JPH0636159B2 - ピツチ検出器 - Google Patents
ピツチ検出器Info
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- JPH0636159B2 JPH0636159B2 JP61299895A JP29989586A JPH0636159B2 JP H0636159 B2 JPH0636159 B2 JP H0636159B2 JP 61299895 A JP61299895 A JP 61299895A JP 29989586 A JP29989586 A JP 29989586A JP H0636159 B2 JPH0636159 B2 JP H0636159B2
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 28
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
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- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L25/00—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00
- G10L25/90—Pitch determination of speech signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、音声の基本ピッチ周波数を求めるピッチ検出
器に関し、特に、音声のスペクトル情報・基本ピッチ周
波数情報等を伝送パラメータとする音声分析合成装置の
ピッチ検出器に関するものである。
器に関し、特に、音声のスペクトル情報・基本ピッチ周
波数情報等を伝送パラメータとする音声分析合成装置の
ピッチ検出器に関するものである。
デジタル伝送系統で音声伝送を行なう場合に、情報量の
圧縮または秘話を行なうために、線形予測符号化方式な
どのように、音声信号のスペクトル情報・音声無音情報
・基本ピッチ周波数・音声振幅情報等の音声を形成して
いる基本パラメータのみを一定時間毎に抽出し、量子化
伝送し、受信側で再生する方法が知られている。たとえ
ば、音声信号を“２４００”ビット毎秒のデジタル信号
に帯域圧縮する場合に基本パラメータを抽出する単位で
あるフレーム時間を“２０”ミリ秒に設定すると、
“１”フレーム当たりのビット割当ては“４８”ビット
になる。
圧縮または秘話を行なうために、線形予測符号化方式な
どのように、音声信号のスペクトル情報・音声無音情報
・基本ピッチ周波数・音声振幅情報等の音声を形成して
いる基本パラメータのみを一定時間毎に抽出し、量子化
伝送し、受信側で再生する方法が知られている。たとえ
ば、音声信号を“２４００”ビット毎秒のデジタル信号
に帯域圧縮する場合に基本パラメータを抽出する単位で
あるフレーム時間を“２０”ミリ秒に設定すると、
“１”フレーム当たりのビット割当ては“４８”ビット
になる。
スペクトル情報とは、線形予測符号化方式の場合は予測
係数、偏自己相関方式の場合はパコール係数、また線ス
ペクトル対分析方式の場合はＬＳＰ係数と呼ばれ、音声
の音韻情報をそれぞれ表現したものである。有声無声情
報とは、分析フレームが有音声フレームか無音声フレー
ムかで、音声合成時に音源を選択するために用いる情報
である。基本ピッチ周波数とは、有音声フレームに求め
られる音声の基本周波数であり、合成時には有音声源の
パルス間隔になる。また振幅情報とは、入力音声の電力
を表わす情報で、通常、入力音声の平均振幅およびスペ
クトル情報抽出時の予測残差振幅の積で示される。
係数、偏自己相関方式の場合はパコール係数、また線ス
ペクトル対分析方式の場合はＬＳＰ係数と呼ばれ、音声
の音韻情報をそれぞれ表現したものである。有声無声情
報とは、分析フレームが有音声フレームか無音声フレー
ムかで、音声合成時に音源を選択するために用いる情報
である。基本ピッチ周波数とは、有音声フレームに求め
られる音声の基本周波数であり、合成時には有音声源の
パルス間隔になる。また振幅情報とは、入力音声の電力
を表わす情報で、通常、入力音声の平均振幅およびスペ
クトル情報抽出時の予測残差振幅の積で示される。
上述した従来の音声分析合成装置に用いられるピッチ検
出器は、入力音声波形または入力音声より逆フィルタで
求めた残差波形の自己相関関数の最大値または平均振幅
差関数（ＡＭＤＦ）の最少値によりピッチを検出してい
た。特に、残差波形を用いる方法は、入力音声のスペク
トルオンベロープを取り除き、音帯駆動波形のインパル
スが第３図(b)に示すように顕著に現れるため、入力音
声波形から直接求める方法に比べ性能が優れている。第
