JPS6385700A - Band division type voice analyzer - Google Patents
Band division type voice analyzerInfo
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- JPS6385700A JPS6385700A JP61229808A JP22980886A JPS6385700A JP S6385700 A JPS6385700 A JP S6385700A JP 61229808 A JP61229808 A JP 61229808A JP 22980886 A JP22980886 A JP 22980886A JP S6385700 A JPS6385700 A JP S6385700A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は音声分析器に関し、特に帯域分割型音声分析合
成装置に用いられる音声分析器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a speech analyzer, and more particularly to a speech analyzer used in a band division type speech analysis and synthesis device.
(従来の技術)
従来、この種の技術としてザ・ベル・システム・テクニ
カル・ジャーナル(The Be1l SystemT
echnical Journal) T 55 [8
) (1976−10) (米)p、 1069−10
85に記載される帯域分割型音声分析合成方式(Sub
−Band Coding方式とも呼ばれ、以降SB
C方式と略す)が知られている。このSBC方式は第2
図に示されるように音声信号の周波数帯域を複数(通常
4〜8)の帯域に分割し、各分割チャネルの出力を別々
に符号化、復号化する方式である。第3図にこのSBC
方式の基本的な回路構成を示す。第4図(a)〜(、)
は第3図の回路の動作を説明するための図である。(Prior art) Conventionally, this type of technology has been described in The Bell System Technical Journal (The Bell System Technical Journal).
electrical journal) T 55 [8
) (1976-10) (US) p, 1069-10
The band division type speech analysis and synthesis method (Sub
- Also called Band Coding method, hereinafter referred to as SB
(abbreviated as C method) is known. This SBC method is the second
As shown in the figure, this is a method in which the frequency band of the audio signal is divided into a plurality of bands (usually 4 to 8), and the output of each divided channel is encoded and decoded separately. This SBC is shown in Figure 3.
The basic circuit configuration of the method is shown. Figure 4(a)-(,)
3 is a diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 3. FIG.
以下、第3図、第4図(a)〜(e)を用いてSBC方
式の動作を説明する。The operation of the SBC method will be explained below using FIG. 3 and FIGS. 4(a) to (e).
まず分析器の動作は次の通シである。First, the operation of the analyzer is as follows.
マイク(図示せず)等から入力されたアナログ音声信号
はロー・9スフイルタ(図示せず)に入力されて所定の
サンプリング周波数の1//2以上の周波数成分を除去
された後、AD変換器(図示せず)で所定のサンプリン
グ周波数においてアナログ信号からディヅタル信号S
(n)に変換される。ここでnはサンプル番号でちる。An analog audio signal input from a microphone (not shown) or the like is input to a low-9 filter (not shown) to remove frequency components of 1/2 or more of a predetermined sampling frequency, and then sent to an AD converter. (not shown) from an analog signal to a digital signal S at a predetermined sampling frequency.
(n). Here n is the sample number.
このディジタル化された入力信号5(n)はバンドパス
フィルタ201に入力され、第4図(a)に示す如く特
定の帯域成分(ここではWlk −W2k )が抽出さ
れる。次にこのバンドパスフィルタ201の出力信号は
乗算器202において第4図(b)に示したWlkなる
周波数をもったコサイン波(cos波)と乗算されるこ
とにより部変調が施され、第4図(C)の如<(0−W
k)の基底帯域にシフトされる。このとき生じる2W1
に以上の不要な周波数成分(例えば、第4図(e)で点
線で示した成分)をローノスフィルタ203によって除
去する。このようにして得られる信号rk(n)はWl
に以下の周波数成分しか必要としないものであるから、
2W1にのサンプリング周波数でサンプリングすれば必
要且つ十分な情報が保たれる。このためにダウンサンブ
リング部204によって必要以上に高いサンプリング周
波数を2Wkに落としてダウンサンプリングを行ない、
このダウンサンプリングした信号を符号化器205で符
号化し符号化された信号を合成器へ伝送する。This digitized input signal 5(n) is input to a bandpass filter 201, and a specific band component (Wlk - W2k in this case) is extracted as shown in FIG. 4(a). Next, the output signal of the bandpass filter 201 is multiplied by a cosine wave (cos wave) having a frequency Wlk shown in FIG. As shown in figure (C) <(0-W
k) is shifted to the baseband. 2W1 that occurs at this time
The Ronos filter 203 removes unnecessary frequency components (for example, the components indicated by dotted lines in FIG. 4(e)). The signal rk(n) obtained in this way is Wl
Since it requires only the following frequency components,
Sampling at a sampling frequency of 2W1 maintains necessary and sufficient information. For this purpose, the downsampling unit 204 lowers the unnecessarily high sampling frequency to 2Wk and performs downsampling.
This downsampled signal is encoded by an encoder 205, and the encoded signal is transmitted to a combiner.
次に合成器において分析器と全く逆の処理を行なうこと
により分析器から送られてきた信号を復号する。すなわ
ち符号化された信号全復号器206によって復号した後
、補間部207によって分析器でダウンサンプリングさ
れた信号を元のサンプリング周波数に戻すためにアップ
サンプリングを行なう。°この補間部207からの出力
信号は乗算器208において第4図(d)に示したWl
になる周波数をもった分波と乗算されることによシ邸変
調され、第4図(、)に示した如く基底帯域co−wk
)から再びもとの周波数帯域(WlkWzk)に戻され
た後、バンドパスフィルタ209によって信号中の(W
lk W2k)以外の帯域の成分を除去する。Next, the synthesizer decodes the signal sent from the analyzer by performing processing completely opposite to that of the analyzer. That is, after the encoded signal is decoded by the full decoder 206, the interpolator 207 performs upsampling to return the signal downsampled by the analyzer to the original sampling frequency. °The output signal from the interpolation unit 207 is outputted to the multiplier 208 as shown in FIG. 4(d).
