JPH0731504B2 - Pitch extractor - Google Patents
Pitch extractorInfo
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- JPH0731504B2 JPH0731504B2 JP61122691A JP12269186A JPH0731504B2 JP H0731504 B2 JPH0731504 B2 JP H0731504B2 JP 61122691 A JP61122691 A JP 61122691A JP 12269186 A JP12269186 A JP 12269186A JP H0731504 B2 JPH0731504 B2 JP H0731504B2
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- pitch
- analysis frame
- candidate
- basic analysis
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はピッチ抽出装置、特に音声波形の繰返し性を表
現する媒介変数を介して音声のピッチ周期もしくはピッ
チ周波数を抽出するピッチ抽出装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pitch extraction device, and more particularly to a pitch extraction device that extracts a pitch period or pitch frequency of a voice via a parameter that expresses the repeatability of a voice waveform.
音声波形の繰返し性を表現する媒介変数、例えば自己相
関係数を介して音声のピッチ周期もしくはピッチ周波数
(以下単にピッチ周期と言う)を抽出する種々のピッチ
抽出法が従来から提案されているがピッチ検索誤りの観
点からみて完全と言える手法は未だ確立されていないと
言ってよく、その中では最もピッチ検索誤りを小さくす
ることができる手法に動的計画法(Dynamin Programmin
g,以下DPと略称する)を応用して所望のピッチ周期系列
を求めるものがあり、たとえば、特開昭54−905,“ピッ
チ抽出装置”等に詳述されている。Conventionally, various pitch extraction methods have been proposed in which the pitch period or pitch frequency (hereinafter simply referred to as the pitch period) of a voice is extracted through an intermediary variable expressing the repeatability of a voice waveform, for example, an autocorrelation coefficient. It can be said that a method that can be said to be perfect from the viewpoint of pitch search error has not been established yet. Among them, the method that can minimize the pitch search error is Dynamic Programming (Dynamin Programmin).
g, hereinafter abbreviated as DP) to obtain a desired pitch period sequence, which is described in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 54-905, "Pitch Extractor".
しかしながら従来のこの種のDPを応用した抽出装置にも
次のような2つの欠点が存在する。However, the conventional extraction device using this type of DP has the following two drawbacks.
すなわち、従来のDPはDPパスとしての傾斜制限範囲内に
含まれるすべての自己相関係数等を対象として総当り的
に最適パスの選択を行なうものであり、連続的にピッチ
が存在する有声音の場合は別として無音はもとより、無
声音の場合でも必らずしも滑らかなピッチ連続性が無い
ため良好に動作しないことが多く、このため音声を分
析、合成したあとで再度音声の位相を調整するための音
声切出しいわゆるセグメンテーション(segmentation)
を行なうか、もしくはセグメンテーションを施しつつ分
析、合成することが必要となるという運用上の制約があ
る。また、上述した総当り的DP手法自体、演算量が膨大
なものとなるという欠点がある。That is, the conventional DP selects the optimum path in a brute force manner for all the autocorrelation coefficients included in the slope limit range of the DP path, and the voiced sound with continuous pitch exists. In the case of no sound, it often does not work well because of lack of smooth pitch continuity even in the case of unvoiced sound.Therefore, after analyzing and synthesizing the voice, adjust the voice phase again. Voice segmentation for so-called segmentation
There is an operational restriction that it is necessary to analyze or synthesize while performing or performing segmentation. Further, the above-mentioned brute force DP method itself has a drawback that the amount of calculation becomes enormous.
本発明の目的も上述した欠点を除去し、セグメンテーシ
ョンを根本的に不要として運用制約を大幅に緩和した融
通性の高いものとするとともに演算量も大幅に低減した
DP手法にもとづくピッチ抽出装置を提供することにあ
る。The object of the present invention is also to eliminate the above-mentioned drawbacks, to make segmentation fundamentally unnecessary and to significantly reduce operational restrictions and to achieve high flexibility, and also to significantly reduce the amount of calculation.
It is to provide a pitch extraction device based on the DP method.
本発明の装置は、音声波形の繰返し性を表現する媒介変
数を介して音声のピッチ周期もしくはピッチ周波数を抽
出するピッチ抽出装置であって、予め設定する基本分析
周期毎に算出した媒介変数を介し少数のピッチ候補と、
これらの候補のピッチ性を示す評価値とを抽出する手段
と、前記基本分析フレームの予め設定した複数個からな
る区分毎に、前記小数のピッチ候補の列と、これらの候
補のピッチ性を示す評価値の列とから、ピッチ候補の列
の連続性と、各ピッチ候補の前分析フレームに対するパ
スをピッチ候補の直下および直上の周期また周波数に制
限してピッチ候補の連続性を評価する手段とを用いてピ
ッチ周期もしくはピッチ周波数を決定する手段とを備え
たことを特徴とする。The device of the present invention is a pitch extraction device that extracts a pitch period or pitch frequency of a voice through a parameter that expresses the repetitiveness of a voice waveform, and a parameter that is calculated for each preset basic analysis period. A few pitch candidates,
A means for extracting an evaluation value indicating the pitch property of these candidates, a column of the small number of pitch candidates, and a pitch property of these candidates for each section composed of a plurality of preset basic analysis frames From the sequence of evaluation values, the continuity of the sequence of pitch candidates, and means for evaluating the continuity of pitch candidates by limiting the path of each pitch candidate to the previous analysis frame to the period or frequency immediately below and above the pitch candidate. And means for determining the pitch period or the pitch frequency.
