JPH0580795A - Signal processing method - Google Patents

Signal processing method

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JPH0580795A
JPH0580795A JP3243725A JP24372591A JPH0580795A JP H0580795 A JPH0580795 A JP H0580795A JP 3243725 A JP3243725 A JP 3243725A JP 24372591 A JP24372591 A JP 24372591A JP H0580795 A JPH0580795 A JP H0580795A
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JP
Japan
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wavelet
signal
wavelet coefficient
given
amplitude
Prior art date
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Pending
Application number
JP3243725A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Irino
俊夫 入野
Hidenori Kawahara
英紀 河原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH0580795A publication Critical patent/JPH0580795A/en
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Abstract

PURPOSE:To estimate a signal corresponding to a given wavelet coefficient. CONSTITUTION:An amplitude wavelet coefficient ¦Y(n, j)¦ is set (S1). A random number is regarded as an initial temporary estimation signal x<0>(l) (S2). This is used as a temporary estimation signal x<k>(l) to perform wavelet conversion (S3). It is decided (S4) whether the square of the amplitude difference between the obtained wavelet coefficient x<k>(n, j) and ¦Y(n, j)¦ is less than a specific value or not. When not, the amplitude ¦X<k>(n, j)¦ of X<k>(n, j) is substituted (S5) with ¦Y(n, j)¦. The substituted coefficient is processed (S5) by inverse wavelet conversion. The inversely converted signal x<k+1>(l) is put back to the step S3 as x<k>(l) and the steps S3, S4, S5, and S6 are repeated. When it is decided in the step S4 that the difference is less than the specific value, the current x<k>(l) is outputted (S7) as an estimation signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、音声や楽器音などの
音のピッチ変換、時間圧縮伸張、声質変換、補聴器信号
処理、電子楽器の音源作成、センサや測定器の出力から
の信号抽出、信号強調、信号変調/復号などの信号処理
一般に利用され、与えられたウェーブレット係数と対応
した信号を推定する信号処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to pitch conversion of sounds such as voices and musical instrument sounds, time compression / expansion, voice quality conversion, hearing aid signal processing, sound source creation for electronic musical instruments, signal extraction from outputs of sensors and measuring instruments, The present invention relates to a signal processing method that is generally used for signal processing such as signal enhancement and signal modulation / decoding, and estimates a signal corresponding to a given wavelet coefficient.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において信号を直接処理することで
はできなかった処理を、その信号と別の空間に変換し
て、その変換されたものを変形操作し、その変形操作し
たものを逆変換して信号に戻すことにより、信号処理を
行う方法として短時間フーリエ変換による処理がある
(Oppenheim A.V.and Shafer R.W."Digital Processin
g" Prentice-Hall,NJ,U.S.A.1975.邦訳、伊達訳“ディ
ジタル信号処理”コロナ社、東京 1978 )。特にフーリ
エ変換で得られたフーリエ係数(周波数空間)の振幅や
位相を変形操作し、その変形操作されたフーリエ係数と
対応する信号(時間空間)を推定したり、直接与えられ
たフーリエ係数の振幅のみから対応する信号(時間空
間)を推定する方法についてはいくつか提案されている
( Griffin D.W.andLim J.S."Signal Estimation from
Modified Short-Time Fourier Transform ".IEEE Tran
s. Vol.ASSP-32,No.2,April 1984)。
2. Description of the Related Art A process that could not be performed by directly processing a signal in the past is converted into a space different from that of the signal, the transformed one is transformed, and the transformed one is inversely transformed. There is a processing by short time Fourier transform as a method of performing signal processing by returning to a signal by (Oppenheim AVand Shafer RW "Digital Processin
g "Prentice-Hall, NJ, USA1975. Japanese translation, Date translation" Digital Signal Processing "Corona, Tokyo 1978). In particular, the amplitude and phase of the Fourier coefficient (frequency space) obtained by the Fourier transform is manipulated and transformed. Several methods have been proposed for estimating the signal (time space) corresponding to the manipulated Fourier coefficient, or estimating the corresponding signal (time space) only from the amplitude of the directly applied Fourier coefficient (Griffin DWandLim JS "Signal Estimation from
Modified Short-Time Fourier Transform ".IEEE Tran
s. Vol.ASSP-32, No.2, April 1984).

