线性预测分析装置、方法、程序以及记录介质的制作方法_4

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数,并且,即使在输入信号的基本频率低时也能够求出能够变换为可表现频谱包络的线 性预测系数的系数,能够实现与以往相比分析精度高的线性预测。
[0169] 〈第二实施方式的第三变形例〉
[0170] 在第二实施方式的第一变形例中使用一个阈值决定了系数W(](i),但第二实施方 式的第三变形例使用两个以上的阈值来决定系数wji)。以下,例举使用两个阈值thl,th2 来决定系数的方法进行说明。假设阈值thl,th2满足0〈thl〈th2这样的关系。
[0171] 第二实施方式的第三变形例的线性预测分析装置2的功能结构是与第二实施方 式的第一变形例相同的图1。第二实施方式的第三变形例的线性预测分析装置2除了系数 决定部24的处理不同的部分以外,与第二实施方式的第一变形例的线性预测分析装置2相 同。
[0172] 系数决定部2将与基本频率处于负的相关关系的值和阈值thl,th2进行比较,该 基本频率对应于所输入的有关周期的信息。与对应于所输入的有关周期的信息的基本频率 处于负的相关关系的值,例如是与所输入的有关周期的信息对应的周期。
[0173] 系数决定部24在与基本频率处于负的相关关系的值小于阈值thl的情况下、即判 断为周期短的情况下,通过预先决定的规则来决定系数Whα)α= 〇,1,…,p_),将该决定 的系数wh⑴(i= 0, 1,…,Pmax)设为w0⑴(i= 0, 1,…,Pmax)。即,设为w0⑴=wh⑴。
[0174] 系数决定部24在与基本频率处于负的相关关系的值为阈值thl以上且小于阈值 th2的情况下、即判断为周期是中等程度的情况下,通过预先决定的规则来决定系数Wni(i) (i= 0, 1,…,Pmax),将该决定的系数^⑴(i= 0, 1,…,Pmax)设为W(j(i)(i= 0, 1,…,Pmax)。 即,设为w0(i) =wm(i)。
[0175] 系数决定部24在与基本频率处于负的相关关系的值为阈值th2以上的情况下、即 判断为周期长的情况下,通过预先决定的规则来决定系数Wl (i),将该决定的系数Wl (i)(i =0, 1,…,Pmax)设为w0⑴(i= 0, 1,…,Pmax)。gp,设为w0⑴=Wi⑴。
[0176] 在此,假设wh⑴,Wni⑴,wji)决定为关于至少一部分的各i满足 Wh⑴〈Wm⑴〈Wi⑴这样的关系。在此,至少一部分的各i是指例如0以外的各 i(即,1fifPmax)。或者,wh (i),wm(i),Wi⑴决定为关于至少一部分的各i满足 wh(i)〈wm(i)fwji),关于除此以外的i中的至少一部分的各i满足wh(i)fWmQXwJi), 关于剩余的各i满足wh(i) =wm(i) =wji)这样的关系。例如,'\¥1)(;〇,'\¥|11(;〇,'\¥ 1(;〇通过如 下的预先决定的规则而求出:将在式(7)中周期T为T1时的W(](i)作为wh(i)而求出,将在 式(7)中周期T为T2(其中,T1〈T2)时的w。⑴作为Wni⑴而求出,将在式(7)中周期T为 丁3(其中,12〈13)时的%(;〇作为¥1(;〇而求出。此外,例如%(;〇,'\¥ |11(;〇,'\¥1(;〇通过如下的 预先决定的规则而求出:将在式(8)中α为α1时的W(](i)作为wh(i)而求出,将在式(8) 中α为α2(其中,α1〈α2)时的w。⑴作为wji)而求出,将在式⑶中α为α3(其中, α2〈α3)时的w。⑴作为…⑴而求出。该情况下,α1,α2,α3都与式⑶的α同样地 预先决定。另外,也可以设为将通过这其中的任意规则而预先求出的wh(i),Wni(i),Wl(i)存 储到表格中,并通过与基本频率处于负的相关关系的值和预定的阈值的比较而从表格中选 择'^(1),》" 1(:0,'?1(;〇的其中一个的结构。另外,也可以使用^(;〇和%(;〇来决定其中间的 系数1(;〇。即,也可以通过wm(i) = (1-β)Xwh(i) + 0Xwji)来决定wm(i)。在此,β是, 〇兰βg1,并且,通过在周期Τ取较小的值时β的值也会减小而在周期Τ取较大的值时β 的值也会增大的函数β=b(Τ),根据周期Τ而求出的值。这样,若求出Wni (i),则通过在系数 决定部24中只将存储了wh(i)(i= 0, 1,"·,Ρ_)的表格和存储了Wl(i)(i= 0, 1,"·,Ρ_) 的表格这两个表格进行存储,从而在周期为中等程度的情况中的周期较小时能够得到接近 wh(i)的系数,相反在周期为中等程度的情况中的周期较大时能够得到接近Wl(i)的系数。 此外,'^(;〇,'\¥|11(;〇,'\¥1(;〇被决定为随着1增大而%(;〇,'\¥ |11(;〇,'\¥1(;〇的值分别减小。另外, 关于1=0的系数%(0),'\¥" 1(0),'\¥1(0),不是必须要满足%(0)5'\¥"1(0)5'\¥ 1(0)的关系,也 可以使用满足wh(0)>Wni(0)和/或Wni(0)>Wl(0)的关系的值。