It is modulated by being multiplied by a subwave with a frequency of
) is returned to the original frequency band (WlkWzk), and then the (W
lk W2k) are removed.
このようにして合成器から信号5k(n)が出力される
。In this way, a signal 5k(n) is output from the combiner.
上記一連の処理を各分割帯域(チャネル)毎にそれぞれ
行ない、最後に全チャネルの出力を加算して出力音声信
号を得る。The above series of processing is performed for each divided band (channel), and finally the outputs of all channels are added to obtain an output audio signal.
以上がSBC方式の基本的な動作内容であるが、第3図
の回路構成を直接装置化することはちまシなく、回路量
を削減するためにバンドパスフィルタ201.209を
用いない第5図の様な構成のSBC方式も提案てれてい
る。The above is the basic operation of the SBC system, but the circuit configuration shown in Figure 3 is not often directly converted into a device, and in order to reduce the amount of circuitry, the bandpass filters 201 and 209 are not used as shown in Figure 5. An SBC system with a configuration like this has also been proposed.
次にこの第5図の回路の動作を説明する。Next, the operation of the circuit shown in FIG. 5 will be explained.
まず分析器において、ディジタル化された入力信号S
(nlは複素信号 jQJ、n (ここでωk = (
Wlに+W2k)/2〕にて複素変調される。この複素
変調は乗算器301による!変調(変調波は部ωkn)
、乗算器302によるサイン(sin)変調(変調波は
地ωknによシ行なわれる。乗算器301.302の出
力は帯域幅(0−ωに/2 ’)のローフ4スフイルタ
303.304にそれぞれ入力され、フィルタリングさ
れる。First, in the analyzer, the digitized input signal S
(nl is a complex signal jQJ, n (where ωk = (
+W2k)/2] on Wl. This complex modulation is done by multiplier 301! Modulation (modulated wave is part ωkn)
, sine modulation by the multiplier 302 (the modulated wave is applied to the ground ωkn. The outputs of the multipliers 301 and 302 are applied to loaf four-pass filters 303 and 304 with a bandwidth (0-ω/2'), respectively. input and filtered.
このようにして、ローノやスフィルタ303からは複素
信号ak(nl + jbk”)の実部a k(n)が
、D −t! 7+。In this way, the real part ak(n) of the complex signal ak(nl+jbk'') is output from the Ronos filter 303 as D-t!7+.
フィルタ304からは複素信号ak(n)+jbk(n
)の虚部bk(n)がそれぞれ出力される。各信号ak
(n) 、 bk(nlはそれぞれダウンサンプリング
器305.306によって周波数Wkにダウンサンプリ
ングされた後、符号化器307によって符号化され、合
成器側へ伝送される。The filter 304 outputs a complex signal ak(n)+jbk(n
) are output. Each signal ak
(n) and bk(nl are respectively downsampled to frequency Wk by downsamplers 305 and 306, encoded by encoder 307, and transmitted to the synthesizer side.
合成器においては符号化された信号は復号器308によ
って復号された後、補間器309゜310によって元の
サンプリング周波数に戻され、次に帯域幅(0−ωに/
2)のローノやスフィルタ311゜312を通してフィ
ルタリングされた後、乗算器313によるcos変調、
乗算器314によるsin変調によって復調され、さら
に加算器315で信号のQC5成分と自成分とが加算さ
れ、当該分割帯域の信号が合成される。In the synthesizer, the encoded signal is decoded by a decoder 308, returned to the original sampling frequency by interpolators 309 and 310, and then converted to the bandwidth (0-ω/
2) After being filtered through the Ronos filters 311 and 312, cos modulation by a multiplier 313;
The signal is demodulated by sine modulation by a multiplier 314, and the QC5 component of the signal and its own component are added by an adder 315 to synthesize the signals of the corresponding divided bands.
上記一連の処理を各分割帯域(チャネル)毎にそれぞれ
行ない最後に全チャネルの出力を加算して出力音声信号
を得る。The above series of processing is performed for each divided band (channel), and finally the outputs of all channels are added to obtain an output audio signal.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、第5図に示した従来の音声分析器の回路
構成は第2図のものに比べれば初段のパントノやスフィ
ルタが不要なだけ回路規模は縮小されるが、各チャネル
毎にローノやスフィルタが必要であシ、実用的ではない
という問題がある。また従来の音声分析器の場合、変調
、フィルタリングと2段の演算処理が必要であるため、
固定小数点演算を行なり場合、それぞれの処理過程にお
ける演算誤差の蓄積をどのようにするかという問題もあ
る。(Problem to be Solved by the Invention) However, compared to the circuit configuration of the conventional speech analyzer shown in FIG. 5, the circuit scale is reduced compared to the one shown in FIG. However, there is a problem that a low noise filter is required for each channel, which is impractical. Furthermore, in the case of conventional speech analyzers, modulation, filtering and two stages of calculation processing are required.
When fixed-point arithmetic is performed, there is also the problem of how to accumulate calculation errors in each processing process.
本発明は以上述べた問題点を除去し、簡易な回路構成に
て高品質な符号化を可能とした音声分析器を提供するこ
とを目的とする。It is an object of the present invention to provide a speech analyzer that eliminates the above-mentioned problems and enables high-quality encoding with a simple circuit configuration.
