JPS62269200A - 音声ピツチ抽出方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声におけるピ・７千周期を抽出する装置に関
するものである。

〔従来技術〕

音声信号に含まれる冗長性を除去し、音声を特徴パラメ
ータで高能率符号化する分析法及びこの符号をもとに音
声を合成する合成法が開発されている。これらの分析で
得る音声の特徴パラメータの一つに音声のピンチ周期（
声帯の基本振動層Ｍ）がある。ピッチ周期は合成音声の
音質を決定する重要なパラメータであり、従来より、ピ
ッチ抽出の誤り率の低減をめざし、数々の方法が検討さ
れている。これらの方法は主に音声信号の相関値による
方法、音声信号から声道のパラメータを抽出した後の波
形（残差波形）の相関値による方法、音声信号のフーリ
エ変換の対数の逆フーリエ変換によるケプストラム法な
どに大別される。これらの方法はその演算の複雑さによ
り、多くの演算時間を必要とするため音声の実時間分析
には適さず、もっばらコンピュータによるオフラインの
分析に使用されてきた。音声分析の応用としては音声を
入力とする各種のコントロール装置、音声の記録再生装
置が考えられるが、全て実時間による処理が必要とされ
る。このために実時間で音声分析する方法、中でも音声
のピンチ抽出をより高精度に短時間で行えるピッチ抽出
法の開発が待たれている。

従来のピッチ抽出法として一般的なものに波形の自己相
関関数によりピンチ周期を求める方法がある。今、音声
波形をサンプリングした場合、波形の自己相関関数は（
１）式であら゛わされる。

ここでＸｔはサンプリングされた離散的波形値、Ｎは１
分析フレーム周期内の波形サンプル総数、τは任意の時
間間隔、ρτはτ時間間隔離れた波形の自己相関関数値
である。当然τはサンプリング周期をΔＴ　（＝１／ｆ
、　、ｆ、：サンプリング周波数）とすれば（２）式の
ような離散値をとる。

τ＝ｎΔＴ　　　　・・・（２） （ｎは１，２．３・・・Ｎ、整数値） 周知のごとく、波形の自己相関関数は波形の線形の関連
の度合いを示す尺度であり、波形が周期関数である場合
には波形と同じ周期をもつ。今、第７図に示される音声
波形の自己相関関数とてとの関係を図示すると第８図の
ごとく、音声波形のピッチ周期とその整数倍の位置に極
値をもち、その最大値をとるτの値が音声波形のピッチ
周期を表す。以上が自己相関関数によるピンチ抽出の概
要である。この方式ではｆｌ１式に示されるごとく、τ
に関する１つの自己相関関数値を求めるためにはＮ−τ
回の積和演算が必要となる。一般に積演算は和演算に比
べ４〜５倍の時間を要する。

この積演算を削除するために、波形の極性相関によるピ
ッチ抽出法が考えられている。これは（１）式において
、ＸＬ　、Ｘｔ＊ｒを波形の極性（正負の符号）のみ、
即ち波形の振幅情報を含まないものに置き換え、ｘｌ　
・Ｘ　ｔ＊　ｒの演算を極性の一致に置き換えたもので
ある。極性一致をとる演算は簡略なワイヤードロジック
に置きかえることが可能であるため、通常の相関に比べ
積演算の分だけ演算時間を短縮できる。しかし、この極
性相関によるピッチ抽出はその抽出精度が低く、特に男
性の声の場合、ピッチ周期抽出誤りが多い。この理由は
ピッチ抽出に用いるサンプルデータ値は極性のみであり
、振幅情報を含んでいないためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の欠点をなくしたものに特公昭５８−５７７５８号
の音声ピンチ周期抽出装置がある。これは音声波形をｍ
値（ｍ≧３）に分類符号化し、この信号の相関関数より
ピッチを抽出する方式であるが、ｍ値分［（ｍ≧３）の
ためのハードウェア、ソフトウェアがやはり複雑である
という問題点があった。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明はこのような従来技術の問題点を解消し、ハード
ウェア、ソフトウェア共に簡単なピッチ周期抽出方式を
提供することを目的とする。

本発明に係る音声ピッチ抽出方式は、人力音声をしきい
値が相異る２組の２値化回路にて符号化し、符号化され
た２組の音声データを用いて相関演算を行い入力音声信
号のピッチ周期を抽出することを特徴とする。

〔作用〕

入力信号Ｘをしきい値Ａ、Ｂにて２値化してＸＡ（ＸＡ
６．　＊ｐ、、・・・ＸＡ、、、　ＸＢ　（ＸＢｏ、　
’ＸＢｔ・・・ＸＢ、）を得たとするとＸＡ、ＸＢに対
する相関係数Ｖ（■。、Ｖｌ　・・・Ｖ、）は例えば Ｖ、＝ＸＡＯ・ｘｔｔｏ＋ｘ＾＋’ＸＢ＋＋・・・＋Ｘ
Ａｎ−ＸＢ、ｌＶ　１　＝　ＸＡｏ　’　ＸＢＩ　＋　
ＸＡＩ　・ＸＢ２＋・・−＋　ＸＡｎ−、−ＸＢｌｌＶ
ｍ＝ＸＡｏ　・　ＸＬ　　＋ＸＡ＋　　’　　Ｘ８ｍ＋
１＋”’　＋ＸＡ＋５−１ｌｌ’　　ＸＢ＋ｓと得られ
る。この■のピーク値に対応してピンチ周期を求めるこ
とができる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に
説明する。

