JPH02230296A - 音声信号における周期検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、音声信号に含まれる周期性を有する部分の周
期を検出する方法に関するものである．〔発明の概要〕 本発明は、音声信号中の周期性を有する部分の周期を検
出するため、音声信号波形のある範囲内で第１のピーク
を見つけ、該第１のピークのレベルに基づいて定められ
た検出対象外ゾーンを越えたゾーンで対応する第２のピ
ークを見つけ、これにより周期を決定するようにしたも
のである．〔従来の技術〕 例えば、音声信号を符号化する等の理由でその周期性の
ある部分について、その周期を検出する必要が生じる場
合がある，このような要求に対し、従来では、音声信号
の零クロス点の時刻のデータを得、この時刻データの配
列状況からその周期性のある部分についての周期を見つ
ける方法が用いられている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、この従来方法によると、時刻データの配列から
規制性を見つけるためには、条件判断ステップを多数含
む複雑なプログラムをコンピュータで実行させる必要が
生じ、検出に時間が掛かるため、音声信号の符号化処理
をリアルタイムで応答性よく行ないたい場合等には不向
きであるという問題点を有している． 本発明の目的は、したがって、比較的簡単なアルゴリズ
ムに従って、音声信号における周期的繰り返し部分の周
期を短い時間で確実に検出することができる、改善され
た周期検出方法を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するための本発明の特徴は、音声信号中
の周期性を有する部分の繰り返し周期を検出するための
方法において、所定の範囲内で音声信号のレベルが最大
値で且つ極大値となる時刻七〇を検出する第１ステップ
と、この時刻ｔ０におけるピーク値に関する情報に基づ
いて検出対象外ゾーンを定める期間Ｔ０をセントする第
２ステップと、ｔｏ＋Ｔ＊以後における所定の期間内に
発生する最大ピーク値の発生時刻１，に検出する第３ス
テップと、ｔ＋−ｔ０の周期としての正当性をチェック
する第４ステップとを備えた点にある． 〔作用〕 第１のステップにおいて検出された最大値で極大値とな
る時刻ｔ．に対応する次の最大且つ極大値が存在する場
合には、検出対象外ゾーンを越えた部分において、第３
ステップにより検出されることになる．この検出された
ピークが第１ステップで検出されたピークと対応してい
るか否かは、ｔ１から更に時刻（ｔ＋　　ｔＩ１》だけ
進んだ時点又はその近傍の所定範囲においてピークが存
在するか否かをチェックすることにより確かめることが
できる。

かくして、その音声信号における手記性の部分の繰り返
し周期を検出することができる．〔実施例〕 以下、本発明の一実施例について詳細に説明する。

第１図は、本発明の方法により音声信号の周期性を有す
る部分の周期を検出するための信号処理装置１の一実施
例を示し、信号処理装置！は、音声を相応するアナログ
信号に変換するためのマイクロホン２と、マイクロホン
２からの信号を増幅するためのアンブ３とを有し、アン
ブ３からの音声信号Ｓが周期検出器４に入力されている
．周期検出器４は、公知の構成のマイクロコンピュータ
として構成されており、Ｉ／Ｏ装置５，　ＣＰＵ６，Ｒ
ＯＭ７，ＲＡＭ８及びバス９を備えて成っている，ＲＯ
ＭＴ内には、周期を検出するための処理プログラムが予
めストアされており、音声信号Ｓはこの処理プログラム
に従って処理され、周期の検出が行われる． 第２図には、この処理プログラムを示すフローチャート
が示されている． 以下、第２図に示すフローチャートを参照しながら第３
図に示す音声信号Ｓの周期を本発明にしたがって検出す
る方法について説明する．ステップ１１において、時間
軸上の原点Ｏを検出動作開始点ｓｃａｎとしてセットす
る．次に、ステンブ１２において、６４サンプル巾内に
おける最大ピーク点りＰＯを検出するための第１処理が
実行される．この第１処理の詳細は、第４図の詳細フロ
ーチャートにて示されている．ステップ３１では、６４
サンプルのデータのうち最大の値を与えるサンプル点（
時刻ｔゆ）と、そのレベルＬ．の検出が行われ、レベル
Ｌ．が所定のレベルＡより大きいか否かの判別が行われ
る．（ステップ３１）。このレベルＡは、音声信号Ｓの
ピークレベル値のＡ程度に選ばれるのが好ましく、この
比較により、検出された最大値が低レベルノイズの最大
値である場合は、これを有効に排除することができる． Ｌ．≦Ａの場合は、ステップ３３でフラグＦがクリアさ
れて次のステップ１３に進む．Ｌ＠＞Ａの場合には、ス
テップ３４で、時刻ｔ０におけるサンプルデータに連続
する２つのサンプルデータの各レベルがやはりレベルＡ
より大きいか否かの判別が行われる．このレベルチェッ
クにおいて、時刻ｔ０のサンプルデータがパルス性の大
レベルデータでない場合には３つのサンプルデータのレ
ベルは全てＡより大きくなるはずである． このようにして行われるレベルチェックがＯＫの場合に
はステップ３５においてフラグＦをセントし、ステップ
１３に進む．若しステップ３４のレベルチェックがＯＫ
でないと、ステップ３３においてフラグＦがクリアされ
てからステップ１３に進む。