３図(a)は原波形であり、第３図(a)，(b)の横軸の時間
目盛りは１目盛り４ｍｓである。
出器は、入力音声波形または入力音声より逆フィルタで
求めた残差波形の自己相関関数の最大値または平均振幅
差関数（ＡＭＤＦ）の最少値によりピッチを検出してい
た。特に、残差波形を用いる方法は、入力音声のスペク
トルオンベロープを取り除き、音帯駆動波形のインパル
スが第３図(b)に示すように顕著に現れるため、入力音
声波形から直接求める方法に比べ性能が優れている。第
３図(a)は原波形であり、第３図(a)，(b)の横軸の時間
目盛りは１目盛り４ｍｓである。
しかしながら、入力音声波形が逆フィルタの利得が非常
に高くなる正弦波のような波形である場合、第４図(b)
に示すように残差波形は白色雑音的になり、顕著なイン
パルスは見られず、自己相関等の手段を用いてもピッチ
を検出することは困難になるという欠点があった。第４
図(a)は原波形であり、第４図(a)，(b)の横軸の時間目
盛りは１目盛り４ｍｓである。
に高くなる正弦波のような波形である場合、第４図(b)
に示すように残差波形は白色雑音的になり、顕著なイン
パルスは見られず、自己相関等の手段を用いてもピッチ
を検出することは困難になるという欠点があった。第４
図(a)は原波形であり、第４図(a)，(b)の横軸の時間目
盛りは１目盛り４ｍｓである。
このような欠点を除去するために本発明は、次数制御さ
れたスペクトル情報を係数とする逆フィルタにより入力
音声の残差を求める残差算出手段と、この残差算出手段
の出力の自己相関係数を求める相関演算手段と、この相
関演算手段の出力の最大値を検出し，これを基に入力音
声のピッチを出力する基本ピッチ算出手段と、入力音声
のスペクトル情報を抽出し，これから求まる平均予測残
差により逆フィルタの次数を制御する制御手段とを設け
るようにしたものである。
れたスペクトル情報を係数とする逆フィルタにより入力
音声の残差を求める残差算出手段と、この残差算出手段
の出力の自己相関係数を求める相関演算手段と、この相
関演算手段の出力の最大値を検出し，これを基に入力音
声のピッチを出力する基本ピッチ算出手段と、入力音声
のスペクトル情報を抽出し，これから求まる平均予測残
差により逆フィルタの次数を制御する制御手段とを設け
るようにしたものである。
また別発明として、音声データを入力し，スペクトル情
報の抽出を行ない，平均予測残差を計算し，この平均予
測残差が予め設定された値より小さくなるまで逐次繰返
し計算を行ない，予め設定された値より小さくなった時
の逐次繰返し計算の回数を出力する制御手段と、前記回
数をパラメータとして音声データに対する逆フィルタ計
算を行ない残差を算出する残差算出手段と、残差の自己
相関係数を求める相関演算手段と、自己相関係数により
音声の基本ピッチを求める基本ピッチ算出手段とを設け
るようにしたものである。
報の抽出を行ない，平均予測残差を計算し，この平均予
測残差が予め設定された値より小さくなるまで逐次繰返
し計算を行ない，予め設定された値より小さくなった時
の逐次繰返し計算の回数を出力する制御手段と、前記回
数をパラメータとして音声データに対する逆フィルタ計
算を行ない残差を算出する残差算出手段と、残差の自己
相関係数を求める相関演算手段と、自己相関係数により
音声の基本ピッチを求める基本ピッチ算出手段とを設け
るようにしたものである。
本発明においては、求められたスペクトルパラメータの
平均予測残差によって、逆フィルタに使用されるスペク
トルパラメータ次数が制限される。
平均予測残差によって、逆フィルタに使用されるスペク
トルパラメータ次数が制限される。
本発明に係わるピッチ検出器の一実施例を第１図に示
す。第１図において、１は音声入力端子、２は入力音声
のスペクトル情報を抽出する抽出手段としてのスペクト
ル抽出回路、３は平均予測残差を算出する予測残差算出
回路、４はスペクトル情報から求まる平均予測残差によ
り逆フィルタの次数を制御する次数制御回路、５は次数
制御されたスペクトル情報を係数とする逆フィルタによ
り入力音声の残差を求める残差算出手段としての逆フィ
ルタ、６は相関演算回路、７は残差の相関関数により入
力音声の基本ピッチを求める基本ピッチ算出手段として
の最大検出回路、８はピッチ出力端子である。
す。第１図において、１は音声入力端子、２は入力音声
のスペクトル情報を抽出する抽出手段としてのスペクト
ル抽出回路、３は平均予測残差を算出する予測残差算出
回路、４はスペクトル情報から求まる平均予測残差によ
り逆フィルタの次数を制御する次数制御回路、５は次数
制御されたスペクトル情報を係数とする逆フィルタによ
り入力音声の残差を求める残差算出手段としての逆フィ
ルタ、６は相関演算回路、７は残差の相関関数により入
力音声の基本ピッチを求める基本ピッチ算出手段として
の最大検出回路、８はピッチ出力端子である。
