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JPH0690639B2 - Pitch extractor - Google Patents
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JPH0690639B2 - Pitch extractor - Google Patents

Pitch extractor

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Publication number
JPH0690639B2
JPH0690639B2 JP61300974A JP30097486A JPH0690639B2 JP H0690639 B2 JPH0690639 B2 JP H0690639B2 JP 61300974 A JP61300974 A JP 61300974A JP 30097486 A JP30097486 A JP 30097486A JP H0690639 B2 JPH0690639 B2 JP H0690639B2
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JP
Japan
Prior art keywords
integrator
pitch
determination unit
converter
digital data
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61300974A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS63153600A (en
Inventor
大輔 森
克芳 藤井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種楽音及び音声等の音響信号のピッチ抽出
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pitch extraction device for audio signals such as various musical sounds and voices.

従来の技術 近年、デジタル技術の進歩に伴ない、各種ピッチ抽出技
術が提案されており、時間波形の自己相関を求める技術
やケプストラム技術等があるが乗算器を必要としない技
術として積分型ピッチ抽出技術がある(例えば、日本音
響学会・音声研究会資料・資料番号S82−05(1982−
4)P.P.30〜40)。
2. Description of the Related Art In recent years, various pitch extraction techniques have been proposed along with the progress of digital technology, and there are techniques for obtaining the autocorrelation of time waveforms, cepstrum techniques, etc., but integral pitch extraction is a technique that does not require a multiplier. There is technology (for example, the Acoustical Society of Japan / Speech Study Group Material / Material No. S82-05 (1982-
4) PP30-40).

以下、図面を参照しながら上述のピッチ抽出装置につい
て説明する。
Hereinafter, the pitch extraction device described above will be described with reference to the drawings.

第3図は従来のピッチ抽出装置の構成を示すものであ
る。第3図において、101はハイパスフィルタ、102はロ
ーパスフィルタ、103はAD(アナログ・デジタル)コン
バータ、104は積分器、105は判定部である。
FIG. 3 shows the structure of a conventional pitch extracting device. In FIG. 3, 101 is a high-pass filter, 102 is a low-pass filter, 103 is an AD (analog / digital) converter, 104 is an integrator, and 105 is a judgment unit.

以上のように構成されたピッチ抽出装置について、以下
その動作について説明する。
The operation of the pitch extracting device configured as described above will be described below.

マイクロホン等から入力される音声信号はハイパスフィ
ルタ101によって直流分を除去された後に、ローパスフ
ィルタ102を通過することによってサンプリング定理を
満足するアンチエイリアジングフィルタリングがなされ
る。
An audio signal input from a microphone or the like is subjected to antialiasing filtering that satisfies the sampling theorem by passing through a lowpass filter 102 after a direct current component is removed by a highpass filter 101.

次に、ADコンバータ103によってアナログデジタル変換
されてデジタルデータとなる。ADコンバータ103から出
力されるデジタルデータは、積分器104によって積分さ
れた後に積分結果を判定部105へ出力する。判定部105
は、積分結果に関して極小値を検出し、極小値間のサン
プル個数をカウントすることによってピッチを算出する
こととなる。即ち、第4図aに示すような音声信号のデ
ジタルデータつまりADコンバータ103の出力は、積分器1
04によって第4図cに示すような積分結果に変換され
る。判定部105は第4図cの積分結果に対してA,B,Cで示
すような絶対値としての極小値を検出し、極小値間のサ
ンプル数NA,NB,NC個をピッチ周期として得ることとな
る。なお、ピッチ周期Ni個をいわゆるピッチiに変換
するには、サンプリング周波数s〔Hz〕を用いて、 として求めることができる。
Next, the AD converter 103 performs analog-to-digital conversion to obtain digital data. The digital data output from the AD converter 103 is integrated by the integrator 104 and then the integrated result is output to the determination unit 105. Judgment unit 105
Will calculate the pitch by detecting the minimum value in the integration result and counting the number of samples between the minimum values. That is, the digital data of the audio signal as shown in FIG. 4a, that is, the output of the AD converter 103 is the integrator 1
It is converted by 04 into the integration result as shown in FIG. The determination unit 105 detects the minimum value as an absolute value as indicated by A, B, and C with respect to the integration result of FIG. 4c, and pitches the number of samples N A , N B , and N C between the minimum values. It will be obtained as a cycle. In order to convert the pitch period Ni pieces into a so-called pitch i, the sampling frequency s [Hz] is used. Can be asked as

なお、極小値の検出を容易にする為に、積分器104の積
分結果を移動平均(スムージング)処理した結果を第4
図bに示すが、この移動平均処理結果を判定部105へ入
力するようにすれば高調波成分のピッチ周期検出への影
響を除去することができる。
In order to facilitate detection of the minimum value, the result of moving average (smoothing) of the integration result of the integrator 104 is used as the fourth result.
As shown in FIG. B, if the moving average processing result is input to the determination unit 105, the influence of the harmonic component on the pitch period detection can be removed.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、ピッチ周期より
も低い周波数成分が存在する為に積分結果が正あるいは
負の方向に発散してしまうという問題点があった。
Problem to be Solved by the Invention However, in the above-described configuration, there is a problem that the integration result diverges in the positive or negative direction because there is a frequency component lower than the pitch period.

