JPH1078791A - Pitch converter - Google Patents
Pitch converterInfo
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- JPH1078791A JPH1078791A JP8233306A JP23330696A JPH1078791A JP H1078791 A JPH1078791 A JP H1078791A JP 8233306 A JP8233306 A JP 8233306A JP 23330696 A JP23330696 A JP 23330696A JP H1078791 A JPH1078791 A JP H1078791A
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- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、音声信号のピッ
チ変換に用いられるピッチ変換器に関する。The present invention relates to a pitch converter used for converting a pitch of an audio signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】音声信号を取り扱う分野では、音声信号
のピッチを上下させるピッチ変換器がよく用いられる。
例えば近年のカラオケ装置には、このようなピッチ変換
器を利用することにより、マイクロホンを介して入力さ
れる歌唱音声のピッチを変更し、当該歌唱音声とともに
協和音を構成するハーモニー音を生成する機能を備えた
ものが多い。2. Description of the Related Art In the field of handling audio signals, pitch converters for raising and lowering the pitch of audio signals are often used.
For example, in recent karaoke apparatuses, by using such a pitch converter, a function of changing the pitch of a singing voice input via a microphone and generating a harmony sound that forms a consonant with the singing voice. Many are equipped with.
【0003】従来、このようなピッチ変換器として、処
理対象たる音声波形を時間軸方向に伸縮してピッチ変換
を行うものと、音声波形から音素波形を切り出して再合
成することによりピッチ変換を行うものの2種類があっ
た。以下、これらのピッチ変換器の概要を説明する。Conventionally, such a pitch converter performs pitch conversion by expanding and contracting a speech waveform to be processed in the time axis direction, and performs pitch conversion by cutting out and resynthesizing a phoneme waveform from the speech waveform. There were two types of things. The outline of these pitch converters will be described below.
【0004】A.音声波形を時間軸方向に伸縮してピッ
チ変換を行うピッチ変換器 図2はこのピッチ変換器の一構成例を示すものである。
このピッチ変換器は、図示のように、メモリ1と、乗算
器2および3と、加算器4により構成されている。A. Pitch converter for performing pitch conversion by expanding and contracting an audio waveform in the time axis direction FIG. 2 shows an example of the configuration of this pitch converter.
This pitch converter comprises a memory 1, multipliers 2 and 3, and an adder 4, as shown.
【0005】このピッチ変換器には、処理対象である音
声波形の時系列サンプルデータが一定のサンプルレート
で供給され、このようにして供給されるサンプルデータ
がメモリ1に順次書き込まれてゆく。そして、このサン
プルデータの書込みと並行し、既に書き込まれたサンプ
ルデータの読み出しが行われる。ここで、サンプルデー
タの読み出しは、書込み速度に対し、所望のピッチ変換
比(変換前の音声波形のピッチに対する変換後の音声波
形のピッチの比)を乗じた速度で行われる。従って、元
の音声波形を上記ピッチ変換比に従って時間軸方向に圧
縮あるいは伸張した音声波形を表すサンプルデータがメ
モリ1から読み出されることとなる。このピッチ変換器
は、基本的にはこのような原理に基づいて音声波形のピ
ッチ変換を行うものである。[0005] The pitch converter is supplied with time-series sample data of the audio waveform to be processed at a fixed sample rate, and the sample data thus supplied is sequentially written into the memory 1. Then, in parallel with the writing of the sample data, reading of the already written sample data is performed. Here, the reading of the sample data is performed at a speed obtained by multiplying the writing speed by a desired pitch conversion ratio (the ratio of the pitch of the converted speech waveform to the pitch of the converted speech waveform). Therefore, the sample data representing the voice waveform obtained by compressing or expanding the original voice waveform in the time axis direction according to the pitch conversion ratio is read from the memory 1. This pitch converter basically performs pitch conversion of a speech waveform based on such a principle.
