JPS61100800A - Signal analyzer - Google Patents

Signal analyzer

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JPS61100800A
JPS61100800A JP59222602A JP22260284A JPS61100800A JP S61100800 A JPS61100800 A JP S61100800A JP 59222602 A JP59222602 A JP 59222602A JP 22260284 A JP22260284 A JP 22260284A JP S61100800 A JPS61100800 A JP S61100800A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
section
window
window processing
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP59222602A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
晋太 木村
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS61100800A publication Critical patent/JPS61100800A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声信号その他の信号の周波数分析に用いる信
号分析装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in a signal analysis device used for frequency analysis of audio signals and other signals.

音声を構成する要素である母音は、声帯の振動によって
生じた音波を口腔を通じて送り出したもので1口腔の状
態によって定まる幾つかの特徴的な振動数の帯域すなわ
ちフォルマントによって構成されている。
Vowels, which are the elements that make up speech, are sound waves generated by the vibration of the vocal cords sent out through the oral cavity, and are composed of several characteristic frequency bands, or formants, determined by the state of the oral cavity.

このため2例えば音韻を認識単位とする方式の音声認識
においては、フォルマントを求めるために、音声信号か
ら周波数分析によって音声スペクトルを求めるという処
理が用いられている。
For this reason, for example, in speech recognition using a phoneme as a recognition unit, a process of obtaining a speech spectrum from a speech signal by frequency analysis is used in order to obtain formants.

この際1周波数分析が正確に且つリアルタイムによって
迅速に求められることが重要である。
In this case, it is important that one frequency analysis is obtained accurately and quickly in real time.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図(a)と同(b)は、それぞれ、信号分析装置の
第一の従来例と第二の従来例の構成を示すブロック図で
あり、以下、企図を通じ同一符号は同一対象を指すもの
とし、第2図(a)において、1は音声信号をアナログ
信号からデジタル信号に変換するAD変換部、2はへ〇
変換部1によってデジタル信号に変換された音声信号を
所定時間長の窓幅で切り出す窓処理部、3は窓処理部2
によって切り出された信号を、たとえば高速フーリエ変
換等の処理によって周波数分析し周波数スペクトルを得
る周波数分析部である。
FIGS. 2(a) and 2(b) are block diagrams showing the configurations of a first conventional example and a second conventional example of a signal analyzer, respectively, and hereinafter, the same reference numerals refer to the same objects throughout the plan. In FIG. 2(a), 1 is an AD converter that converts an audio signal from an analog signal to a digital signal, and 2 is an AD converter that converts an audio signal from an analog signal to a digital signal. Window processing section to cut out by width, 3 is window processing section 2
This is a frequency analysis section that analyzes the frequency of the signal extracted by, for example, processing such as fast Fourier transform, and obtains a frequency spectrum.

また、第2図(blにおいて、4は窓処理部2によって
切り出された信号を最小自乗法によって直線に近似する
最小自乗処理部、5は窓処理部2によって切り出された
信号から最小自乗処理部4によって得られた信号を差し
引く減算部である。
In FIG. 2 (bl), 4 is a least squares processing unit that approximates the signal cut out by the window processing unit 2 to a straight line by the least squares method, and 5 is a least squares processing unit from the signal cut out by the window processing unit 2. This is a subtraction unit that subtracts the signal obtained by 4.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

前記第一の従来例によると、もともと−フーリエ変換は
、変換対象信号の−■から+■にわたる範囲に対して演
算処理を施すべきものであるにもかかわらず、窓処理部
2によって切り出した所定時間長の窓幅の信号に対して
のみ処理を施している。
According to the first conventional example, although the −Fourier transform is originally intended to perform arithmetic processing on the range from −■ to +■ of the signal to be transformed, Processing is performed only on signals with a window width of time length.

従って、もとの信号の中にこの窓幅より長周期の成分が
含まれており、もし、第2図(C)に例示するように、
窓処理部2がもとの信号■の傾斜部■を切り出したとす
ると、その結果として得られるスペクトル波形(図示省
略)は、■のような周期波形から得られるものに他なら
ない。
Therefore, if the original signal contains a component with a period longer than this window width, as illustrated in FIG. 2(C),
If the window processing section 2 cuts out the slope part (2) of the original signal (2), the resulting spectrum waveform (not shown) is nothing but that obtained from a periodic waveform like (2).