フラグＦは、最初の６４ビントのサンプルデータ内に所
定のピーク値データが含まれるか否かを示すものであり
、Ｆ＝０の場合にはステップ１３の判別結果はＮｏとな
り、ステップ１４で検出不可能である出力信号を周期検
出器４から出力する．ステップ１２において最初のピー
ク値が検出されるとＦ−１となり、ステップ１５に進む
。

ステップ１５では、次の処理のための検出動作開始点ｓ
ｃａｎをＷＰＯ　（−ｔｏ）とし、ルーブカウンタの値
１００ｐｎｂを０にセットする．しかる後、ＷＰＯに対
応する次のピーク点一Ｐ１を検出するための第２処理が
ステップｌ６において実行される．第５図を参照して第
２処理について詳細に延べると、先ずステップ４１で、
音声信号のレベルチェソクの範囲が決定される．この実
施例では、ｓｃａｎ＋１６つまりＷＰＯ＋１６のサンプ
リング点から一ＰＯ＋１０６のサンプリング点までの範
囲においてチェックが実行されることとなる．このチェ
ック開始点の決定は適宜に行うことができるが、後述す
るように、そのピーク点（今の場合ＷＰＯ）のレベルに
応じて決定されることにより、効率よく所定のチェック
を行うことが可能となる． ステップ４２では、ピーク点一ＰＯのレベル値（ＷＰＯ
）の％のレベルにまで音声信号のレベルが低下するポイ
ントを確認すると共に、更に、ステップ４３では再び（
Ｗｌ’　Ｏ　）の〃のレベルの点にまでそのレベルが上
昇するポイントを確認する．本発明の方法では、レベル
（ＨＰ　Ｏ　”）に従って定まる上述の範囲、すなわち
ＷＰＯ点から音声信号のレベルが（ＷＰＯ）／２に再び
達するまでの間においては畦０点のピークに相応するピ
ークは生じないとの仮定に基づき、ステップ４３での確
認が終了した後に、ステップ４４において所定のピーク
検出のための処理が開始される。

すなわち、第３図において時刻１，以降における各サン
プリング値のレベルに基づいて次のピークＷＰＩの検出
を行うため、先ず、１，以降においてはじめて生じるピ
ーク点ＸのレベルＬｘが検出される．ステップ４５では
、このピーク点Ｘが期待される次のピーク点一Ｐ１であ
るか否かのチェックが実行される．このチェックは、第
６図に示されるように、ピーク点ＸのレベルＬｘに対し
、それに連続する複数（例えば３つ）のサンプリング点
ｐ．，　ｐ．，Ｐ，におけるレベルＬＰ＋，　ＬＰｚ，
Ｌｈを検出する．そして、これらのレベルＬＰ．，　ｔ
，ｐ，，　ＬＰ３かいずれもレベルし×より小さければ
、ピーク点Ｘはは所定の極大点であると判別される．第
６図に示す例では、Ｌｘ＞ＬＰ，であるが、Ｌｘ　＜　
ＬＰ　！　＋及びＬｘ＜Ｌ．Ｐｓであるから、ピーク点
ＸはビークーＰＯに相応するピーク点ではないと判断さ
れることになる． ステップ４５におけるピークチェックがＯＫとなると、
ステップ４６に進み、次のピークチェックのための第３
処理で用いる制限値のセットが行われる．この制限値の
セットは、下表に示される通りである． 表 すなわち、ＷＰＩ−ＷＰＯの値、すなわちこごで検出さ
れた周期値により、周期検出のための次のピーク値探し
において実行すべきーＰ１以後のチェック範囲及びーＰ
１から数えていくつ目のサンプリング点までを無視すべ
きかを示すステップ範囲が上記表に基づいて決定される
． もちろん、上記の表に示されたデータは一例であり、こ
れに限定されず適宜にデータの値を変更することはでき
るが、ＩＩＰＩ−ＷＰＯの値に基づいて決定されること
が重要である． 次いで、ステップ４７において、ＷＰＩの検出が行えた
か否かを示すフラグＢをセットし、ステップ１７＾・進
む． ステップ４５におけるピークチェックの結果が０Ｋでな
ければ、ステップ４８に進み、ここでチェックのために
予め定められている終了点（ＷＰＯ　＋　１０６）を越
えているか否かを判別を行い、まだ終了点を越えていな
い場合には、ステップ４４に戻り、上述のピーク点検出
のための処理を再び行う。

