JPS6242280B2 - - Google Patents
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- JPS6242280B2 JPS6242280B2 JP58157237A JP15723783A JPS6242280B2 JP S6242280 B2 JPS6242280 B2 JP S6242280B2 JP 58157237 A JP58157237 A JP 58157237A JP 15723783 A JP15723783 A JP 15723783A JP S6242280 B2 JPS6242280 B2 JP S6242280B2
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- JP
- Japan
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- signal
- time
- sampling period
- waveform
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、音声信号の時間長はそのままで周波
数スペクトルを圧縮又は拡大して任意の帯域に変
換する方式に関するものである。
数スペクトルを圧縮又は拡大して任意の帯域に変
換する方式に関するものである。
音声の時間長を変えないで、その周波数スペク
トルを圧縮・拡大することは、音声情報処理の課
題の一つとして古くから取り上げられてきた。例
えば、一度テープに録音した音声をテープ速度を
変えて再生し、低速再生のときにスペクトルを拡
大して元の帯域の音声としてききながら記録して
文書として残すとき、また、高速再生した音声の
スペクトルを圧縮してききやすくし、短時間でそ
の内容を理解するときに必要な技術である。ま
た、圧縮と拡大を組み合わせた狭帯域伝送方式
や、ヘリウム音声の了解性改善でも必要な技術で
ある。
トルを圧縮・拡大することは、音声情報処理の課
題の一つとして古くから取り上げられてきた。例
えば、一度テープに録音した音声をテープ速度を
変えて再生し、低速再生のときにスペクトルを拡
大して元の帯域の音声としてききながら記録して
文書として残すとき、また、高速再生した音声の
スペクトルを圧縮してききやすくし、短時間でそ
の内容を理解するときに必要な技術である。ま
た、圧縮と拡大を組み合わせた狭帯域伝送方式
や、ヘリウム音声の了解性改善でも必要な技術で
ある。
ところで、一般的な音声の周波数スペクトルの
圧縮・拡大には、音声波形を間引いたり、同じ波
形を繰り返して再生する方法が使用される。その
ため、回転再生ヘツドを備えたテープレコーダや
同じ原理を半導体のメモリを使つて実現する装置
が製作されている。しかし、この方法によると、
音声の基本周期とは無関係に波形信号の切出しと
接続が行われるため、雑音とひずみが大きく品質
のよい音声を得ることはできない。また、波形の
周期を検出し、１周期の波形を単位とし、これを
伸縮することにより雑音やひずみを軽減すること
が考えられている。この方式では、入出力の波形
の位相が狂つたり、入力音声のSN比が低いとシ
ステムの動作が不安定になつたりするため、普及
するには至つていない。
圧縮・拡大には、音声波形を間引いたり、同じ波
形を繰り返して再生する方法が使用される。その
ため、回転再生ヘツドを備えたテープレコーダや
同じ原理を半導体のメモリを使つて実現する装置
が製作されている。しかし、この方法によると、
音声の基本周期とは無関係に波形信号の切出しと
接続が行われるため、雑音とひずみが大きく品質
のよい音声を得ることはできない。また、波形の
周期を検出し、１周期の波形を単位とし、これを
伸縮することにより雑音やひずみを軽減すること
が考えられている。この方式では、入出力の波形
の位相が狂つたり、入力音声のSN比が低いとシ
ステムの動作が不安定になつたりするため、普及
するには至つていない。
一方、LPCボコーダやPARCORなどの分析合
成系によつても、周波数スペクトルの圧縮・拡大
は可能であるが、分析合成系の音質が悪いこと、
入力音声のＳ／Ｎが低いときにその劣化が著しい
ことなどのため、実用化には遠い。
成系によつても、周波数スペクトルの圧縮・拡大
は可能であるが、分析合成系の音質が悪いこと、
入力音声のＳ／Ｎが低いときにその劣化が著しい
ことなどのため、実用化には遠い。
上記のような問題点を克服する方式として、短
時間自己相関関数を利用する周波数スペクトルの
圧縮・拡大方式が発明され、（発明の名称：音声