次に、このように構成されたピッチ検出器の動作につい
て説明する。音声入力端子１より入力された音声は、パ
コール分析器のようなスペクトル抽出回路２に入力され
る。予測残差算出回路３において、スペクトルパラメー
タよりこのパラメータ群の持つ平均予測残差が計算さ
れ、次数制御回路４の制御入力信号となる。次数制御回
路４において、制御入力信号である平均予測残差が小さ
い場合、逆フィルタの利得が大きくなるため、スペクト
ルパラメータの次数は小さくなるように制御される。逆
フィルタ５においては、次数制限されたスペクトルパラ
メータを係数とする逆フィルタにより残差が求められ
る。相関演算回路６において残差の自己相関演算を行な
った後、最大検出回路７においてピッチ決定が行なわれ
る。求められた基本ピッチ周波数はピッチ出力端子８よ
り出力される。
て説明する。音声入力端子１より入力された音声は、パ
コール分析器のようなスペクトル抽出回路２に入力され
る。予測残差算出回路３において、スペクトルパラメー
タよりこのパラメータ群の持つ平均予測残差が計算さ
れ、次数制御回路４の制御入力信号となる。次数制御回
路４において、制御入力信号である平均予測残差が小さ
い場合、逆フィルタの利得が大きくなるため、スペクト
ルパラメータの次数は小さくなるように制御される。逆
フィルタ５においては、次数制限されたスペクトルパラ
メータを係数とする逆フィルタにより残差が求められ
る。相関演算回路６において残差の自己相関演算を行な
った後、最大検出回路７においてピッチ決定が行なわれ
る。求められた基本ピッチ周波数はピッチ出力端子８よ
り出力される。
第２図は第１図に示すピッチ検出器をマイクロプロセッ
サで実施した実施例のフローチャートである。上記マイ
クロブロセッサの動作を第２図を用いて説明する。まず
ステップ１１において、音声データｘ(0)，・・・，ｘ
(N-1)がマイクロプロセッサに入力される。入力データ
ｘ(1)，・・・，ｘ(N-1)を用い、ダービン(Durbin)法に
よってパコール係数の計算が行なわれる。すなわちステ
ップ１２において自己相関関数（Ｒ０，・・・，ＲＰ）
が求められる。以下ステップ１３〜ステップ１９から成
る一連の計算をインデックスｎの値を逐次増加しながら
繰返し演算を行ない、各回毎に平均予測残差Ｅｎを算出
する。
サで実施した実施例のフローチャートである。上記マイ
クロブロセッサの動作を第２図を用いて説明する。まず
ステップ１１において、音声データｘ(0)，・・・，ｘ
(N-1)がマイクロプロセッサに入力される。入力データ
ｘ(1)，・・・，ｘ(N-1)を用い、ダービン(Durbin)法に
よってパコール係数の計算が行なわれる。すなわちステ
ップ１２において自己相関関数（Ｒ０，・・・，ＲＰ）
が求められる。以下ステップ１３〜ステップ１９から成
る一連の計算をインデックスｎの値を逐次増加しながら
繰返し演算を行ない、各回毎に平均予測残差Ｅｎを算出
する。
ステップ１６において平均予測残差ＥｎとＥ０すなわち
Ｒ０との比Ｅｎ／Ｅ０が、予めゼロと１の間の値たとえ
ば0.1に設定される閾値Ｅｔｈと比較され、Ｅｎ／Ｅ０
がＥｔｈより小さいならばループを出て、ステップ２０
の計算へ移行する。Ｅｎ／Ｅ０がＥｔｈより小さくなら
ないときはステップ１７でｎ＝Ｐのときにループから出
てステップ２０へ移行する。ステップ２０においては、
ステップ１６あるいはステップ１７から出たときのｎの
値を最大次数Ｐｎとする。
Ｒ０との比Ｅｎ／Ｅ０が、予めゼロと１の間の値たとえ
ば0.1に設定される閾値Ｅｔｈと比較され、Ｅｎ／Ｅ０
がＥｔｈより小さいならばループを出て、ステップ２０
の計算へ移行する。Ｅｎ／Ｅ０がＥｔｈより小さくなら
ないときはステップ１７でｎ＝Ｐのときにループから出
てステップ２０へ移行する。ステップ２０においては、
ステップ１６あるいはステップ１７から出たときのｎの
値を最大次数Ｐｎとする。
上記ステップ１２〜ステップ２０までの一連の動作によ
り第１図のスペクトル抽出回路２，予測残差算出回路３
および次数制御回路４の行なう動作を１つの処理で行な
う。
り第１図のスペクトル抽出回路２，予測残差算出回路３
および次数制御回路４の行なう動作を１つの処理で行な
う。
次にステップ２１において、上記のＰｎをパラメータと
して入力データｘ(1)，・・・，ｘ(N-1)に対する逆フィ
ルタ計算を行ない、残差ｙ(m)（１≦ｍ≦Ｎ−１）を算
出する。この機能は第１図の逆フィルタ５の機能に対応
する。
して入力データｘ(1)，・・・，ｘ(N-1)に対する逆フィ
ルタ計算を行ない、残差ｙ(m)（１≦ｍ≦Ｎ−１）を算
出する。この機能は第１図の逆フィルタ５の機能に対応
する。
次にステップ２２において、ｙ(m)の自己相関計算を行
ない、相関係数ｒｉ（１≦ｉ≦ｉｍａｘ）を計算する。
この機能は第１図の相関演算回路６の機能に対応する。
ない、相関係数ｒｉ（１≦ｉ≦ｉｍａｘ）を計算する。