(問題点を解決するための手段)
本発明は前述の目的を達成するために帯域分割型音声分
析器として、アナログ音声入力信号を受けて当該アナロ
グ音声入力信号から所定のサンプリング周波数の172
以上の周波数成分を除去するローノぐスフィルタと、
当該ローノクスフィルタから出力されるアナログ信号を
所定のサンプリング周波数でサンプルし且つ当該アナロ
グ信号をディジタルの入力信号に変換するめ変換器と、
前記ディジタル入力信号の周波数帯域を複数の帯域(チ
ャネル)に分割し且つ各分割チャネルの周波数成分を当
該チャネルの中心周波数に等しい周波数を用いた(2)
変調波とsin変調波とによって振幅変調し、振幅変調
されたそれぞれの前記成分をローパスフィルタリングす
ると共に各分割チャネルの帯域幅に応じてダウンサンプ
リングすることにより、各チャネル毎の!成分及びsi
n成分を抽出する非巡回型フィルタ部とを構えるように
構成し、前記ダウンサンプリングの周期が前記変調波の
周期の正数倍に等しくなるべく各分割チャネルの中心周
波数および帯域幅を設定するようにしたものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a band division type speech analyzer that receives an analog audio input signal and extracts a predetermined sampling frequency from the analog audio input signal.
a low-nox filter that removes the above-mentioned frequency components; a converter that samples the analog signal output from the low-nox filter at a predetermined sampling frequency and converts the analog signal into a digital input signal; and the digital input. Dividing the frequency band of the signal into multiple bands (channels) and using a frequency equal to the center frequency of the channel as the frequency component of each divided channel (2)
By performing amplitude modulation with a modulated wave and a sine modulated wave, low-pass filtering each amplitude-modulated component, and downsampling it according to the bandwidth of each divided channel, the ! components and si
and an acyclic filter section for extracting n components, and the center frequency and bandwidth of each divided channel are set so that the period of the downsampling is equal to a positive multiple of the period of the modulated wave. This is what I did.
また、前記非巡回型フィルタ部としては、当該非巡回型
フィルタ部のタップ数Mに少なくとも応じた容量を有し
且つ前記め変換器からのディジタル入力信号を項次格納
する入力メモリと、各タラ7’m=0〜(M−1)に対
応したローパスフィルタリング用のフィルタ係u hm
(但しm = 0〜(M−1))と邸変調波邸〔2π
(m/D)J 〕(ここで、Jは各チャネル対応に予め
設定された正の定数、D ハD= (fs/fk)・J
であらわされるダウンサンプリングの間引き間隔、fs
は当該非巡回フィルタ部内でのローパスフィルタリング
のサンプリング周波数、fkは該当チャネルの中心周波
造である)との積hmcos[2π(rilo)J)及
び前記フィルタ係数妬とsIn変調波S石〔2π(r+
1//D)J]との積hmsk+(2π(−1/D)J
、1を祈念なフィルタ係数としてそれぞれタップ数M分
で且つ各チャネル数分だけ予め算出したものを格納する
フィルタ係数メモリと、
前記入力メモリに格納された各ディジタル入力信号と前
記フィルタ係数メモリに格納された新たな各フィルタ係
数とを用いて、各ダウンサンプリング周期毎に各チャネ
ルの部成分及び自成分を抽出するための積和演算を行な
う積和演算部とを具備するようにしたものである。Further, the acyclic filter section includes an input memory which has a capacity at least corresponding to the number of taps M of the acyclic filter section and which sequentially stores the digital input signal from the converter, and each input memory. 7' Filter coefficient u hm for low-pass filtering corresponding to m=0 to (M-1)
(However, m = 0 ~ (M-1)) and the modulation wave [2π
(m/D)J] (Here, J is a positive constant set in advance for each channel, D=(fs/fk)・J
The downsampling thinning interval expressed as fs
is the sampling frequency of low-pass filtering in the acyclic filter section, fk is the center frequency structure of the corresponding channel), and the product hmcos[2π(rilo)J) and the filter coefficients and the sIn modulated wave S[2π( r+
1//D)J] product hmsk+(2π(-1/D)J
, a filter coefficient memory that stores filter coefficients calculated in advance for M taps and for each channel as filter coefficients of 1; and each digital input signal stored in the input memory and the filter coefficient memory stored in the filter coefficient memory. and a sum-of-products operation unit that performs a sum-of-products operation for extracting the partial components and self-components of each channel at each downsampling period using the new filter coefficients obtained. .
(作用)
本発明の音声分析器は前述の第5図に示した分析器のロ
ーパスフィルタを非巡回型フィルタ(すなわちFini
te Impulse Rosponseフィルタであ
り、以後FIRフィルタと称す)構成とし、各チャネル
におけるダウンサンブリング周期が変調波の周期の整数
倍に等しくなる如く各チャネルの中心周波於及び帯域幅
を設定し、FIRフィルタにおいて変調、ローノクスフ
ィルタリング、ダウンサングリングを同時に処理するよ
うにしたもので、以下その作用を詳細に説明する。(Function) The speech analyzer of the present invention replaces the low-pass filter of the analyzer shown in FIG.
The center frequency and bandwidth of each channel are set so that the downsampling period in each channel is equal to an integral multiple of the period of the modulated wave, and the FIR filter is Modulation, Ronox filtering, and downsampling are processed simultaneously in the following.The operation will be explained in detail below.