【0003】しかし、この論文においては、短時間フー
リエ変換を基本操作の中心において、信号空間で固定の
長さの窓関数を使うことを前提としている。このため以
下の問題がある。 (1) 一般にこのような固定窓を持った短時間フーリエ変
換で得られた時間周波数空間においては、時間周波数分
解能が、どこの時刻や周波数帯をとっても一定で、時間
周波数分解能を周波数によって適当に案配することがで
きない。信号表現として、応用範囲がはるかに広いと考
えられる、低周波成分での、高い周波数分解能および低
い時間分解能や、高周波成分での、低い周波数分解能お
よび高い時間分解能を実現することはできない。
However, in this paper, it is assumed that the short-time Fourier transform is used as the center of the basic operation and that a window function having a fixed length is used in the signal space. Therefore, there are the following problems. (1) Generally, in a time-frequency space obtained by a short-time Fourier transform with such a fixed window, the time-frequency resolution is constant regardless of the time and frequency band, and the time-frequency resolution is appropriately adjusted according to the frequency. I can't make a plan. As a signal expression, it is impossible to realize a high frequency resolution and a low time resolution in a low frequency component and a low frequency resolution and a high time resolution in a high frequency component, which are considered to have a much wider application range.

【0004】(2) 人間の聴覚系では低周波成分で高い周
波数分解能、低い時間分解能、高周波成分で低い周波数
分解能、高い時間分解能であるが、この特性を良く近似
するような分析を前記(1)の関係から行うことが難し
い。 (3) 短時間フーリエ変換の範囲で前記(1),(2)の
問題を解決すべく、周波数を対数−直線に配置した帯域
フィルタ集合(バンク)を用いて対応することは容易に
思い付くが、フィルタ特性が固定的となり、フィルタ特
性をしじゅう変更するようなことはできない。
(2) In the human auditory system, low frequency components have high frequency resolution, low time resolution, and high frequency components have low frequency resolution and high time resolution. It is difficult to do because of (3) In order to solve the problems (1) and (2) in the range of short-time Fourier transform, it is easy to think of using a band-pass filter set (bank) in which frequencies are logarithm-linearly arranged. , The filter characteristics are fixed, and it is impossible to change the filter characteristics.

【0005】(4) このため、この周波数を対数−直線配
置した帯域フィルタ集合を用いて人間の聴覚系に合わせ
る方法は、フーリエ係数の振幅や位相の変形操作を行っ
た後、その時間領域の信号を推定したり、全く新しく周
波数領域の振幅情報を与えて、その時間領域の信号を推
定することに適用できなくなる。 ところで信号の分析合成にウェーブレット(Wavelet)変
換を用いることが提案されている。Wavelet 変換理論の
数学的背景については文献〔Combes,J.M.et al.Eds."WA
VELETS",Springer-Verlag,1989,佐藤雅昭:“ウェーブ
レット理論の数学的基礎第1部−非直交ウェーブレッ
ト”,日本音響学会誌、Vol.46, No.6,1991 年6月〕に
詳しく述べられている。この Wavelet変換を簡単に説明
する。
(4) Therefore, in the method of adjusting the frequency to the human auditory system by using a set of logarithmic-linearly arranged band filters, the amplitude and phase of the Fourier coefficient are modified and then the time domain It cannot be applied to estimating a signal or giving a completely new frequency domain amplitude information to estimate a signal in the time domain. By the way, it has been proposed to use a wavelet transform for analysis and synthesis of signals. For the mathematical background of the Wavelet transformation theory, see [Combes, JM et al. Eds. "WA
VELETS ", Springer-Verlag, 1989, Masaaki Sato:" Mathematical Basics of Wavelet Theory Part 1-Non-orthogonal Wavelets ", Journal of Acoustical Society of Japan, Vol.46, No.6, June 1991] I will briefly explain this Wavelet transformation.

