JPS60189000A - ピツチ周期抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は音声データ処理装置に係り、とくに音声データ
のピッチ周期を高速に抽出できるピッチ周期抽出装置に
関するものである。

（２）従来技術と問題点 従来の音声波形における繰返し波形の周期であるピッチ
周期の抽出方法としては、自己相関方式偏自己相関方式
等が用いられるが、何れの方法も演算量が多く装置とし
て実現した場合多量のしかも高速のハードウエアを必要
とする。

このうち最も多用されている自己相関方式について説明
する。

従来法では、連続する音声波をデジタル変換し、数十ξ
り秒の７レームに分割する。第１図はこの分割を示した
もので、各フレームについてピッチ周期をめている。各
フレーム内の音声データを｛１｝，−？１とすると、そ
の潰己相関関数は次式で示される。

ｊ＝ｏ、１．・・・１Ｍ ζこで、デジタル変換するときのサンプリング周期を△
Ｔ（（５））とすると請求めるピッチ周期の最大値がＰ
ｍ５ｘ　（ＩＥＯ）のときｈＩ　＝　Ｐ肱隋Ｔで表わさ
れ、ピッチ周期Ｐは次式でめられる。

’Ｐ＝（ｊ１ｒｎｔＬ！ρ７　）　（２）−３４Ｍ 式（２）はに４１４Ｍの条件の下でρ１が最大となる時
のｊの値がピッチ周期Ｐであることを意味する。

ここで、ピッチ周期の最小値がＰｍ１％（ｌＩｅｏ）の
ときに＝　Ｐｓｉ弦Ｔである。

、第２図は自己相関関数ρｊの演算量とピッチ周期Ｐの
最大値、最小値Ｍ、にとの関係を示す説明図である。

ρｊのｊ＝に−Ｍの間における式（１）の演算量は加算
。

乗算が各々（２Ｎ−Ｍ−Ｋ）Ｘ（Ｍ−に＋１）／２　（
回〕行なわれる。従っていま、ΔＴ　＝　（ＬＯＯＯＩ
　（筬）、Ｎ＝２５６゜Ｋ＝５０．　Ｍ＝１２５とした
場合、０．０２５６　（（６）〕のデータに対して、１
２８０６回の加算２乗算の演、算が必要となる。すなわ
ち、加算９乗算の演算を１０２５６／１２Ｂ０６中α０
００００２　（（６）〕以内に行なう必要があるが、こ
れでは簡単なハードウェアでは実現できないし、通常の
方法では時間がかかるという問題点があった。

（３）発明の目的 本発明の目的は音声データのピッチ周期を高速に抽出で
きるようにしたピッチ周期抽出装置を提供することであ
る。

（４）発明の構成 前記目的を達成するため、本発明のピッチ周期抽出装置
社音声波をデジタル値に変換する手段と、該デジタル変
換されたデータを複数のフレームに分割する手段と、複
数のフレームに分割されたデータを記憶する手段と、該
記憶されたデータの自己相関関数を計算す、る手段と請
求まった自己相関関数のあらかじめ決められた範囲の最
大値の位謹をピッチ周期として出力する手段とを具えた
ピッチ周期抽出装置において、ピッチ周期候補を自己相
関関数を計算す暮前にめ、自己相関関数の値をそのピッ
チ周期候補のみについて計算することを特徴とするもの
である。

（５）発明の実施例 本発明の概略を述べると、音声波データの自己相関関数
を計算、する前に、ピッチ周期候補として音声波データ
の最大振幅を与える点と、最大振幅と同じ極性の極値を
与える点との時間差の絶対値を選択することによシ、自
己相関関数の計算を数分の−に減少させるようにしたも
のである。