ステップ４４．　４５を繰り返し実行しても所定のピー
ク点の検出に成功しなかった場合は、ステップ４８の判
別結果がＹＥＳとなり、ステップ４１においてフラグＢ
がクリアされ、ステップｌ７へ進む．第２図に戻ると、
ステップ１７においてフラグＢがセットされているか否
かの判別を行い、Ｂ＝０の場合には周期の検出ができな
かった旨の判断をステップ１４において行い、本プログ
ラムの実行が終了する。

一方、Ｂ−１の場合には、ステップ１８に進み、次の周
期検出、すなわち次の所定のピーク点検出のためのチェ
ックのスタート点が一Ｐ１にセットされる．しかる後、
ステップ１９に進み、ここで第７図に示されるフローチ
ャートに従って次のピーク点検出のための第３処理が実
行される．第７図のフローチャートについて説明すると
、ステップ５１では、次のピーク点一Ｐ２を決定するた
めのチェックの開始点と終了点とが新たに設定される．
ここでは、第３図に示すように一ＰＩ−ＷＰＯの値をＢ
Ｗとすると、ＢＷの大きさに応じて設定されるサーチ範
囲±ΔＢに基づいて、開始点がＢＷ−ΔＢ，終了点がＢ
Ｗ＋ΔＢと決定される。

ステップ５２では、このようにして設定された終了点Ｂ
Ｗ＋ΔＢが、前述のステップ４６で設定された制限値Ｕ
を越えているか否かのチェックが行われ、ＢＷ＋ΔＢ＞
Ｕであれば終了点をｓｃａｎ　＋　Ｕに変更し（ステッ
プ５３）　．　Ｂ　Ｗ＋ΔＢ≦であれば終了点の変更を
行うことなしにステップ５４に進む．ステップ５４では
、このようにして定められた開始点と終了点との間にお
ける最大レベルのサンプリング点を検出し、その点を畦
２とする．ステップ５５では、ＷＰ２のレベルが畦１の
レベル２以上であるか否かをチェソクし、その判別結果
がＮＯとなった場合は、この検出された一Ｐ２は偽であ
ると判断し、ステップ５６において所定のビーク検出が
行えなかった旨の結果をフラグＣをクリアすることで表
示する． 一方、ステップ５５の判別結果がＹＥＳの場合には、さ
らにステップ５７において、畦２のレベルがＷＰＩのレ
ベルの２倍以下か否かの判別が行われる．ステップ５７
の判別結果がＮＯの場合には、ＷＰ２はレベル異常に因
り不適又は偽であると判断し、ステップ５６に進み、フ
ラグＣをクリアする．ステップ５７の判別結果がＹＥＳ
となると、ステップ５８に進み、ここで１２のポイント
が一ＰＩ　＋Ｖ以内のものか否かのチェックが行われる
．ステップ５８の判別結果がＮ０の場合には、ステップ
５６に進み、その判別結果がＹＥＳの場合には畦２は求
めるピークであるとの最終判断がなされ、ステップ５９
においてフラグＣをセットし、ＷＰ２が適正に検出され
たことを示す． すなわち、第３処理においては，ＷＰＯ，ＷＰＩのデー
タに基づいて、その間の周期ＢＷとほぼ違わない周期に
おいて、ＷＰ２が得られるはずであるとの予想の下に、
ΔＢの範囲においてチェック範囲を設定し（ステップ５
Ｉ），そこで得られた最大レベルの点が一Ｐ２であると
仮定される。この仮定が正しいか否かは、そのレベルが
所定範囲（例えば畦１のレベルＡ〜２倍の間）にあるか
否かがチェックされ（ステップ５５．　５７），ＷＰ２
のポイントが確定される． 第２図に戻ると、ステップ２０では、フラグＣ−１か否
かのチェンクが行われ、Ｃ−１であるとステップ２１に
おいて次の開始点ｓｃａｎか畦２とされ、ステップ１９
と同様にして、次の所定のピーク点一Ｐ３を検出するた
めの処理がステップ２２において実行される． ステップ２３では、畦３が適正に検出されたか否かの判
別が行われ、ＷＰ３が適正に検出された場合には、ステ
ップ２４においてこれらのピーク値一ＰＯ．ＷＰＩ，　
ＷＰ２，　ＷＰ３に基づいて信号の周期が計算され、そ
の結果を示すデータが出力され、プログラムの実行が終
了する． ステップ１９又は２２のいずれかにおいて所定のピーク
の検出が不可能であると判断されると、ステソブ２０又
は２３の判別結果がＮｏとなり、ステップ２５に進む． ステップ２５では、ＷＰＩのレベル（ＷＰＩ）を畦０の
レベル（ＷＰＯ）との大小比較を行い、ステップ２６で
は（ＷＰＩ）　＞　（１４ＰＯ）となった場合にステッ
プ１４にプログラムを進め、周期検出不可能とする．一
方、（ＷＰＩ）≦（ＷＰＯ）の場合には、ステップ２７
に進み、１００ｐｎｂの値を１だけ増やし、ステップ２
８において１ｏｏｐｎｔ＋−　４か否かの判別を行う．
１ｏｏｐｎｂ≠４となっている場合にはステップ１６に
戻り、ステップ１６以下を再度実行する．再度の実行に
より、なおピーク値の検出が行えず、ｌｏｏｐｎｂ一４
となると、ステップ１４に進んで周期検出不可能を宣言
し、プログラムの実行を終了する。

