JPS6252600A

JPS6252600A - 信号の変換を生ずる方法及び装置

Info

Publication number: JPS6252600A
Application number: JP20192286A
Authority: JP
Inventors: ブライアン、リー、スカツト; ラバト、グレイ、グツドマン; ジアン、マーク、ニユウエル; ロイド、アリン、スミス
Original assignee: SUKATSUTO INSTR CORP
Current assignee: SUKATSUTO INSTR CORP
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1987-03-07
Also published as: EP0212323A3; EP0212323A2

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】本発明は、信号処理法、ことにもとの信号の情報内容の
実質的な部分を保持する信号変換を生ずる方法及び装置
に関する。

聴覚は時間基準であるが視覚は主として空間基準である
。スピーチ（言葉〕を感知する際に１（１００分の数秒
程度の短い時間的事象は、たとえばｒポール（ｐｏｌｅ
　）　Ｊ及びｒボール（ｂｏｗｌ）Ｊ又は「トウダウン
（ｔｏｗ　ｄｏｗｎ　）　Ｊ及び「トウドダウン（ｔｏ
ｗθａ　ｄｏｗｎ　）　Ｊの間のような単純な音声的又
は単語基準の区別を行うのに臨界的である。

時間的分解能は犠牲にしないで正確に耳がこのような微
細なスペクトル分解能をどのようにして現わすかは神秘
のままである。耳がどのように働くかについて一層多く
のこと゛が理解されれば、このような知識はスピーチ認
識コード化装謹の性能を向上させるのにスぎ−チ技術に
適用することができる。

音響スピーチ信号からの満足の得られる時間情報は若干
の種類のスピーチ処理たとえば音声基準認識システムに
おけスピーチ区分化を行うのに重要である。又スピーチ
信号の満足の得られるスペクトル分解能は、スぎ−チの
圧縮及び合成のような他の種類のスピーチ処理に重要で
ある。現状のディジタル信号プロセッサはこのような種
種のスピーチ処理適用を支援することはできない。その
理由は、これ等のプロセッサがすべて周波数対時間分解
能の旧式のトレードオフを受け、すなわち良好な周波数
分解能を示すプロセッサが低い時間分解能を持ち又その
逆であるからである。良好な空間的及び時間的分解能を
持つディジタル信号プロセッサはスピーチ工業に著しい
利点を持つ。その理由はこのプロセッサにより単一の処
理システムを耳自体の性能特性に近似させることができ
るからである。

スピーチ処理に使う理想的なディジタル信号プロセッサ
は、関連する全部のスピーチ機能を誘導できるスピーチ
信号の独得の表示又は「変換」を生ずる。当業界にはよ
く知られているようにこれ等の特長は音声ぎツチ、振幅
包絡線、スペクトル及び発声の程度である。スピーチシ
ステムでは、実施するスピーチ処理適用の種類と実現す
るプロセッサの能力とに従って、前記の特長を要約する
のにスピーチ信号の全く異なる表示を使うのが普通であ
る。

従ってもとの信号の情報内容の実質的な部分を保持する
スピーチ信号情報を生ずることにより、この変換自体か
ら圧縮及び合成のような変化したスピーチ処理適用に必
要なスピーチ機能の抽出を容易にする方法及び装置が必
要になる。

本発明によればスピーチ処理適用に必要なもとの信号の
情報内容の実質的な部分を保持する信号変換を生ずる方
法及び装置が得られる。この説明で使う場合にこのよう
な適用は、スぎ−チ圧縮、スピーチ合成及びスぎ一チ区
分化を含む。好適とする実施例では変換は、もとの信号
の全部又は一部を成る順序のデータサンプルに変換し、
この順序の第１のサブ部分に沿い基準位置を選定し、こ
の基準位置に対し相関関数に従ってヒストグラム全生成
することによって、生ずる。次いでｊ−序の第２のサブ
部分に沿う基準位置を選定し、この゛基準位置に対し付
加的なヒストグラムを生成する。

このようにして生成した′ｉｊｉ数のヒストグラムは変
換を含む。本発明によれば次いでこの変換は信号処理適
用で信号自体として使う。

１実施例では変換は、それぞれ所定数の位置ｒｄｍａＸ
Ｊｆｆ”持ち次の形の一般級の差分関数から誘導される
複数の重み付きヒストグラムから成る。

ｄ−１，２，−・・ｄヤ、に対しこの式でＸ（、）は標本化信号であり、ｎｏは基準位置
であり、ｄはサンプル間の時間遅れであり、Ｓｃｎｔは各サンプルの平均間隔でありａｗＱ、１であ
る。

本発明は又前記の式により重み付きヒストグラムを誘導
する適当な装置である。好適とする実施例では順序の第
１のサブ部分を表わすデータサンプルは第１及び第２の
区間を持つ差分相関器を経て遂次に加える。第１区間の
出力は第２区間の入力に一時記憶区域を経て接続される
。次いで新らたなデータサンプルを第１相関器区間に加
え、残りのサンプルは１つの位置だけシフトする。デー
タサンプルはこれにより第１相関器区間から差分計算の
第１の反復のために一時記憶区域に取出す。