【0006】分析の対象となる時系列信号を離散系で表
し、x(l)とする。信号x(l)を Wavelet変換して得ら
れる係数、いわゆる Wavelet変換X(n,j) は、次式で定
義される。 X(n,j)=Σφ* n,j(m)x(m) (1) Σはm=−∞乃至∞ ここで、{φn,j(m)|n,j:整数}は wavelet関数
で、基本ウェーブレット関数(analyzing wavelet)φ
(m) からスケールパラメータan とシフトパラメータb
njを用いて、次式によって作られる。なおφ* n,j(m) は
φn,j(m)の複素共役を表す。
A time-series signal to be analyzed is represented by a discrete system and is represented by x (l). The coefficient obtained by Wavelet transforming the signal x (l), so-called Wavelet transform X (n, j), is defined by the following equation. X (n, j) = Σφ * n, j (m) x (m) (1) Σ is m = −∞ to ∞ where {φ n, j (m) | n, j: integer} is a wavelet Function, basic wavelet function (analyzing wavelet) φ
From (m), scale parameter a n and shift parameter b
It is created by the following equation using nj . Note that φ * n, j (m) represents the complex conjugate of φ n, j (m).

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】このφ(m)のフーリエ変換φ′(ω) の零周
波数で零(φ′(0)=0)というアドミッシビリティ条
件(admissibility condition)を満たさなければなら
ず、逆にこれを満たす関数であれば自由に基本ウェーブ
レット関数として用いてもよい。この wavelet変換では
逆変換が定義でき、
At the zero frequency of the Fourier transform φ '(ω) of φ (m), the admissibility condition of zero (φ' (0) = 0) must be satisfied, and conversely Any function that satisfies the above may be freely used as the basic wavelet function. This wavelet transform can define an inverse transform,

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】と書ける。ここでCは、φ′(ω) から計
算できる定数である。なお、以上の議論はφ′(ω) が
ωに関して対称な場合について述べたが、正の周波数領
域に局在している場合にも容易に拡張できる。以上のよ
うな wavelet変換においては、時間周波数分解能が対数
−直線で変化する変換系となり、低周波成分での高い周
波数分解能、低い時間分解能および高周波成分での低い
周波数分解能、高い時間分解能を実現できるようにな
る。すなわち、前記(1)の問題は原理的に解決する。
Can be written as Here, C is a constant that can be calculated from φ '(ω). Although the above discussion has described the case where φ '(ω) is symmetric with respect to ω, it can be easily extended to the case where it is localized in the positive frequency region. In the above wavelet conversion, the time-frequency resolution is a conversion system that changes in a logarithmic-linear manner, and high frequency resolution with low frequency components, low time resolution, low frequency resolution with high frequency components, and high time resolution can be realized. Like That is, the problem (1) is solved in principle.

【0011】また、基本ウェーブレット関数φ(m) の決
め方はアドミッシビリティ条件を満たす限り自由である
ということから前記(3)の問題も自然に解決できる。
基本ウェーブレット関数の例としては、(1)Mexican-
hat (Laplacian Gaussian)関数、(2)Gabor 関数、
(3)直交wavelet 例えばS.Mallat:"A theory for mul
tisignal decomposition:The wavelet representatio
n,"IEEE Trans.PAMI,Vol.11,No.7,pp.674-693,1989. 、
(4)聴覚系インパルス応答〔入野俊夫、河原英紀:
“聴覚系インパルス応答を用いた wavelet変換による分
析合成, ”日本音響学会春季研究発表会講演論文集、1-
8-1,1991年3月〕が挙げられる。なお、基本ウェーブレ
ット関数の虚部は分析の目的に応じて実部を決めたの
ち、Hilbert 変換によって定めればよい。この最後の聴
覚系の特性を考慮した基本ウェーブレット関数を用いれ
ば、前記(2)の問題を解決できる。
Since the method of determining the basic wavelet function φ (m) is free as long as the admittability condition is satisfied, the problem (3) can be naturally solved.
Examples of basic wavelet functions include (1) Mexican-
hat (Laplacian Gaussian) function, (2) Gabor function,
(3) Orthogonal wavelet For example, S. Mallat: "A theory for mul
tisignal decomposition: The wavelet representatio
n, "IEEE Trans.PAMI, Vol.11, No.7, pp.674-693,1989.,
(4) Auditory impulse response [Toshio Irino, Hidenori Kawahara:
"Analysis and synthesis by wavelet transform using auditory impulse response," Proceedings of Spring Meeting of ASJ, 1-
8-1, March 1991]. The imaginary part of the basic wavelet function may be determined by the Hilbert transform after determining the real part according to the purpose of analysis. The problem (2) can be solved by using the last basic wavelet function in consideration of the characteristics of the auditory system.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、 wavelet係数
の振幅、位相を変形したものと対応する信号や、全く新
しく与えられた wavelet係数と対応した信号を推定する
ことは提案されていなかった。この発明の目的は wavel
et変換を用いて与えられた wavelet係数と対応した信号
を推定する信号処理方法を提供することにある。
However, it has not been proposed to estimate a signal corresponding to a wavelet coefficient whose amplitude and phase are modified, or a signal corresponding to a wavelet coefficient which is newly given. The purpose of this invention is wavel
It is to provide a signal processing method for estimating a signal corresponding to a given wavelet coefficient by using the et transform.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、仮り推定信号をウェーブレット変換する第1処理
と、そのウェーブレット変換して得られたウェーブレッ
ト係数と、与えられたウェーブレット係数との差の2乗
が所定値以下か否かを判定する第2処理と、その第2処
理が所定値以上と判定されると、上記差の2乗を最小と
する信号を演算して次の仮り推定信号とする第3処理
と、第1乃至第3処理を繰り返し、第2処理において上
記差の2乗が所定値以下と判定されると、その時の仮り
推定信号を与えられたウェーブレット係数に対する推定
信号とする第4処理とからなる。
According to the invention of claim 1, the first process for wavelet transforming the temporary estimated signal, the difference between the wavelet coefficient obtained by the wavelet transform and the given wavelet coefficient. Second process for determining whether the square of is less than or equal to a predetermined value, and when the second process is determined to be greater than or equal to the predetermined value, a signal that minimizes the square of the difference is calculated to perform the next provisional estimation. If the third square of the signal and the first to third processes are repeated and the square of the difference is determined to be less than or equal to a predetermined value in the second process, the temporary estimated signal at that time is the estimated signal for the given wavelet coefficient. And a fourth process.