初めにローパスフィルタ(本発明ではFIRフィルタを
用いている)とダウンサンプリングとの関係について説
明する。第6図はローパスフィルタの周波数振幅特性を
示したもので、横軸は周波数、縦軸は減衰量を示してお
り、fsはローパスフィルタの入力信号のサンプリング
周波数、fwは任意の1チヤネルの帯域幅である。ロー
フ4スフイルタは第6図の如き周波数振幅特性を有して
いるため、その出力信号にはfw/2以上の周波数成分
は含まれない。First, the relationship between a low-pass filter (an FIR filter is used in the present invention) and downsampling will be explained. Figure 6 shows the frequency amplitude characteristics of a low-pass filter, where the horizontal axis shows frequency and the vertical axis shows attenuation, where fs is the sampling frequency of the input signal of the low-pass filter, and fw is the band of any one channel. It is the width. Since the loaf 4-speed filter has the frequency amplitude characteristic as shown in FIG. 6, its output signal does not include frequency components of fw/2 or higher.
したがってナイキストのサンブリング定理によりローパ
スフィルタの出力信号はfD≧fwなるダウンサンプリ
ング周波数foにて再サンプリングすれば必要にして十
分な情報が保たれる。Therefore, according to Nyquist's sampling theorem, if the output signal of the low-pass filter is resampled at the downsampling frequency fo such that fD≧fw, necessary and sufficient information can be maintained.
ここで、処理を容易にするため通常ダウンサンプリング
周波数fDは元の信号のサンプリング周波数18の正敬
分の1に選ばれる。例えばfs =10kHz + f
w=1kHzとすると、fs毎に算出されるローパスフ
ィルタの出力を10サンプル毎に1つのサンプルを抽出
するダウンサンプリングを行なえば良く、本発明ではこ
のダウンサンプリングもFIRフィルタ内で処理する。Here, in order to facilitate processing, the downsampling frequency fD is usually selected to be a fraction of the sampling frequency 18 of the original signal. For example, fs = 10kHz + f
When w=1 kHz, it is sufficient to perform downsampling to extract one sample every 10 samples from the output of the low-pass filter calculated every fs, and in the present invention, this downsampling is also processed within the FIR filter.
第7図にタップ数MのFIRフィルタの基本的な構成図
に示す。ここで、ADは加算器、Ro、R4tR2,・
・・RM−1はレジスタであり、このレジスタR6〜R
い、によりシフトレジスタSRが構成される。FIG. 7 shows a basic configuration diagram of an FIR filter with M taps. Here, AD is an adder, Ro, R4tR2, .
...RM-1 is a register, and this register R6 to R
A shift register SR is constructed by the above.
このFIRフィルタへの入力信号t”xnとすると出力
y(θは次式(1)の如くなる。When the input signal to this FIR filter is t''xn, the output y(θ is as shown in the following equation (1).
ここでFIRフィルタの各係数hmは所望ローフ4スフ
イルタのインノぐルスレスポンスで与エラレル。Here, each coefficient hm of the FIR filter is given by the inverse response of the desired loaf 4 filter.
このようにFIRフィルタは過去の出力信号を用いずに
出力信号が定まるため、出力結果をダウンサンプルする
ことを前提とした場合ダウンサンプル周期毎に1回演算
すればよく、その間の値を演算する意味はない。In this way, the output signal of the FIR filter is determined without using past output signals, so if the output result is to be down-sampled, it only needs to be calculated once for each down-sampling period, and the values in between are calculated. There's no point.
本発明では、FIRフィルタにおいて前述の如きダウン
サンプリング及びローフマスフィルタリングを行うと共
KCO5変調(あるいはsin変調)を行なっており、
以下、その説明を行なう。In the present invention, the FIR filter performs downsampling and loaf mass filtering as described above, and also performs KCO5 modulation (or sine modulation).
The explanation will be given below.
この場合このFIRフィルタの出力ynは次式(2)の
ようにあられされる。In this case, the output yn of this FIR filter is expressed by the following equation (2).
ここでωにはチャネルの中心周波数、Tsは入力信号X
nのサンブリング周期である。先に述べたよ二り
うにローフやスフィルタ演算はダウサンプル毎にしか行
なわないのでn=Dn′とすると前述の(2)式は次式
(3)の如く表現される。Here, ω is the center frequency of the channel, and Ts is the input signal
n sampling period. As mentioned above, the loaf and filter operations are performed only for each down sample, so if n=Dn', the above equation (2) can be expressed as the following equation (3).
ここで
となるようにダウンサンプリングの間引き間隔りと中心
周波数f、を選択すると(3)式は次式(5)の如くな
る。If the down-sampling thinning interval and center frequency f are selected as shown below, equation (3) becomes the following equation (5).
(5)式から明らかなように罵係数はn′とは無関係に
毎回同じものであり
cm= hmcos 2π−; J
(6)とおくと
トナリ、このcmをローパスフィルタの係Vとしてあら
かじめROMに格納しておき、XDn’−□との相関演
算を行なうことにより!乗算が不要となり、これは地変
調の場合の虐乗算についても同様であシ、変調(CxH
変調、地変調)、ローパス、ダウンサンブリングの処理
がFIRフィルタにおけるローパスフィルタ演算のみで
一括して行なえる。As is clear from equation (5), the swearing coefficient is the same every time regardless of n′, and cm=hmcos 2π−; J
(6) Then, by storing this cm in advance in the ROM as the coefficient V of the low-pass filter, and performing a correlation calculation with XDn'-□! Multiplication is no longer necessary, and the same applies to brutish multiplication in the case of ground modulation.Modulation (CxH
Modulation, ground modulation), low-pass, and downsampling processing can be performed all at once using only low-pass filter calculations in the FIR filter.
