JPH056669B2 - - Google Patents
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- JPH056669B2 JPH056669B2 JP59057161A JP5716184A JPH056669B2 JP H056669 B2 JPH056669 B2 JP H056669B2 JP 59057161 A JP59057161 A JP 59057161A JP 5716184 A JP5716184 A JP 5716184A JP H056669 B2 JPH056669 B2 JP H056669B2
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、全体として１つの傾向を持つ分布を
なすとともに部分的にもある傾向を持つ分布をな
している信号から前記部分的傾向分を検出する信
号処理方法、より具体的には、音声信号から音韻
情報を抽出するための方法に関する。Detailed Description of the Invention Technical Field The present invention relates to a signal processing method for detecting partial trends from a signal that has a distribution that has one tendency as a whole and also has a distribution that partially has a certain tendency. , and more specifically, relates to a method for extracting phonological information from an audio signal.
従来技術
第１図において、曲線Ａは音声信号のあるフレ
ームにおける周波数分布曲線で、該曲線Ａは、全
体としては例えば直線ｙにて示すように周波数が
高くなるに従つて出力レベルが低下する傾向を有
するが、部分的にもB1，B2，B3にて示すように
ある傾向を有している。而して、音声認識の一手
法において、前記音声信号Ａから音韻情報B1，
B2，B3を抽出して音声認識を行うようにしてい
るが、音声信号から音韻情報を抽出する際、音源
声道特性により高域周波数の劣化を問題となる。
高域まで精度良い音韻情報の抽出をするために、
従来、最小自乗近似直線を用いて補正する方法が
提案されている。この方法は、音声スペクトル
Xi（ｉ＝チヤンネル数）をｙ＝ａ・ｉ＋ｂで近似
し、Xi−（ａ・ｉ＋ｂ）を新たな音声スペクトル
の特徴量とするもので、前記ａ，ｂは、
で求めるが、この処理は計算量が多く、複雑で信
号処理に時間がかかり、しかも高価となる欠点を
有している。Prior Art In FIG. 1, curve A is a frequency distribution curve in a certain frame of an audio signal, and curve A as a whole shows a tendency for the output level to decrease as the frequency increases, as shown by the straight line y, for example. However, it also partially has certain tendencies as shown by B 1 , B 2 , and B 3 . In one method of speech recognition, phonetic information B 1 ,
Speech recognition is performed by extracting B 2 and B 3 , but when extracting phonological information from a speech signal, deterioration of high frequencies due to the vocal tract characteristics of the sound source becomes a problem.
In order to extract phonological information with high precision up to high frequencies,
Conventionally, a correction method using a least squares approximation straight line has been proposed. This method uses the audio spectrum
Xi (i = number of channels) is approximated by y = a · i + b, and Xi - (a · i + b) is the feature quantity of the new audio spectrum, where a, b are However, this process requires a large amount of calculation, is complex, takes time for signal processing, and has the disadvantage of being expensive.
目 的
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、例えば、音声認識システムにおいて、声
道特性を正規化するために最小自乗近似直線によ
る補正と同等の効果を生む音声スペクトル抽出装
置を提供することを目的としてなされたものであ
るが、本発明が音声スペクトルの抽出以外の用途
にも適用できることは、以下の説明から容易に理
解できよう。Purpose The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a speech spectrum extraction device that produces an effect equivalent to correction using a least square approximation straight line in order to normalize vocal tract characteristics in, for example, a speech recognition system. However, it will be easily understood from the following description that the present invention can be applied to uses other than audio spectrum extraction.
構 成
本発明の構成について、以下、実施例に基づい
て説明する。Configuration The configuration of the present invention will be described below based on examples.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、理解を容易にするために、音声認識に適
用した場合の例について説明すると、原理的に
は、第１図に示すような、フイルタバンク等で得
られる周波数分析出力（第１図には15chのスイ
ルタバンク出力レベルを示す）を第２図に示すよ
うに、1ch〜15ch〜1ch〜15ch〜1chと繰り返すこ
とにより周期波形（時間軸上の）を形成し、第２
図に点線にて示した低域成分を直線位相特性を有
する高域通過フイルタで除去し、それによつて、
第３図に示すような位相ひずみのない音韻情報
B1，B2，B3を得るようにしたものである。すな
わち、最小自乗近似直線を求めて補正する代りに
周波数分析した１フレーム分の周波数軸方向の出
力波形を周期波形とみなしてフイルタリングする
ことにより同等の効果を得ようとするものであ
る。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances.For ease of understanding, an example of application to speech recognition will be described.In principle, a filter as shown in FIG. As shown in Figure 2, the frequency analysis output obtained from the bank, etc. (Figure 1 shows the output level of the 15ch suiruta bank) is repeated from 1ch to 15ch to 1ch to 15ch to 1ch to create a periodic waveform (on the time axis). ) and form the second
The low-frequency components shown by the dotted line in the figure are removed by a high-pass filter with linear phase characteristics, and thereby,
Phonological information without phase distortion as shown in Figure 3
B 1 , B 2 , and B 3 are obtained. That is, instead of calculating and correcting the least square approximation straight line, the same effect is obtained by treating the output waveform in the frequency axis direction of one frame of frequency analysis as a periodic waveform and filtering it.