【0014】請求項2の発明によれば、仮り推定信号を
ウェーブレット変換する第1処理と、そのウェーブレッ
ト変換して得られたウェーブレット係数が与えられたウ
ェーブレット係数に十分近いか否かを判定する第2処理
と、その第2処理で十分近いと判定されないと、第1処
理で得られたウェーブレット係数の振幅を、与えられた
ウェーブレット係数の振幅で置換する第3処理と、その
第3処理で置換されたウェーブレット係数を逆ウェーブ
レット変換し、得られた信号を次の仮り推定信号とする
第4処理と、第1乃至第4処理を繰り返し、第2処理に
おいて十分近いと判定されると、その時の仮り推定信号
を与えられたウェーブレット係数に対する推定信号とす
る第5処理とからなる。
According to the second aspect of the present invention, the first process for wavelet transforming the temporary estimated signal and the first process for judging whether or not the wavelet coefficient obtained by the wavelet transform is sufficiently close to the given wavelet coefficient. If it is not determined that the two processes are sufficiently close to each other, the amplitude of the wavelet coefficient obtained in the first process is replaced by the amplitude of the given wavelet coefficient, and the third process is performed. The fourth process in which the generated wavelet coefficient is subjected to the inverse wavelet transform and the obtained signal is the next temporary estimated signal and the first to fourth processes are repeated, and when it is determined in the second process that they are sufficiently close, And a fifth process for converting the temporary estimated signal into an estimated signal for a given wavelet coefficient.

【0015】請求項1,2のいずれの発明においても、
与えられたウェーブレット係数は、最初から全く新たな
ウェーブレット係数の振幅が直接与えられる場合と、処
理したい信号をウェーブレット変換し、そのウェーブレ
ット係数の振幅、位相の少なくとも一方を変形したもの
が与えられる場合とがある。
In any of the first and second aspects of the invention,
For a given wavelet coefficient, a case where a completely new wavelet coefficient amplitude is directly given from the beginning, or a case where a signal to be processed is wavelet transformed and at least one of the amplitude and phase of the wavelet coefficient is modified is given. There is.

【0016】[0016]

【実施例】図1を参照して請求項1の発明の実施例を説
明する。この実施例は与えられたウェーブレット係数Y
(n,j) ,(処理したい信号をウェーブレット変換したウ
ェーブレット係数の振幅、位相の少なくとも一方を変形
して得られたウェーブレット係数Y(n,j) ,または最初
からウェーブレット係数の振幅のみが直接与えられた振
幅ウェーブレット係数|Y(n,j)|)と対応する信号の
推定をこの発明で行うものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the invention of claim 1 will be described with reference to FIG. This embodiment uses a given wavelet coefficient Y
(n, j), (amplitude of wavelet coefficient obtained by wavelet transforming the signal to be processed, wavelet coefficient Y (n, j) obtained by modifying at least one of the phases, or only the amplitude of wavelet coefficient from the beginning is directly given. The present invention estimates the signal corresponding to the obtained amplitude wavelet coefficient | Y (n, j) |).

