JPS5852600B2 - 音声の基本周期抽出装置 - Google Patents

音声の基本周期抽出装置

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JPS5852600B2
JPS5852600B2 JP677679A JP677679A JPS5852600B2 JP S5852600 B2 JPS5852600 B2 JP S5852600B2 JP 677679 A JP677679 A JP 677679A JP 677679 A JP677679 A JP 677679A JP S5852600 B2 JPS5852600 B2 JP S5852600B2
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JP
Japan
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noise
wave
audio signal
frequency
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JP677679A
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JPS5598800A (en
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正紀 好田
裕実 長淵
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は音声分析合成、音声合成、音声認識、音声に
加わった妨害雑音の抑圧などの音声情報処理を行ううえ
で重要かつ基本的なパラメータである音声の基本周期を
抽出する装置に関するものである。
音声信号の基本周期抽出法は従来種々提案されている。
それらのうちの一方法として第1図に示すように音声信
号源11よりの音声信号S(30m秒程鹿のフレーム長
さをもつ)をAD変換器12により例えば8KHzの周
波数に対応した周期で標本化し、かつAD変換して標本
化されたディジタル信号態様の音声信号Pを得る。
この信号Pより基本周期抽出回路13により信号Pの自
己相関係数を計算し、その最大値Cに対応する遅延時間
Gによって音声Sの基本周期Gを抽出して出力端子14
に導出する。
(第1方法と記載する)また他の方法として第2図に示
すように第1図と同様にして得た信号Pを部分自己相関
成分除去回路15により信号Pの互に近接した標本化さ
れたディジタル信号の成分間の部分自己相関成分を除去
して部分自己相関成分の除去された音声信号Eを得る。
この信号Eより基本周期抽出回路13により信号Sの基
本周期を抽出して出力端子14にGとして導出する(第
2方法と記載する)。
部分自己相関成分除去回路15はそれ自体公知であって
、例えば「日経エレクトロニクス1973年2月12日
号の第58頁新しい音声分析合成方式″P A RCO
R”Jの論文中第67頁第4図の低域沢波器(LPF)
の出力側より自己相関器までの間の回路と同様の回路を
用いることができる。
また基本周期抽出回路13もそれ自体公知であり、上記
論文中第67頁第4図の自己相関器及び最大値選択の表
示のある回路を含む回路と同様の回路とすることができ
る。
第1図において点線で示すようにAD変換器12の出力
側に遮断周波数を例えば1.3KHzとした低域沢波器
16を挿入しAD変換器12より得られる信号Pをこの
沢波器16に通した信号を基本周期抽出回路130入力
とすること(第3方法と記載する)も提案されている。
また第2図においても部分自己相関成分除去回路15の
出力側に第1図の低域p波器16と同様の低域r波器1
6を挿入し、信号Eを沢波器16に通した信号を基本周
期抽出回路13の入力とする方法(第4方法と記載する
)も知られている。
ところで実際に音声信号からその基本周期を抽出しよう
とする場合に対象とする音声信号には周囲雑音などの雑
音信号が加わっていることが一般的である。
前述した4つの従来の各音声基本周期抽出法は雑音信号
を含む音声信号を対象として音声の基本周期を抽出する
ことを目的としたものではなく、また仮に雑音信号を含
む音声信号を対象としてもこれらの方法によっては音声
信号の基本周期を正しく抽出することができない場合が
多いという欠点があった。
音声信号に白色雑音(雑音1と称する)、有色雑音(雑
音1を振幅特性が−6dB 10ctの沢波器に通した
信号であり、雑音2と称する)、低域制限雑音(雑音l
を遮断周波数1.5KHzの低域沢波器に通した信号で
あり、雑音3と称する)の3種類の雑音を各々加え、音
声信号電力対雑音信号電力比(S/N)を■、6.3.