次に、音声波形の繰返し性を表現する媒介変数として自
己相関係数を用いた実施例を示した図面を参照して、本
発明を詳細に説明する。Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing an embodiment in which an autocorrelation coefficient is used as a parameter for expressing the repeatability of a speech waveform.
第1図を参照すると、本発明の第一の実施例の構成は、
自己相関係数算出器1,評価値算出器2,極大値検索器3,メ
モリ4およびDPプロセッサ5等を備えて構成される。Referring to FIG. 1, the configuration of the first embodiment of the present invention is as follows.
It comprises an autocorrelation coefficient calculator 1, an evaluation value calculator 2, a local maximum value searcher 3, a memory 4, a DP processor 5, and the like.
自己相関係数算出器1は、音声入力を受けるとこれを所
定のサンプリング周波数で標本化したあと所定のビット
数で量子化したうえ予め設定した基本分析フレームとし
ての20mSECごとに予め設定する時間遅れ範囲にわたって
自己相関係数ρiを求めこれを評価算出器2に送出す
る。自己相関係数算出器1は、ρi算出の過程で求めら
れる を電力Pとして評価値算出器2へ出力する。Upon receiving a voice input, the autocorrelation coefficient calculator 1 samples this at a predetermined sampling frequency, quantizes it with a predetermined number of bits, and then presets a time delay for each 20 mSEC as a basic analysis frame. The autocorrelation coefficient ρi is obtained over the range and is sent to the evaluation calculator 2. The autocorrelation coefficient calculator 1 is obtained in the process of calculating ρi Is output to the evaluation value calculator 2 as electric power P.
上述した基本分析フレームは音声入力がほぼ定常的と見
做しうる時間を対象として予め設定され、また自己相関
係数ρiは次の(1)式で示される。The above-mentioned basic analysis frame is set in advance for the time when the speech input can be regarded as almost stationary, and the autocorrelation coefficient ρi is expressed by the following equation (1).
(1)式においてxjは各基本分析フレーム内の量子化音
声信号の標本値列でjはその番号、またiは予め設定し
た遅れ時間で、ここでは抽出せんとするピッチ周期の分
布範囲にもとづいて設定され、本実施ではピッチ周期の
分布範囲を2.5mSEC〜15mSECに設定し、かつ標本化のた
めのサンプリング周波数が8KHzとしているのでiとして
は20〜120タップとして決定される。 In the equation (1), xj is a sampled value sequence of the quantized speech signal in each basic analysis frame, j is its number, and i is a preset delay time, based on the distribution range of the pitch period to be extracted here. Since the pitch period distribution range is set to 2.5 mSEC to 15 mSEC and the sampling frequency for sampling is 8 KHz in this embodiment, i is determined to be 20 to 120 taps.
また、Nは基準音声サンプル数を表わし、前記iの最大
数である。N represents the number of reference voice samples, which is the maximum number of i.
さて、評価値算出器2は以上のようにして得られた自己
相関係数ρiを基本分析フレームごとに入力しこれと電
力Pとの関数としての次の(2)式に示す評価値giを算
出する。Now, the evaluation value calculator 2 inputs the autocorrelation coefficient ρi obtained as described above for each basic analysis frame and calculates the evaluation value gi shown in the following equation (2) as a function of this and the power P. calculate.
gi=(ρi,P) ……(2) 評価値gi自己相関係数ρiと電力との関数として求める
ことは、ピッチ周期を電力を介して有声/無声/無音の
状態に極力忠実に対応して抽出せしめるために実施され
る。このような目的に利用する電力Pとしては、たとえ
ば(1)式の あるいは さらには(1)式の分母等のいずれによる値を介して表
現してもよく任意に設定しうる。gi = (ρi, P) (2) Obtaining the evaluation value gi as the function of the autocorrelation coefficient ρi and the power, the pitch period corresponds to the voiced / unvoiced / silent state via power as faithfully as possible. It is carried out in order to make it extract. As the electric power P used for such a purpose, for example, the formula (1) is used. Or Furthermore, the value may be expressed by any value such as the denominator of Expression (1), and may be set arbitrarily.
このような電力Pと自己相関係数ρiとの関数として設
定される評価関数gi=(ρi,P)は、たとえば次の
(3)式もしくは(4)式で示される 等が考えられる。The evaluation function gi = (ρi, P) set as a function of the power P and the autocorrelation coefficient ρi is expressed by the following equation (3) or equation (4), for example. Etc. are possible.
