JPH0563580A - Voice signal processing method - Google Patents
Voice signal processing methodInfo
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- JPH0563580A JPH0563580A JP3246527A JP24652791A JPH0563580A JP H0563580 A JPH0563580 A JP H0563580A JP 3246527 A JP3246527 A JP 3246527A JP 24652791 A JP24652791 A JP 24652791A JP H0563580 A JPH0563580 A JP H0563580A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、入力音声信号を線形
予測分析して線形予測係数を出力する音声信号処理方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speech signal processing method for linearly predicting an input speech signal and outputting a linear prediction coefficient.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２はこの発明、および従来の音声信号
処理方法が適用されるシステムの一例を示すブロック図
である。図において、１は送信する音声信号が入力され
るマイクロホン、２は受信した音声信号が出力されるス
ピーカであり、３はマイクロホン１からの音声信号をア
ナログ・ディジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換という）
し、スピーカ２への音声信号をディジタル・アナログ変
換（以下Ｄ／Ａ変換という）する変換器である。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a block diagram showing an example of a system to which the present invention and a conventional audio signal processing method are applied. In the figure, 1 is a microphone into which an audio signal to be transmitted is input, 2 is a speaker from which a received audio signal is output, and 3 is an analog-digital conversion (hereinafter referred to as A / D conversion) of the audio signal from the microphone 1. )
The audio signal to the speaker 2 is converted into digital / analog (hereinafter referred to as D / A conversion).
【０００３】４は送信および受信の各音声信号の符号化
／復号化などの処理を行うディジタル／シグナル・プロ
セッサ（以下、ＤＳＰという）であり、５はＤＳＰ４の
処理プログラムが格納されたプログラムＲＯＭ、６はＤ
ＳＰ４が処理の過程でデータの格納に用いるデータＲＡ
Ｍである。７は送受信されるデータの誤り訂正を行う誤
り制御部であり、８は送信データの変調および受信デー
タの復調を行うモデムである。Reference numeral 4 is a digital / signal processor (hereinafter referred to as DSP) for performing processing such as encoding / decoding of each voice signal for transmission and reception, and 5 is a program ROM in which a processing program of the DSP 4 is stored, 6 is D
Data RA that SP4 uses to store data during processing
It is M. Reference numeral 7 is an error control unit that performs error correction of transmitted / received data, and 8 is a modem that modulates transmission data and demodulates reception data.
【０００４】次に動作について説明する。送信に際し
て、音声信号をマイクロホン１よりアナログ信号として
取り込む。このアナログ音声信号は変換器３にてＡ／Ｄ
変換され、ディジタル音声信号となってＤＳＰ４に送ら
れる。ＤＳＰ４はデータＲＡＭ６を用い、プログラムＲ
ＯＭ５に格納されたプログラムに従って演算を行ってそ
れを符号化する。符号化されたデータは誤り制御部７に
て誤り訂正が行われ、モデム８で変調されて回線に出力
される。Next, the operation will be described. At the time of transmission, a voice signal is captured as an analog signal from the microphone 1. This analog audio signal is A / D converted by the converter 3.
It is converted and sent as a digital audio signal to the DSP 4. The DSP 4 uses the data RAM 6 and uses the program R
The calculation is performed according to the program stored in the OM5 to encode it. The encoded data is error-corrected by the error control unit 7, modulated by the modem 8 and output to the line.
【０００５】また、回線より受信されたデータはモデム
８で復調され、誤り制御部７にて誤りが訂正された後、
ＤＳＰ４に送られてディジタル音声信号に復号される。
復号されたディジタル音声信号は変換器３でＤ／Ａ変換
されてアナログ音声信号となり、スピーカ２より音声出
力される。Further, the data received from the line is demodulated by the modem 8 and after the error is corrected by the error controller 7,
It is sent to the DSP 4 and decoded into a digital voice signal.
The decoded digital voice signal is D / A converted by the converter 3 into an analog voice signal, which is output as voice from the speaker 2.
