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JPH0769716B2 - ピッチ抽出装置 - Google Patents
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JPH0769716B2 - ピッチ抽出装置 - Google Patents

ピッチ抽出装置

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JPH0769716B2
JPH0769716B2 JP26178388A JP26178388A JPH0769716B2 JP H0769716 B2 JPH0769716 B2 JP H0769716B2 JP 26178388 A JP26178388 A JP 26178388A JP 26178388 A JP26178388 A JP 26178388A JP H0769716 B2 JPH0769716 B2 JP H0769716B2
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大輔 森
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雅浩 中西
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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。
従来の技術 近年、デジタル技術の進歩にともない、音響信号からピ
ッチを抽出するための各種の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
ム技術等が知られている。そして演算量の軽減、或は高
速処理を目的としたピッチ抽出の技術として極性反転検
出によるピッチ抽出技術が考えられている。
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。
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、11は音響信号入力端子、12はハイパス
フィルタ、13はローパスフィルタ、14はアナログの音響
信号をデジタルデータに変換するA/Dコンバータ、15はA
/Dコンバータ14から出力されるデジタルデータの極性反
転を検出して極性反転検出信号を出力する極性反転検出
部、16は極性反転検出部15から出力された極性反転検出
信号に従ってピッチ周期の計時の開始、或は終了を指示
する計時指示信号を出力する制御部、17は計時指示信号
に従ってデジタルデータのピッチ周期を計時する計時
部、18は出力端子である。
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。
マイクロホン等から音響信号入力端子11に入力される音
響信号はハイパスフィルタ12によって直流分を除去され
た後に、ローパスフィルタ13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
タリングが為され、A/Dコンバータ14によって順次アナ
ログデジタル変換されてデジタルデータとなる。
次に、極性反転検出部15はA/Dコンバータ14から順次出
力されるデジタルデータの極性反転を検出した後極性反
転検出信号を制御部16へ出力する。制御部16は、極性反
転検出信号に従ってピッチ周期の計時の開始、或は終了
を指示する計時指示信号を計時部17に出力する。ここで
制御部16から計時開始を指示する計時指示信号が出力さ
れると計時部17はデジタルデータのサンプル個数のカウ
ント、即ちピッチ周期の計時を開始する。
更に計時終了を指示する計時指示信号が制御部16から出
力されると計時部17はそれまでのサンプル個数、即ち計
時結果をピッチ周期として制御部16に出力した後、計時
結果をリセットする。
以上の操作を極性反転検出部15の極性反転検出信号に従
って繰り返すことによりA/Dコンバータ14から順次出力
されるデジタルデータのピッチ周期を得ることとなる。
なお、ピッチ周期Ni個をいわゆるピッチFi[Hz]に変換
するにはサンプリング周波数Fs[Hz]を用いて、 Fi[Hz]=Fs/Ni …(1) として求めることができる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では(1)式から明ら
かなようにサンプリング周波数によって得られるピッチ
周期の精度が変わってしまうばかりか、精度を上げるた
めにはサンプリング周波数を高くしなければならず、従
って高速な演算処理が必要となり高価な装置になるとい
う問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みて、高速演算処理を必要とせ
ず、かつ簡単な構成で精度の高いピッチ抽出装置を提供
するものである。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本願の請求項1の発明によ
るピッチ抽出装置は、音響信号を2値化する2値化手段
と、前記2値化手段で2値化された音響信号の周期を計
時する計時手段と、前記計時手段により計時された計時
値を順次記憶する手段であり少なくとも2つ以上の計時
値を記憶することができる記憶手段と、前記計時手段に
より計時された計時値と前記記憶手段に記憶した過去の
計時値を順次比較し2つの計時値の比が定められた値の
範囲内にある場合一致信号を出力する第1の比較手段