【0017】まず、与えられたウェーブレット係数Y
(n,j)を設定する(S1 ),次に信号初期値(最初の仮
り推定信号)x0(l)として任意の値、例えば乱数値を設
定する(S2 )。その仮り推定信号xk(l)(最初はk=
0)をウェーブレット変換する(S3 )。この変換され
たウェーブレット係数Xk(n,j)と、与えられたウェーブ
レット係数Y(n,j) との差の2乗、すなわち次式が所定
値以下か否かを判定する、つまり推定繰り返し処理操作
が十分収束したか否かの判定を行う(S4 )。
First, given wavelet coefficient Y
(n, j) is set (S 1 ), and then an arbitrary value, for example, a random number value is set as the signal initial value (first temporary estimated signal) x 0 (l) (S 2 ). The temporary estimated signal x k (l) (k =
0) is wavelet transformed (S 3 ). The square of the difference between the converted wavelet coefficient X k (n, j) and the given wavelet coefficient Y (n, j), that is, it is determined whether the following expression is less than or equal to a predetermined value, that is, estimation repetition processing operations it is determined whether sufficiently converged (S 4).

【0018】[0018]

【数3】 [Equation 3]

【0019】この差の2乗が所定値以上と判定される
と、この差の2乗を最小とする信号を演算して次の仮り
推定信号xk+1(l)とする。すなわち、(4)式に(1)
式の関係を代入して(5)式とし、その(5)式を
(6)式のようにx(l) について偏微分して、これを零
と置く。
When it is determined that the square of this difference is greater than or equal to a predetermined value, a signal that minimizes the square of this difference is calculated and used as the next temporary estimated signal x k + 1 (l). That is, in equation (4), (1)
By substituting the relation of the equation into the equation (5), the equation (5) is partially differentiated with respect to x (l) as in the equation (6), and this is set to zero.

【0020】[0020]

【数4】 [Equation 4]

【0021】[0021]

【数5】 [Equation 5]

【0022】この(6)式を、仮り推定信号の時系列の
各サンプル点分ならべ、x(1),x(2),…x
(p)についてのP個の式を作り、x(l) についての連
立方程式を得、これをx(l) について解き、その解x
(l) を次の仮り推定信号xk+1(l)とする。つまり、この
k+1(l)を仮り推定信号xk(l)としてステップS3 の処
理に戻る。従ってステップS4 での判定が所定値以下に
なるまでステップS3 ,S4 ,S5 が繰り返される。つ
まり最小2乗法により、与えられたウェーブレット係数
Y(n,j) に最も近い信号xk(l)を求め、この場合、
(6)式で与えられたウェーブレット係数の差の2乗を
最小とするものを求めるようにY(n,j) を用いてこの繰
り返し処理が収束するように制約している。
This equation (6) is arranged for each sample point in the time series of the temporary estimated signal to obtain x (1), x (2), ... X.
Make P equations for (p), obtain simultaneous equations for x (l), solve this for x (l), and solve the solution x
Let (l) be the next temporary estimated signal x k + 1 (l). That is, this x k + 1 (l) is used as the temporary estimated signal x k (l), and the process returns to step S 3 . Thus, step S 3, S 4 until the determination in Step S 4 becomes below a predetermined value, S 5 are repeated. That is, the signal x k (l) closest to the given wavelet coefficient Y (n, j) is obtained by the method of least squares. In this case,
The iterative process is constrained to converge using Y (n, j) so as to find the one that minimizes the square of the difference between the wavelet coefficients given by the equation (6).