【0006】ところで、処理対象である音声波形の持続
時間は比較的長時間に及び、その時系列サンプルデータ
は一般的に膨大なデータ長を有している。このため、メ
モリ1をリングバッファとして使用する方法、すなわ
ち、メモリ1内の記憶エリアに対しサンプルデータを巡
回的に繰り返し書込み、この書込み動作を追いかける形
でサンプルデータを順次取り出す方法を採るのが一般的
である。The duration of a speech waveform to be processed is relatively long, and the time-series sample data generally has a huge data length. For this reason, a method of using the memory 1 as a ring buffer, that is, a method of cyclically and repeatedly writing sample data to a storage area in the memory 1 and sequentially extracting the sample data in a manner following this write operation is generally adopted. It is a target.
【0007】ところが、ピッチ変換の動作においては、
書込み速度と異なった読み出し速度でサンプルデータの
読み出しが行われるため、書込みアドレスと読み出しア
ドレスのずれが次第に大きくなってゆく。そして、サン
プルデータの書込みおよび読み出しを行う期間が一定限
度を越えて長引くと、あるサンプルデータをメモリ1か
ら読み出そうとしても、その時点では当該サンプルデー
タが別のサンプルデータによって既に書き換えられてし
まっており、読み出すことができないという状態が生じ
てしまうこととなる。However, in the pitch conversion operation,
Since the sample data is read at a reading speed different from the writing speed, the difference between the writing address and the reading address gradually increases. If the period for writing and reading sample data is longer than a certain limit, even if an attempt is made to read certain sample data from the memory 1, the sample data has already been rewritten by another sample data at that point. As a result, a state occurs in which reading cannot be performed.
【0008】このような不都合を回避するため、図2に
示すピッチ変換器においては、一定周期毎に読み出しア
ドレスを書込みアドレスに一致させるアドレス制御を行
い、このアドレス制御の下でメモリ1内のサンプルデー
タの読み出しを行っている。ここで、図3を参照し、こ
の動作について説明する。In order to avoid such inconveniences, the pitch converter shown in FIG. 2 performs an address control for making the read address coincide with the write address at regular intervals, and performs sample control in the memory 1 under this address control. Data is being read. Here, this operation will be described with reference to FIG.
【0009】まず、図3(a)はメモリ1に書き込まれ
たサンプルデータに対応した入力音声波形を示してい
る。そして、図3(b)に示す波形W1は、上記アドレ
ス制御の下でメモリ1から読み出されるサンプルデータ
に対応した音声波形を示している。この例では、元の音
声波形のサンプルデータ(図3(a)参照)が書込み時
よりも遅い速度でメモリ1から読み出され、元の音声波
形を時間軸方向に引き延ばしたもののサンプルデータ
(図3(b)参照)がメモリ1から読み出される様子が
示されている。そして、図3(a)における区間A1の
各サンプルデータは図3(b)における区間A1’の各
サンプルデータに対応している。この例では、区間A1
に対応したサンプルデータの読み出しが行われた時点で
読み出しアドレスを書込みアドレスに一致させる制御が
行われ(※印)、次の区間A2に対応したサンプルデー
タの書込みおよび読み出しが行われている。First, FIG. 3A shows an input voice waveform corresponding to the sample data written in the memory 1. The waveform W 1 shown in FIG. 3 (b) shows the voice waveform corresponding to sample data read from the memory 1 under the address control. In this example, the sample data of the original audio waveform (see FIG. 3A) is read from the memory 1 at a slower speed than at the time of writing, and the original audio waveform is expanded in the time axis direction. 3 (b) is read from the memory 1. Then, each sample data of the section A 1 in FIG. 3 (a) corresponds to each sample data of the section A 1 'in FIG. 3 (b). In this example, the section A 1
Control to match the read address to the write address is performed when the read is performed for the sample data corresponding (※ mark), writing and reading of sample data corresponding to the next segment A 2 it has been made to.
