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JPH0743600B2 - Pitch extractor - Google Patents
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JPH0743600B2 - Pitch extractor - Google Patents

Pitch extractor

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Publication number
JPH0743600B2
JPH0743600B2 JP63004149A JP414988A JPH0743600B2 JP H0743600 B2 JPH0743600 B2 JP H0743600B2 JP 63004149 A JP63004149 A JP 63004149A JP 414988 A JP414988 A JP 414988A JP H0743600 B2 JPH0743600 B2 JP H0743600B2
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JP
Japan
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pitch
coefficient
maximum
section
repeatability
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP63004149A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH01179998A (en
Inventor
哲 田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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に関し、特にピッチ周期(周波
数)検索区間を等比級数で分割して各分割区間ごとに音
声の繰返し性の最大なものをDP手法にもとづいて選択、
決定するピッチ抽出装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pitch extraction apparatus, and more particularly, to a pitch period (frequency) search section divided by a geometric series to maximize the repeatability of speech for each divided section. Select things based on DP method,
A pitch extracting device for determining.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自己相関係数を利用する自己相関法、あるいはAMDF(Av
erage Multitude Difference Function)法等を利用し
て、音声の繰返し性の極大(自己相関法)や極小(AMD
F)の極値とそのタップ位置に対して所定の評価関数に
もとづいて求めた評価値を評価尺度とし、所定の検索区
間ごとい最大値をDP手法によって検索しつつピッチ周期
を抽出するピッチ抽出装置はピッチ抽出誤りを大幅に削
減しうるものとして知られており、これについては、た
とえば特願昭61−122691、「ピッチ抽出装置」等に詳述
されている。
Autocorrelation method using autocorrelation coefficient, or AMDF (Av
erage Multitude Difference Function) method, etc., to maximize the repetitiveness of speech (autocorrelation method) or minimum (AMD)
The pitch extraction that extracts the pitch period while searching the maximum value for each predetermined search section by the DP method, using the evaluation value obtained based on the predetermined evaluation function for the extreme value of F) and its tap position as the evaluation scale. The device is known to be capable of greatly reducing pitch extraction errors, and this is described in detail, for example, in Japanese Patent Application No. 61-212691, "Pitch Extractor".

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のこの種のピッチ抽出装置は、ピッチ抽出
誤りについてはDP手法によって大幅な削減は可能となる
が、反面演算量が膨大化することが避けられないという
欠点がある。この理由としてDP手法によれば音声の繰返
し性の極大なものをすべてピッチ周期の候補としてDP処
理にかけることにもとづくDP手法の本質的な特徴による
ものである。
The above-described conventional pitch extracting apparatus described above can significantly reduce the pitch extraction error by the DP method, but on the other hand, it has the drawback that the amount of calculation is unavoidable. The reason for this is that the DP method is based on the essential feature of the DP method, in which all the maximum repeatability of speech is applied to the DP processing as pitch period candidates.

本発明の目的は上述した欠点を除去し、ピッチ周期の検
索区間を等比級数的に分割してDP手法によるピッチ抽出
を行なうことにより、著しく演算量を削減しうるピッチ
抽出装置を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and to provide a pitch extraction device capable of remarkably reducing the amount of calculation by dividing the search interval of the pitch period in geometric progression and performing pitch extraction by the DP method. It is in.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の装置は、音声の繰返し性を表現する係数を抽出
する係数抽出手段と、前記係数抽出手段によって得られ
た繰返し性を表現する係数列の前記係数の種類によって
異なる極大もしくは極小の極値およびそのタップ位置に
対して所定の評価関数にもとづいて評価値を求めつつ前
記音声のピッチ性検索をDP(Dynamic Programming)処
理によって行うピッチ性評価手段と、前記ピッチ性評価
手段によって検索すべきピッチ性の検索区間をあらかじ
め設定する比率の等比級数で分解した分割区間としこの
分割区間ごとに高々1個の極大値の最大なものもしくは
高々1個の極小値の最小なもののみを対象として前記DP
処理を実行せしめて前記繰返し性の最大なものを選択し
つつピッチ周期を決定せしめるピッチ周期決定手段とを
備えて構成される。
The apparatus of the present invention comprises a coefficient extracting means for extracting a coefficient expressing the repeatability of speech, and a maximum or minimum extreme value which differs depending on the type of the coefficient of the coefficient string expressing the repeatability obtained by the coefficient extracting means. And a pitch characteristic evaluation means for performing pitch characteristic search of the voice by DP (Dynamic Programming) processing while obtaining an evaluation value based on a predetermined evaluation function for the tap position and a pitch to be searched by the pitch characteristic evaluation means. The search section of the sex is divided into divided sections by a geometric series of preset ratios, and only the maximum one maximum value or the minimum one minimum value is set for each divided section. DP
And a pitch period determining means for determining a pitch period while executing the processing and selecting the one having the maximum repeatability.

