JP5516274B2 - Relevant information retrieval device for acoustic data - Google Patents
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Description
本発明は、楽曲等の音楽のデータを記録した音響データに関する関連情報を音響データベースから検索する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for searching related information related to acoustic data in which music data such as music is recorded from an acoustic database.
最近、流れている音楽のタイトル等を知ることができる楽曲属性情報の提供サービスとして、放送された音楽に対して日時と地域を放送局に照会したり、携帯電話で流れている音楽断片を録音してデータベースに登録されているメロディーと照合したりするサービスが実用化されている(例えば、特許文献1、2参照)。一方、出願人も、PCM等によりデジタル化された音響データの所定区間の特徴を所定バイト数の検索特徴ワードに変換し、この検索特徴ワードを複数個で1セットとし、1セット内の検索特徴ワード群と、データベースに登録されている登録特徴ワード群とを照合する処理を順次行って、合致度が高いレコードを抽出することにより、録音により取得したメロディーとデータベースに登録されているメロディーとの照合処理を高速に行う技術を提案している(特許文献3参照)。
As a service to provide music attribute information that allows you to know the titles of music that has been played recently, you can query the broadcast station for the date and time of the broadcast music, and record music fragments that are being played on mobile phones. Services that collate with melodies registered in the database have been put into practical use (see, for example,
上記特許文献3の技術では、検索の目的として与えられる音響データ(検索音響データ)から作成した検索特徴ワード群と、データベースに登録されている登録特徴ワード群を比較するに際し、検索音響データが、発せられている音楽を録音することにより取得される場合もある。この場合、先頭位置から取得することができず、登録特徴ワード群の作成元である原音響データとの位置がずれ、特徴ワード群同士の比較を一律なしきい値で判断すると的確な検索ができないという問題があった。この問題を解決するため、出願人は、データベース全体で一律ではなく、各登録特徴ワード群ごと(レコードごと)に、判定しきい値を設定する技術を提案した(特許文献4参照)。
In the technique of the above-mentioned
しかしながら、上記特許文献4の技術では、検索結果として複数のレコードが該当する場合、優先順位の判定に不具合が生じる場合がある。例えば、A、B2つのレコードの判定しきい値が、A<Bという関係で、照合の結果、検索特徴ワード群との相違度が各判定しきい値以下となり、双方が適合する場合、相違度が小さいものを優先する設定にしておくと、判定しきい値の小さいレコードAの方が優先され易くなり、適性な評価を行うのが難しいという問題がある。
However, in the technique disclosed in
そこで、本発明は、楽曲等の音響データを用いて、音響データベースに登録されている音響データに関連する関連情報を検索するにあたり、複数のレコードが適合した場合に、その優先順位を的確に定めることが可能な音響データの関連情報検索装置を提供することを課題とする。 Therefore, in the present invention, when searching for related information related to acoustic data registered in the acoustic database using acoustic data such as music, when a plurality of records are matched, the priority order is accurately determined. It is an object of the present invention to provide a related information search apparatus for acoustic data that can be used.
上記課題を解決するため、本発明第1の態様では、与えられた音響データである検索音響データの特徴と、音響データベースに登録された原音響データの特徴との照合を行って、前記検索音響データと特徴の近い原音響データを特定することにより検索を行う装置であって、各原音響データについて、原音響データの特徴を表現した登録特徴ワードの集合である登録特徴ワード群と、登録特徴ワード群の比較のための個別判定参考値と、当該原音響データの関連情報を登録した音響データベースと、前記検索音響データに対して、所定の区間単位で、各区間における検索音響データの特徴を表現した検索特徴ワードを生成し、当該検索特徴ワードの集合である特徴ワード群を得る検索特徴ワード生成手段と、前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との位置関係を移動させながら両者間で照合を行い、前記検索特徴ワード群と前記登録特徴ワード群とが最も適合する位置における最小の相違の程度である最小相違度を算出し、設定された標準最小相違度と前記登録特徴ワード群に対応して登録された個別判定参考値との比率に基づいて前記最小相違度を補正して補正最小相違度を得て、当該補正最小相違度が所定の判定しきい値より小さい場合に、当該登録特徴ワード群に対応する原音響データを選出対象として特定する特徴ワード照合手段を有する音響データの関連情報検索装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first aspect of the present invention, the search sound data is collated with the characteristics of the search sound data which is given sound data and the characteristics of the original sound data registered in the sound database, and the search sound is recorded. A device that performs a search by identifying original sound data having features close to the data, and for each original sound data, a registered feature word group that is a set of registered feature words that express the features of the original sound data, and a registered feature Individual determination reference values for comparison of word groups, an acoustic database in which relevant information of the original sound data is registered, and the characteristics of searched acoustic data in each section in a predetermined section unit with respect to the searched acoustic data Search feature word generation means for generating a expressed search feature word and obtaining a feature word group that is a set of the search feature words, the search feature word group, and the sound The minimum is the degree of the smallest difference at the position where the search feature word group and the registered feature word group are best matched while collating between the two while moving the positional relationship with the registered feature word group registered in the database The difference is calculated, and the corrected minimum difference is obtained by correcting the minimum difference based on the ratio between the set standard minimum difference and the individual determination reference value registered corresponding to the registered feature word group. And an acoustic data related information retrieval device having a feature word collating unit that identifies the original acoustic data corresponding to the registered feature word group as a selection target when the corrected minimum difference is smaller than a predetermined determination threshold value. provide.
本発明第1の態様によれば、各原音響データについて、その特徴パターンを表現した登録特徴ワードの集合である登録特徴ワード群を音響データベースに登録しておき、検索音響データに対して、所定の区間単位で、検索音響データの特徴を表現した検索特徴ワードを生成し、当該検索特徴ワードの集合である特徴ワード群を得て、検索特徴ワード群と、登録特徴ワード群との照合を行い、両者が最も適合する位置における最小の相違の程度である最小相違度を算出し、設定された標準最小相違度と登録特徴ワード群に対応して登録された個別判定参考値との比率に基づいて最小相違度を補正して補正最小相違度を得て、補正最小相違度が所定の判定しきい値より小さい場合に、その登録特徴ワード群に対応する原音響データを選出対象として特定するようにしたので、音響データベースに登録されている音響データに関連する関連情報を検索するにあたり、複数のレコードが適合した場合に、その優先順位を的確に定めることが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, for each original sound data, a registered feature word group, which is a set of registered feature words representing the feature pattern, is registered in the sound database, and the search sound data is predetermined. A search feature word that expresses the feature of the search acoustic data is generated for each section, a feature word group that is a set of the search feature word is obtained, and the search feature word group and the registered feature word group are collated. , Calculate the minimum difference, which is the degree of the minimum difference at the best matching position, and based on the ratio of the set standard minimum difference and the individual judgment reference value registered corresponding to the registered feature word group If the corrected minimum dissimilarity is smaller than a predetermined judgment threshold by correcting the minimum dissimilarity, the original acoustic data corresponding to the registered feature word group is selected. Since so as to identify, when searching for related information relating to the sound data registered in the sound database, when a plurality of records are compatible, it is possible to determine the priority accurately.
また、本発明第2の態様では、本発明第1の態様の音響データの関連情報検索装置において、前記選出対象として特定された原音響データに関する関連情報を、前記補正最小相違度の値に基づいて、順序付けて出力する情報出力手段をさらに有することを特徴とする。 Further, according to the second aspect of the present invention, in the related information search apparatus for acoustic data according to the first aspect of the present invention, the related information regarding the original acoustic data specified as the selection target is based on the value of the corrected minimum difference. And an information output means for outputting in order.
本発明第2の態様によれば、選出対象として特定された原音響データに関する関連情報を、補正最小相違度の値に基づいて、順序付けて出力するようにしたので、複数のレコードが適合した場合に、各原音響データの特徴に応じた優先順位により出力が行われることになる。 According to the second aspect of the present invention, the related information related to the original sound data specified as the selection target is output in order based on the value of the corrected minimum dissimilarity. In addition, the output is performed in the priority order according to the characteristics of each original sound data.
また、本発明第3の態様では、本発明第1または第2の態様の音響データの関連情報検索装置において、前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンを有し、前記特徴ワード照合手段は、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求めるものであり、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記不一致ビット数が最小である位置とし、前記最小相違度として、前記不一致ビット数が最小となる最小不一致ビット数を求めることを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, in the acoustic data related information search apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the feature word includes each component of the frequency spectrum obtained by analyzing the acoustic data at a predetermined frequency. A feature pattern of a predetermined number of bits expressed by a bit value in units, and the feature word collating unit collates the registered feature word group and the search feature word group by comparing the feature pattern in bit units. The position where the registered feature word group and the search feature word group are most suitable is set as the position where the number of mismatch bits is the smallest, and the number of mismatch bits is used as the minimum dissimilarity. It is characterized in that the minimum number of inconsistent bits that minimizes is obtained.
本発明第3の態様によれば、特徴ワードが、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンを有し、特徴パターンをビット単位で比較することにより、登録特徴ワード群と検索特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求め、この不一致ビット数が最小となる最小不一致ビット数を最小相違度とするようにしたので、ビット間の一致不一致を判断することにより高速に照合処理を行うことが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, the feature word has a feature pattern having a predetermined number of bits in which each component of the frequency spectrum obtained by analyzing the acoustic data is expressed by a bit value in a predetermined frequency unit. By comparing the registered feature word group and the search feature word group by comparing in bit units, the number of mismatch bits is obtained, and the minimum mismatch bit number that minimizes the number of mismatch bits is set as the minimum difference. It is possible to perform a collation process at high speed by determining the coincidence / non-coincidence between bits.
また、本発明第4の態様では、本発明第1または第2の態様の音響データの関連情報検索装置において、前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンと、音量データを有し、前記特徴ワード照合手段は、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求めた後、各特徴ワードの音量データに基づく重みを前記不一致ビット数に加算または乗算して重み付け不一致ビット数を算出し、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記重み付け不一致ビット数が最小である位置とし、前記重み付け不一致ビット数が最小となる最小重み付け不一致ビット数を前記最小相違度として求めることを特徴とする。 According to the fourth aspect of the present invention, in the acoustic data related information search apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the feature word includes each component of the frequency spectrum obtained by analyzing the acoustic data at a predetermined frequency. A feature pattern of a predetermined number of bits expressed by a bit value in units and volume data, and the feature word collating means compares the feature patterns bit by bit to thereby register the registered feature word group and the search feature word After the group is collated to determine the number of mismatch bits, the weight based on the volume data of each feature word is added to or multiplied by the mismatch bit number to calculate the weight mismatch bit number, and the registered feature word group and the search feature The position that best matches the word group is the position where the weighted mismatch bit number is the smallest, and the weight mismatch bit number is the smallest. And obtaining the minimum weighted number of inconsistent bits as said minimum dissimilarity.
本発明第4の態様によれば、特徴ワードが、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンと、音量データを有し、特徴パターンをビット単位で比較することにより、登録特徴ワード群と検索特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求め、各特徴ワードの音量データに基づく重みを不一致ビット数に加算または乗算して重み付け不一致ビット数を算出し、この重み付け不一致ビット数が最小となる最小不一致ビット数を最小相違度とするようにしたので、音量データの変動を加味した高精度な照合処理を行うことが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the feature word has a feature pattern having a predetermined number of bits in which each component of the frequency spectrum obtained by analyzing the acoustic data is expressed by a bit value in a predetermined frequency unit, and volume data. By comparing the feature pattern bit by bit, the registered feature word group and the search feature word group are collated to obtain the number of mismatch bits, and the weight based on the volume data of each feature word is added to or multiplied by the mismatch bit number. Since the number of weighted mismatch bits is calculated and the minimum mismatch bit number that minimizes the weight mismatch bit number is set as the minimum dissimilarity, it is possible to perform high-precision collation processing taking into account fluctuations in volume data Become.
また、本発明第5の態様では、本発明第1から第4のいずれか1つの態様の音響データの関連情報検索装置において、前記個別判定参考値は、あらかじめ、前記登録特徴ワード群に対応する原音響データに対して、部分的に切り出して部分音響データを得て、当該部分音響データに対して、所定の長さの単位区間を設定し、当該単位区間を解析した情報を基に、部分音響データの特徴を表現した特徴ワードの集合を部分特徴ワード群として生成し、前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群との時間的な位置関係をずらしながら両者間で照合を行い、前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群とが最も適合する位置における最小の相違の程度である最小相違度に基づいて算出することを特徴とする。 In the fifth aspect of the present invention, in the acoustic data related information search apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the individual determination reference value corresponds to the registered feature word group in advance. Partial sound data is obtained by partially cutting out the original sound data, a unit section of a predetermined length is set for the partial sound data, and the partial sound is analyzed based on information obtained by analyzing the unit section. A set of feature words expressing the characteristics of the acoustic data is generated as a partial feature word group, and the registration feature word group and the partial feature word group are collated with each other while shifting the temporal positional relationship between the registered feature word group and the registration The feature word group and the partial feature word group are calculated on the basis of the minimum degree of difference which is the minimum degree of difference at the best matching position.
本発明第5の態様によれば、個別判定参考値は、登録特徴ワード群に対応する原音響データから部分的に切り出した部分音響データに対して、所定の長さの単位区間を解析した情報を基に、部分音響データの特徴を表現した特徴ワードの集合を部分特徴ワード群として生成し、登録特徴ワード群と部分特徴ワード群の照合を行い、登録特徴ワード群と部分特徴ワード群とが最も適合する位置における最小の相違の程度である最小相違度に基づいて算出するようにしたので、各音響データに適した個別判定参考値を求めることが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the individual determination reference value is information obtained by analyzing a unit section of a predetermined length with respect to partial sound data partially cut out from the original sound data corresponding to the registered feature word group. Based on the above, a set of feature words expressing the characteristics of the partial acoustic data is generated as a partial feature word group, the registered feature word group and the partial feature word group are collated, and the registered feature word group and the partial feature word group are Since the calculation is based on the minimum difference, which is the degree of the minimum difference at the most suitable position, an individual determination reference value suitable for each acoustic data can be obtained.
また、本発明第6の態様では、本発明第5の態様の音響データの関連情報検索装置において、前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンを有し、前記部分特徴ワード群は、互いに切り出し位置が異なる複数の部分音響データごとに生成され、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求め、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記不一致ビット数が最小である位置とし、前記最小相違度として、前記不一致ビット数が最小となる最小不一致ビット数を前記部分音響データごとに求め、前記部分音響データごとの最小不一致ビット数の平均値に基づいて、前記個別判定参考値を求めることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the related information retrieval apparatus for acoustic data according to the fifth aspect of the present invention, the feature word is a bit of each component of the frequency spectrum obtained by analyzing the acoustic data in a predetermined frequency unit. The partial feature word group is generated for each of a plurality of partial sound data having different cut-out positions, and the registered features are compared in bit units. A word group and the partial feature word group are collated to determine the number of mismatch bits, and the position where the registered feature word group and the search feature word group are most suitable is set as the position where the number of mismatch bits is the minimum, and the minimum As the degree of difference, a minimum mismatch bit number that minimizes the mismatch bit number is obtained for each partial sound data, and each partial sound data Minimum mismatch based on the average value of the number of bits of, and obtains the individual judgment reference value.
本発明第6の態様によれば、特徴ワードが、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンを有し、部分特徴ワード群は、互いに切り出し位置が異なる複数の部分音響データごとに生成され、特徴パターンをビット単位で比較することにより登録特徴ワード群と部分特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求め、この不一致ビット数が最小となる最小不一致ビット数を最小相違度とし、この最小不一致ビット数の平均値に基づいて、個別判定参考値を求めるようにしたので、高速な照合処理に適した個別判定参考値を得ることが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, the feature word has a feature pattern having a predetermined number of bits in which each component of the frequency spectrum obtained by analyzing the acoustic data is expressed by a bit value in a predetermined frequency unit, and the partial feature word A group is generated for each of a plurality of partial sound data whose cut-out positions are different from each other, and by comparing the feature pattern bit by bit, the registered feature word group and the partial feature word group are collated to obtain the number of mismatch bits. The minimum discrepancy bit number that minimizes the number is set as the minimum dissimilarity, and the individual judgment reference value is obtained based on the average value of this minimum discrepancy bit number, so the individual judgment reference value suitable for high-speed matching processing is obtained. Can be obtained.
また、本発明第7の態様では、本発明第5の態様の音響データの関連情報検索装置において、前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンと、音量データを有し、前記部分特徴ワード群は、互いに切り出し位置が異なる複数の部分音響データごとに生成され、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求めた後、各特徴ワードの音量データに基づく重みを前記不一致ビット数に加算または乗算して重み付け不一致ビット数を算出し、前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記重み付け不一致ビット数が最小である位置とし、前記重み付け不一致ビット数が最小となる最小重み付け不一致ビット数を前記最小相違度として前記部分音響データごとに求め、前記部分音響データごとの最小不一致ビット数の平均値に基づいて、前記個別判定参考値を求めることを特徴とする。 In the seventh aspect of the present invention, in the related information search apparatus for acoustic data according to the fifth aspect of the present invention, the feature word is a bit of each component of the frequency spectrum obtained by analysis of the acoustic data in a predetermined frequency unit. A feature pattern having a predetermined number of bits expressed by a value and volume data, and the partial feature word group is generated for each of a plurality of partial sound data having different cut-out positions, and the feature patterns are compared in bit units. The registered feature word group and the partial feature word group are collated to determine the number of mismatch bits, and the weight based on the volume data of each feature word is added to or multiplied by the mismatch bit number to calculate the weight mismatch bit number The position where the registered feature word group and the partial feature word group are most suitable is the position where the weighted mismatch bit number is the smallest. Position, the minimum weighted mismatch bit number that minimizes the number of weighted mismatch bits is determined for each partial acoustic data as the minimum dissimilarity, and based on the average value of the minimum mismatch bit numbers for each partial acoustic data, A determination reference value is obtained.
本発明第7の態様によれば、特徴ワードが、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンと、音量データを有し、部分特徴ワード群は、互いに切り出し位置が異なる複数の部分音響データごとに生成され、特徴パターンをビット単位で比較することにより登録特徴ワード群と部分特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求めた後、各特徴ワードの音量データに基づく重みを前記不一致ビット数に加算または乗算して重み付け不一致ビット数を算出し、この重み付け不一致ビット数が最小となる最小重み付け不一致ビット数を最小相違度とし、
この最小重み付け不一致ビット数の平均値に基づいて、個別判定参考値を求めるようにしたので、高精度な照合処理に適した個別判定参考値を得ることが可能となる。
According to the seventh aspect of the present invention, the feature word has a feature pattern having a predetermined number of bits in which each component of the frequency spectrum obtained by analyzing the acoustic data is expressed by a bit value in a predetermined frequency unit, and volume data. A partial feature word group is generated for each of a plurality of partial sound data having different cut-out positions, and the feature pattern is compared bit by bit to check the registered feature word group and the partial feature word group to obtain the number of mismatch bits. After that, the weight based on the volume data of each feature word is added or multiplied to the number of mismatch bits to calculate the weight mismatch bit number, and the minimum weight mismatch bit number that minimizes the weight mismatch bit number is set as the minimum difference. ,
Since the individual determination reference value is obtained based on the average value of the minimum weighted mismatch bits, it is possible to obtain the individual determination reference value suitable for high-precision collation processing.
また、本発明第8の態様では、本発明第1から第7のいずれか1つの態様の音響データの関連情報検索装置において、前記検索特徴ワード生成手段は、前記検索音響データに対して、前記特徴ワード群を、位相hを変更しながらH通りの検索特徴ワード群として生成するものであり、前記特徴ワード照合手段は、前記H通りの位相hのうち1つのhを特定した前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との照合を、第1の照合として行い、第1の照合の結果、前記補正最小相違度が第1の判定しきい値(MM1)より小さい場合に、前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との照合を、前記位相hを変更しながら行う第2の照合を実行し、第2の照合の結果、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位相hにおける前記補正最小相違度が、第2の判定しきい値(MM2)より小さい場合に、当該登録特徴ワード群に対応する原音響データを特定するものであることを特徴とする音響データの関連情報検索装置。
ことを特徴とする。
In the eighth aspect of the present invention, in the acoustic data related information search apparatus according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, the search feature word generation means The feature word group is generated as H search feature word groups while changing the phase h, and the feature word collating means specifies the search feature word specifying one of the H phase h. The group is registered with the registered feature word group registered in the acoustic database as a first collation. As a result of the first collation, the corrected minimum dissimilarity is obtained from the first determination threshold (MM1). When the search feature word group is small, a second collation is performed while matching the search feature word group and the registered feature word group registered in the acoustic database while changing the phase h. As a result of the second collation, Above The original sound corresponding to the registered feature word group when the corrected minimum difference in phase h that best matches the recorded feature word group and the search feature word group is smaller than the second determination threshold (MM2). An apparatus for retrieving related information of acoustic data, characterized by identifying data.
It is characterized by that.
本発明第8の態様によれば、検索特徴ワード群を、位相hを変更しながらH通り生成し、H通りの位相hのうち1つのhを特定した検索特徴ワード群と登録特徴ワード群との照合を、第1の照合として行い、第1の照合の結果、補正最小相違度が第1の判定しきい値(MM1)より小さい場合に、検索特徴ワード群と登録特徴ワード群との照合を、位相hを変更しながら行う第2の照合を実行し、第2の照合の結果、登録特徴ワード群と検索特徴ワード群とが最も適合する位相hにおける補正最小相違度が、第2の判定しきい値(MM2)より小さい場合に、当該登録特徴ワード群に対応する原音響データを特定するようにしたので、検索音響データと原音響データの特徴が大きく異なる場合に、処理負荷の高い位置ズレ対応処理を行うことなく、検索対象から除外することができ、全体として検索に掛かる処理負荷を軽減することが可能となる。 According to the eighth aspect of the present invention, the search feature word group is generated in H ways while changing the phase h, and the search feature word group and the registered feature word group that specify one of the H phase phases h, Is collated as the first collation, and when the corrected minimum difference is smaller than the first determination threshold (MM1) as a result of the first collation, the search feature word group and the registered feature word group are collated. Is performed while changing the phase h. As a result of the second collation, the corrected minimum difference degree in the phase h that best matches the registered feature word group and the search feature word group is the second match. Since the original sound data corresponding to the registered feature word group is specified when the value is smaller than the determination threshold (MM2), the processing load is high when the characteristics of the search sound data and the original sound data are greatly different. Perform misalignment processing Ku, can be excluded from the search, it is possible to reduce the processing load on the search as a whole.
また、本発明第9の態様では、本発明第1から第8のいずれか1つの態様の音響データの関連情報検索装置において、前記音響データベースは、各原音響データについて、さらに前記登録特徴ワード群を用いて生成された代表登録特徴データを登録しており、さらに、前記生成された検索特徴ワード群を用いて代表検索特徴データを生成する代表検索特徴データ生成手段と、前記代表検索特徴データと前記音響データベースに登録された代表登録特徴データとの照合を行う代表特徴データ照合手段と、を有し、前記特徴ワード照合手段は、前記代表特徴データ照合手段による照合の結果、前記代表検索特徴データと前記代表登録特徴データの相違度を前記個別判定参考値を用いて補正した値が所定の範囲内であると判断される場合に限り、前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との照合を行うものであることを特徴とする。 In the ninth aspect of the present invention, in the acoustic data related information search apparatus according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, the acoustic database further includes the registered feature word group for each original acoustic data. Representative registration feature data generated using the above-mentioned search feature data generation means for generating representative search feature data using the generated search feature word group, the representative search feature data, Representative feature data collating means for collating with representative registered feature data registered in the acoustic database, and the feature word collating means, as a result of collation by the representative feature data collating means, the representative search feature data Only when it is determined that the value obtained by correcting the difference between the representative registered feature data and the representative registered feature data using the individual determination reference value is within a predetermined range. The search characteristic word groups, and characterized in that for matching the registered feature word groups registered in the sound database.
本発明第9の態様によれば、音響データベースが、各原音響データについて、さらに登録特徴ワード群を用いて生成された代表登録特徴データを登録しており、さらに、検索特徴ワード群を用いて代表検索特徴データを生成し、代表検索特徴データと代表登録特徴データとの照合を行い、代表特徴データ照合手段による照合の結果、代表検索特徴データと代表登録特徴データの相違度を前記個別判定参考値を用いて補正した値が所定の範囲内であると判断される場合に限り、検索特徴ワード群と登録特徴ワード群との照合を行うようにしたので、音響データベースに登録されている音響データに関連する関連情報を検索するにあたり、音響データの大まかな特徴を用いて、照合する対象レコードの絞り込みを行うことにより、処理負荷を抑えることが可能となる。 According to the ninth aspect of the present invention, the acoustic database registers representative registered feature data generated using a registered feature word group for each original acoustic data, and further uses a search feature word group. Generate representative search feature data, collate the representative search feature data with the representative registered feature data, and check the difference between the representative search feature data and the representative registered feature data as a result of the collation by the representative feature data matching means. The search feature word group and the registered feature word group are collated only when it is determined that the value corrected using the value is within the predetermined range, so the acoustic data registered in the acoustic database When searching for related information related to, the processing load is reduced by narrowing down the records to be matched using the rough characteristics of the acoustic data. It becomes possible.
本発明によれば、楽曲等の音響データを用いて、音響データベースに登録されている音響データに関連する関連情報を検索するにあたり、複数のレコードが適合した場合に、その優先順位を的確に定めることが可能となるという効果を有する。 According to the present invention, when searching for related information related to acoustic data registered in the acoustic database using acoustic data such as music, when a plurality of records are matched, the priority is accurately determined. It has the effect that it becomes possible.
<1.音響データの関連情報登録装置>
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、音響データの関連情報の登録について説明する。音響データの関連情報の登録は、音響データの関連情報の登録装置(以下「関連情報登録装置」という。)により行う。関連情報登録装置は、原音響データから登録特徴ワード、代表登録特徴データを作成し、当該音響データに関連する関連情報(一般にメタデータと呼ばれる)とともに、作成した登録特徴ワード、代表登録特徴データ、個別判定参考値を、音響データを特定する情報(例えば、音響データID)と対応付け、音響データベースに登録する。1つの原音響データに関する音響データID、登録特徴ワード、代表登録特徴データ、個別判定参考値、関連情報は1レコードとして音響データベースに登録される。この音響データベースは、原音響データの関連情報を検索するために用いられるものであり、原音響データ自体は、登録されないのが通常である。これは、著作権上の問題であり、機能的には、原音響データを登録する構成とすることも当然可能である。
<1. Sound data related information registration device>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, registration of related information of acoustic data will be described. Registration of the related information of the acoustic data is performed by a registration device for the related information of the acoustic data (hereinafter referred to as “related information registration device”). The related information registration device creates a registered feature word and representative registered feature data from the original sound data, together with related information related to the sound data (generally called metadata), the created registered feature word, representative registered feature data, The individual determination reference value is associated with information (for example, an acoustic data ID) specifying acoustic data and registered in the acoustic database. The acoustic data ID, registered feature word, representative registered feature data, individual determination reference value, and related information related to one original acoustic data are registered in the acoustic database as one record. This acoustic database is used for searching related information of original sound data, and the original sound data itself is usually not registered. This is a copyright problem, and functionally, it is naturally possible to adopt a configuration in which the original sound data is registered.