なお、たとえば(4)式における具体例として電力Pを
(1)式の分母によって表わす場合を考えてみると、こ
の場合giは非正規化自己相関係数としての と等しくgi=φiとなり自己相関係算出器1によって算
出されるφiそのものをgiとして利用することも可能と
なり、この場合評価値算出器2は自己相関係数算出器1
によって代行することができる。 As an example of the equation (4), consider the case where the electric power P is represented by the denominator of the equation (1). In this case, gi is the denormalized autocorrelation coefficient. It is also possible to use phi i itself calculated by the self-phase relation calculator 1 as gi, and in this case the evaluation value calculator 2 is the autocorrelation coefficient calculator 1
Can act on your behalf.
評価値giは極大値検索器3に供給されるが、 この評価値giは上述した内容からも明らかな如く自己相
関係数ρi対応してその値が大となる。極大値検索器3
はこうして入力する基本分析フレームごとの自己相関係
数列の極大値を評価値giを介して検索しつつそのタップ
位置と極大値とをメモリ4に供給する。The evaluation value gi is supplied to the local maximum value searcher 3, and this evaluation value gi has a large value corresponding to the autocorrelation coefficient ρi, as is clear from the above description. Maximum value searcher 3
Supplies the tap position and the maximum value to the memory 4 while searching for the maximum value of the autocorrelation coefficient sequence for each basic analysis frame thus input via the evaluation value gi.
メモリ4はこうして入力する基本分析フレームごとの自
己相関係数列の極大値とそのタップ位置に関するデータ
とを予め定める複数の基本分析フレームから成る区分単
位で記憶する。The memory 4 stores the maximum value of the autocorrelation coefficient sequence for each basic analysis frame input in this way and the data regarding the tap position in a unit of a plurality of predetermined basic analysis frames.
DPプロセッサ5はメモリ4に記憶されている自己相関係
数列の極大値とタップ位置とを区分ごとに読出し、極大
値のみをピッチ候補としかつ各ピッチ候補の前基本分析
フレームに対するパスはピッチ候補の直下もしくは直上
の極大値のものに制限したうえ、さらに(2)式に示す
関数giによる評価値を利用しこの積算値を最大ならしめ
るDPパスを形成するタップ位置をもつ自己相関係数列を
所望のピッチ列データとして決定し出力する。The DP processor 5 reads the maximum value and tap position of the autocorrelation coefficient sequence stored in the memory 4 for each section, sets only the maximum value as a pitch candidate, and the path of each pitch candidate to the previous basic analysis frame is the pitch candidate. The autocorrelation coefficient sequence with tap positions forming the DP path that maximizes this integrated value is desired by limiting the value to the maximum value directly below or above, and using the evaluation value by the function gi shown in equation (2). It is determined and output as the pitch sequence data of.
いまこのDPにおける評価値をS(l,i)で表わすものと
する。ここにlは区分内の基本分析フレームのフレーム
番号、またiは前述した如くピッチ周期の検索範囲で本
実施例の場合20〜120タップとなっている。Now, let us say that the evaluation value in this DP is represented by S (l, i). Here, 1 is the frame number of the basic analysis frame in the section, and i is the search range of the pitch period as described above, which is 20 to 120 taps in this embodiment.
本発明によるDPはS(l,i)によるDP評価値の積算値を
最大とする最適DPパスを提供するピッチ周期を次の
(5)式で示す慚化式を次々に解いていくことによって
求めることがその基本である。In the DP according to the present invention, the pitch period that provides the optimum DP path that maximizes the integrated value of the DP evaluation values by S (l, i) is solved by solving the pulsation formulas shown by the following formula (5) one after another. Seeking is the basis.
(5)式においてS(l,i)lは基本分析フレーム番号
l,タップiにある極大値のピッチ候補のDP評価値,pはこ
の極大値のタップ位置を含みそれよりも直上の、またq
は直下のタップ位置にある前基本分析フレームの極大値
のタップ位置を示す。 In equation (5), S (l, i) l is the basic analysis frame number
l, the DP evaluation value of the maximum pitch candidate at tap i, p includes the tap position of this maximum value, and is immediately above it, and q
Indicates the tap position of the maximum value of the previous basic analysis frame at the tap position immediately below.
第2図は第一実施例におけるDPパス設定の内容を説明す
るためのDPパス設定説明図である。FIG. 2 is a DP path setting explanatory diagram for explaining the contents of the DP path setting in the first embodiment.