この機能は第１図の相関演算回路６の機能に対応する。
次にステップ２３において、ｒｉの最大値ｒｉｐを検出
する。この最大値ｒｉｐの添字ｉＰがピッチとしてマイ
クロプロセッサの出力となる。この機能は第１図の最大
検出回路７の機能に対応する。
する。この最大値ｒｉｐの添字ｉＰがピッチとしてマイ
クロプロセッサの出力となる。この機能は第１図の最大
検出回路７の機能に対応する。
以上説明したように本発明は、ステップ情報から求まる
平均予測残差により逆フィルタの次数を制御する制御手
段を設けることにより、求められたスペクトルパラメー
タの平均予測残差によって逆フィルタに使用されるスペ
クトルパラメータ次数を制限することができ、正弦波の
ように非常に予測利得の高い入力信号においても、安定
して基本ピッチを検出できる効果がある。
平均予測残差により逆フィルタの次数を制御する制御手
段を設けることにより、求められたスペクトルパラメー
タの平均予測残差によって逆フィルタに使用されるスペ
クトルパラメータ次数を制限することができ、正弦波の
ように非常に予測利得の高い入力信号においても、安定
して基本ピッチを検出できる効果がある。
第１図は本発明に係わるピッチ検出器の一実施例を示す
系統図、第２図は第１図のピッチ検出器をマイクロプロ
セッサで実施した実施例のフローチャート、第３図およ
び第４図は従来のピッチ検出器における信号波形を説明
するための波形図である。 １…音声入力端子、２…スペクトル抽出回路、３…予測
残差算出回路、４…次数制御回路、５…逆フィルタ、６
…相関演算回路、７…最大検出回路、８…ピッチ出力端
子。
系統図、第２図は第１図のピッチ検出器をマイクロプロ
セッサで実施した実施例のフローチャート、第３図およ
び第４図は従来のピッチ検出器における信号波形を説明
するための波形図である。 １…音声入力端子、２…スペクトル抽出回路、３…予測
残差算出回路、４…次数制御回路、５…逆フィルタ、６
…相関演算回路、７…最大検出回路、８…ピッチ出力端
子。
Claims (4)
- 【請求項１】次数制御されたスペクトル情報を係数とす
る逆フィルタにより入力音声の残差を求める残差算出手
段と、この残差算出手段の出力の自己相関係数を求める
相関演算手段と、この相関演算手段の出力の最大値を検
出し，これを基に前記入力音声のピッチを出力する基本
ピッチ算出手段と、前記入力音声のスペクトル情報を抽
出し，これから求まる平均予測残差により前記逆フィル
タの次数を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
るピッチ検出器。 - 【請求項２】制御手段は、入力音声のスペクトル情報を
抽出するスペクトル抽出回路と、このスペクトル抽出回
路の出力に基づき平均予測残差を求める予測残差算出回
路と、前記スペクトル抽出回路と前記予測残差算出回路
の出力とに基づき前記逆フィルタの次数を制御する信号
を発生する次数制御回路とから成ることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のピッチ検出器。 - 【請求項３】音声データを入力し，スペクトル情報の抽
出を行ない，平均予測残差を計算し，この平均予測残差
が予め設定された値より小さくなるまで逐次繰返し計算
を行ない，予め設定された値より小さくなった時の逐次
繰返し計算の回数を出力する制御手段と、前記回数をパ
ラメータとして前記音声データに対する逆フィルタ計算
を行ない残差を算出する残差算出手段と、前記残差の自
己相関係数を求める相関演算手段と、前記自己相関係数
により前記音声の基本ピッチを求める基本ピッチ算出手
段とを備えたことを特徴とするピッチ検出器。 - 【請求項４】スペクトル情報はパコール係数であること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のピッチ検出
器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28306685 | 1985-12-18 | ||
| JP60-283066 | 1985-12-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62229200A JPS62229200A (ja) | 1987-10-07 |
| JPH0636159B2 true JPH0636159B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=17660759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61299895A Expired - Lifetime JPH0636159B2 (ja) | 1985-12-18 | 1986-12-18 | ピツチ検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4845753A (ja) |