第１図は本発明方式を実施するための装置の構成を略示
するブロック図である。図示しないマイクロホン等にて
入力された音声信号Ｘは相異るしきい値Ａ、Ｂを有する
２値化回路１．２に入力され、２値化された信号ＸＡ、
ＸＢを得る。これらの信号は夫々にデ、−タメモリ３．
４に一旦記憶され、次いで相関回路５に入力されて２値
化回路１゜２から直接入力される後のサンプリング値と
で相関係数Ｖが算出される。相関係数Ｖはピンチ抽出回
路６へ与えられ、ここでピッチ周期が求められる。しき
い値Ａ、Ｂは可変としても固定としてもよい。

第２図は入力された音声信号Ｘとしきい値Ａ。

Ｂとの関係及び２値化回路１．２にて得た信号ＸＡＸＢ
を示している（但ししきい値Ａ　＞　Ｌきい値Ｂの場合
）。

２値化回路出力ＸＡ、ＸＢをＸＡ　　（ＸＡ、、　ＸＡ
Ｉ・・・ＸＡ、ｌ）　、　　ＸＢ　　（ＸＢｏ、　　Ｘ
Ｂ＋・・・ＸＢ、）とすると相関回路５ではその相関係
数Ｖ　（Ｖ。、■よ・・・Ｖ、）は下記（３）、　＋４
＞式から求められる。

・・・（３） このようにして算出された相関係数を用いて得られる相
関関数は第３図に示すようにピー／７値を有し、最大値
をとるｎΔＴの値（ここではＰで表す）が入力音声のピ
ッ・チ周朋となる。

第４図は本発明の他の実施例を示している。この実施例
においては人力音声信号はＡ／Ｄコンバータ７にてディ
ジタル信号に変換され、このディジタル信号はデータパ
フファメモリ８に一旦記憶され、これが満たされるとデ
ータメモリ９に記憶される。そしてデータメモリ９のデ
ータを正規化回路１０において、絶対値の最大値にて除
算する等、の正規化処理をして再度データメモリ９に記
憶させる。そしてこの正規化されたデータメモリ９の内
容を入力に応じて時系列的に読出して２つの２値化回路
１．２へ与える。

２値化した信号ＸＡ、ＸＢを一旦データメモリ３．４に
記憶させ、その後これを読出して前同様相関回路５にて
相関係数■を算出し、これをピ・７チ抽出回路６に与え
てピッチ周期を求めるのは先の実施例と同様である。

なお相関回路５にて式（３１，（４）の演算を行うに際
してはＸＡとＸＢとの乗算を第１表のように行うことが
効果的である。

第１表 注：しきい値Ａ＞Ｌきい値ＢとしたのでＸＡ　＝０、Ｘ
Ｂ＝１は存在しない。

以上のように各１ビツトの２値化データ２組にて実質的
に（００）ｚ、　（０１）２．（１０）ｚの３値化が可
能なのである。

〔効果〕

本発明の効果を特公昭５８−５７７５８号に示された３
値化方式と比較して説明する。３値化方式においては入
力音声データは符号ビットと振幅ビットとの２ビツトで
表わされるのに対し、本願発明では各２値化回路出力の
１ビツト×２＝２ビツトであるから、これらを記憶する
ためのメモリ容量は同様である。

ところが相関係数の演算についてみると本発明では第１
表に示す演算を行えばよいから１ビツトの加算器５０で
足りるのに対し３値化方式では第６図に示すように３値
化回路６１出力と、先にサンプリングされて記憶されて
いるデータメモリ６２内データの各２ビツトのデータの
乗算を必要とするから２×２ビット乗算器を要する。

この対比から明らかな如く本発明による場合はハードウ
ェア更にはソフトウェアの簡略化が可能となり、簡略な
装置にて高精度のピッチ周期抽出を実時間で行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式を実施するための装置の構成を略示
するブロック図、第２図はその動作説明図、第３図はピ
ンチ周期の決定方法の説明図、第４図は本発明方式を実
施するための装置の他の構成を示すブロック図、第５．
６図は本発明の詳細な説明するためのブロック図、第７
．８図は従来方式の説明図である。 １、　２・・・２値化回路　３．４・・・データメモリ
５・・・相関回路　６・・・ピンチ抽出回路時　許　出
願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 第　１　図 に４２　　図 第３図 音１５イ８ 第４図 第５図 第６図 一ヒ°７＋周期工Ｐ 篤　’７［２］ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入力音声をしきい値が相異る２組の２値化回路にて
   符号化し、符号化された２組の音声データを用いて相関
   演算を行い入力音声信号のピッチ周期を抽出することを
   特徴とする音声ピッチ抽出方式。