第２相関器区間内のデータサンプルの大きさは次いで第
１相関器区間内の位置的に対応するデータサンプルの大
きさで差分する。これ等の差の絶対個は次いで計算して
偶数値を生ずる。これ等の偶数１直は次いで基準位置に
対するヒストグラムに加える。次いで一時記憶域内のデ
ータサンプル（第１反復に対する）は第２の相関器区間
に加える。

この区間内の残りのサンプルは１つの位置だけシフトす
る。ｒ差分」、「絶対１直」及び「合計」のステップは
次いで繰返してヒストグラムの奇数値、　　を生ずる。

この操作（すなわち偶数値及び奇数値への合計）はヒス
トグラムの１サイクルを表わし式（１）に従ってＳｃｎ
ｔ図繰返しデータサンプル順序の第１のサブ部分に沿う
基準位置に対しヒストグラムの形・成を終える。次いで
この処理は順序の他の各サブ部分に沿う基準位置に対し
て繰返す。各基準位置は付加的なヒストグラムを形成す
るのに１ピッチ周期（又はその倍数）だけ離して位置さ
せるのがよい。

式（１）についてａ−Ｑのときは関数ヒストグラム（ｄ
、ａ）は公知の平均大きさ差分関数（ＡＭＤＦ’　）に
なる。ａ−ｉのときは関数ヒストグラム（ｄ、ａ）は、
ヒストグラム（ａ、１）ｋ計算するのに使うサンプルの
中心点がｄの全部の値に対し同じである点でＡＭＤＦと
は異なるいわゆる滑動平均大きさ差分関数（ＳＡＭＤＦ
）を生ずる。この中心点は基準位希すなわち弐（１）の
ｎ。がよい。

本発明の重要な特長によれば複数の重み付きヒストグラ
ムはもとの信号の変換を含む。本発明者は実験の結果、
前記したような変換が位相情報だけを除いてもとの信号
の情報内容の実質的な部分を保持することが分った。次
いで変換は本発明によれば、種種のスピーチ又はその他
の信号処理適用により使う。たとえばもとの信号の圧縮
変形（バージョン）を形成するのに信号の１ぎツチ周期
おきに生ずる各ヒストグラムの所定の部分を次いで記憶
する。これとは反対にスピーチ合成を行うには圧縮変換
を再構成する。しかしどちらの場合もこの方法は、従来
の場合のように時間及び周波数領域の間の信号の費用の
かかる複雑な変換全必要としない。

本発明によればソフトウェアルーチンの制御のもとにヒ
ストグラム全生成する専用マイクロプロセッサも設けで
ある。又全システム制御を行い信号の圧縮及び合成のよ
うな特殊な処理適用を制御する汎用マイクロプロセッサ
も設けである。これ等のマイクロプロセッサは、システ
ムへの又これからのリアルタイム通信を容易にするよう
に全二重ディジタルトランシーバ構成で同時に作用する
。

以下本発明による方法及び装置の実施例を添付図面につ
いて詳細に説明する。

添付各図面を通じて同様な参照数字は同様な部品を表わ
す。第１Ａ図は本発明によるヒストグラムを生成する相
関器を示す。後述のように複数のこのようなヒストグラ
ムは、情報内容の実質的な部分を保持する信号のいわゆ
る「変換」を形成する。単に説明のために限定するわけ
ではないがこの技術を源波形として人間のスピーチに重
点をおいて以下に述べる。しかし本発明による方法及び
装置が全種類のアナログ及びディジタル源信号にこのよ
うな信号がどのようにして誘導されるかに関係なく十分
に応用できるのは明らかである。

好適とする実施例ではヒストグラム：は複数の相関関数
の１つに従って生ずる。これ等の関数の１つのサブセッ
トは、ｄｍａＸ位置を持つ次の形の重み付きヒストグラ
ムを生成するいわゆるｒ差分」関数である。

ｄ”　１．２、”’　ｄｍａＸに対しこの式でＸ（、）はサンプル信号であり、ｎＯは基準位
置であり、ｄは各サンプル間の時間遅れであり、５ｃｎｔ　＝各すンプルの平均間隔であり、ａ（１０ｌ
ｌである。

本発明の重要な特長によれば信号全処理して複数の相関
１関数の１つたとえば式（１）のｒ差分」関数に従って
重み付きヒストグラムを生成するときは、得られる変換
〔複数のこのようなヒストグラムから成る〕は位相情報
だけを除いてもとの信号の情報内容の実質的な部分を保
持する。本発明によれば変換はもとの信号自体として使
われ処理に先だって又はこれに次いで或はこれ等の両方
で時間及び周波数領域の間で信号の費用のかかる複雑な
変換又はこれから抽出される機能の変換を避ける。