音響データとは、音楽や音声等をデジタル形式で記録したものであり、アナログ音響信号に対して、PCM等の手法によりサンプリングして得られたものである。そして、原音響データとは、検索対象とされる楽曲等の音響素材の音響データである。著作権保護対策から、CD原盤の品質をもつPCM形式の音響データは一般にライセンス配布されないことが多いため、音響データベースに登録するデータとしては、あらかじめMP3(MPEG-1/Layer3)などの各種非可逆圧縮処理が施された音響データファイルが与えられる場合が一般的である。しかし、入手できたデータがMP3形式であったとしても、特徴ワードを作成するためには、MP3形式のデータを伸張し、サンプル列の音響データを生成する必要がある。 The acoustic data is recorded in a digital format such as music and voice, and is obtained by sampling an analog acoustic signal by a technique such as PCM. The original sound data is sound data of a sound material such as music to be searched. Because of copyright protection measures, PCM-format audio data with CD master disc quality is generally not distributed by license. Therefore, various irreversible data such as MP3 (MPEG-1 / Layer3) are pre-registered in the audio database. In general, an acoustic data file subjected to compression processing is given. However, even if the obtained data is in the MP3 format, in order to create the feature word, it is necessary to decompress the MP3 format data and generate the acoustic data of the sample sequence.
図1は、関連情報登録装置のハードウェア構成図である。関連情報登録装置は、汎用のコンピュータで実現することができ、図1に示すように、CPU2a(CPU: Central Processing Unit)と、コンピュータのメインメモリであるRAM2b(RAM: Random Access Memory)と、データを記憶するための大容量のデータ記憶装置2c(例えば,ハードディスク)と、CPUが実行するプログラムを記憶するためのプログラム記憶装置2d(例えば,ハードディスク)と、キーボード、マウス等のキー入力I/F2eと、外部デバイス(データ記憶媒体)とデータ通信するためのデータ入出力インターフェース2fと、表示デバイス(ディスプレイ)に情報を送出するための表示出力インターフェース2gと、を備え、互いにバスを介して接続されている。
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a related information registration apparatus. The related information registration device can be realized by a general-purpose computer. As shown in FIG. 1, a
関連情報登録装置のプログラム記憶装置2dには、CPU2aを動作させ、コンピュータを、関連情報登録装置として機能させるための専用のプログラムが実装されている。また、データ記憶装置2cは、処理結果として得られる登録特徴ワード、代表登録特徴データ、個別判定参考値等を関連情報と対応付けて記憶し、音響データベースとして機能するとともに、処理に必要な様々なデータを記憶する。
The
図2は、関連情報登録装置の機能ブロック図である。図2において、10は登録特徴ワード生成手段、15は部分特徴ワード生成手段、20は代表登録特徴データ生成手段、25は代表部分特徴データ生成手段、30は判定参考値算出手段、35は登録手段、40は音響データベースである。上述のように、各手段は、CPU2aがプログラム記憶装置2dから読み込んだ専用のプログラムを実行することにより実現される。
FIG. 2 is a functional block diagram of the related information registration apparatus. In FIG. 2, 10 is a registered feature word generating means, 15 is a partial feature word generating means, 20 is a representative registered feature data generating means, 25 is a representative partial feature data generating means, 30 is a judgment reference value calculating means, and 35 is a registering means. , 40 is an acoustic database. As described above, each unit is realized by the
登録特徴ワード生成手段10は、音響データから所定数のサンプルを音響フレームとして順次読み込み、読み込んだ音響フレームを利用して、周波数解析を行い、その音響データの特徴を表現した特徴ワードを生成する機能を有している。この特徴ワードは、ある音響データの特徴を少ないデータ量で表現したものであり、スペクトルの特徴を表した特徴パターンと、音量データにより構成される(著作権法上、生成された特徴ワードより原音響データを再現できない、即ち複製行為ができないことが要求され、特徴ワードはその条件を満たすので音響データベースへの登録が認められている。)。音響データベース40に登録される特徴ワードを特に「登録特徴ワード」と呼ぶ。また、この特徴ワードを作成する基になる音響データを特に「原音響データ」と呼ぶ。この「原音響データ」としては、著作権者等が有している「原本」となるデータそのものではなく、この「原本」に著作権保護のための改変が施されたものを用いるのが普通である。もちろん「原本」となるデータそのものを「原音響データ」として用いることも可能である。後述するように、本発明においては、部分特徴ワードや検索特徴ワード等の他の特徴ワードが出現するが、これらは、いずれも特徴ワードの基本的な構造としては同一であるが、部分特徴ワードと検索特徴ワードは登録特徴ワードと異なり、後述する検索処理において位相をずらした照合に対応させるため、位相をずらした複数(本実施形態では5種)の特徴ワード群のセットをもたせているという相違がある。また、本明細書では、40ビット構成の最小単位を「特徴ワード」、照合に用いられる特徴ワードの集合を「特徴ワード群」と呼ぶ。
The registered feature
部分特徴ワード生成手段15は、原音響データの一部分である部分音響データに対して、登録特徴ワード生成手段10と同様、所定数のサンプルを音響フレームとして順次読み込み、読み込んだ音響フレームを利用して、周波数解析を行い、その部分音響データの特徴を表現した特徴ワードを生成する機能を有している。登録特徴ワード生成手段10、部分特徴ワード生成手段15は、共に同一の原音響データから音響フレームを読み込み、特徴ワードを作成する点で同一であるが、登録特徴ワード生成手段10は、原音響データ全体(すなわち先頭から最後まで)に対して処理を行うのに対して、部分特徴ワード生成手段15は、原音響データより複数の短い部分区間(検索時に生成する検索特徴ワードと同程度の5〜15秒程度の区間)を盲目的に切り出して抽出し、更に各部分区間ごとに位相をずらした複数(本実施形態では5種)の部分音響データを生成する点で異なる。1つの原音響データより何個の部分区間を抽出するかについては、事前に設定しておくことになるが、例えば、5個を抽出する場合、原音響データ全体が5分間の長さで、部分区間の長さが15秒であったとすると、先頭(0分)〜15秒、1分0秒〜1分15秒、2分0秒〜2分15秒、3分0秒〜3分15秒、4分〜4分15秒の5個の部分区間を抽出し、5個の部分区間より生成される各部分音響データに対して処理を行う。
The partial feature
音響フレームについては、登録特徴ワード生成手段10、部分特徴ワード生成手段15も同じサンプル数で取得し、所定の処理を行って特徴ワードを生成する。音響フレームを構成するサンプル数、特徴ワードの生成手法については、登録特徴ワード生成手段10、部分特徴ワード生成手段15で同一である必要があるが、部分特徴ワードについては同一の部分区間の部分音響データをもとに位相をずらした複数のセットの部分特徴ワード群が生成されるようにしている点で相違がある。
For the acoustic frame, the registered feature
また、上述のように、登録特徴ワード生成手段10、部分特徴ワード生成手段15は、同一サンプル数の音響フレームに対して、若干異なる処理を行って特徴ワードを生成するが、最小単位として生成される40ビットの特徴ワードの形式は同一である。ただし、上述のように、原音響データ全体を対象として登録特徴ワード生成手段10が作成する特徴ワードを「登録特徴ワード」、部分音響データを対象として部分特徴ワード生成手段20が作成する特徴ワードを「部分特徴ワード」と呼ぶ。
In addition, as described above, the registered feature
代表登録特徴データ生成手段20は、登録特徴ワード生成手段10により生成された登録特徴ワード群を用いて、1つの原音響データにつき、1つの代表登録特徴データを生成する機能を有する。登録特徴ワードは、原音響データの部分的な特徴を表現するのに対して、代表登録特徴データは、1つの原音響データの全体的な特徴を表現する。
The representative registered feature
代表部分特徴データ生成手段25は、部分特徴ワード生成手段15により生成された部分特徴ワード群を用いて、1つの部分音響データにつき、1つの代表部分特徴データを生成する機能を有する。部分特徴ワードは、部分音響データの部分的な特徴を表現するのに対して、代表部分特徴データは、1つの部分音響データの全体的な特徴を表現する。
The representative partial feature
判定参考値算出手段30は、1つの登録特徴ワード群と複数の部分特徴ワード群との間、および1つの代表登録特徴データと複数の代表部分特徴データとの間での照合を行う。この際、登録特徴ワード群に比べて各部分特徴ワード群の特徴ワード数が顕著に少ないため、1つの登録特徴ワード群と複数の部分特徴ワード群との間については、時間的な位置をずらしながら照合を行う。更に各部分特徴ワード群は位相が異なる複数種で1セットとして構成されているため、各群とも個別に照合を行う必要がある。例えば、登録特徴ワード群が5分の長さに対応しており、5種の15秒間の部分区間に対応して5種の部分特徴ワード群があり、更に各部分特徴ワード群が位相を変化させて5通り作成されている場合、5×5種の15秒の部分特徴ワード群を用いて5分の長さの登録特徴ワード群と時間位置を15/2秒ずつオーバラップさせながら、ずらして照合を行う場合、5×5×300×2/15=1000通りの組み合わせで照合を行うことになる。これらの組み合わせで照合を行った結果、5種の各部分区間ごとに最小の相違を示す値を算出し、それらの平均値に基づいて、個別判定参考値を算出する。詳細については、後述するが、1つの原音響データについて、1つの登録特徴ワード群と複数の部分特徴ワード群との間の照合により4つの個別判定参考値、1つの代表登録特徴データと複数の代表部分特徴データとの間の照合により1つの個別判定参考値を算出する。 The determination reference value calculation means 30 performs collation between one registered feature word group and a plurality of partial feature word groups, and one representative registered feature data and a plurality of representative partial feature data. At this time, since the number of feature words of each partial feature word group is significantly smaller than that of the registered feature word group, the temporal position is shifted between one registered feature word group and a plurality of partial feature word groups. While collating. Furthermore, since each partial feature word group is configured as a set of a plurality of types having different phases, it is necessary to collate each group individually. For example, a registered feature word group corresponds to a length of 5 minutes, there are five types of partial feature word groups corresponding to five types of 15-second partial sections, and each partial feature word group changes phase. 5 types of 15-second partial feature words are used, and the registered feature words with a length of 5 minutes and the time position overlap each other by 15/2 seconds. Thus, collation is performed with 5 × 5 × 300 × 2/15 = 1000 combinations. As a result of collation with these combinations, a value indicating the minimum difference is calculated for each of the five types of partial sections, and an individual determination reference value is calculated based on the average value thereof. Although details will be described later, for one original sound data, four individual determination reference values, one representative registered feature data, and a plurality of pieces of information are obtained by collation between one registered feature word group and a plurality of partial feature word groups. One individual determination reference value is calculated by collation with the representative partial feature data.
登録手段35は、登録特徴ワード生成手段10により生成された登録特徴ワード群と、代表登録特徴データ生成手段20により生成された代表登録特徴データと、判定参考値算出手段30により算出された5種の個別判定参考値を、元の原音響データの制作や著作権に関連する関連情報(一般にメタデータと呼ばれる)、および原音響データを特定するために原音響データの著作権情報等を管理する事業者が個別に定義付けたIDと対応付けて音響データベース40に登録する機能を有している。ここで、関連情報とは、楽曲名、ジャンル名など楽曲を特定するテキスト情報、作詞・作曲・編曲者名、アーチスト名、プロデューサ名など原音響データの制作に関わる著作権者・著作隣接権者名に関するテキスト情報を示すものである。ただし、原音響データそのものは著作権法上の制約から、音響データベース40に通常登録することはない。また、原音響データの制作・マスタリングに使用した一連のバイナリ形式の素材データ(ミックスダウンする前の個別の録音データ、MIDI打ち込みデータ)等についても、著作権法上の制約により通常、登録することはない。
The
<1.2.関連情報登録装置の処理動作>
次に、図2に示した関連情報登録装置の処理動作について説明する。まず、関連情報登録装置では、登録特徴ワード生成手段10が、指定された原音響データから登録特徴ワードを生成する。図3は、登録特徴ワードの生成処理を示すフローチャートである。まず、登録特徴ワード生成手段10が、原音響データを読み込む。関連情報登録装置では、登録特徴ワード生成手段10が、指定された原音響データから、所定数のサンプルを1音響フレームとして読み込む。登録特徴ワード生成手段10が読み込む1音響フレームのサンプル数は、適宜設定することができるが、サンプリング周波数が44.1kHzの場合、4096サンプル程度とすることが望ましい。これは、約0.092秒に相当する。ただし、後述する周波数変換におけるハニング窓関数の利用により、隣接窓間の連続性を考慮して、音響フレームは、所定数分のサンプルを重複させて読み込むことにしている。本実施形態では、音響フレームの区間長のちょうど半分となる2048サンプルを重複させている。したがって、先頭の音響フレームはサンプル1〜4096、2番目の音響フレームはサンプル2049〜6144、3番目の音響フレームはサンプル4097〜8192というように、順次読み込まれていくことになる。
<1.2. Processing operation of related information registration device>
Next, the processing operation of the related information registration apparatus shown in FIG. 2 will be described. First, in the related information registration device, the registered feature word generation means 10 generates a registered feature word from the designated original sound data. FIG. 3 is a flowchart showing a registration feature word generation process. First, the registered feature word generation means 10 reads the original sound data. In the related information registration device, the registered feature word generation means 10 reads a predetermined number of samples as one acoustic frame from the designated original acoustic data. The number of samples of one acoustic frame read by the registered feature
続いて、登録特徴ワード生成手段10は、読み込んだ各音響フレームに対して、周波数変換を行って、その音響フレームのスペクトルであるフレームスペクトルを得る(S11)。具体的には、登録特徴ワード生成手段10が読み込んだ音響フレームについて、窓関数を利用して周波数変換を行う。周波数変換としては、フーリエ変換、ウェーブレット変換その他公知の種々の手法を用いることができる。本実施形態では、フーリエ変換を用いた場合を例にとって説明する。
Subsequently, the registered feature
ここで、本実施形態においてフーリエ変換に利用する窓関数について説明しておく。一般に、所定の信号に対してフーリエ変換を行う場合、信号を所定の長さに区切って行う必要があるが、この場合、所定の長さの信号に対してそのままフーリエ変換(正確には短時間フーリエ変換とよばれる)を行うと、高域部に擬似成分が発生する。そこで、一般にフーリエ変換を行う場合には、ハニング窓と呼ばれる窓関数を用いて、窓の境界部のコサイン波形状で重みを落とすように信号の値を変化させた後、変化後の値に対してフーリエ変換を実行する。 Here, a window function used for Fourier transform in the present embodiment will be described. In general, when Fourier transform is performed on a predetermined signal, it is necessary to divide the signal into predetermined lengths. In this case, the Fourier transform (precisely, for a short time) is performed on a signal having a predetermined length. When called (Fourier transform), a pseudo component is generated in the high frequency region. Therefore, in general, when performing Fourier transform, the signal value is changed so that the weight is dropped by the cosine wave shape at the boundary of the window using a window function called a Hanning window, and then the value after the change is changed. To perform the Fourier transform.
S11においてフーリエ変換を行う場合、具体的には、サンプルiにおける値X(i)(i=0,…,N−1)に対して、0〜1の実数値をもち、Nサンプル区間に定義されるハニング窓関数W(i)(=0.5−0.5cos(2πi/N)を用いて、以下の〔数式1〕の第1式、第2式に従った処理を行い、各周波数における実部A(j)、虚部B(j)を得る。 When the Fourier transform is performed in S11, specifically, the value X (i) (i = 0,..., N−1) in the sample i has a real value of 0 to 1 and is defined in the N sample section. Using the Hanning window function W (i) (= 0.5−0.5 cos (2πi / N)), the processing according to the first and second formulas of [Formula 1] Real part A (j) and imaginary part B (j) are obtained.
続いて、スペクトル成分の算出を行う(S12)。具体的には、以下の〔数式1〕の第3式に従った処理を行い、各周波数における強度値E(j)を得る。 Subsequently, a spectral component is calculated (S12). Specifically, the processing according to the third equation of the following [Equation 1] is performed to obtain the intensity value E (j) at each frequency.
〔数式1〕
A(j)=Σi=0,…,N-1W(i)・X(i)・cos(2πij/N)
B(j)=Σi=0,…,N-1W(i)・X(i)・sin(2πij/N)
E(j)=A(j)2+B(j)2
[Formula 1]
A (j) = Σ i = 0,..., N-1 W (i) · X (i) · cos (2πij / N)
B (j) = Σ i = 0,..., N-1 W (i) · X (i) · sin (2πij / N)
E (j) = A (j) 2 + B (j) 2
〔数式1〕において、iは、各音響フレーム内のN個のサンプルに付した通し番号であり、i=0,1,2,…,N−1の整数値をとる。また、jは周波数の値について、値の小さなものから順に付した通し番号であり、j=0,1,2,…,N/2−1の整数値をとる。サンプリング周波数が44.1kHz、N=4096の場合、jの値が1つ異なると、周波数が10.8Hz異なることになる。 In [Formula 1], i is a serial number assigned to N samples in each acoustic frame, and takes an integer value of i = 0, 1, 2,..., N−1. Further, j is a serial number assigned in order from the smallest value of the frequency value, and takes an integer value of j = 0, 1, 2,..., N / 2-1. When the sampling frequency is 44.1 kHz and N = 4096, if the value of j is different by one, the frequency will be different by 10.8 Hz.
続いて、スペクトル成分の統合処理を行う(S13)。上記の周波数変換により、22kHz付近までのスペクトル成分が得られるが、本実施形態における特徴ワードの生成には、340Hz以上で4kHz付近より低い範囲のスペクトル成分を用いる。これは、携帯電話の音声再生で使用される3GPP規格等の音声圧縮形式に対応させるためである(ただし、本実施形態では常にデジタル音響データが与えられるため、携帯電話の音声録音信号を用いた照合には対応する必要はない。)。そのため、正確に、携帯電話の音声再生範囲に合わせる場合は、特徴ワードの生成の上限を3.4kHz付近とするようにしても良い。本実施形態では、j=0〜2047の周波数成分のうち、4kHz付近より高いj=385〜2047については利用しない。また、340Hz以下であるj=0〜32の低周波成分についても利用しない。すなわち、本実施形態では、j=33〜384の周波数成分を用いる。具体的には、以下の〔数式2〕に従った処理を実行し、11周波数成分単位のPnに統合することになる。 Subsequently, an integration process of spectrum components is performed (S13). Although the spectral component up to about 22 kHz is obtained by the above frequency conversion, the spectral component in the range of 340 Hz or higher and lower than about 4 kHz is used for generation of the feature word in this embodiment. This is in order to correspond to a voice compression format such as 3GPP standard used for voice reproduction of a cellular phone (however, since digital acoustic data is always given in this embodiment, a voice recording signal of a cellular phone is used. There is no need to deal with matching.) For this reason, in order to accurately match the voice reproduction range of the mobile phone, the upper limit of the feature word generation may be set to around 3.4 kHz. In the present embodiment, j = 385 to 2047 higher than the vicinity of 4 kHz among the frequency components of j = 0 to 2047 is not used. Also, the low frequency component of j = 0 to 32 that is 340 Hz or less is not used. That is, in the present embodiment, j = 33 to 384 frequency components are used. Specifically, processing according to the following [Equation 2] is executed and integrated into Pn in units of 11 frequency components.
〔数式2〕
P0=(E33+E34+…+E43)1/4
P1=(E44+E45+…+E54)1/4
:
:
P31=(E374+E375+…+E384)1/4
[Formula 2]
P0 = (E 33 + E 34 + ... + E 43) 1/4
P1 = (E 44 + E 45 + ... + E 54) 1/4
:
:
P31 = ( E374 + E375 + ... + E384 ) 1/4
上記〔数式2〕により、j=33〜384の352個の周波数成分が、n=0〜31の32個の周波数成分に統合されることになる。上記処理は、各音響フレームについて行われ、各音響フレームについて、32個の周波数成分が得られることになる。 According to the above [Equation 2], 352 frequency components of j = 33 to 384 are integrated into 32 frequency components of n = 0 to 31. The above process is performed for each acoustic frame, and 32 frequency components are obtained for each acoustic frame.
次に、各音響フレームについて、直前の音響フレームのスペクトル成分との差分を算出する(S14)。上記S11〜S13の処理は、各音響フレームに対して順次行われる。このS14におけるフレーム間差分の算出処理は、各音響フレームについてS13までの処理を行った結果得られたP0〜P31を利用するものである。具体的には、以下の〔数式3〕に従った処理を行い、フレーム間差分Dn(t)を得る。 Next, for each acoustic frame, a difference from the spectral component of the immediately preceding acoustic frame is calculated (S14). The processes of S11 to S13 are sequentially performed on each acoustic frame. The inter-frame difference calculation processing in S14 uses P0 to P31 obtained as a result of performing the processing up to S13 for each acoustic frame. Specifically, processing according to the following [Equation 3] is performed to obtain an inter-frame difference Dn (t).
〔数式3〕
Dn(t)=|Pn(t)−Pn(t−1)|、n=0,…,31
[Formula 3]
Dn (t) = | Pn (t) −Pn (t−1) |, n = 0,..., 31
上記〔数式3〕においてPn(t)は、t番目の音響フレームにおける統合された周波数成分である。このように、隣接する音響フレーム間の差分を算出するのは、音響データの振幅レベルがわずかに変化するような箇所についても、振幅レベルの変化を強調させ、音響データの特徴を反映した特徴ワードを生成するためである。 In the above [Expression 3], Pn (t) is an integrated frequency component in the t-th acoustic frame. In this way, the difference between adjacent acoustic frames is calculated by emphasizing changes in the amplitude level and reflecting the characteristics of the acoustic data even in places where the amplitude level of the acoustic data slightly changes. It is for producing | generating.
フレーム間差分の算出処理を終えたら、所定フレーム数の処理が終了したかどうかを判断する(S15)。具体的には、t≧Tであるかどうかを判断する。その結果、t<Tである場合は、tをインクリメントしてS11に戻る。S15における判断の結果、t≧Tである場合は、得られたT個の差分Dn(t)の総和を求める(S16)。すなわち、上記S11〜S14の処理を各音響フレームに対して順次行い、音響フレーム間の差分Dn(t)がT個(本実施形態では11個)得られたら、T個の差分Dn(t)の総和算出を行うことになる。具体的には、以下の〔数式4〕に従った処理を行い、フレーム間差分の総和Snを得る。 When the inter-frame difference calculation process is completed, it is determined whether the predetermined number of frames have been processed (S15). Specifically, it is determined whether t ≧ T. As a result, if t <T, t is incremented and the process returns to S11. If t ≧ T as a result of the determination in S15, the total sum of the obtained T differences Dn (t) is obtained (S16). That is, when the processes of S11 to S14 are sequentially performed on each acoustic frame and T differences Dn (t) between the acoustic frames are obtained (11 in this embodiment), T differences Dn (t) are obtained. Will be calculated. Specifically, processing according to the following [Equation 4] is performed to obtain a sum Sn of interframe differences.
〔数式4〕
Sn=Σt=0,…,T-1Dn(t)
[Formula 4]
Sn = Σ t = 0,..., T-1 Dn (t)
上記〔数式4〕において、“Σt=0,…,T-1”は、t=0からT−1までtを1ずつ増加させたときの総和を意味する。続いて、上記〔数式4〕により得られたSnの二値化処理を行う(S17)。具体的には、まず、32個のSn配列をn≧14とn≦13の上下帯域で2分割し、n≦13の14個のうち値の大きい7個に1を与え、値の小さい7個に0を与えるとともに、n≧14の18個のうち値の大きい9個に1を与え、値の小さい9個に0を与える。ここで、単純に全32個のSnのうち値の大きい16個と、小さい16個に1と0を与えるのではなくて、32バンドを周波数が高い18バンドのグループと、周波数が低い14バンドのグループに分けて、それぞれそのグループ内で均等に1と0を与えるようにしたのは、各種データ圧縮処理に伴う周波数特性の影響を補正するためである。上下のバンドを18バンドと14バンドの位置で分けたのは、実験の結果、この位置で分けたとき、検索に使用する検索音響データに対してMP3などの各種データ圧縮処理を施した結果、検索精度が最も高かったためである。S17における処理により、各周波数帯nについてのフレーム間差分の総和Snが1ビットで表現可能となる。そして、n=0をLSB、n=31をMSBとして32ビットの特徴パターンFd(y)を得る。ここで、y(=0,…,Y−1)は、1つの原音響データから生成されるY個の特徴ワードにおいて、その順番を示す変数である。したがって、yは演奏開始からの時刻に比例する変数となる。 In the above [Equation 4], “Σt = 0,..., T−1 ” means the total sum when t is increased by 1 from t = 0 to T−1. Subsequently, the binarization process of Sn obtained by the above [Equation 4] is performed (S17). Specifically, first, the 32 Sn arrays are divided into two in the upper and lower bands of n ≧ 14 and n ≦ 13, and 1 is given to 7 of the 14 values of n ≦ 13, and 7 of the smaller value. In addition to giving 0 to each, 1 is given to 9 having a large value among 18 pieces of n ≧ 14, and 0 is given to 9 having a small value. Here, instead of simply giving 1 and 0 to 16 large values and 16 small values out of all 32 Sn, 32 bands are grouped into 18 bands with high frequency and 14 bands with low frequency. The reason why 1 and 0 are equally given in each group is to correct the influence of the frequency characteristics associated with various data compression processes. The reason why the upper and lower bands are divided at the positions of the 18 band and the 14 band is that, as a result of the experiment, when divided at this position, the search acoustic data used for the search is subjected to various data compression processes such as MP3, This is because the search accuracy was the highest. By the processing in S17, the sum Sn of inter-frame differences for each frequency band n can be expressed by 1 bit. Then, a 32-bit feature pattern Fd (y) is obtained with n = 0 as LSB and n = 31 as MSB. Here, y (= 0,..., Y−1) is a variable indicating the order of Y feature words generated from one original sound data. Therefore, y is a variable proportional to the time from the start of performance.
次に、音量データの算出を行う(S18)。具体的には、まず、以下の〔数式5〕を用いて総和音量Volを算出する。 Next, the volume data is calculated (S18). Specifically, first, the total volume Vol is calculated using the following [Formula 5].