第３図は本発明の原理説明図である。

本発明の手順は（１）ピッチ候補抽出’　ｔ　（ｉｉ）
ピッチ周期決定とから成る。以下各々について説明する
。

（ｉ）ピッチ候補抽出 まず、音波（Ｘ（）よｐ次の絶対値波（ｖｌ）をめる。

Ｖイ＝ＩＺ（＋　（３） 次にｖｌの最大値を与えるｉをｌとする。

１　＝　（ｉ　ｌ　ｍｑｚ　ｙ４　）　（４ン＄ 次に符号判定変数８を次式でめる。

ａ　Ｔ　ＺＪ／、、　（６） 次に符号決定済音声波（ｚ４）を次式でめる。

ｇイ＝ａｘｚ４　（６） この（ｇ（）について、次式の条件をみたすｔ　＝　ｍ
ｑをピッチ周期候補とする。

（＃　）＝　（ｉ　Ｉ　ｇ（−１，６ｇ＝かつｇ　ｉ　
＞　ｔ　４＋ｓかつ！（＞０）　（７）式（ηはｇｉが
正の極大値をとる場合のｉがｍｑであることを意味する
。

まず、音声波の最大振幅が正の値になるように音声波の
符号を反転する。そして、同図に示すよ　□うに、式（
６）で示し式（７）の条件をみたす正の極大値を与える
点を順次ｔ　＝　ｆｉｌ　ｇ　ｉｉ２　、ｍ３　、・・
・ｆｒＬｑ　＋・・・とめ、その各極大値を与える点と
最大振幅を与える点との時間差１ｆｎｔ　ｌ　ｌ＋　１
ｆｎ４Ｅｌ　、１ｆｒＬ３　ＩＩ　ｅ”’＋　１％　Ｊ
ｌ　、０．・をピッチ周期候補として自己相関関数を計
算し、これらの自己相関関数値が最大値を示すｉ　＝　
ｔｎｑにおけるＭ妙令ピッチ周期１ｒｎｑ−Ｎをめるピ
ッチ周期とするものである。この場合には、音声データ
（町）のうち正の極大値を与える点のみを抽出するから
、ピッチ周期候補の数は元の音声波１ｚ＜）の数の１７
４〜１／６程度となる。

（ｉｉ）ピッチ周期決定 次にρｊを式（１）を用いてめるのであるが、ｊ＝１ｍ
ｑ−１１のみ計算し、その中の最大値をピッチ周期Ｐと
する。

ｐ＝＋　ｊ＋　フ１ｔ６（フグ ・句≦・かつｊＥｉへｑ、Ｉ）ｉ　）　（８）ここでｇ
ｊは（１）式で計算する。

こうすることによシ、計算すべきρノの数が１／４〜１
／６程度に減シ、比較的簡単な装置で実現可能となる。

第４図は本発明の実施例の構成説明図である。

同図において、マイクロホーン１よ多入力される音声波
は入力部２においてＡＤ変換されデジタル値を出力する
。次にフレーム分割部乙において数十ｍ、Ｓｅｃのフレ
ームに分割され、フレーム毎にフレームバッファメモリ
（１）　４に格納される。フレームバッファメモリ（Ｉ
）４内のデータ（ｇ（）は絶対値演算部５において式（
３）に従い絶対値（ｖ４）に変換される。

次に最大値検出部（■）６では（ｙｔ）の最大値のｌお
よびその値ＭＪがめられる。符号決定部７ではｇｃｌの
符号を判定し、その結果８を乗算器８へ送る。乗算器８
ではデータ（ｅｓｌに８を掛けて式（６）に従う（ｇ（
）が得られ、これをフレームバッフ　ｙ　メ％　ｖ　（
ＩＩ）　９　Ｋ格納する。ピッチ候補検出部１０では（
Ｘｉ）の正の極大点（ｍ９）を式（７）に従ってめ、最
大値の位置ｌをｆｎｑから差引いて出力する。自己相関
演算部１１では（！、）の自己相関関数の値をピッチ周
期候補であるｆｎｑ−１Ｈについてのみめ、最大値検出
部（Ｉｆ）　１２では、ピッチ周期候補のう′ち最大の
自己相関関数の値をとるものをピッチ周期として出方す
る。