以下の説明は式（１）で定義した差分関数を実施する装
置に係わるが本説明は信号変換を含むヒストグラムを次
の形を持つ互いに異なる種類の公知の「自己」又は「相
互」相関関数によって生ずるようにしである。

式（２）でＵがＶに同じであればヒストグラムｔａ＞は
公知の自己相関関数になる。ＵがＶに同じでなければ式
（２）は相互相関関数全表わす。

第１Ａ図には、ａ−１のときに式（１）の差分関数に従
ってヒストグラムを生ずるのに本発明に使う相関器２０
の線図を示す。相関器２０は上部人口２６及び上部出口
２８を持つ第１の区間２４ｔ−備えている。相関器２０
は又下部人口３２及び下部出口３４を持つ第２の区間３
０全備えている。矢印３６に示すようにＷＪ１相関器区
間２４の上部出口２８は第２相関器区間３０の下部人口
３２に連結しである。又ｉＩＡ図に示すように第１の相
関器区間２４は、後述の理由でデータサンプルを一時記
憶するために出口２８に隣接して一時記憶区域２５全備
えている。

説明のためだけにスピーチ波形１０は相関器２０内でア
ナログ形に示しである。しかし本発明の実際の方法及び
装置ではスピーチ波形１０は先ずディジタルデータサン
プルの順序に変換する。

第１Ａ図に示すようにスピーチ波形１０のサブ部分は遂
次に第１の相関器区間２４を通り一次記憶区域２５を経
て次いで第２の相関器区間３０内に進む。新らたな各デ
ータサンプルが第１区間２４の上部入口２６に入ると、
この相関器区間２４内の残りのデータサンプルはそれぞ
れ出口２８に向かい１つの位置だけシフトする。次いで
データサンプルを一時記憶区域２５に取出し後述の所定
の周期だけ区域２５に保持する。本発明の特長によれば
第２の相関器区間３０内のデータ試料は次いで、第１の
相関器区間２４内や位置的に対応するデータサンプルで
差分する。この説明で使う場合に「位置的に対応する」
という用語は、任意の瞬間に相関器の各端部から同じ距
離に位置する各相関器区間内のデータ試料のことである
。従って第１区間２４の上部入口２６に隣接して位置す
るデータ試料３８は第２区間３０の下部出口３４に隣接
して位置するデータ試料３９に「位置的に対応する。」。　　第１Ｂ図に示すように第１及び第２の相関器区間
２４．３０内のスピーチ波形の相関は、複数の所定の「
パケット」すなわちｄ−１，２・・・からｄｍａｘ　’
での位置を持つヒストグラム４０を生ずる。位置ｄ工、
ｄ２３、ｄ５・・・はヒストグラムの計数値を表わし又
ｄ２、ｄいｄ６・・・はその偶数値を表わす。第１Ｂ図
には詳しくは図示してないが、ヒストグラム４０の長さ
は通常各相関語区間の長さの２倍である。又データサン
プル順序の各サブ部分の長さはｄｍａＸより大きい。

式（１）に関してａ−０であれば関数は公知の平均大き
さ差分関数（ＡＭＤＦ）になる。この関数は、ａ−１で
あればいわゆる滑動平均大きさ差分関数（ＳＡＭＤＦ　
）になる。この関数は、ヒストグラム（ｄ。

１）を計算するのに使うサンプルの中心点がｄの全部の
値に対し同じである点でＡＭＤＦとは異なる。

この共通の基準によってＳＡＭＤＦは本発明の好適とす
る実施例に使われ第２図について次に述べる。

ＳＡＭＤＦは、ヒストグラムのｄｍａＸ位置を０に初期
設定することによりステップ４１で開始する（相関器は
順序の第１のサブ部分の一部を満たすものとする）。ス
テップ４１では新らたなデータサンプルを第１の相関器
区間２４に入れ区間２４内の残りのサンプルは１位蓋だ
けシフトする。従ってステップ４２は計算の男１の、操
返しのために一時記憶区域２５にデータサンプルを入れ
る。ステップ４３では、各相関器区間内の対応するサン
プル間の大きさの差を計算する。とぐに相関器区間２４
内の上部入口２６に隣接する第１サンプルの大きさは、
相関器区間３０内の下部出口３４に隣接する最後のサン
プルの大きさから差分する。

この差分ステップは又各相量器区間内の各位置における
サンプルの残りに対しても実施する。ステップ４４では
相関器内の各位置に対しステップ４３で計算した差の絶
対値を次いで定め、ステップ４５でこの合計に加えてヒ
ストグラム４０の偶数位置ｄ２、ｄ４、ｄ６ｔ”生ずる
。次いで間合せ４６を実施しヒストグラム形成の全サイ
クルを実行したかどうかを定める。実行してなければル
ーチンは枝分かれしてステップ４７にもどる。ステップ
４７では一時記憶区域２３内のデータサンプル（第１の
繰返し巾に受けた）は第２の相関器区間３０にシフトさ
れ、区域２５丙の残りのサンプルは１位蓋だげシフトす
る。次いでステップ４３〜４５が繰返されヒストグラム
４０の奇数値ｄ工、ｄ３、ｄ５が増分する。間合せ４６
の結果が肯定であれば、試験４８が行われＥｌｃｕｔサ
ンプルが一時記憶区域２５に加えられたかどうかを調べ
る。加えられてなければ、ルーチンは枝分かれしてステ
ップ４２にもどる。方法は前記したように繰返す。