と、前記第1の比較手段により一致信号が出力されるま
でに前記記憶手段に記憶された計時値を累積加算する加
算手段と、前記加算手段からの計数値の累積加算結果を
保持するラッチと、前記加算手段の出力である累積加算
結果と前記ラッチに保持されている過去の累積加算結果
を比較し、2つの累積加算結果の比が定められた値に範
囲内にある場合一致信号を出力する第2の比較手段とを
具備し、前記第2の比較手段から一致信号が得られた場
合前記加算手段の出力である累積加算結果を音響信号の
ピッチ周期として出力するものである。また本願の請求
項2の発明によるピッチ抽出装置は、このような構成に
加えて第2の比較手段より一致出力が得られた場合に前
記加算手段の出力である累積加算結果と前記ラッチに保
持されている過去の累積加算結果の平均値を演算する平
均化手段を有し、2値化手段により得られた2値化され
た音響信号の高レベル及び低レベル双方につき、それぞ
れ最新の計時結果とほぼ同等の過去の計時結果までの計
時結果の累積加算値を求め、2つの累積加算結果の平均
値をピッチ周期として出力するようにしたものである。
作用 上記構成によれば、入力の音響信号は2値化手段により
ディジタル信号に変換され、計時手段により周期を計時
される。計時結果である計時値は記憶手段に記憶される
と共に、高レベル及び低レベルの計時値を各々過去の高
レベル及び低レベルに対応した計時値同士と順次第1の
比較手段により比較し、その比が所定範囲内にあるかど
うかを比較している。そして第1の比較手段により一致
信号が出力されるまで記憶手段から順次読み出された信
号を加算手段によって累積加算し、累積加算値と過去の
累積加算値が保持されたラッチとを比較し、ほぼ同等の
結果が得られる場合には加算手段の累積加算値をピッチ
周期として出力するようにしている。
また、本願の請求項2の発明では、こうして得られた累
積加算値とラッチに保持されている累積加算値との平均
をピッチ周期として出力するようにしている。
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。
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り、第2図は第1図に示すブ
ロック図の動作波形である。
第1図において1は音響信号入力端子、2は音響信号を
2値化する2値化手段、3は計時手段であり2値化手段
2の出力により制御され出力に出力ラッチを持つ(図示
せず)。4は記憶手段であり計時手段3の出力である計
時値を記憶する。5は第1の比較手段であり計時手段3
の出力及び記憶手段4から読み出された計時値を比較し
両計時値の比が定められた範囲内であるとき一致信号を
出力する。6は出力ラッチ付き(図示せず)加算手段で
あり記憶手段4から読み出される計時値を累積加算す
る。7は、ラッチであり加算器6の出力を一時保持す
る。8は平均化手段でありラッチ7に保持されているデ
ータと加算手段6の出力データすなわち高レベルと低レ
ベルにそれぞれ対応した累積加算結果の平均を取る。9
は第2の比較手段であってラッチ7の入力と出力すなわ
ち高レベルと低レベルにそれぞれ対応した累積加算結果
の比較を行う。10は出力端子である。
次に本実施例の動作について説明する。音響信号入力端
子1に第2図(a)に示す音響信号が入力されると、2
値化手段2の出力信号は第2図(b)に示す波形にな
る。計時手段3はクロック信号(図示せず)により計時
を行い、2値化手段2の出力信号の波形の高レベル及び
低レベルの時間TU-4,TL-4、TU-3、TL-3,TU-2,TL-2・・
・TU0、TL0を順次計時し出力ラッチ(図示せず)にラッ
チする。第2図(c)に計時手段3の出力ラッチの信号
の内容を示す。記憶手段4は2値化手段2の出力信号の
波形の立ち上がり及び立ち下がりで計時値TUnあるいは,
TLnを記憶した後第2図(d)に示すように計時値TL-1
から順次過去の計時値を読み出す。今高レベルの計時値
TU0を記憶手段4に記憶したとするならばこの過去の計
時値TLn-1、TUn-1、TLn-2、TUn-2、・・・は記憶手段4
から順次比較手段5に送られ、記憶手段4から読み出さ
れた計時値は最新の計時値TU0と比較され、両計時値の
比が定められた範囲内であるとき第2図(e)に示す一
致信号を出力すると共に記憶手段4は計時値読み出しを
停止する。この時最新の計時値が高レベルまたは低レベ
ルのものであれば比較手段5による比較は各々過去の高
レベルまたは低レベルの計時値とのみ比較される。また
記憶手段4から順次読み出される過去の計時値は加算手
段6により累積加算される。累積加算結果を第2図
(f)に示す。この累積加算結果(TL-1)+(TU-1)+
(TL-2)+(TU-2)はラッチ7に保存されている過去の
計時結果により得られた累積加算結果(TU-1)+
(TL-2)+(TU-2)+(TL-3)との比較手段9により比
較され、両累積加算結果が定められた範囲内である場合
比較手段9は第2図(g)に示す一致信号を出力する。
比較手段9から一致信号が得られたならば平均化手段8
により加算手段6の出力である最新の累積加算結果(T
L-1)+(TU-1)+(TL-2)+(TU-2)とラッチ7に保
存されている過去の累積加算結果(TU-1)+(TL-2)+
(TU-2)+(TL-3)の平均すなわち P={(TL-1)+2(TU-1)+2(TL-2)+2(TU-2)+(TL-3)}/2 が平均化手段8により演算され出力端子10から第2図
(h)に示すように音響信号のピッチ周期P0として出力