【0010】ところで、このように読み出しアドレスを
書込みアドレスに一致させる制御が周期的に行われる
と、この制御が行われた時点でメモリ1から読み出され
る音声波形に不連続点が発生してしまう。そこで、図2
に示すピッチ変換器では、以下説明する方法により、不
連続点の目立たない滑らかな音声波形のサンプルデータ
を生成している。By the way, when the control for matching the read address to the write address is performed periodically, a discontinuity point occurs in the audio waveform read from the memory 1 at the time when the control is performed. Therefore, FIG.
In the pitch converter shown in (1), sample data of a smooth speech waveform with no noticeable discontinuities is generated by the method described below.
【0011】まず、図2に示すピッチ変換器において
は、上記サンプルデータの読み出しと並行し、さらにサ
ンプルデータの読み出しが行われる。このサンプルデー
タの読み出しにおいては、上記のアドレス制御の場合よ
りも半周期相当ずれたタイミングで読み出しアドレスを
書込みアドレスに一致させる制御が繰り返される(※
印)。図3(c)に示す波形W2は、このようにしてメ
モリ1から読み出されるサンプルデータに対応した音声
波形を示すものである。First, in the pitch converter shown in FIG. 2, the reading of the sample data is performed in parallel with the reading of the sample data. In the reading of this sample data, the control of matching the read address with the write address is repeated at a timing shifted by a half cycle from the address control described above (*
mark). Waveform W 2 shown in FIG. 3 (c) shows a speech waveform corresponding to sample data read from the memory 1 in this way.
【0012】このようにして相互に半周期ずれたタイミ
ングで不連続点が現れる音声波形W1およびW2の各サン
プルデータがメモリ1から並行して読み出され、乗算器
2および3に供給される。そして、各乗算器2および3
よって各サンプルデータに乗算係数が各々乗じられ、各
乗算結果が加算器4によって加算され、最終的なサンプ
ルデータとして出力される。この際、不連続点の近傍の
サンプルデータに対しては0が乗算されるように、乗算
器2および3の各乗算係数を連続的かつ滑らかに変化さ
せる制御が行われる。いわゆるクロスフェードである。
この動作により所望のピッチを有し、かつ、不連続点の
目立たない音声波形のサンプルデータが得られる。The sample data of the audio waveforms W 1 and W 2 at which discontinuities appear at timings shifted from each other by a half cycle are read in parallel from the memory 1 and supplied to the multipliers 2 and 3. You. And each of the multipliers 2 and 3
Accordingly, each sample data is multiplied by a multiplication coefficient, and each multiplication result is added by the adder 4 and output as final sample data. At this time, control is performed to continuously and smoothly change the multiplication coefficients of the multipliers 2 and 3 so that the sample data near the discontinuous point is multiplied by 0. This is a so-called crossfade.
By this operation, sample data of a voice waveform having a desired pitch and inconspicuous discontinuities can be obtained.
【0013】B.音声波形から音素波形を切り出して再
合成するピッチ変換器 図4はこのピッチ変換器の構成例を示すものである。こ
のピッチ変換器は、波形切り出し部11と再合成部12
により構成されている。B. Pitch converter for extracting and resynthesizing a phoneme waveform from a speech waveform FIG. 4 shows a configuration example of this pitch converter. This pitch converter includes a waveform cutout unit 11 and a re-synthesis unit 12.
It consists of.
【0014】処理対象たる音声波形の時系列サンプルデ
ータは、波形切り出し部11に取り込まれ、音素波形の
サンプルデータが切り出される。この音素波形のサンプ
ルデータの切り出しは、例えば音声波形のピッチを検出
し、その2ピッチ周期分の長さのハニングウィンドウを
音声波形をサンプルデータ列に乗じるという処理により
行うことができる。The time series sample data of the audio waveform to be processed is taken into the waveform extracting section 11, and the sample data of the phoneme waveform is extracted. The extraction of the sample data of the phoneme waveform can be performed by, for example, a process of detecting the pitch of the audio waveform and multiplying the sample waveform by the Hanning window having a length of two pitch periods.