〔実施例〕〔Example〕

次に、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.

第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

第1図に示す実施例の構成は、入力音声を量子化し所定
の分析フレームごとに出力するA−Dコンバータ1、入
力音声の繰返し性を表現する係数列としての自己相関係
数列を算出する自己相関算出器2、自己相関算出器2の
出力する自己相関係数列に対し検索区間ごとの最大値と
そのタップ位置を検索する区間最大値検索器3、区間最
大値検索器3の区間情報を格納する分割区間データメモ
リ4、区間最大値検索器3の出力する検索区間ごとの最
大値とそのタップ位置を格納するメモリ5、メモリ5か
ら読出す検索区間ごとの最大値とそのタップ位置に関す
るデータに対してDP手法による選択を実施してピッチ周
期を抽出するDPプロセッサ6を備えて構成される。
The configuration of the embodiment shown in FIG. 1 has an A / D converter 1 which quantizes an input voice and outputs it for each predetermined analysis frame, and a self-correlation coefficient sequence as a coefficient sequence expressing the repeatability of the input voice. Stores the section information of the correlation calculator 2 and the maximum value searcher 3 for searching the maximum value for each search section and the tap position for the autocorrelation coefficient string output from the autocorrelation calculator 2 and the maximum section value searcher 3 The divided section data memory 4, the maximum value of each search section output from the section maximum value searcher 3 and the tap position thereof are stored in the memory 5, and the maximum value of each search section read from the memory 5 and the data regarding the tap position are stored. On the other hand, it comprises a DP processor 6 which performs selection by the DP method and extracts the pitch period.

次に、本実施例のピッチ抽出装置の動作について説明す
る。
Next, the operation of the pitch extracting device of this embodiment will be described.

第1図に示す実施例は、入力音声の繰返し性を表現する
係数として自己相関係数を利用した場合を例としてい
る。
The embodiment shown in FIG. 1 exemplifies a case where an autocorrelation coefficient is used as a coefficient expressing the repeatability of input speech.

A−Dコンバータ1は、入力音声を8KHzでのサンプリン
グ周波数で標本化したあと所定のビット数で量子化し、
20msecの基本分析フレーム単位で出力する。
The A / D converter 1 samples the input voice at a sampling frequency of 8 KHz and then quantizes it with a predetermined number of bits,
Output in 20 msec basic analysis frame units.

自己相関算出器2は、量子化音声入力の基本分析フレー
ムごとに所定の時間遅れ範囲にわたって自己相関係数ρ
を次の(1)式によって決定する。
The autocorrelation calculator 2 calculates the autocorrelation coefficient ρ over a predetermined time delay range for each basic analysis frame of the quantized speech input.
i is determined by the following equation (1).

(1)式においてxjは各基本分析フレームごとの量子化
音声信号の標本列で、jはそのシリアル番号、iはあら
かじめ設定する所定の遅れ時間で、ピッチ周期の分布範
囲は2msec〜15msecと設定してあり、かつサンプリング
周波数は8KHzであるのでiとしては16タップ〜121タッ
プとしている。なお、8KHz15msecから求まる最大タップ
は120タップであるが、後述する分割区間の等比級数的
設定条件を加味して121としている。
In the equation (1), x j is a sample string of the quantized speech signal for each basic analysis frame, j is its serial number, i is a predetermined delay time set in advance, and the pitch period distribution range is 2 msec to 15 msec. Since i is set and the sampling frequency is 8 KHz, i is 16 to 121 taps. The maximum tap obtained from 8 KHz 15 msec is 120 taps, but it is set to 121 by taking into account the geometrical setting condition of the divided section described later.

自己相関算出器2は、基本分析フレームごとにタップ数
16〜121の遅れ時間の範囲で(1)式による自己相関係
数列を算出してこれを区間最大値検索器3に供給する。
The autocorrelation calculator 2 determines the number of taps for each basic analysis frame.
An autocorrelation coefficient sequence according to the equation (1) is calculated within the delay time range of 16 to 121, and this is supplied to the maximum section search unit 3.

区間最大値検索器3は、タップ数16〜121の遅れ時間範
囲をあらかじめ設定する分解区間で分解し、それぞれの
分割区間ごとの自己相関係数の極大値のうちの最もレベ
ルの高いもの、すなわち最大値を検索しこの分割区間ご
との最大値とそのタップ位置に関する情報をメモリ5に
送出し、格納せしめる。
The section maximum value searcher 3 decomposes the delay time range of the number of taps 16 to 121 into preset decomposition sections, and has the highest level among the maximum values of the autocorrelation coefficient for each divided section, that is, The maximum value is retrieved, and the maximum value and the tap position information for each divided section are sent to the memory 5 and stored therein.