間合せ４８の結果が肯定であれば、ヒストグラムは正規
化され（たとえば各ヒストグラム値１ｓｃｎｔにより割
ることにより）、各相関器区間を経て初めに加えたデー
タサンプル順序の第１のサブ部分に対し終了したヒスト
グラムを生ずる。次いでステップ４９でこの処理を信号
の付加的サブ部分（各相関器区間を経て加えた）に対し
て繰返し信号変換を含む付加的ヒストグラムを生成する
。

好適とする実施例では試料順序に沿う基準位置は信号の
ぎツチ周期又はその倍数により隔離する。

又第２図のＳＡＭＤＦ処理を実施するときは、Ｓｃｎｔ
／２サイクル後に一時記憶区域２５に入れたデータサン
プルは、順序のサブ部分に沿う基準位置を現わす。

又式（１）ではこの式を第２図に示した方法ステップ以
外で実施する他の方法がある。たとえばデータサンプル
を相関器内にシフトして前記したような種種の合計を生
ずるのでなくて、この式は、ヒストグラムをその第１の
位ＩＪ工に初期設定しくすなわちａ−１にセットする）
、式（１）に示したｎの範囲にわたって加算することに
より計算する。

次いでヒストグラムはその第２の位置ｄ２に初期設定し
く　ａ　＝　２　）　、ヒストグラムの計算を終了する
まで処理を繰返す。

第３図には本発明によジ信号変換金生ずるのに必要な能
力を生じ又スぎ一チ処理適用でこの変換を使うのに必要
な能力を生ずるようにしたスピーチシステム５０のブロ
ック図を示しである。前記したように単に説明だけのた
めにシステム５０はスぎ−チ展開システムに関連して述
べる。しかしシステム５０は全種類の信号処理用途にイ
ンタフェースとして使われ、スピーチ関連用途だけに限
定するものではない。

スピーチシステム５０は、複数の入出力（Ｉｌｏ　）デ
バイスを結合した汎用のマイクロプロセッサ５２を備え
ている。スピーチシステム５０は、それぞれ汎用非同期
式受信機／送信ｆＪ　（ＵＡＲＴ）　５８．６０全経て
汎用マイクロプロセッサ５２に接続した１対の直列ディ
ジタル通信リンク５４．５６ｅ備えている。このような
デバイスは、よく知られ直列ビット通信リンク５４．５
６に対し並列語基準マイクロプロセッサ５２’にインタ
フェースとする作用をする。スピーチシステム５０は又
汎用マイクロプロセッサ５２へのアナログ入力径路６２
を備えている。径路６２は帯域フィルタ６４及びアナロ
グ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器６６を含む。又汎用マ
イクロプロセッサ５２からアナログ出力径路６８を設け
である。径路６８は低域フィルタ７０及びディジタル／
アナログ（Ｄ／Ａ　）変換器７２を備えている。アナロ
グスぎ−チ波形はアナログ入力径路６２に加えられ、径
路６２でこの波形はフィルタ６４により帯域限定されＡ
／Ｄ変換器６６によりディジタル化される。スピーチ波
形のディジタル化変形は次いでディジタル直列通信リン
ク５４．５６の一方によりスピーチ展開システム５０に
類似の遠隔システムに送信される。

又第６図に明らかなように汎用マイクロプロセッサ５２
は、応用プログラム及びデータを記憶する協働するラン
ダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５１と又マイクロプ
ロセッサ５２を制御するオペレーティング・プログラム
を記憶する読取り専用メモリ（ＲＯＭ）　５３とを備え
ている。

とくに本発明によればスピーチシステム５０は、ソフト
ウェアルーチンの制御のもとて第２図のＳＡＭＤＦ処理
全実施する専用マイクロプロセッサ７４′ｆ！：備えて
いる。専用マイクロプロセッサ７４は、このルーチン全
記憶する協働する制御記憶装置７６と、汎用マイクロプ
ロセッサ５２に通信する協働するＲＡＭ　７８とを備え
ている。汎用マイクロプロセッサ５２は、アナログ入力
径路６２からＲＡＭ　７８にディジタルデータサンプル
全速る。次いでこれ等のサンプルは、制御記憶装置７６
内で記憶したルーチンの制御のも−とに専用マイクロプ
ロセッサ７４で処理される。スぎ一チ波形のこのように
して得られる変換は次いでＲＡＭ　７８に記憶する。Ｒ
ＡＭ　７８の内容は次いで、専用マイクロプロセッサ７
４による波形の付加的部分の連続処理は中断しないで、
汎用マイクロプロセッサ５２により読取る。