【0015】このようにして得られた音素波形のサンプ
ルデータ列が、再合成部12により繰り返し出力され
る。この音素波形のサンプルデータ列の出力は、元の音
声波形のピッチに対し、要求されるピッチ変換比の逆数
を乗じたピッチ周期で行われる。これにより、ピッチ変
換のなされた音声波形のサンプルデータが得られる。The sample data sequence of the phoneme waveform obtained in this manner is repeatedly output by the resynthesizer 12. The output of the sample data sequence of the phoneme waveform is performed at a pitch cycle obtained by multiplying the pitch of the original speech waveform by the reciprocal of the required pitch conversion ratio. As a result, sample data of the pitch-converted audio waveform is obtained.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した2
種類のピッチ変換器のうち音声波形を時間軸方向に伸縮
してピッチ変換を行うピッチ変換器によれば、音声波形
のフォルマント周波数がピッチと同じ比率で増減されて
しまうため、音声波形の声質まで変更されることとな
る。一方、音声波形から音素波形を切り出して再合成す
るピッチ変換器は、音声波形のフォルマントは変化せ
ず、ピッチのみが変更される。By the way, the above-mentioned 2
According to the pitch converter that performs pitch conversion by expanding and contracting the audio waveform in the time axis direction among the pitch converters of the type, the formant frequency of the audio waveform is increased or decreased at the same ratio as the pitch. Will be changed. On the other hand, a pitch converter that extracts a phoneme waveform from a speech waveform and resynthesizes the speech waveform does not change the formant of the speech waveform, but changes only the pitch.
【0017】この発明は、以上説明したピッチ変換器の
特徴を活かし、音声波形に対し、フォルマントの変更お
よびピッチの変更を独立に加えることができるピッチ変
換器を提供することを目的としている。An object of the present invention is to provide a pitch converter that can independently change the formant and the pitch of an audio waveform by utilizing the features of the pitch converter described above.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】この発明は、音声波形か
ら音素波形を切り出し、この音素波形を第1の制御信号
に対応した周期で繰り返し出力する第1のピッチ変換手
段と、前記第1のピッチ変換手段の入力側または出力側
に接続される手段であって、音声波形を第2の制御信号
に対応した比率で時間軸方向に伸縮して出力する第2の
ピッチ変換手段と、所望のピッチ変換比およびフォルマ
ント周波数の変換比に対応して前記第1の制御信号およ
び第2の制御信号を出力する制御手段とを具備すること
を特徴とするピッチ変換器を要旨とする。According to the present invention, there is provided a first pitch conversion means for extracting a phoneme waveform from a speech waveform and repeatedly outputting the phoneme waveform at a cycle corresponding to a first control signal; A second pitch conversion means connected to an input side or an output side of the pitch conversion means, the second pitch conversion means for expanding and contracting an audio waveform in a time axis direction at a ratio corresponding to the second control signal, and outputting A gist of the invention is a pitch converter comprising: control means for outputting the first control signal and the second control signal in accordance with the pitch conversion ratio and the conversion ratio of the formant frequency.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に理解しやすく
するため、実施の形態について説明する。かかる実施の
形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を
限定するものではなく、本発明の範囲で任意に変更可能
である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments will be described to make the present invention easier to understand. Such an embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
【0020】図1はこの発明の一実施形態であるピッチ
変換器の構成を示すブロック図である。このピッチ変換
器は、図示のように、カスケード接続された第1のピッ
チ変換部10および第2のピッチ変換部20と、これら
のピッチ変換部を制御するコントローラ30とにより構
成されている。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pitch converter according to an embodiment of the present invention. As shown, the pitch converter includes a first pitch converter 10 and a second pitch converter 20 that are cascaded, and a controller 30 that controls these pitch converters.