変換方式、特許番号：1045103、登録日：昭和56
年５月28日、出願日：昭和50年７月８日）、
SPACと名付けられている（鈴木誠史、自己相関
関数を利用した音声処理方式SPAC、電子通信学
会、技術研究報告EA75−25、昭和50年７月発
表）。SPACは、Ｓ／Ｎが0dBと低い音声でも処理
することができ、比較的にひずみも少なく実用性
が高い。しかし、SPACで処理した音声と原音声
を比較すると、やや品質の劣化がみられること、
また、高い周波数帯の音が不足することなどが感
じられる。これらの原因は、自己相関関数を利用
したことによる無音声レベルの低下、周波数スペ
クトルの強弱が強調されるスペクトルひずみがあ
ることと、周波数帯域を広くとると相関関数の計
算量が増加するために帯域を広くとり難いなどに
よるものである。SPACの欠点を除く一つの方法
として、周波数帯を高低２チヤネルに分割し、低
い周波数帯のチヤネルにSPACを適用し、高い周
波数帯のチヤネルは音声の周期に関係ない非同期
式の波形の伸縮を行う方式を発明した（発明の名
称：音声情報変換方式、特許番号：1063230、登
録日：昭和56年９月22日、出願日：昭和51年３月
12日）。ただ、この方式によつても波形の断続に
よるひずみが残り、品質的に不満がある。
時間自己相関関数を利用する周波数スペクトルの
圧縮・拡大方式が発明され、（発明の名称：音声
変換方式、特許番号：1045103、登録日：昭和56
年５月28日、出願日：昭和50年７月８日）、
SPACと名付けられている（鈴木誠史、自己相関
関数を利用した音声処理方式SPAC、電子通信学
会、技術研究報告EA75−25、昭和50年７月発
表）。SPACは、Ｓ／Ｎが0dBと低い音声でも処理
することができ、比較的にひずみも少なく実用性
が高い。しかし、SPACで処理した音声と原音声
を比較すると、やや品質の劣化がみられること、
また、高い周波数帯の音が不足することなどが感
じられる。これらの原因は、自己相関関数を利用
したことによる無音声レベルの低下、周波数スペ
クトルの強弱が強調されるスペクトルひずみがあ
ることと、周波数帯域を広くとると相関関数の計
算量が増加するために帯域を広くとり難いなどに
よるものである。SPACの欠点を除く一つの方法
として、周波数帯を高低２チヤネルに分割し、低
い周波数帯のチヤネルにSPACを適用し、高い周
波数帯のチヤネルは音声の周期に関係ない非同期
式の波形の伸縮を行う方式を発明した（発明の名
称：音声情報変換方式、特許番号：1063230、登
録日：昭和56年９月22日、出願日：昭和51年３月
12日）。ただ、この方式によつても波形の断続に
よるひずみが残り、品質的に不満がある。
本発明は、音声信号の低い周波数帯の波形信号
についてはSPAC（その短時間自己相関関数から
１周期を決定し、相関関数を計算する音声波形の
時刻の原点をその１周期に比例した時間間隔で移
動して次の処理を行い、相関関数の１周期の波形
を順次接続して出力信号とする。）により処理
し、高い周波数帯の波形信号については、その波
形信号の１周期の波形を逐次切出し接続し、両者
を合成した出力波形信号を得ることが特徴であ
り、その目的は音声信号の周波数スペクトルの圧
縮・拡大をひずみなく行うことである。
についてはSPAC（その短時間自己相関関数から
１周期を決定し、相関関数を計算する音声波形の
時刻の原点をその１周期に比例した時間間隔で移
動して次の処理を行い、相関関数の１周期の波形
を順次接続して出力信号とする。）により処理
し、高い周波数帯の波形信号については、その波
形信号の１周期の波形を逐次切出し接続し、両者
を合成した出力波形信号を得ることが特徴であ
り、その目的は音声信号の周波数スペクトルの圧
縮・拡大をひずみなく行うことである。
以下、図に従い本発明を説明する。第１図は本
発明の実施例のブロツク図で、２０は入力端、２
１と３１はBPF（帯域フイルタ）−ＡとＢ、２２
と３２は標本化回路−ＡとＢ、２３と３３はメモ
リ−ＡとＢ、２４は最大振幅位置検出回路、２５
と３５は窓回路−ＡとＢ、２６と３６はDA変換
器−ＡとＢ、、２７と３７はIPF（低域フイルタ
ー）−ＡとＢ、、３４はピツチ周期決定回路、３８
は相関器、３９はメモリ−Ｃ、４０は制御回路、
４９は和回路、５０は出力端である。
発明の実施例のブロツク図で、２０は入力端、２
１と３１はBPF（帯域フイルタ）−ＡとＢ、２２
と３２は標本化回路−ＡとＢ、２３と３３はメモ
リ−ＡとＢ、２４は最大振幅位置検出回路、２５
と３５は窓回路−ＡとＢ、２６と３６はDA変換