〔数式5〕
Vol=Σt=0,…,T-1{Σn=0,…,31Pn(t)}
[Formula 5]
Vol = Σ t = 0, ..., T-1 {Σ n = 0, ..., 31 Pn (t)}
上記〔数式5〕において、“Σt=0,…,T-1”は、t=0からT−1までtを1ずつ増加させたときの総和を意味する。上記〔数式5〕に示すように、統合処理により得られた全ての成分Pn(t)の値をT個の音響フレームについて加算する。これにより、T個の音響フレームについての音量の総和である総和音量Volが得られる。この総和音量Volの値に適宜設定した固定のスケーリング値を乗算して、0〜255の範囲に収まるように正規化して音量データVd(y)を得る。正規化により音量データVd(y)は8ビットで表現されることとなる。音量データVd(y)は、上記〔数式5〕に示されるように、T個の音響フレームに渡る総和音量Volを基礎としているため、各フレーム単位の音量ではなく、T個の音響フレームの総和音量を表現していることになる。 In the above [Equation 5], “Σ t = 0,..., T−1 ” means the total when t is increased by 1 from t = 0 to T−1. As shown in the above [Formula 5], the values of all the components Pn (t) obtained by the integration process are added for T acoustic frames. As a result, a total volume Vol that is the total volume of the T acoustic frames is obtained. Multiplication volume is multiplied by a fixed scaling value set appropriately, and normalization is performed so as to be within the range of 0 to 255 to obtain volume data Vd (y). The sound volume data Vd (y) is represented by 8 bits by normalization. Since the volume data Vd (y) is based on the total volume Vol over T acoustic frames as shown in [Formula 5], the volume data Vd (y) is not the volume of each frame unit, but the total of T acoustic frames. It represents the volume.
上記S17、S18の処理は、順序を入れ替えて行うことも可能である。S17、S18による処理の結果、32ビットの特徴パターンと8ビットの音量データにより構成される40ビットの特徴ワードが得られる。 The processes of S17 and S18 can be performed by changing the order. As a result of the processing in S17 and S18, a 40-bit feature word composed of a 32-bit feature pattern and 8-bit volume data is obtained.
以上の処理を各音響フレームに対して実行することにより、その音響データについての特徴ワードが多数生成されることになる。例えば、上記の例のように、サンプリング周波数44.1kHz、1音響フレームが4096サンプル、音響フレームを2048サンプルずつ重複させた場合、1特徴ワードは約0.506秒となり、5分間の音響データからは、約600個の特徴ワードが生成されることになる。 By executing the above processing for each sound frame, a large number of feature words for the sound data are generated. For example, if the sampling frequency is 44.1 kHz, the sound frame is 4096 samples, and the sound frame is overlapped by 2048 samples as in the above example, one feature word is approximately 0.506 seconds, and the sound data from 5 minutes Will generate approximately 600 feature words.
ここで、上記特徴ワードの生成処理を、図4の概念図を用いて説明する。図4(a)は、特徴ワードの生成対象とする音響データの波形を示す図である。関連情報登録装置では、音響データを音響フレーム単位で読み取っていくが、図4(b)に示すように、読取範囲を重複させて読み取らせる。そして、各音響フレームに対して、図4(c)に示すように所定の周波数範囲における周波数成分を抽出し、32バンドに統合する。これは、上記S11〜S13に相当する。次に、図4(d)に示すように統合成分のバンドごとの隣接する音響フレーム間における差分処理、32バンドの統合成分の総和処理を行う。統合成分の差分処理は上記S14に相当し、統合成分の総和処理は上記S18の各周波数成分(n=0〜31)の総和処理に相当する。次に、図4(e)に示すように32バンド差分成分の総和処理、および音量の総和処理を行う。32バンド差分成分の総和処理は、上記S16に相当し、音量の総和処理は上記S18の各音響フレーム(t=0〜T−1)の総和処理に相当する。次に、図4(f)に示すように32バンド総和成分の二値化処理、および音量の圧縮処理(上記〔数式5〕に基づき算出された値に所定のスケーリング値を乗算して256段階に音量レベルを圧縮する処理)を行う。32バンド総和成分の二値化処理は上記S17に相当し、音量の圧縮処理は上記S18に相当する。図4に示すように、音響データから順次音響フレームを読み込み、T個の音響フレーム単位で1つの特徴ワードを生成していく処理が行われることになる。 Here, the process of generating the feature word will be described with reference to the conceptual diagram of FIG. FIG. 4A is a diagram illustrating a waveform of acoustic data that is a generation target of a feature word. In the related information registration apparatus, the acoustic data is read in units of acoustic frames. However, as shown in FIG. Then, for each acoustic frame, as shown in FIG. 4C, frequency components in a predetermined frequency range are extracted and integrated into 32 bands. This corresponds to S11 to S13. Next, as shown in FIG. 4D, a difference process between adjacent acoustic frames for each band of the integrated component and a total process of the 32 band integrated components are performed. The integrated component difference process corresponds to S14, and the integrated component sum process corresponds to the sum process of each frequency component (n = 0 to 31) in S18. Next, as shown in FIG. 4E, a summation process of 32-band difference components and a summation process of volume are performed. The summation process of the 32-band difference component corresponds to S16, and the volume summation process corresponds to the summation process of each acoustic frame (t = 0 to T-1) in S18. Next, as shown in FIG. 4 (f), the binarization process of the 32-band sum component and the compression process of the sound volume (256 levels obtained by multiplying the value calculated based on the above [Formula 5] by a predetermined scaling value). To the volume level). The binarization process for the 32-band sum component corresponds to S17, and the volume compression process corresponds to S18. As shown in FIG. 4, a process of sequentially reading sound frames from sound data and generating one feature word in units of T sound frames is performed.
指定された1つの原音響データ全体に対して、登録特徴ワード群(登録特徴ワードの集合)が得られたら、次に、代表登録特徴データ生成手段20が、登録特徴ワード群を用いて代表登録特徴データを生成する。代表登録特徴データは、登録特徴ワードを基礎とする特徴成分の時間方向における平均値、標準偏差の組として構成される。図5は、登録特徴ワードを基礎とする特徴成分の時間方向における平均値、標準偏差の算出処理を示すフローチャートである。まず、代表登録特徴データ生成手段20は、登録特徴ワードを多値化処理することにより登録特徴データ配列を生成する(S19)。具体的には、以下の〔数式6〕に従った処理を実行することにより、登録特徴ワードを基礎とする特徴成分である登録特徴データ配列Q(n,y)(n=0,…,31; y=0, …,Y−1)を生成する。
When a registered feature word group (a set of registered feature words) is obtained for the entire specified original sound data, the representative registered feature
〔数式6〕
Fd(y)の各ビットnが1の場合、Q(n,y)←Vd(y)
Fd(y)の各ビットnが0の場合、Q(n,y)←−Vd(y)
[Formula 6]
When each bit n of Fd (y) is 1, Q (n, y) ← Vd (y)
When each bit n of Fd (y) is 0, Q (n, y) ← −Vd (y)
次に、代表登録特徴データ生成手段20は、登録特徴データ配列Q(n, y)の時間方向yにおける平均値配列Cd(n, r)、標準偏差配列Ld(n, r)を算出する(S20)。具体的には、以下の〔数式7〕に従った処理を実行することにより、平均値配列Cd(n, r)、標準偏差配列Ld(n, r)を算出する。 Next, the representative registered feature data generation means 20 calculates an average value array Cd (n, r) and a standard deviation array Ld (n, r) in the time direction y of the registered feature data array Q (n, y) ( S20). Specifically, the average value array Cd (n, r) and the standard deviation array Ld (n, r) are calculated by executing processing according to the following [Equation 7].
〔数式7〕
Cd(n, r)=[Σy=0,…,Y-1 Q(n, y)]/Y
Ld(n, r)=[Σy=0,…,Y-1 (Q(n, y)-Cd(n,r)) 2/Y]1/2
[Formula 7]
Cd (n, r) = [Σ y = 0,..., Y-1 Q (n, y)] / Y
Ld (n, r) = [Σ y = 0,..., Y-1 (Q (n, y) −Cd (n, r)) 2 / Y] 1/2
図6は、S19、S20による登録特徴データ配列の平均値、標準偏差の算出処理の概念図である。図6に示すように、登録特徴ワードは各時刻y(y=0,…,Y−1)に対応して32ビットの特徴パターンF(y)と8ビットの音量データV(y)を有している。図6においては、特徴パターンの32個の各ビットをBit0〜Bit31で示している。 FIG. 6 is a conceptual diagram of the process of calculating the average value and standard deviation of the registered feature data array in S19 and S20. As shown in FIG. 6, the registered feature word has a 32-bit feature pattern F (y) and 8-bit volume data V (y) corresponding to each time y (y = 0,..., Y−1). doing. In FIG. 6, 32 bits of the feature pattern are indicated by Bit0 to Bit31.
そして、上記〔数式6〕に示したようにビットn(Bit0〜Bit31)の値が0であるか1であるかにより、Q(n,y)の値を音量データの値そのままとするか、音量データの値に−1を乗じたものとするかを決定し、ビットnに対応するQ(n,y)の値を定める。このとき、8ビットの音量データを負の値とする場合が生じるため、Q(n,y)は16ビットで表現する。32ビット特徴パターンでは、各バンドについて1ビットで表現されていたものが、16ビット(2バイト)で表現されることになるので、各時刻yにおける登録特徴データは64バイトとなる。
Then, depending on whether the value of bit n (
代表登録特徴データ生成手段20により代表登録特徴データとして生成された平均値配列Cd(n, r)、標準偏差配列Ld(n, r)は、登録手段35により、音響データID等の音響データを特定する情報(rと1対1で対応)と対応付けて音響データベース40に登録される。
The average value array Cd (n, r) and the standard deviation array Ld (n, r) generated as representative registration feature data by the representative registration feature data generation means 20 are stored as acoustic data such as an acoustic data ID by the registration means 35. The information is registered in the
指定された1つの原音響データ全体に対して、登録特徴ワード群、代表登録特徴データが得られたら、次に、部分特徴ワード生成手段15が、原音響データの先頭から所定の長さの区間を部分区間として順次抽出し、抽出した各部分音響データについて特徴ワード(部分特徴ワード)を生成する。部分区間の長さとしては、適宜設定することができる。部分区間は、検索時に使用する代表的な区間を想定して、与えられた原音響データ全体より盲目的(実際の実施例では均等間隔に)に抽出したもので、多少の漏れは発生しても良いが、重複がないように先頭から一定の間隔で設定され、1つの原音響データについてZ個の部分区間が得られる。部分特徴ワードの生成は、基本的には、原音響データ全体に対して行われた登録特徴ワードの生成の場合と同様に、図3、図4に示したような手順、概念で作成される。ただし、登録特徴ワードと異なり、位相をずらした複数の部分特徴ワード群を追加生成する必要がある。
When the registered feature word group and the representative registered feature data are obtained for the entire designated original sound data, the partial feature
部分音響データは、楽曲の一部が切り取られたものであるため、必ずしも、原音響データとのタイミングが一致するものではなく、位置ずれが生じることがある。特徴ワードの生成にあたっては、T個(本実施形態では、T=11)の音響フレームを平均化して生成しているため、比較的位置ずれには強い。しかし、リズム変化が激しい原音響データの場合、特徴ワードの生成単位である11音響フレームの、ほぼ半分である5音響フレーム程度ずれると、顕著に異なる特徴ワードが生成され、登録特徴ワードとの照合において顕著な相違が発生してしまう。そのため、特徴ワードの1生成単位である11音響フレームの範囲内で数音響フレーム(本実施形態では2音響フレーム)ずつ遅らせて(位相を変更して)複数の部分特徴ワードを生成して、音響データベース40内に登録予定の登録特徴ワードと照合するようにする。
Since the partial sound data is a piece of music cut out, the timing does not necessarily coincide with the original sound data, and a positional shift may occur. The feature word is generated by averaging T sound frames (T = 11 in the present embodiment), and is relatively resistant to displacement. However, in the case of original sound data with a sharp change in rhythm, a feature word that is remarkably different is generated when it is shifted by about 5 sound frames, which is almost half of 11 sound frames, which is a feature word generation unit, and is compared with a registered feature word. A significant difference will occur. Therefore, a plurality of partial feature words are generated by delaying (changing the phase) several acoustic frames (in this embodiment, two acoustic frames) within a range of 11 acoustic frames, which is one generation unit of feature words, The
部分特徴ワード群の生成の場合、図3のS16において、上記〔数式4〕に基づきSnを算出する代わりに、h=0,…,H−1としてH種類のSn(h)を以下〔数式8〕に基づき算出する。hsは適当な正の整数で本実施形態ではhs=2である。 In the case of generating the partial feature word group, instead of calculating Sn based on the above [Formula 4] in S16 of FIG. 3, H = 0,... 8]. hs is a suitable positive integer, and hs = 2 in this embodiment.
〔数式8〕
Sn(h)=Σt=0,…,T-1Dn(t+h・hs)
[Formula 8]
Sn (h) = Σ t = 0,..., T-1 Dn (t + h · hs)
続いて、S17において、H種類のSn(h)の各々に対して同様に二値化処理を行い、n=0をLSB、n=31をMSBとした32ビットの特徴パターンF(z,h,x)を得る。ここで、z(=0,…,Z−1)は、1つの原音響データから得られたZ個の部分音響データにおいて、その順番を示す変数である。x(=0,…,X−1)は、1つの部分音響データから生成されるX個の特徴ワードにおいて、その順番を示す変数である。したがって、xは演奏開始からの時刻に比例する変数となる。 Subsequently, in S17, binarization processing is similarly performed on each of the H types of Sn (h), and a 32-bit feature pattern F (z, h) in which n = 0 is LSB and n = 31 is MSB. , X). Here, z (= 0,..., Z−1) is a variable indicating the order in Z pieces of partial sound data obtained from one original sound data. x (= 0,..., X−1) is a variable indicating the order of X feature words generated from one partial sound data. Therefore, x is a variable proportional to the time from the start of performance.
更に、S18において、上記〔数式5〕に基づきVolを算出する代わりに、同様にh=0,…,H−1としてH種類のVol(h)を以下〔数式9〕に基づき算出する。hsは同様に適当な正の整数で本実施形態ではhs=2である。 Furthermore, in S18, instead of calculating Vol based on the above [Formula 5], H types of Vol (h) are similarly calculated based on [Formula 9] below with h = 0,..., H−1. Similarly, hs is a suitable positive integer, and hs = 2 in this embodiment.
〔数式9〕
Vol(h)=Σt=0,…,T-1{Σn=0,…,31Pn(t+h・hs)}
[Formula 9]
Vol (h) = Σ t = 0,..., T-1 {Σ n = 0,..., 31 Pn (t + h · hs)}
この総和音量Vol(h)の値に適宜設定した固定のスケーリング値を乗算して、0〜255の範囲に収まるように正規化して音量データV(z,h,x)を得る。正規化により音量データV(z,h,x)は8ビットで表現されることとなる。音量データV(z,h,x)は、上記〔数式9〕に示されるように、T個の音響フレームに渡る総和音量Vol(h)を基礎としているため、各フレーム単位の音量ではなく、T個の音響フレームの総和音量を表現していることになる。 The value of the total volume Vol (h) is multiplied by a fixed scaling value appropriately set, and normalized so as to fall within the range of 0 to 255 to obtain volume data V (z, h, x). The sound volume data V (z, h, x) is represented by 8 bits by normalization. Since the volume data V (z, h, x) is based on the total volume Vol (h) over T acoustic frames as shown in [Formula 9], the volume data V (z, h, x) This represents the total volume of T acoustic frames.
以上の処理から、Z個の部分区間(部分音響データ)の各々が15秒の長さをもつと仮定すると、部分特徴ワードは、1つの部分音響データにつき、30×H個(本実施形態ではH=5)生成されることになる。 From the above processing, assuming that each of Z partial sections (partial acoustic data) has a length of 15 seconds, there are 30 × H partial feature words per partial acoustic data (in the present embodiment). H = 5) will be generated.
指定された1つの原音響データ全体に対して、部分特徴ワード群(部分特徴ワードの集合)が得られたら、次に、代表部分特徴データ生成手段25が、部分特徴ワード群を用いて代表部分特徴データを生成する。代表部分特徴データは、部分特徴ワードを基礎とする特徴成分の時間方向における平均値、標準偏差の組として構成される。代表部分特徴データの生成は、図5に示した代表登録特徴データの生成と同様にして行われる。ただし、代表登録特徴データと異なり、位相をずらした複数の代表部分特徴データを追加生成する必要がある。 Once a partial feature word group (a set of partial feature words) is obtained for the entire specified original sound data, the representative partial feature data generation means 25 then uses the partial feature word group to represent the representative part. Generate feature data. The representative partial feature data is configured as a set of an average value and a standard deviation in the time direction of the feature component based on the partial feature word. The generation of the representative partial feature data is performed in the same manner as the generation of the representative registered feature data shown in FIG. However, unlike the representative registered feature data, it is necessary to additionally generate a plurality of representative partial feature data whose phases are shifted.
部分特徴ワード群の生成の場合、代表部分特徴データ生成手段25は、図5のS19において、上記〔数式6〕に基づき登録特徴データ配列Q(n, y)を生成する代わりに、h=0,…,H−1として部分特徴データ配列Q(z,n,h,x)を以下〔数式10〕に基づき生成する。
In the case of generating a partial feature word group, the representative partial feature
〔数式10〕
F(z,h,x)の各ビットnが1の場合、Q(z,n,h,x)←V(z,h,x)
F(z,h,x)の各ビットnが0の場合、Q(z,n,h,x)←−V(z,h,x)
(z=0,…,Z−1;n=0,…,31;h=0,…,H−1; x=0,…,X(z,h)−1)
[Formula 10]
When each bit n of F (z, h, x) is 1, Q (z, n, h, x) ← V (z, h, x)
When each bit n of F (z, h, x) is 0, Q (z, n, h, x) ← −V (z, h, x)
(Z = 0, ..., Z-1; n = 0, ..., 31; h = 0, ..., H-1; x = 0, ..., X (z, h) -1)
次に、代表部分特徴データ生成手段25は、図5のS20において、上記〔数式7〕に代えて、以下の〔数式11〕に従った処理を実行することにより、部分特徴データ配列Q(n,z,h,x)の時間方向x、位相hにおける平均値配列C(z,n)、標準偏差配列L(z,n)を算出する。 Next, the representative partial feature data generation means 25 executes a process according to the following [Formula 11] instead of the above [Formula 7] in S20 of FIG. , Z, h, x) in the time direction x and the phase h, the average value array C (z, n) and the standard deviation array L (z, n) are calculated.
〔数式11〕
C(z,n)=[Σh=0,…,H-1,x=0,…,X(z,h)-1Q(z,n,h,x)]/(H・X)
L(z,n)=[Σh=0,…,H-1,x=0,…,X(z,h)-1(Q(z,n,h,x)−C(z,n,h,x)) 2/(H・X)]1/2
[Formula 11]
C (z, n) = [Σh = 0,..., H-1, x = 0,..., X (z, h) -1 Q (z, n, h, x)] / (H.X)
L (z, n) = [Σh = 0,..., H-1, x = 0,..., X (z, h) -1 (Q (z, n, h, x) -C (z, n , H, x)) 2 / (H · X)] 1/2
代表部分特徴データ生成手段25により代表部分特徴データとして生成された平均値配列C(z,n)、標準偏差配列L(z,n)は、個別判定参考値の算出のためにのみ用いられ、音響データベース40には登録されない。
The average value array C (z, n) and the standard deviation array L (z, n) generated as the representative partial feature data by the representative partial feature data generation means 25 are used only for calculating the individual determination reference value, It is not registered in the
ある原音響データについて、登録特徴ワード群と、代表登録特徴データと、各部分区間の部分特徴ワード群と、代表部分特徴データが得られたら、次に、判定参考値算出手段30が、代表登録特徴データと各部分区間の代表部分特徴データ、登録特徴ワード群と各部分区間の部分特徴ワード群を用いて、その原音響データについての個別判定参考値を算出する。この個別判定参考値の算出処理を、図7〜図10のフローチャートを用いて説明する。
When the registered feature word group, the representative registered feature data, the partial feature word group of each partial section, and the representative partial feature data are obtained for a certain original sound data, the determination reference
図7〜図10においては、各変数を以下のように定義する。
[登録特徴ワード]
Y:原音響データについて登録されている登録特徴ワード数
Fd(y):特徴パターン配列(y=0,…,Y−1)、32ビット
Vd(y):音量データ配列(y=0,…,Y−1)、8ビット
Cd(n):登録特徴データ配列Q(n,y)のY個の平均値
Ld(n):登録特徴データ配列Q(n,y)の標準偏差
7 to 10, each variable is defined as follows.
[Registration feature word]
Y: Number of registered feature words registered for original sound data Fd (y): Feature pattern array (y = 0,..., Y-1), 32 bits Vd (y): Volume data array (y = 0,... , Y-1), 8 bits Cd (n): Y average value of registered feature data array Q (n, y) Ld (n): Standard deviation of registered feature data array Q (n, y)
[部分特徴ワード]
Z:原音響データに設定される部分区間数(部分音響データ数)
X(z、h):部分区間z(z=0,…,Z−1)のある位相h(h=0,…,H−1)における部分特徴ワード数
F(z,h,x):特徴パターン配列(x=0,…,X(z、h)−1)、32ビット
V(z,h,x):音量データ配列(x=0,…,X(z、h)−1)、8ビット
C(z,n):部分特徴データ配列Q(z,n,h,x)のH×X個の平均値
L(z,n):部分特徴データ配列Q(z,n,h,x)の標準偏差
[Partial feature word]
Z: Number of partial sections set in original sound data (number of partial sound data)
X (z, h): Number of partial feature words in a phase h (h = 0,..., H−1) with a partial interval z (z = 0,..., Z−1) F (z, h, x): Feature pattern array (x = 0,..., X (z, h) -1), 32-bit V (z, h, x): Volume data array (x = 0,..., X (z, h) -1) , 8 bits C (z, n): H × X average value of partial feature data array Q (z, n, h, x) L (z, n): Partial feature data array Q (z, n, h) , X) standard deviation
[照合変数]
W:照合ワード数(w=0,…,W−1)、照合する登録特徴ワード、部分特徴ワードの数(例.W=6)
U(z):代表特徴データ距離
D(y+w,z,h,x+w):特徴パターンのワード単位不一致ビット数(0以上32以下)
S(y,z,h,x):合算不一致ビット数、照合ワード数W個のワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)を合算したもの(Σw=0,…,W-1D(y+w,z,h,x+w))
[Collation variable]
W: Number of collation words (w = 0,..., W−1), number of registered feature words and partial feature words to be collated (eg, W = 6)
U (z): representative feature data distance D (y + w, z, h, x + w): number of mismatch bits in word unit of feature pattern (0 to 32)
S (y, z, h, x): the sum of the number of unmatched bits, the number of matching word numbers D (y + w, z, h, x + w) (Σw = 0,..., W) -1 D (y + w, z, h, x + w))
[個別判定参考値]
Mu:代表特徴データ距離の個別判定参考値
M1:位相を特定した合算不一致ビット数の個別判定参考値
M2:位相を変化させた合算不一致ビット数S(r,y,h,x)の個別判定参考値
Mw1:位相を特定したワード単位不一致ビット数の個別判定参考値
Mw2:位相を変化させたワード単位不一致ビット数の個別判定参考値
[Individual judgment reference value]
Mu: Individual determination reference value of representative feature data distance M1: Individual determination reference value of total mismatch bit number specifying phase M2: Individual determination of total mismatch bit number S (r, y, h, x) by changing phase Reference value Mw1: Individual determination reference value for the number of mismatched bits in word unit with phase specified Mw2: Reference value for individual determination of the number of mismatched bits in word unit with phase changed
図7は個別判定参考値の算出処理を示すフローチャートである。まず、初期設定を行う(S110)。具体的には、代表特徴データ距離U(z)の総和Su=0、位相を特定したワード単位不一致ビット数の総和Sw1=0、位相を変化させたワード単位不一致ビット数の総和Sw2=0、位相を特定した合算不一致ビット数の総和S1=0、位相を変化させたワード単位不一致ビット数の総和S2=0、部分区間を特定する変数(区間番号)z=0に設定する。 FIG. 7 is a flowchart showing the calculation process of the individual determination reference value. First, initial setting is performed (S110). Specifically, the sum Su = 0 of the representative feature data distance U (z), the sum Sw1 = 0 of the word unit mismatch bits specifying the phase, the sum Sw2 = 0 of the word unit mismatch bits changing the phase, The sum S1 = 0 of the total number of mismatch bits specifying the phase, the sum S2 = 0 of the number of word unit mismatch bits changing the phase, and the variable (section number) z = 0 for specifying the partial section are set.
続いて、判定参考値算出手段30は、部分区間zにおける代表特徴データ距離U(z)の算出を行う(S120)。具体的には、以下の〔数式12〕に従った処理を実行し、部分区間zについての、代表登録特徴データと代表部分特徴データの距離である代表特徴データ距離U(z)を算出する。
Subsequently, the determination reference
〔数式12〕
U(z)=256×[Σn=0,…,31{(Cd(n)−C(z,n))/(Ld(n)+L(z,n))}2]1/2/[Σn=0,…,31{Cd(n)/(Ld(n)+L(z,n))}2]1/4/[Σn=0,…,31{C(z,n)/(Ld(n)+L(z,n))}2]1/4
[Formula 12]
U (z) = 256 × [Σ n = 0,..., 31 {(Cd (n) −C (z, n)) / (Ld (n) + L (z, n))} 2 ] 1/2 / [Σ n = 0,..., 31 {Cd (n) / (Ld (n) + L (z, n))} 2 ] 1/4 / [Σ n = 0,..., 31 {C (z, n) / (Ld (n) + L (z, n))} 2 ] 1/4
上記〔数式12〕では、[]で括った項が3つ存在するが、1番目の[]の平方根を、2番目の[]の4乗根、3番目の[]の4乗根で除したものに正規化のための係数“256”を乗じている。正規化のための係数は、正規化の範囲に合わせて適宜変更することが可能である。なお、上記〔数式12〕において、“Σn=0,…,31”は、n=0から31までnを1ずつ増加させたときの32個分の総和を意味する。[]で括った各項のべき乗根として、具体的に何乗にするかは適宜変更することができるが、本実施形態では、〔数式12〕に示すように平方根、4乗根、4乗根としている。 In the above [Equation 12], there are three terms enclosed by []. The square root of the first [] is divided by the fourth root of the second [] and the fourth root of the third []. Is multiplied by a coefficient “256” for normalization. The coefficient for normalization can be appropriately changed according to the range of normalization. In the above [Expression 12], “Σ n = 0,..., 31 ” means the total of 32 pieces when n is incremented by 1 from n = 0 to 31. As the power root of each term enclosed in [], the specific power can be changed as appropriate, but in this embodiment, as shown in [Formula 12], the square root, the fourth root, the fourth power Roots.