0、−3、−6dBに変化させて音声の基本周期抽出実
験を前記第1〜第4方法について行って基本周期抽出率
を求めたその結果を第3図に示す。
雑音1及び雑音2に対しては第1方法より第3方法が、
また第2方法より第4方法が抽出率が高いのに対し、雑
音3ではその逆の結果となっており、さらに雑音1と高
S/Nの雑音2、雑音3に対しては第2方法より第1方
法が抽出率が高いのに対し、低S/Nの雑音2、雑音3
に対してはその逆の結果となっているなど、付加雑音の
特性の違いやS/Nの違いによって各方法の性能が異な
っており、第1〜第4方法を単独で用いたのでは種々の
特性を持つ雑音が広い範囲にわたるS/Nで付加された
場合の音声の基本周期抽出に柔軟に対処できないことが
理解される。
この発明は様々な特性を持つ雑音信号が加わった音声信
号をも対象としてこれより音声の基本周期を正確に抽出
することができる新規な音声信号の基本周期抽出装置を
提案せんとするものである。
この発明によれば一定周期で標本化された音声信号は周
波数特性が異なる複数の沢波器へ供給し、これ等f波出
力についてそれぞれ音声の基本周期の存在する遅延時間
の範囲内で自己相関係数を求めその最大値と対応する遅
延時間を得て、これ等最大値中の最大値を選出しその遅
延時間を入力音声信号の基本周期とする。
この発明による音声信号の基本周期抽出装置の一例を第
4図に示す。
音声信号源11より得られろ音声信号S(雑音信号が含
まれていてもよい)をAD変換器12で標本化してディ
ジタル信号態様の音声信号Pを得る。
音声信号PをP波器群17に供給する。
P波器群17は音声信号Pに含まれる全周波数成分を通
過させる特性を持つ全帯域通過沢波器とある定められた
遮断周波数以下の周波数帯域に含まれる周波数成分のみ
を通過させる特性を持つ一つ以上の低域沢波器と、ある
定められた遮断周波数以上の周波数帯域に含まれる周波
数成分のみを通過させる特性を持つ一つ以上の高域P波
器と、ある定められた遮断周波数以上でかつ別に定めら
れた遮断周波数以下の周波数帯域に含まれる周波数成分
のみを通過させる特性を持つ一つ以上の帯域沢波器7、
〜7mの全部または一部から構成される。
これ等r波器71〜7mより出力音声信号P1.P2・
・・・・・・・・Pmがそれぞれ得られる。
次にこれらm個の音声信号P1.P2・・・・・・・・
・P はそれぞれ基本周期抽出回路13、〜13mに供
給され、音声信号P、、P2・・・・・・・・・Pmの
各自己相関係数の最大値C、、C2・・・・・・・・・
C9mとそp れに対応した遅延時間Gpi ” p2”””””pm
を求める。
一方音声信号Pは自己相関成分除去回路15へも供給さ
れる。
部分自己相関成分除去回路15において音声信号Pの互
に近接せる標本値間の部分自己相関成分を除去して部分
自己相関成分の除去された音声信号Eを得る。
部分自己相関成分の除去された信号Eも沢波器群17と
同様に構成されたp波器群18に供給しその沢波器81
〜8n より出力音声信号E1. E2・・・・・・・
−・Enを得る。
f波器群18は沢波器群17と全く同一の構成(この時
n=m)であるか、またはその構成要素である各p波器
7、〜7m、8.〜8nについて通過帯域幅などの沢波
器の特性及び沢波器の個数などの全部または一部が異な
る構成のものである。
n個の音声信号E、、E2・・・・・・・・・Enの各
自己相関係数の最大値Ce1.Ce2・・・・・・・・
・Cenとそれに対応した遅延時間G。
1.Go2・・・・・・・・・Genを基本周期抽出回
路191〜19nにより求める。
上述のようにして得られたp波器群17とr波器群18
との各沢波器出力信号の自己相関係数の最大値とそれに
対応した遅延時間の組(Cpl、Gpl) (Cp2、
G、、2)・・・・・・ (Cpm、G、−)、(ce
t、Gol)(Ce2、Go2)−・−・−・−(Ce
n、G8n)を最大値選択回路21に供給しC91゜C
・・・・・・・・・C、C、C・・・・・・・・・Ce
nのmp2 pm el e2+n個
の値の中の最大値Cと、これに対応した遅延時間Gとを
検出しGを音声信号Sの基本周期と判定し出力端子14
に導出する。
第3図の実験に用いたデータと同じデータに対してこの
発明の一実施例により音声基本周期抽出実験を行った結
果より得られた抽出率を第5図に示す。
この実験におけるr波器群17の構成は全帯域p波器1
個、遮断周波数が0.8KHz の低域P波器1個、遮
