JPH02244200A - Pitch detecting circuit for processing voice signal - Google Patents

Pitch detecting circuit for processing voice signal

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JPH02244200A
JPH02244200A JP6668189A JP6668189A JPH02244200A JP H02244200 A JPH02244200 A JP H02244200A JP 6668189 A JP6668189 A JP 6668189A JP 6668189 A JP6668189 A JP 6668189A JP H02244200 A JPH02244200 A JP H02244200A
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JP
Japan
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circuit
signal
output
pitch
audio signal
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JP6668189A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Ogiwara
荻原 昭夫
Shinsuke Yamashita
慎介 山下
Masajiro Yoneda
米田 正次郎
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Abstract

PURPOSE:To simplify circuit constitution and to detect pitch frequencies at a high speed by including a signal pair outputting means, difference detecting means which detects the level differences of signal, integrating means, and peak detecting means. CONSTITUTION:This circuit includes a delay circuit 1 for which a bucket brigading device (BBD) is used, a buffer circuit 2 for which a sample-hold circuit is used, and an absolute difference computing section 3 connected to the output of the BBD delay circuit 1 and the buffer circuit 2. The circuit also includes a peak-hold circuit 4 connected to the output thereof, a coefft. multiplier 5 for multiplying a coefft. alpha, and a comparator 6 for comparing the output signals from the absolute difference computing section 3 and the multiplier 5. The absolute value of the level difference between the original input signal and the delayed signal thereof is determined and the total sum of every 16 steps of the input signals is computed to detect the min. value of the prescribed function, by which the pitch frequencies of the voice signal are obtd. The circuit is extremely simplified in this way and the pitch frequencies are detected at a high speed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、音声信号処理用ピッチ検出回路に関し、特
に、実時間処理により音声信号のピ・ソチ周波数を検出
することが可能な音声信号処理用ピッチ検出回路に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a pitch detection circuit for audio signal processing, and in particular, to an audio signal processing method that is capable of detecting the pisochi frequency of an audio signal through real-time processing. The present invention relates to a pitch detection circuit for use in a computer.

〔従来の技術] 現在提案されている音声分析には、短時間スペクトル分
析、線形予測分析、ケプストラム分析などの手法が知ら
れている。これらの手法によって分析を行なうためには
、分析器を入力音声信号と同期させる必要がある。同時
に、一般に音声信号は、その特徴量が発声者によって異
なり、また、同じ発声者であっても発声の途中において
特徴量が変動するので、リアルタイムによる特徴量の抽
出が要求される。
[Prior Art] Currently proposed speech analysis methods include short-time spectrum analysis, linear predictive analysis, and cepstral analysis. To perform analysis using these techniques, it is necessary to synchronize the analyzer with the input audio signal. At the same time, the feature values of audio signals generally vary depending on the speaker, and even for the same speaker, the feature values change during the vocalization process, so extraction of the feature values in real time is required.

そのため、音声分析において、スペクトル分析と並行し
て音源パラメータ、すなわちピッチ周波数の検出が必要
となる。ピッチ周波数の検出方法として種々のものが提
案されているが、現在のところ確立された方法はない。
Therefore, in speech analysis, it is necessary to detect sound source parameters, that is, pitch frequency, in parallel with spectrum analysis. Although various methods have been proposed as pitch frequency detection methods, there is currently no established method.

[発明が解決しようとする課題] 上記のような要求を満たすためにディジタル計算機やデ
ィジタル・シグナル・プロセッサを用いて処理すると多
くの問題がある。すなわち、複雑な処理を高精度で行な
えるのであるが、計算量が膨大となり実時間処理が困難
となる。また、A/D変換器およびD/A変換器などを
必要とするので、処理時間が増加し、ハードウェア規模
の増大やコストの面からの問題も指摘される。
[Problems to be Solved by the Invention] There are many problems when processing using a digital computer or digital signal processor to satisfy the above requirements. That is, although complex processing can be performed with high precision, the amount of calculation becomes enormous, making real-time processing difficult. Furthermore, since an A/D converter, a D/A converter, etc. are required, processing time increases, and there are also problems in terms of increased hardware scale and cost.