次に示す第1表は入力信号のサンプリング周波数をf
3 = 8 kHzとした場合の本発明の音声分析器に
おけるFIRフィルタにて取シ得る各チャネル対応の中
心周波数と帯域幅の例を示したものである。Table 1 below shows the sampling frequency of the input signal f
3 shows an example of the center frequency and bandwidth corresponding to each channel that can be obtained by the FIR filter in the speech analyzer of the present invention when 3 = 8 kHz.
なお、間引き間隔りは正急であれば良いので第1表で示
した各位はDの値に応じて種々の値を取り得る。Incidentally, since the thinning interval only needs to be regular and rapid, each of the values shown in Table 1 can take various values depending on the value of D.
本発明のFIRフィルタにおいては、第1表あるいは第
1表と同様にして決定された帯域分割条件のうちから所
望のものを選択して使用している。In the FIR filter of the present invention, a desired one is selected and used from among the band division conditions determined in Table 1 or in a manner similar to Table 1.
(実施例)
第1図は本発明の一実施例を示す帯域分割型音声分析器
の構成を示すブロック図でちり、lはアナログ信号入力
端子、2はローパスフィルタ、3ばA/D変換器、4は
F’IRフィルタ部である。(Embodiment) Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a band division type speech analyzer showing an embodiment of the present invention, where l is an analog signal input terminal, 2 is a low-pass filter, and 3 is an A/D converter. , 4 is an F'IR filter section.
本実施しIJではこのFIRフィルタ部4td、め変換
器3から送られるディジタル信号を格納する入力メモリ
5、前述の(6)式で示されるフィルタ係数を格納する
係数メモリ6、入力メモリ5及び係数メモリ6の読み古
き制御及びアドレス制御を行なうメモリ管理部7、入力
メモリ5からのディジタル信号と係数メモリ6からのフ
ィルタ係数との乗算を行なう乗算器8、乗′:1器8か
ら送られる各チャネル対応の乗算結果を累算する積算器
9から構成される。またlOは出力端子である。In the present IJ, the FIR filter section 4td, the input memory 5 that stores the digital signal sent from the converter 3, the coefficient memory 6 that stores the filter coefficients shown by the above-mentioned equation (6), the input memory 5 and the coefficients. a memory management unit 7 that performs old read control and address control of the memory 6; a multiplier 8 that multiplies the digital signal from the input memory 5 by the filter coefficient from the coefficient memory 6; It is composed of an integrator 9 that accumulates multiplication results corresponding to channels. Further, lO is an output terminal.
本実施例では入力信号のサンプリング周波数を8 kH
z帯域分割数4、各チャネルの中心周波数、帯域幅、定
数Jをそれぞれ次の通り設定している。In this example, the sampling frequency of the input signal is 8 kHz.
The number of z-band divisions is 4, and the center frequency, bandwidth, and constant J of each channel are set as follows.
中心周波癖 帯域幅 J
チャネル1 800Hz 800Hz 1
チヤネル2 1600Hz 800Hz
2チヤネル3 2400Hz 800Hz
3チヤネル4 3200Hz 800Hz
4またフィルタのタップ数M=80と設定している
。Center frequency habit Bandwidth J Channel 1 800Hz 800Hz 1
Channel 2 1600Hz 800Hz
2 channels 3 2400Hz 800Hz
3 channels 4 3200Hz 800Hz
4. Also, the number of taps of the filter is set to M=80.
ここで第8図を参照して入力メモリ5の構成について述
べる。この人力メモリ5はFIRフィルタ部4でのフィ
ルタ演算時点でフィルタのタップ数すなわち80の最新
データが保持される容量であれば良いが、フィルタ演算
を行なっている間にも8 kHz毎にllft次新しい
入力データが入力されるため、入カパンフア用として1
ダウンサンブリング周期分すなわち10データ分だけ余
分に備えており、全体で90デ一タ分の容量を備えてい
る。The configuration of the input memory 5 will now be described with reference to FIG. This manual memory 5 may have a capacity that can hold the latest data of the number of taps of the filter, that is, 80, at the time of filter calculation in the FIR filter section 4, but it also has a capacity that can hold the latest data of the number of filter taps, that is, 80, at the time of filter calculation in the FIR filter section 4. Since new input data is entered, 1 for input pamphlet.
It has an extra capacity for the downsampling period, that is, 10 data, and has a total capacity of 90 data.
次に第9図(a) 、 (b)を参照して係数メモリ6
の構成について説明する。第9図(a)は係数メモリ6
の全体構成図であり、第9図(blは第9図(alの部
分拡大図である。この係数メモリ6には前述の(6)式
で示される邸変調用のフィルタ係vhmcos〔2π−
J〕、及びsin変調用のフィルタ係数hm*(zπ−
J〕(但しm = O〜79)がそれぞれフィルタのタ
ップ数分80ずつ且つチャネル1〜4に対応して予め算
出されて格納されている。Next, referring to FIGS. 9(a) and 9(b), the coefficient memory 6
The configuration of is explained below. FIG. 9(a) shows the coefficient memory 6
9 (bl is a partially enlarged view of FIG. 9 (al). This coefficient memory 6 stores the filter coefficient vhmcos[2π-
J], and filter coefficient hm*(zπ−
J] (where m = O to 79) are calculated and stored in advance in 80 pieces corresponding to the number of taps of the filter and corresponding to channels 1 to 4, respectively.
以下、第1図、第8図、第9図(a) 、 (b)を参
照して本実施例の動作について説明する。The operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 1, 8, and 9(a) and (b).