上記〔数式12〕は、代表部分特徴データと代表登録特徴データとの距離を示すが、 双方の正規化相関係数を基に定義している。具体的には、代表部分特徴データの各要素nを部分特徴データ配列の平均値に対して部分特徴データ配列の標準偏差値と登録特徴データ配列の標準偏差値との和で32個の各要素ごとに除して正規化した各値で定義し、(C(z,n)/(Ld(n)+L(z,n))とする。同様に、代表登録特徴データの各要素を登録特徴データ配列の平均値に対して部分特徴データ配列の標準偏差値と登録特徴データ配列の標準偏差値との和で32個の各要素ごとに除して正規化した各値で定義し、Cd(n)/(Ld(n)+L(z,n))とする。これら、32個の要素どうしの正規化相関係数は、[Σn=0,…,31{(Cd(n)−C(z,n))/(Ld(n)+L(z,n))}2] /[Σn=0,…,31{Cd(n)/(Ld(n)+L(z,n))}2]1/2/[Σn=0,…,31{(C(z,n)/(Ld(n)+L(z,n))}2]1/2で与えられ、−1〜+1の実数値をとる。上記〔数式12〕では、この正規化相関係数値に所定の整数値256を乗算して整数表現にし、かつ整数値の変動範囲を拡大して該当レコードと非該当レコードとの格差をつけるため、平方根をとるようにした。このとき、正規化相関係数値をそのまま使用するか、平方根にするか、4乗根にするかは運用上の設計事項で適宜最適な方法を選択すれば良い。 [Equation 12] indicates the distance between the representative partial feature data and the representative registered feature data, and is defined based on the normalized correlation coefficient of both. Specifically, each element n of the representative partial feature data is represented by the sum of the standard deviation value of the partial feature data array and the standard deviation value of the registered feature data array with respect to the average value of the partial feature data array. Each element is defined as a normalized value divided by (C (z, n) / (Ld (n) + L (z, n)). Similarly, each element of the representative registered feature data is registered as a feature. The sum of the standard deviation value of the partial feature data array and the standard deviation value of the registered feature data array with respect to the average value of the data array is defined as each value normalized by dividing each of the 32 elements, and Cd ( n) / (Ld (n) + L (z, n)) The normalized correlation coefficient between these 32 elements is [Σ n = 0,..., 31 {(Cd (n) −C (z, n)) / ( Ld (n) + L (z, n))} 2] / [Σ n = 0, ..., 31 {Cd (n) / (Ld (n) + L (z, n)) 2] 1/2 / [Σ n = 0, ..., 31 {(C (z, n) / (Ld (n) + L (z, n))} 2] is given by 1/2, -1 to +1 In the above [Equation 12], the normalized correlation coefficient value is multiplied by a predetermined integer value 256 to give an integer expression, and the fluctuation range of the integer value is expanded to show the corresponding record and the non-corresponding record. In order to make the difference, the normalized correlation coefficient value is used as it is, whether it is the square root or the fourth root. Just choose.
続いて、位相h=hoに固定(特定)して、部分区間zから生成された部分特徴ワード群と、登録特徴ワード群との照合を行う(S130)。hoとしては、H=5の場合、ho=0,1,2,3,4のいずれかに設定することができるが、通常演算処理が最も少ないho=0に設定する。S130における照合の結果、部分区間zについて、最小合算不一致ビット数S(ymin,z,ho,xmin)が得られる。このS130の処理については後述する。最小合算不一致ビット数S(ymin,z,ho,xmin)が得られたら、合算不一致ビット数の総和S1に加算する処理を行う(S140)。S130の処理において、最小ワード単位不一致ビット数D(ymin+wmax,z,ho,xmin+wmax)も算出されるが、S140においては、ワード単位不一致ビット数の総和Sw1に、最小ワード単位不一致ビット数D(ymin+wmax,z,ho,xmin+wmax)を加算する処理も行う。 Subsequently, the phase h = ho is fixed (specified) and the partial feature word group generated from the partial section z is collated with the registered feature word group (S130). As for ho, when H = 5, it can be set to any of ho = 0, 1, 2, 3, and 4, but it is set to ho = 0 with the least amount of normal arithmetic processing. As a result of the collation in S130, the minimum sum mismatch bit number S (ymin, z, ho, xmin) is obtained for the partial section z. The process of S130 will be described later. When the minimum sum mismatch bit number S (ymin, z, ho, xmin) is obtained, a process of adding to the sum S1 of the sum mismatch bits is performed (S140). In the process of S130, the minimum word unit mismatch bit number D (ymin + wmax, z, ho, xmin + wmax) is also calculated. In S140, the minimum word unit mismatch bit number D (ymin + wmax) , Z, ho, xmin + wmax) is also performed.
続いて、位相hを変化させて部分区間zから生成された部分特徴ワード群と、登録特徴ワード群との照合を行う(S150)。S150における照合の結果、部分区間zについて、位相が最も適合する場合の最小合算不一致ビット数S(ymin,z,hmin,xmin)が得られる。このS150の処理の詳細についても後述する。最小合算不一致ビット数S(ymin,z,hmin,xmin)が得られたら、合算不一致ビット数の総和S2に加算する処理を行う(S160)。S150の処理において、最小ワード単位不一致ビット数D(ymin+wmax,z,hmin,xmin+wmax)も算出されるが、S160においては、ワード単位不一致ビット数の総和Sw2に、最小ワード単位不一致ビット数D(ymin+wmax,z,hmin,xmin+wmax)を加算する処理も行う。 Subsequently, the partial feature word group generated from the partial section z by changing the phase h is collated with the registered feature word group (S150). As a result of the collation in S150, the minimum sum mismatch bit number S (ymin, z, hmin, xmin) when the phase is the best for the partial section z is obtained. Details of the processing in S150 will also be described later. When the minimum sum mismatch bit number S (ymin, z, hmin, xmin) is obtained, a process of adding to the sum S2 of the sum mismatch bits is performed (S160). In the process of S150, the minimum word unit mismatch bit number D (ymin + wmax, z, hmin, xmin + wmax) is also calculated, but in S160, the minimum word unit mismatch bit number D (ymin + wmax) , Z, hmin, xmin + wmax) is also performed.
次に、部分区間を特定する変数zをインクリメント、すなわち1だけ増加する(S170)。そして、部分区間を特定する変数zが部分区間数Zに達したかどうかを判断し(S180)、達していない場合は、S120に戻って、次の部分区間zについて、照合処理を行う。各部分区間zについて処理を実行し、変数zが部分区間数Zに達したら、すなわちZ個全ての部分区間に対する処理を終えたことになるので、1つの原音響データに対応する5種の個別判定参考値を決定する(S170)。 Next, the variable z specifying the partial section is incremented, that is, increased by 1 (S170). Then, it is determined whether or not the variable z specifying the partial section has reached the number of partial sections Z (S180). If not, the process returns to S120, and the next partial section z is collated. When processing is performed for each partial section z and the variable z reaches the number of partial sections Z, that is, processing for all Z partial sections is completed, so five types of individual corresponding to one original sound data A determination reference value is determined (S170).
5種の個別判定参考値のうち、Mu、M1、M2はそれぞれ以下の〔数式13〕〜〔数式15〕に従った処理を実行することにより算出される。 Of the five types of individual determination reference values, Mu, M1, and M2 are calculated by executing processes according to the following [Equation 13] to [Equation 15], respectively.
〔数式13〕
Mu=Σz=0,…,Z-1U(z)/Z
[Formula 13]
Mu = Σ z = 0, ..., Z-1 U (z) / Z
〔数式14〕
M1=Σz=0,…,Z-1S(ymin,z,ho,xmin)/Z
[Formula 14]
M1 = Σ z = 0,..., Z-1 S (ymin, z, ho, xmin) / Z
〔数式15〕
M2=Σz=0,…,Z-1S(ymin,z,hmin,xmin)/Z
[Formula 15]
M2 = Σz = 0,..., Z-1 S (ymin, z, hmin, xmin) / Z
そして、個別判定参考値Mw1として、S(ymin,z,ho,xmin)を構成するD(y+w,z,ho,x+w)の最大値D(ymin+wmax,z,ho,xmin+wmax)を与える。また、個別判定参考値Mw2として、S(ymin,z,hmin,xmin)を構成するD(y+w,z,h,x+w)の最大値D(ymin+wmax,z,hmin,xmin+wmax)を与える。 Then, the maximum value D (ymin + wmax, z, ho, xmin + wmax) of D (y + w, z, ho, x + w) constituting S (ymin, z, ho, xmin) is given as the individual determination reference value Mw1. Further, the maximum value D (ymin + wmax, z, hmin, xmin + wmax) of D (y + w, z, h, x + w) constituting S (ymin, z, hmin, xmin) is given as the individual determination reference value Mw2.
次に、図7のS130における位相hを固定した部分区間zの照合処理の詳細について図8のフローチャートを用いて説明する。S130においては、h=hoに設定された後、図8に示した処理に移行する。まず、初期設定を行う(S131)。具体的には、最小不一致ビット数Smin1=初期値Big1、部分特徴ワードを特定する変数x=0、登録特徴ワードを特定する変数y=0、不一致ビット数が最小となるときのxを特定する変数xmin=−1、不一致ビット数が最小となるときのyを特定する変数ymin=−1に設定する。初期値Big1は、合算不一致ビット数S(y,z,h,x)が取り得る値よりも十分に大きな値であれば良く、事前に設定されることになる。 Next, details of the collating process of the partial section z in which the phase h is fixed in S130 of FIG. 7 will be described using the flowchart of FIG. In S130, after h = ho is set, the process proceeds to the process shown in FIG. First, initial setting is performed (S131). Specifically, the minimum mismatch bit number Smin1 = initial value Big1, a variable x = 0 specifying a partial feature word, a variable y = 0 specifying a registered feature word, and x when the number of mismatch bits is minimized A variable xmin = −1 and a variable ymin = −1 that specifies y when the number of mismatch bits is minimized are set. The initial value Big1 may be a value that is sufficiently larger than the value that the total mismatch bit number S (y, z, h, x) can take, and is set in advance.
続いて、合算不一致ビット数S(y,z,h,x)の算出を行う(S132)。合算不一致ビット数S(y,z,h,x)については後述するようにエラー値が出力される場合もあるため、合算不一致ビット数S(y,z,h,x)が正常値として得られたら、最小不一致ビット数Smin1より小さいかどうかを判断する(S133)。S(y,z,h,x)がSmin1以下である場合に限り、S(y,z,h,x)の値をSmin1にセットする処理を行う(S134)。そして、変数xをインクリメントして(S135)、S132〜S134の処理を繰り返し、さらに部分特徴ワードを特定する変数xが部分特徴ワード数X(z,h)に達したら(S136)、x=0として登録特徴ワードを特定する変数yをインクリメントして(S137)、S132〜S136の処理を繰り返す。すなわち、まず、登録特徴ワードyを固定して部分特徴ワードと登録特徴ワードの比較を行い、全ての部分特徴ワードに対して処理を終えたら、登録特徴ワードを変更し、次の登録特徴ワードについて処理を行う。このようにして、全ての登録特徴ワードについて処理を実行する。 Subsequently, the sum mismatch bit number S (y, z, h, x) is calculated (S132). Since an error value may be output for the sum mismatch bit number S (y, z, h, x) as described later, the sum mismatch bit number S (y, z, h, x) is obtained as a normal value. If it is determined, it is determined whether or not the minimum mismatch bit number Smin1 is smaller (S133). Only when S (y, z, h, x) is equal to or smaller than Smin1, a process of setting the value of S (y, z, h, x) to Smin1 is performed (S134). Then, the variable x is incremented (S135), the processes of S132 to S134 are repeated, and when the variable x specifying the partial feature word reaches the partial feature word number X (z, h) (S136), x = 0. The variable y specifying the registered feature word is incremented (S137), and the processing of S132 to S136 is repeated. That is, first, the registered feature word y is fixed, the partial feature word and the registered feature word are compared, and when the processing is completed for all the partial feature words, the registered feature word is changed, and the next registered feature word is changed. Process. In this way, processing is performed for all registered feature words.
そして、yが全登録特徴ワード数Yに達したかどうかを判断し(S138)、達していない場合は、S132に戻って、次の登録特徴ワードyについて、最小不一致ビット数Smin1の算出処理を行う。各登録特徴ワードyについて処理を実行し、変数yが全登録特徴ワード数Yに達したら、すなわちY個全ての登録特徴ワードに対する処理を終えたら、その時点における合算不一致ビット数S(y,z,h,x)の最小値Smin1を、位相固定時の部分区間zにおける最小不一致ビット数Sminとして出力する。この最小不一致ビット数Smin1が図7のS130において得られることになる。 Then, it is determined whether or not y has reached the total number Y of registered feature words (S138). If not, the process returns to S132 to calculate the minimum mismatch bit number Smin1 for the next registered feature word y. Do. When processing is performed for each registered feature word y and the variable y reaches the total number Y of registered feature words, that is, when processing for all Y registered feature words is completed, the total number of mismatch bits S (y, z at that time) , H, x) is output as the minimum mismatch bit number Smin in the partial section z when the phase is fixed. This minimum mismatch bit number Smin1 is obtained in S130 of FIG.
次に、図8のS132における合算不一致ビット数S(y,z,h,x)の算出処理の詳細について図9のフローチャートを用いて説明する。本装置では、照合の際、照合ワード数であるW個の連続する特徴ワード同士の照合を行う。すなわち、連続するW個の登録特徴ワードと連続するW個の部分特徴ワードをそれぞれ先頭から順に照合していく。図9においては、まず、初期設定を行う(S181)。具体的には、合算不一致ビット数S(y,z,h,x)=0、特徴ワードの照合個数を示す変数w=0、Dmax=0、wmax=0に設定する。初期設定後、登録特徴ワードの音量データVd(y+w)、部分特徴ワードの音量データV(z,h,x+w)がともに0より大きいという条件を満たすかどうかを判断する(S182)。登録特徴ワードの音量データVd(y+w)、部分特徴ワードの音量データV(z,h,x+w)は、それぞれ原音響データ全体、部分音響データに対して〔数式5〕および〔数式9〕に従った処理を実行し、“Vol”および“Vol(h)”として算出されたものである。S182における判断の結果、登録特徴ワードの音量データVd(y+w)、部分特徴ワードの音量データV(z,h,x+w)がともに0より大きいという条件を満たす場合に限り、登録特徴ワード1つと部分特徴ワード1つを比較した場合の、不一致ビット数であるワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)を算出する(S183)。 Next, details of the calculation processing of the total mismatch bit number S (y, z, h, x) in S132 of FIG. 8 will be described using the flowchart of FIG. In this apparatus, at the time of collation, collation of W consecutive feature words, which is the number of collation words, is performed. That is, the consecutive W registered feature words and the consecutive W partial feature words are collated in order from the top. In FIG. 9, first, initial setting is performed (S181). Specifically, the sum mismatch bit number S (y, z, h, x) = 0, variables w = 0, Dmax = 0, and wmax = 0 indicating the number of feature word collations are set. After the initial setting, it is determined whether or not the condition that the volume data Vd (y + w) of the registered feature word and the volume data V (z, h, x + w) of the partial feature word are both greater than 0 is satisfied (S182). The volume data Vd (y + w) of the registered feature word and the volume data V (z, h, x + w) of the partial feature word follow [Equation 5] and [Equation 9] for the whole original sound data and the partial sound data, respectively. Are calculated as “Vol” and “Vol (h)”. As a result of the determination in S182, only when one of the registered feature words and the partial feature word volume data Vd (y + w) and the partial feature word volume data V (z, h, x + w) satisfy the condition that both are greater than 0, The word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w), which is the number of mismatch bits when one feature word is compared, is calculated (S183).
次に、ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)と所定値Dmaxの比較を行う(S184)。S184における判断の結果、ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)が所定値Dmaxより大きい場合に限り、ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)の値をDmaxに設定する(S185)。そして、wの値をwmaxに設定する。続いて、ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)を合算不一致ビット数S(y,z,h,x)に加算する処理を行う(S185)。S185においては、特徴ワードの照合個数を示す変数wをインクリメントし、照合する特徴ワードwを次の特徴ワードwに変更する処理も行う。S184における判断の結果に係らず、S186の処理は実行されることになる。 Next, the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) is compared with a predetermined value Dmax (S184). As a result of the determination in S184, the value of the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) is set to Dmax only when the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) is larger than the predetermined value Dmax. (S185). Then, the value of w is set to wmax. Subsequently, a process of adding the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) to the total mismatch bit number S (y, z, h, x) is performed (S185). In S185, the variable w indicating the number of feature words to be collated is incremented and the feature word w to be collated is changed to the next feature word w. Regardless of the result of the determination in S184, the process of S186 is executed.
そして、特徴ワードの照合個数を示す変数wが所定数Wに達したかどうかを判断し(S187)、達していない場合は、S182に戻って、次の特徴ワードについて処理を行う。各特徴ワードについて処理を実行し、変数wが所定数Wに達したら、その時点における合算不一致ビット数S(y,z,h,x)を、あるx,h,yについての合算不一致ビット数S(y,z,h,x)として出力する。この合算不一致ビット数S(y,z,h,x)が図8のS132において得られることになる。なお、S182において条件を満たさないと判断された場合には、合算不一致ビット数の算出エラー値(負値)が出力される。 Then, it is determined whether or not the variable w indicating the number of collated feature words has reached the predetermined number W (S187). If not, the process returns to S182 and the next feature word is processed. When processing is performed for each feature word and the variable w reaches a predetermined number W, the total mismatch bit number S (y, z, h, x) at that time is calculated as the total mismatch bit number for a certain x, h, y. Output as S (y, z, h, x). This sum mismatch bit number S (y, z, h, x) is obtained in S132 of FIG. When it is determined in S182 that the condition is not satisfied, a calculation error value (negative value) for the number of unmatched bits is output.
次に、図7のS150における位相hを変化させた部分区間zの照合処理の詳細について図10のフローチャートを用いて説明する。まず、初期設定を行う(S151)。具体的には、最小不一致ビット数Smin2=初期値Big2、位相を特定する変数h=0、不一致ビット数が最小となるときのhを特定する変数hmin=−1に設定する。初期値Big2は、合算不一致ビット数S(ymin,z,h,xmin)が取り得る値よりも十分に大きな値であれば良く、事前に設定されることになる。 Next, details of the collating process of the partial section z in which the phase h is changed in S150 of FIG. 7 will be described using the flowchart of FIG. First, initial setting is performed (S151). Specifically, the minimum mismatch bit number Smin2 = initial value Big2, the variable h = 0 for specifying the phase, and the variable hmin = −1 for specifying h when the mismatch bit number is minimized are set. The initial value Big2 may be any value that is sufficiently larger than the value that the total mismatch bit number S (ymin, z, h, xmin) can take, and is set in advance.
続いて、特定された位相hについて、部分区間zから生成された部分特徴ワード群と、登録特徴ワード群との照合を行う(S152)。S152の具体的な処理は、S130と同様、図8に従って実行される。S152の照合の結果、特定された位相hにおける部分区間zについて、最小合算不一致ビット数S(ymin,z,h,xmin)が得られる。 Subsequently, for the specified phase h, the partial feature word group generated from the partial section z is collated with the registered feature word group (S152). The specific process of S152 is executed according to FIG. 8 as in S130. As a result of the collation in S152, the minimum sum mismatch bit number S (ymin, z, h, xmin) is obtained for the partial interval z in the specified phase h.
最小合算不一致ビット数S(ymin,z,h,xmin)が得られたら、最小不一致ビット数Smin2との比較を行う(S153)。S(ymin,z,h,xmin)がSmin2以下である場合に限り、S(ymin,z,h,xmin)の値をSmin2に設定する処理を行う(S154)。そして、変数hをインクリメントして(S155)、S152〜S154の処理を繰り返す。すなわち、各位相hについて、S152〜S154の処理を繰り返し、各位相hの最小合算不一致ビット数S(ymin,z,h,xmin)を求め、その中で最小のものを最小不一致ビット数Smin2とする処理を行う。 When the minimum total mismatch bit number S (ymin, z, h, xmin) is obtained, the comparison with the minimum mismatch bit number Smin2 is performed (S153). Only when S (ymin, z, h, xmin) is equal to or smaller than Smin2, a process of setting the value of S (ymin, z, h, xmin) to Smin2 is performed (S154). Then, the variable h is incremented (S155), and the processes of S152 to S154 are repeated. That is, for each phase h, the processes of S152 to S154 are repeated to obtain the minimum sum mismatch bit number S (ymin, z, h, xmin) of each phase h, and the smallest one is the minimum mismatch bit number Smin2. Perform the process.
hが全位相数Hに達したかどうかを判断し(S156)、達していない場合は、S152に戻って、次の位相hについて、最小合算不一致ビット数S(ymin,z,h,xmin)の算出処理を行う。各位相hについて処理を実行し、変数hが全位相数Hに達したら、すなわちH個全ての位相に対する処理を終えたら、その時点における最小合算不一致ビット数S(ymin,z,h,xmin)の最小値Smin2を、位相変更時の部分区間zにおける最小不一致ビット数Smin2として出力する。この最小不一致ビット数Smin2が図7のS150において得られることになる。 It is determined whether or not h has reached the total number of phases H (S156). If not, the process returns to S152, and the minimum number of unmatched bits S (ymin, z, h, xmin) for the next phase h. The calculation process is performed. When the processing is executed for each phase h and the variable h reaches the total number of phases H, that is, when the processing for all the H phases is completed, the minimum sum mismatch bit number S (ymin, z, h, xmin) at that time The minimum value Smin2 is output as the minimum mismatch bit number Smin2 in the partial interval z at the time of phase change. This minimum mismatch bit number Smin2 is obtained in S150 of FIG.
<1.3.ワード単位不一致ビット数の算出>
図9のS183におけるワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)の算出について説明する。ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)の算出については、利用者により設定される音量判定モードにより具体的な処理内容が異なる。音量判定モードとしては、Off、Weight、Match、Bothの4つが存在する。
<1.3. Calculation of word unit mismatch bit count>
The calculation of the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) in S183 in FIG. 9 will be described. Regarding the calculation of the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w), the specific processing contents differ depending on the sound volume determination mode set by the user. There are four volume determination modes: Off, Weight, Match, and Both.
<1.3.1.音量判定モード“Off”>
音量判定モード“Off”は重みを付加しないモードであり、音量判定モード“Off”が設定されている場合、ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)は、そのままワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度D(y+w,z,h,x+w)となる。音量判定モード“Off”の場合、ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)=0として初期値を設定した後、Fd(y+w)とF(z,h,x+w)の32ビットを対応するビット単位に順次比較し、ビットが異なるごとに、D(y+w,z,h,x+w)に1加算していく。登録特徴ワード群、部分特徴ワード群のいずれにおいても、特徴ワードの特徴パターンは同様の規則で作成され、低周波成分をLSB、高周波成分をMSBとした32ビットの構成であるので、照合はこれらの各ビット値が一致するかどうかにより行うことができる。
<1.3.1. Volume judgment mode “Off”>
The sound volume determination mode “Off” is a mode in which no weight is added. When the sound volume determination mode “Off” is set, the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) is the difference in word units as it is. Is a word unit dissimilarity D (y + w, z, h, x + w) indicating the degree of. In the sound volume judgment mode “Off”, the initial value is set with the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) = 0, and then 32 bits of Fd (y + w) and F (z, h, x + w). Are sequentially compared in corresponding bit units, and 1 is added to D (y + w, z, h, x + w) every time the bits differ. In both the registered feature word group and the partial feature word group, the feature pattern of the feature word is created according to the same rule, and has a 32-bit configuration with the low frequency component as LSB and the high frequency component as MSB. This can be done depending on whether or not the bit values match.
<1.3.2.音量判定モード“Weight”>
音量判定モード“Weight”は重みを付加するモードであり、音量判定モード“Weight” が設定されている場合、ワード単位不一致ビット数D(y+w,z,h,x+w)=0として初期値を設定した後、Fd(y+w)とF(z,h,x+w)の32ビットを対応するビット単位に順次比較する。比較の結果に基づき、以下の〔数式16〕に従った処理を実行して、D(y+w,z,h,x+w)の値を定める。この結果、D(y+w,z,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データを加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となる。このモードは、登録特徴ワードと検索特徴ワードとの照合の際、検索特徴ワードの基礎となる検索音響データがアナログ変換などの信号処理を伴っていて、原音響データと音量の相対変化と音量の絶対値の双方が異なる場合に適切な照合結果を与える。
<1.3.2. Volume judgment mode “Weight”>
The volume determination mode “Weight” is a mode for adding a weight, and when the volume determination mode “Weight” is set, the initial value is set with the word unit mismatch bit number D (y + w, z, h, x + w) = 0. After that, 32 bits of Fd (y + w) and F (z, h, x + w) are sequentially compared in corresponding bit units. Based on the result of the comparison, processing according to the following [Equation 16] is executed to determine the value of D (y + w, z, h, x + w). As a result, D (y + w, z, h, x + w) is not a word unit mismatch bit number but a word unit dissimilarity indicating the degree of difference in word units taking into account volume data. In this mode, when the registered feature word is matched with the search feature word, the search acoustic data that is the basis of the search feature word is accompanied by signal processing such as analog conversion. Appropriate matching results are given when both absolute values are different.
〔数式16〕
Fd(y+w)側がビット1で、F(z,h,x+w)側がビット0の場合、
D(y+w,z,h,x+w)←D(y+w,z,h,x+w)+Vd(y+w)・2/{Vd(y+w)+V(z,h,x+w)}
Fd(y+w)側がビット0で、F(z,h,x+w)側がビット1の場合、
D(y+w,z,h,x+w)←D(y+w,z,h,x+w)+V(z,h,x+w)・2/{Vd(y+w)+V(z,h,x+w)}
[Formula 16]
When the Fd (y + w) side is
D (y + w, z, h, x + w) ← D (y + w, z, h, x + w) + Vd (y + w) · 2 / {Vd (y + w) + V (z, h, x + w)}
When the Fd (y + w) side is
D (y + w, z, h, x + w) ← D (y + w, z, h, x + w) + V (z, h, x + w) · 2 / {Vd (y + w) + V (z, h, x + w)}
<1.3.3.音量判定モード“Match”>
音量判定モード“Match”が設定されている場合、まず、音量判定モード“Off”の場合の処理を行って、D(y+w,z,h,x+w)を得る。そして、以下の〔数式17〕に従った処理を実行することにより、重みを乗算してD(y+w,z,h,x+w)の値を定める。この結果、D(y+w,z,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データの変動パターンの相違分を加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となる。このモードは、同一の原音響データから生成される登録特徴ワードと部分特徴ワードとの照合においては意味をもたないが、後述する登録特徴ワードと検索特徴ワードとの照合の際、検索特徴ワードの基礎となる検索音響データが各種データ圧縮などの信号処理を伴っていて、原音響データと音量の相対変化にはあまり相違がないが、絶対値が異なる場合に適切な照合結果を与える。本実施形態では本モードが最も推奨される。
<1.3.3. Volume judgment mode “Match”>
When the sound volume determination mode “Match” is set, first, processing in the sound volume determination mode “Off” is performed to obtain D (y + w, z, h, x + w). Then, by executing processing according to the following [Equation 17], the weight is multiplied to determine the value of D (y + w, z, h, x + w). As a result, D (y + w, z, h, x + w) is not a word unit mismatch bit number but a word unit dissimilarity indicating the degree of difference in word units taking into account the difference in the fluctuation pattern of the volume data. This mode has no meaning in collation between registered feature words and partial feature words generated from the same original sound data, but when collating registered feature words and search feature words, which will be described later, search feature words The search acoustic data that is the basis of the above is accompanied by signal processing such as various data compression, and there is not much difference between the relative change of the original sound data and the volume, but an appropriate collation result is given when the absolute values are different. In this embodiment, this mode is most recommended.