| JP (1) | JPH0636159B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL84902A (en) * | 1987-12-21 | 1991-12-15 | D S P Group Israel Ltd | Digital autocorrelation system for detecting speech in noisy audio signal |
| US6006174A (en) * | 1990-10-03 | 1999-12-21 | Interdigital Technology Coporation | Multiple impulse excitation speech encoder and decoder |
| DE69231266T2 (de) * | 1991-08-09 | 2001-03-15 | Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven | Verfahren und Gerät zur Manipulation der Dauer eines physikalischen Audiosignals und eine Darstellung eines solchen physikalischen Audiosignals enthaltendes Speichermedium |
| DE69228211T2 (de) * | 1991-08-09 | 1999-07-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven | Verfahren und Apparat zur Handhabung von Höhe und Dauer eines physikalischen Audiosignals |
| JP3248981B2 (ja) * | 1992-06-02 | 2002-01-21 | 松下電器産業株式会社 | 計算機 |
| US5933801A (en) * | 1994-11-25 | 1999-08-03 | Fink; Flemming K. | Method for transforming a speech signal using a pitch manipulator |
| KR100217372B1 (ko) * | 1996-06-24 | 1999-09-01 | 윤종용 | 음성처리장치의 피치 추출방법 |
| DK1326479T4 (en) * | 1997-04-16 | 2018-09-03 | Semiconductor Components Ind Llc | Method and apparatus for noise reduction, especially in hearing aids. |
| KR100440973B1 (ko) * | 2002-08-01 | 2004-07-21 | 삼성전자주식회사 | 신호간 상관계수 결정 장치 및 방법과 이를 이용한 신호피치 결정 장치 및 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5918717B2 (ja) * | 1979-02-28 | 1984-04-28 | ケイディディ株式会社 | 適応形ピツチ抽出方式 |
| US4561102A (en) * | 1982-09-20 | 1985-12-24 | At&T Bell Laboratories | Pitch detector for speech analysis |
| US4701954A (en) * | 1984-03-16 | 1987-10-20 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Multipulse LPC speech processing arrangement |
-
1986
- 1986-12-18 US US06/943,217 patent/US4845753A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-12-18 JP JP61299895A patent/JPH0636159B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4845753A (en) | 1989-07-04 |
| JPS62229200A (ja) | 1987-10-07 |
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