フレーム番号lで、かつタップ位置iにある極大値aが
ピッチ候補でありその評価値がgiであるとする。1つ前
の基本分析フレームではタップ位置iを含み極大値aに
対する直上および直下の極大値bおよびcのみがピッチ
候補とされ、これらピッチ候補のDP評価値S(l−1,
p)およびS(l−1,q)とgiとを利用し(5)式を満足
するDP評価値S(l,i)lの組合のものが各極大値ごと
に最適値として選択,決定される。このようなDP評価値
の最大値の選択を区分内のすべての基本分析フレームに
対し、かつすべての極大値について実施しつつ最終基本
分析フレームに到る。通常のDPにおけるこのプロセスで
は電力条件を含めては考慮せず、各基本分析フレーム間
のピッチ変化に対して設定する傾斜制限範囲内のすべて
の自己相関係数等を対象として最適値の選択を行なって
いるため、滑らからピッチの連続性が期待できる連続有
声音の場合は別とし、ピッチの連続性が期待できないこ
とが多い無声音が介在するような場合には前述した如く
セグメンテーションを前提とする運用が必要となり、ま
たこのような総当り的DP自体演算量も膨大なものとなっ
ている。It is assumed that the maximum value a at the frame number 1 and at the tap position i is a pitch candidate and its evaluation value is gi. In the immediately preceding basic analysis frame, only the local maxima b and c immediately above and directly below the local maxima a including the tap position i are set as pitch candidates, and the DP evaluation values S (l-1,
p) and S (l−1, q) and gi are used, and a combination of DP evaluation values S (l, i) l that satisfies equation (5) is selected and determined as an optimum value for each maximum value. To be done. The selection of the maximum value of the DP evaluation value is performed for all the basic analysis frames in the section and for all the maximum values, and the final basic analysis frame is reached. This process in normal DP does not take power conditions into consideration, but selects the optimum value for all autocorrelation coefficients within the slope limit range set for pitch changes between each basic analysis frame. Since it is performed, the case of continuous voiced sound that can expect smoothness of pitch continuity is excluded, and if unvoiced sound that often cannot be expected of pitch continuity intervenes, segmentation is assumed as described above. Operation is required, and the amount of calculations for such a brute force DP itself is enormous.
さて、こうして区分内のすべての基本分析フレーム、か
つすべての極大値に対して行なわれる最適値の選択、決
定が次々と処理されて最終の基本分析フレームに達する
と次の(6)式に示す処理が行なわれ、最終基本分析フ
レームにおける各極大値のDP評価値のうちの最大なもの
としてのSmaxが決定され、またこの決定と同時に全基本
分析フレームにわたってDP評価値の積算値を最大とする
DPパスが自動的に決定される。Now, when the selection and determination of the optimum value for all the basic analysis frames in the section and all the local maximum values are processed one after another to reach the final basic analysis frame, the following expression (6) is given. Processing is performed, Smax as the maximum of the DP evaluation values of each maximum value in the final basic analysis frame is determined, and simultaneously with this determination, the integrated value of the DP evaluation values is maximized over all basic analysis frames.
The DP path is automatically determined.
(6)式においてLは最終の基本分析フレーム番号,rt
(t=1,2,……μ)は最終の基本分析フレームの極大タ
ップである。 In equation (6), L is the final basic analysis frame number, rt
(T = 1,2, ... μ) is the maximum tap of the final basic analysis frame.
所で第1番目の基本分析フレームは前基本分析フレーム
を持たず、従ってDP評価値S(1,i)は全タップ20〜120
の範囲における極大値に対するすべてのgiによって示さ
れる。これに対応し第2番目の基本分析フレームに対す
るDP評価値S(2,i)は次の(7)式によって示され、
以下同様にして次々に示され、これらに対して上述した
手法によって1個のDPパスが決定される。However, the first basic analysis frame does not have the previous basic analysis frame, and therefore the DP evaluation value S (1, i) is all taps 20 to 120.
Denoted by all gi for maxima in the range. Corresponding to this, the DP evaluation value S (2, i) for the second basic analysis frame is expressed by the following equation (7),
In the same manner, one DP path is determined one after another by the method described above.
以上のようにして各基本分析フレームにおける自己相関
係数列の極大値のみをピッチ候補の対象とし、かつ各ピ
ッチ候補の前基本分析フレームに対するパスをピッチ候
補の直上および直下のタップ位置を占める極大値に制限
したうえ関数gi=(ρi,P)による評価値を用い区分
ごとにピッチ検索を行なうDPによってセグメンテーショ
ンを基本的に不要としピッチ連続性がない場合でも安定
してDPパスを設定することが可能となるとともに演算量
も大幅に低下できる。 As described above, only the maximum value of the autocorrelation coefficient sequence in each basic analysis frame is the target of pitch candidates, and the maximum value occupying the tap position immediately above and immediately below the pitch candidate for the path to the previous basic analysis frame of each pitch candidate It is possible to set a stable DP path even if there is no pitch continuity by basically performing segment search by DP that performs pitch search for each segment using the evaluation value by function gi = (ρi, P). This is possible and the amount of calculation can be greatly reduced.