まず、マイクロフォン(図示せず)等を介してアナログ
信号入力端子1よりアナログ音声信号が入力される。こ
のアナログ音声信号はローパスフィルタ2に入力されて
所定のサンプリング周波数の1/2以上の周波数成分を
除去された後、A/D変換器3において所定のサンプリ
ング周波数(本実施例では8 kHzでアナログ信号か
らディジタルの入力データ5(n)に変換される。First, an analog audio signal is input from the analog signal input terminal 1 via a microphone (not shown) or the like. This analog audio signal is input to a low-pass filter 2 to remove frequency components higher than 1/2 of a predetermined sampling frequency, and then to an A/D converter 3 at a predetermined sampling frequency (8 kHz in this example). The signal is converted into digital input data 5(n).
この入力データ5(n) FiFIRフィルタ部4に入
力されメモリ管理部7の制御の基で入力メモリ5にアド
レスOから順次格納される。この人力メモリ5のアドレ
スはアドレス89までデータが書き込まれると再びアド
レスOに戻る。一方メモリ管理部7は入力メモリ6に対
する入力データの書き込み及び読み出し並びに係数メモ
リ6からのフィルタ係数の読み出しを時分割的に行なっ
ているので、入力メモリ5に入力データの書き込みが行
なわれている間にもそれ以前に入力メモリ5に格納され
ている入力データ及び係数メモリ6に格納されているフ
ィルタ係数が読み出され、乗算器8及び積算器9を用い
て逐次前述の(7)式で示される積和演算が実行される
。この積和演算は1ダウンサンプリング周期内に各チャ
ネル毎のcasff2分al、sfn成分bnを算出す
る演算を行ない、これはダウンサンプリング周期毎に繰
り返される。この演算について以下にさらに詳しく説明
する。This input data 5(n) is input to the FiFIR filter unit 4 and stored in the input memory 5 sequentially from address O under the control of the memory management unit 7. When data is written up to address 89, the address of this manual memory 5 returns to address O again. On the other hand, since the memory management unit 7 writes and reads input data to and from the input memory 6 and reads filter coefficients from the coefficient memory 6 in a time-sharing manner, while input data is being written to the input memory 5, Before that, the input data stored in the input memory 5 and the filter coefficients stored in the coefficient memory 6 are read out, and are sequentially calculated using the multiplier 8 and the integrator 9 as shown in equation (7) above. A sum-of-products operation is executed. This product-sum operation calculates the casff2 component al and the sfn component bn for each channel within one downsampling period, and this is repeated every downsampling period. This calculation will be explained in more detail below.
ここで現在人カメモリの領域8まで入力データS (n
)の書き込みが完了したものとする。この完了した時点
で積算器9がリセットされる。次にメモリ管理部7は、
入力メモリ5の読み出しアドレスを領域1の先頭アドレ
スに、係数メモリ6の読み出しアドレスを係数メモリ6
の先頭アドレスにセットする。以上の設定が行なわれた
後、入力メモリ5及び係数メモリ6のアドレスを順次イ
ンクリメントしながら、入力メモリ5からは入力データ
S (n)、係数メモリ6からは四成分のフィルタ係数
をそれぞれ順次読み出し、両者の積和演算をタップ数分
(80)行なう。この時点でチャネル(ch) 1のa
−f5分anの演算が完了したことになり、積算器9に
格納されている積和結果が出力端子10よ多出力され、
積算器9はリセットされる。次に入力メモリ5の読み出
しアドレスは再び領域1の先頭アドレスにセットされる
。Here, input data S (n
) has been written. When this is completed, the integrator 9 is reset. Next, the memory management unit 7
The read address of input memory 5 is set to the start address of area 1, and the read address of coefficient memory 6 is set to coefficient memory 6.
Set to the first address of After the above settings have been made, while sequentially incrementing the addresses of the input memory 5 and coefficient memory 6, the input data S(n) is read from the input memory 5, and the four-component filter coefficients are read from the coefficient memory 6, respectively. , the sum of products of both is performed for the number of taps (80). At this point, channel (ch) 1 a
This means that the calculation of -f5 minutes an is completed, and the product-sum result stored in the integrator 9 is outputted from the output terminal 10,
Multiplier 9 is reset. Next, the read address of the input memory 5 is set to the start address of area 1 again.
一方係数メモリ6の読み出しアドレスはそのままインク
リメントを続け、この時点でチャネル(ch) 1の5
inli分のフィルタ係数の先頭アドレスにセットされ
ている。そして同様にして順次積和演算全行ない、Ch
Iのsin成分す。が演算され、出力端子10よ多出
力される。On the other hand, the read address of the coefficient memory 6 continues to be incremented, and at this point, the read address of the coefficient memory 6 continues to be incremented.
It is set to the start address of the filter coefficients for inli. Then, in the same way, sequentially perform all product-sum calculations, Ch
The sine component of I. is calculated and outputted from the output terminal 10.
以下、ah 2〜4に対してもそれぞれ上述と同様にし
て四成分aH,sfn成分bnが算出され、出力端子1
θよ多出力される。Hereinafter, the four components aH and sfn components bn are calculated for ah 2 to 4 in the same manner as described above, and the output terminal 1
More than θ is output.