【０００６】図３はこのようなシステムにて実行される
従来の音声信号処理の、短周期予測におけるアルゴリズ
ムを示すフローチャートである。以下、このフローチャ
ートに従って従来の音声信号処理方法について説明す
る。FIG. 3 is a flow chart showing an algorithm for short-term prediction of conventional speech signal processing executed in such a system. The conventional audio signal processing method will be described below with reference to this flowchart.
【０００７】まず、ステップＳＴ１における入力音声前
処理の過程において、例えば直流成分の除去や低域の除
去等の前処理が、入力された音声信号に対して施され
る。次に、ステップＳＴ２における自己相関計算の過程
にて、相関の大きな部分を求めるために、前処理が施さ
れた音声信号の自己相関が計算される。First, in the process of input voice preprocessing in step ST1, preprocessing such as removal of DC components and removal of low frequencies is performed on the input audio signal. Next, in the process of autocorrelation calculation in step ST2, the autocorrelation of the preprocessed audio signal is calculated in order to obtain a portion having a large correlation.
【０００８】このようにして計算された自己相関は、予
測誤差の相関係数の形でスペクトル包絡情報を抽出する
ため、ステップＳＴ３における線形予測分析の過程に
て、線形予測分析が行われる。その後、ステップＳＴ４
におけるエネルギー計算の過程において、その音声信号
の持つエネルギー（パワー）が計算されて以降の処理に
渡される。Since the autocorrelation calculated in this way extracts the spectrum envelope information in the form of the correlation coefficient of the prediction error, the linear prediction analysis is performed in the process of the linear prediction analysis in step ST3. Then, step ST4
In the process of energy calculation in, the energy (power) of the audio signal is calculated and passed to the subsequent processing.
【０００９】なお、このような従来の音声信号処理方法
に関連する技術が記載された文献としては、例えば「デ
ィジタル音声処理」（古井貞▲き▼・東海大学出版会）
の第６０〜９８頁などがある。[0009] Note that, as a document in which a technique related to such a conventional audio signal processing method is described, for example, "Digital audio processing" (Tadaki Furui, Tokai University Press)
Pp. 60-98.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従来の音声信号処理方
法は以上のように構成されているので、処理が複雑で長
時間を要する線形予測分析の過程が、エネルギー計算の
過程よりも前に、入力された音声信号のエネルギーが
“０”であると否とにかかわらず実行されることとなっ
て、音声信号処理に無駄な時間を費やすこととなるばか
りか、例えばＤＳＰ４などを用いて実現した場合には演
算量が増加して、電流を無駄に消費してしまうなどの問
題点があった。Since the conventional speech signal processing method is configured as described above, the linear predictive analysis process that is complicated and takes a long time is performed before the energy calculation process. This is executed regardless of whether or not the energy of the input audio signal is "0", which not only wastes time in processing the audio signal, but also realized by using, for example, DSP4. In this case, there is a problem that the amount of calculation increases and current is wasted.
【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、処理時間を無駄に費やすことが
なく、電流消費も小さな音声信号処理方法を得ることを
目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain an audio signal processing method which consumes less processing time and consumes less current.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明に係る音声信号
処理方法は、線形予測分析の過程に先立って、エネルギ
ー計算の過程において、入力音声信号のエネルギーのパ
ワーの計算を行い、エネルギー判定の過程にてそのエネ
ルギーが“０”でないと判定された場合にのみ線形予測
分析の過程を実行し、“０”であると判定された場合に
は固定パターン出力の過程において、線形予測係数を所
定の固定パターンで出力するものである。According to the speech signal processing method of the present invention, the energy power of the input speech signal is calculated in the energy calculation process prior to the linear prediction analysis process, and the energy judgment process is performed. The linear prediction analysis process is executed only when the energy is determined to be not "0" in step S1, and the linear prediction coefficient is set to a predetermined value in the fixed pattern output process when it is determined to be "0". It is output in a fixed pattern.
【００１３】[0013]
【作用】この発明における音声信号処理方法は、線形予
測分析の過程に先立って入力された音声信号のエネルギ
ー計算を行い、音声信号のエネルギーが“０”であった
場合には線形予測分析の過程を実行せずに、所定の固定
パターンで線形予測係数を出力させることにより、処理
時間の無駄が省けて、電流消費を小さな音声信号処理方
法を実現する。In the speech signal processing method of the present invention, the energy of the speech signal input is calculated prior to the linear prediction analysis process, and when the speech signal energy is "0", the linear prediction analysis process is performed. By executing the linear prediction coefficient in a predetermined fixed pattern without executing, the waste of the processing time is eliminated and the audio signal processing method with low current consumption is realized.