第3図を参照すると、本発明の第二の実施例の構成は前
区分メモリ6を有する点のみが第1図に示す第一の実施
例と異なり、他は全く同一であるのでこれら同一の構成
に関する部分の詳細な説明を省細する。Referring to FIG. 3, the structure of the second embodiment of the present invention is different from the first embodiment shown in FIG. A detailed description of the parts related to the configuration will be omitted.
この第二の実施例は、前述した第1の実施例が音声入力
を区分ごとの評価値にもとづいてDPを実施しつつピッチ
検索するのに対し複数の区分の評価にもとづくDPを介し
てピッチ検索することによって音声入力のピッチ検索に
おける処理遅延時間と演算量との大幅な減少を図るもの
であり、その内容は次の通りである。In the second embodiment, the pitch search is performed through the DP based on the evaluation of a plurality of sections, while the first embodiment described above searches the pitch while performing the DP based on the evaluation value of each section while performing the DP. By searching, the processing delay time and the amount of calculation in the pitch search of voice input are significantly reduced, and the contents are as follows.
前区分メモリ6は入出力ライン601を介してDPプロセッ
サ5からDP処理の終った少なくとも1つの前区分データ
の供給を受けるが、この前区分データは前区分が1区分
のときは最終基本分析フレームの極大値データならびに
これら極大値に付随する評価値の供給を受け、これを前
区分データとして記憶し、また記憶すべき前区分が2区
分以上の場合は相隣る2つの前区分の第1基本分析フレ
ームとそのパス相手としての前区分の最終基本分析フレ
ームの極大値データならびに評価値に関するデータも区
分数に応じて前記前区分が1区分のときのデータととも
に記憶しておく。The previous section memory 6 is supplied with at least one previous section data for which DP processing is completed from the DP processor 5 through the input / output line 601, and this previous section data is the final basic analysis frame when the previous section is one section. Of the local maximum value data and evaluation values associated with these local maximum values are stored and stored as previous segment data, and when there are two or more previous segments to be stored, the first of two adjacent previous segments The maximum value data and the evaluation value data of the basic analysis frame and the final basic analysis frame of the previous section as a pass partner thereof are also stored together with the data when the previous section is one section according to the number of sections.
第4図は第3図に示す第二の実施例におけるDPパス設定
の特徴を説明するためのDPパス設定説明図であり、前区
分数が2つの場合を例としている。以下に第4図を参照
しつつ第二実施例について説明する。FIG. 4 is a DP path setting explanatory diagram for explaining the characteristics of the DP path setting in the second embodiment shown in FIG. 3, and takes the case where the number of previous sections is two as an example. The second embodiment will be described below with reference to FIG.
前区分データメモリ6は前区分の最終基本分析フレー
ム,第4図に点線で示す枠Cの白丸で示す各極大値のタ
ップ位置ならびに評価値に関するデータ、および前区分
と前前区分との相隣れる基本分析フレームすなわち一点
鎖線で示す枠dに含まれる前区分の第1基本分析フレー
ムと前前区分の最終基本分析フレームにおける各極大値
データおよび評価値データを記憶しておく。さらに区分
がふえるときは、枠dに示す如き極大値データならびに
評価値データが相隣る区分の数に応じて増加して記憶さ
れることとなる。The previous section data memory 6 is the final basic analysis frame of the previous section, the data regarding the tap position and the evaluation value of each maximum value indicated by the white circle in the frame C shown by the dotted line in FIG. The local maximum value data and the evaluation value data in the first basic analysis frame of the previous section and the final basic analysis frame of the previous previous section included in the basic analysis frame, that is, the frame d indicated by the one-dot chain line are stored. When the number of divisions further increases, the maximum value data and the evaluation value data as shown in the frame d are increased and stored according to the number of adjacent divisions.
さて、第4図は現区分と前区分ならびに前前区分の白丸
で示す極大値をフレーム番号つまり時間とタップとの関
係を示すものであり、第4図の場合は説明を簡単にする
都合上、各区分とも基本分析フレームが5個ずつ含ま
れ、しかも各基本分析フレームにはそれぞれ極大値が3
個ずつ含まれているようにモデル化している。By the way, FIG. 4 shows the maximum value indicated by the white circles in the current section, the previous section, and the previous previous section with the frame number, that is, the time and the tap. In the case of FIG. 4, for convenience of explanation, , Each category contains 5 basic analysis frames, and each basic analysis frame has a maximum value of 3
It is modeled as including each one.