【0021】ここで、第1のピッチ変換部10は、音声
波形から音素波形を切り出して再合成することによりピ
ッチ変換を行う手段であり、既に図4を参照して説明し
たものと同じ構成を有している。また、第2のピッチ変
換部20は、音声波形を時間軸方向に伸縮してピッチ変
換を行う手段であり、既に図2を参照して説明したもの
と同じ構成を有している。入力端子31から入力される
音声波形のサンプルデータは、これらの第1のピッチ変
換部10および第2のピッチ変換部20により、2段階
に分けてピッチ変換が施され、出力端子32から出力さ
れる。Here, the first pitch conversion unit 10 is a means for performing pitch conversion by extracting and resynthesizing a phoneme waveform from a speech waveform, and has the same configuration as that already described with reference to FIG. Have. The second pitch conversion unit 20 is means for performing pitch conversion by expanding and contracting the audio waveform in the time axis direction, and has the same configuration as that already described with reference to FIG. The sample data of the audio waveform input from the input terminal 31 is subjected to pitch conversion in two stages by the first pitch conversion unit 10 and the second pitch conversion unit 20, and is output from the output terminal 32. You.
【0022】コントローラ30には、図示しない操作手
段の操作により、ピッチ変換比S0とフォルマント周波
数の変換比(変換前の音声波形のフォルマント周波数に
対する変換後の音声波形のフォルマント周波数の比)F
0が与えられる。コントローラ30は、これらの情報に
基づいてピッチ変換比S1およびS2を演算し、各々を第
1のピッチ変換部10および第2のピッチ変換部20に
供給する。さらに詳述すると次の通りである。The pitch conversion ratio S 0 and the conversion ratio of the formant frequency (the ratio of the formant frequency of the converted sound waveform to the formant frequency of the converted sound waveform) F are transmitted to the controller 30 by the operation of operation means (not shown).
0 is given. The controller 30 calculates the pitch conversion ratios S 1 and S 2 based on these pieces of information, and supplies them to the first pitch conversion unit 10 and the second pitch conversion unit 20, respectively. The details are as follows.
【0023】まず、第2のピッチ変換部20によるピッ
チ変換においては、ピッチ変換比と同じ比率でフォルマ
ント周波数の変換が行われる。従って、コントローラ3
0は、操作手段から与えられたフォルマント周波数の変
換比F0と同じ値のピッチ変換比S2を第2のピッチ変換
部20に供給する。First, in the pitch conversion by the second pitch conversion unit 20, the conversion of the formant frequency is performed at the same ratio as the pitch conversion ratio. Therefore, the controller 3
0 supplies the pitch conversion ratio S 2 of the same value as the conversion ratio F 0 of the formant frequency given from the operating unit to the second pitch conversion unit 20.
【0024】次にこのピッチ変換器全体としてのピッチ
変換比をS0とするため、このピッチ変換比S0を第2の
ピッチ変換部20へ供給したピッチ変換比S2で除算
し、その除算結果S0/S2と同じ値のピッチ変換比S1
を第1のピッチ変換器10へ送る。Next, in order to set the pitch conversion ratio of the entire pitch converter to S 0 , the pitch conversion ratio S 0 is divided by the pitch conversion ratio S 2 supplied to the second pitch conversion unit 20, and the division is performed. The pitch conversion ratio S 1 having the same value as the result S 0 / S 2
To the first pitch converter 10.