従って専用マイクロプロセッサ７４は汎用マイクロプロ
セッサ５２と同時に動作してマイクロプロセッサ７４が
ＳＡＭＤＦ計算を実施すると共に　マイクロプロセッサ
５２が他のシステム制御機能を生ずることができる。

スぎ一チシステム５０は、このシステムへの又これから
のリアルタイム通信を容易にする全二重ディジタルトラ
ンシーバ動作を生ずる。システム５０を初期設定すると
きは、制御プログラムは、汎用マイクロプロ七ツセ５２
に協働するＲＡＭ　５１内にダウンロードされる。これ
等のプログラムはマイクロプロセッサ５２を制御し、専
用マイクロプロセッサ７４に協働する制御記憶装置７６
内にＳＡＭＤＦルーチンをダウンロードする。次いでス
ピーチ波形はアナログ入力径路６２で受けられ前記した
ように処理される。

本発明の重要な特長によれば前記したように信号変換が
生ずると、次いでこの変換は、圧縮、合成及び区分化の
ようなスピーチ処理適用により信号自体として使われる
。

第４図には本発明の信号圧縮ルーチンの流れ図を示しで
ある。このルーチンは信号変換で動作しもとのスピーチ
信号の圧縮変形を生ずる。当業界にはよく知られている
ようにスぎ−チ圧縮の目的は、アナログスぎ−チをでき
るだけ少いディジタルビットで表わすことである。直線
予測符号化（ＬＰＯ）のような従来の方法は、スピーチ
信号からの音声パラメータの有効な抽出と正確な有声音
／無声音の決定とに基づいている。ＬＰＣ及びその他の
従来のフォルマント符号化法は若干の用途では有効なス
ピーチ信号圧縮音生ずるが、このような方法は騒音環境
において又スピーチ信号を低いデータ割合で標本化する
ときは失敗する。

従来のこれ等の又その他の問題を改善するために本発明
の圧縮法では信号に固有の若干の情報冗長度を利用する
。これ等の冗長度は又ＳＡＭＤＦ処理によジ生ずる信号
変換にも存在する。

スピーチ信号内の情報冗長度の第１の源は、スピーチ波
形が任意の２つの連続したピッチ周期中で互いにほぼ同
様であるから存在することが分っている。従ってスぎ−
チ波形の１つおきのピッチ周期を記憶することは、２対
１の率でスピーチを圧縮する手段を示す。スぎ−チ波形
内の情報冗長度の簗２の源は、スピーチが通常随意の基
準レベルの付近の双極のほぼ対称の波形であるという概
念に基づいている。この波形を整流しこれから零を消去
すると、もとの波形はさらに１／２にすなわち全部で４
対１の率で圧縮することができる。音声波形内の情報冗
長度の第６の源は喉頭によ！ｌｌ有声音信号を生ずる方
法で固有のものである。声門源は２つの位相すなわち閉
位相及び閉位相を持ち音声径路の共鳴はスピーチ波形に
最もよく表われるが、声門は閉じる。従って声門がピッ
チ周期の大体５０％は閉じるので、スピーチ波形の半分
だけがピッチ周期自体の間に情報を運ぶ。従ってピッチ
周期の半分だけの記憶はスピーチ波形をさらに１／２に
全部で８対１の圧縮比に圧縮する手段を表わす。

又第１Ｂ図に示すようにＳＡＭＤＦ処理は入力スピーチ
波形の正負の位相に相関し、波形から半サイクルに対応
するミニマス（ｍｉｎｉｍａｓ　）　ｆ持つヒストグラ
ム４０が得られる。従ってＳＡＭＤＦ相関処理の使用は
スぎ−チ波形に固有の正から負へのサイクル冗長度を利
用する。さらに又第１Ｂ図に示すようにＳＡＭＤＦ処理
により高度に対称形のヒストグラム４０′ｆｔ生じ、こ
のヒストグラムに表わされたぎツチ周期の半分だけの記
憶が必要である。すなわちピッチ周期の半分の記憶は声
門源の身体的特性から生ずる波形中の冗長度を利用する
。さらに本発明の好適とする実施例ではヒストグラム４
０は、データサンプル順序に沿い１つおきのピッチ周期
ごとに基準位置を選定することにより相関器２０によっ
て生じ、ヒストグラムが２つのピッチ周期にわたり「平
均された」相関を表わす。すなわち本発明のこの特長は
、８対１の全圧縮比で生ずる入カスぎ一チ波形に固有の
ピッチ周期対ピッチ周期冗長度を利用する。