器−ＡとＢ、、２７と３７はIPF（低域フイルタ
ー）−ＡとＢ、、３４はピツチ周期決定回路、３８
は相関器、３９はメモリ−Ｃ、４０は制御回路、
４９は和回路、５０は出力端である。
第２図は、第１図の各部の波形を示した図で、
各波形の番号は第１図中に示されている。１は入
力音声波形、２は標本化されたBPF−Ｂの出力波
形、３は時刻t1に関する短時間自己相関関数S1の
波形、４は時刻t2に関する短時間自己相関関数S2
の波形、５は３と４から編集された波形、６は標
本化されたBPF−Ａの出力波形、７は６から切出
し編集された波形、８は５と７の和の出力波形で
ある。
各波形の番号は第１図中に示されている。１は入
力音声波形、２は標本化されたBPF−Ｂの出力波
形、３は時刻t1に関する短時間自己相関関数S1の
波形、４は時刻t2に関する短時間自己相関関数S2
の波形、５は３と４から編集された波形、６は標
本化されたBPF−Ａの出力波形、７は６から切出
し編集された波形、８は５と７の和の出力波形で
ある。
入力端２０に加えられた入力音声波形１を、
BPF−Ａ２１と、BPF−Ｂ３１により、高・低の
２つの周波数帯域の信号に分割する。２１は３１
より高い周波数帯域のBPFであり、２１と３１で
所要の１の周波数帯域をカバーするものである。
３１の出力信号は低い周波数成分の波形で、これ
は標本化回路−Ｂ３２において、標本化周期Ｉの
標本化信号となる。これを第２図の２で示す。２
はメモリ−Ｂ３３に、一時記憶する。３３から信
号t1を原点とした標本（aiとする。）を読み出
し、相関器３８に送り、(1)式によつて短時間自己
相関関数Ｓを計算する。
BPF−Ａ２１と、BPF−Ｂ３１により、高・低の
２つの周波数帯域の信号に分割する。２１は３１
より高い周波数帯域のBPFであり、２１と３１で
所要の１の周波数帯域をカバーするものである。
３１の出力信号は低い周波数成分の波形で、これ
は標本化回路−Ｂ３２において、標本化周期Ｉの
標本化信号となる。これを第２図の２で示す。２
はメモリ−Ｂ３３に、一時記憶する。３３から信
号t1を原点とした標本（aiとする。）を読み出
し、相関器３８に送り、(1)式によつて短時間自己
相関関数Ｓを計算する。
ここで、NIが積和（積分）時間、LIが遅延時
間に相当する。t1のＳをS1とし、これを第２図の
３で示す。３をメモリーＣ３９に記憶する。ピツ
チ周期決定回路３４は、３９から読み出した３か
ら、周期T1を決定する。このように、短時間自
己相関関数から音声のピツチ周期（基本周期）を
決定するのは公知の技術である。T1と３は窓回
路−Ｂ３５に加えられ、３５では一定の論理に従
つて３からT1に相当する標本を切り出す。この
標本をDA変換器−Ｂ３６は、標本化周期kIでア
ナログ量に変換し５の波形（R1）がその出力信号
として得られる。なお、ｋ＞０である。３５にお
ける波形切出し論理（窓関数）は、ひずみや雑音
を生じなければ何でもよいが、入力信号に含まれ
るランダム雑音が、Ｓではｊ＝０の付近に集まる
ことを考慮し、Ｓのｊ＝０付近の波形を含まない
ようにすればよい。第２図３の場合には、Ｓの振
幅が負から正に変わる最初の時点を基準に、矩形
窓で波形を切り出している。
間に相当する。t1のＳをS1とし、これを第２図の
３で示す。３をメモリーＣ３９に記憶する。ピツ
チ周期決定回路３４は、３９から読み出した３か
ら、周期T1を決定する。このように、短時間自
己相関関数から音声のピツチ周期（基本周期）を
決定するのは公知の技術である。T1と３は窓回
路−Ｂ３５に加えられ、３５では一定の論理に従
つて３からT1に相当する標本を切り出す。この
標本をDA変換器−Ｂ３６は、標本化周期kIでア
ナログ量に変換し５の波形（R1）がその出力信号
として得られる。なお、ｋ＞０である。３５にお
ける波形切出し論理（窓関数）は、ひずみや雑音
を生じなければ何でもよいが、入力信号に含まれ
るランダム雑音が、Ｓではｊ＝０の付近に集まる
ことを考慮し、Ｓのｊ＝０付近の波形を含まない
ようにすればよい。第２図３の場合には、Ｓの振
幅が負から正に変わる最初の時点を基準に、矩形
窓で波形を切り出している。
次に、３４で決定したT1の情報により、３３
の内容から時刻t2（t2＝t1＋kT1）を原点として標
本を読み出し、３８で(1)式によりＳを計算する。
このＳを３９に記憶するが、これを第２図４に示
す。３９から読み出した４から、３４で周期T2
を決定する。T2と４は３５に加えられ、一定の
論理に従つて４からT2に相当する標本を切り出
す。３６はこの標本を標本化周期kIでアナログ量
に変換し、第２図５の波形（R2）がその出力信号