たとえば、音声信号のピッチ周波数を検出するための1
つの手法として、自己相関法によるものが知られる。こ
の手法では、次のような自己相関関数が定義され、用い
られている。
For example, one for detecting the pitch frequency of an audio signal.
One known method is the autocorrelation method. In this method, the following autocorrelation function is defined and used.

この手法では、式(1)を用いることにより、もとの入
力信号およびその遅延された信号の積および和を演算し
、その極大値を知ることによりピッチ周波数が検出され
る。しかし、式(1)を回・路孔するためには、N段の
遅延器およびそれに対応するN段のバッファならびにN
個の2変数乗算器が必要となる。また、2人力の乗算器
をSC回路を用いて精度良く構成するには回路規模の増
大がもたらされる。
In this method, by using equation (1), the pitch frequency is detected by calculating the product and sum of the original input signal and its delayed signal, and knowing the maximum value thereof. However, in order to simplify equation (1), it is necessary to create an N-stage delay device, an N-stage buffer corresponding to it, and an N-stage delay device.
two-variable multipliers are required. Further, in order to construct a two-manpower multiplier with high precision using an SC circuit, the circuit scale increases.

すなわち、式(1)を用いる手法では、回路規模が増大
し、これに伴なって高速にピッチ周波数を検出すること
ができないという課題があった。
That is, the method using equation (1) has the problem that the circuit scale increases, and as a result, the pitch frequency cannot be detected at high speed.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、回路構成を簡単化し、高速にピッチ周波数の
検出が行なえる音声信号処理用ピッチ検出回路を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a pitch detection circuit for audio signal processing that can simplify the circuit configuration and detect pitch frequencies at high speed.

[課題を解決するための手段] この発明にかかる音声信号処理用ピッチ検出回路は、入
力音声信号を受け、予め定められるサンプル間隔ごとに
所定の時間長さだけ隔てられた複数の音声信号対を出力
する信号対出力手段と、信号対出力手段に接続され、音
声信号対ごとに信号のレベル差を検出する差検出手段と
、サンプル間隔について差検出手段から出力される信号
を積分する積分手段と、積分手段から出力される信号の
ピークを検出するピーク検出手段とを含む。
[Means for Solving the Problems] A pitch detection circuit for audio signal processing according to the present invention receives an input audio signal and detects a plurality of audio signal pairs separated by a predetermined time length at each predetermined sample interval. a signal pair output means for outputting; a difference detection means connected to the signal pair output means for detecting a signal level difference for each audio signal pair; and an integration means for integrating the signal output from the difference detection means with respect to a sample interval. , and peak detection means for detecting the peak of the signal output from the integration means.

[作用] この発明における音声信号処理用ピッチ検出回路では、
信号対出力手段が予め定められたサンプル間隔ごとに所
定の時間長さだけ隔てられた複数の音声信号対を出力す
る。差検出手段により各音声信号対のレベル差が検出さ
れる。積分手段は差検出手段から出力される信号を積分
する。ピーク検出手段が積分手段から出力された信号の
ピークを検出することにより、入力音声信号のピッチ周
波数が検出される。
[Function] In the pitch detection circuit for audio signal processing in this invention,
The signal pair output means outputs a plurality of audio signal pairs separated by a predetermined length of time at predetermined sample intervals. The difference detection means detects the level difference between each audio signal pair. The integrating means integrates the signal output from the difference detecting means. The pitch frequency of the input audio signal is detected by the peak detecting means detecting the peak of the signal output from the integrating means.

[発明の実施例] 次の式(2)は、この発明の実施例において基礎となる
、自己相関関数に準じた新しい関数φ(k)を定義して
いる。
[Embodiments of the Invention] The following equation (2) defines a new function φ(k) based on the autocorrelation function in the embodiments of the invention.

ST!=F’16  (ABS: 絶対m)ここで、x
(iT)は、離散的な入力音声信号、Nはサンプル数、
Tはサンプル間隔である。したがって、フレーム長はN
Tとなる。
ST! =F'16 (ABS: absolute m) where, x
(iT) is a discrete input audio signal, N is the number of samples,
T is the sample interval. Therefore, the frame length is N
It becomes T.