【００１４】[0014]
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において、ＳＴ１は入力音声前処
理の過程を示すステップ、ＳＴ２は自己相関計算の過程
を示すステップ、ＳＴ３は線形予測分析の過程を示すス
テップ、ＳＴ４はエネルギー計算の過程を示すステップ
であり、それぞれ図３に同一符号を付した従来のそれら
に相当するステップである。EXAMPLES Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, ST1 is a step showing a process of input speech preprocessing, ST2 is a step showing a process of autocorrelation calculation, ST3 is a step showing a process of linear prediction analysis, and ST4 is a step showing a process of energy calculation. These are steps corresponding to those in the related art, which are denoted by the same reference numerals in FIG. 3, respectively.
【００１５】また、ＳＴ５はステップＳＴ４におけるエ
ネルギー計算の過程にて計算されたエネルギーが“０”
であるか否かを判定するエネルギー判定の過程を示すス
テップであり、ＳＴ６はそのステップＳＴ５においてエ
ネルギーが“０”であると判定された場合に、“０”に
最も近い線形予測係数を固定パターンで与える固定パタ
ーン出力の過程を示すステップである。In ST5, the energy calculated in the process of energy calculation in step ST4 is "0".
Is a step showing a process of energy determination for determining whether or not the linear prediction coefficient closest to "0" is fixed pattern in ST6 when the energy is determined to be "0" in step ST5. It is a step showing a process of outputting a fixed pattern given by.
【００１６】次に動作について説明する。ここでは、北
米ディジタルデュアルモードに使用されている音声コー
ディック（ＶＳＥＬＰ；Vector Excied linear Predict
iveCoding) を例に説明する。Next, the operation will be described. Here, the voice codec (VSELP; Vector Excied linear Predict) used in North American digital dual mode is used.
iveCoding) will be described as an example.
【００１７】まず、ステップＳＴ１にて入力された音声
信号の前処理が行われる。即ち、音声信号１フレーム１
６０サンプルに対して、式１に示す、カットオフ周波数
１２０Ｈｚの４次チェビシェフ タイプ２ ハイパス
フィルタによって、その直流成分を除去する。First, preprocessing of the audio signal input in step ST1 is performed. That is, one audio signal frame 1
For 60 samples, 4th-order Chebyshev Type 2 high-pass with a cutoff frequency of 120 Hz shown in Equation 1
The filter removes the DC component.
【００１８】[0018]
【数１】 [Equation 1]
【００１９】なお、その場合のフィルタ係数ａi ，ｂi
は次に示す表１で与えられる。In this case, the filter coefficients a i and b i in that case
Are given in Table 1 below.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】このようにして直流成分が除去された音声
信号に対して、ステップＳＴ２において１０次の自己相
関φ（ｉ，ｋ）の計算を行う。ここでは、例えば数２に
よる共分散方式が取られている。In step ST2, the 10th-order autocorrelation φ (i, k) is calculated for the voice signal from which the DC component is removed in this manner. Here, for example, the covariance method according to Equation 2 is adopted.
【００２２】[0022]
【数２】 [Equation 2]
【００２３】このようにしてステップＳＴ２で計算され
た自己相関φ（ｉ，ｋ）〔０≦ｉ，ｋ≦１０〕のφ
（１，１）とφ（１０，１０）より、ステップＳＴ４で
式３を用いて平均フレームエネルギーＲ（０）を計算
し、さらに得られた平均フレームエネルギーＲ（０）を
式４に従って符号化する。The autocorrelation φ (i, k) [0 ≦ i, k ≦ 10] φ calculated in step ST2 in this way
From (1,1) and φ (10,10), the average frame energy R (0) is calculated using Equation 3 in step ST4, and the obtained average frame energy R (0) is encoded according to Equation 4. To do.