本発明は上記問題点に鑑みて、簡単な構成で積分結果の
発散を防ぐことのできるピッチ抽出装置を提供するもの
である。
In view of the above problems, the present invention provides a pitch extraction device capable of preventing the divergence of integration results with a simple configuration.

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明のピッチ抽出装置は、
帯域制限された音響信号をデジタルデータに変換するAD
コンバータと、ADコンバータから出力されるデジタルデ
ータを累積加算する積分器と、累積結果が予め定めた閾
値に対してこれを2回通過する都度積分器をリセットす
ると共に、各リセット間隔をピッチ周期として検知する
制御判定部とから構成される。
Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the pitch extraction device of the present invention is
AD that converts band-limited acoustic signals into digital data
The converter, the integrator for cumulatively adding the digital data output from the AD converter, and the integrator are reset each time the cumulative result passes the preset threshold twice, and each reset interval is used as the pitch period. It is composed of a control determination unit for detecting.

作 用 本発明はこの構成によって、帯域制限された音響信号が
ADコンバータによってデジタルデータに変換される。AD
コンバータから出力されるデジタルデータは順次、初期
値Oにリセットされた積分器によって累積加算されると
ともにその結果は順次出力される。制御判定部は、予め
定められた閾値θに対して、積分器から出力される累積
結果が一旦閾値θを越えた後に再度閾値θ以下になるま
での時間間隔を検出し、これをピッチ周期として出力す
るとともに、積分器Oにリセットする。以上の動作をく
り返すことによって、順次検出されたピッチ周期が制御
判定部から出力されることとなる。
Operation The present invention allows a band-limited acoustic signal to be generated by this configuration.
Converted to digital data by AD converter. AD
The digital data output from the converter is sequentially cumulatively added by the integrator reset to the initial value O, and the result is sequentially output. The control determination unit detects a time interval until the cumulative result output from the integrator once exceeds the threshold value θ and then becomes equal to or less than the threshold value θ with respect to a predetermined threshold value θ, and sets this as a pitch cycle. Output and reset to integrator O. By repeating the above-mentioned operation, the pitch periods detected sequentially are output from the control determination unit.

実 施 例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
Example Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例におけるピッチ抽出装置のブ
ロック図を示すものである。
FIG. 1 is a block diagram of a pitch extracting device according to an embodiment of the present invention.

第1図において、10は積分器、11は制御判定部である。In FIG. 1, 10 is an integrator and 11 is a control determination unit.

なお、101はハイパスフィルタ、102はローパスフィル
タ、103はコンバータで、これらは従来例の構成と同じ
ものである。
Incidentally, 101 is a high-pass filter, 102 is a low-pass filter, and 103 is a converter, which have the same configurations as those of the conventional example.

以上のように構成されたピッチ抽出装置について、以下
その動作について説明する。
The operation of the pitch extracting device configured as described above will be described below.

まず、ハイパスフィルタ101に入力された音響信号はピ
ッチ周波数よりもかなり低い周波数成分(例えば5cHz以
下)を除去する高域通過フィルタリングが実施された後
に、ローパスフィルタ102へ入力される。ローパスフィ
ルタ102に入力された高域通過フィルタリングされた音
響信号は、いわゆるサンプリング定理を満足するよう
に、サンプリング周波数s〔Hz〕に対してs/2〔H
z〕以下しか通過させないように低域通過フィルタリン
グをする。なお、本実施例においては、c≪s/2な
るカットオフ周波数をもつ低域通過フィルタリングを実
施することにより高域成分の影響を除去する方が望まし
い。
First, the acoustic signal input to the high-pass filter 101 is subjected to high-pass filtering that removes frequency components (for example, 5 cHz or less) considerably lower than the pitch frequency, and then input to the low-pass filter 102. The high-pass filtered acoustic signal input to the low-pass filter 102 is s / 2 [H] with respect to the sampling frequency s [Hz] so that the so-called sampling theorem is satisfied.
z] Low-pass filtering is performed so that only the values below are passed. In the present embodiment, it is desirable to remove the influence of high frequency components by performing low pass filtering having a cutoff frequency of c << s / 2.

ハイパスフィルタ101及びローパスフィルタ102を通過し
た音響信号は、帯域制限された音響信号として、ADコン
バータ103により、s〔Hz〕のサンプリング周波数に
よってAD変換されたデジタルデータとなる。ADコンバー
タ103から出力されるデジタルデータは、積分器10によ
り順次累積加算される。ここで、積分器10は初期値零に
リセットされているものとする。
The acoustic signal that has passed through the high-pass filter 101 and the low-pass filter 102 becomes digital data that is AD-converted by the AD converter 103 at the sampling frequency of s [Hz] as a band-limited acoustic signal. Digital data output from the AD converter 103 is sequentially accumulated and added by the integrator 10. Here, it is assumed that the integrator 10 is reset to the initial value zero.