として得られる。なお、R2はR1に連続して出力
する。
の内容から時刻t2（t2＝t1＋kT1）を原点として標
本を読み出し、３８で(1)式によりＳを計算する。
このＳを３９に記憶するが、これを第２図４に示
す。３９から読み出した４から、３４で周期T2
を決定する。T2と４は３５に加えられ、一定の
論理に従つて４からT2に相当する標本を切り出
す。３６はこの標本を標本化周期kIでアナログ量
に変換し、第２図５の波形（R2）がその出力信号
として得られる。なお、R2はR1に連続して出力
する。
次に、時刻t3（t3＝t2＋kT2）に関してS3を計算
し、同じ処理を繰り返す。結果としては、５に
は、S1，S2，S3……から切り出した波形R1，
R2，R3……が得られる。
し、同じ処理を繰り返す。結果としては、５に
は、S1，S2，S3……から切り出した波形R1，
R2，R3……が得られる。
一方、２１の出力波形を標本化回路−Ａ２２に
おいて標本化周期Ｊで標本化する。これを第１図
６で示す。６をメモリ−Ａ２３に一時記憶する。
２３から時刻t1を原点として、ある時間窓Ｕに、
相当する標本を読み出し、最大値検出回路２４に
送る。２４では、振幅の最大値を検出し、そのと
きの時刻u1を求める。窓回路−Ａ２５では、２３
から読み出した６について、u1を基準にして一定
の論理に従いT1に相当する標本を切り出して、
DA変換器−Ａ２６に送る。ここで、T1は３４で
定めた周期である。なお、２５の波形切出しの窓
関数は何でもよいが、第２図では、６のu1のより
前で、振幅が０の時点から矩形窓で切り出してい
る。２６では、これを標本化周期kJでアナログ
量に変換し、第２図７の波形W1が２６の出力信
号として得られる。
おいて標本化周期Ｊで標本化する。これを第１図
６で示す。６をメモリ−Ａ２３に一時記憶する。
２３から時刻t1を原点として、ある時間窓Ｕに、
相当する標本を読み出し、最大値検出回路２４に
送る。２４では、振幅の最大値を検出し、そのと
きの時刻u1を求める。窓回路−Ａ２５では、２３
から読み出した６について、u1を基準にして一定
の論理に従いT1に相当する標本を切り出して、
DA変換器−Ａ２６に送る。ここで、T1は３４で
定めた周期である。なお、２５の波形切出しの窓
関数は何でもよいが、第２図では、６のu1のより
前で、振幅が０の時点から矩形窓で切り出してい
る。２６では、これを標本化周期kJでアナログ
量に変換し、第２図７の波形W1が２６の出力信
号として得られる。
次に、２３から時刻t2を原点として、ある時間
窓Ｕに相当する標本を２４に送り、振幅が最大値
の時刻u2を求める。２５では２３から読み出した
６について、T2に相当する標本を切り出し、標
本化周期kJで２６でアナログ量に変換し、第２
図７の波形W2が２６の出力信号として得られ
る。なお、W2はW1に接続して出力する。次に時
刻t3に関してu3を求め同じ処理を繰り返す。その
結果、２６の出力７には、６から切り出した
W1，W2，W3…の波形がkT1，kT2，kT3……の
時間に連続した波形が得られる。
窓Ｕに相当する標本を２４に送り、振幅が最大値
の時刻u2を求める。２５では２３から読み出した
６について、T2に相当する標本を切り出し、標
本化周期kJで２６でアナログ量に変換し、第２
図７の波形W2が２６の出力信号として得られ
る。なお、W2はW1に接続して出力する。次に時
刻t3に関してu3を求め同じ処理を繰り返す。その
結果、２６の出力７には、６から切り出した
W1，W2，W3…の波形がkT1，kT2，kT3……の
時間に連続した波形が得られる。
波形信号７と５は、LPF−Ａ２７とLPF−Ｂ３
７で平滑された後、和回路４９で加算されて出力
波形８となる。その結果、８は入力音声信号の周
波数スペクトルを、１／ｋに変換した波形信号で
ある。
７で平滑された後、和回路４９で加算されて出力
波形８となる。その結果、８は入力音声信号の周
波数スペクトルを、１／ｋに変換した波形信号で
ある。
本発明の方式で、高い周波数帯の信号に関して
は、波形の記憶、切出し編集等の処理を行うのみ
で、特別な計算は行わない。したがつて、周波数
帯域を広くとることが容易であり、また、原波形
をそのまま使用するため、高品質を得ることがで
きる。
は、波形の記憶、切出し編集等の処理を行うのみ
で、特別な計算は行わない。したがつて、周波数
帯域を広くとることが容易であり、また、原波形
をそのまま使用するため、高品質を得ることがで
きる。
ＩとＪは、標本化定理を満足していれば任意で
よいが、ＩをＪの整数倍にすると、ＲとＷの関係