〔数式17〕
Vd(y+w)・Vd(y+w−1)>V(z,h,x+w)・V(z,h,x+w−1)の場合、
D(y+w,z,h,x+w)←D(y+w,z,h,x+w)・Vd(y+w)・Vd(y+w−1)/{V(z,h,x+w)・V(z,h,x+w−1)}
Vd(y+w)・Vd(y+w−1)<V(z,h,x+w)・V(z,h,x+w−1)の場合、
D(y+w,z,h,x+w)←D(y+w,z,h,x+w)・V(z,h,x+w)・V(z,h,x+w−1)/{Vd(y+w)・Vd(y+w−1)}
[Formula 17]
When Vd (y + w) · Vd (y + w−1)> V (z, h, x + w) · V (z, h, x + w−1),
D (y + w, z, h, x + w) ← D (y + w, z, h, x + w) .Vd (y + w) .Vd (y + w-1) / {V (z, h, x + w) .V (z, h, x + w-1)}
When Vd (y + w) · Vd (y + w−1) <V (z, h, x + w) · V (z, h, x + w−1),
D (y + w, z, h, x + w) ← D (y + w, z, h, x + w) · V (z, h, x + w) · V (z, h, x + w−1) / {Vd (y + w) · Vd ( y + w-1)}
なお、w=0の場合、上記〔数式17〕において、Vd(y+w−1)=Vd(y+w)およびV(z,h,x+w−1)=V(z,h,x+w)とする。 When w = 0, in the above [Equation 17], Vd (y + w−1) = Vd (y + w) and V (z, h, x + w−1) = V (z, h, x + w).
<1.3.4.音量判定モード“Both”>
音量判定モード“Both”が設定されている場合、まず、音量判定モード“Weight”の場合の処理を行って、D(y+w,z,h,x+w)を得る。そして、以下の〔数式18〕に従った処理を実行することにより、重みを乗算してD(y+w,z,h,x+w)の値を定める。この結果、D(y+w,z,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データを加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となる。このモードは、同一の原音響データから生成される登録特徴ワードと部分特徴ワードとの照合においては意味をもたないが、後述する登録特徴ワードと検索特徴ワードとの照合の際、検索特徴ワードの基礎となる検索音響データが波形歪みを伴う高い圧縮率のデータ圧縮やアナログ変換などの信号処理を伴っていて、原音響データと音量の相対変化と音量の絶対値の双方が顕著に異なる場合に適切な照合結果を与える。
<1.3.4. Volume judgment mode “Both”>
When the sound volume determination mode “Both” is set, first, processing in the sound volume determination mode “Weight” is performed to obtain D (y + w, z, h, x + w). Then, by executing processing according to the following [Equation 18], the value of D (y + w, z, h, x + w) is determined by multiplying the weight. As a result, D (y + w, z, h, x + w) is not a word unit mismatch bit number but a word unit dissimilarity indicating the degree of difference in word units taking into account volume data. This mode has no meaning in collation between registered feature words and partial feature words generated from the same original sound data, but when collating registered feature words and search feature words, which will be described later, search feature words If the search acoustic data that is the basis of the sound is accompanied by signal processing such as high compression ratio data compression or analog conversion with waveform distortion, both the relative change in volume and the absolute value of volume are significantly different from the original sound data Give an appropriate match result.
〔数式18〕
Vd(y+w)・V(z,h,x+w−1)>V(z,h,x+w)・Vd(y+w−1)の場合、
D(y+w,z,h,x+w)←D(y+w,z,h,x+w)・Vd(y+w)・V(z,h,x+w−1)/{V(z,h,x+w)・Vd(y+w−1)}
Vd(y+w)・V(z,h,x+w−1)<V(z,h,x+w)・Vd(y+w−1)の場合、
D(y+w,z,h,x+w)←D(y+w,z,h,x+w)・V(z,h,x+w)・Vd(y+w−1)/{Vd(y+w)・V(z,h,x+w−1)}
[Formula 18]
When Vd (y + w) · V (z, h, x + w−1)> V (z, h, x + w) · Vd (y + w−1),
D (y + w, z, h, x + w) ← D (y + w, z, h, x + w) · Vd (y + w) · V (z, h, x + w−1) / {V (z, h, x + w) · Vd ( y + w-1)}
If Vd (y + w) · V (z, h, x + w−1) <V (z, h, x + w) · Vd (y + w−1),
D (y + w, z, h, x + w) ← D (y + w, z, h, x + w) · V (z, h, x + w) · Vd (y + w−1) / {Vd (y + w) · V (z, h, x + w-1)}
なお、w=0の場合、上記〔数式18〕において、Vd(y+w−1)=Vd(y+w)およびV(z,h,x+w−1)=V(z,h,x+w)とする。 When w = 0, in the above [Equation 18], Vd (y + w−1) = Vd (y + w) and V (z, h, x + w−1) = V (z, h, x + w).
音量判定モード“Off”以外の場合、D(y+w,z,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データを加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となるため、図8、図9におけるS(y,z,h,x)は合算不一致ビット数ではなく、合算相違度を表すことになる。また、図10、図8におけるSmin1、Smin2は最小不一致ビット数ではなく、最小相違度を表すことになる。 In the case other than the sound volume determination mode “Off”, D (y + w, z, h, x + w) is not the word unit mismatch bit number but the word unit dissimilarity indicating the degree of difference of the word unit considering the sound volume data. In FIG. 8 and FIG. 9, S (y, z, h, x) represents the total dissimilarity, not the total mismatch bit number. Further, Smin1 and Smin2 in FIGS. 10 and 8 represent not the minimum mismatch bit number but the minimum difference.
登録手段35は、各原音響データについて、その原音響データについての関連情報、音響データID、登録特徴ワード群、代表登録特徴データ、個別判定参考値を対応付けて音響データベース40に登録する。関連情報としては、当該原音響データに関連する情報であれば、どのようなものでも良いが、例えば、当該原音響データが楽曲であれば、曲名や演奏者名、当該原音響データがCM音声であれば、そのスポンサー企業の名前やURL等を用いることができる。ただし、当該原音響データの制作・マスタリングに使用した一連のバイナリ形式の素材データ(ミックスダウンする前の個別の録音データ、MIDI打ち込みデータ)等は著作権法上の制約により通常対象外とする。個別判定参考値Mu、M1、M2、Mw1、Mw2は、各レコードrごとに、Mu(r)、M1(r)、M2(r)、Mw1(r)、Mw2(r)として登録される。
The registration means 35 registers the related information, the sound data ID, the registered feature word group, the representative registered feature data, and the individual determination reference value for each original sound data in the
<2.関連情報検索装置>
次に、本発明に係る音響データの関連情報検索装置(以下「関連情報検索装置」という。)について説明する。図11は、関連情報検索装置のハードウェア構成図である。関連情報検索装置は、関連情報登録装置と同様、汎用のコンピュータで実現することができ、図11に示すように、CPU3a(CPU: Central Processing Unit)と、コンピュータのメインメモリであるRAM3b(RAM: Random Access Memory)と、データを記憶するための大容量のデータ記憶装置3c(例えば,ハードディスク)と、CPUが実行するプログラムを記憶するためのプログラム記憶装置3d(例えば,ハードディスク)と、キーボード、マウス等のキー入力I/F3eと、外部デバイス(データ記憶媒体)とデータ通信するためのデータ入出力インターフェース3fと、表示デバイス(ディスプレイ)に情報を送出するための表示出力インターフェース3gと、を備え、互いにバスを介して接続されている。
<2. Related information search device>
Next, a related information search device for acoustic data according to the present invention (hereinafter referred to as “related information search device”) will be described. FIG. 11 is a hardware configuration diagram of the related information search apparatus. Similar to the related information registration device, the related information search device can be realized by a general-purpose computer. As shown in FIG. 11, a
関連情報検索装置のプログラム記憶装置3dには、CPU3aを動作させ、コンピュータを、関連情報検索装置として機能させるための専用のプログラムが実装されている。また、データ記憶装置3cは、登録特徴ワード、代表登録特徴データ等を関連情報と対応付けて記憶されており、音響データベースとして機能するとともに、処理に必要な様々なデータを記憶する。図11では、単体のコンピュータで実現した例を示したが、音響データベースが稼動されているサーバーコンピュータとネットワークで接続されている高性能な演算処理機能を備えているパーソナルコンピュータが、専用のプログラムに従って各手段の内容を実行するようにしても良い。
The
図12は、本発明に係る関連情報検索装置の機能ブロック図である。図12において、40は音響データベース、45はモード設定手段、50は検索特徴ワード生成手段、60は代表検索特徴データ生成手段、70は照合範囲決定手段、80は代表特徴データ照合手段、90は特徴ワード照合手段、100は情報出力手段である。関連情報検索装置は、利用者が保有している検索音響データを用いて、音響データベースに登録されている原音響データに関する関連情報を検索音響データに関連する関連情報として検索するものである。検索音響データとは、検索に用いる音響データである。検索の際、検索音響データから生成した特徴ワードである検索特徴ワードと、あらかじめ音響データベース40に登録されている登録特徴ワードの照合を行う必要がある。そのため、検索特徴ワードと登録特徴ワードは基本的に同一の構造である必要がある(なお、前者の検索特徴ワード群は位相を変化させた複数(H個)の特徴ワード群のセットが生成される)。検索特徴ワードと登録特徴ワードの基になる検索音響データと原音響データは種々の符号化形式で圧縮され、入手形態により互いに異なる符号化形式になるのが一般的であるため、同一の符号化形式になるように変換する必要がある。本実施形態では、検索音響データも原音響データも同じ仕様(サンプリング周波数:44.1kHz、量子化ビット数:16bits、チャンネル数:1・モノラルといったPCM形式のパラメータ)のPCM形式になるように変換し統一させるようにしている。
FIG. 12 is a functional block diagram of the related information search device according to the present invention. In FIG. 12, 40 is an acoustic database, 45 is a mode setting means, 50 is a search feature word generation means, 60 is a representative search feature data generation means, 70 is a collation range determination means, 80 is a representative feature data collation means, and 90 is a feature. A
モード設定手段45は、関連情報検索装置が備えている複数のモードの中からいずれのモードに従って処理を行うかを設定するものであり、キーボード、マウス等の入力機器およびキー入力I/F3eにより実現される。設定可能なモードとしては、検索音響データモードおよび音量判定モードが用意されている。検索音響データモードは、検索音響データの状態を示すものであり、イントロ検索、全尺検索の2つが選択可能になっている。イントロ検索とは、検索音響データが、音響素材(楽曲の場合、原曲を意味する。)の先頭を含む場合であり、全尺検索は、検索音響データが音響素材から一切切り出しを行われたものでなく、音響素材全てを用いた場合、すなわち、音響素材と同一の時間的長さをもつ場合に対応するものである。音量判定モードは、後述するワード単位相違度D(r,y+w,h,x+w)に音量成分をどのように加味するかを設定するものであり、Off、Weight、Match、Bothの4つが選択可能になっている。
The
検索特徴ワード生成手段50は、図2に示した登録特徴ワード生成手段10と同様、読み込んだ音響フレームを利用して、周波数解析を行い、その検索音響データの特徴を表現した特徴ワードを生成する機能を有している。ただし、位相をずらした複数(H個)の特徴ワード群のセットを生成するようにしている。代表検索特徴データ生成手段60は、図2に示した代表登録特徴データ生成手段20と同様、検索特徴ワード生成手段50により生成された検索特徴ワード群を用いて、1つの検索音響データにつき、1つの代表検索特徴データを生成する機能を有する。検索特徴ワードは、検索音響データの部分的な特徴を表現するのに対して、代表検索特徴データは、1つの検索音響データの全体的な特徴を表現する。
Similar to the registered feature
代表特徴データ照合手段80は、生成した代表検索特徴データと、音響データベース40に登録されている代表登録特徴データとの照合を行う機能を有している。特徴ワード照合手段90は、生成した検索特徴ワードと、音響データベース40に登録されている登録特徴ワードとの照合を行う機能を有している。情報出力手段100は、特徴ワード照合手段90による照合の結果、検索音響データの特徴に類似する原音響データについての関連情報を、音響データベース40から抽出して出力する機能を有している。
The representative feature
ここで、検索特徴ワード生成手段50、代表検索特徴データ生成手段60、代表特徴データ照合手段80、特徴ワード照合手段90の関係の概要を図13を用いて説明しておく。図13に示すように、原音響データについては、その原音響データに対して特徴ワード生成処理を実行し、得られた複数個の特徴ワードを音響データベースに登録しておく。さらに、複数個の特徴ワードに対して代表特徴データ生成処理を実行し、原音響データごとに1つの代表特徴データを登録しておく。検索時には、代表検索特徴データ生成手段60が、検索音響データに対して特徴ワード生成処理を実行した後、代表検索特徴データ生成手段60が、特徴ワードに対して代表特徴データ生成処理を実行し、1つの代表特徴データを生成する。そして、代表特徴データ照合手段80が、検索音響データから得られた代表特徴データと音響データベース内の各代表特徴データの照合処理を行う。そして、照合の結果、条件を満たす原音響データに対してのみ、特徴ワード照合手段90が、特徴ワード同士の照合を行う。
Here, an outline of the relationship among the search feature
このように、まず、代表特徴データ照合手段80が、音響データごとに1つだけ生成され、音響データ全体の特徴を表現した代表特徴データを用いて絞込みを行うことにより、大きく相違している音響データを対象から除外する。そして、比較的類似している原音響データに対して、特徴ワード照合手段90が、部分的特徴を表現した特徴ワードを用いて照合を行うことにより、的確な検索を行うことができる。
In this way, first, the representative feature
<2.2.関連情報検索装置の処理動作>
続いて、図12に示した装置の処理動作について説明する。まず、検索オペレータが保有している検索音響データを検索したいと思った場合、関連情報検索装置に対して起動の指示を行い、起動後、検索対象とする検索音響データを指定する。これは、キー入力I/F3eを介して所定のコンピュータ画面上のボタンを操作し、関連情報検索装置のデータ記憶装置3c内に保存されている検索音響データを指定することにより実行できる。現実には、検索音響データは、MP3等の圧縮形式であることが多いため、PCM形式に変換した後、処理を行う。また、検索オペレータは、モード設定手段45により、検索モード、音量判定モードの設定を行う。設定を行わない場合は、検索モードについては、“イントロ検索” “全尺検索”以外の通常検索が実行され、音量判定モードについては、“Off”が設定される。設定された情報は、CPU3aにより、RAM3bの所定の領域に書き込まれ、各手段が参照可能な状態となる。検索モードにおいて、“イントロ検索” “全尺検索”が選択された場合は、その検索音響データが音響素材の先頭から始まることが設定されることになる。
<2.2. Processing operation of related information retrieval device>
Next, the processing operation of the apparatus shown in FIG. 12 will be described. First, when the search operator wants to search the search sound data held by the search operator, the related information search device is instructed to start, and after the start, the search sound data to be searched is designated. This can be executed by operating a button on a predetermined computer screen via the key input I /
指示が入力されると、検索特徴ワード生成手段50が、指定された検索音響データから、それぞれ所定数のサンプルを1音響フレームとして読み込む。この処理は、関連情報登録装置が行ったのと同様に行われる。すなわち、1音響フレームのサンプル数は、サンプリング周波数が44.1kHzの場合、4096サンプルとする。また、音響フレームは、2048サンプルを重複させて読み込むことにしている。
When an instruction is input, the search feature
ここから検索特徴ワードの生成までの処理は、図14のフローチャートに従ったものとなる。図14のフローチャートは、登録特徴ワード生成についての図3のフローチャートとほぼ同様のものとなっている。検索特徴ワード生成手段50は、S11と同様にして、読み込んだ各音響フレームに対して周波数変換を行って、その音響フレームのスペクトルであるフレームスペクトルを得る(S21)。関連情報登録装置と同様、周波数変換としては、フーリエ変換、ウェーブレット変換その他公知の種々の手法を用いることができるが、関連情報登録装置の処理と合わせる必要があるため、本実施形態では、フーリエ変換を用いる。
The processing from here to the generation of the search feature word follows the flowchart of FIG. The flowchart in FIG. 14 is substantially the same as the flowchart in FIG. 3 for the registration feature word generation. In the same manner as in S11, the search feature
続いて、スペクトル成分の算出を行う(S22)。具体的には、S12と同様、上記〔数式1〕第3式に従った処理を行い、各周波数における強度値E(j)を得る。 Subsequently, a spectral component is calculated (S22). Specifically, similarly to S12, the processing according to the above [Formula 1] third formula is performed to obtain the intensity value E (j) at each frequency.
続いて、スペクトル成分の間引き処理を行う(S23)。具体的には、S13と同様、上記〔数式2〕に従った処理を実行し、11周波数成分単位のPnに間引くことになる。 Subsequently, thinning processing of spectral components is performed (S23). Specifically, as in S13, the process according to the above [Equation 2] is executed and thinned out to Pn in units of 11 frequency components.
上記〔数式2〕により、j=33〜384の352の周波数成分が、n=0〜31の32の周波数成分に間引かれることになる。上記処理は、各音響フレームについて行われ、各音響フレームについて、32個の周波数成分が得られることになる。 According to the above [Expression 2], 352 frequency components of j = 33 to 384 are thinned out to 32 frequency components of n = 0 to 31. The above process is performed for each acoustic frame, and 32 frequency components are obtained for each acoustic frame.
次に、各音響フレームについて、直前の音響フレームのスペクトル成分との差分を算出する(S24)。上記S21〜S23の処理は、各音響フレームに対して順次行われる。このS24におけるフレーム間差分の算出処理は、各音響フレームについてS23までの処理を行った結果得られたP0〜P31を利用するものである。具体的には、S14と同様、上記〔数式3〕に従った処理を行い、フレーム間差分Dn(t)を得る。 Next, for each acoustic frame, a difference from the spectral component of the immediately preceding acoustic frame is calculated (S24). The processes of S21 to S23 are sequentially performed on each acoustic frame. The inter-frame difference calculation processing in S24 uses P0 to P31 obtained as a result of performing the processing up to S23 for each acoustic frame. Specifically, similarly to S14, the process according to the above [Equation 3] is performed to obtain the inter-frame difference Dn (t).
上記S21〜S24の処理を各音響フレームに対して順次行い、音響フレーム間の差分Dn(t)がT個(本実施形態では11個)得られたら、そのT個分の総和を求める(S26)。すなわち、以下の〔数式19〕に従った処理を行い、フレーム間差分の総和Sn(h)を得る。〔数式19〕のhsは位相をずらす最小単位の音響フレーム数であり、(T/Hで定義される。ただし、hsは整数値でないと意味を持たないため、本実施形態では小数点以下を切り捨て、hs=−2としている。 When the processes of S21 to S24 are sequentially performed on each acoustic frame and T differences (n in this embodiment) Dn (t) between the acoustic frames are obtained, a total sum of T is obtained (S26). ). That is, processing according to the following [Equation 19] is performed to obtain a sum Sn (h) of inter-frame differences. Hs in [Equation 19] is the number of acoustic frames in the minimum unit for shifting the phase, and is defined by (T / H. However, since hs has no meaning unless it is an integer value, in this embodiment, the decimal part is rounded down. , Hs = −2.
〔数式19〕
Sn(h)=Σt=0,…,T-1Dn(t+h・hs)
[Formula 19]
Sn (h) = Σ t = 0,..., T-1 Dn (t + h · hs)
上記〔数式19〕において、hは位相を特定する位相番号であり、0≦h≦H−1のH通りの値をとる整数である。続いて、上記〔数式19〕により得られたSn(h)の二値化処理を行う(S27)。具体的には、S17と同様の処理をSn(h)配列に対して実行する。すなわち、Sn(h)配列をn≧14とn≦13の上下帯域で2分割し、n≦13の14個中値の大きい7個に1を与え、値の小さい7個に0を与えるとともに、n≧14の18個中値の大きい9個に1を与え、値の小さい9個に0を与える。S27における処理により、各nについてのSn(h)が1ビットで表現可能となる。そして、n=0をLSB、n=31をMSBとして32ビットの特徴パターンF(h,x)を得る。ここで、x(=0,…,X)は、検索音響データから生成されるX個の特徴ワードにおいて、その順番を示す変数である。したがって、xは演奏開始からの時刻に比例する変数となる。
In the above [Equation 19], h is a phase number that identifies the phase, and is an integer that takes H values of 0 ≦ h ≦
次に、音量データの算出を行う(S28)。具体的には、まず、以下の〔数式20〕を用いて各位相番号hについて総和音量Vol(h)を算出する。 Next, the volume data is calculated (S28). Specifically, first, the total volume Vol (h) is calculated for each phase number h using the following [Equation 20].
〔数式20〕
Vol(h)=Σt=0,…,T-1{Σn=0,…,31Pn(t+h・hs)}
[Formula 20]
Vol (h) = Σ t = 0,..., T-1 {Σ n = 0,..., 31 Pn (t + h · hs)}
上記〔数式5〕に示すように、間引き処理した全ての成分Pn(t+h・hs)の値をT個の音響フレームについて加算する。これにより、各位相番号hについて、T個の音響フレームについての音量の総和である総和音量Vol(h)が得られる。この総和音量Volの値に適宜設定した固定のスケーリング値を乗算して、0〜255の範囲に収まるように正規化して音量データV(h,x)を得る。正規化により音量データV(h,x)は8ビットで表現されることとなる。音量データV(h,x)は、上記〔数式20〕に示されるように、T個の音響フレームに渡る音量の総和を基礎としているため、各フレーム単位の音量ではなく、T個の音響フレームの総和音量を表現していることになる。 As shown in [Expression 5] above, the values of all the thinned components Pn (t + h · hs) are added for T acoustic frames. As a result, for each phase number h, a total volume Vol (h) that is the total volume for the T acoustic frames is obtained. The value of the total volume Vol is multiplied by a fixed scaling value set as appropriate, and is normalized so that it falls within the range of 0 to 255 to obtain volume data V (h, x). The sound volume data V (h, x) is represented by 8 bits by normalization. Since the volume data V (h, x) is based on the sum of the volumes over the T acoustic frames as shown in [Equation 20], the volume data V (h, x) is not the volume of each frame unit but the T acoustic frames. It represents the total volume of.
上記S27、S28の処理は、順序を入れ替えて行うことも可能である。S27、S28による処理の結果、32ビットの特徴パターンと8ビットの音量データにより構成される40ビットの特徴ワードが得られる。 The processes of S27 and S28 can be performed by changing the order. As a result of the processing in S27 and S28, a 40-bit feature word composed of a 32-bit feature pattern and 8-bit volume data is obtained.
以上の処理を各音響フレームに対して実行することにより、その音響データについての特徴ワードが多数(X個)生成されることになる。例えば、上記の例のように、サンプリング周波数44.1kHz、1音響フレームが4096サンプル、音響フレームを2048サンプルずつ重複させた場合、1特徴ワードは約0.506秒となり、30秒間の音響データからは、約60個(=X個)の特徴ワードが生成されることになる。 By executing the above processing for each acoustic frame, a large number (X) of characteristic words for the acoustic data are generated. For example, when the sampling frequency is 44.1 kHz, the sound frame is 4096 samples, and the sound frame is overlapped by 2048 samples as in the above example, one feature word is about 0.506 seconds, and the sound data from 30 seconds Will generate about 60 (= X) feature words.
上記のようにして、関連情報検索装置では、関連情報登録装置に比べて音響データの単位時間あたりH倍(本実施形態では、H=5)の特徴ワードを生成する。(ただし、全体としては関連情報検索装置で生成される特徴ワードの方が、関連情報登録装置に比べて顕著に少なくなる。)関連情報登録装置に比べて検索対象とする検索音響データは、楽曲の一部が切り取られたものであることが多い。これは、利用者が演奏されている音楽の一部を録音することにより取得されることがあるためである。そのため、必ずしも、データベースに登録された原音響データとのタイミングが一致するものではなく、位置ズレが生じることがある。関連情報登録装置において生成した手法でも、11個の音響フレームを平均化して生成しているため、比較的位置ズレには強い。しかし、リズム変化が激しい検索音響データの場合、特徴ワードの生成単位である11音響フレームの、ほぼ半分である5音響フレーム程度ずれると、顕著に異なる特徴ワードが生成され、誤った情報が検索されてしまう。そのため、1解析単位である11音響フレームの範囲内でhs(=2音響フレーム)ずつ遅らせて(位相を変更して)複数の検索特徴ワードを生成して、音響データベース40内の登録特徴ワードと照合するようにする。
As described above, the related information search device generates H times (in this embodiment, H = 5) feature words per unit time of the acoustic data as compared with the related information registration device. (However, as a whole, the feature words generated by the related information search device are significantly fewer than the related information registration device.) The search acoustic data to be searched for compared to the related information registration device is music. Often part of this is cut off. This is because the user may obtain it by recording a part of the music being played. For this reason, the timing of the original sound data registered in the database does not necessarily match, and a positional shift may occur. Even in the method generated in the related information registration apparatus, 11 acoustic frames are averaged and generated, so that they are relatively resistant to positional deviation. However, in the case of searched sound data with a sharp rhythm change, if the sound sound is shifted by about 5 sound frames, which is almost half of 11 sound frames, which is a feature word generation unit, significantly different feature words are generated, and erroneous information is searched. End up. Therefore, a plurality of search feature words are generated by delaying (changing the phase) by hs (= 2 sound frames) within the range of 11 sound frames as one analysis unit, and the registered feature words in the
具体的には、関連情報登録装置では、フレーム1〜フレーム11までで1つの特徴ワードを生成するが、関連情報検索装置では、フレーム1〜フレーム11で特徴ワードを生成するとともに、2音響フレーム分、4音響フレーム分、6音響フレーム分、8音響フレーム分ずらした(位相を変更した)音響フレーム群からも特徴ワードを生成する。すなわち、フレーム3〜フレーム13、フレーム5〜フレーム15、フレーム7〜フレーム17、フレーム9〜フレーム19においても特徴ワードを生成する。結局、図14のフローチャートに従った処理を各音響フレームに対して実行することにより、X個の検索特徴ワードを構成する配列として、[F(h,x), V(h,x)](h=0,…,H−1;x=0,…,X−1)が得られることになる。
Specifically, the related information registration device generates one feature word from
位相のズレを考慮してH個の検索特徴ワード群を生成したら、次に、代表検索特徴データ生成手段60が、検索特徴ワード群を用いて代表検索特徴データを生成する。代表検索特徴データは、検索特徴ワードを基礎とする特徴成分の時間方向における平均値、標準偏差の組として構成される。図15は、検索特徴ワードを基礎とする特徴成分の時間方向における平均値、標準偏差の算出処理を示すフローチャートである。まず、代表検索特徴データ生成手段60は、検索特徴ワードを多値化処理することにより検索特徴データ配列を生成する(S29)。具体的には、以下の〔数式21〕に従った処理を実行することにより、検索特徴ワードを基礎とする特徴成分である検索特徴データ配列Q(n,h,x)(n=0, …,31;h=0, …,H−1;x=0, …,X−1)を生成する。 After generating the H search feature word groups in consideration of the phase shift, the representative search feature data generating means 60 then generates representative search feature data using the search feature word groups. The representative search feature data is configured as a set of an average value and a standard deviation in the time direction of feature components based on the search feature word. FIG. 15 is a flowchart showing a calculation process of an average value and a standard deviation in the time direction of feature components based on a search feature word. First, the representative search feature data generation means 60 generates a search feature data array by multi-value processing the search feature words (S29). Specifically, by executing processing according to the following [Formula 21], a search feature data array Q (n, h, x) (n = 0,...) That is a feature component based on the search feature word. , 31; h = 0,..., H−1; x = 0,.