この間、入力メモリ5の領域9に対しても入力データの
書き込みが時分割的に行なわれ、このダウンサンプリン
グ周期の間で領域9に対する新規な入力データの書き込
みが完了する。次のダウンサンプリング周期では入力メ
モリ5の領域1に対する新規な入力データの書き込みが
行なわれると共に、領域2〜9に蓄積されている。入力
データを用いて前述のCps成分、sIn成分の算出、
及びそれらの出力が行なわれる。以下、同様にして各ダ
ウンサンプリング周期毎に新規な入力データの入力メモ
リ5への格納と共に、それ以前に入力メモリに蓄積され
ている入力データを用いた四成分、癲成分の算出、及び
それらの出力が繰り返される。During this time, input data is also written to area 9 of input memory 5 in a time-division manner, and writing of new input data to area 9 is completed during this downsampling period. In the next downsampling cycle, new input data is written to area 1 of input memory 5 and is stored in areas 2 to 9. Calculation of the above-mentioned Cps component and sIn component using input data,
and their output is performed. Hereinafter, in the same way, new input data is stored in the input memory 5 for each downsampling period, and the four components and the oxidation component are calculated using the input data previously stored in the input memory, and their The output is repeated.
このように入力メモリ5の各領域1〜9は巡回的に使用
される。In this way, each area 1 to 9 of the input memory 5 is used cyclically.
またこのFIRフィルタ部で各ダウンサンプリング周期
毎に各チャネルの箕成分、sfn成分を算出する積和演
算によυ、ロー/eスフィルタリング及ヒ!変調あるい
はsin変調が同時に行なわれている。In addition, this FIR filter section performs υ, low/e-s filtering, and H! by a product-sum operation that calculates the min and sfn components of each channel for each downsampling cycle. Modulation or sin modulation is performed simultaneously.
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、本発明帯域分割型音声分析
器によれば、変調波(か変調あるいは翁変調)をローパ
スフィルタ係数に乗じたものを新たなフィルタ係数とし
て用いているため、従来の如き初段の変調のための乗算
をローパスフィルタリングと別個に行なう必要がなくな
シ、従って演算量及び演算誤差を減少させることができ
、新たなフィルタ係数が変調波とローパスフィルク係数
を乗じたものであるため、これを格納するメモリの容量
が従来に比べ相当削減できる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the band-splitting speech analyzer of the present invention, a low-pass filter coefficient multiplied by a modulated wave (or modulation or old man modulation) is used as a new filter coefficient. Therefore, it is no longer necessary to perform multiplication for first-stage modulation separately from low-pass filtering as in the past, and the amount of calculation and calculation error can be reduced. Since it is multiplied by a coefficient, the memory capacity for storing it can be considerably reduced compared to the conventional method.
また本発明の分析器においては、ローパスフィルタとし
て機能するFIRフィルタ部への入力は入力信号を変調
した信号ではなくめ変換器の出力そのものであるため、
従来チャネル急×2×フィルタタップ数だけ必要だった
入力メモリの容量がタップ数分(例えば80)+227
7分(例えば10)で良いこととなり、回路規模が大幅
に削減できる。Furthermore, in the analyzer of the present invention, the input to the FIR filter section that functions as a low-pass filter is not a signal obtained by modulating the input signal, but the output of the converter itself.
Conventionally, the input memory capacity required was equal to channel depth x 2 x number of filter taps, but now the input memory capacity is equal to the number of taps (e.g. 80) + 227
7 minutes (for example, 10 minutes) is sufficient, and the circuit scale can be significantly reduced.
本発明は帯域分割型の音声分析合成装置すなわちSBC
方式の音声分析合成装置やチャネルボコーダなどに利用
でき、また音声に限らず信号の短区間スペクトル分析の
装置化に有効である。The present invention is based on a band division type speech analysis and synthesis device, that is, SBC.
It can be used in voice analysis and synthesis equipment, channel vocoders, etc., and is effective for short-term spectrum analysis of signals, not just voice.
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図はSBC方式における帯域分割例を示した図、第3
図はSBC方式による従来の音声分析合成器のブロック
図、第4図(a)〜(elは従来の音声分析合成器の動
作を説明するための因、第5図はSBC方式による他の
従来の音声分析合成器のブロック図、第6図はローパス
フィルタの周波数振幅特性を示した図、第7図ばFIR
フィルタの基本的な構成図、第8図は入力メモリの構成
図、第9図(a)はフィルタ係数メモリの構成図、第9
図(b)は第9図(a)の部分拡大図。
l・・・入力端子、2・・・ロー/4’スフイルタ、3
・・・、しΦ変換器、4・・・FIRフィルタ部、5・
・・入力メモリ、6・・・フィルタ係数メモリ、7・・
・メモリ管理部、8・・・乗算器、9・・・積算器。
オぐた明+=41zb古戸分才な名シ□lし翫第1図
胃浪数KHz
Sec方氏+−、”r−、(−T’a吊Nへ介宴゛1イ
f’1第2図
(羨禾、SBC万人責声分析台へ器七44へ第3図
拓3閏)制丘i#*力仔lえ明すう八めの国第4図
入カメtす5の楕へ
第8図
フィルタイ辰数メtりのJ巽tk
第9図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of band division in the SBC system, and FIG.
The figure is a block diagram of a conventional speech analysis synthesizer using the SBC method. Figure 6 is a diagram showing the frequency amplitude characteristics of the low-pass filter, Figure 7 is the FIR
Basic configuration diagram of the filter, Figure 8 is a configuration diagram of the input memory, Figure 9(a) is a configuration diagram of the filter coefficient memory, Figure 9
FIG. 9(b) is a partially enlarged view of FIG. 9(a). l...Input terminal, 2...Low/4' filter, 3
..., Φ converter, 4... FIR filter section, 5.