式(2)は、もとの入力信号とその遅延された信号との
レベル差の絶対値を求め、入力信号の16ステツプ毎の
総和を演算するものである。その際、kTを時間成分の
パラメータとし、関数φ(k)の極小値を検出すること
により、音声信号のピッチ周波数が得られる。
Equation (2) calculates the absolute value of the level difference between the original input signal and its delayed signal, and calculates the sum of the input signals every 16 steps. At this time, the pitch frequency of the audio signal is obtained by using kT as a parameter of the time component and detecting the minimum value of the function φ(k).

第2A図は、入力音声信号x (t)の例を示す波形図
である。また、第2B図は、第2A図に示す信号x (
t)について式(2)を適用した場合の演算結果を示す
グラフである。第2B図では、縦軸はφ(k)の値を示
し、横軸が時間軸(kT)を示す。
FIG. 2A is a waveform diagram showing an example of the input audio signal x (t). Moreover, FIG. 2B shows the signal x (
t) is a graph showing calculation results when formula (2) is applied. In FIG. 2B, the vertical axis shows the value of φ(k), and the horizontal axis shows the time axis (kT).

このように、第2A図に示すピッチ周期(Tp)が第2
B図に示す時間幅(Tp)として得られることになる。
In this way, the pitch period (Tp) shown in FIG.
This is obtained as the time width (Tp) shown in Figure B.

すなわち、関数φ(k)の極小値が得られる値kTを知
ることにより、音声信号X(1)のピッチ周期Tpを知
ることができる。
That is, by knowing the value kT at which the minimum value of the function φ(k) is obtained, it is possible to know the pitch period Tp of the audio signal X(1).

第3図は、この発明の一実施例を示す音声信号処理用ピ
ッチ検出回路のブロック図である。第3図を参照して、
このピッチ検出回路は、パケット・ブリゲート・デバイ
ス(以下BBDという)を用いた遅延回路1と、サンプ
ルホールド回路を用いたバッファ回路2と、BBD遅延
回路1およびバッファ回路2の出力に接続された絶対差
演算部3と、絶対差演算部3の出力に接続されたピーク
ホールド回路4と、ピークホールドされた出力信号に係
数αを乗じるための係数乗算器5と、絶対差演算部3お
よび乗算器5からの出力信号を比較するためのコンパレ
ータ6とを含む。
FIG. 3 is a block diagram of a pitch detection circuit for audio signal processing showing an embodiment of the present invention. Referring to Figure 3,
This pitch detection circuit consists of a delay circuit 1 using a packet brigade device (hereinafter referred to as BBD), a buffer circuit 2 using a sample and hold circuit, and an absolute A difference calculation unit 3, a peak hold circuit 4 connected to the output of the absolute difference calculation unit 3, a coefficient multiplier 5 for multiplying the peak-held output signal by a coefficient α, the absolute difference calculation unit 3 and the multiplier. and a comparator 6 for comparing the output signals from 5.

第4A図は、第3図に示されたBBD遅延回路1おびバ
ッファ回路2の例を示す回路図である。
FIG. 4A is a circuit diagram showing an example of the BBD delay circuit 1 and buffer circuit 2 shown in FIG. 3.

この実施例では、入力音声信号を16段に遅延させるた
め、各々がカスケード接続された16個のBBDIOが
BBD遅延回路1内に設けられる。
In this embodiment, 16 BBDIOs each connected in cascade are provided in the BBD delay circuit 1 in order to delay the input audio signal in 16 stages.

各BBDIOは、16段の遅延素子として機能するので
、256段(−16X16)に遅延された信号を出力す
る。同様に、バッファ回路2は、16個のサンプルホー
ルド回路20を含む。各サンプルホールド回路20は、
クロック信号に応答して各BBDIOからの出力信号を
電荷量としてサンプルするキャパシタ23と、単位利得
バッファ21とを含む。なお、BBDloの回路の一例
は、第4B図に示される。
Since each BBDIO functions as a 16-stage delay element, it outputs a signal delayed by 256 stages (-16×16). Similarly, the buffer circuit 2 includes 16 sample and hold circuits 20. Each sample hold circuit 20 is
It includes a capacitor 23 that samples the output signal from each BBDIO as an amount of charge in response to a clock signal, and a unity gain buffer 21. Note that an example of the BBDlo circuit is shown in FIG. 4B.