【0025】この結果、入力端子31から入力される音
声波形のサンプルデータは、第1のピッチ変換器10に
より、現状のフォルマントを維持したままS1倍のピッ
チに変換される。そして、この第1のピッチ変換器10
から得られる音声波形のサンプルデータに対し、第2の
ピッチ変換器20によるピッチ変換が行われ、ピッチお
よびフォルマント周波数の両方がS2倍に変更される。
これにより元の音声波形のS0倍のピッチを有し、か
つ、フォルマント周波数が元のF0倍に変更された音声
波形のサンプルデータが出力端子32へ出力される。[0025] As a result, the sample data of the speech waveform inputted from the input terminal 31, the first pitch converter 10, is converted to S 1 times the pitch while maintaining the formants of the current situation. Then, the first pitch converter 10
To the sample data of the voice waveform obtained from the pitch conversion is performed by the second pitch converter 20, both pitch and formant frequencies are changed twice S.
As a result, sample data of an audio waveform having a pitch S 0 times the original audio waveform and a formant frequency changed to the original F 0 times is output to the output terminal 32.
【0026】このように本実施形態においては、フォル
マントを維持したままピッチの変換のみを行う第1のピ
ッチ変換部10と、フォルマントとピッチの両方を変更
する第2のピッチ変換部20とにより、2段階に分けて
ピッチ変換を行うので、入力音声波形に対し、ピッチの
変更とフォルマントの変更を独立に加えることができ
る。As described above, in the present embodiment, the first pitch converter 10 that performs only the pitch conversion while maintaining the formant, and the second pitch converter 20 that changes both the formant and the pitch, Since the pitch conversion is performed in two stages, the change of the pitch and the change of the formant can be independently applied to the input voice waveform.
【0027】なお、以上説明した実施形態では、第1の
ピッチ変換部10を前段に、第2のピッチ変換部20を
後段に配置したが、これとは逆に、第2のピッチ変換部
20を前段に、第1のピッチ変換部10を後段に配置し
てもよい。In the above-described embodiment, the first pitch converter 10 is arranged at the front stage and the second pitch converter 20 is arranged at the rear stage. May be arranged in the first stage, and the first pitch conversion unit 10 may be arranged in the second stage.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるピ
ッチ変換器によれば、音声波形に対し、フォルマントの
変更およびピッチの変更を独立に加えることができると
いう効果がある。As described above, according to the pitch converter of the present invention, there is an effect that a formant change and a pitch change can be independently applied to a voice waveform.
【図1】 この発明の一実施形態であるピッチ変換器の
構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pitch converter according to an embodiment of the present invention.
【図2】 従来のピッチ変換器の構成例を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional pitch converter.
【図3】 同ピッチ変換器の動作を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform chart showing an operation of the pitch converter.
【図4】 従来のピッチ変換器の他の構成例を示すブロ
ック図である。FIG. 4 is a block diagram showing another configuration example of a conventional pitch converter.
10……第1のピッチ変換部、20……第2のピッチ変
換部、30……コントローラ。10 first pitch converter, 20 second pitch converter, 30 controller.
Claims (1)
音素波形を第1の制御信号に対応した周期で繰り返し出
力する第1のピッチ変換手段と、 前記第1のピッチ変換手段の入力側または出力側に接続
される手段であって、音声波形を第2の制御信号に対応
した比率で時間軸方向に伸縮して出力する第2のピッチ
変換手段と、 所望のピッチ変換比およびフォルマント周波数の変換比
に対応して前記第1の制御信号および第2の制御信号を
出力する制御手段とを具備することを特徴とするピッチ
変換器。1. A first pitch conversion means for cutting out a phoneme waveform from an audio waveform and repeatedly outputting the phoneme waveform at a cycle corresponding to a first control signal; and an input side or an output of the first pitch conversion means. A second pitch conversion means for expanding and contracting the audio waveform in the time axis direction at a ratio corresponding to the second control signal and outputting the same, and converting the desired pitch conversion ratio and formant frequency Control means for outputting the first control signal and the second control signal in accordance with the ratio.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23330696A JP3379348B2 (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Pitch converter |
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JP23330696A JP3379348B2 (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Pitch converter |
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JPH1078791A true JPH1078791A (en) | 1998-03-24 |
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