JP6962664B2 - 類似性情報決定装置、類似性情報決定方法、自己相関情報決定装置、相互相関情報決定装置およびコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態による、1つ以上の入力信号に基づいて類似性情報を決定するための装置のブロック概略図を示す。
図2は、1つまたは複数の入力信号に基づいて類似性情報を決定するための装置200の概略ブロック図を示す。装置200は、入力信号212を受信し、それに基づいて類似性情報222および/またはタイムシフト情報232を提供するように構成される。装置200は、ゼロクロス値決定器210を備え、これはゼロクロス値計算機と見なすこともでき、例えば、ゼロクロス情報決定110の機能を利用することができる。ゼロクロス値決定部210は、例えば、入力信号を受信してもよい。しかしながら;オプションで、「DC除去」またはハイパスフィルタリングを入力信号212に適用して(ブロック216)、ゼロ平均入力信号218を得ることができる。換言すれば、ゼロクロス値決定器210は、ゼロクロス入力信号を受信することが好ましい。何故なら、ゼロクロス入力信号にとっては、多数のゼロクロスが最も意味があるからである。入力信号212が必ずしもゼロ平均値を含まないと仮定しなければならない場合、信号をゼロクロス値決定器210に入力する前にDC除去/ハイパスフィルタリング216を適用することが推奨される。
図3は、類似性情報を決定するための装置300の概略ブロック図を示す。装置300は、第1の信号セクション(「信号セクション1」)312および第2の信号セクション(「信号セクション2」)314を受信するように構成されている。第1の信号セクション312および第2の信号セクション314は、比較対象となる信号セクションであり、同一信号の2つの信号セクションであってもよい。あるいは、第1の信号セクション312は第1の信号のセクションであり得、第2の信号セクション314は第2の信号の信号セクションであり得る。信号セクション312、314は、時間的に重複していても時間的に重複していなくてもよい。オプションで、第1のDC除去またはハイパスフィルタリング316を第1の信号セクションに適用することができる。同様に、DC除去またはハイパスフィルタリング318を第2の信号セクション314に任意に適用することができる。DC除去/ハイパスフィルタリング316、318の機能は、DC除去/ハイパスフィルタ216の機能と同等である。
以下では、図4を参照して、類似性情報の決定例について説明する。
信号(またはその一部)の比較の実行については、後に図5を参照しながら説明する。比較は、例えば、相互相関に対応することができ、比較されるべき信号セクションのブロック(または部分)は、ゼロクロス値によって表される。
図6は、例えばオーディオ信号またはビデオ信号のような信号からゼロクロス値をどのように導出するかの概略図を示す。
いくつかの実施形態では、異なるブロック内のいくつかの立上りゼロクロスのみが評価される。他の実施形態では、個々のブロック内の立下りゼロクロスの数のみが評価される。
いくつかの実施形態では、個々のブロック内のいくつかの立上りゼロクロスと、個々のブロック内のいくつかの立下りゼロクロスとの両方が評価される。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、(異なるブロック内のゼロクロスの数の合計がゼロクロス値シーケンスを構成するという点で)個々のブロック内のゼロクロスの総数が評価される。
図7は、1つまたは複数の入力信号に基づいて類似性情報を決定するための方法のブロック概略図を示す。方法700は、1つ以上の入力信号のうちの少なくとも1つの複数の部分について、入力信号のそれぞれの部分内のゼロクロスの数を記述するゼロクロス情報を決定すること710を含む。方法700はまた、類似性情報を決定するために、ゼロクロス情報に基づいて比較を実行すること720を含む。
本発明による実施形態は、様々な技術的装置に適用することができる。例えば、上述の装置は、オーディオ信号、ビデオ信号、物理的センサからのセンサ信号、または他の任意の電気的または光学的信号を分析するための信号解析器において使用することができる。同様に、本明細書に記載の装置は、オーディオ信号、ビデオ信号、物理量を感知する物理的センサからのセンサ信号、または他の電気信号もしくは光信号を処理するためのシグナルプロセッサにおいて使用することができる。
本発明による実施形態は、ブロック内のゼロクロス(例えば、符号の変化として定義される)の数が非常にロバストな推定のための表現値として識別されたという発見に基づいている。例えば、ブロック内のゼロクロスの数を表す値は、いくつかの「周囲の」サンプル(例えば、それぞれのブロックのサンプル)を表すことができる。符号のすべての変化(またはすべてのゼロクロス)が使用されるのか、あるいは単に負から正への変化(立上りゼロクロス)または正から負への変化(立下りゼロクロス)が使用されるかどうかはあまり重要でないことがわかった。従って、代表値(例えば、入力信号のブロックのサンプルを表す値)は、(入力信号の)そのブロック内の符号の変化の数を含む。この方法が機能するためには、カウント(例えばゼロクロスのカウント)の前に定数成分(DC成分)が信号から(例えば入力信号からまたは複数の入力信号から)除去されることが好ましい。この一定成分の除去は、「DC除去」または「DCフィルタリング」と見なすことができる。