〔数式21〕
F(h,x)の各ビットnが1の場合、Q(n,h,x)←V(h,x)
F(h,x)の各ビットnが0の場合、Q(n,h,x)←−V(h,x)
[Formula 21]
When each bit n of F (h, x) is 1, Q (n, h, x) ← V (h, x)
When each bit n of F (h, x) is 0, Q (n, h, x) ← −V (h, x)
次に、代表検索特徴データ生成手段60は、検索特徴データ配列Z(n,h,x)を用いて平均値配列C(n)、標準偏差配列L(n)を算出する(S30)。具体的には、以下の〔数式22〕に従った処理を実行することにより、平均値配列C(n)、標準偏差配列L(n)を算出する。 Next, the representative search feature data generation means 60 calculates the average value array C (n) and the standard deviation array L (n) using the search feature data array Z (n, h, x) (S30). Specifically, the average value array C (n) and the standard deviation array L (n) are calculated by executing processing according to the following [Equation 22].
〔数式22〕
C(n)=[Σx=0,…,X-1Σh=0,…,H-1Q(n,h,x)]/(HX)
L(n)=[Σx=0,…,X-1Σh=0,…,H-1(Q(n,h,x)-C(n)) 2/(HX)]1/2
[Formula 22]
C (n) = [Σx = 0, ..., X-1 Σh = 0, ..., H-1 Q (n, h, x)] / (HX)
L (n) = [Σx = 0, ..., X-1 Σh = 0, ..., H-1 (Q (n, h, x) -C (n)) 2 / (HX)] 1/2
図16は、S29、S30による代表検索特徴データの平均値、標準偏差の算出処理の概念図である。図16は、ある特定の位相hに対する代表検索特徴データの平均値、標準偏差の算出処理を示している。図16に示すように、検索特徴ワードは各時刻x(x=0, …,X−1)に対応して32ビットの特徴パターンと8ビットの音量データを有している。図16においては、特徴パターンの32個の各ビットをBit0〜Bit31で示している。 FIG. 16 is a conceptual diagram of the processing for calculating the average value and standard deviation of representative search feature data in S29 and S30. FIG. 16 shows an average value and standard deviation calculation process of representative search feature data for a specific phase h. As shown in FIG. 16, the search feature word is stored at each time x (x = 0, .., X-1) has a 32-bit feature pattern and 8-bit volume data. In FIG. 16, 32 bits of the feature pattern are indicated by Bit0 to Bit31.
そして、上記〔数式21〕に示したようにビットn(Bit0〜Bit31)の値が0であるか1であるかにより、Q(n, h, x)の値を音量データの値そのままとするか、音量データの値に−1を乗じたものとするかを決定し、ビットnに対応するQ(n, h, x)の値を定める。このとき、8ビットの音量データを負の値とする場合が生じるため、Q(n, h, x)は16ビットで表現する。32ビット特徴パターンでは、各バンドについて1ビットで表現されていたものが、16ビット(2バイト)で表現されることになるので、各時刻xにおける検索特徴データは64バイトとなる。
Then, as shown in [Formula 21], the value of Q (n, h, x) is left as it is as the value of the volume data depending on whether the value of bit n (
検索の目的とする検索音響データについて、検索特徴ワード群および代表検索特徴データが得られたら、実際に音響データベース40を参照して照合処理を実行することになる。この際、まず、照合範囲決定手段70が、登録特徴ワードの照合範囲を決定する処理を行う。検索音響データは、利用者が検索用に用いる音響データであるため、必ずしも楽曲全体を記録しているとは限らず、楽曲の一部だけを録音して音響データとして取得したような場合もある。そのため、照合範囲決定手段70は、検索音響データが実際に元の楽曲のどの部分から取得されたものであるかがわからないことを前提として、効率的に照合を行うための照合範囲の決定を行う。照合範囲決定の概念図を図17に示す。図17における矩形の横幅は、特徴ワード群を構成する特徴ワード数を示している。
When the search feature word group and the representative search feature data are obtained for the search acoustic data to be searched, the collation process is actually executed with reference to the
具体的には、まず、照合範囲決定手段70は、検索特徴ワード群の検索特徴ワード数Xとあるレコードrについての登録特徴ワード群の登録特徴ワード数Y(r)を比較する。ここでは、検索特徴ワード群の検索特徴ワード数は、再生時の長さに比例するものとして登録特徴ワード群の登録特徴ワード数との比較を行っている。したがって、検索特徴ワード数Xは位相を考慮しない場合のものとする。 Specifically, first, the collation range determination means 70 compares the number X of search feature words in the search feature word group with the number Y (r) of registered feature words in the registered feature word group for a certain record r. Here, the number of search feature words in the search feature word group is compared with the number of registered feature words in the registered feature word group as being proportional to the length at the time of reproduction. Therefore, the search feature word number X is assumed to be when the phase is not considered.
そして、検索特徴ワード群の検索特徴ワード数Xと登録特徴ワード群の登録特徴ワード数Y(r)の比較の結果、XがY(r)より大きい場合、すなわち、図17(a)に示すような場合、照合範囲決定手段70は、そのレコードを検索対象から除外し、次のレコードに移行する。XがY(r)より大きい場合、検索音響データの一部が原音響データより長いことになる。原音響データは音響データ全体を記録しているため、この両者は異なる原音響データに基づくものであることが明らかとなる。そこで、この場合は、そのレコードを検索対象から除外するのである。
Then, as a result of comparison between the search feature word number X of the search feature word group and the registered feature word number Y (r) of the registered feature word group, when X is larger than Y (r), that is, as shown in FIG. In such a case, the collation
検索特徴ワード群の検索特徴ワード数Xと登録特徴ワード群の登録特徴ワード数Y(r)の比較の結果、XがY(r)より小さい場合、照合範囲決定手段70は、検索特徴ワード群に、原音響データの先頭部分から作成した特徴ワードが含まれているかどうかを判断する。具体的には、RAM3bの所定の領域を参照し、モード設定手段45によりイントロ検索または全尺検索が設定されているかどうかを確認する。これらの検索モードが設定されている場合、検索特徴ワード群に、原音響データの先頭部分から作成した特徴ワードが含まれていることが明らかであるため、検索音響データと原音響データが同一であるとすれば、先頭の検索特徴ワードと登録特徴ワードが一致するはずである。そこで、検索特徴ワード群に、原音響データの先頭部分から作成した特徴ワードが含まれている場合は、照合範囲決定手段70は、先頭の検索特徴ワードと登録特徴ワードを照合対象として設定する処理を行う。しかし、先頭の1つの特徴ワード同士を比較しただけでは、他の楽曲にも同様な特徴ワードをもつ可能性もあるため、正しい照合結果が得られなくなる。そこで、照合範囲決定手段70は、所定の時間の長さに対応するα個の特徴ワードを照合対象とする処理を行う。本実施形態では、12秒程度に相当する特徴ワード群を照合対象とする処理を行っている。上述のように、本実施形態では、1特徴ワードは約0.506秒であるので、12秒は、特徴ワード24個分に相当する。すなわち、この場合、検索特徴ワード群の先頭からの特徴ワード24個と、登録特徴ワード群の先頭からの特徴ワード24個が照合対象とされる。このときの状態を示したものが図17(b)である。
If X is smaller than Y (r) as a result of comparison between the search feature word number X of the search feature word group and the registered feature word number Y (r) of the registered feature word group, the collation range determination means 70 searches the search feature word group. Whether or not a feature word created from the head portion of the original sound data is included. Specifically, referring to a predetermined area of the
検索特徴ワード群に、原音響データの先頭部分から作成した特徴ワードが含まれていない場合で、かつ検索特徴ワード群の先頭部分からα(<X)個を照合対象とする場合、照合範囲決定手段70は、登録特徴ワード群における検索特徴ワード群の先頭検索特徴ワード(x=0)との照合範囲を、先頭(y=0)から登録特徴ワード群の最後尾登録特徴ワード(y=Y(r)−1)より検索特徴ワード群の個数(X)だけ前方に位置する範囲までとする。すなわち、登録特徴ワード群における検索特徴ワード群の先頭検索特徴ワード(x=0)との照合範囲は、図17(c)に示すように、先頭(y=0)から(Y(r)−X−1)番目の登録特徴ワードまでとなる。 If the search feature word group does not include the feature word created from the head part of the original sound data and if α (<X) from the head part of the search feature word group is to be collated, the collation range is determined. The means 70 sets the collation range with the first search feature word (x = 0) of the search feature word group in the registered feature word group from the start (y = 0) to the last registered feature word (y = Y) of the registered feature word group. From (r) -1), the number of search feature word groups (X) is the range up to the front. That is, the collation range of the search feature word group in the registered feature word group with the head search feature word (x = 0) is from (Y (r) −) from the head (y = 0) as shown in FIG. X-1) Up to the registered feature word.
本実施形態では、標準設定として、検索特徴ワード群の先頭からの特徴ワードα個を照合対象としているが、検索特徴ワード群の最後尾からの特徴ワードα個、検索特徴ワード群の中央の特徴ワードα個を照合対象に設定しておくことも可能である。検索特徴ワード群の最後尾からの特徴ワードα個が照合対象として設定されている場合、登録特徴ワード群における検索特徴ワード群の先頭検索特徴ワード(x=0)との照合範囲は、図17(d)に示すように、(X−α)番目から(Y(r)−α)番目の登録特徴ワードまでとなる。 In the present embodiment, as a standard setting, α feature words from the beginning of the search feature word group are targeted for collation, but α feature words from the tail of the search feature word group and the feature at the center of the search feature word group are included. It is also possible to set α words as collation targets. When α feature words from the tail of the search feature word group are set as collation targets, the collation range of the search feature word group in the registered feature word group with the first search feature word (x = 0) is as shown in FIG. As shown in (d), from (X-α) th to (Y (r) -α) th registered feature word.
また、検索特徴ワード群の中央の特徴ワードα個が照合対象として設定されている場合、登録特徴ワード群における検索特徴ワード群の先頭検索特徴ワード(x=0)との照合範囲は、図17(d)に示すように、{(X−α)/2}番目から{Y(r)−α−(X−α)/2}番目の登録特徴ワードまでとなる。照合範囲決定手段70は、以上のようにして決定した登録特徴ワードの照合範囲を、レコード別に特徴ワード照合手段90に渡す。
Further, when α feature words in the center of the search feature word group are set as collation targets, the collation range with the first search feature word (x = 0) of the search feature word group in the registered feature word group is as shown in FIG. As shown in (d), from {(X−α) / 2} th to {Y (r) −α− (X−α) / 2} th registered feature words. The collation
登録特徴ワードの照合範囲が決定したら、次に、代表特徴データ照合手段80が、代表検索特徴データを用いて、検索対象であるレコードの絞込みを行う。具体的には、代表検索特徴データと音響データベース40に登録された代表登録特徴データとの比較を行い、所定の条件を満たすレコードのみを抽出する。そして、特徴ワード照合手段90が、抽出されたレコードの中から、検索特徴ワード群を用いて、音響データベース40に登録された原音響データの関連情報を検索する。具体的には、検索特徴ワード群と、音響データベース40に登録された登録特徴ワード群との比較を行い、所定の条件を満たすレコードを抽出する。代表特徴データ照合手段80による処理は、検索特徴ワード群を用いた比較処理の演算負荷が高いため、検索対象とするレコードを絞込むために行われる。
When the collation range of the registered feature word is determined, the representative feature
ここで、代表特徴データ照合手段80により行われる代表特徴データの概念について説明しておく。図18は、代表特徴データの概念を示す図である。代表特徴データは、図6、図16に示したように、32個の統合周波数帯に応じた値を持つ。したがって、各統合周波数帯を1次元とする32次元構造をとることになる。代表特徴データを用いた絞込みでは、32次元空間にプロットした検索音響データの代表検索特徴データと交わる代表登録特徴データを有する原音響データのみを絞り込み結果として抽出する。
Here, the concept of representative feature data performed by the representative feature
図18では、概念的に示すため、32次元の代表特徴データのうち、ある2次元についてプロットしている。図18において、黒丸は、音響データごとの平均値、黒丸を中心とした円は、黒丸から音響データごとの標準偏差を半径としている。そして、その円が検索音響データの円と交わらない原音響データを検索対象から除外し、その円が検索音響データの円と交わる原音響データのみを絞り込み結果として抽出する。そして、これを全32次元について交わるものを抽出するか、所定数の次元で交わるものを抽出するかは、適宜設定することができる。本実施形態では、〔数式7〕〔数式22〕に示したように、32の周波数帯ごとに平均値と標準偏差で2次元化している。なお、代表特徴データ距離U(z)の概念も同様である。 In FIG. 18, for the purpose of conceptual illustration, a certain two-dimensional plot is plotted among the 32-dimensional representative feature data. In FIG. 18, the black circle is an average value for each acoustic data, and the circle centered on the black circle has a radius that is a standard deviation for each acoustic data from the black circle. Then, the original sound data whose circle does not intersect with the circle of the search sound data is excluded from the search target, and only the original sound data whose circle intersects with the circle of the search sound data is extracted as the narrowing result. Then, it can be set as appropriate whether to extract what intersects all 32 dimensions or extract what intersects a predetermined number of dimensions. In this embodiment, as shown in [Formula 7] and [Formula 22], each of the 32 frequency bands is two-dimensionalized with an average value and a standard deviation. The concept of the representative feature data distance U (z) is the same.
続いて、代表特徴データ照合手段80、特徴ワード照合手段90による検索処理を、図19〜図23のフローチャートを用いて説明する。図19〜図23においては、各変数を以下のように定義する。
Next, search processing by the representative feature
[登録特徴ワード]
R:レコード件数(音響データベース40が管理する原音響データの数)
Y(r):レコードr(r=0,…,R−1)の登録特徴ワード数
Fd(r,y):レコードr(r=0,…,R−1)の特徴パターン配列(y=0,…,Y−1)、32ビット
Vd(r,y):レコードr(r=0,…,R−1)の音量データ配列(y=0,…,Y−1)、8ビット
Cd(n,r):レコードr(r=0,…,R−1)における登録特徴データ配列の平均値
Ld(n,r):レコードr(r=0,…,R−1)における登録特徴データ配列の標準偏差
[Registration feature word]
R: Number of records (number of original acoustic data managed by the acoustic database 40)
Y (r): Number of registered feature words of record r (r = 0,..., R−1) Fd (r, y): Feature pattern array of record r (r = 0,..., R−1) (y = 0,..., Y-1), 32 bits Vd (r, y): Volume data array (y = 0,..., Y-1) of record r (r = 0,..., R-1), 8 bits Cd (N, r): average value of registered feature data array in record r (r = 0,..., R−1) Ld (n, r): registered feature in record r (r = 0,..., R−1) Standard deviation of data array
[検索特徴ワード]
X(h):位相番号h(h=0,…,H−1)における検索特徴ワード数
F(h,x):特徴パターン配列(x=0,…,X(h)−1)、32ビット
V(h,x):音量データ配列(x=0,…,X(h)−1)、8ビット
C(n):検索特徴データ配列の平均値
L(n):検索特徴データ配列の標準偏差
[Search feature word]
X (h): Number of search feature words in phase number h (h = 0,..., H−1) F (h, x): Feature pattern array (x = 0,..., X (h) −1), 32 Bit V (h, x): Volume data array (x = 0,..., X (h) -1), 8 bits C (n): Average value of search feature data array L (n): Search feature data array standard deviation
[照合変数]
W:照合ワード数(w=0,…,W−1)、照合する登録特徴ワード、検索特徴ワードの数(例.W=6)
U(r):代表特徴データ距離
D(r,y+w,h,x+w):特徴パターンのワード単位不一致ビット数(0以上32以下)
S(r,y,h,x):合算不一致ビット数、照合ワード数W個のワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)を合算したもの(Σw=0,…,W-1D(r,y+w,h,x+w))
[Collation variable]
W: Number of collation words (w = 0,..., W-1), registered feature words to be collated, number of search feature words (eg, W = 6)
U (r): representative feature data distance D (r, y + w, h, x + w): word unit mismatch bit number of feature pattern (0 to 32)
S (r, y, h, x): the sum of the number of unmatched bits, the number of matching word numbers D (r, y + w, h, x + w) (Σw = 0, ... , W) -1 D (r, y + w, h, x + w))
[判定しきい値(事前に設定)]
MMu:代表特徴データ距離U(r)の判定しきい値
MM1:合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)の判定しきい値
MM2:合算不一致ビット数S(r,y,h,x)の判定しきい値
MMw1:ワード単位不一致ビット数D(r,y,ho,x)の判定しきい値
MMw2:ワード単位不一致ビット数D(r,y,h,x)の判定しきい値
[Judgment threshold (preset)]
MMu: Determination threshold value of representative feature data distance U (r) MM1: Determination threshold value of total mismatch bit number S (r, y, ho, x) MM2: Total mismatch bit number S (r, y, h, x) Determination threshold value MMw1: Determination threshold value of word unit mismatch bit number D (r, y, ho, x) MMw2: Determination threshold value of word unit mismatch bit number D (r, y, h, x) value
判定しきい値MMu、MM1、MM2、MMw1、MMw2については、事前に設定されるが、これらの判定しきい値は、以下のようにして原音響データごとに求め、最終的にその最大値を正式な判定しきい値とすることができる。MMuは登録対象の原音響データに対して登録特徴ワードおよび代表登録特徴データを生成してレコードrに登録する際に、原音響データより無作為に数箇所切り出した部分音響データを複数個作成し、各部分音響データに対して部分特徴ワードと代表部分特徴データを作成し、各々上記〔数式12〕に基づいて算出される代表特徴データ距離U(z)を算出して、全てのレコードrについて各々算出される複数の代表特徴データ距離U(z)の最大値+βをMMuとして与える。(βは最大値より少し大きめに設定すると言う意味で、例えばβ=1)。これにより、少なくとも該当するレコードrに対する代表特徴データ距離U(z)はMuを超えることは無いため、代表特徴データ距離U(z)がMMuを超えれば該当しないレコードであると即判断できる。 The determination threshold values MMu, MM1, MM2, MMw1, and MMw2 are set in advance. These determination threshold values are obtained for each original sound data as follows, and finally the maximum value is determined. It can be an official decision threshold. When MMu generates registered feature words and representative registered feature data for the original sound data to be registered and registers them in the record r, MMu creates a plurality of partial sound data that are randomly cut out from the original sound data at several locations. For each record r, a partial feature word and representative partial feature data are created for each partial acoustic data, and a representative feature data distance U (z) calculated based on [Equation 12] is calculated. The maximum value + β of the plurality of representative feature data distances U (z) calculated respectively is given as MMu. (In the sense that β is set slightly larger than the maximum value, for example, β = 1). As a result, the representative feature data distance U (z) for at least the corresponding record r does not exceed Mu, so that if the representative feature data distance U (z) exceeds MMu, it can be immediately determined that the record is not applicable.
MM1とMMw1については、登録特徴ワードと複数の部分特徴ワードの各々と、h=ho固定にして、ワード単位不一致ビット数D(y,z,ho,x)を図9に示した手法で所定のワード数だけ連続して算出し、それらの総和を基に合算不一致ビット数S(y,z,ho,x)を算出し、この値が最も小さくなるときの最小合算不一致ビット数Smin1を算出するとともに、その時の総和の各要素D(y,z,ho,x)の最大ワード単位不一致ビット数Dmaxを求め、複数の検索特徴ワードごとに求めたSmin1の最大値+βをMM1とし、Dmaxの最大値+βをMMw1とする。 For MM1 and MMw1, the registered feature word and each of the plurality of partial feature words are fixed to h = ho, and the number D (y, z, ho, x) of word unit mismatches is determined by the method shown in FIG. The number of consecutive mismatched bits S (y, z, ho, x) is calculated based on the sum of these, and the minimum number of unmatched bits Smin1 when this value is the smallest is calculated. At the same time, the maximum word unit mismatch bit number Dmax of each element D (y, z, ho, x) of the sum at that time is obtained, and the maximum value + β of Smin1 obtained for each of the plurality of search feature words is set to MM1, The maximum value + β is assumed to be MMw1.
MM2とMMw2については、登録特徴ワードと複数の部分特徴ワードの各々と、hを0からH−1の範囲で変化させながら、ワード単位不一致ビット数D(y,z,h,x)を図9に示した手法で所定のワード数だけ連続して算出し、それらの総和を基に合算不一致ビット数S(y,z,h,x)を算出し、この値が最も小さくなるときの最小合算不一致ビット数Smin2を算出するとともに、その時の総和の各要素D(y,z,h,x)の最大ワード単位不一致ビット数Dmaxを求め、複数の部分特徴ワードごとに求めたSmin2の最大値+βをMM2とし、Dmaxの最大値+βをMMw2とする。 For MM2 and MMw2, each of the registered feature words and the plurality of partial feature words and the number of word unit mismatch bits D (y, z, h, x) are changed while h is changed in the range of 0 to H-1. 9 is continuously calculated by a predetermined number of words by the method shown in FIG. 9, and the sum mismatch bit number S (y, z, h, x) is calculated based on the total sum of them, and the minimum when this value is the smallest The total mismatch bit number Smin2 is calculated, the maximum word unit mismatch bit number Dmax of each element D (y, z, h, x) of the sum at that time is obtained, and the maximum value of Smin2 obtained for each of the plurality of partial feature words + Β is MM2, and the maximum value of Dmax + β is MMw2.
上記のような処理を、コンピュータに専用のプログラムを実行させることにより行い、レコードごとに異なる判定しきい値MMu、MM1、MM2、MMw1、MMw2を得ることができる。そして、全てのレコードに対して算出された各判定しきい値の最大値を、全てのレコードに共通な判定しきい値として設定する。本実施形態では、MMu=350、MM1=70、MM2=54、MMw1=20、MMw2=13と与えている。例えば、レコード1がMMu=350、MM1=60、MM2=54、MMw1=18、MMw2=13で、レコード2がMMu=300、MM1=70、MM2=44、MMw1=20、MMw2=12であれば、双方のレコードに共通な判定しきい値として、MMu=350、MM1=70、MM2=54、MMw1=20、MMw2=13と与える。
The processing as described above is performed by causing a computer to execute a dedicated program, and different determination threshold values MMu, MM1, MM2, MMw1, and MMw2 can be obtained for each record. Then, the maximum value of each determination threshold value calculated for all records is set as a determination threshold value common to all records. In this embodiment, MMu = 350, MM1 = 70, MM2 = 54, MMw1 = 20, and MMw2 = 13 are given. For example,
図19は、代表特徴データ照合手段80、特徴ワード照合手段90による検索特徴ワード群を用いた音響データ検索のフローチャートである。まず、初期設定を行う(S210)。具体的には、適合テーブルSmin(c)=初期値Big3、適合テーブルRmin(c)=−1、適合件数c=0、レコード番号r=0に設定する。初期値Big3は、最小不一致ビット数として取り得る値よりも十分に大きな値であれば良く、事前に設定されることになる。
FIG. 19 is a flowchart of the acoustic data search using the search feature word group by the representative feature
次に、代表特徴データ照合手段80は、代表特徴データ距離U(r)の算出を行う(S210)。具体的には、以下の〔数式23〕に従った処理を実行し、レコードrについての、代表登録特徴データと代表検索特徴データの距離である代表特徴データ距離U(r)を算出する。
Next, the representative feature
〔数式23〕
U(r)=256×[Σn=0,…,31{(Cd(n,r)−C(n))/(Ld(n,r)+L(n))}2]1/2/[Σn=0,…,31{Cd(n,r)/(Ld(n,r)+L(n))}2]1/4/[Σn=0,…,31{(C(n)/(Ld(n,r)+L(n))}2]1/4
[Formula 23]
U (r) = 256 × [Σ n = 0,..., 31 {(Cd (n, r) −C (n)) / (Ld (n, r) + L (n))} 2 ] 1/2 / [Σ n = 0, ..., 31 {Cd (n, r) / (Ld (n, r) + L (n))} 2 ] 1/4 / [Σ n = 0, ..., 31 {(C (n ) / (Ld (n, r) + L (n))} 2 ] 1/4
上記〔数式23〕では、[]で括った項が3つ存在するが、1番目の[]の平方根を、2番目の[]の4乗根、3番目の[]の4乗根で除したものに正規化のための係数“256”を乗じている。正規化のための係数は、正規化の範囲に合わせて適宜変更することが可能である。なお、上記〔数式23〕において、“Σn=0,…,31”は、n=0から31までnを1ずつ増加させたときの32個分の総和を意味する。[]で括った各項のべき乗根として、具体的に何乗にするかは適宜変更することができるが、本実施形態では、〔数式23〕に示すように平方根、4乗根、4乗根としている。 In [Equation 23], there are three terms enclosed by [], but the square root of the first [] is divided by the fourth root of the second [] and the fourth root of the third []. Is multiplied by a coefficient “256” for normalization. The coefficient for normalization can be appropriately changed according to the range of normalization. In the above [Equation 23], “Σ n = 0,..., 31 ” means a total of 32 pieces when n is incremented by 1 from n = 0 to 31. As the power root of each term enclosed in [], the specific power can be appropriately changed. However, in this embodiment, as shown in [Equation 23], the square root, the fourth root, the fourth power Roots.