第4A図に示された回路を用いることにより、BBD遅
延回路1および遅延回路2の各々がら次式(3)に示す
出力信号が得られる。
By using the circuit shown in FIG. 4A, the output signals shown in the following equation (3) can be obtained from each of the BBD delay circuit 1 and the delay circuit 2.

第1A図は、第3図に示す絶対差演算部の一例を示す回
路図である。第1B図は、その動作を制御するための制
御信号のタイムチャートである。
FIG. 1A is a circuit diagram showing an example of the absolute difference calculating section shown in FIG. 3. FIG. 1B is a time chart of control signals for controlling the operation.

第1A図を参照して、この絶対差演算部は、BBD遅延
回路およびバッファ回路からの出力信号を受けるように
接続されたマルチプレクサ31と、マルチプレクサ31
によって選択された信号対の絶対差を検出するための絶
対差検出回路(ABSD)32および33と、絶対差検
出回路32および33の出力に接続された加算器34と
を含む。
Referring to FIG. 1A, this absolute difference calculation unit includes a multiplexer 31 connected to receive output signals from the BBD delay circuit and the buffer circuit, and a multiplexer 31 connected to receive output signals from the BBD delay circuit and the buffer circuit.
, and an adder 34 connected to the outputs of the absolute difference detection circuits 32 and 33.

マルチプレクサ31は、絶対差検出回路32から時分割
多重使用されるため、制御信号INHIおよびINH2
に応答して4つのアナログスイッチが動作する。すなわ
ち、BBD遅延回路1およびバッファ回路2から各々出
力された信号対が絶対差検出回路32および33にそれ
ぞれ与えられる。
Since the multiplexer 31 is time-division multiplexed from the absolute difference detection circuit 32, the control signals INHI and INH2 are
Four analog switches operate in response to That is, the signal pairs output from BBD delay circuit 1 and buffer circuit 2, respectively, are provided to absolute difference detection circuits 32 and 33, respectively.

絶対差検出回路32では、外部から与えられるクロック
信号CP2に応答してスイッチング素子321および3
22がオンする。マルチプレクサ31からの出力信号v
1およびv2はそれぞれスイッチング素子321および
322を介してキャパシタ323の各電極に与えられる
。したがって、信号v1およびv2の電位差がキャパシ
タ323により充電された電荷量としてサンプルされる
ことになる。キャパシタ323のいずれかの電極に充電
された電荷が加算器34に出力される。すなわち、信号
v1およびv2を比較するための比較回路325が設け
られており、この回路325から比較結果を示す信号φ
1およびφ2が出力される。キャパシタ323の各電極
と接地との間にスイッチング素子324および326が
設けられており、これらのうちのいずれかが信号φ1お
よびφ2のいずれかに応答してオンする。その結果、信
号v1およびv2の絶対差を示す信号が加算器34に与
えられることになる。
In the absolute difference detection circuit 32, switching elements 321 and 3 are activated in response to an externally applied clock signal CP2.
22 turns on. Output signal v from multiplexer 31
1 and v2 are applied to each electrode of a capacitor 323 via switching elements 321 and 322, respectively. Therefore, the potential difference between the signals v1 and v2 is sampled as the amount of charge charged by the capacitor 323. The charge charged in either electrode of the capacitor 323 is output to the adder 34. That is, a comparison circuit 325 is provided for comparing signals v1 and v2, and a signal φ indicating the comparison result is output from this circuit 325.
1 and φ2 are output. Switching elements 324 and 326 are provided between each electrode of capacitor 323 and ground, and one of these is turned on in response to one of signals φ1 and φ2. As a result, a signal indicating the absolute difference between signals v1 and v2 is provided to adder 34.

加算器34は、積分回路によって構成されており、絶対
差検出回路32および33から出力される信号の加算が
行なわれる。加算された信号は、外部からのクロック信
号φ4に応答して動作するスイッチング素子35を介し
て出力される。
Adder 34 is constituted by an integrating circuit, and performs addition of signals output from absolute difference detection circuits 32 and 33. The added signal is output via a switching element 35 that operates in response to an external clock signal φ4.

