JPS63106700A - ホルマント抽出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は母音のホルマント周波数を抽出する装置に関す
るものである。

従来の技術 近年、外国語の母音発音練習機が注目されはじめている
。発声された母音がどの母音であるかを識別するは、通
常第１ホルマント周波数（以下Ｆｌと略記）、第２ホル
マント周波数（以下Ｆ２と略記）の２ケのホルマント周
波数がわかれば良いことが知られている。ホルマント周
波数の求め方としては本練習機が８ビツトパソコン等の
安価なシステム上で実現できる為に、８ピツ）ＣＰＵを
用いても処理時間が短いことが必要である。以下図面を
参照しながら従来のホルマント抽出装置について説明す
る。第２図は従来のホルマント抽出装置の処理ブロック
図である。１は線形予測係数算出部、４は根算出部、５
は後処理部である。線形予測係数算出部１は１フレーム
長、例えば２０ｍ５について１２次の線形予測係数を算
出する。すると線形予測係数を用いた逆フィルタは、 （但しａＩ＋ａ２・・・、ａ、２は線形予測係数）で与
えられる。根算出部４はこの全零形フィルタの全ての根
をニュートンラフフン法を用いて解くものである。そし
て根Ｚ、について、それに相当する周波数Ｆ、バンド巾
Ｂを、 Ｆ＝　（ｆｓ　／　２　ｙｃ）　　ｊ　ａ　ｎ−’　（
ｌｌＩ（Ｚｉ　）／Ｒ，（Ｚｉ））　　　（Ｈｚ）−−
−−−−−−■弐Ｂ＝（ｆ、／π）Ｉ、１（Ｌ　）（Ｈ
ｚ）−−−０式より求める。但しｆ３はサンプリング周
波数である。後処理部５は根算出部４で得られた全ての
根より、バンド巾Ｂがしきい値以下のものを選択し、あ
るいは前後のフレームの結果との周波数的な連続性を考
慮し、周波数の低い方から第１ホルマント、第２ホルマ
ント周波数として決定して行く。

〔例えば、斉藤収三、中田和男共著、音声情報処理の基
礎、オーム社、Ｐ９０〜９１〕 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な構成では根の算出に時間がかか
る。これについて第４図を用いて説明する。第４図は根
算出部４の動作のフローチャートである。８は定数２０
を根候補Ｚｉに代入する。

９はＡ　（Ｚ、）及びＡ’（Ｚｉ）の算出を行う。

１０はＺｉの更新後と更新前との差であるＡ（Ｚｉ）／
Ａ’（Ｚｉ）の絶対値がしきい値より小さいか否かを判
定する。もし小さくなければ１）においてＺ、が更新さ
れ再び９へ戻る。もし小さければ１２においてＺｉは正
しい根の値に収束したと判断し、根と決定する。その後
１３においてＡ　（Ｚ）をＺｉとその共役複水数Ｚ、′
″による２次式（Ｚ−Ｚｉ　）（Ｚ−Ｚｉ　”　）、で
除し、Ａ　［２１を更新する。１４はＡ（Ｚ）が０次に
なっているかを８周べ、なっていないならば再び２．に
Ｚｏを代入して計算する。０次であれば１５において全
ての根に対して前記■及び■弐を用いてホルマント周波
数、バンド巾を求め計算を終了させる。この方法では根
がどの付近にあるかもわからない為、初期値を常に同じ
値にしておき全ての根を解くようにしている。それ故１
４から８へのループは６回通る。又、その為に求める根
がループの最後に出てきても精度が保持できるように、
各々の根は精度良く求めねばならず、その結果しきい値
を小さくする必要が生じ、１０−１）−９のループを多
数回通る必要かある。従って、これだけの量の計算を８
ビツトパソコンで計算させると処理時間が非常に大きい
という問題点を有している。

本発明は上記問題点に鑑み処理時間の短いホルマント抽
出装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のホルマント抽出装
置は線形予測係数にあらかじめ求めである線形予測係数
とホルマント周波数との重回帰係数を線形一次結合して
粗いホルマント周波数を抽出する粗ホルマント周波数抽
出部と、この粗ホルマント周波数を初期値としてニュー
トンラフフン法によりＡ　（Ｚ）の根を求め、これより
ホルマント周波数を算出する根算出部とを有するもので
ある。

作用 本発明は上記した構成によって粗いホルマント周波数を
算出し、それを初期値としてニュートンラフフン法を用
いて正しいホルマント周波数を求めることにより処理時
間を短くすることができる。