される。また出力端子10からピッチ周期P0が出力された
ならばラッチ7は、加算器6の出力である最新の累積加
算結果を保存する。
ピッチ周期P0は音響信号のピッチ周期に対応した信号で
あり計時手段3に入力されるクロック信号CKとの関係は であり、ピッチ周期P0を高精度で求めようとするならば
クロック信号CKの周波数を高くすればよいことがわか
る。また、第2図(a,b)から、ピッチ周期P0は (TL-1)+(TU-1)+(TL-2)+(TU-2)、 (TU-1)+(TL-2)+(TU-2)+(TL-3)、 (TL-2)+(TU-2)+(TL-3)+(TU-4)… であることから、音響信号の高調波によるピッチの誤抽
出を防止することが出来る。
発明の効果 本願請求項1及び2の発明によれば、入力の音響信号は
2値化手段によりディジタル信号に変換され、計時手段
により周期を計時される。計時結果である計時値は記憶
手段に記憶されると共に過去の計時結果と比較手段によ
り比較される。ここで過去の計時結果とほぼ同等の結果
が有れば比較の対象となった過去の計時値の累積加算値
は入力の音響信号のピッチ周期に対応した値となってい
るが、上記の方法を2値化した音響信号の高レベル、低
レベル双方について行うことによりピッチ周期の誤抽出
を防いでいる。このように本発明によれば簡単な構成で
精度の高いピッチ抽出が行えると共に音響信号の高調波
あるいは雑音によるピッチ周期の抽出誤りを防止するこ
とが出来る。
また、ピッチ周期抽出精度を上げるため高速に演算処理
をする必要がなく安価なハードウェアでの実現が可能と
なるという効果が得られる。
また、本願の請求項2の発明ではこの効果に加えて、得
られた加算手段の累積加算値とラッチにより保持されて
いるピッチ周期の平均をとっているため、より正確なピ
ッチ周期を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例におけるピッチ抽出装置の
ブロック図、第2図は本発明の一実施例に係る各データ
の例示的波形図、第3図は従来技術におけるピッチ抽出
装置のブロック図である。 1……音響信号入力端子、2……2値化手段、3……計
時手段、4……記憶手段、5……比較手段、6……加算
手段、7……ラッチ、8……平均化手段、9……比較手
段、10……出力端子、11……音響信号入力端子、12……
ハイパスフィルタ、13……ローパスフィルタ、14……A/
Dコンバータ、15……極性反転検出部、16……制御部、1
7……計時部、18……出力端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 雅浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 品田 裕子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音響信号を2値化する2値化手段と、前記
    2値化手段で2値化された音響信号の高レベル及び低レ
    ベルの時間をそれぞれ計時する計時手段と、前記計時手
    段により計時された計時値を順次記憶する手段であり少
    なくとも2つの計時値を記憶することができる記憶手段
    と、前記計時手段により計時された計時値と前記記憶手
    段に記憶した計時値を順次読み出し前記高レベルに対応
    した計時値同士及び前記低レベルに対応した計時値同士
    を順次比較し計時値比が定められた値の範囲内にある場
    合一致信号を出力する第1の比較手段と、前記第1の比
    較手段により一致信号が出力されるまでに前記記憶手段
    から順次読みだされた計時値を累積加算する加算手段
    と、前記加算手段の出力を一時保持するラッチと、前記
    加算手段の出力である累積加算結果と前記ラッチに保持
    されている累積加算結果とを比較する第2の比較手段と
    を具備し、前記第2の比較手段からの一致信号があると
    き前記加算手段の出力である累積加算結果を音響信号の
    ピッチ周期として出力することを特徴とするピッチ抽出
    装置。
  2. 【請求項2】音響信号を2値化する2値化手段と、前記
    2値化手段で2値化された音響信号の高レベル及び低レ
    ベルの時間をそれぞれ計時する計時手段と、前記計時手
    段により計時された計時値を順次記憶する手段であり少
    なくとも2つの計時値を記憶することができる記憶手段
    と、前記計時手段により計時された計時値と前記記憶手
    段に記憶した計時値を順次読みだし前記高レベルに対応
    した計時値同士及び前記低レベルに対応した計時値同士
    を順次比較し計時値比が定められた値の範囲内にある場
    合一致信号を出力する第1の比較手段と、前記第1の比
    較手段により一致信号が出力されるまでに前記記憶手段
    から順次読みだされた計時値を累積加算する加算手段
    と、前記加算手段の出力を一時保持するラッチと、前記
    加算手段の出力である累積加算結果と前記ラッチに保持
    されている累積加算結果とを比較する第2の比較手段
    と、前記2つの累積加算結果の平均値を出力する平均化
    手段とを具備し、前記第2の比較手段からの一致信号が
    あるときに前記ラッチと加算手段に保持される前記高レ
    ベルと前記低レベルに対応した累積加算結果の平均値を
    音響信号のピッチ周期として出力することを特徴とする
    ピッチ抽出装置。
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