第5図は、第3図に示すピークホールド囲路4の例を示
す回路図である。第5図を参照して、このピークホール
ド回路4は、2つのオペアンプ41および42と、電源
VDOと接地との間に直列に接続されたNMOS)ラン
ジスタ43およびキャバシタ45と、キャパシタ45を
リセットするためのNMOSトランジスタ44とを含む
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the peak hold circuit 4 shown in FIG. 3. Referring to FIG. 5, this peak hold circuit 4 resets two operational amplifiers 41 and 42, an NMOS transistor 43 and a capacitor 45 connected in series between the power supply VDO and the ground, and the capacitor 45. and an NMOS transistor 44 for.

動作において、入力電圧Vinが出力電圧V。In operation, the input voltage Vin is the output voltage V.

utよりも高いとき、トランジスタ43がオンする。し
たがって、キャパシタ45は電圧Voutが電圧Vin
に等しくなるまで充電される。その結果、キャパシタ4
5により保持されたピーク電圧は、ボルテージホロワを
構成するオペアンプ42を介して出力電圧Voutとし
て出力される。
When higher than ut, transistor 43 is turned on. Therefore, the capacitor 45 has voltage Vout equal to voltage Vin.
is charged until it becomes equal to . As a result, capacitor 4
The peak voltage held by 5 is outputted as an output voltage Vout via an operational amplifier 42 that constitutes a voltage follower.

第6A図は、第3図に示す係数乗算器5の例を示す回路
図である。また、第6B図は、第6A図に示す計数乗算
器を制御するためのクロック信号φ1およびφ2の波形
図である。第6A図を参照して、この係数乗算器5は、
クロック信号φ1およびφ2に応答して動作するスイッ
チング素子51および53と、キャパシタ52と、オペ
アンプ54と、キャパシタ55と、クロック信号φ2に
応答して動作するスイッチング素子56とを含む。
FIG. 6A is a circuit diagram showing an example of coefficient multiplier 5 shown in FIG. 3. Further, FIG. 6B is a waveform diagram of clock signals φ1 and φ2 for controlling the counting multiplier shown in FIG. 6A. Referring to FIG. 6A, this coefficient multiplier 5 is
It includes switching elements 51 and 53 that operate in response to clock signals φ1 and φ2, a capacitor 52, an operational amplifier 54, a capacitor 55, and a switching element 56 that operates in response to clock signal φ2.

この計数乗算器5では、積分回路が構成されており、キ
ャパシタ52の容量値をC11キヤパシタ55の容量値
をCfとすると、次式の関係が成立する。
In this counting multiplier 5, an integrating circuit is constructed, and when the capacitance value of the capacitor 52 is C11 and the capacitance value of the capacitor 55 is Cf, the following relationship holds true.

Vout−(Ci/Cf) eVin   −(4)し
たがって、キャパシタ52および55の容量値Ciおよ
びCfを適当に設定することにり、任意の係数(第3図
に示すα)を乗することができる。
Vout-(Ci/Cf) eVin-(4) Therefore, by appropriately setting the capacitance values Ci and Cf of capacitors 52 and 55, it is possible to multiply by an arbitrary coefficient (α shown in FIG. 3). .

第7A図は、第1A図に示す絶対差検出回路の別の例を
示す回路図である。また、第7B図は、第7A図に示す
絶対差検出回路を制御するために外部から与えられるク
ロック信号φ1.φ2,3゜4の波形を示す波形図であ
る。
FIG. 7A is a circuit diagram showing another example of the absolute difference detection circuit shown in FIG. 1A. Further, FIG. 7B shows clock signals φ1. FIG. 3 is a waveform diagram showing waveforms of φ2, 3°4.

第7A図を参照して、この絶対差検出回路は、差検出部
70と、制御信号発生8oとを含む。制御信号発生部8
0は、入力電圧v1およびv2のレベル差と外部から与
えられるクロック信号φ1およびφ2とに応答して制御
信号1および1.2および2を出力する。差検出部70
に設けられたスイッチング素子71aおよび72a、7
1bおよび72bは、それぞれ信号1,1,2.2に応
答して動作する。また、スイッチング素子73aおよび
74a、73bおよび74bは、外部からの制御信号3
および4に応答して動作する。これにより、差検出部7
0は、入力電圧v1およびV2に応答してレベルの絶対
差に相当する信号を出力する。
Referring to FIG. 7A, this absolute difference detection circuit includes a difference detection section 70 and a control signal generation 8o. Control signal generator 8
0 outputs control signals 1, 1, 2, and 2 in response to the level difference between input voltages v1 and v2 and externally applied clock signals φ1 and φ2. Difference detection section 70
Switching elements 71a and 72a, 7 provided in
1b and 72b operate in response to signals 1, 1, and 2.2, respectively. Furthermore, the switching elements 73a and 74a, 73b and 74b receive a control signal 3 from the outside.
and 4. As a result, the difference detection section 7
0 outputs a signal corresponding to the absolute difference in level in response to input voltages v1 and V2.