[0177] 通过第二实施方式的第三变形例也与第二实施方式的第一变形例同样地,即使在 输入信号的基本频率高时也能够求出能够变换为抑制了间距分量引起的谱峰的发生的线 性预测系数的系数,并且,即使在输入信号的基本频率低时也能够求出能够变换为可表现 频谱包络的线性预测系数的系数,能够实现与以往相比分析精度高的线性预测。
[0178] [第三实施方式]
[0179] 第三实施方式使用多个系数表格来决定系数W(](i)。第三实施方式只有系数决定 部24中的系数wji)的决定方法不同于第一实施方式,关于其他点与第一实施方式同样。 以下,以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明,关于与第一实施方式同样的部分则 省略重复说明。
[0180] 第三实施方式的线性预测分析装置2中,系数决定部24的处理不同,如图5中例 示那样还具备系数表格存储部25,除该部分以外与第一实施方式的线性预测分析装置2相 同。在系数表格存储部25中存储了两个以上的系数表格。
[0181] 图6中示出第三实施方式的系数决定部24的处理的流程的例子。第三实施方式 的系数决定部24例如进行图6的步骤S44、步骤S45的处理。
[0182] 首先,系数决定部24使用与对应于所输入的有关基本频率的信息的基本频率处 于正的相关关系的值,或者使用与对应于所输入的有关周期的信息的基本频率处于负的 相关关系的值,从在系数表格存储部25中存储的两个以上的系数表格中,选择和该与基本 频率处于正的相关关系的值或者与基本频率处于负的相关关系的值相应的一个系数表格 t(步骤S44)。例如,与对应于有关基本频率的信息的基本频率处于正的相关关系的值是, 与有关基本频率的信息对应的基本频率,与对应于有关周期的信息的基本频率处于负的相 关关系的值是,与所输入的有关周期的信息对应的周期。
[0183] 例如,假设在系数表格存储部25中存储了不同的两个系数表格tO,tl,在系 数表格切中存储了系数^。(1)(1=0,1,一,?_),在系数表格^中存储了系数~(1) (i= 0, 1,···,?_)。在两个系数表格t0,tl中分别存储了如下决定的系数wt()(i)(i= 〇, 1,…,Pmax)和系数wtl (i)(i= 0, 1,…,Pmax),即关于至少一部分的各i为wt(^i)〈wtl (i), 关于剩余的各i成为wt(^i)fwtl(i)。
[0184] 这时,若与基本频率处于正的相关关系的值为预定的阈值以上,则系数决定部24 选择系数表格to作为系数表格t,否则选择系数表格tl作为系数表格t。即,在与基本频 率处于正的相关关系的值为预定的阈值以上的情况下、即判断为基本频率高的情况下,选 择有关各i的系数较小的系数表格,在与基本频率处于正的相关关系的值不是预定的阈值 以上的情况下、即判断为基本频率低的情况下,选择有关各i的系数较大的系数表格。换言 之,将在系数表格存储部25中存储的两个系数表格中的、在与基本频率处于正的相关关系 的值为第一值的情况下由系数决定部24选择的系数表格作为第一系数表格,将在系数表 格存储部25中存储的两个系数表格中的、在与基本频率处于正的相关关系的值为小于第 一值的第二值的情况下由系数决定部24选择的系数表格作为第二系数表格,从而对于至 少一部分的各阶数i,第二系数表格中的与各阶数i对应的系数的大小,大于第一系数表格 中的与各阶数i对应的系数的大小。
[0185] 此外,若与基本频率处于负的相关关系的值为预定的阈值以下,则系数决定部24 选择系数表格to作为系数表格t,否则选择系数表格tl作为系数表格t。即,在与基本频率 处于负的相关关系的值为预定的阈值以下的情况下、即判断为周期短的情况下,选择有关 各i的系数较小的系数表格,在与基本频率处于负的相关关系的值不是预定的阈值以下的 情况下、即判断为周期长的情况下,选择有关各i的系数较大的系数表格。换言之,将在系 数表格存储部25中存储的两个系数表格中的、在与基本频率处于负的相关关系的值为第 一值的情况下由系数决定部24选择的系数表格作为第一系数表格,将在系数表格存储部 25中存储的两个系数表格中的、在与基本频率处于负的相关关系的值为大于第一值的第二 值的情况下由系数决定部24选择的系数表格作为第二系数表格,从而对于至少一部分的 各阶数i,第二系数表格中的与各阶数i对应的系数的大小,大于第一系数表格中的与各阶 数i对应的系数的大小。
[0186] 另外,关于在系数表格存储部25中存储的系数表格t0,tl的i= 0的系数 wtQ(0),wtl(0),不是必须要满足^。⑹f~⑹的关系,也可以使用具有wt。⑹〉wtl(0)的关 系的值。