本発明では、上述した分割区域の分割間隔は相互の間隔
比率を等比級数的に設定するものとしており、本実施例
では分割比率を1.5と設定し、これによる分割区間は16
〜24,24〜36,36〜54,54〜81,81〜121と設定している。
この場合、各タップ区間とも1.5倍の等比級数としてい
る理由は次のとおりである。
In the present invention, the above-mentioned division intervals of the division areas are set so that the mutual interval ratio is geometrically set, and in the present embodiment, the division ratio is set to 1.5, and the division interval by this is 16
〜24,24〜36,36〜54,54〜81,81〜121
In this case, the reason for setting the geometric series of 1.5 times for each tap section is as follows.

すなわち、ピッチ抽出誤りの主要原因としては倍ピッチ
エラー、すなわち正しいピッチ周期の倍ピッチのものを
ピッチ周期と誤ることがあげられる。従って、正しいピ
ッチ周期の2倍未満の区間には基本ピッチの自己相関よ
りも大なる自己相関は存在しないと見倣してよい。本実
施例ではこの特徴に着目し、DP手法によって16〜121タ
ップの遅れ時間範囲における全極大値を対象としてDP処
理する代りにピッチ周期の2倍未満の区間長となるよう
に検索区間を等比級数で分割し、この分割区間ごとに極
大値の最大値を検索し、これら最大値のみを対象として
DP処理するものである。
That is, the main cause of the pitch extraction error is that a double pitch error, that is, a double pitch of a correct pitch cycle is mistaken as a pitch cycle. Therefore, it may be assumed that there is no autocorrelation larger than the autocorrelation of the basic pitch in a section that is less than twice the correct pitch period. In the present embodiment, focusing on this feature, instead of performing DP processing for all maximum values in the delay time range of 16 to 121 taps by the DP method, the search section is equalized so that the section length is less than twice the pitch period. Divide by a geometric series, search for the maximum value of the maximum value for each divided interval, and target only these maximum values
This is DP processing.

なお、分割区間の最小、最大タップ比を1.5と設定して
あるのは、上述した倍ピッチエラーに関する配慮に加え
て、ピッチ周期の多少のゆらぎを配慮したものである。
The minimum and maximum tap ratios of the divided sections are set to 1.5 in consideration of some fluctuation of the pitch period in addition to the consideration of the double pitch error described above.

このようにして決定される区間分割数は、極大値の数よ
りもはるかに少ない数であるから、この分割区分ごとに
設定される最大値のみを対象として実施するDP処理に要
する演算量も著しく削減することができる。
Since the number of section divisions determined in this way is much smaller than the number of maximum values, the amount of calculation required for DP processing that is performed only on the maximum value set for each division section is also significant. Can be reduced.

区間最大値検索器3からはDP処理実施区間分ごとのデー
タが出力されメモリ5に格納される。
Data for each DP processing execution section is output from the section maximum value searcher 3 and stored in the memory 5.

メモリ5の格納されたデータはDPプロセッサ6に読出さ
れてDP処理が施される。
The data stored in the memory 5 is read by the DP processor 6 and subjected to DP processing.

DPプロセッサ6は、分割区間ごとの自己相関係数の最大
値とタップ位置とを読出してこれらをピッチ候補とし、
所定の評価関数giによる評価値の積算値を最大とするDP
パスを提供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、このピッチ列データに
よるピッチ周期を出力する。
The DP processor 6 reads the maximum value of the autocorrelation coefficient and the tap position for each divided section, and sets these as pitch candidates,
DP that maximizes the integrated value of the evaluation values by the predetermined evaluation function g i
An autocorrelation coefficient string having a tap position that provides a path is determined as desired pitch string data, and a pitch period based on this pitch string data is output.

DPパスを決定する評価関数giとしては、本実施例では次
の(2)式に示すものを利用している。
As the evaluation function g i for determining the DP path, the one shown in the following expression (2) is used in this embodiment.

gi=f(ρi,P) ……(2) (2)式の意味するところのものは、自己相関係数ρ
と、遅れ時間零における自己相関係数によって示される
短時間音声電力P、もしくは(1)式の あるいは(1)式の分母等で示される短時間音声電力P
との関数として設定されるgiを評価関数とするものであ
り、実際には次の(3)式もしくは(4)式で示される
gi1もしくはgi2を利用する。
g i = f (ρ i , P) (2) The meaning of the equation (2) is the autocorrelation coefficient ρ i
And the short-term voice power P indicated by the autocorrelation coefficient at zero delay time, or Alternatively, the short-time voice power P represented by the denominator or the like of the equation (1)
G i , which is set as a function of and, is used as the evaluation function, and is actually expressed by the following equation (3) or (4).
Use g i1 or g i2 .