第４図の圧縮ルーチンは命令ステップ８０で開始する。

命令ステップ８０では、データサンプルはＲＡＭ　７８
に入れられＲＡＭ　７８でこれ等のサンプルは専用マイ
クロプロセッサＴ４により処理される。第３図について
前記したようにデータサンプルは、Ａ／Ｄ変換器６６に
よりアナログ音波の変換から得られる。次いでステップ
８０では協働する制御記憶装置７６に記憶されたソフト
ウェアルーチンの制御のもとに第３図の専用マイクロプ
ロセッサ７４によ！ｌ　ＳＡＭＤＩ＋’相関が実施され
る。

新らたな各データサンプル＠　ＲＡＭ　７８に入れた後
検査ステップ８４を実施し完成したヒストグラム（第２
図について述べたような）がさらに処理する状態にある
かないかを定める。ヒストグラムがこの状態にない場合
には制御はステップ８０にもどり、第２図のステップ４
２により前記したように他のデータサンプル２　ＲＡＭ
　７８に入れる。ヒストグラムがこの状態にありすなわ
ちステップ８４における試験が肯定であればヒストグラ
ムはステップ８８でＲＡＭ　７８からＲＡＭ　５１に移
りこのヒストグラム全汎用マイクロプロセッサ５２によ
り処理できるようにする。

又第４図に示すように信号圧縮ルーチンはステップ９０
に続き波形のピッチを追跡するときであるかどうかを定
める。間合せステップ９０の結果が否定でありすなわち
ぎツチを追跡する時間間隔が経過していなければ、ルー
チンはステップ９２に枝分れする。ステップ９２ではピ
ッチ周期の半分は、なるべくは２ビツトの適応差分パル
スコード変調（ＡＤＰＣＭ）　’ｉ使うことによりヒス
トグラムから符号化する。

圧縮波形の符号化は若干のオーバヘラドラ受ける。たと
えばピッチ周期の周波数又は長さは符号化波形を記憶し
なげればならない。このオーバヘッドを最少にするには
、有声のスピーチのピッチが急速には変化しないから、
システムは、各ピッチ周期と同様に頻繁な程度から複数
のピッチ周期と同様にまれな程度まで変る若干の時間間
隔においてだけ入力スピーチ信号のぎツチを追跡するの
がよい。

又第４図で間合せステップ９０の結果が肯定であれば、
ルーチンはステップ９４に続きピッチ周期を定める。ス
テップ９６ではルーチンは、ステップ９４で定まるピッ
チ周期を専用マイクロプロセッサ７４にもどすことによ
って続く。ステップ９８ではピッチはステップ１（１０
に続くルーチンで符号化されピッチ周期の最大振幅又は
利得率を計算する。ステップ１０２では次いでなるべく
は１０ｇ（底敷２）表示を使い利得率を符号化し、ルー
チンはステップ９２で前記したように継続する。

ステップ９２に次いで間合せステップ１０４を実施し、
圧縮が終ったかどうかを定める。終っていなげればルー
チンはふたたびステップ８０にもどる。ステップ８０で
はスピーチ信号の付加的部分がディジタル化され、圧縮
ルーチンは前記したように継続する。圧縮が終っていれ
ばルーチンはステップ１０６に終る。

第４図の流れ図に詳述したようにヒストグラムで行われ
る第１の解析はピッチ抽出である。ピッチは、ヒストグ
ラムのミニマスを調べ、高調波関係を解析し、第１のピ
ッチのトラフを選定することにより定める。次いでこの
値を使い次ぎのヒストグラムを加算する時間量全制御す
る。処理の効果は高度に対称のヒストグラムを生じてヒ
ストグラム内のピッチ周期の半分だけを記憶すればよい
。

この場合スぎ−チ波形の２対１の率の圧縮ができる。さ
らに本方法によればヒストグラムは１つおきのぎツチ周
期ごとに出力されさらに２対１の率の圧縮すなわち４対
１の全圧縮比音生ずる。又前記したように符号化ステッ
プ９２は２ビットＡＤＰＣＭスキーム変調スキームを使
いヒストグラムを符号化する。これはもとの８ビツトデ
イジタル化波形に゛さらに１／４の圧縮を行うことを表
わす。

すなわちこの方法の全圧縮比は１６対１である。

第５図には本発明の信号合成ルーチンの流れ図を示しで
ある。前記したようにこのルーチンは、専用マイクロプ
ロセッサにより生ずるＳＡＭＤＦ信号変換時に、とくに
第４図で前記した圧縮ルーチンにより圧縮したような変
換時に動作する。合成は命令ステップ１１０で開始する
。ステップ１１０ではルーチンは、圧縮スピーチ信号を
表わすデータを受けることにより初期設定される。ルー
チンは、ざツチ周期を読取るかどうかを定める間合せス
テップ１１２で継続する。間合せステップ１１２の結果
が肯定であればルーチンはステップ１１４で継続し第６
図のディジタル直列通信リンクの１つで受けるピットス
トリームデータからぎツチ周期を読取る。次いで利得率
全ステップ１１６でピットストリームデータから読取る
。ステップ１１６に次いで又は間合せステップ１１２の
結果が否定であれば方法はステップ１１８で継続する。