を常に一定に保つことができる。また、第１図の
ブロツク図では、２組のDA変換器とLPFを使用
しているが、３５の出力信号を内挿補間して標本
化周期がＪの信号系列に変換し、２５の出力信号
とデイジタル的に加算してDA変換、平滑を行つ
て８を得ることも容易である。
よいが、ＩをＪの整数倍にすると、ＲとＷの関係
を常に一定に保つことができる。また、第１図の
ブロツク図では、２組のDA変換器とLPFを使用
しているが、３５の出力信号を内挿補間して標本
化周期がＪの信号系列に変換し、２５の出力信号
とデイジタル的に加算してDA変換、平滑を行つ
て８を得ることも容易である。
時間窓Ｕは、考えられる最大のピツチ周期より
長い任意の時間に設定するか、３４で決定した周
期Ｔに定める。後者の方が、二つのチヤネルの信
号の位相の差が少ない。
長い任意の時間に設定するか、３４で決定した周
期Ｔに定める。後者の方が、二つのチヤネルの信
号の位相の差が少ない。
ところで、ｋ＝２，３，４……のときには、２
４を省略することが可能であり、この方式の原理
を第３図の波形で説明する。５１は６と同じ波形
であり、５２は７に相当する変換された波形で、
ここではｋ＝２の場合を示している。本発明で
は、t1を基準に５１の１周期T1の波形をｋ倍に伸
長して２６の出力波形５２，W1とする。t2＝t1＋
kT1であり、５１の波形に対するt1とt2の位相的
位置関係は等しい。したがつて、t2を基準にして
伸長されたW2はW1と円滑に接続され、５１から
波形のピークを決定し、その時刻ｕを基準に波形
の切出し編集を行う必要はない。
４を省略することが可能であり、この方式の原理
を第３図の波形で説明する。５１は６と同じ波形
であり、５２は７に相当する変換された波形で、
ここではｋ＝２の場合を示している。本発明で
は、t1を基準に５１の１周期T1の波形をｋ倍に伸
長して２６の出力波形５２，W1とする。t2＝t1＋
kT1であり、５１の波形に対するt1とt2の位相的
位置関係は等しい。したがつて、t2を基準にして
伸長されたW2はW1と円滑に接続され、５１から
波形のピークを決定し、その時刻ｕを基準に波形
の切出し編集を行う必要はない。
次に、１／ｋ＝ｍ＝２，３，４，……のとき、
２４を省略できる第３の発明を第４図の波形で説
明する。ここで、５３は２と同じ波形であり、５
４は３に相当する相関波形、５５は５に対応する
変換された波形、５６は５１，６と同じ波形であ
り、５７は７に相当する変換された波形で、これ
らｍ＝２として示されている。
２４を省略できる第３の発明を第４図の波形で説
明する。ここで、５３は２と同じ波形であり、５
４は３に相当する相関波形、５５は５に対応する
変換された波形、５６は５１，６と同じ波形であ
り、５７は７に相当する変換された波形で、これ
らｍ＝２として示されている。
本発明では、t1について計算されたS1，５４か
ら周期T1を検出するとともに、１周期の波形を
切り出し、標本化周期kIでｍ回繰り返して出力信
号５５（これをmR1とする。）とする。次に、時
刻t2＝t1＋T1について、S2を計算し、mR2をmR1
に接続するように出力する。次の処理はt3＝t2＋
T2について行い、５５には、mR1，mR2，mR3，
……が得られる。一方、２３から読み出した波形
５５について、時刻t1を基準に１周期の波形を切
り出し、標本化周期kJで変換して２６の出力波
形５７とするが、これをｍ回繰り返す。これを
mW1とする。次にt2を基準にして１周期の波形を
切り出し、mW1に接続してｍ回繰り返して出力
する。次にt3に関して同様の処理を行う。その結
果、２６の出力波形信号５７は、mW1，mW2，
mW3……と同じ波形がｍ回ずつ繰り返された波
形であり、また、各波形は位相的に同じ位置で接
続している。５６から波形のピークを決定し、そ
の時刻ｕを基準に波形の切出し編集を行う必要は
ない。なお、本方式においても、周波数スペクト
ルは１／ｋに変換される。
ら周期T1を検出するとともに、１周期の波形を
切り出し、標本化周期kIでｍ回繰り返して出力信
号５５（これをmR1とする。）とする。次に、時
刻t2＝t1＋T1について、S2を計算し、mR2をmR1
に接続するように出力する。次の処理はt3＝t2＋
T2について行い、５５には、mR1，mR2，mR3，
……が得られる。一方、２３から読み出した波形
５５について、時刻t1を基準に１周期の波形を切
り出し、標本化周期kJで変換して２６の出力波
形５７とするが、これをｍ回繰り返す。これを
mW1とする。次にt2を基準にして１周期の波形を
切り出し、mW1に接続してｍ回繰り返して出力