gi1=ρ・logP ……(3) gi2=ρ・P ……(4) このように、評価関数をρとPとの積として利用して
いるのは、音声/無声と短時間音声電力のレベル大小が
対応するので、この短時間音声電力を介してピッチ周期
と密接な関係のある有声/無声情報を反映させつつDPパ
ス設定に必要な評価値を得るためであり、一般的にはこ
のような短時間音声電力Pの利用は不可欠の条件ではな
い。
g i1 = ρ i · logP (3) g i2 = ρ i · P (4) As described above, the evaluation function is used as the product of ρ i and P when it is voice / unvoiced. Since the level of the short-time voice power corresponds, the voiced / unvoiced information closely related to the pitch period is reflected via this short-time voice power to obtain the evaluation value necessary for the DP path setting. Generally, such use of the short-time voice power P is not an essential condition.

以上は、音声の繰返し性を表現する係数として自己相関
係数を利用する場合を例としたが、この代りに他の形式
の係数、たとえばAMDF手法によって得られるデータを係
数として繰返し性を表現してもほぼ同様に実施しうるこ
とは明らかである。
In the above, the case where an autocorrelation coefficient is used as a coefficient that expresses the repeatability of speech has been taken as an example, but instead of this, the repeatability is expressed using a coefficient of another format, for example, data obtained by the AMDF method. However, it is obvious that the same operation can be performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、音声の繰返し性を
表現する係数を利用しDP手法によってピッチ周期を求め
る場合に、ピッチ周期の検索区間を等比級数で分割した
区間ごとの極大値の最大なものもしくは極小値の最小な
もののみを対象としてDP処理を実行して音声の繰返し性
の最大なるものを選択するという手段によってDP処理対
象データを著しく削減することにより、DP処理演算量を
著しく削減しうる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, when the pitch period is obtained by the DP method using the coefficient expressing the repeatability of speech, the maximum value of each of the intervals obtained by dividing the search interval of the pitch period by the geometric series is used. By significantly reducing the DP processing data by means of executing the DP processing only for the maximum or the minimum minimum value and selecting the one with the maximum repeatability of the voice, the DP processing calculation amount can be reduced. There is an effect that it is possible to realize a pitch extraction device that can be significantly reduced.

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

第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。 1……A−Dコンバータ、2……自己相関算出器、3…
…区間最大値検索器、4……分割区間データメモリ、5
……メモリ、6……DPプロセッサ。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. 1 ... A / D converter, 2 ... Autocorrelation calculator, 3 ...
... section maximum value searcher, 4 ... divided section data memory, 5
...... Memory, 6 ... DP processor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】音声の繰返し性を表現する係数を抽出する
係数抽出手段と、前記係数抽出手段によって得られた繰
返し性を表現する係数列の前記係数の種類によって異な
る極大もしくは極小の極値およびそのタップ位置に対し
て所定の評価関数にもとづいて評価値を求めつつ前記音
声のピッチ性検索をDP(Dynamic Programming)処理に
よって行うピッチ性評価手段と、前記ピッチ性評価手段
によって検索すべきピッチ性の検索区間をあらかじめ設
定する比率の等比級数で分割した分割区間としこの分割
区間ごとに高々1個の極大値の最大なものもしくは高々
1個の極小値の最小なもののみを対象として前記DP処理
を実行せしめて前記繰返し性の最大なものを選択しつつ
ピッチ周期を決定せしめるピッチ周期決定手段とを備え
て成ることを特徴とするピッチ抽出装置。
1. A coefficient extracting means for extracting a coefficient expressing the repeatability of speech, and a maximum or minimum extreme value which differs depending on the kind of the coefficient of a coefficient string expressing the repeatability obtained by the coefficient extracting means, and Pitch property evaluation means for performing pitch property search of the voice by DP (Dynamic Programming) processing while obtaining an evaluation value based on a predetermined evaluation function for the tap position, and pitch property to be searched by the pitch property evaluation means. The search section is defined as a division section that is divided by a geometric series of a preset ratio, and only the maximum of one maximum value or the minimum of one minimum value is set for each DP. A pitch period determining means for determining a pitch period while executing a process and selecting the maximum repeatability. Chi extractor.
JP63004149A 1988-01-11 1988-01-11 Pitch extractor Expired - Lifetime JPH0743600B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59178369A (en) * 1983-03-29 1984-10-09 Mitsubishi Electric Corp Analysis of frequency
JPH0731504B2 (en) * 1985-05-28 1995-04-10 日本電気株式会社 Pitch extractor

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