実施例 以下本発明の一実施例のホルマント抽出装置について図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例、第３図は第１図を構成する
粗ホルマント周波数抽出部の一実施例、第５図は第１図
を構成する根算出部の一実施例である。

第１図においてｌは線形予測係数算出部、２は粗ホルマ
ント周波数抽出部、３は根算出部である。

線形予測係数算出部１では音声信号入力にプリエンファ
シスをかけ、その後でＤｕｒｂｉｎ法を用いて線形予測
係数（ａＩ＋ａＺ・・・＋ａ１２）を求める。

粗ホルマント周波数の求め方を第３図において説明する
。６は重回帰係数メモリー、７は線形−凍結合部である
。既知の線形予測係数と、それから得られる既知のＦ＋
　、Ｆｚの組み合わせを多く用意しておく。線形予測係
数を説明変数、ホルマント周波数を目的変数として重回
帰分析を行い、重回帰係数を求めこれをメモリーにスト
アしたものが重回帰係数メモリー６である。線形−凍結
合部７では新たに入力された線形予測係数に対し重回帰
係数メモリー６より得られる係数を線形−凍結合し、こ
れによりこの時のホルマント周波数を推定する。この周
波数を粗ホルマント周波数Ｆと呼ぶことにする。計算は
次式の通り行う。

Ｆ＝Ｃｏ＋Ｃ，−ａ＋＋ｃｚ・ａｍ−＋Ｃ＋２・ａｔｚ
但しａｌ＝ａ１２は線形予測係数算出部１の出力である
線形予測係数、Ｃ０〜Ｃ＋　Ｚは重回帰係数である。

根算出部３について第５図のフローチャートを用いて説
明する。

１６においてＺｉの初期値としてｅｘｐ　（（−πＢ＋
ｊ２πＦ）／ｆ、）を与える。但しＦは粗ホルマント周
波数、Ｂは適当な定数、ｆ、はサンプリング周波数であ
る。９はＡ　（Ｚｉ）及びＡ　’　（Ｚｉ）の算出を行
う。１７は２．の更新後と更新前との差である。Ａ　（
Ｚｉ　）／Ａ’　　（Ｚ、）の絶対値がしきい値より小
さいか否かを判定する。もし小さくなければ１）におい
て２１が更新され再び９へ戻る。

もし小さければ１８においてＺｉは正しい根の値に収束
したと判断し、根と決定する。１９においてこの根より
前記０式を用いてホルマント周波数を求める。この場合
は１ケ所の根だけを求めれば良い。

しかも他の根を求める必要がない為、精度はそれ程高く
なくてよい。この為収束するループ（１７→１ｌ−９）
を通る回数は少なくて良い。

発明の効果 以上の様に本発明は粗ホルマント周波数抽出部と根算出
部を設けることにより、逆フィルタの全部の根を解いて
後はじめてホルマント周波数を求める従来の方法に比べ
て計算時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるホルマント抽出装置
のブロック図、第２図は従来のホルマント抽出装置のブ
ロック図、第３図は第１図の粗ホルマント周波数抽出部
におけるブロック図、第４図は第２図における根算出部
のフローチャート、第５図は第１図における根算出部の
フローチャートである。 １・・・・・・線形予測係数算出部、２・・・・・・粗
ホルマント周波数抽出部、３・・・・・・根算出部、６
・・・・・・重回帰係数メモリー、７・・・・・・線形
−凍結合部。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ばか１名−呵　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ
コ域　　　　　　　　　　　　　　城 第　３　図 ？ １　抽　　已　　都ｌ Ｌ　　　　　　　　　　　　Ｊ 箒４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声信号を線形予測分析して線形予測係数を求め
   る線形予測係数算出部と、上記線形予測係数より粗いホ
   ルマント周波数Ｆを抽出する粗ホルマント周波数抽出部
   と、上記線形予測係数で構成する逆フィルタＡ（２）の
   根の初期値としてＦを組み入れ、ニュートンラフソン法
   で解いた 根より得る周波数をホルマント周波数とする根算出部と
   で構成するホルマント抽出装置。
2. （２）線形予測係数を説明変数としホルマント周波数を
   目的変数とする重回帰係数を求めておき、入力される線
   形予測係数より上記重回帰係数の線形一次結合を用いて
   粗いホルマント周波数を得るようにした粗ホルマント周
   波数抽出部を持つ特許請求の範囲第（１）項記載のホル
   マント抽出装置。