なお、第7A図に示す絶対差検出回路は、第1図に示す
絶対差検出回路と比較して、集積化した場合に以下の点
で優れている。すなわち、第1A図に示す絶対差検出回
路では、入力端子v1およびv2の差を検出するために
1つのキャパシタ323が設けられている。キャパシタ
323は、集積回路内に設けられたとき、その各電極と
基板との間に寄生容量を持つことになる。各寄生容量は
基板からの距離によって大きさが異なるため、出゛力特
性に悪影響を及ぼす。これに対し、第7A図に示す絶対
差検出回路では、2つのキャパシタ75aおよび75b
が設けられている。絶対差検出回路の出力端子76は、
第1A図に示す加算器34中に設けられたオペアンプの
反転入力端子(仮想接地)に入力されることになるので
、スイッチング素子73aおよび74a(または73b
および74b)のいずれがオンしてもキャパシタ75a
(または75b)の寄生容量の影響を受けない。
The absolute difference detection circuit shown in FIG. 7A is superior to the absolute difference detection circuit shown in FIG. 1 in the following points when integrated. That is, in the absolute difference detection circuit shown in FIG. 1A, one capacitor 323 is provided to detect the difference between input terminals v1 and v2. When the capacitor 323 is provided in an integrated circuit, it will have a parasitic capacitance between each of its electrodes and the substrate. Since each parasitic capacitance varies in size depending on the distance from the substrate, it has an adverse effect on the output characteristics. On the other hand, in the absolute difference detection circuit shown in FIG. 7A, two capacitors 75a and 75b
is provided. The output terminal 76 of the absolute difference detection circuit is
Since the input is to the inverting input terminal (virtual ground) of the operational amplifier provided in the adder 34 shown in FIG. 1A, switching elements 73a and 74a (or 73b
and 74b) are turned on, the capacitor 75a
(or 75b) is not affected by the parasitic capacitance.

したがって、第7A図に示す絶対差検出回路を用いると
、集積化された場合のキャパシタ75aおよび75bに
付随する寄生容量の影響を受けることなく、その結果、
正確に入力電圧v1およびV2の絶対差を検出すること
ができる。
Therefore, when the absolute difference detection circuit shown in FIG. 7A is used, it is not affected by the parasitic capacitance associated with the integrated capacitors 75a and 75b, and as a result,
The absolute difference between input voltages v1 and V2 can be detected accurately.

第8図は、第3図に示すピッチ検出回路を使用して音声
信号のピッチ周波数を求めたときの実験データを示すグ
ラフである。第8図を参照して、横軸は入力音声信号の
周波数を示し、縦軸はピッチ検出回路により検出された
周波数を示す。実験では、第3図に示す計数乗算器にお
いて設定する係数αを、α−0,15,0,20,0,
25にそれぞれ設定した場合についてデータを得た。こ
のグラフでは、約190Hz以下の入力周波数について
は、各場合の傾向が近似しているので、記載が略されて
いる。なお、この実験では、BBD遅延回路の遅延ステ
ップを16ステツプとし、サンプル間隔Tを0.125
m5としている。また、人力音声信号を3Vp−pの正
弦波としている。
FIG. 8 is a graph showing experimental data when the pitch frequency of an audio signal was determined using the pitch detection circuit shown in FIG. Referring to FIG. 8, the horizontal axis represents the frequency of the input audio signal, and the vertical axis represents the frequency detected by the pitch detection circuit. In the experiment, the coefficient α set in the counting multiplier shown in Fig. 3 was set as α-0, 15, 0, 20, 0,
Data were obtained for the cases where each setting was set to 25. In this graph, input frequencies of about 190 Hz or less are omitted because the trends in each case are similar. In this experiment, the delay steps of the BBD delay circuit were 16 steps, and the sample interval T was 0.125.
It is set as m5. Further, the human voice signal is a 3Vp-p sine wave.