【0023】ステップS4 で(4)式が所定値以下であ
ると判定されると、つまり十分収束したと判定される
と、その時のxk(l)を与えられたウェーブレット係数Y
(n,j)と対応した推定信号とする(S6 )。次に請求項
2の発明により与えられた振幅ウェーブレット係数|Y
(n,j)|と対応した推定信号を求める実施例を図2を参
照して説明する。この実施例においても図1のステップ
1 ,S2 ,S3 ,S4 と同様の処理を行うが、ステッ
プS 4 で所定値以上(非収束)と判定されると、ウェー
ブレット係数Xk(n,j) の振幅|Xk(n,j)|だけを、与
えられた振幅ウェーブレット係数|Y(n,j)|で置き換
えたウェーブレット係数X′(n,j)を求める(S5 )。
つまり、下記の置換を行う。
Step SFourAnd the formula (4) is less than or equal to a predetermined value.
If it is determined, that is, it is determined that it has converged sufficiently
And x at that timek(l) given wavelet coefficient Y
The estimated signal corresponding to (n, j) is used (S6). Next claim
Amplitude wavelet coefficient | Y given by the second invention
See FIG. 2 for an example of obtaining an estimated signal corresponding to (n, j) |
I will explain. Also in this embodiment, the steps of FIG.
S1, S2, S3, SFourPerforms the same process as
S FourIf it is judged to be more than a predetermined value (non-convergence),
Bullet coefficient XkAmplitude of (n, j) | Xk(n, j) |
Replace with the obtained amplitude wavelet coefficient | Y (n, j) |
The obtained wavelet coefficient X ′ (n, j) is calculated (SFive).
That is, the following replacement is performed.

【0024】[0024]

【数6】 [Equation 6]

【0025】その振幅置換されたウェーブレット係数
X′(n,j)を逆ウェーブレット変換してx(l) を求め、
これを次の仮り推定信号xk+1(l)とする(S6 )。この
k+1 (l) をステップS3 で再びxk(l)として、以下S
3 ,S4 ,S5 ,S6 を繰り返し処理する。ステップS
4 で|Xk(n,j)|が|Y(n,j)|に十分近いと判定され
ると、つまり上記繰り返し処理が十分収束したと判定さ
れると、その時のxk(l)を|Y(n,j)|に対する推定信
号として出力する(S7 )。ステップS5 で|Y(n,j)
|で振幅置換を行うという制約により繰り返し処理は収
束することになる。なお、ステップS4 において|X
k(l)|が与えられた振幅ウェーブレット係数|Y(n,j)
|に十分近いか否かの判定は差の2乗を求める以外の手
法でもよい。 この図2の実施例により与えられたウェ
ーブレット係数の振幅情報のみから音声信号を推定する
ことを利用して、音声の時間圧縮を行う具体例を示す。
男性が発声した/kanojowa/の音声波形(図3A)を標
本化周波数48KHzで離散時系列データとして計算機に
取り込む。この音声波形の長さは無音区間を含めて50
0mSとした。次にこの波形を約56Hzから約14.4KHz
までの8オクトーブ範囲の128チャネルの聴覚ウェー
ブレット(聴覚系インパルス応答を基本ウェーブレット
関数とするウェーブレット)によって解析して、ウェー
ブレット係数を得る。このウェーブレット係数を、1標
本値(データ)が入力されるごとに求め、得られたウェ
ーブレット係数の時系列を1つおきにその振幅のみを取
り出し(時間軸を2分の1とし)、これを与えられた振
幅ウェーブレット係数|Y(n,j)|とする。
The wavelet coefficient X '(n, j) whose amplitude has been replaced is subjected to inverse wavelet transform to obtain x (l),
This is used as the next temporary estimated signal x k + 1 (l) (S 6 ). This x k + 1 (l) is set again as x k (l) in step S 3 , and the following S
3 , S 4 , S 5 , and S 6 are repeatedly processed. Step S
When it is determined that | X k (n, j) | is sufficiently close to | Y (n, j) | in 4, that is, when it is determined that the above iterative processing has sufficiently converged, x k (l) at that time is determined. Is output as an estimated signal for | Y (n, j) | (S 7 ). In step S 5 | Y (n, j)
The iterative process converges due to the constraint that amplitude replacement is performed with |. In step S 4 , | X
Amplitude wavelet coefficient given by k (l) | Y (n, j)
The determination as to whether or not it is sufficiently close to | may be performed by a method other than obtaining the square of the difference. A concrete example of performing the time compression of the voice by utilizing the estimation of the voice signal only from the amplitude information of the wavelet coefficient given by the embodiment of FIG. 2 will be shown.
The voice waveform of / kanojowa / uttered by a man (FIG. 3A) is taken into the computer as discrete time series data at a sampling frequency of 48 KHz. The length of this voice waveform is 50 including the silent section.
It was set to 0 mS. Next, change this waveform from about 56Hz to about 14.4KHz
The 128-channel auditory wavelet (wavelet having the auditory impulse response as a basic wavelet function) is analyzed to obtain wavelet coefficients. This wavelet coefficient is obtained each time one sample value (data) is input, and every other time series of the obtained wavelet coefficient is extracted, and its amplitude is taken out (the time axis is halved). Let the given amplitude wavelet coefficient | Y (n, j) |.