する。次にt3に関して同様の処理を行う。その結
果、２６の出力波形信号５７は、mW1，mW2，
mW3……と同じ波形がｍ回ずつ繰り返された波
形であり、また、各波形は位相的に同じ位置で接
続している。５６から波形のピークを決定し、そ
の時刻ｕを基準に波形の切出し編集を行う必要は
ない。なお、本方式においても、周波数スペクト
ルは１／ｋに変換される。
周期信号を自己相関関数に変換すると、各周波
数成分の振幅が自乗される性質がある。SPACで
は周波数スペクトルの振幅を圧縮するイコライザ
を前処理に用い、この性質に起因する品質の低下
を軽減している。本発明の各方式では、SPACで
処理する帯域幅が狭いので、ひずみも少ないが、
標本化回路−Ｂ３２を平方根特性のAD変換器に
するか、標本化した振幅値をその平方根で置き換
えることによつてイコライザとすることができ
る。
数成分の振幅が自乗される性質がある。SPACで
は周波数スペクトルの振幅を圧縮するイコライザ
を前処理に用い、この性質に起因する品質の低下
を軽減している。本発明の各方式では、SPACで
処理する帯域幅が狭いので、ひずみも少ないが、
標本化回路−Ｂ３２を平方根特性のAD変換器に
するか、標本化した振幅値をその平方根で置き換
えることによつてイコライザとすることができ
る。
なお、本発明では、(1)式により短時間自己相関
関数を計算するが、aiとaiの零交差波の信号をb1
とするとき、aiとbiの短時間相互相関関数を短時
間自己相関関数の代わりに使用する（発明の名
称：波形信号変換方式、特許番号：1059232、登
録日：昭和56年８月25日、発明者：鈴木誠史）こ
とができる。この場合は、相関計算が簡単にな
り、また、イコライザも不要である。
関数を計算するが、aiとaiの零交差波の信号をb1
とするとき、aiとbiの短時間相互相関関数を短時
間自己相関関数の代わりに使用する（発明の名
称：波形信号変換方式、特許番号：1059232、登
録日：昭和56年８月25日、発明者：鈴木誠史）こ
とができる。この場合は、相関計算が簡単にな
り、また、イコライザも不要である。
以上、準周期的信号について本方式の動作を説
明した。無声音のような非周期的信号のＳや波形
からは顕著な周期性やピークは観測されない。し
かし、Ｓや波形の極大値を求め、周期信号と同様
にＴを定めたり、波形を切り出す処理を行えばよ
い。
明した。無声音のような非周期的信号のＳや波形
からは顕著な周期性やピークは観測されない。し
かし、Ｓや波形の極大値を求め、周期信号と同様
にＴを定めたり、波形を切り出す処理を行えばよ
い。
次に本発明の実施例を示す。第１図の方式で、
２１を1000〜3400Hz、３１を100〜1000Hz、Ｉ＝
Ｊ＝100マイクロ秒で標本化して処理を行つた。
なお、(1)式でＮ＝200，Ｌ＝170とした。２４の波
形のピーク位置は、t1−T1／２とt1＋T1／２の間
で探索した。ｋ＝１で処理したとき、ほとんど原
音と変わらないような音声が得られた。また、録
音した音声を、1/3〜３倍の速度で再生し、２
１，３１，Ｉ及びＪをこれに比例して変更し、ｋ
を1/3〜３で処理したところ、音声の周波数帯域
はそのままで、時間長を1/3〜３倍に変換した音
声を得ることができた。その音声の品質は、従来
のどの方式で変換した音声よりも、自然性がよく
雑音も少ないのであつた。なお、入力音声のＳ／
Ｎを0dB程度にしても、安定した動作を示し、品
質の劣化は感じられなかつた。
２１を1000〜3400Hz、３１を100〜1000Hz、Ｉ＝
Ｊ＝100マイクロ秒で標本化して処理を行つた。
なお、(1)式でＮ＝200，Ｌ＝170とした。２４の波
形のピーク位置は、t1−T1／２とt1＋T1／２の間
で探索した。ｋ＝１で処理したとき、ほとんど原
音と変わらないような音声が得られた。また、録
音した音声を、1/3〜３倍の速度で再生し、２
１，３１，Ｉ及びＪをこれに比例して変更し、ｋ
を1/3〜３で処理したところ、音声の周波数帯域
はそのままで、時間長を1/3〜３倍に変換した音
声を得ることができた。その音声の品質は、従来
のどの方式で変換した音声よりも、自然性がよく
雑音も少ないのであつた。なお、入力音声のＳ／
Ｎを0dB程度にしても、安定した動作を示し、品
質の劣化は感じられなかつた。
以上のように本発明によれば、信号の不連続や
ひずみ無しに、また、雑音があつても安定に準周
期的信号の周波数スペクトルの圧縮・拡大が可能
であり、記録・再生方式の再生速度の変更と組み
合わせて信号の時間長の短縮や伸長が可能である
から、講演や会話の筆記や早聞き、情報サービ