第8図かられかるように、係数αを0.20に設定した
ときに、平均誤差が3%となり良好な結果を得た。31
.25Hz以下の周波数では、遅延段のフレーム長が3
2m5であるので、ピッチ周波数の検出が理論的に不可
能となる。
As can be seen from FIG. 8, when the coefficient α was set to 0.20, the average error was 3%, and good results were obtained. 31
.. At frequencies below 25 Hz, the frame length of the delay stage is 3
2m5, it is theoretically impossible to detect the pitch frequency.

第9図は、第3図に示すピッチ検出回路の振幅特性を示
すグラフである。第9図を参照して、横軸は入力音声信
号の電圧を示し、縦軸はピッチ検出回路によって検出さ
れるピッチ周波数を示す。
FIG. 9 is a graph showing the amplitude characteristics of the pitch detection circuit shown in FIG. 3. Referring to FIG. 9, the horizontal axis represents the voltage of the input audio signal, and the vertical axis represents the pitch frequency detected by the pitch detection circuit.

実験では、100Hzの正弦波を入力音声信号として与
えている。第9図かられかるように、入力音声信号の電
圧が低いところではピッチ周波数を正確に得ることはで
きないが、約3.2v以上では正確にピッチ周波数が検
出できることを示している。これは、入力電圧が低いと
ころでは、遅延回路による減衰が大きいので絶対差の検
出が正確に行なわれなかったものと考えられる。しかし
ながら、人力音声信号の電圧を増幅器を用いて増幅しさ
えすれば、何ら問題なく正確にピッチ周波数を検出する
ことができる。
In the experiment, a 100 Hz sine wave was given as the input audio signal. As can be seen from FIG. 9, it is not possible to accurately obtain the pitch frequency where the voltage of the input audio signal is low, but it is shown that the pitch frequency can be accurately detected at approximately 3.2 V or higher. This is considered to be because when the input voltage is low, the attenuation caused by the delay circuit is large, so the absolute difference cannot be detected accurately. However, as long as the voltage of the human voice signal is amplified using an amplifier, the pitch frequency can be detected accurately without any problem.

第10A図および第10B図は、各々母音「ア」および
「イ」についてピッチ周波数を求めたときのシンクロス
コープの出力例を示す波形図である。
FIGS. 10A and 10B are waveform diagrams showing examples of output from the synchroscope when pitch frequencies are determined for the vowels "a" and "i", respectively.

第10A図および第10B図にそれぞれ示すように、ピ
ッチ検出パルスのパルス幅がらピッチ周期Tplおよび
Tp2が得られる。
As shown in FIGS. 10A and 10B, respectively, pitch periods Tpl and Tp2 are obtained from the pulse width of the pitch detection pulse.

このようにして、第3図に示す音声信号処理用ピッチ検
出回路を用いることにより、従来と比較して囲路が大幅
に簡単化され、これに伴なって高速にピッチ周波数の検
出を行なうことができる。
In this way, by using the pitch detection circuit for audio signal processing shown in Fig. 3, the enclosure can be greatly simplified compared to the conventional method, and as a result, the pitch frequency can be detected at high speed. I can do it.