これらの各区分に含まれる極大値にはそれぞれ第1図に
よって説明した本発明のDP手法にもとづいてDP評価値を
最大とするパスがたとえば第4図に示す如く選択され
る。前述した第1の実施例ではこれらのDPは区分ごとに
DP評価値を介して実施しつつ全区間にわたってこのDPを
スライドしていくものであったが、第2の実施例ではこ
れを複数の区分のDPの評価値にもとづいて実施するもの
であり、第4図に示す如く現区分の第1番目の基本分析
フレームの極大値は矢印に示す如く前区分の最終基本分
析フレームの直下および直上のタップの極大値とのDP評
価値を最大ならしめるパスを選択し、さらに前区分と前
前区分との間でも第1と最終基本分析フレームとの間で
同様なDP評価値によるパス選択が行なわれる。この第2
の実施例における各区分の第1基本分析フレームのDP評
価値S(1,i)は次の(8)式によって示される。Based on the DP method of the present invention described with reference to FIG. 1, the path having the maximum DP evaluation value is selected as the maximum value included in each of these sections, for example, as shown in FIG. In the first embodiment described above, these DPs are
Although this DP was slid over the entire section while being carried out through the DP evaluation value, in the second embodiment, this is carried out based on the evaluation values of the DPs of a plurality of sections. As shown in FIG. 4, the maximum value of the first basic analysis frame of the current section is the path that maximizes the DP evaluation values with the maximum values of the taps immediately below and immediately above the final basic analysis frame of the previous section as shown by the arrow. Is selected, and also between the previous section and the previous section, the same path selection by the DP evaluation value is performed between the first and final basic analysis frames. This second
The DP evaluation value S (1, i) of the first basic analysis frame of each section in the above embodiment is expressed by the following equation (8).
(8)式においてEは前区分の最終基本分析フレーム番
号を示す。 In the equation (8), E represents the final basic analysis frame number of the previous section.
上述した内容からも明らかな如く、たとえば同一の音声
入力の区間を対象とするDP処理を考えた場合、複数の区
分に対応する音声入力のこの区間にわたって区分ごとの
処理をスライドしつつDP処理を実施していく第1の実施
例の場合に比し第2の実施例では、相隣る区分間の第1
と最終基本分析フレーム間の最適パスの設定も実施する
という極めて少ない所理時間の付加のみによって処理に
よる遅延時間の発生を大幅に短縮し、演算量も著しく減
少することができる。As is clear from the above contents, for example, when considering the DP processing for the same voice input section, the DP processing is performed while sliding the processing for each section over this section of the voice input corresponding to a plurality of sections. In the second embodiment, as compared with the case of the first embodiment to be carried out, the first between adjacent sections is
Therefore, the generation of the delay time due to the processing can be significantly shortened and the amount of calculation can be remarkably reduced only by adding an extremely small amount of time to set the optimum path between the final basic analysis frames.
なお、第1図および第3図に示した第一および第二の実
施例ではいずれも評価値算出器2を検大値検索器3の前
段に備えた構成としているが、この順を逆にして極大値
検索器3を評価値算出器2の前段に装備する構成として
も一向に差支なく、また第3図においてメモリ4と前区
分データメモリ6とはこれらを同一の構成として形成し
ても差支えない。In each of the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 3, the evaluation value calculator 2 is provided in the preceding stage of the inspection value searcher 3, but the order is reversed. There is no difference in the structure in which the maximum value searcher 3 is provided in the preceding stage of the evaluation value calculator 2, and even if the memory 4 and the previous section data memory 6 are formed as the same structure in FIG. It doesn't matter.
上述の説明において、音声波形の繰返し性を表現する媒
介変数として自己相関係数を用いたが、この係数の代り
にAMDF(Average Magnitude−Difference Function)を
用いてもよい。このAMDFを用いた本発明の第三の実施例
を第5図に示す。In the above description, the autocorrelation coefficient is used as a parameter that expresses the repetitiveness of the speech waveform, but an AMDF (Average Magnitude-Difference Function) may be used instead of this coefficient. A third embodiment of the present invention using this AMDF is shown in FIG.
第5図を参照すると、本発明の第三の実施例は、AMDF算
出器11,評価値算出器12,極小値検索器13,メモリ14,DPプ
ロセッサ15および電力算出器16を備えて構成される。Referring to FIG. 5, the third embodiment of the present invention comprises an AMDF calculator 11, an evaluation value calculator 12, a local minimum value searcher 13, a memory 14, a DP processor 15 and a power calculator 16. It
第三の実施例は第一の実施例において使用されている自
己相関係数の代りにAMDFを用いるものである。一般に自
己相関係数はピッチ周期で極大値となり、AMDFはピッチ
周期で極小値となる。そこで第三の実施例では第一の実
施例における極大値を利用したDPに代えて極小値を利用
したDPを実施するが、第三の実施例は基本的には第一の
実施例と同一であるので、その差異を特に説明し、共通
的な部分は説明を省略する。The third embodiment uses AMDF instead of the autocorrelation coefficient used in the first embodiment. In general, the autocorrelation coefficient has a maximum value in the pitch period, and AMDF has a minimum value in the pitch period. Therefore, in the third embodiment, the DP using the minimum value is implemented in place of the DP using the maximum value in the first embodiment, but the third embodiment is basically the same as the first embodiment. Therefore, the difference will be described in particular, and description of common parts will be omitted.