【００２４】[0024]
【数３】 [Equation 3]
【数４】 [Equation 4]
【００２５】次に、ステップＳＴ５において、ステップ
ＳＴ４で求められた変換Ｒ０に対する“０”判定を行
う。この“０”判定は当該音声信号のエネルギー（パワ
ー）が“０”であるか否かを判断するものである。この
ステップＳＴ５による判定の結果、当該音声信号のエネ
ルギーが“０”でない場合には、処理はステップＳＴ３
に進んで線形予測分析の処理が行われる。Next, in step ST5, "0" judgment is performed on the conversion R0 obtained in step ST4. This "0" determination is to determine whether or not the energy (power) of the audio signal is "0". If the result of determination in step ST5 is that the energy of the audio signal is not "0", processing proceeds to step ST3.
Then, the process of linear prediction analysis is performed.
【００２６】即ち、式５に基づいて、ステップＳＴ２に
て算出された自己相関φ（ｉ，ｋ）に窓関数ｗ（｜ｉ−
ｋ｜）を乗算した後、フラットアルゴリズムという方法
で線形予測分析を行う。That is, based on the equation 5, the window function w (| i−) is added to the autocorrelation φ (i, k) calculated in step ST2.
After k |) is multiplied, a linear prediction analysis is performed by a method called a flat algorithm.
【００２７】[0027]
【数５】 [Equation 5]
【００２８】その時、窓関数値は次の表２で与えられ
る。The window function values are then given in Table 2 below.
【００２９】[0029]
【表２】 [Table 2]
【００３０】そして、各次数に対してそれぞれ表３のビ
ット数で示された、表４〜表１３の量子化テーブルによ
り反射係数ｒj を求める。Then, the reflection coefficient r j is obtained from the quantization tables of Tables 4 to 13, which are shown by the number of bits of Table 3 for each order.
【００３１】[0031]
【表３】 [Table 3]
【００３２】[0032]
【表４】 [Table 4]
【００３３】[0033]
【表５】 [Table 5]
【００３４】[0034]
【表６】 [Table 6]
【００３５】[0035]
【表７】 [Table 7]
【００３６】[0036]
【表８】 [Table 8]
【００３７】[0037]
【表９】 [Table 9]
【００３８】[0038]
【表１０】 [Table 10]
【００３９】[0039]
【表１１】 [Table 11]
【００４０】[0040]
【表１２】 [Table 12]
【００４１】[0041]
【表１３】 [Table 13]
【００４２】すなわち、０≦ｉ，ｋ≦Ｎp −１の範囲内
において、Ｆ0 （ｉ，ｋ）をφ' （ｉ，ｋ）、Ｂ
0 （ｉ，ｋ）をφ' （ｉ＋１，ｋ＋１）、Ｃ0 （ｉ，
ｋ）をφ' （ｉ，ｋ＋１）とし、ｊに１をセットした
後、式６にてｒj を計算し、さらにそれを量子化する。
なお、式６の先頭にある“１００”はラベルとしての意
味を持つものである。That is, within the range of 0 ≦ i, k ≦ N p −1, F 0 (i, k) is represented by φ ′ (i, k), B
0 (i, k) to φ '(i + 1, k + 1), C 0 (i, k)
k) is φ ′ (i, k + 1), j is set to 1, r j is calculated by Equation 6, and it is further quantized.
Note that "100" at the beginning of Expression 6 has a meaning as a label.
【００４３】[0043]
【数６】 [Equation 6]
【００４４】ここで、ｊがＮp よりも小さい場合には、
０≦ｉ，ｋ≦Ｎp −ｊ−１の範囲において、数７を用い
てＦj （ｉ，ｋ）、Ｂj （ｉ，ｋ）、およびＣj （ｉ，
ｋ）を計算する。なお、この計算はｊが１から９までに
ついて行われる。Here, when j is smaller than N p ,
In the range of 0 ≦ i, k ≦ N p −j−1, using Expression 7, F j (i, k), B j (i, k), and C j (i, k).
Calculate k). Note that this calculation is performed for j from 1 to 9.