第４図は、本発明の一実施例を説明するための
構成図で、図中、１は音声入力部、２はスペクト
ル分析部、３は出力切り換え器、４は制御回路、
５は高域通過フイルタ回路、６は出力部で、１か
らの音声入力は、例えばフイルタバンクのような
スペクトル分析手段２によりその周波数スペクト
ル（第１図参照）が抽出される。この出力は出力
切り換え器３により、例えば出力数が15chのと
きには、1ch〜15ch〜1ch〜15ch〜1chといつた順
序に時系列信号に切換えられる。Nchのときも同
様であり1ch〜Nch〜1ch〜Nch……としても効果
は同じであることは言うまでもない。ここで、切
り変え器３は前述のような順序の制御信号を形成
する制御回路４により制御されるが、この回路は
例えばUP／DOWNカウンタ回路の如き回路で簡
単に実現できる。切り変え器３により時系列信号
に変換された信号（第２図参照）は直線位相特性
を有する高域通過フイルタ回路５を経て低域成分
（第２図の点線成分）が除去されて出力される
（第３図参照）。 FIG. 4 is a configuration diagram for explaining one embodiment of the present invention, in which 1 is an audio input section, 2 is a spectrum analysis section, 3 is an output switch, 4 is a control circuit,
5 is a high-pass filter circuit, 6 is an output section, and the frequency spectrum (see FIG. 1) of the audio input from 1 is extracted by spectrum analysis means 2, such as a filter bank. For example, when the number of outputs is 15 channels, this output is switched to a time-series signal by the output switch 3 in the order of 1ch to 15ch to 1ch to 15ch to 1ch. The same goes for Nch, and it goes without saying that the effect is the same even if 1ch~Nch~1ch~Nch... Here, the switch 3 is controlled by a control circuit 4 which forms control signals in the order described above, but this circuit can be easily realized by a circuit such as an UP/DOWN counter circuit. The signal converted into a time-series signal by the switch 3 (see Figure 2) passes through a high-pass filter circuit 5 having linear phase characteristics, and the low-frequency components (dotted line components in Figure 2) are removed and output. (See Figure 3).
第５図は、直線位相特性を有する高域通過フイ
ルタの一例を示すブロツク線図で、このフイルタ
はくし形フイルタと全極フイルタを縦続接続した
ものを縦続した構成８，８′の低域通過フイルタ
に位相補正器１３を並列接続して減算１４して高
域通過フイルタとしたもので、図中、１１，１
１′，１３，９，９′は遅延器で、これら遅延器の
Z-1，Z-7，Z-8は夫々１基本周期、７基本周期、
８基本周期の遅延を表わしており、８及び８′に
おいて、８基本周期の遅延器９及び９′の出力が
加算器１０，１０′において入力と加算される。
この加算器１０及び１０′にはこの出力の１基本
周期の遅延器１１及び１１′出力が加算されｋ係
数器１２及び１２′でｋ倍される。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of a high-pass filter having linear phase characteristics. A phase corrector 13 is connected in parallel to the subtractor 14 to form a high-pass filter.
1', 13, 9, 9' are delay devices.
Z -1 , Z -7 , Z -8 are 1 fundamental period, 7 fundamental periods, respectively,
It represents a delay of 8 fundamental periods, and at 8 and 8', the outputs of delayers 9 and 9' of 8 fundamental periods are added to the inputs in adders 10 and 10'.
The outputs of delay devices 11 and 11' of one basic period of this output are added to adders 10 and 10', and multiplied by k by k coefficient units 12 and 12'.
今、ｋ＝１／８としたときのシステム関数Ｈ
（Ｚ）は
Ｈ（Ｚ）＝Z-7｛１−１／64 （Z4−Z-4）2／（Z1/2
−Z-1/2）2｝［＝e-7j〓｛１−１／64 sin24ω／sin2
ω／２｝＝Ｈ（jω）］……(1)
となり高域通過フイルタを形成する。この回路は
マイクロプロセツサで容易に構成できる。またこ
との式は書き変えると
Ｈ（Ｚ）＝Z-7｛１−１／64（１
＋Z-1＋Z-2＋…＋Z-7）2｝……(2)
となる。 Now, the system function H when k=1/8
(Z) is H(Z)=Z -7 {1-1/64 (Z 4 -Z -4 ) 2 / (Z 1/2
−Z -1/2 ) 2 } [=e -7j 〓{1-1/64 sin 2 4ω/sin 2
ω/2}=H(jω)]...(1) A high-pass filter is formed. This circuit can be easily constructed using a microprocessor. In addition, the equation can be rewritten as H(Z)=Z -7 {1-1/64(1
+Z -1 +Z -2 +...+Z -7 ) 2 }...(2).