上記の検出方法によれば、第４図に基づいて説明したよ
うに、所定の範囲内でＭＡＸ点の生じる時刻ｔｏ　（サ
ンプリング点）を検出し、このときのレベルに基づいて
次のピーク検出のための開始点ｓｃａｎを決定し（ステ
ップ４１），次のピーク点ｌ４Ｐ１の検出が行われる。

そして、ＷＰＩ−ＷＰＯ　−　Ｂ　Ｗを基にして以下の
ピーク点の検出をＷＰ２．ＷＰ３の各点で検出できるか
否かの処理が行われ、その周期性を確認することができ
る。

したがって、より迅速、確実にその周期性の有無、及び
その周期を知ることができる．〔発明の効果〕 本発明によれば、上述の如く簡単な構成で、信号の周期
性の有無及び周期を迅速、確実に検出することができる
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により周期検出を行う装置の一例
を示すブロック図、第２図は第１図の装宜において実行
される周期検出のための本発明に従う信号処理のための
コンピュータプログラムを示すフローチャート、第３図
は周期検出を行うべき信号の波形図、第４図は第２図の
フローチャートの第１処理ステップの詳細フローチャー
ト、第５図は第２図のフローチャートの第２処理ステン
ブの詳細フローチャート、第６図は第２処理ステップに
おける信号処理の説明のための説明図、第７図は第２図
のフローチャートの第３処理ステップの詳細フローチャ
ートである． １　・　・　・　・ ４　・　・　・　・ Ｓ　・　・　・　・ ＷＰＯ．ＷＰＩ， ｓｃａｎ　　”　　’ Ｕ　・　・　・　・ Ｖ　・　・　・　・ ・信号処理装置 ・周期検出器 ・音声信号 ＷＰ２，　ＷＰ３・・・ピーク点 ・開始点 ・チェック範囲 ・ステップ範囲 以 上 第　１　図 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　林　　敬　之　助 ステノブ１５よリ ＲＰλ　Ｐｉ 易 口 ステーＩア１１よリ ▼ ステ・２７１３ヘ ステソア１８よリ ステ・ノア２０ヘ 弟 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 音声信号中の周期性を有する部分の繰り返し周期を検出
   するための方法において、 所定の範囲内で音声信号のレベルが最大値で且つ極大値
   となる時点ｔ＿０を検出する第１ステップと、該時点ｔ
   ＿０におけるピーク値に関する情報に基づいて検出対象
   外ゾーンを定める期間Ｔ＿０をセットする第１ステップ
   と、 ｔ＿０−Ｔ＿０以後における所定の期間内に発生する最
   大ピーク値の発生時点ｔ＿１検出する第３ステップと、 ｔ＿１−ｔ＿０の周期としての正当性をチェックする第
   ４ステップと を備えて成ることを特徴とする音声信号における周期検
   出方法。