制御判定部11は、予め定められた閾値θを判定基準値と
して保持しておき、積分器10から出力される累積結果と
比較する。比較した結果、累積結果が初めて閾値θを越
えたことを検知した後に、累積結果が閾値以下になると
同時に積分器10をリセットするものとする。他方におい
て、制御判定部11は、積分器10をリセットしてから次に
リセットされるまでのデジタルデータ数を計数し、その
計数値をもってピッチ周期検出値として出力する。
The control determination unit 11 holds a predetermined threshold value θ as a determination reference value and compares it with the cumulative result output from the integrator 10. As a result of the comparison, after detecting that the cumulative result exceeds the threshold value θ for the first time, the integrator 10 is reset at the same time when the cumulative result becomes equal to or less than the threshold value. On the other hand, the control determination unit 11 counts the number of digital data from resetting the integrator 10 to the next resetting, and outputs the count value as a pitch cycle detection value.

以上の各データの関係を第2図に示す。The relationship between the above data is shown in FIG.

なお、ピッチ周期を時間値としたい時には、検出値に対
して1/sを乗ずれば良く、又、ピッチ周波数としたい
時にはsを検出値で割れば良い。
When the pitch period is to be a time value, 1 / s is multiplied by the detected value, and when it is desired to be the pitch frequency, s is divided by the detected value.

又、以上において、制御判定部11における閾値θとの比
較に関して、累積結果が正の値の時について述べてきた
が、累積結果が負の値の時には絶対値による判定あるい
は閾値θとの大小判定を適宜変更するようにすれば良
い。
Further, in the above, regarding the comparison with the threshold value θ in the control determination unit 11, the case where the cumulative result is a positive value has been described. Should be changed appropriately.

以上のように本実施例によれば、制御判定部11がピッチ
周期を検出する都度、積分器10をリセットするので、累
積結果が正あるいは負の方向に発散することを防ぐこと
ができる。さらに、従来のように極小値あるいは極大値
を判定する為の複雑な判定部部を必要とせずに、閾値θ
との比較によって判定を実施することができる。また、
ローパスフィルタ102のカットオフ周波数cをc≪
s/2とすることにより、滑かな累積結果を得ることが
できる。
As described above, according to this embodiment, the control determination unit 11 resets the integrator 10 each time the pitch period is detected, so that the accumulated result can be prevented from diverging in the positive or negative direction. Further, unlike the conventional case, the threshold θ can be eliminated without requiring a complicated determination unit for determining the minimum value or the maximum value.
The determination can be made by comparison with. Also,
The cutoff frequency c of the low-pass filter 102 is set to c <<
By setting s / 2, a smooth cumulative result can be obtained.

発明の効果 本発明は帯域制限された音響信号をADコンバータにより
変換したデジタルデータを順次、積分器により累積加算
し、その結果を制御判定部において、予め定めた閾値θ
と比較判定することによってピッチ周期を検出すると同
時に、積分器の累積結果を零にリセットするようにした
ので、累積結果が正あるいは負の方向に発散することを
防ぐことができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention sequentially accumulates digital data obtained by converting a band-limited acoustic signal by an AD converter by an integrator, and adds the result in a control determination unit to a predetermined threshold θ.
Since the pitch period is detected by comparing and determining with, the cumulative result of the integrator is reset to zero, so that the cumulative result can be prevented from diverging in the positive or negative direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例におけるピッチ抽出装置のブ
ロック図、第2図は同ピッチ抽出装置に係る各データの
例示的波形図、第3図は従来のピッチ抽出装置のブロッ
ク図、第4図は同各部の信号波形図である。 10……積分器、11……制御判定部、101……ハイパスフ
ィルタ、102……ローパスフィルタ、103……ADコンバー
タ、104……積分器、105……判定部。
FIG. 1 is a block diagram of a pitch extracting device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exemplary waveform diagram of each data according to the pitch extracting device, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional pitch extracting device. FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part. 10 ... integrator, 11 ... control determination unit, 101 ... high-pass filter, 102 ... low-pass filter, 103 ... AD converter, 104 ... integrator, 105 ... determination unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】帯域制限された音響信号をデジタルデータ
に変換するADコンバータと、前記ADコンバータから出力
される前記デジタルデータを順次累積加算する積分器
と、前記積分器から出力される累積加算結果と予め定め
た閾値とを比較し、比較結果に対応して前記積分器をリ
セットする制御判定部とを備え、前記制御判定部は前記
累積加算結果が前記閾値を2回通過する都度前記積分器
にリセットを指示すると共に、前記各リセット間隔をピ
ッチ周期として検知することを特徴とするピッチ抽出装
置。
1. An AD converter for converting a band-limited acoustic signal into digital data, an integrator for sequentially cumulatively adding the digital data output from the AD converter, and a cumulative addition result output from the integrator. And a predetermined threshold value, and a control determination unit that resets the integrator in accordance with the comparison result, the control determination unit being configured to perform the integrator every time the cumulative addition result passes the threshold value twice. A pitch extracting device, wherein the reset interval is instructed to, and each of the reset intervals is detected as a pitch cycle.
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