すなわち1周波数分析部3によって得られるス、゛  
    ベクトルの中に、■のような鋸歯状波に対応す
る千 スペクトルが重畳されて現れるという問題点かある。
In other words, the frequency obtained by the frequency analysis section 3,
There is a problem in that a thousand spectra corresponding to a sawtooth wave like ■ appear superimposed on the vector.

前記第二の従来例は、前記第一の従来例における問題点
を除くために1周波数分析部3の前に最小自乗処理部4
と減算部5とを設けたものであり。
In the second conventional example, in order to eliminate the problems in the first conventional example, a least squares processing unit 4 is installed before the frequency analysis unit 3.
and a subtraction section 5.

第2図(d)によって説明するように、窓処理部2によ
って切り出した部分の信号Sを、最小自乗法によって直
線S°のように近似し、もとの信号Sから直線成分s1
を差し引くことによってsIFのように変換したのち1
周波数分析部3によって周波数スペクトルを求めるもの
である。
As explained with reference to FIG. 2(d), the portion of the signal S cut out by the window processing unit 2 is approximated as a straight line S° by the least squares method, and a straight line component s1 is extracted from the original signal S.
After converting it like sIF by subtracting 1
A frequency spectrum is obtained by the frequency analysis section 3.

ところが2例えば音声認識においては、 AD変換部1
におけるサンプリング間隔を0.1ミリ秒とし。
However, in the case of voice recognition, for example, the AD converter 1
The sampling interval in is set to 0.1 ms.

窓処理部2において用いる窓幅を30ミリ秒とすると、
最小自乗処理部においては約900回の乗算と約150
0回の加算を行う必要があるので、処理に長時間を要し
、したがってリアルタイム処理に適しないという問題点
がある。
Assuming that the window width used in the window processing section 2 is 30 milliseconds,
In the least squares processing section, about 900 multiplications and about 150
Since it is necessary to perform zero additions, there is a problem that the processing takes a long time and is therefore not suitable for real-time processing.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明になる信号分析装置は、信号を所定時間長の窓幅
で切り出す窓処理部と、前記窓処理部によって切り出さ
れた信号の前半部と後半部とにおける各部分の平均値に
よって前記窓処理部で切り出された信号の傾きを補正す
る信号補正部と、前記信号補正部によって補正された信
号を周波数分析して周波数スペクトルを得る周波数分析
部とを備えることによって、前記問題点の解消を図った
ものである。
The signal analysis device according to the present invention includes a window processing unit that cuts out a signal with a window width of a predetermined time length, and performs the window processing using an average value of each portion of the first half and the second half of the signal cut out by the window processing unit. The above problem is solved by including a signal correction section that corrects the slope of the signal extracted by the signal correction section, and a frequency analysis section that frequency-analyzes the signal corrected by the signal correction section to obtain a frequency spectrum. It is something that

〔作用〕[Effect]

すなわち、第1図(b)に例示するように、窓処理部2
によって切り出した部分の信号を 5=(xi)、ただしi=o 〜(N+1)−−−−−
−−−’−(1) とし、その前半部(i=o〜(N/2−1)の範および
後半部(i=N/2〜(N−1)の範囲〕を通る直線 yi =2 (al −ao )  (i −N/4 
) /N a 0 を信号(xi )の傾きとし。
That is, as illustrated in FIG. 1(b), the window processing section 2
The signal of the part cut out by 5=(xi), where i=o ~(N+1)------
---'-(1), and the straight line yi = passing through the first half (the range from i=o to (N/2-1) and the second half (the range from i=N/2 to (N-1))] 2 (al-ao) (i-N/4
) /N a 0 is the slope of the signal (xi).

xi  ’ =xi −yi      −−−−−−
−(5)によって、信号(xi )の傾きの除去を行う
ものである。
xi' = xi −yi −−−−−
-(5) is used to remove the slope of the signal (xi).

