JPS6220560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は精度が高く、分析速度の速い音声分析
装置に関するものである。

音声信号に含まれる冗長性を除去し、高能率符
号化する分析法に、線形予測係数の一種である偏
自己相関数（以後PARCOR係数と呼ぶ）を用い
るPARCOR分析法がある。この方法は音声研究
の分野では良く知られた方法であり、詳しい記述
は省略するが、PARCOR分析は、発声された音
声の声道伝達特性を表わす特徴パラメータを抽出
する。音声信号はこの声道伝達特性と音源パラメ
ータとからなるので、音源パラメータの抽出も同
時に行なわれる。一般的に行なわれる方法として
音声信号よりPARCOR係数を抽出した残りの信
号（以後残差信号と呼ぶ）の自己相関係数を求め
る。

自己相関係数は音声の基本周期（以後ピツチと
呼ぶ）の遅延時間以外では小さな値をとり、基本
周期に等しい遅延時間において顕著なピークを持
つ。このピーク値の大きさから声帯振動の有無が
分り、ピークの位置から基本周期・ピツチが得ら
れる。

第１図に従来のPARCOR形音声分析系の構成
を示す図において、１は音声入力端子、２はＡ／
Ｄ変換器、３はPARCOR分析器、４は得られた
PARCOR係数、５は音源パラメータ分析器、６
は得られたピツチ信号、７はパワー信号、８は有
声・無声の識別信号、９は符号化器、１０は符号
出力である。音声信号は、音声入力端子１から
Ａ／Ｄ変換器２で標本化された後、PARCOR分
析器３で近接した標本値間の相関が逐次除去さ
れ、周波数軸上でほぼ平担なスペクトラムを持つ
残差信号となる。

残差信号は音源パラメータ分析器５によつて分
析されたピツチ．パワー、有声・無声の情報が得
られる。第２図は音源パラメータ分析器の中のピ
ツチ抽出部の構成を示したものである。ピツチ抽
出部は波形の自己相関係数を求めるもので、１１
が残差信号入力端子、１２は遅延回路、１３は切
り換えスイツチ、１４は掛け算器、１５は加算
器、１６は遅延時間制御信号記憶部である。

第２図において、信号はτ時間遅れた信号と掛
け合わされて自己相関が計算され、加算器１５で
順次加算される。同様な計算を遅延時間制御信号
記憶部１６からの遅延時間信号を、切り換えスイ
ツチ１３で切り換えながら、それぞれのτについ
て行なう。音声ピツチに等しい遅延時間になつた
時のみ加算器１５の出力はピーク持つ。以上の様
にしてピツチが抽出される。

一方、ピツチ周波数の存在範囲は、男女それぞ
れ 女性：130Hz〜500Hz 男性：66Hz〜200Hz であり、男女合わせて66Hz〜500Hzとなる。

ここで音声のサンプリング周波数を8KHzとし
たときピツチ周期の存在範囲としては16〜120と
なり、このデータが第２図の遅延時間制御信号記
憶部１６に記憶され、前述の相関係数の演算が行
なわるが、しかし105回も必要となる。このこと
はPARCOR形音声分析装置の分析処理時間の短
縮に際し大きな障害となつている。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し正確かつ速く、ピツチデータを抽出する音声ピ
ツチ周期検出装置を提供するにある。

音声波形を人間が見て、ピツチ周期を検出する
場合、ピークからピークまでの間隔又は零交差点
から零交差点までを測定してピツチ周期としてい
る。

第３図に自然音声“あ”の一部を示す。図の波
形より分るようにこの音声の基本周期は図中ａ、
又はｂの間隔と考えられる。本発明はａ、又はｂ
を正確かつ速く検出するもので、その具体的実施
例を第４図に示す。図において第１図、第２図と
同符号の物は同一物を示す。１７は音声記憶部、
１８はピーク検出回路、１９はカウンターであ
る。

動作の説明は第５図を用いて行なう。音声入力
端子１に第５図のアの部分からら音声が入つた場
合を考える。音声記憶部１７は音成波形そのもの
を記憶する。一方ピーク検出回路１８は各ピーク
点において１を出力しそれ以外の時は０を出力す
る。そしてカウンター１９はピーク検出回路１８
からの初めの１により、０にリセツトされ、そし
て続くピーク検出回路１８からの１出力により、
そのときのカウンターの値を遅延時間制御信号記
憶部１６に記憶させる。以上の動作により、遅延
時間制御信号記憶部１６には〔イとカ、イとコ、
イとセ〕の間隔が記憶される。そして遅延回路１
２、掛け算器１４、加算器１５からなる相関器に
より上記３つの時間間隔について音声記憶部１７
からの音声信号の自己相関が計算されその最大値
がピツチ周期として検出される。この場合はイと
セの間隔がピツチ周期となることは明らかであ
る。

以上正側のピーク点間隔をピツチ周期と考えて
たが負側のピーク点間隔をピツチ周期として考え
ることも出来、ピーク検出回路１８を負側のピー
ク検出回路とすることにより第５図の場合には
〔エとク、エとシ、エとタ〕間隔が遅延時間制御
信号記憶部１６に記憶され、それぞれについて相
関が計算され、ピツチ周期としてエとタの間隔が
選ばれるのは明らかである。

また零交差点間隔をピツチ周期として考えるこ
とも出来〔アとオ、アとケ、アとス、アとチ〕又
は〔ウとキ、ウとサ、ウとソ〕がそれぞれ遅延時
間制御信号記憶部１６に記憶されアとス又はウと
ソの間隔がピツチ周期として検出されることは明
らかである。ただしこの場合ピーク検出回路１８
は、零交差検出回路に置き換える必要はある。

本発明によれば従来ピツチ周期を検出するのに
105回の相関計算が必要であつたものが1/5〜1/20
に短縮することが出来る。また少ない候補の中か
ら選択するため誤まる確率も少なくなりより正確
なピツチ抽出が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のPARCOR型音声分析装置のブ
ロツク図、第２図は従来のピツチ周期抽出装置の
ブロツク図、第３図は自然音声の波形図、第４図
は本発明による音声ピツチ周期検出装置の実施例
を示すブロツク図、第５図は自然音声の波形図で
ある。 １２……遅延回路、１３……切換スイツチ、１
４……掛け算器、１５……加算器、１６……遅延
時間制御信号記憶部、１７……音声記憶部、１８
……ピーク検出回路、１９……カウンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 標本化された音声信号系列において、ピツチ
   周期をτ区間離れた標本間の自己相関係数の最大
   値又は差の絶対値の平均の最小値を与えるτとし
   て抽出する音声分析装置において極大点間隔につ
   いてのみ上記演算を行ない、ピツチ周期の抽出を
   行なうことを特徴とする音声ピツチ周期検出装
   置。 ２ 音声信号系の零交差点間隔についてのみ前述
   の演算を行ない、ピツチ周期の抽出を行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載された
   音声ピツチ周期検出装置。