AMDF算出器11は入力音声より下記(9)式を用いてAMDF
γiを算出する。AMDF calculator 11 calculates the AMDF from the input voice using the following equation (9).
Calculate γi.
なお、AMDFに関してはL.R.Rabiner,R.W.Schafer,“Digi
tal Processing of Speech Signal",Prentice−Hall,In
c,Englewood Cliffs,New Jersey 07632,4,7“The Short
−Time Average Magnitude−Difference Function",pp.
149〜150に詳しく述べられている。 Regarding AMDF, LR Rabiner, RWSchafer, “Digi
tal Processing of Speech Signal ", Prentice−Hall, In
c, Englewood Cliffs, New Jersey 07632,4,7 “The Short
−Time Average Magnitude−Difference Function ”, pp.
149-150.
評価値算出器12はAMDFγiを入力し、これと電力算出器
16より供給される電力Pとの関数として下記(10)式に
示す評価値φiを算出する。The evaluation value calculator 12 receives AMDFγi as input and the power calculator
The evaluation value φi shown in the following equation (10) is calculated as a function of the electric power P supplied from 16.
φi=(γi,P) ……(10) 尚、φiは一般にPに対し単調に減少する評価値であ
る。極小値検索器13はφiの極小値を例えば3ケだけ検
索し、これらの値と対応する遅れ時間をメモリ14へ出力
する。メモリ14はこれらのデータを区分単位で記憶しDP
プロセッサ15へ出力する。φi = (γi, P) (10) Note that φi is an evaluation value that generally decreases monotonically with respect to P. The local minimum value searcher 13 searches for local minimum values of φi, for example, only three, and outputs the delay time corresponding to these values to the memory 14. The memory 14 stores these data in division units and
Output to the processor 15.
DPプロセッサ15はメモリ14のデータを読出し、第1の実
施例におけるDPプロセッサ5と同様にピッチを検索す
る。ただしDP評価値として最小を成すものに関するDPパ
スが選択される。The DP processor 15 reads the data in the memory 14 and searches for the pitch in the same manner as the DP processor 5 in the first embodiment. However, the DP path with the smallest DP evaluation value is selected.
電力算出器16は入力音声より電力を算出し前述のように
評価値算出器12へ出力する。The power calculator 16 calculates power from the input voice and outputs it to the evaluation value calculator 12 as described above.
以上説明した如く本発明によればセグメンテーションの
実施を基本的に排除して運用性を著しく向上するととも
に処理による時間遅延も大幅に改善しかつ所要演算量も
著しく減少しうるDP手法にもとづくピッチ抽出装置が実
現できるという効果がある。As described above, according to the present invention, the pitch extraction based on the DP method, which basically eliminates the execution of segmentation, significantly improves the operability, significantly improves the time delay due to the processing, and significantly reduces the required calculation amount, is also provided. There is an effect that the device can be realized.
第1図は本発明の第一の実施例の構成を示すブロック
図、第2図は第1図の第一の実施例におけるDPパス設定
の内容を説明するためのDPパス設定説明図、第3図は本
発明の第二の実施例の構成を示すブロック図、第4図は
第3図に示す第二の実施例におけるDPパス設定の特徴を
説明するためのDPパス設定説明図、第5図は本発明の第
三の実施例の構成を示すブロック図である。 1……自己相関係数算出器、2……評価値算出器、3…
…極大値検索器、4……メモリ、5……DPプロセッサ、
6……前区分データメモリ、11……AMDF算出器、12……
評価値算出器、13……極小値算出器、14……メモリ、15
……DPプロセッサ、16……電力算出器。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a DP path setting explanatory diagram for explaining contents of a DP path setting in the first embodiment of FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a DP path setting explanatory diagram for explaining the characteristics of the DP path setting in the second embodiment shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention. 1 ... Autocorrelation coefficient calculator, 2 ... Evaluation value calculator, 3 ...
... maximum value searcher, 4 ... memory, 5 ... DP processor,
6 ... Previous section data memory, 11 ... AMDF calculator, 12 ...
Evaluation value calculator, 13 ... Minimum value calculator, 14 ... Memory, 15
…… DP processor, 16 …… Power calculator.