断周波数が0.2KE(z及び1.0KHz の帯域沢
波器1個であり、またp波器群18の構成は全帯域r波
器1個、遮断周波数が0.8KHz の低域r波器1個
、遮断周波数が0.2KHz及び1.0KHz の帯域
沢波器1個、遮断周波数が1.8KHz及び3.3KH
z の帯域沢波器1個である。
従来から知られている第1〜第4方法の中で最も高い平
均抽出率を示す方法は第3図から判るように第3方法で
あるが、第5図と第3図とを比較するとこの発明の一実
施例を用いた場合の抽出率は従来の第3方法を用いた場
合の抽出率に比較して、雑音1と高S/Nの雑音3とに
対してほぼ同等であり、また雑音2と低S/Nの雑音3
とに対しては大幅に上昇しており、平均抽出率も向上し
ていることがわかる。
一般に音声の調波構造は低い程良好であり、音声の基本
波は400Hz程度である点より低域沢波器の遮断周波
数は500〜1200Hz程度に選定することが好まし
い。
また雑音は低域成分に集中することが多いことと前記調
波構造及び基本波の点から帯域通過r波器としては前記
実験例のように200〜1000Hzに選定される。
これ等の点から上記低域r波器とこの帯域通過特性器は
少くとも設けることが好ましい。
低域成分全体的に雑音が重畳した場合は1.0〜1゜8
KHzのような中城通過沢波器が有効となり、更に高域
に雑音がない場合に高域通過を波器が有効となる。
上述においては音声信号Pと部分自己相関成分の除去さ
れた音声信号Eとの両方の信号について沢波器群17と
P波器群18とを用いて音声基本周期を抽出する場合に
つき述べたが、単に音声信号Pのみまたは部分自己相関
成分の除去された音声信号Eについてp波器群を用いて
音声基本周期を抽出してもよい。
以上述べたようにこの発明によれば音声信号に加わって
いる雑音の特性が不明であり、かつS/Nが各種の場合
でも雑音を含む音声信号をいくつかの周波数帯域に分割
して相対的にS/Hの高い帯域で自己相関係数を計算す
ることにより雑音の加わった音声信号からの音声の基本
周期抽出が全体として極めて容易になり、雑音環境下で
の音声情報処理における音声の基本周期抽出に適用して
極めて有力な手段となりうるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ従来の音声信号の基本周期
抽出装置を示す系統図、第3図は従来法を用いて音声の
基本周期抽出実験を行った結果得られた基本周期抽出率
(単位%)を示す図、第4図はこの発明による音声信号
の基本周期抽出装置の一例を示す系統図、第5図はこの
発明による音声信号の基本周期抽出装置の一例を用いて
第3図の実験に用いたデータと同じデータに対して基本
周期抽出実験を行った結果得られた基本周期抽出率(単
位%)を示す図である。 11:音声信号源、12:サンプリングAD変換器、1
3,13.〜13m、19、〜19n:基本周期抽出回
路、14:出力端子、15:部分自己相関成分除去回路
、16:低域p波器、71〜7m、81〜8n:全帯域
通過または低域通過または高域通過または帯域通過特性
を持つ沢波器、17.18:P波器群、21:最大値選
択回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一定周期で標本化された音声信号が供給される前も
    って定めた周波数帯域に含まれる周波数成分のみを通過
    させる特性をもつm(mは2以上の整数)個の相異なる
    P波器と、これ等r波器からm個の出力信号が供給され
    音声の基本周期の存在する遅延時間の範囲内で自己相関
    係数を求め、各自己相関係数からその最大値に対応する
    遅延時間を求める基本周期抽出回路と、これ等m個の最
    大値の中の最大値に対応する遅延時間を上記音声信号の
    基本周期として抽出する最大値選択回路とを具備する音
    声の基本周期抽出装置。
JP677679A 1979-01-22 1979-01-22 音声の基本周期抽出装置 Expired JPS5852600B2 (ja)

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JPS5598800A JPS5598800A (en) 1980-07-28
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