これは、第3図に示すピッチ検出囲路では、アナログ回
路を用いて実時間軸上で処理を行なっていることに起因
する。
This is because the pitch detection circuit shown in FIG. 3 performs processing on the real time axis using an analog circuit.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、音声信号対のレベル
差の積分によって得られた信号のゼータを検出すること
により入力音声信号のピッチ周波数が検出されるので、
回路構成が簡単化され、かつ、高速に動作可能な音声信
号処理用ピッチ検出回路が得られた。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the pitch frequency of the input audio signal is detected by detecting the zeta of the signal obtained by integrating the level difference between a pair of audio signals.
A pitch detection circuit for audio signal processing with a simplified circuit configuration and capable of operating at high speed was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1A図は、第3図に示される回路で使用される絶対差
演算部の一例を示す回路図である。第1B図は第1A図
に示す絶対差演算部を制御するための制御信号のタイム
チャートである。第2A図は、人力音声信号の例を示す
波形図である。第2B図は、関数φ(k)の変化を示す
グラフである。 第3図は、この発明の一実施例を示す音声信号処理用ピ
ッチ検出回路のブロック図である。第4A図は、第3図
に示されたBBD遅延回路およびバッファ回路を示す回
路図である。第4B図は、第4A図に示す回路において
用いられるBBDの回路図である。第5図は、第3図に
示すピークホールド回路の例を示す回路図である。第6
A図は、第3図に示す係数乗算器の例を示す回路図であ
る。 第6B図は、第6A図に示す係数乗算器を制御するため
のクロック信号の波形図である。第7A図は、第1図に
示す絶対差検出回路の別の例を示す回路図である。第7
B図は、第7A図に示す絶対差検出回路に外部から与え
られるクロック信号の波形を示す波形図である。第8図
は、第3図に示すピッチ検出回路のピッチ検出特性を示
すグラフである。第9図は、第3図に示すピッチ検出回
路の振幅特性を示すグラフである。第10A図および第
10B図は、シンクロコープの出力波形を示す波形図で
ある。 図において、1はBBD遅延回路、2はバッファ回路、
3は絶対差演算部、4はピークホールド回路、5は計数
乗算器、6はコンパレータ、31はマルチプレクサ、3
2および33は絶対差検出回路、34は加算器である。
FIG. 1A is a circuit diagram showing an example of an absolute difference calculating section used in the circuit shown in FIG. 3. FIG. 1B is a time chart of control signals for controlling the absolute difference calculating section shown in FIG. 1A. FIG. 2A is a waveform diagram showing an example of a human voice signal. FIG. 2B is a graph showing changes in the function φ(k). FIG. 3 is a block diagram of a pitch detection circuit for audio signal processing showing an embodiment of the present invention. FIG. 4A is a circuit diagram showing the BBD delay circuit and buffer circuit shown in FIG. 3. FIG. 4B is a circuit diagram of a BBD used in the circuit shown in FIG. 4A. FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the peak hold circuit shown in FIG. 3. 6th
FIG. A is a circuit diagram showing an example of the coefficient multiplier shown in FIG. 3. FIG. 6B is a waveform diagram of a clock signal for controlling the coefficient multiplier shown in FIG. 6A. FIG. 7A is a circuit diagram showing another example of the absolute difference detection circuit shown in FIG. 1. 7th
FIG. B is a waveform diagram showing the waveform of a clock signal externally applied to the absolute difference detection circuit shown in FIG. 7A. FIG. 8 is a graph showing pitch detection characteristics of the pitch detection circuit shown in FIG. 3. FIG. 9 is a graph showing the amplitude characteristics of the pitch detection circuit shown in FIG. 3. FIGS. 10A and 10B are waveform diagrams showing output waveforms of the synchrocope. In the figure, 1 is a BBD delay circuit, 2 is a buffer circuit,
3 is an absolute difference calculation unit, 4 is a peak hold circuit, 5 is a counting multiplier, 6 is a comparator, 31 is a multiplexer, 3
2 and 33 are absolute difference detection circuits, and 34 is an adder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 入力音声信号を受けるように接続され、予め定められる
サンプル間隔ごとに、所定の時間長さだけ隔てられた複
数の音声信号対を出力する信号対出力手段と、 前記信号対出力手段に接続され、前記音声信号対ごとに
信号のレベル差を検出する差検出手段と、前記差検出手
段に接続され、前記複数のサンプル間隔について前記差
検出手段から出力される信号を積分する積分手段と、 前記積分手段に接続され、前記積分手段から出力される
信号のピークを検出するピーク検出手段を含む、音声信
号処理用ピッチ検出回路。
[Scope of Claims] Signal pair output means connected to receive an input audio signal and outputting a plurality of audio signal pairs separated by a predetermined length of time at predetermined sample intervals; difference detection means connected to the output means and detecting a signal level difference for each pair of audio signals; and difference detection means connected to the difference detection means and integrated the signal output from the difference detection means for the plurality of sample intervals. A pitch detection circuit for audio signal processing, comprising: an integrating means; and a peak detecting means connected to the integrating means and detecting a peak of a signal output from the integrating means.
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