Claims (8)
介して音声のピッチ周期もしくはピッチ周波数を抽出す
るピッチ抽出装置であって、予め設定する基本分析周期
毎に算出した媒介変数を介し、小数のピッチ候補と、こ
れらの候補のピッチ性を示す評価値とを抽出する手段
と、前記基本分析フレームの予め設定した複数個からな
る区分毎に、前記小数のピッチ候補の列と、これらの候
補のピッチ性を示す評価値の列とから、ピッチ候補の列
の連続性と、各ピッチ候補の前分析フレームに対するパ
スをピッチ候補の直下および直上の周期または周波数に
制限してピッチ候補の連続性を評価する手段とを用いて
ピッチ周期もしくはピッチ周波数を決定する手段とを備
えたことを特徴とするピッチ抽出装置。1. A pitch extraction device for extracting a pitch period or pitch frequency of a voice through a parameter expressing the repetitiveness of a voice waveform, wherein the parameter is calculated for each preset basic analysis period. A unit for extracting a small number of pitch candidates and an evaluation value indicating the pitch property of these candidates, a column of the small number of pitch candidates, for each section composed of a plurality of preset basic analysis frames, and these From the sequence of evaluation values indicating the pitch characteristics of the candidates, the continuity of the sequence of pitch candidates and the succession of pitch candidates by limiting the path of each pitch candidate to the previous analysis frame to the period or frequency immediately below and above the pitch candidate. And a means for determining a pitch period or a pitch frequency by using a means for evaluating the property.
求めつつピッチ検索を行なうことを特徴とする特許請求
範囲第(1)項記載のピッチ抽出装置。2. The pitch extracting apparatus according to claim 1, wherein the pitch search is performed while obtaining the evaluation value for a plurality of the sections.
スをピッチ候補の直下および直上の周期または周波数に
制限してピッチ候補の連続性を評価する手段を有する事
を特徴とする特許請求範囲第(1)項記載のピッチ抽出
装置。3. A means for evaluating continuity of a pitch candidate by limiting a path of each pitch candidate to a previous analysis frame to a period or a frequency immediately below and above the pitch candidate, respectively. The pitch extraction device according to the item 1).
して、自己相関係数を用いることを特徴とする特許請求
の範囲第(1)項記載のピッチ抽出装置。4. A pitch extracting apparatus according to claim 1, wherein an autocorrelation coefficient is used as a parameter expressing the repetitiveness of a speech waveform.
した自己相関係数列の極大値を検索しそのタップ位置と
極大値とを記憶する極大値検索手段と、前記極大値のみ
をピッチ候補としかつ各ピッチ候補の前分析フレームに
対するパスをピッチ候補の直下および直上のタップ位置
の極大値に制限し前記基本分析フレームの予め設定した
複数個からなる区分ごとにピッチ検索を動的計画法によ
って実行する動的計画法実行手段とを備えたことを特徴
とする特許請求の範囲第(4)項記載のピッチ抽出装
置。5. A maximum value searching means for searching a maximum value of an autocorrelation coefficient sequence calculated for each preset basic analysis frame and storing the tap position and the maximum value, and only the maximum value as a pitch candidate. The path of each pitch candidate to the previous analysis frame is limited to the maximum values of the tap positions directly below and above the pitch candidate, and the pitch search is executed by the dynamic programming method for each of the preset plurality of sections of the basic analysis frame. The pitch extracting apparatus according to claim (4), further comprising a dynamic programming execution means.
評価値とする手段を備えたことを特徴とする特許請求の
範囲第(5)項記載のピッチ抽出装置。6. The pitch extracting apparatus according to claim 5, further comprising means for setting a value obtained by weighting the maximum value with power information as an evaluation value.
して、AMDF(Average Magnitude−Difference functio
n)を用いることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項記載のピッチ抽出装置。7. An AMDF (Average Magnitude-Difference functio) is used as a parameter expressing the repetitiveness of a speech waveform.
n) is used. Claim (1) characterized in that
The pitch extraction device according to the item.
したAMDFの極小値を検索しそのタップ位置と極小値とを
記憶する極小値検索手段と、前記極小値のみをピッチ候
補としかつ各ピッチ候補の前分析フレームに対するパス
をピッチ候補の直下および直上のタップ位置の極小値に
制限し前記基本分析フレームの予め設定した複数個から
なる区分ごとにピッチ検索を動的計画法によって実行す
る動的計画法実行手段とを備えたことを特徴とする特許
請求の範囲第(7)項記載のピッチ抽出装置。8. A minimum value search means for searching a minimum value of AMDF calculated for each preset basic analysis frame and storing the tap position and the minimum value, and each of the pitch candidates having only the minimum value as a pitch candidate. Dynamic planning in which the path to the previous analysis frame of the basic analysis frame is limited to the minimum values of the tap positions immediately below and above the pitch candidate and the pitch search is executed by the dynamic programming method for each of the preset plurality of sections of the basic analysis frame. A pitch extracting apparatus according to claim (7), further comprising a law executing means.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11452385 | 1985-05-28 | ||
| JP60-114523 | 1985-05-28 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731504B2 (en) |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS58140798A (en) * | 1982-02-15 | 1983-08-20 | 株式会社日立製作所 | Voice pitch extraction |
| JPS59152496A (en) * | 1983-02-18 | 1984-08-31 | 富士通株式会社 | Voice analysis synthesization system |
| JPS6068000A (en) * | 1983-09-22 | 1985-04-18 | 日本電気株式会社 | Pitch extractor |
-
1986
- 1986-05-27 JP JP61122691A patent/JPH0731504B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6254296A (en) | 1987-03-09 |
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