上記〔数式23〕は、代表検索特徴データと代表登録特徴データとの距離を示すが、 双方の正規化相関係数を基に定義している。具体的には、代表検索特徴データの各要素nを検索特徴データ配列の平均値に対して検索特徴データ配列の標準偏差値と登録特徴データ配列の標準偏差値との和で32個の各要素ごとに除して正規化した各値で定義し、(C(n)/(Ld(n,r)+L(n))とする。同様に、代表登録特徴データの各要素を登録特徴データ配列の平均値に対して検索特徴データ配列の標準偏差値と登録特徴データ配列の標準偏差値との和で32個の各要素ごとに除して正規化した各値で定義し、Cd(n,r)/(Ld(n,r)+L(n))とする。これら、32個の要素どうしの正規化相関係数は、[Σn=0,…,31{(Cd(n,r)−C(n))/(Ld(n,r)+L(n))}2] /[Σn=0,…,31{Cd(n,r)/(Ld(n,r)+L(n))}2]1/2/[Σn=0,…,31{(C(n)/(Ld(n,r)+L(n))}2]1/2で与えられ、−1〜+1の実数値をとる。上記〔数式23〕では、この正規化相関係数値に所定の整数値256を乗算して整数表現にし、かつ整数値の変動範囲を拡大して該当レコードと非該当レコードとの格差をつけるため、平方根をとるようにした。このとき、正規化相関係数値をそのまま使用するか、平方根にするか、4乗根にするかは運用上の設計事項で適宜最適な方法を選択すれば良い。 [Equation 23] indicates the distance between the representative search feature data and the representative registered feature data, and is defined based on the normalized correlation coefficient of both. Specifically, each element n of the representative search feature data is represented by the sum of the standard deviation value of the search feature data array and the standard deviation value of the registered feature data array with respect to the average value of the search feature data array. Each value is defined by being normalized and divided by (C (n) / (Ld (n, r) + L (n)). Similarly, each element of the representative registered feature data is registered in the registered feature data array. Is defined by each value normalized by dividing each of the 32 elements by the sum of the standard deviation value of the search feature data array and the standard deviation value of the registered feature data array with respect to the average value of Cd (n, r) / (Ld (n, r) + L (n)) The normalized correlation coefficient between these 32 elements is [Σ n = 0,..., 31 {(Cd (n, r) -C (n)) / (Ld (n, r) + L (n))} 2] / [Σ n = 0, ..., 31 {Cd (n, r) / (Ld (n, r) + L (n )} 2] 1/2 / [Σ n = 0, ..., 31 {(C (n) / (Ld (n, r) + L (n))} 2] is given by 1/2, -1 to +1 In the above [Equation 23], the normalized correlation coefficient value is multiplied by a predetermined integer value 256 to give an integer expression, and the fluctuation range of the integer value is expanded to show the corresponding record and the non-corresponding record. In order to make the difference, the normalized correlation coefficient value is used as it is, whether it is the square root or the fourth root. Just choose.
代表特徴データ距離U(r)は、図18の検索音響データの円と、原音響データの円の距離に相当する。現実には、絞り込み結果として抽出する対象の決定を、図18に示した円と円が交わった場合とするか円と円が所定の距離範囲内である場合とするか等適宜設定することができる。本実施形態では、〔数式23〕により算出された代表特徴データ距離U(r)と判定しきい値との比較により絞り込み対象を決定する。 The representative feature data distance U (r) corresponds to the distance between the circle of the search sound data and the circle of the original sound data in FIG. In reality, the determination of the target to be extracted as the narrowing-down result may be set as appropriate, for example, when the circle and the circle shown in FIG. 18 intersect or when the circle and the circle are within a predetermined distance range. it can. In this embodiment, the narrowing down target is determined by comparing the representative feature data distance U (r) calculated by [Equation 23] with the determination threshold value.
次に、代表特徴データ照合手段80は、算出した代表特徴データ距離U(r)の補正を行う(S220)。具体的には、以下の〔数式24〕に従った処理を実行し、補正値U´(r)を算出する。
Next, the representative feature
〔数式24〕
U´(r)=U(r)・{MSu/Mu(r)}1/2
[Formula 24]
U ′ (r) = U (r) · {M S u / Mu (r)} 1/2
上記〔数式24〕において、MSuは標準値であり、判定しきい値MMuの1/2の値である。Mu(r)は、音響データベース40に登録されているレコードrの個別判定参考値である。したがって、補正値U´(r)は、標準値MSuをレコードrの個別判定参考値Mu(r)で除したものの平方根を代表特徴データ距離U(r)に乗じることにより得られる。
In the above [Equation 24], M S u is a standard value and is a value that is ½ of the determination threshold value Mmu. Mu (r) is an individual determination reference value of the record r registered in the
次に、代表特徴データ照合手段80は、算出した代表特徴データ距離の補正値U´(r)と事前に設定されている判定しきい値MMuの比較を行う(S230)。比較の結果、代表特徴データ距離の補正値U´(r)が判定しきい値MMu以上である場合は、S270に進み、rをインクリメントして、次のレコードr+1についての処理を行う。代表特徴データ距離の補正値U´(r)が判定しきい値MMu以上である場合、そのレコードrについての詳細な照合計算は行わないことになる。すなわち、本実施形態では、代表特徴データ距離の補正値U´(r)の値によって、検索対象の絞込みを行っていることになる。
Next, the representative feature
S230における比較の結果、代表特徴データ距離の補正値U´(r)が判定しきい値MMuより小さい場合は、特徴ワード照合手段90が、レコードrに対応付けて登録された登録特徴ワード群と、検索特徴ワード群との照合を行う(S240)。S240における照合の結果、所定の条件を満たすレコードについては、Rmin(c)にそのレコード番号rが与えられて出力される。このS240の処理の詳細については後述する。
If the correction value U ′ (r) of the representative feature data distance is smaller than the determination threshold value MMu as a result of the comparison in S230, the feature
Rmin(c)が得られたら、Rmin(c)が0以上かどうかを判断する(S250)。Rmin(c)が0以上の場合、レコードが適合したと判断して、適合件数cに1加算する処理を行う(S260)。Rmin(c)が0未満の場合、レコードが適合しなかったと判断して、適合件数cの加算は行わない。詳しくは後述するが、S240において、Rmin(c)に0未満の値を初期値として設定しておき、レコードが適合すると判断された場合に0以上の値であるレコード番号rをRmin(c)に与える。このため、S260においては、Rmin(c)が0以上かどうかを判断することによりレコードの適合を判断するのである。 If Rmin (c) is obtained, it is determined whether Rmin (c) is 0 or more (S250). When Rmin (c) is 0 or more, it is determined that the record is matched, and a process of adding 1 to the number of matching cases c is performed (S260). If Rmin (c) is less than 0, it is determined that the record has not been matched, and the matching number c is not added. Although details will be described later, in S240, a value less than 0 is set as an initial value in Rmin (c), and when it is determined that the record is suitable, a record number r that is greater than or equal to 0 is set to Rmin (c). To give. For this reason, in S260, the suitability of the record is determined by determining whether Rmin (c) is 0 or more.
次に、レコードを特定する変数rをインクリメント、すなわち1だけ増加する(S270)。そして、レコードを特定する変数rが音響データベース40内の総レコード数Rに達したかどうかを判断し(S280)、達していない場合は、S240に戻って、次のレコードrについて照合処理を行う。各レコードrについて処理を実行し、レコードrが総レコード数Rに達したら、すなわちR個全ての総レコードに対する処理を終えたら、適合テーブルRmin(c)を、適合テーブルSmin(c)の値に基づいて昇順ソートし、適合件数cとともに一覧出力する(S290)。 Next, the variable r specifying the record is incremented, that is, increased by 1 (S270). Then, it is determined whether or not the variable r for specifying the record has reached the total number R of records in the acoustic database 40 (S280). If not, the process returns to S240 to perform the collation process for the next record r. . When processing is performed for each record r and the record r reaches the total number of records R, that is, when processing for all R total records is completed, the matching table Rmin (c) is changed to the value of the matching table Smin (c). Based on the ascending order, the list is output together with the matching number c (S290).
次に、図19のS240におけるレコードrの照合処理の詳細について図20のフローチャートを用いて説明する。まず、初期設定を行う(S241)。具体的には、適合テーブルSmin(c)=初期値Big3、適合テーブルRmin(c)=−1、検索特徴ワードを特定する変数x=0、登録特徴ワードを特定する変数y=0、位相を特定する変数h=hoに設定する。hoとしては、H=5の場合、ho=0,1,2,3,4のいずれかに設定することができるが、通常演算処理が最も少ないho=0に設定する。続いて、合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)の算出を行う(S242)。このS242の処理の詳細については後述する。 Next, the details of the record r matching process in S240 of FIG. 19 will be described using the flowchart of FIG. First, initial setting is performed (S241). Specifically, the matching table Smin (c) = initial value Big3, the matching table Rmin (c) = − 1, the variable x = 0 for specifying the search feature word, the variable y = 0 for specifying the registered feature word, and the phase Set variable h = ho to be specified. As for ho, when H = 5, it can be set to any of ho = 0, 1, 2, 3, and 4, but it is set to ho = 0 with the least amount of normal arithmetic processing. Subsequently, the total mismatch bit number S (r, y, ho, x) is calculated (S242). Details of the processing of S242 will be described later.
次に、特徴ワード照合手段90は、算出した合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)の補正を行う(S243)。具体的には、以下の〔数式25〕に従った処理を実行し、補正値S´(r,y,ho,x)を算出する。
Next, the feature
〔数式25〕
S´(r,y,ho,x)=S(r,y,ho,x)・{MS1/M1(r)}1/2
[Formula 25]
S ′ (r, y, ho, x) = S (r, y, ho, x) · {
上記〔数式25〕において、MS1は標準値であり、判定しきい値MM1の1/2の値である。M1(r)は、音響データベース40に登録されているレコードrの個別判定参考値である。したがって、補正値S´(r,y,ho,x)は、標準値MS1をレコードrの個別判定参考値M1(r)で除したものの平方根を合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)に乗じることにより得られる。
In the above [Equation 25],
次に、特徴ワード照合手段90は、算出した合算不一致ビット数の補正値S´(r,y,ho,x)と事前に設定されている判定しきい値MM1の比較を行う(S244)。比較の結果、補正値S´(r,y,ho,x)が判定しきい値MM1より大きい場合は、S246に進み、xをインクリメントして、次の検索特徴ワードx+1についての処理を行う。補正値S´(r,y,ho,x)が判定しきい値MM1以下である場合、特定された(x,y)における登録特徴ワードyと、検索特徴ワードxとの照合を行う(S245)。
Next, the feature
次に、変数xをインクリメントする(S246)。そして、xとX(ho)の比較を行う(S247)。比較の結果、xがX(ho)に達していない場合は、S242に戻って次の検索特徴ワードx+1についての処理を行う。比較の結果、xがX(ho)に達している場合は、x=0としてyをインクリメントする(S248)。そして、yとY(r)の比較を行う(S249)。比較の結果、yがY(r)に達していない場合は、S242に戻って次の登録特徴ワードy+1についての処理を行う。 Next, the variable x is incremented (S246). Then, x and X (ho) are compared (S247). As a result of the comparison, if x has not reached X (ho), the process returns to S242 and the process for the next search feature word x + 1 is performed. If x reaches X (ho) as a result of the comparison, x is set to 0 and y is incremented (S248). Then, y is compared with Y (r) (S249). As a result of the comparison, if y has not reached Y (r), the process returns to S242 to perform processing for the next registered feature word y + 1.
比較の結果、yがY(r)に達している場合は、Y(r)個全ての登録特徴ワードに対する処理を終えたことになるので、その時点における適合テーブルRmin(c)、適合テーブルSmin(c)を出力する。この適合テーブルRmin(c)、適合テーブルSmin(c)が図19のS240において得られることになる。 If y reaches Y (r) as a result of the comparison, the processing for all Y (r) registered feature words has been completed. Therefore, the matching table Rmin (c) and the matching table Smin at that time point. (C) is output. The matching table Rmin (c) and the matching table Smin (c) are obtained in S240 of FIG.
次に、図20のS242における合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)の算出処理の詳細について図21のフローチャートを用いて説明する。まず、初期設定を行う(S281)。具体的には、位相を特定する変数h=ho、合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)=0、特徴ワードの照合個数を示す変数w=0に設定する。初期設定後、登録特徴ワードの音量データVd(r,y+w)、検索特徴ワードの音量データV(h,x+w)がともに0より大きいという条件を満たすかどうかを判断する(S282)。登録特徴ワードの音量データVd(r,y+w)、検索特徴ワードの音量データV(h,x+w)は、それぞれ原音響データ、検索音響データに対して〔数式5〕、〔数式20〕に従った処理を実行し、算出された“Vol”、“Vol(h)”を正規化したものである。S282における判断の結果、登録特徴ワードの音量データVd(r,y+w)、検索特徴ワードの音量データV(z,h,x+w)がともに0より大きいという条件を満たす場合に限り、登録特徴ワード1つと検索特徴ワード1つを比較した場合の、不一致ビット数であるワード単位不一致ビット数D(r,y+w,ho,x+w)を算出する(S283)。
Next, details of the calculation processing of the total mismatch bit number S (r, y, ho, x) in S242 of FIG. 20 will be described using the flowchart of FIG. First, initial setting is performed (S281). Specifically, the variable h = ho for specifying the phase, the sum mismatch bit number S (r, y, ho, x) = 0, and the variable w = 0 indicating the number of feature word collations are set. After the initial setting, it is determined whether or not the condition that the volume data Vd (r, y + w) of the registered feature word and the volume data V (h, x + w) of the search feature word are both greater than 0 is satisfied (S282). The volume data Vd (r, y + w) of the registered feature word and the volume data V (h, x + w) of the search feature word are in accordance with [Formula 5] and [Formula 20] with respect to the original sound data and the retrieved sound data, respectively. The process is executed, and the calculated “Vol” and “Vol (h)” are normalized. As a result of the determination in S282, the registered
次に、特徴ワード照合手段90は、算出したワード単位不一致ビット数D(r,y+w,ho,x+w)の補正を行う(S284)。具体的には、以下の〔数式26〕に従った処理を実行し、補正値D´(r,y+w,ho,x+w)を算出する。
Next, the feature
〔数式26〕
D´(r,y+w,ho,x+w)=D(r,y+w,ho,x+w)・{MSw1/Mw1(r)}1/2
[Formula 26]
D'(r, y + w, ho, x + w) = D (r, y + w, ho, x + w) · {M S w1 / Mw1 (r)} 1/2
上記〔数式26〕において、MSw1は標準値であり、判定しきい値MMw1の1/2の値である。Mw1(r)は、音響データベース40に登録されているレコードrの個別判定参考値である。したがって、補正値D´(r,y+w,ho,x+w)は、標準値MSw1をレコードrの個別判定参考値Mw1(r)で除したものの平方根をワード単位不一致ビット数D(r,y+w,ho,x+w)に乗じることにより得られる。
In the above [Equation 26], M s w1 is a standard value, which is a value half that of the determination threshold MMw1. Mw1 (r) is an individual determination reference value of the record r registered in the
次に、特徴ワード照合手段90は、算出したワード単位不一致ビット数の補正値D´(r,y+w,ho,x+w)と事前に設定されている判定しきい値MMw1の比較を行う(S285)。S285における判断の結果、補正値D´(r,y+w,ho,x+w)が判定しきい値MMw1以下である場合に限り、補正値D´(r,y+w,ho,x+w)を合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)に加算する処理を行う(S286)。
Next, the feature
S286においては、特徴ワードの照合個数を示す変数wをインクリメントする処理も行う。そして、特徴ワードの照合個数を示す変数wが所定数Wに達したかどうかを判断し(S287)、達していない場合は、S282に戻って、次の特徴ワードについて処理を行う。各特徴ワードについて処理を実行し、変数wが所定数Wに達したら、その時点における合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)を、あるx,h(=ho),yについての合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)として出力する。この合算不一致ビット数S(r,y,ho,x)が図20のS242において得られることになる。なお、S282、S285において条件を満たさないと判断された場合には、合算不一致ビット数の算出エラーが出力される。 In S286, a process of incrementing the variable w indicating the number of feature word collations is also performed. Then, it is determined whether or not the variable w indicating the number of collated feature words has reached the predetermined number W (S287). If not, the process returns to S282 and the next feature word is processed. When processing is performed for each feature word and the variable w reaches a predetermined number W, the total mismatch bit number S (r, y, ho, x) at that time is calculated for a certain x, h (= ho), y. Output as the total mismatch bit number S (r, y, ho, x). This sum mismatch bit number S (r, y, ho, x) is obtained in S242 of FIG. If it is determined in S282 and S285 that the condition is not satisfied, an error in calculating the total number of mismatch bits is output.
次に、図20のS245におけるレコード内照合処理の詳細について図22のフローチャートを用いて説明する。まず、初期設定を行う(S321)。具体的には、位相を特定する変数h=0に設定する。続いて、合算不一致ビット数S(r,y,h,x)の算出を行う(S322)。このS322の処理の詳細については後述する。 Next, details of the intra-record matching process in S245 of FIG. 20 will be described using the flowchart of FIG. First, initial setting is performed (S321). Specifically, the variable h = 0 that specifies the phase is set. Subsequently, the sum mismatch bit number S (r, y, h, x) is calculated (S322). Details of the process of S322 will be described later.
次に、特徴ワード照合手段90は、算出した合算不一致ビット数S(r,y,h,x)の補正を行う(S323)。具体的には、以下の〔数式27〕に従った処理を実行し、補正値S´(r,y,h,x)を算出する。
Next, the feature
〔数式27〕
S´(r,y,h,x)=S(r,y,h,x)・{MS2/M2(r)}1/2
[Formula 27]
S ′ (r, y, h, x) = S (r, y, h, x) · {
上記〔数式27〕において、MS2は標準値であり、判定しきい値MM2の1/2の値である。M2(r)は、音響データベース40に登録されているレコードrの個別判定参考値である。したがって、補正値S´(r,y,h,x)は、標準値MS2をレコードrの個別判定参考値M2(r)で除したものの平方根を合算不一致ビット数S(r,y,h,x)に乗じることにより得られる。
In the above [Expression 27],
次に、特徴ワード照合手段90は、算出した合算不一致ビット数の補正値S´(r,y,h,x)と事前に設定されている判定しきい値MM2の比較を行う(S324)。補正値S´(r,y,h,x)が判定しきい値MM2以下である場合、補正値S´(r,y,h,x)と合算不一致ビット数最小値Smin(c)の比較を行う(S325)。
Next, the feature
補正値S´(r,y,h,x)が合算不一致ビット数最小値Smin(c)より小さい場合に限り、rの値を適合テーブルRmin(c)にセットし、補正値S´(r,y,h,x)を適合テーブルSmin(c)にセットする処理を行う(S326)。次に、変数hをインクリメントする(S327)。そして、hとHの比較を行う(S328)。比較の結果、hがHに達していない場合は、S322に戻って次の位相番号h+1についての処理を行う。 Only when the correction value S ′ (r, y, h, x) is smaller than the sum total mismatch bit number minimum value Smin (c), the value of r is set in the matching table Rmin (c), and the correction value S ′ (r , Y, h, x) is set in the matching table Smin (c) (S326). Next, the variable h is incremented (S327). Then, h and H are compared (S328). If h does not reach H as a result of the comparison, the process returns to S322 and the process for the next phase number h + 1 is performed.
比較の結果、hがHに達している場合は、H個全ての位相に対する処理を終えたことになるので、その時点における適合テーブルRmin(c)、適合テーブルSmin(c)を出力する。この適合テーブルRmin(c)、適合テーブルSmin(c)が図20のS245において得られることになる。 If h has reached H as a result of the comparison, the processing for all H phases has been completed, and the matching table Rmin (c) and matching table Smin (c) at that time are output. The matching table Rmin (c) and the matching table Smin (c) are obtained in S245 of FIG.
次に、図22のS322における合算不一致ビット数S(r,y,h,x)の算出処理の詳細について図23のフローチャートを用いて説明する。まず、初期設定を行う(S381)。具体的には、合算不一致ビット数S(r,y,h,x)=0、特徴ワードの照合個数を示す変数w=0に設定する。初期設定後、登録特徴ワードの音量データVd(r,y+w)、検索特徴ワードの音量データV(h,x+w)がともに0より大きいという条件を満たすかどうかを判断する(S382)。S382における判断の結果、登録特徴ワードの音量データVd(r,y+w)、検索特徴ワードの音量データV(z,h,x+w)がともに0より大きいという条件を満たす場合に限り、登録特徴ワード1つと検索特徴ワード1つを比較した場合の、不一致ビット数であるワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)を算出する(S383)。
Next, details of the calculation processing of the total mismatch bit number S (r, y, h, x) in S322 of FIG. 22 will be described using the flowchart of FIG. First, initial setting is performed (S381). Specifically, the total mismatch bit number S (r, y, h, x) = 0 and the variable w = 0 indicating the number of feature word collations are set. After the initial setting, it is determined whether or not the condition that the volume data Vd (r, y + w) of the registered feature word and the volume data V (h, x + w) of the search feature word are both greater than 0 is satisfied (S382). As a result of the determination in S382, the registered
次に、特徴ワード照合手段90は、算出したワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)の補正を行う(S384)。具体的には、以下の〔数式28〕に従った処理を実行し、補正値D´(r,y+w,h,x+w)を算出する。
Next, the feature
〔数式28〕
D´(r,y+w,h,x+w)=D(r,y+w,h,x+w)・{MSw2/Mw2(r)}1/2
[Formula 28]
D'(r, y + w, h, x + w) = D (r, y + w, h, x + w) · {M S w2 / Mw2 (r)} 1/2
上記〔数式28〕において、MSw2は標準値であり、判定しきい値MMw2の1/2の値である。Mw2(r)は、音響データベース40に登録されているレコードrの個別判定参考値である。したがって、補正値D´(r,y+w,h,x+w)は、標準値MSw2をレコードrの個別判定参考値Mw2(r)で除したものの平方根をワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)に乗じることにより得られる。
In the above [Equation 28], M S w2 is a standard value, which is a value that is ½ of the determination threshold value MMw2. Mw2 (r) is an individual determination reference value of the record r registered in the
次に、特徴ワード照合手段90は、算出したワード単位不一致ビット数の補正値D´(r,y+w,h,x+w)と事前に設定されている判定しきい値MMw2の比較を行う(S385)。S385における判断の結果、補正値D´(r,y+w,h,x+w)が判定しきい値MMw2以下である場合に限り、補正値D´(r,y+w,ho,x+w)を合算不一致ビット数S(r,y,h,x)に加算する処理を行う(S386)。S386においては、特徴ワードの照合個数を示す変数wをインクリメントする処理も行う。そして、特徴ワードの照合個数を示す変数wが所定数Wに達したかどうかを判断し(S387)、達していない場合は、S382に戻って、次の特徴ワードについて処理を行う。各特徴ワードについて処理を実行し、変数wが所定数Wに達したら、その時点における合算不一致ビット数S(r,y,h,x)を、あるx,h,yについての合算不一致ビット数S(r,y,h,x)として出力する。この合算不一致ビット数S(r,y,h,x)が図22のS322において得られることになる。なお、S382、S385において条件を満たさないと判断された場合には、合算不一致ビット数の算出エラーが出力される。
Next, the feature
<2.3.ワード単位不一致ビット数の算出>
図21のS283、図23のS383におけるワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)の算出について説明する。ワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)の算出については、利用者により設定される音量判定モードにより具体的な処理内容が異なる。音量判定モードとしては、Off、Weight、Match、Bothの4つが存在する。
<2.3. Calculation of word unit mismatch bit count>
The calculation of the word unit mismatch bit number D (r, y + w, h, x + w) in S283 in FIG. 21 and S383 in FIG. 23 will be described. Regarding the calculation of the word unit mismatch bit number D (r, y + w, h, x + w), the specific processing contents differ depending on the sound volume determination mode set by the user. There are four volume determination modes: Off, Weight, Match, and Both.
<2.3.1.音量判定モード“Off”>
音量判定モード“Off”は重みを付加しないモードであり、音量判定モード“Off”が設定されている場合、ワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)は、そのままワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度D(r,y+w,h,x+w)となる。音量判定モード“Off”の場合、ワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)=0として初期値を設定した後、Fd(r,y+w)とF(h,x+w)の32ビットを対応するビット単位に順次比較し、ビットが異なるごとに、D(r,y+w,h,x+w)に1加算していく。登録特徴ワード群、検索特徴ワード群のいずれにおいても、特徴ワードの特徴パターンは同様の規則で作成され、低周波成分をLSB、高周波成分をMSBとした32ビットの構成であるので、照合はこれらの各ビット値が一致するかどうかにより行うことができる。
<2.3.1. Volume judgment mode “Off”>
The volume determination mode “Off” is a mode in which no weight is added, and when the volume determination mode “Off” is set, the word unit mismatch bit number D (r, y + w, h, x + w) is directly different in word units. This is a word unit dissimilarity D (r, y + w, h, x + w) indicating the degree of. In the sound volume determination mode “Off”, the initial value is set with the word unit mismatch bit number D (r, y + w, h, x + w) = 0, and then 32 bits of Fd (r, y + w) and F (h, x + w). Are sequentially compared in corresponding bit units, and 1 is added to D (r, y + w, h, x + w) every time the bits differ. In both the registered feature word group and the search feature word group, the feature pattern of the feature word is created according to the same rule, and has a 32-bit configuration in which the low frequency component is LSB and the high frequency component is MSB. This can be done depending on whether or not the bit values match.
<2.3.2.音量判定モード“Weight”>
音量判定モード“Weight”は重みを付加するモードであり、音量判定モード“Weight” が設定されている場合、ワード単位不一致ビット数D(r,y+w,h,x+w)=0として初期値を設定した後、Fd(r,y+w)とF(h,x+w)の32ビットを対応するビット単位に順次比較する。比較の結果に基づき、以下の〔数式29〕に従った処理を実行して、D(r,y+w,h,x+w)の値を定める。この結果、D(r,y+w,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データを加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となる。このモードは、登録特徴ワードと検索特徴ワードとの照合の際、検索特徴ワードの基礎となる検索音響データがアナログ変換などの信号処理を伴っていて、原音響データと音量の相対変化と音量の絶対値の双方が異なる場合に適切な照合結果を与える。
<2.3.2. Volume judgment mode “Weight”>
The sound volume determination mode “Weight” is a mode for adding a weight, and when the sound volume determination mode “Weight” is set, the initial value is set with the word unit mismatch bit number D (r, y + w, h, x + w) = 0. After that, the 32 bits of Fd (r, y + w) and F (h, x + w) are sequentially compared in corresponding bit units. Based on the result of the comparison, processing according to the following [Equation 29] is executed to determine the value of D (r, y + w, h, x + w). As a result, D (r, y + w, h, x + w) is not a word unit mismatch bit number but a word unit dissimilarity indicating the degree of difference in word units taking into account volume data. In this mode, when the registered feature word is matched with the search feature word, the search acoustic data that is the basis of the search feature word is accompanied by signal processing such as analog conversion. Appropriate matching results are given when both absolute values are different.