いくつかの態様が装置の文脈で説明されてきたが、これらの態様が対応する方法の説明も表していることは明らかであり、ブロックまたは装置は方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップの文脈で説明された態様はまた、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明を表す。方法ステップのいくつかまたはすべては、たとえばマイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータまたは電子回路などのハードウェア装置によって(または使用して)実行することができる。いくつかの実施形態では、そのような装置によって1つ以上の最も重要な方法ステップを実行することができる。
Claims (19)
- 音声信号である1つ以上の入力信号(112;212;312;314)に基づいて類似性情報(122;222;332)を決定するための装置(100;200;300)であって、
前記装置は、前記1つ以上の入力信号のうちの少なくとも1つの入力信号の複数のブロックについて、それぞれのブロック(422,424,426,432,434,436;522,524,526,542,544,546)におけるゼロクロスの数を記述するゼロクロス情報(114;214;322;324)を決定するように構成され、
前記装置は、単一の入力信号の異なるセクション間の類似性、あるいは比較される2つの信号の異なるセクション間の類似性を記述する前記類似性情報を決定するために、前記ゼロクロス情報に基づいて比較を行うように構成され、
前記装置は、複数の信号ブロックについて信号ブロックあたり2つ以上の代表値を決定するように構成され、
前記2つ以上の代表値は、前記信号ブロックの特徴を記述し、
前記2つ以上の代表値は、ゼロクロス情報であるゼロクロス値を含み、かつ、
前記装置は、信号ブロック毎に決定される前記2つ以上の代表値のうちの1つとしてスペクトル平坦度を決定するように構成され、
前記装置は、信号ブロック毎に決定される前記2つ以上の代表値のうちの1つとしてスペクトルフラックス値を決定するように構成され、
前記スペクトルフラックス値は、単一の定量値の形式で、連続する2つのそれぞれの信号ブロックのスペクトル間の変化を記述し、
前記装置は、前記類似性情報を決定するために、前記2つ以上の代表値に基づいて前記比較を実行するように構成され、
前記装置は、複数の信号ブロックについて、第1のタイプの代表値のシーケンスに基づいて第1の比較を実行し、前記複数の信号ブロックについて、第2のタイプの代表値のシーケンスに基づいて第2の比較を実行するように構成され、
前記装置は、複数のゼロクロス値を含む第1のゼロクロス値シーケンス(322;450)と複数のゼロクロス値を含む第2のゼロクロス値シーケンス(324;456)とを比較して、第1の信号セクション(420)と第2の信号セクション(430)との間の類似性を記述する類似性情報を得るように構成され、
前記第1のゼロクロス値シーケンスは前記第1の信号セクションに対応し、かつ前記第2のゼロクロス値シーケンスは前記第2の信号セクションに対応し、
前記ゼロクロス値は前記ゼロクロス情報を構成し、
前記装置は、信頼性情報を得るために、前記第1の比較結果と前記第2の比較結果とを比較するように構成され、
前記装置は、前記1つ以上の入力信号(112;212;312,314)として1つ以上の音声信号を受信し、前記1つ以上の音声信号に基づいて前記ゼロクロス情報(114;214;322,324)を決定するように構成される、装置。 - 前記装置は、前記ゼロクロス情報(114;214;322;324)として、前記1つ以上の入力信号のうちの前記少なくとも1つの入力信号の複数のブロック(422,424,426,432,434,436;522,524,526,542,544,546)についてのゼロクロスの総数、または立上りゼロクロスの数または立下りゼロクロスの数を決定するように構成される、請求項1に記載の装置(100;200;300)。
- 前記装置は、前記ゼロクロス情報(114;214;322;324)として、前記1つ以上の入力信号の前記少なくとも1つの入力信号の複数のブロック(422,424,426,432,434,436;522,524,526,542,544,546)についてのゼロクロス率を決定するように構成される、請求項1に記載の装置(100;200;300)。
- 前記装置(100;200;300)は、少なくとも1つのゼロクロス値が、前記1つ以上の入力信号のうちの前記少なくとも1つの入力信号の複数のブロックの各ブロック(422,424,426,432,434,436;522,524,526,542,544,546)に関連付けられるように、前記ゼロクロス情報(114;214;322;324)を決定するように構成される、請求項1ないし3のうちの1項に記載の装置。