第５図は第４図の実施例の要部であるピッチ候補検出部
の詳細説明図である。

第４図の７レームバツフアメモリ（ＩＩ）　９がらのｆ
ｇｓ）はｉカウンタ１４の値をアドレスとして順次読出
され、ｇｊ−１＋　ｇ（＋　Ｒ＋１をシフトして順次記
憶する３ステージシフトレジスタ１３に格納されてゆく
。これら３ステージのデータｇｊ＋１とｆ、ＺｉとＸｉ
−１ｇｊ−１と０とをそれぞれ比較器１５．１６．１７
にＡ、Ｂとして入力させ、比較器１５ではｇ＜＋ｔ　（
Ａ）　（１４（Ｂ）、比較器１６とＯＲ回路１８によ＃
）ｇｔ（ｈ）≧ｇｊ−１（Ｂ）　、比較器１７ではｇｓ
　（Ａ）　〉０　（Ｂ　）の場合にそれぞれ高レベルを
出力し、これらの５出力の論理積をＡＮＤ回路１９でめ
、式（７）に示すｇｔが正の極大値となる条件を実現す
る。ＡＮＤ回路１９の出力はぜが正の極大値になったと
きピッチ候補検出信号をピッチ候補カウンタ２０に送り
カウントする。同時に、ｉカウンタ１４の内容量ｑを加
算器２２に送シ、絶対値器２３を通しｌを減ｎルて、ｌ
　ｒｎｑ　ｌ　ｌをデータとしてピッチ周期候補メモリ
２１に入力し、ピッチ候補カウンタ２０からのカウント
値をアドレスとしてピッチ周期候補を格納する。このピ
ッチ周期候補メモリ２１の内容が自己相関演算部１１で
読出される。

（６）発明の詳細 以上説明したように、本発明によれば、音声波データの
最大振幅が極大値をとる位置よシビッチ周期候補をめ、
それらの候補についてのみ自己相関関数の値をめ、その
最大値よりビッチ周期を決定することにより、必要な自
己相関の演算量を従来の１／４〜１／６に減少できる。

従って比較的低速のハードウェアでピッチ周期を抽出す
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は音声波のピッチ周期抽出におけ
るフレーム説明図、第２図は自己相関関数の説明図、第
３図は本発明の原理説明図、第４図は本発明の実施例の
構成説明図、第５図は第４図の実施例の要部の詳細説明
図であり、図中、１はマイクロホーン、２は入力部、３
はフレーム分割部、４，９はフレームバッファメモリ、
ン５は絶対値演算部、６、１２は最大値検出部、７は符
号決定部、８は乗界部、１０はピッチ候補検出部、１１
は自己相関演算部を示す。 特許出願人富士通株式会社 弁理士　復代理人　１）坂　善　重 第１図 Ｍ２図 ｉ＝Ｋ　ｉ＝Ｐ　ｉ＝Ｍ 第３図 ＝、　ｍｑ＝ρ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声波をデジタル値に変換する手段と、該デシタ
   ル変換されたデータを複数のフレームに分割する手段と
   、複数のフレームに分割されたデータを記憶する手段と
   、該記憶されたデータの自己相関関数を計算する手段と
   請求まった自己相関関数のあらかじめ決められた範囲の
   最大値の位置をビッチ周期として出力する手段とを具え
   たピッチ周期抽出装置において、ピッチ周期候補を自己
   相関関数を計算する前にめ、自己相関関数の値をそのピ
   ッチ周期候補のみについて計算することを特徴とするピ
   ッチ周期抽出装置。
2. （２）前記ピッチ周期候補として、前記記憶手段に記憶
   された音声波データの最大振幅を与える点と最大振幅と
   同じ極性の極値を与える点との時間差の絶対値を抽出す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のピ
   ッチ周期抽出装置。