ステップ１１８では圧縮セグメントに対するピッチ周期
の半分はピットストリームデータから伸長される。ステ
ップ１２０では、ステップ１２２における利得率と同様
にセグメントのピッチを補間する。

ルーチンはステップ１２４で継続しピッチ周期全合成す
る。ステップ１２４に次いでルーチンは間合せステップ
１２６に入りスピーチ波形合成が終つ、たかどうかを定
める。終ってなげればこの方法はステップ１１０にもど
り、データを得て次のセグメントヲ合成する。合成が完
了すると、ルーチンはステップ１２８で終了する。

従って合成は４つのステップで生ずる。記憶した符号化
ピッチ及び利得率は先ず読取って復号する。第２のステ
ップではＡＤＰＣＭからパルス符号変調（ＰＯＭ）フォ
ーマットにヒストグラムを単に伸長させる。これは第５
図のステップ１１８で行われる。次いで再構成した波形
をステップ１２４で反射しピッチ周期を生成する。第４
の最終ステップはピッチ周期全繰返し、次いでこの処理
を圧縮したスぎ−チ波形の引続く各部分に対して反復す
る。

従って本発表によりスピーチ処理たとえば圧縮及び合成
に対しＭ用な信号波形の変換を生ずる方法及び装置が得
られる。この変換は、もとの信号の情報内容を保持し、
従って信号を表示するのに直接使われる。信号自体とし
ての信号変換の使用により、信号処理応用に先だって又
その後で時間及び周波数領域の間で信号（又はその機能
）を変換するのに、費用のかかる複雑な計算アルゴリズ
ムを避けることができる。本発明の好適とする実施例で
は専用マイクロプロセッサ全役けて、スピーチ波形の連
続セグメントに対し滑動平均大きさ差分関数（ＳＡＭＤ
Ｆ）’を計算することにより変換？生ずるソフトルーチ
ンを実行する。

前記したように本発明による方法及び装置ｔｔ圧圧縮台
合成ようなスピーチ処理適用について詳細に説明したが
、前記した方法が全部の種類の信号処理適用に十分適合
するのは明らかである。従って本発明の範囲はスピーチ
圧縮／合成を行うのに信号変換を使うことだけに限定す
るものではない。