ス、音声の放送プログラム時間長の調整、特殊効
果音の生成、ヘリウム音声の了解性改善、難聴者
の通話補助、狭帯域伝送方式など、音声情報処理
一般に広く応用できる。
ひずみ無しに、また、雑音があつても安定に準周
期的信号の周波数スペクトルの圧縮・拡大が可能
であり、記録・再生方式の再生速度の変更と組み
合わせて信号の時間長の短縮や伸長が可能である
から、講演や会話の筆記や早聞き、情報サービ
ス、音声の放送プログラム時間長の調整、特殊効
果音の生成、ヘリウム音声の了解性改善、難聴者
の通話補助、狭帯域伝送方式など、音声情報処理
一般に広く応用できる。
第１図は本発明の実施例のブロツク図、第２図
〜第４図は本発明の方式の動作を説明する波形で
ある。 ２０……入力端、５０……出力端、Ｔ……波形
の周期、ＩとＪ……波形の標本化周期、ｋ……定
数、である。
〜第４図は本発明の方式の動作を説明する波形で
ある。 ２０……入力端、５０……出力端、Ｔ……波形
の周期、ＩとＪ……波形の標本化周期、ｋ……定
数、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 音声波形信号を高・低２チヤネルの周波数帯
域に分割し、低い周波数帯域の信号を標本化周
期で標本化し、時刻t1について短時間自己相関
関数S1を求め、S1からその周期T1を決定しT1に
相当する標本を切り出して標本化周期kIで配列し
た信号R1を得、次に時刻t2（t2＝t1＋kT1につい
て短時間自己相関関数S2を求め、S2の周期T2を
決定しT2に相当する標本を切り出して標本化周
期kIで配列した信号R2を得、R2をR1の次に接続
し、次の時刻t3（T3＝t2＋kT2）についても同様の
処理を行いR3を得、R2の次に接続する過程を反
復し、R1，R2，R3……と連続した波形信号
（甲）を得、一方、高い周波数帯域の信号を標
本化周期Ｊで標本化し、時刻t1を基準に音声の基
本同期の範囲内（以下「t1の近傍」とする）の近
傍で波形の最大値を検出してその時刻u1を求め、
u1を基準にT1に相当する標本を切り出して標本
化周期kJで配列した信号W1を得、次に時刻t2の
近傍で波形の最大値を検出してその時刻u2を求
め、u2を基準にT2に相当する標本を切り出して
標本化周期kJで配列した信号W2を得、W2をW1
の次に接続し、時刻t3についても同様の処理を行
いW3を得、W2の次に接続する過程を反復し、
W1，W2，W3，……と連続した波形信号（乙）を
得、甲と乙を加え合わせた波形信号を得ることに
より、０＜ｋ＜１のとき音声の周波数スペクトル
の拡大をひずみなく行うことを特徴とする音声信
号変換方式。 ２ 音声波形信号を高・低２チヤネルの周波数帯
域に分割し、低い周波数帯域の信号を標本化周
期Ｉで標本化し、時刻t1について短時間自己相関
関数S1を求め、S1からその周期T1を決定しT1に
相当する標本を切り出して標本化周期kIで配列し
た信号R1を得、次に時刻t2（t2＝t1＋kT1）につい
て短時間自己相関関数S2を求め、S2の周期T2を
決定しT2に相当する標本を切り出して標本化周
期kIで配列した信号R2を得、R2をR1の次に接続
し、次の時刻t3（t3＝t2＋kT2）についても同様の
処理を行いR3を得、R2の次に接続する過程を反
復し、R1，R2，R3，……と連続した波形信号
（甲）を得、一方、高い周波数帯域の信号を標
本化周期Ｊで標本化し、時刻t1の近傍で波形の最
大値を検出してその時刻u1を求め、u1を基準にT1
に相当する標本を切り出して標本化周期kJで配
列した信号W1を得、次に時刻t2の近傍で波形の
最大値を検出してその時刻u2を求め、u2を基準に
T2に相当する標本を切り出して標本化周期kJで
配列した信号W2を得、W2をW1の次に接続し、時
刻t3についても同様の処理を行いW3を得、W2の
次に接続する過程を反復し、W1，W2，W3，……
と連続した波形信号（乙）を得、甲と乙を加え合
わせた波形信号を得ることにより、ｋ＞１のとき
音声の周波数スペクトルの圧縮をひずみなく行う
ことを特徴とする音声信号変換方式。 ３ 音声波形信号を高・低２チヤネルの周波数帯
域に分割し、低い周波数帯域の信号を標本化周
期Ｉで標本化し、時刻t1について短時間自己相関
関数S1を求め、S1からその周期T1を決定しT1に
相当する標本を切り出して標本化周期kI（ｋ＝
２，３，４……）で配列した信号R1を得、次に
時刻t2（t2＝t1＋kT1）について短時間自己相関関
数S2を求め、S2の周期T2を決定しT2に相当する
標本を切り出して標本化周期kIで配列した信号