第６図は、上記(2)式に基づいた回路構成の一例
を示す図で、第６図において、９−１〜９−７及
び９−１′〜９−７′はZ-1の１基本周期の遅延器
で、夫々の出力は加算器１２及び１２′でｋ倍
（ここではｋ＝1/8）して加算し、一方、Z-7の遅
延は９−７の出力を用い、減算器１４で加算器１
２′の出力を引くことにより出力１５を得ること
から高域通過フイルタを実現することができる。
この遅延器はアナログシフトレジスタASR例え
ばB.B.D或いはＳ／Ｈ回路等を用いて容易に実現
できる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a circuit configuration based on the above formula (2). In FIG. 6, 9-1 to 9-7 and 9-1' to 9-7' are 1 of Z -1. In the fundamental period delay device, each output is multiplied by k (here k = 1/8) and added by adders 12 and 12', while the delay of Z -7 uses the output of 9-7, Adder 1 with subtracter 14
Since the output 15 is obtained by subtracting the output 2', a high-pass filter can be realized.
This delay device can be easily realized using an analog shift register ASR, such as a BBD or S/H circuit.
効 果
以上の説明から明らかなように、本発明による
と、簡単な構成により、位相ひずみのない最小自
乗近似直線で補正したとほぼ等しい効果のある音
声スペクトルを抽出することができるものである
が、本発明は、上記実施例に限定されるものでは
なく、光スペクトルの分析等その他種々の応用が
可能であり、より一般的には、全体として１つの
傾向を持つ分布を持つとともに部分的にもある傾
向を持つ分布をなしているような信号から前記部
分的傾向を持つ成分を検出することが可能であ
る。Effects As is clear from the above explanation, according to the present invention, with a simple configuration, it is possible to extract a speech spectrum with almost the same effect as corrected by a least squares approximation straight line without phase distortion. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various other applications such as analysis of optical spectra. It is also possible to detect a component having the partial tendency from a signal having a distribution having a certain tendency.
第１図乃至第３図は、本発明の動作原理を説明
するための周波数スペクトラム、第４図は、本発
明の一実施例を説明するための電気的ブロツク線
図、第５図は、直線位相特性を有するフイルタの
ブロツク線図、第６図は、第２式に基づいた回路
構成図である。
１……音声入力部、２……スペクトル分析部、
３……出力切り換え器、４……制御回路、５……
高域通過フイルタ、６……出力部。
1 to 3 are frequency spectra for explaining the operating principle of the present invention, FIG. 4 is an electrical block diagram for explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a straight line. FIG. 6, a block diagram of a filter having phase characteristics, is a circuit configuration diagram based on the second equation. 1...Audio input section, 2...Spectrum analysis section,
3... Output switch, 4... Control circuit, 5...
High-pass filter, 6...output section.
Claims (1)
をなすとともに、部分的にも或る傾向を持つ分布
をなしている複数の出力を、第１ステツプにおい
ては、その配列順に従つて時系列的にそれらの出
力を取り出し、次いで、第２ステツプにおいて
は、その配列順を逆にして同様の処理を行い、そ
れら２つのステツプを交互に繰り返して得た出力
から１つのステツプの２倍の周期を持つ周波数出
力を除去して前記部分的傾向を検出するようにし
たことを特徴とする信号処理方法。1. In the first step, a plurality of outputs that have a distribution with one tendency as a whole and a distribution with a certain tendency in part are chronologically arranged in the order of arrangement. These outputs are extracted, and then, in the second step, the order of arrangement is reversed and the same process is performed, and from the output obtained by repeating these two steps alternately, a period twice as long as one step is obtained. A signal processing method characterized in that the partial trend is detected by removing a frequency output.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057161A JPS60200177A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Signal processing method |
| GB08507023A GB2158980B (en) | 1984-03-23 | 1985-03-19 | Extraction of phonemic information |
| FR858504327A FR2561808B1 (en) | 1984-03-23 | 1985-03-22 | SIGNAL PROCESSING METHOD AND SYSTEM FOR EXTRACTING PHONEMATIC INFORMATION AND LINEAR PHASE FILTER |
| DE19853510660 DE3510660A1 (en) | 1984-03-23 | 1985-03-23 | METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING A SIGNAL |
| FR8604478A FR2580876A1 (en) | 1984-03-23 | 1986-03-27 | LINEAR PHASE FILTER |
| GB08700623A GB2184312B (en) | 1984-03-23 | 1987-01-12 | Analog linear phase filter |
| US07/415,481 US5150413A (en) | 1984-03-23 | 1989-10-02 | Extraction of phonemic information |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057161A JPS60200177A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Signal processing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200177A JPS60200177A (en) | 1985-10-09 |
| JPH056669B2 true JPH056669B2 (en) | 1993-01-27 |
Family
ID=13047835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59057161A Granted JPS60200177A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Signal processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200177A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4833717A (en) * | 1985-11-21 | 1989-05-23 | Ricoh Company, Ltd. | Voice spectrum analyzing system and method |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP59057161A patent/JPS60200177A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60200177A (en) | 1985-10-09 |
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