【0026】仮り推定信号の初期値x0(l)として乱数を
用い、図2に示した処理を実行した。図4の曲線8で、
仮り推定信号xk(l)のウェーブレット係数の振幅|X
k(n,j) |と、与えられたウェーブレット係数|Y(n,
j)|との正規化2乗距離を示す。繰り返し処理回数k
が大きくなるに従って|Xk(n,j)|が|Y(n,j)|に近
づくことが理解される。曲線9でk回目の仮り推定信号
k(l)と(k−1)回目の仮り推定信号xk-1(l)との差
分の2乗を正規化したものを示す。曲線9より繰り返し
処理回数が大きくなるに従って、xk(l)の変化が小さく
なることがわかり、また曲線8ではk=4以上では|Y
(n,j)|への接近が極めてわずかずつと思われるが、曲
線9からすると、k=4以上でも|Y(n,j)|にかなり
の割合で接近してゆくことがわかる。
The process shown in FIG. 2 was executed using a random number as the initial value x 0 (l) of the temporary estimated signal. In curve 8 of FIG.
Amplitude of wavelet coefficient of provisional estimated signal x k (l) | X
k (n, j) | and the given wavelet coefficient | Y (n, j
j) Indicates the normalized squared distance from |. Number of iterations k
It is understood that | X k (n, j) | approaches | Y (n, j) | Curve 9 shows the normalized square of the difference between the k- th temporary estimated signal x k (l) and the (k-1) -th temporary estimated signal x k-1 (l). It can be seen from curve 9 that the change in x k (l) decreases as the number of iterations increases, and curve 8 shows | Y for k = 4 or more.
It seems that the approach to (n, j) | is very slight, but from curve 9, it can be seen that even if k = 4 or more, it approaches to | Y (n, j) | at a considerable rate.

【0027】このように与えられた振幅ウェーブレット
係数|Y(n,j)|に乱数から始まった推定信号x(l)の
振幅ウェーブレット係数|Xk(n,j)|が処理の繰り返し
に従って近づいてゆくことが理解される。最終的な推定
信号x(l) の波形を図3Bに示す。図3Bは図3Aに対
し、時間軸が2分の1であり、波形が似ており、このよ
うにして音声波形の時間軸を圧縮することができること
がわかる。実際に図3Bの圧縮音声を聞くと、(1)音
声の高さは変化せず、速度が速くなっている、(2)音
声の自然性がそこなわれていない、(3)各音韻を聞き
取ることができる、(4)雑音性の音はない、という特
徴があった。
[0027] Thus given amplitude wavelet coefficients | approaching accordance repetition of the process | X k (n, j) | of Y (n, j) | amplitude wavelet coefficients starting from the random number to the estimated signal x (l) It is understood that it will continue. The waveform of the final estimated signal x (l) is shown in FIG. 3B. It can be seen that FIG. 3B is similar to FIG. 3A in that the time axis is half and the waveform is similar, and thus the time axis of the speech waveform can be compressed. When actually listening to the compressed voice of FIG. 3B, (1) the pitch of the voice does not change and the speed increases, (2) the naturalness of the voice is not impaired, and (3) each phoneme It was characterized by being audible (4) no noisy sounds.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ウェーブレット変換の理論をその基本操作に含み、与え
られたウェーブレット係数に近づくような制約条件を課
した繰り返し処理を行うことにより、与えられたウェー
ブレット係数と対応した信号を推定することができ、し
かも人間の聴覚機構の動作原理にも相当する変換である
ため、音声信号に適用すると、編集、加工操作された信
号は人間にとって自然に聞こえる効果がある。請求項2
の発明によれば請求項1の発明よりも計算量が大幅に削
減でき、使用するメモリ容量も小さくなる。
As described above, according to the present invention,
By including the theory of wavelet transform in its basic operation and performing iterative processing that imposes a constraint condition that approaches the given wavelet coefficient, it is possible to estimate the signal corresponding to the given wavelet coefficient and Since the conversion is also equivalent to the operating principle of the auditory mechanism, when applied to a voice signal, the edited and processed signal has the effect of being heard naturally by humans. Claim 2
According to the invention of (1), the amount of calculation can be significantly reduced and the memory capacity to be used is smaller than that of the invention of claim 1.