...Input memory, 6...Filter coefficient memory, 7...
-Memory management unit, 8...multiplier, 9...integrator. Akira Oguta+=41zb Furuto's clever name □l 翫 1st figure stomach number KHz Sec direction +-, "r-, (-T'a hanging N to the party゛1 f'1 Figure 2 (Envy, SBC universal criticism analysis table to device 7 44 Figure 3 Taku 3 leap) control hill i Figure 8 to the ellipse Filter number of Tatsumi tk Figure 9
Claims (2)
入力信号から所定のサンプリング周波数の1/2以上の
周波数成分を除去するローパスフィルタと、 当該ローパスフィルタから出力されるアナログ信号を所
定のサンプリング周波数でサンプルし且つ当該アナログ
信号をディジタルの入力信号に変換するA/D変換器と
、 前記ディジタル入力信号の周波数帯域を複数の帯域(チ
ャネル)に分割し且つ各分割チャネルの周波数成分を当
該チャネルの中心周波数に等しい周波数を用いたcos
変調波とsin変調波とによって振幅変調し、振幅変調
されたそれぞれの前記成分をローパスフィルタリングす
ると共に各分割チャネルの帯域幅に応じてダウンサンプ
リングすることにより、各チャネル毎のcos成分及び
sin成分を抽出する非巡回型フィルタ部とを備え、 前記ダウンサンプリングの周期が前記変調波の周期の整
数倍に等しくなるべく各分割チャネルの中心周波数およ
び帯域幅を設定することを特徴とする帯域分割型音声分
析器。(1) A low-pass filter that receives an analog audio input signal and removes frequency components of 1/2 or more of a predetermined sampling frequency from the analog audio input signal, and an analog signal output from the low-pass filter at a predetermined sampling frequency. an A/D converter that samples and converts the analog signal into a digital input signal; and an A/D converter that divides the frequency band of the digital input signal into a plurality of bands (channels) and converts the frequency components of each divided channel into cos with a frequency equal to the frequency
Amplitude modulation is performed using a modulated wave and a sine modulated wave, and each amplitude-modulated component is low-pass filtered and down-sampled according to the bandwidth of each divided channel, thereby obtaining a cosine component and a sine component for each channel. and a non-recursive filter section for extracting, and setting the center frequency and bandwidth of each divided channel so that the period of the downsampling is equal to an integral multiple of the period of the modulated wave. vessel.
た容量を有し且つ前記A/D変換器からのディジタル入
力信号を順次格納する入力メモリと、各タップm=0〜
(M−1)に対応したローパスフィルタリング用のフィ
ルタ係数h_m(但しm=0〜(M−1))とcos変
調波cos〔2π(m/D)J〕(ここで、Jは各チャ
ネル対応に予め設定された正の定数、DはD=(f_s
/f_k)・Jであらわされるダウンサンプリングの間
引き間隔、f_sは当該非巡回フィルタ部内でのローパ
スフィルタリングのサンプリング周波数、f_kは該当
チャネルの中心周波数である)との積h_mcos〔2
π(m/D)J〕及び前記フィルタ係数h_mとsin
変調波sin〔2π(m/D)J〕との積h_msin
〔2π(m/D)J〕を新たなフィルタ係数としてそれ
ぞれタップ数M分で且つ各チャネル数分だけ予め算出し
たものを格納するフィルタ係数メモリと、 前記入力メモリに格納された各ディジタル入力信号と前
記フィルタ係数メモリに格納された新たな各フィルタ係
数とを用いて、各ダウンサンプリング周期毎に各チャネ
ルのcos成分及びsin成分を抽出するための積和演
算を行なう積和演算部とを具備することを特徴とする特
許請求の範囲第(1)項記載の帯域分割型音声分析器。(2) The acyclic filter section includes an input memory that has a capacity at least corresponding to the number of taps M of the acyclic filter section and that sequentially stores digital input signals from the A/D converter; Tap m=0~
Filter coefficient h_m (where m = 0 to (M-1)) for low-pass filtering corresponding to (M-1) and cos modulation wave cos [2π (m/D) J] (where J corresponds to each channel) A positive constant preset to D, D = (f_s
h_mcos[2
π(m/D)J] and the filter coefficient h_m and sin
Product h_msin with modulated wave sin [2π(m/D)J]
a filter coefficient memory that stores [2π(m/D)J] as a new filter coefficient calculated in advance for M taps and for each channel; and each digital input signal stored in the input memory. and a product-sum operation unit that performs a product-sum operation for extracting a cosine component and a sine component of each channel at each downsampling period using the new filter coefficients stored in the filter coefficient memory. A band division type speech analyzer according to claim (1).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61229808A JPS6385700A (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Band division type voice analyzer |
US07/100,333 US4868868A (en) | 1986-09-30 | 1987-09-23 | Sub-band speech analyzing and synthesizing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61229808A JPS6385700A (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Band division type voice analyzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6385700A true JPS6385700A (en) | 1988-04-16 |
Family
ID=16897990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61229808A Pending JPS6385700A (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Band division type voice analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6385700A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0436800A (en) * | 1990-05-31 | 1992-02-06 | Sharp Corp | Recording and reproducing device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5296802A (en) * | 1975-12-12 | 1977-08-15 | Western Electric Co | Digital audio communication system |
JPS592097A (en) * | 1982-06-28 | 1984-01-07 | 富士通株式会社 | Voice secret talk system by digital processing |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP61229808A patent/JPS6385700A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5296802A (en) * | 1975-12-12 | 1977-08-15 | Western Electric Co | Digital audio communication system |
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