【００４５】[0045]
【数７】 [Equation 7]
【００４６】一方、ステップＳＴ５による判定の結果、
音声信号のエネルギーが“０”であった場合には処理は
ステップＳＴ３による線形予測分析の処理を行わず、ス
テップＳＴ６の固定パターン出力の過程にて、線形予測
係数を“０”に最も近い固定パターンで出力させる。On the other hand, as a result of the judgment in step ST5,
When the energy of the voice signal is "0", the process does not perform the process of linear prediction analysis in step ST3, and in the process of outputting the fixed pattern in step ST6, the linear prediction coefficient is fixed to the closest fixed value "0". Output in a pattern.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、入力
音声信号のエネルギー計算を線形予測分析に先立って行
い、エネルギーが“０”でない場合にのみ線形予測分析
を実行して、“０”であれば所定の固定パターンで線形
予測係数を出力させるように構成したので、エネルギー
が“０”のときに時間のかかる線形予測分析の処理を実
行する無駄が省けて処理時間が短縮できるとともに、演
算量も削減できて電流消費の小さな音声信号処理方法が
得られる効果がある。As described above, according to the present invention, the energy calculation of the input speech signal is performed prior to the linear predictive analysis, and the linear predictive analysis is executed only when the energy is not "0" to obtain "0". If it is ", the linear prediction coefficient is output in a predetermined fixed pattern. Therefore, it is possible to reduce the processing time by eliminating the waste of executing the time-consuming linear prediction analysis process when the energy is" 0 ". There is an effect that the amount of calculation can be reduced and an audio signal processing method with low current consumption can be obtained.
【図１】この発明の一実施例による音声信号処理方法を
示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an audio signal processing method according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明、および従来の音声信号処理方法が適
用されるシステムの一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a system to which the present invention and a conventional audio signal processing method are applied.
【図３】従来の音声信号処理方法を示すフローチャート
である。FIG. 3 is a flowchart showing a conventional audio signal processing method.
ＳＴ１ 入力音声前処理の過程 ＳＴ２ 自己相関計算の過程 ＳＴ３ 線形予測分析の過程 ＳＴ４ エネルギー計算の過程 ＳＴ５ エネルギー判定の過程 ＳＴ６ 固定パターン出力の過程 ST1 Input speech preprocessing process ST2 Autocorrelation calculation process ST3 Linear prediction analysis process ST4 Energy calculation process ST5 Energy judgment process ST6 Fixed pattern output process
Claims (1)
音声前処理の過程と、前記入力音声前処理の過程にて前
処理された前記音声信号の自己相関を計算する自己相関
計算の過程と、前記自己相関計算の過程にて計算された
前自己相関より前記音声信号のエネルギーを計算するエ
ネルギー計算の過程と、前記エネルギー計算の過程にて
計算された前記音声信号のエネルギーが“０”であるか
否かを判定するエネルギー判定の過程と、前記エネルギ
ー判定の過程にて前記音声信号のエネルギーが“０”で
はないと判定された場合に、前記音声信号の線形予測分
析を行って線形予測係数を求める線形予測分析の過程
と、前記エネルギー判定の過程にて前記音声信号のエネ
ルギーが“０”であると判定された場合に、所定の固定
パターンにて前記線形予測係数を出力する固定パターン
出力の過程とを備えた音声信号処理方法。1. A process of input speech preprocessing for performing preprocessing on an input voice signal, and a process of autocorrelation calculation for calculating an autocorrelation of the voice signal preprocessed in the process of the input voice preprocessing. And an energy calculation process for calculating the energy of the voice signal from the pre-autocorrelation calculated in the autocorrelation calculation process, and the energy of the voice signal calculated in the energy calculation process is "0". If the energy of the voice signal is determined not to be “0” in the process of energy determination to determine whether or not the linearity prediction analysis of the voice signal is performed. When it is determined that the energy of the audio signal is “0” in the process of linear prediction analysis for obtaining a prediction coefficient and the process of energy determination, the linear motion is performed in a predetermined fixed pattern. And a fixed pattern output process for outputting a prediction coefficient.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3246527A JPH0563580A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Voice signal processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3246527A JPH0563580A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Voice signal processing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563580A true JPH0563580A (en) | 1993-03-12 |
Family
ID=17149734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3246527A Pending JPH0563580A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Voice signal processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
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