以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発
明はなおその精神を逸脱しないで種々の変化変型を行う
ことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明によりヒストグラムを生成するのに使
う第１区間及び第２区間を持つ本発明装置用の相関器の
平面図、第１Ｂ図は第１Ａ図の相関器により生成したヒ
ストグラムを一部を切欠いて示す線図である。第２図は
本発明により滑動平均大きさ差分関数（ＳＡＭＤＦ　）
を計算するのに使うステップの流れ図、第６図は圧縮及
び合成のようなスピーチ処理応用全行う本発明によるス
ピーチシステムの１実施例のブロック図である。第４図
はもとの信号波形を圧縮するににＳＡＭＤＦ処理により
生ずる信号変換を使う信号圧縮ルーチンの流れ図、第５
図は第４図の信号圧縮ルーチンにより圧縮した信号全合
成する信号合成ルーチンの流れ図である。４０・・・ヒストグラム、５０・・・スピーチシステム
、５２・・・汎用マイクロプロセッサ、５８．６０・・
・ＵＡＲＴ、６６．７２・・・変換器、７４・・・専用
マイクロプロセッサ、７６・・・制御記憶装置。ＦＩＧ、　３ □□→ ６．４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）信号の変換を生じこの変換を信号処理に使う方法
において、（ａ）信号の一部分を或る順序のデータサン
プルに変換し、（ｂ）前記順序の第１のサブ部分に沿い
基準位置を選定し、（ｃ）或る相関関数に従つて前記基
準位置に対するヒストグラムを生じ、（ｄ）前記順序の
第２のサブ部分に沿い基準位置を選定し、（ｅ）前記順
序の第２サブ部分に沿う基準位置に対しステップ（ｃ）
を繰返して、全部のヒストグラムが信号の情報内容の実
質的部分を保持する変換を含むようにし、（ｆ）信号処
理適用に信号自体として前記変換を処理することから成
る方法。
（２）相関関数として平均大きさ差分関数（ＡＭＤＦ）
を使う特許請求の範囲第（１）項記載の信号の変換を生
ずる方法。
（３）相関関数として滑動平均大きさ差分関数（ＳＡＭ
ＤＦ）を使う特許請求の範囲第（１）項記載の信号の変
換を生ずる方法。
（４）相関関数として自己相関関数を使う特許請求の範
囲第（１）項記載の信号の変換を生ずる方法。
（５）信号の変換を生じこの変換を信号処理に使う方法
において、（ａ）信号の一部分を或る順序のデイジタル
データサンプルに変換し、（ｂ）前記順序の第１のサブ
部分に沿い基準位置を選定し、（ｃ）次の式▲数式、化
学式、表等があります▼（１）ｄ＝１、２…ｄ＿ｍ＿ａ＿ｘに対し（この式中でｘ（．）は標本化信号であり、ｎ＿０は基
準位置であり、ｄは各サンプル間の時間遅れであり、Ｓｃｎｔ＝各サンプルの平均間隔でありａ＝０．１である）に従つて基準位置に対しｄ＿ｍ＿ａ＿ｘ位置を持つヒス
トグラムを生じ、（ｄ）前記順序の第２のサブ部分に沿
い基準位置を選定し、（ｅ）前記順序の第２のサブ部分
に沿う基準位置に対しステップ（ｃ）を繰返して、全部
のヒストグラムが信号の情報内容の実質的な部分を保持
する変換を含むようにし、（ｆ）信号処理適用に信号自
体として前記変換を処理することから成る方法。
（６）ヒストグラムを生ずるステップで、各基準位置に
対しＳｃｎｔサイクルにわたり動作する特許請求の範囲
第（５）項記載の信号の変換を生ずる方法。
（７）各基準位置に対しヒストグラムを生ずるステップ
で、（ｇ）第１及び第２の区間と一時記憶区域とを持ち
前記第１区間の出力により前記一時記憶区域を経て前記
第２区間への入力を形成した相関器を経てデイジタルデ
ータサンプルを加え、（ｈ）新らたなデータサンプルを
前記第１相関器区間に移しこの区間内の残りのデータサ
ンプルを１つの位置だけシフトして、前記第１相関器区
間から前記一時記憶区域にデータサンプルを除くように
する特許請求の範囲第（６）項記載の信号の変換を生ず
る方法。
（８）ヒストグラムのサイクルに、（ｉ）第２相関器区
間内の各データサンプルの大きさを前記第１相関器区間
内の位置的に対応するデータサンプルの大きさで差分し
、（ｊ）ステップ（ｉ）で計算した各差の絶対値を定め
てヒストグラムの偶数値を生じ、（ｋ）一時記憶区域内
のデータサンプルを第２相関器区間内に移しこの区間内
の残りのデータサンプルを１つの位置だけシフトし、（
ｌ）ステップ（ｉ）〜（ｊ）を繰返してヒストグラムの
奇数値を生ずる各ステップを行う特許請求の範囲第（７
）項記載の信号の変換を生ずる方法。
（９）信号処理適用に、信号を圧縮するステップを含め
る特許請求の範囲第（５）項記載の信号の変換を生ずる
方法。
（１０）圧縮のステップに、ステップ（ｃ）で生じた各
ヒストグラムの所定の部分をスピーチ信号の圧縮変形と
して記憶するステップを含める特許請求の範囲第（９）
項記載の信号の変換を生ずる方法。
（１１）圧縮のステップで、順序に沿う基準位置を信号
の１つおきのピッチ周期ごとに選定する特許請求の範囲
第（１０）項記載の信号の変換を生ずる方法。
（１２）信号処理適用に、スピーチ信号の圧縮変形から
変換を合成するステップを含める特許請求の範囲第（１
０）項記載の信号の変換を生ずる方法。
（１３）信号の変換を生じこの変換を信号処理に使う装
置において、信号を或る順序のデータサンプルに変換す
る変換手段と、前記順序の第１のサブ部分に沿い基準位
置を選定する選定手段と、相関関数に従つて前記基準位
置に対しヒストグラムを生成する生成手段と、この生成
手段に応答して前記順序の第２のサブ部分に沿い基準位
置を選定し前記第２サブ部分に対し付加的なヒストグラ
ムを生成して、前記ヒストグラムが信号の情報内容の実
質的な部分を保持する前記変換を含むようにした手段と
、信号処理適用で前記変換を前記信号自体として処理す
る処理手段とを包含する装置。
（１４）処理手段に、変換の圧縮変形を生じ信号の圧縮
変形を表わすようにした手段を設けた特許請求の範囲第
（１３）項記載の信号の変換を生ずる装置。
（１５）処理手段にさらに、圧縮された変形を生ずる手
段により圧縮した信号を合成し信号変換を再合成するよ
うにした合成手段を設けた特許請求の範囲第（１４）項
記載の信号の変換を生ずる装置。
（１６）生成する手段を複数の相関関数の１つを実現す
るように協働する記憶装置を持つ専用マイクロプロセッ
サにより構成した特許請求の範囲第（１３）項記載の信
号の変換を生ずる装置。
（１７）生成する手段に応答する手段を、協働する記憶
装置を持つ汎用マイクロプロセッサにより構成した特許
請求の範囲第（１６）項記載の信号の変換を生ずる装置
。
（１８）汎用マイクロプロセッサ及び専用マイクロプロ
セッサが同時に動作し信号変換のリアルタイム生成を行
うようにした特許請求の範囲第（１７）項記載の信号の
変換を生ずる装置。