R2を得、R2をR1の次に接続し、次の時刻t3（t3＝
t2＋kT2）についても同様の処理を行いR3を得、
R2の次に接続する過程を反復し、R1，R2，R3，
……と連続した波形信号（甲）を得、一方、高
い周波数帯域の信号を標本化周期Ｊで標本化し、
時刻t1を基準にしてT1に相当する標本を切り出し
て標本化周期kJで配列した信号W1を得、次に時
刻t2を基準にしてＴ２に相当する標本を切り出し
て標本化周期kJで配列した信号W2を得、W2を
W1の次に接続し、時刻t3についても同様の処理
を行いW3を得、W2の次に接続する過程を反復
し、W1，W2，W3，……と連続した波形信号
（乙）を得、甲と乙を加え合わせた波形信号を得
ることにより、音声の周波数スペクトルをひずみ
なく１／ｋに圧縮することを特徴とする音声信号
変換方式。 ４ 音声波形信号を高・低２チヤネルの周波数帯
域に分割し、低い周波数帯域の信号を標本化周
期Ｉで標本化し、時刻t1について短時間自己相関
関数S1を求め、S1からその周期T1を決定しT1に
相当する標本を切り出して標本化周期kI（ｋ＝
１／ｍ，ｍ＝２，３，４，……）で配列し、これ
をｍ回繰り返した信号mR1を得、次に時刻t2（t2
＝t1＋T1）について短時間自己相関関数S2を求
め、S2の周期T2に相当する標本を切り出して標
本化周期kIで配列し、これをｍ回繰り返した信号
mR2を得、mR2をmR1の次に接続し、次の時刻t3
（t3＝t2＋T2）についても同様の処理を行いmR3を
得、mR2の次に接続する過程を反復し、mR1，
mR2，mR3，……と連続した波形信号（甲）を
得、一方、高い周波数帯域の信号を標本化周期
Ｊで標本化し、時刻t1を基準にしてT1に相当する
標本を切り出して標本化周期kJで配列し、これ
をｍ回繰り返した信号mW1を得、次に時刻t2を基
準にしてT2に相当する標本を切り出して標本化
周期kJで配列し、これをｍ回繰り返した信号
mW2を得、mW2をmW1の次に接続し、時刻t3に
ついても同様の処理を行いmW3を得、mW2の次
に接続する過程を反復し、mW1，mW2，mW3…
…と連続した波形信号（乙）を得、甲と乙を加え
合わせた信号を得ることにより、音声の周波数ス
ペクトルをひずみなくｍ倍に拡大することを特徴
とする音声信号変換方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157237A JPS6049400A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 音声信号変換方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157237A JPS6049400A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 音声信号変換方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6049400A JPS6049400A (ja) | 1985-03-18 |
| JPS6242280B2 true JPS6242280B2 (ja) | 1987-09-07 |
Family
ID=15645241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157237A Granted JPS6049400A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 音声信号変換方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049400A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6365299U (ja) * | 1986-10-20 | 1988-04-30 |
-
1983
- 1983-08-30 JP JP58157237A patent/JPS6049400A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6365299U (ja) * | 1986-10-20 | 1988-04-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6049400A (ja) | 1985-03-18 |
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