、波形選択部14と、ピッチ波形出力部15とより構成されている。
たとえば、音声入力部1は、電話回線、専用回線、衛星回線等の通信回線を介して外部より音声データを取得するようにしてもよい。この場合、音声入力部1は、例えばモデムやDSU等からなる通信制御部を備えていればよい。
2 ケプストラム解析部
3 自己相関解析部
4 重み計算部
5 BPF係数計算部
6 BPF
7 ゼロクロス解析部
8 波形相関解析部
9 位相調整部
10 振幅固定部
11 ピッチ長固定部
12A,12B 補間処理部
13A,13B フーリエ解析部
14 波形選択部
15 ピッチ波形出力部
Claims (8)
- 入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するフィルタ(102,6)と、
前記フィルタにより抽出されたピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成する位相調整手段(102,7,8,9)と、
前記位相調整手段により位相を調整された各区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うサンプリング手段(102,11)と、
前記サンプル数を表すデータを生成する手段(102,11)と、を備え、
前記位相調整手段は、前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行うものである、
ことを特徴とするピッチ波形信号生成装置。 - 前記音声信号の基本周波数と前記ピッチ信号とに基づいて前記フィルタのフィルタ係数を決定するフィルタ係数決定手段(102,5)を更に備え、
前記フィルタは、前記フィルタ係数決定手段による決定に従って自己のフィルタ係数を変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載のピッチ波形信号生成装置。 - 入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するフィルタ(102,6)と、
前記フィルタにより抽出されたピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成する位相調整手段(102,7,8,9)と、
前記位相調整手段により位相を調整された各区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うサンプリング手段(102,11)と、
前記サンプル数を表すデータを生成する手段(102,11)と、を備え、
前記位相調整手段は、
前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行う手段(102,8)と、
前記位相の調整が行われた各該区間の振幅に定数を乗じて該振幅を変更する手段(102,9)と、を備える、
ことを特徴とするピッチ波形信号生成装置。 - 前記定数は、各前記区間の振幅の実効値が互いに共通した一定値となるような値である、
ことを特徴とする請求項3に記載のピッチ波形信号生成装置。 - 前記定数を表すデータを生成する手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項4に記載のピッチ波形信号生成装置。 - 前記位相調整手段は、前記フィルタにより抽出されたピッチ信号が実質的に0となるタイミングが来る時点が前記区間の始点となるように、前記音声信号を前記区間に区切る、
ことを特徴とする請求項1に記載のピッチ波形信号生成装置。 - 入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するステップと、
抽出された前記ピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成するステップであって、
前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行うステップと、
位相を調整された各前記区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うステップと、
前記サンプル数を表すデータを生成するステップと、
を備えることを特徴とするピッチ波形信号生成方法。 - コンピュータを、
入力された音声信号をフィルタリングしてピッチ信号を抽出するフィルタ(102,6)と、
前記フィルタにより抽出されたピッチ信号に基づいて音声のピッチを特定し、特定したピッチの値に基づき、単位ピッチ分の音声信号からなる区間へと前記音声信号を区切り、各区間内の音声信号の位相が互いに等しくなるように各区間の時間長を調整した信号であるピッチ波形信号を生成する位相調整手段(102,7,8,9)と、
前記位相調整手段により位相を調整された各区間について、各区間のサンプル数が互いにほぼ等しくなるようにサンプリングを行うサンプリング手段(102,11)と、
前記サンプル数を表すデータを生成する手段(102,11)と、
して機能させ、
前記位相調整手段は、前記ピッチ信号の単位周期毎に音声信号を区切ることにより各前記区間を決定し、各該区間のそれぞれについて、当該区間内の音声信号の位相を種々変化させたものと前記ピッチ信号との相関を求め、最も相関が高くなるときの当該音声信号の位相を当該区間の音声信号の位相として特定して、各区間の音声信号の位相が互いに等しくなるように前記位相の調整を行う、
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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