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

【図1】請求項1の発明の実施例を示す流れ図。FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the invention of claim 1;

【図2】請求項2の発明の実施例を示す流れ図。FIG. 2 is a flow chart showing an embodiment of the invention of claim 2;

【図3】Bは音声波形を示す図、AはBの波形を図2の
実施例を適用して時間圧縮した波形を示す図である。
3B is a diagram showing a voice waveform, and FIG. 3A is a diagram showing a waveform obtained by time-compressing the waveform of B by applying the embodiment of FIG.

【図4】繰り返し処理により仮り推定信号のウェーブレ
ット係数が与えられたウェーブレット係数に近づく様子
を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing how the wavelet coefficient of the temporary estimation signal approaches a given wavelet coefficient by iterative processing.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 仮り推定信号をウェーブレット変換する
第1処理と、 そのウェーブレット変換して得られたウェーブレット係
数と、与えられたウェーブレット係数との差の2乗が所
定値以下か否かを判定する第2処理と、 その第2処理で所定値以上と判定されると、上記差の2
乗を最小とする信号を演算して、次の仮り推定信号とす
る第3処理と、 上記第1,第2および第3処理を繰り返し、上記第2処
理において上記差の2乗が所定値以下と判定されると、
その時の仮り推定信号を上記与えられたウェーブレット
係数に対する推定信号とする第4処理と、 からなる信号処理方法。
1. A first process of wavelet transforming a temporary estimated signal and determining whether a square of a difference between a wavelet coefficient obtained by the wavelet transform and a given wavelet coefficient is a predetermined value or less. If the second process and the second process determines that the value is equal to or more than the predetermined value, the difference of 2 is obtained.
The third process for calculating the signal that minimizes the power to obtain the next temporary estimated signal and the first, second, and third processes are repeated, and in the second process, the square of the difference is equal to or less than a predetermined value. If it is determined that
A signal processing method comprising: a fourth process of using a temporary estimated signal at that time as an estimated signal for the given wavelet coefficient.
【請求項2】 仮り推定信号をウェーブレット変換する
第1処理と、 そのウェーブレット変換して得られたウェーブレット係
数が与えられたウェーブレット係数に十分近いか否かを
判定する第2処理と、 その第2処理で十分近いと判定されないと、上記第1処
理で得られたウェーブレット係数の振幅を上記与えられ
たウェーブレット係数の振幅で置換する第3処理と、 その第3処理で置換されたウェーブレット係数を逆ウェ
ーブレット変換し、得られた信号を次の仮り推定信号と
する第4処理と、 上記第1,第2,第3および第4処理を繰り返し、上記
第2処理において十分近いと判定されると、その時の仮
り推定信号を上記与えられたウェーブレット係数に対す
る推定信号とする第5処理と、 からなる信号処理方法。
2. A first process of wavelet transforming a temporary estimated signal, a second process of determining whether a wavelet coefficient obtained by the wavelet transform is sufficiently close to a given wavelet coefficient, and a second process thereof. If it is not determined that the wavelet coefficients are sufficiently close in the processing, a third processing for replacing the amplitude of the wavelet coefficient obtained in the first processing with the amplitude of the given wavelet coefficient, and the wavelet coefficient replaced in the third processing are reversed. If it is determined in the second process that the fourth process in which the signal obtained by the wavelet transformation and the obtained signal is the next temporary estimated signal and the first, second, third and fourth processes are repeated are sufficiently close to each other in the second process, A signal processing method comprising: a fifth process of using the provisional estimated signal at that time as an estimated signal for the given wavelet coefficient.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112899692A (en) * 2021-01-15 2021-06-04 福州大学 Pipeline anticorrosive coating tiny damage point positioning method based on stationary wavelet transform

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