- 請求項1ないし4のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、第1の信号セクション(420;520)のための第1のゼロクロス値シーケンス(114,214,322,450)を決定するように構成され、前記第1の信号セクションは複数の信号ブロック(422,424,426;522,524,526)を含み、かつ、前記第1のゼロクロス値シーケンスは、前記第1の信号セクションの前記信号ブロックの各々と関連付けられた1つ以上のゼロクロス値を含み、また、
前記装置は、第2の信号セクション(430;540)のための第2のゼロクロス値シーケンス(114,214,324,456)を決定するように構成され、前記第2の信号セクションは複数の信号ブロック(432,434,436;542,544,546)を含み、また、前記第2のゼロクロス値シーケンスは、前記第2の信号セクションの前記信号ブロックの各々と関連付けられた1つ以上のゼロクロス値を含む、装置。 - 請求項1ないし5のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンス(322;450)および前記第2のゼロクロス値シーケンス(324;456)を使用して相関値を計算し、類似性情報(122;222;332)を得るように構成される、あるいは、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンスおよび前記第2のゼロクロス値シーケンスを使用して平均振幅差値を計算し、類似性情報を得るように構成される、あるいは、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンスと前記第2のゼロクロス値シーケンスとの間の差のノルムを計算して、類似性情報を得るように構成される、あるいは、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンスと前記第2のゼロクロス値シーケンスとの間のユークリッド距離を計算して、類似性情報を得るように構成される、装置。 - 請求項1ないし5のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンスまたはその一部と、前記第2のゼロクロス値シーケンスの複数のタイムシフトされたバージョンまたは前記第2のゼロクロス値シーケンスの一部をタイムシフトしたものとの間の複数の差分値を計算して、前記第1のゼロクロス値シーケンスまたはその一部と、前記第2のゼロクロス値シーケンスのタイムシフトされたバージョンまたはその一部との間の最大類似性を提供するタイムシフトに関する情報(232;342)を得るように構成される、装置。 - 請求項1ないし5のうちの1項または請求項7に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンス(322;450)および前記第2のゼロクロス値シーケンス(324;456)を用いて相関関数を計算し、前記第1のゼロクロス値シーケンスまたはその一部と、前記第2のゼロクロス値シーケンスのタイムシフトされたバージョンまたはその一部との間の最大類似性を提供するタイムシフトに関する情報(232;342)を得るように構成される、あるいは、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンスおよび前記第2のゼロクロス値シーケンスを用いて平均振幅差関数を計算し、前記第1のゼロクロス値シーケンスの一部分と前記第2のゼロクロス値シーケンスのタイムシフトされた部分とを比較して、前記第1のゼロクロス値シーケンス(x1(t);322;450)またはその一部と、前記第2のゼロクロス値シーケンス(x2(t);322;456)のタイムシフトされたバージョン(x2(t+d))またはその一部との間の最大類似性を提供するタイムシフト(d)に関する情報を得るように構成される、装置。 - 請求項1ないし8のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、前記第1のゼロクロス値シーケンスと前記第2のゼロクロス値シーケンスとを比較する前に、前記第1のゼロクロス値シーケンス(114;214;322)および/または前記第2のゼロクロス値シーケンス(324)から定数成分を除去するように構成される、装置。 - 請求項1ないし9のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、前記ゼロクロス情報を決定する前に、前記1つ以上の入力信号(112;212;312;314)から定数成分を除去する、および/または前記1つ以上の入力信号にハイパスフィルタリングを適用するように構成される、装置。 - 請求項1ないし10のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記代表値は、それぞれの信号ブロックにつき、それぞれの信号ブロックにおける立上りゼロクロスの数を記述する正ゼロクロス値およびそれぞれの信号ブロックにおける立下りゼロクロスの数を記述する負ゼロクロス値を含む、装置。 - 請求項1ないし11のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、信号ブロック毎に決定される前記2つの代表値のうちの1つを、それぞれの信号ブロックの周波数領域表現を使用して決定するように構成される、装置。 - 請求項1ないし12のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、それぞれの信号ブロックのスペクトルの平坦性を記述するスペクトル平坦性値を信号ブロックごとに決定される前記2つの代表値のうちの1つとして決定するように構成される、装置。 - 請求項1ないし13のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、それぞれの信号ブロックのための線形予測係数(LPC)を信号ブロックごとに決定される前記2つの代表値のうちの1つとして決定するように構成される、装置。 - 請求項1ないし14のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、1つ以上の音声信号を前記1つ以上の入力信号(112;212;312;314)として受信し、前記1つ以上の音声信号に基づいて前記ゼロクロス情報(114;214;322;324)を決定するように構成される、装置。 - 請求項1ないし15のうちの1項に記載の装置(100;200;300)であって、
前記装置は、音声信号に関する自己相関情報を得るために前記類似情報(122;222;322)を使用するように構成される、または、
前記装置は、2つの音声信号に関する相互相関情報を得るために前記類似情報を使用するように構成される、または、
前記装置は、2つの音声信号間の可能な最良の配置を得るためのタイムシフト(232,342)を決定するために、前記類似性情報を使用するように構成される、装置。 - 請求項1ないし16のうちの1項に記載の装置であって、
前記装置は、前記1つ以上の入力信号の類似した領域間のタイムシフトを表す情報を得るために、第1のステップにおいて、第1のブロックサイズを使用して第1のゼロクロス情報を決定し、前記第1のゼロクロス情報に基づいて前記比較を実行するように構成され、また、
前記装置は、前記1つ以上の入力信号の類似した領域間のタイムシフトを表すリファイン情報を得るために、第2のステップにおいて、第2のブロックサイズを使用して第2のゼロクロス情報を決定するように構成され、
前記第2のゼロクロス情報が決定される範囲は、前記第1のステップにおいて得られた前記1つ以上の入力信号の類似した領域間のタイムシフトを表す前記情報に依存し、かつ、前記第2のブロックサイズは前記第1のブロックサイズより小さい、装置。 - 音声信号である1つ以上の入力信号に基づき類似性情報を決定するための方法(700)であって、
前記方法は、前記1つ以上の入力信号のうちの少なくとも1つの入力信号の複数のブロックについて、それぞれのブロックにおけるゼロクロスの数を記述するゼロクロス情報を決定するステップ(710)を含み、
前記方法は、単一の入力信号の異なるセクション間または比較されるべき2つの信号の異なるセクション間の類似性を記述する前記類似性情報を決定するために、前記ゼロクロス情報に基づいて比較を実行するステップ(720)を含み、
前記方法は、複数の信号ブロックについて、信号ブロック毎に2つ以上の代表値を決定するステップを含み、
前記2つ以上の代表値は前記信号ブロックの特徴を記述し、
前記2つ以上の代表値はゼロクロス情報であるゼロクロス値を含み、
前記方法は、信号ブロックごとに決定される前記2つ以上の代表値のうちの1つとしてスペクトル平坦度を決定するステップを含む、および/または
前記方法は、信号ブロックごとに決定される前記2つ以上の代表値のうちの1つとしてスペクトルフラックス値を決定するステップを含み、
前記スペクトルフラックス値は、連続する2つのそれぞれの信号ブロックのスペクトルの間の変化を単一の定量値の形式で記述し、
前記方法は、前記類似性情報を決定するために、前記2つ以上の代表値に基づいて前記比較を実行するステップを含み、
複数の信号ブロックについて、第1のタイプの代表値のシーケンスに基づいて第1の比較が実行され、かつ前記複数の信号ブロックについて第2のタイプの代表値のシーケンスに基づいて第2の比較が実行され、
複数のゼロクロス値を含む第1のゼロクロス値シーケンス(322;450)と複数のゼロクロス値を含む第2のゼロクロス値シーケンス(324;456)とが比較されて、第1の信号セクション(420)と第2の信号セクション(430)との間の類似性を記述する類似性情報が得られ、
前記第1のゼロクロス値シーケンスは前記第1の信号セクションに対応し、また前記第2のゼロクロス値シーケンスは前記第2の信号セクションに対応し、
前記ゼロクロス値は前記ゼロクロス情報を構成し、
信頼性情報を得るために、前記第1の比較の結果と前記第2の比較の結果が比較され、
前記方法は、1つ以上の音声信号を前記1つ以上の入力信号(112;212;312;314)として受信するステップと、前記1つ以上の音声信号に基づいて前記ゼロクロス情報(114;214;322;324)を決定するステップとを含む、方法。 - コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するときに、請求項18に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
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