〔数式29〕
Fd(r,y+w)側がビット1で、F(h,x+w)側がビット0の場合、
D(r,y+w,h,x+w)←D(r,y+w,h,x+w)+Vd(r,y+w)・2/{Vd(r,y+w)+V(h,x+w)}
Fd(r,y+w)側がビット0で、F(h,x+w)側がビット1の場合、
D(r,y+w,h,x+w)←D(r,y+w,h,x+w)+V(h,x+w)・2/{Vd(r,y+w)+V(h,x+w)}
[Formula 29]
When the Fd (r, y + w) side is
D (r, y + w, h, x + w) ← D (r, y + w, h, x + w) + Vd (r, y + w) · 2 / {Vd (r, y + w) + V (h, x + w)}
When the Fd (r, y + w) side is
D (r, y + w, h, x + w) ← D (r, y + w, h, x + w) + V (h, x + w) · 2 / {Vd (r, y + w) + V (h, x + w)}
<2.3.3.音量判定モード“Match”>
音量判定モード“Match”が設定されている場合、まず、音量判定モード“Off”の場合の処理を行って、D(r,y+w,h,x+w)を得る。そして、以下の〔数式30〕に従った処理を実行することにより、重みを乗算してD(r,y+w,h,x+w)の値を定める。この結果、D(r,y+w,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データの変動パターンの相違分を加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となる。このモードは、登録特徴ワードと検索特徴ワードとの照合の際、検索特徴ワードの基礎となる検索音響データが各種データ圧縮などの信号処理を伴っていて、原音響データと音量の相対変化にはあまり相違がないが、絶対値が異なる場合に適切な照合結果を与える。本実施形態では本モードが最も推奨される。
<2.3.3. Volume judgment mode “Match”>
When the sound volume determination mode “Match” is set, first, processing in the sound volume determination mode “Off” is performed to obtain D (r, y + w, h, x + w). Then, by executing the processing according to the following [Equation 30], the value of D (r, y + w, h, x + w) is determined by multiplying the weight. As a result, D (r, y + w, h, x + w) is not the word unit mismatch bit number but the word unit dissimilarity indicating the degree of difference in word units taking into account the difference in the fluctuation pattern of the volume data. In this mode, when the registered feature word and the search feature word are collated, the search acoustic data that is the basis of the search feature word is accompanied by signal processing such as various data compression. Although there is not much difference, an appropriate matching result is given when the absolute values are different. In this embodiment, this mode is most recommended.
〔数式30〕
Vd(r,y+w)・Vd(r,y+w−1)>V(h,x+w)・V(h,x+w−1)の場合、
D(r,y+w,h,x+w)←D(r,y+w,h,x+w)・Vd(r,y+w)・Vd(r,y+w−1)/{V(h,x+w)・V(h,x+w−1)}
Vd(r,y+w)・Vd(r,y+w−1)<V(h,x+w)・V(h,x+w−1)の場合、
D(r,y+w,h,x+w)←D(r,y+w,h,x+w)・V(h,x+w)・V(h,x+w−1)/{Vd(r,y+w)・Vd(r,y+w−1)}
[Formula 30]
When Vd (r, y + w) · Vd (r, y + w−1)> V (h, x + w) · V (h, x + w−1),
D (r, y + w, h, x + w) ← D (r, y + w, h, x + w) · Vd (r, y + w) · Vd (r, y + w−1) / {V (h, x + w) · V (h, x + w-1)}
When Vd (r, y + w) · Vd (r, y + w−1) <V (h, x + w) · V (h, x + w−1),
D (r, y + w, h, x + w) ← D (r, y + w, h, x + w) · V (h, x + w) · V (h, x + w−1) / {Vd (r, y + w) · Vd (r, y + w-1)}
なお、w=0の場合、上記〔数式30〕において、Vd(r,y+w−1)=Vd(r,y+w)およびV(h,x+w−1)=V(h,x+w)とする。 When w = 0, in the above [Equation 30], Vd (r, y + w−1) = Vd (r, y + w) and V (h, x + w−1) = V (h, x + w).
<2.3.4.音量判定モード“Both”>
音量判定モード“Both”が設定されている場合、まず、音量判定モード“Weight”の場合の処理を行って、D(r,y+w,h,x+w)を得る。そして、以下の〔数式31〕に従った処理を実行することにより、重みを乗算してD(r,y+w,h,x+w)の値を定める。この結果、D(r,y+w,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データを加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となる。このモードは、登録特徴ワードと検索特徴ワードとの照合の際、検索特徴ワードの基礎となる検索音響データが波形歪みを伴う高い圧縮率のデータ圧縮やアナログ変換などの信号処理を伴っていて、原音響データと音量の相対変化と音量の絶対値の双方が顕著に異なる場合に適切な照合結果を与える。
<2.3.4. Volume judgment mode “Both”>
When the sound volume determination mode “Both” is set, first, processing in the sound volume determination mode “Weight” is performed to obtain D (r, y + w, h, x + w). Then, by executing processing according to the following [Equation 31], the value of D (r, y + w, h, x + w) is determined by multiplying the weight. As a result, D (r, y + w, h, x + w) is not a word unit mismatch bit number but a word unit dissimilarity indicating the degree of difference in word units taking into account volume data. In this mode, when the registered feature word and the search feature word are collated, the search acoustic data that is the basis of the search feature word is accompanied by signal processing such as high-compression data compression or analog conversion with waveform distortion. An appropriate collation result is given when both the original acoustic data, the relative change in volume, and the absolute value of volume are significantly different.
〔数式31〕
Vd(r,y+w)・V(h,x+w−1)>V(h,x+w)・Vd(r,y+w−1)の場合、
D(r,y+w,h,x+w)←D(r,y+w,h,x+w)・Vd(r,y+w)・V(h,x+w−1)/{V(h,x+w)・Vd(r,y+w−1)}
Vd(r,y+w)・V(h,x+w−1)<V(h,x+w)・Vd(r,y+w−1)の場合、
D(r,y+w,h,x+w)←D(r,y+w,h,x+w)・V(h,x+w)・Vd(r,y+w−1)/{Vd(r,y+w)・V(h,x+w−1)}
[Formula 31]
When Vd (r, y + w) · V (h, x + w−1)> V (h, x + w) · Vd (r, y + w−1),
D (r, y + w, h, x + w) ← D (r, y + w, h, x + w) · Vd (r, y + w) · V (h, x + w−1) / {V (h, x + w) · Vd (r, y + w-1)}
When Vd (r, y + w) · V (h, x + w−1) <V (h, x + w) · Vd (r, y + w−1),
D (r, y + w, h, x + w) ← D (r, y + w, h, x + w) · V (h, x + w) · Vd (r, y + w−1) / {Vd (r, y + w) · V (h, x + w-1)}
なお、w=0の場合、上記〔数式31〕において、Vd(r,y+w−1)=Vd(r,y+w)およびV(h,x+w−1)=V(h,x+w)とする。 When w = 0, in the above [Equation 31], Vd (r, y + w−1) = Vd (r, y + w) and V (h, x + w−1) = V (h, x + w).
音量判定モード“Off”以外の場合、D(r,y+w,h,x+w)はワード単位不一致ビット数ではなく、音量データを加味したワード単位の相違の程度を示すワード単位相違度となるため、図20、図21におけるS(r,y,h,x)は合算不一致ビット数ではなく、合算相違度を表すことになる。また、図19、図20におけるSmin(c)は最小不一致ビット数ではなく、最小相違度を表すことになる。 In cases other than the sound volume determination mode “Off”, D (r, y + w, h, x + w) is not the number of word unit mismatch bits, but the word unit difference degree indicating the degree of difference in word units taking into account volume data. In FIG. 20 and FIG. 21, S (r, y, h, x) represents the total dissimilarity, not the total mismatch bit number. Also, Smin (c) in FIGS. 19 and 20 represents not the minimum mismatch bit number but the minimum difference.
情報出力手段100は、図19のS290においてレコード番号テーブルRmin(c)を、最小相違度テーブルSmin(c)の値に基づいて昇順にソートし、適合件数cとともに一覧出力する。最小相違度テーブルには、補正最小相違度S´(r,y,h,x)が記録されているため、補正最小相違度S´(r,y,h,x)の値にしたがって順序付けて出力される。すなわち、補正最小相違度S´(r,y,h,x)の値が小さいもの程上位に出力されることになる。これが検索音響データを用いて検索された検索結果となる。一覧出力する際、出力される内容は適宜設定することができる。例えば、関連情報全てを出力しても良いし、楽曲名のみを出力しても良い。出力された一覧の中から1つが選択された場合には、情報出力手段100は、そのレコードを音響データベース40から抽出する。その際、原音響データの取得指示が行われると、情報出力手段100は、レコードに記録されたファイル名から記憶装置内に格納されている当該原音響データに関連する関連情報や当該原音響データを特定するIDを出力する。
The
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。上記実施形態においては、様々な処理が組み合わされて、全体として処理負荷を抑えて、的確な検索を行うことを可能としているが、複数の処理の組み合わせのうち1以上の処理を省略することが可能である。この場合、処理負荷が若干増えたり、検索精度が若干低下したりすることになるが、本発明の効果は充分発揮することができる。例えば、上記実施形態では、照合範囲決定手段70は、図17(a)〜(e)に示した全ての場合に対応して照合範囲を決定するようにしたが、図17(a)〜(e)のいずれか1つ以上に対応した処理を実行するようにしても良い。できれば、図17(a)(b)の2つの処理を含むようにするのが望ましい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. In the above embodiment, various processes are combined to reduce the processing load as a whole and perform an accurate search. However, one or more processes may be omitted from a combination of a plurality of processes. Is possible. In this case, the processing load slightly increases or the search accuracy slightly decreases, but the effect of the present invention can be sufficiently exerted. For example, in the above-described embodiment, the collation
また、上記実施形態では、図20、図22に示したように、特徴ワード照合手段90は、位相hを特定した状態で第1の照合を行い、第1の照合の結果、相違の程度である相違度が、所定の判定しきい値MM1より小さい場合に、位相hを変更しながら行う第2の照合を実行するようにしたが、このような2段階の照合処理とせずに、位相を変化させる第2の照合のみを行うようにしても良い。第2の照合のみの場合は、処理負荷が増加することになるが、照合精度は変化しないため、照合範囲決定手段70による照合範囲の制限により、本発明の効果は得ることができる。
In the above embodiment, as shown in FIG. 20 and FIG. 22, the feature
また、上記実施形態では、図20、図21に示したように、特徴ワード照合手段90は、W個のワード単位不一致ビット数D(r,y+w,ho,x+w)が全て判定しきい値MMw1より小さい場合に、合算不一致ビット数の補正値S´(r,y,ho,x)が、判定しきい値MM1以下であるかどうかを判断し、図22、図23に示したように、特徴ワード照合手段90は、W個のワード単位不一致ビット数の補正値D´(r,y+w,h,x+w)が全て判定しきい値MMw2より小さい場合に、合算不一致ビット数の補正値S´(r,y,h,x)が、判定しきい値MM2以下であるかどうかを判断するようにしたが、いずれの場合も、ワード単位不一致ビット数の補正値D´が、判定しきい値MMw1、MMw2以下であるかどうかの判定を省略しても良い。ワード単位不一致ビット数の補正値D´の判定を省略した場合、個々の特徴ワードの差が大きいものが含まれる可能性があるが、全体として相違度MM1、MM2以下であれば、両者が類似していることの許容範囲とすることもできるためである。また、W個のワード単位不一致ビット数の補正値D´(r,y+w,ho,x+w)が全て判定しきい値MMw1より小さいかどうかの判断、および合算不一致ビット数の補正値S´(r,y,ho,x)が、判定しきい値MM1以下であるかどうかの判断を省略し、W個のワード単位不一致ビット数の補正値D´(r,y+w,h,x+w)が全て判定しきい値MMw2より小さく、合算不一致ビット数の補正値S´(r,y,h,x)が、判定しきい値MM2以下であるかどうかだけを判断するようにしても良い。 In the above embodiment, as shown in FIG. 20 and FIG. 21, the feature word collating means 90 is configured such that the W word unit mismatch bit numbers D (r, y + w, ho, x + w) are all determined threshold values MMw1. If it is smaller, it is determined whether the correction value S ′ (r, y, ho, x) of the total mismatch bit number is equal to or less than the determination threshold value MM1, and as shown in FIGS. The feature word collating means 90 corrects the total mismatch bit number correction value S ′ when all of the W word unit mismatch bit number correction values D ′ (r, y + w, h, x + w) are smaller than the determination threshold value MMw2. Whether or not (r, y, h, x) is equal to or less than the determination threshold MM2 is determined. In either case, the correction value D ′ of the word unit mismatch bit number is the determination threshold. Whether it is MMw1, MMw2 or less It may be omitted judgment. If the determination of the correction value D ′ for the word unit mismatch bit number is omitted, there may be a case where the difference between individual feature words is large, but if the overall difference is MM1 or MM2, the two are similar. This is because it can be within an allowable range. Further, it is determined whether or not the correction values D ′ (r, y + w, ho, x + w) for the W word unit mismatch bit numbers are all smaller than the determination threshold MMw1, and the correction value S ′ (r for the total mismatch bit number , Y, ho, x) omits the determination of whether or not the determination threshold value MM1 or less, and all the correction values D ′ (r, y + w, h, x + w) of the W word unit mismatch bit numbers are determined. It may be determined whether or not the correction value S ′ (r, y, h, x) of the number of unmatched bits that is smaller than the threshold MMw2 is equal to or less than the determination threshold MM2.
また、上記実施形態では、関連情報登録装置において代表登録特徴データを音響データベースに登録しておき、代表検索特徴データ生成手段60により代表検索特徴データを生成し、代表特徴データ照合手段80が、代表登録特徴データと代表検索特徴データの照合を行って、検索対象である原音響データの絞込みを行ったが、処理負荷を特に抑える必要がない場合は、この絞込み処理も必ずしも行う必要はない。
In the above embodiment, the representative registration feature data is registered in the acoustic database in the related information registration device, the representative search feature
また、上記実施形態では、統合後の周波数バンドの数をn=0〜31までの32バンドとしたが、状況に応じて適宜増減することが可能である。 Moreover, in the said embodiment, although the number of the frequency bands after integration was 32 bands from n = 0 to 31, it can be appropriately increased or decreased according to the situation.
また、上記実施形態では、音量判定モードとして4つのモードを選択可能としたが、上記4つのモードのうち、2つまたは3つのモードが選択可能に設定されていても良いし、1つのモードが固定的に設定されていても良い。 In the above embodiment, four modes can be selected as the sound volume determination mode. However, two or three of the four modes may be set to be selectable, and one mode may be selected. It may be fixedly set.
また、上記実施形態では、著作権上の問題から原音響データを音響データベースに登録しない場合について説明したが、原音響データそのものを関連情報の一部として音響データベースに登録しておき、検索の結果、抽出されたレコードに対応する原音響データを取得するようにしても良い。 In the above embodiment, the case where the original sound data is not registered in the sound database due to copyright problems has been described. However, the original sound data itself is registered in the sound database as a part of the related information, and the search result is obtained. The original sound data corresponding to the extracted record may be acquired.
本発明は、CD・DVD等を用いた民生・業務用途における鑑賞用のパッケージ音楽分野、放送事業者等が商業目的で配信する放送・ネットワーク音楽配信分野における音楽著作権の保護(不正コピーの監視)および音楽属性情報の提供(楽曲タイトル検索サービス)等の産業に利用可能である。 The present invention relates to the protection of music copyright (monitoring illegal copying) in the field of package music for viewing for consumer and business use using CDs and DVDs, and the field of broadcasting and network music distribution distributed for commercial purposes by broadcasters and the like. ) And provision of music attribute information (music title search service).
2a、3a・・・CPU
2b、3b・・・RAM
2c、3c・・・データ記憶装置
2d、3d・・・プログラム記憶装置
2e、3e・・・キー入力I/F
2f、3f・・・データ入出力I/F
2g、3g・・・表示出力I/F
10・・・登録特徴ワード生成手段
15・・・部分特徴ワード生成手段
20・・・代表登録特徴データ生成手段
25・・・代表部分特徴データ生成手段
30・・・判定参考値算出手段
35・・・登録手段
40・・・音響データベース
45・・・モード設定手段
50・・・検索特徴ワード生成手段
60・・・代表検索特徴データ生成手段
70・・・照合範囲決定手段
80・・・代表特徴データ照合手段
90・・・特徴ワード照合手段
100・・・情報出力手段
2a, 3a ... CPU
2b, 3b ... RAM
2c, 3c ...
2f, 3f ... Data I / O I / F
2g, 3g ... Display output I / F
DESCRIPTION OF
Claims (10)
各原音響データについて、原音響データの特徴を表現した登録特徴ワードの集合である登録特徴ワード群と、登録特徴ワード群の比較のための個別判定参考値と、当該原音響データの関連情報を登録した音響データベースと、
前記検索音響データに対して、所定の区間単位で、各区間における検索音響データの特徴を表現した検索特徴ワードを生成し、当該検索特徴ワードの集合である特徴ワード群を得る検索特徴ワード生成手段と、
前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との位置関係を移動させながら両者間で照合を行い、前記検索特徴ワード群と前記登録特徴ワード群とが最も適合する位置における最小の相違の程度である最小相違度を算出し、設定された標準最小相違度と前記登録特徴ワード群に対応して登録された個別判定参考値との比率に基づいて前記最小相違度を補正して補正最小相違度を得て、当該補正最小相違度が所定の判定しきい値より小さい場合に、当該登録特徴ワード群に対応する原音響データを選出対象として特定する特徴ワード照合手段と、
を有することを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 A search is performed by comparing the characteristics of the retrieved acoustic data, which is the given acoustic data, with the characteristics of the original acoustic data registered in the acoustic database, and specifying the original acoustic data having characteristics similar to the retrieved acoustic data. A device for performing
For each original sound data, a registered feature word group that is a set of registered feature words expressing the characteristics of the original sound data, an individual determination reference value for comparison of the registered feature word group, and related information of the original sound data The registered acoustic database,
A search feature word generation unit that generates a search feature word that expresses a feature of the search acoustic data in each section for each of the search acoustic data, and obtains a feature word group that is a set of the search feature words. When,
While matching the positional relationship between the search feature word group and the registered feature word group registered in the acoustic database, the matching is performed between the search feature word group and the registered feature word group. The minimum difference that is the degree of the minimum difference is calculated, and the minimum difference is calculated based on the ratio between the set standard minimum difference and the individual determination reference value registered corresponding to the registered feature word group. A feature word matching means for obtaining a corrected minimum difference and correcting the original acoustic data corresponding to the registered feature word group as a selection target when the corrected minimum difference is smaller than a predetermined determination threshold value; ,
An apparatus for retrieving related information of acoustic data, comprising:
前記選出対象として特定された原音響データに関する関連情報を、前記補正最小相違度の値に基づいて、順序付けて出力する情報出力手段をさらに有することを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In claim 1,
The related information search apparatus for acoustic data, further comprising: information output means for outputting related information related to the original acoustic data specified as the selection target in an order based on the value of the corrected minimum difference.
前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンを有し、
前記特徴ワード照合手段は、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求めるものであり、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記不一致ビット数が最小である位置とし、前記最小相違度として、前記不一致ビット数が最小となる最小不一致ビット数を求めることを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In claim 1 or claim 2,
The feature word has a feature pattern of a predetermined number of bits in which each component of a frequency spectrum obtained by analyzing acoustic data is expressed by a bit value in a predetermined frequency unit,
The feature word collating means compares the feature pattern bit by bit to collate the registered feature word group and the search feature word group to obtain a mismatch bit number, and the registered feature word group and the Acoustic data characterized in that a position that best matches a search feature word group is set to a position where the number of mismatch bits is minimum, and a minimum mismatch bit number that minimizes the number of mismatch bits is obtained as the minimum dissimilarity. Related information retrieval device.
前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンと、音量データを有し、
前記特徴ワード照合手段は、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求めた後、各特徴ワードの音量データに基づく重みを前記不一致ビット数に加算または乗算して重み付け不一致ビット数を算出し、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記重み付け不一致ビット数が最小である位置とし、前記重み付け不一致ビット数が最小となる最小重み付け不一致ビット数を前記最小相違度として求めることを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In claim 1 or claim 2,
The feature word has a feature pattern of a predetermined number of bits expressing each component of a frequency spectrum obtained by analysis of acoustic data by a bit value in a predetermined frequency unit, and volume data,
The feature word collating means compares the feature pattern bit by bit to collate the registered feature word group with the search feature word group to obtain the number of mismatch bits, and then based on the volume data of each feature word A weighted mismatch bit number is calculated by adding or multiplying the mismatch bit number with a weight, and a position where the registered feature word group and the search feature word group are most suitable is a position where the weight mismatch bit number is the smallest. An apparatus for retrieving related information of acoustic data, wherein the minimum weighted mismatch bit number that minimizes the weighted mismatch bit number is obtained as the minimum dissimilarity.
前記個別判定参考値は、あらかじめ、
前記登録特徴ワード群に対応する原音響データに対して、部分的に切り出して部分音響データを得て、当該部分音響データに対して、所定の長さの単位区間を設定し、当該単位区間を解析した情報を基に、部分音響データの特徴を表現した特徴ワードの集合を部分特徴ワード群として生成し、
前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群との時間的な位置関係をずらしながら両者間で照合を行い、前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群とが最も適合する位置における最小の相違の程度である最小相違度に基づいて算出することを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In any one of Claims 1-4,
The individual determination reference value is in advance,
For the original sound data corresponding to the registered feature word group, partial sound data is obtained by partially cutting, a unit section of a predetermined length is set for the partial sound data, and the unit section is Based on the analyzed information, a set of feature words expressing the features of the partial acoustic data is generated as a partial feature word group,
While collating between the registered feature word group and the partial feature word group while shifting the temporal positional relationship, the difference between the registered feature word group and the partial feature word group is the smallest difference A related information search device for acoustic data, characterized in that the calculation is based on a minimum degree of difference which is a degree.
前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンを有し、
前記部分特徴ワード群は、互いに切り出し位置が異なる複数の部分音響データごとに生成され、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求め、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記不一致ビット数が最小である位置とし、前記最小相違度として、前記不一致ビット数が最小となる最小不一致ビット数を前記部分音響データごとに求め、前記部分音響データごとの最小不一致ビット数の平均値に基づいて、前記個別判定参考値を求めることを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In claim 5,
The feature word has a feature pattern of a predetermined number of bits in which each component of a frequency spectrum obtained by analyzing acoustic data is expressed by a bit value in a predetermined frequency unit,
The partial feature word group is generated for each of a plurality of partial sound data having different cut-out positions, and the registered feature word group and the partial feature word group are collated by comparing the feature patterns in bit units. The position where the registered feature word group and the search feature word group are most suitable is determined as the position where the number of mismatch bits is minimum, and the minimum mismatch is the minimum mismatch level where the number of mismatch bits is minimum. A related information search device for acoustic data, wherein the number of bits is obtained for each partial acoustic data, and the individual determination reference value is obtained based on an average value of the minimum number of mismatched bits for each partial acoustic data.
前記特徴ワードは、音響データの解析により得られた周波数スペクトルの各成分を所定周波数単位でビット値により表現した所定ビット数の特徴パターンと、音量データを有し、
前記部分特徴ワード群は、互いに切り出し位置が異なる複数の部分音響データごとに生成され、前記特徴パターンをビット単位で比較することにより前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群を照合して不一致ビット数を求めた後、各特徴ワードの音量データに基づく重みを前記不一致ビット数に加算または乗算して重み付け不一致ビット数を算出し、前記登録特徴ワード群と前記部分特徴ワード群とが最も適合する位置を、前記重み付け不一致ビット数が最小である位置とし、前記重み付け不一致ビット数が最小となる最小重み付け不一致ビット数を前記最小相違度として前記部分音響データごとに求め、前記部分音響データごとの最小重み付け不一致ビット数の平均値に基づいて、前記個別判定参考値を求めることを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In claim 5,
The feature word has a feature pattern of a predetermined number of bits expressing each component of a frequency spectrum obtained by analysis of acoustic data by a bit value in a predetermined frequency unit, and volume data,
The partial feature word group is generated for each of a plurality of partial sound data having different cut-out positions, and the registered feature word group and the partial feature word group are collated by comparing the feature patterns in bit units. After obtaining the number, a weight based on the volume data of each feature word is added to or multiplied by the number of mismatch bits to calculate a weight mismatch bit number, and the registered feature word group and the partial feature word group are most suitable. The position is the position where the number of weighted mismatch bits is minimum, the minimum weighted mismatch bit number at which the weighted mismatch bit number is minimum is determined for each partial acoustic data as the minimum difference, and the minimum for each partial acoustic data The sound for obtaining the individual determination reference value based on the average value of the number of weighted mismatch bits Over other relevant information retrieval system.
前記検索特徴ワード生成手段は、
前記検索音響データに対して、前記特徴ワード群を、位相hを変更しながらH通りの検索特徴ワード群として生成するものであり、
前記特徴ワード照合手段は、
前記H通りの位相hのうち1つのhを特定した前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との照合を、第1の照合として行い、第1の照合の結果、前記補正最小相違度が第1の判定しきい値より小さい場合に、前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との照合を、前記位相hを変更しながら行う第2の照合を実行し、第2の照合の結果、前記登録特徴ワード群と前記検索特徴ワード群とが最も適合する位相hにおける前記補正最小相違度が、第2の判定しきい値より小さい場合に、当該登録特徴ワード群に対応する原音響データを特定するものであることを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In any one of Claims 1-7,
The search feature word generation means includes:
For the search acoustic data, the feature word group is generated as H search feature word groups while changing the phase h,
The feature word matching means includes
Collation of the search feature word group specifying one h out of the H phases h and the registered feature word group registered in the acoustic database is performed as a first collation, and the result of the first collation When the corrected minimum difference is smaller than the first determination threshold, the search feature word group and the registered feature word group registered in the acoustic database are collated while changing the phase h. The second matching is executed, and as a result of the second matching, the corrected minimum difference degree in the phase h that best matches the registered feature word group and the search feature word group is smaller than the second determination threshold value. In this case, the acoustic data related information search device is characterized in that the original acoustic data corresponding to the registered feature word group is specified.
前記音響データベースは、各原音響データについて、さらに前記登録特徴ワード群を用いて生成された代表登録特徴データを登録しており、
さらに、前記生成された検索特徴ワード群を用いて代表検索特徴データを生成する代表検索特徴データ生成手段と、
前記代表検索特徴データと前記音響データベースに登録された代表登録特徴データとの照合を行う代表特徴データ照合手段と、を有し、
前記特徴ワード照合手段は、前記代表特徴データ照合手段による照合の結果、前記代表検索特徴データと前記代表登録特徴データの相違度を前記個別判定参考値を用いて補正した値が所定の範囲内であると判断される場合に限り、前記検索特徴ワード群と、前記音響データベースに登録された登録特徴ワード群との照合を行うものであることを特徴とする音響データの関連情報検索装置。 In any one of Claims 1-8,
The acoustic database further registers representative registered feature data generated using the registered feature word group for each original acoustic data,
Further, representative search feature data generating means for generating representative search feature data using the generated search feature word group,
Representative feature data collating means for collating the representative search feature data with the representative registered feature data registered in the acoustic database,
The feature word collating means has a value obtained by correcting the difference between the representative search feature data and the representative registered feature data using the individual determination reference value within a predetermined range as a result of collation by the representative feature data collating means. Only when it is determined that there is an acoustic data related information search device, the search feature word group is collated with a registered feature word group registered in the acoustic database.
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