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の要旨を第1図に示す実施例によって具体
的に説明する。
The gist of the present invention will be specifically explained below with reference to an embodiment shown in FIG.

第1図(a)は本発明一実施例の構成を示すブロック図
であり、61と62と63と64は、窓処理部2によっ
て切り出された信号の前半部と後半部とにおける各部分
の平均値によって、窓処理部2で切り出された信号の傾
きを補正する信号補正部6の構成要素であり、61は第
(2)式によって(xi )の前半部の平均値aoを求
める第一の演算部、62番二第(3)式によって(xi
 )の後半部の平均値a1を求める第二の演算部、63
は第(4)式によって(N/4 。
FIG. 1(a) is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and 61, 62, 63, and 64 represent respective parts in the first half and the second half of the signal cut out by the window processing section 2. This is a component of the signal correction unit 6 that corrects the slope of the signal cut out by the window processing unit 2 using the average value, and 61 is a first component that calculates the average value ao of the first half of (xi) using equation (2). The arithmetic unit of , (xi
) a second calculation unit for calculating the average value a1 of the latter half of 63
is (N/4) according to equation (4).

ao)と(3N/4 、  al )を通る直線yiを
求める第三の演算部、また64は第(5)式による減算
を行う減算部である。
ao) and (3N/4, al), and 64 is a subtraction unit that performs subtraction according to equation (5).

前記第二の従来例と同じ<、AD変換部1におけるサン
プリング間隔を0.1ミリ秒とし、窓処理部においては
窓幅を30ミリ秒とすると1上記実施例では2回の除算
と300回の加算によって第(4)式の直線が得られる
ので、前記第二の従来例に比し演算時間を大幅に減少し
、リアルタイムによる処理が可能になる。
Same as the second conventional example, if the sampling interval in the AD converter 1 is 0.1 milliseconds and the window width in the window processing section is 30 milliseconds, then 1 In the above embodiment, two divisions and 300 divisions are performed. Since the straight line of equation (4) is obtained by adding , the calculation time is significantly reduced compared to the second conventional example, and real-time processing becomes possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように1本発明によれば、窓処理によって
切り出した信号の傾きを除去できると共に、その処理に
要せられる時間が短いのでリアルタイム処理が可能にな
る。
As explained above, according to the present invention, the slope of the extracted signal can be removed by window processing, and since the time required for the processing is short, real-time processing is possible.

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

第1図(a)は本発明−実施例のブロック図。 第1図(blは同実施例の作用の説明図。 第2図(alは第一の従来例のブロック図。 〕      第2図(blは第二の従来例のブロック
図。 第2図(C)は第一の従来例の説明図。 第2図(d)は第二の従来例の説明図である。 図中。 1はへ〇変換部、      2は窓処理合す。 第2 吋 (c) ネ  Z  レグ  (dン
FIG. 1(a) is a block diagram of an embodiment of the present invention. Fig. 1 (bl is an explanatory diagram of the operation of the same embodiment. Fig. 2 (al is a block diagram of the first conventional example.) Fig. 2 (bl is a block diagram of the second conventional example. C) is an explanatory diagram of the first conventional example. Fig. 2 (d) is an explanatory diagram of the second conventional example. In the figure. 1 is the to conversion section, 2 is the window processing combination. (c) Ne Z leg (dn

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 信号を所定時間長の窓幅で切り出す窓処理部と、前記窓
処理部によって切り出された信号の前半部と後半部とに
おける各部分の平均値によって前記窓処理部で切り出さ
れた信号の傾きを補正する信号補正部と、前記信号補正
部によって補正された信号を周波数分析して周波数スペ
クトルを得る周波数分析部とを備えることを特徴とする
信号分析装置。
A window processing section that cuts out the signal with a window width of a predetermined time length, and a slope of the signal cut out by the window processing section based on the average value of each part in the first half and the second half of the signal cut out by the window processing section. A signal analysis device comprising: a signal correction section that corrects the signal; and a frequency analysis section that frequency-analyzes the signal corrected by the signal correction section to obtain a frequency spectrum.
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