[0187] 此外,例如,假设在系数表格存储部25中存储了不同的3个系数表格t0,tl,t2, 在系数表格tO中存储了系数wt。⑴(i= 0, 1,…,P_),在系数表格tl中存储了系数 wtl (i) (i= 0, 1,…,Pmax),在系数表格t2中存储了系数wt2⑴(i= 0, 1,…,Pmax)。在 3个系数表格t0,tl,t2中分别存储了如下决定的系数wt()(i) (i= 0, 1,…,Pmax)和系 数wtl (i) (i= 0, 1,…,Pmax)和系数wt2 (i) (i= 0, 1,…,Pmax),即关于至少一部分i为 wt0(i)〈wtl(i)兰wt2(i),关于除此之外的i中的至少一部分的各i为wt0(i)兰wtl(i)〈wt2(i), 关于剩余的各i成为~⑴f wtJi) f wt2(i)。
[0188] 在此,假设决定了满足0〈也1'〈也2'这样的关系的两个阈值也1',也2'。这时,系 数决定部24,
[0189] (1)在与基本频率处于正的相关关系的值〉th2'的情况下、即判断为基本频率高 的情况下,选择系数表格to作为系数表格t,
[0190] (2)在th2'会与基本频率处于正的相关关系的值〉thl'的情况下、即判断为基本 频率是中等程度的情况下,选择系数表格tl作为系数表格t,
[0191] (3)在thl' 3与基本频率处于正的相关关系的值的情况下、即判断为基本频率低 的情况下,选择系数表格t2作为系数表格t。
[0192] 此外,假设决定了满足0〈thl〈th2这样的关系的两个阈值thl,th2。这时,系数决 定部24,
[0193] (1)在与基本频率处于负的相关关系的值3th2的情况下、即判断为周期长的情 况下,选择系数表格t2作为系数表格t,
[0194] (2)在th2>与基本频率处于负的相关关系的值3thl的情况下、即判断为周期是 中等程度的情况下,选择系数表格tl作为系数表格t,
[0195] (3)在thl>与基本频率处于负的相关关系的值的情况下、即判断为周期短的情况 下,选择系数表格to作为系数表格t。
[0196] 另外,关于在系数表格存储部25中存储的系数表格t0,tl,t2的i= 0的系数 wt。(〇),wtl (0),wt2 (0),不是必须要?两足wt。(0)fwtl (0)fwt2 (0)的关系,也可以是具有 wt〇(〇)>wtl(〇)和/ 或Wtl(0)>wt2(0)的关系的值。
[0197] 然后,系数决定部24将在该选择的系数表格t中存储的各阶数i的系数wt(i)设 为系数wji)(步骤S45)。即,设为W(](i) =wt(i)。换言之,系数决定部24从所选择的系 数表格t中取得与各阶数i对应的系数wt (i),将所取得的与各阶数i对应的系数wt (i)设 为w0Q) 〇
[0198] 在第三实施方式中不同于第一实施方式以及第二实施方式,由于不需要基于与 基本频率处于正的相关关系的值或与基本频率处于负的相关关系的值的函数来计算系数 W(j(i),因而能够以更少的运算处理量来决定wji)。
[0199] 关于在系数表格存储部25中存储的两个以上的系数表格可以说以下几点。
[0200] 将在系数表格存储部25中存储的两个以上的系数表格中的、在与基本频率处于 正的相关关系的值为第一值的情况下由系数决定部24取得系数w。(i)(i= 0, 1,…,P_)的 系数表格设为第一系数表格。将在系数表格存储部25中存储的两个以上的系数表格中的、 在与基本频率处于正的相关关系的值为小于第一值的第二值的情况下由系数决定部24取 得系数%α)α= 〇,1,-·,ρ_)的系数表格设为第二系数表格。这时,对于至少一部分的各 阶数i,第二系数表格中的与各阶数i对应的系数,大于第一系数表格中的与该各阶数i对 应的系数。
[0201] 此外,将在系数表格存储部25中存储的两个以上的系数表格中的、在与基本 频率处于负的相关关系的值为第一值的情况下由系数决定部24取得系数《。⑴(i= 〇, 1,*··,ρ_)的系数表格设为第一系数表格。将在系数表格存储部25中存储的两个以上的 系数表格中的、在与基本频率处于负的相关关系的值为大于第一值的第二值的情况下由系 数决定部24取得系数w。(i)(i= 0, 1,…,Ρ_)的系数表格设为第二系数表格。这时,对于 至少一部分的各阶数i,第二系数表格中的与各阶数i对应的系数,大于第一系数表格中的 与该各阶数i对应的系数。
[0202] 〈第三实施方式的具体例〉
[0203] 以下,说明第三实施方式的具体例。在该具体例中,作为与基本频率处于负的相关 关系的值而使用周期的量化值,根据该周期的量化值而选择系数表格t。
[0204] 在线性预测分析装置2中被输入通过高通滤波器而采样变换为128kHz且进行了 预增强处理的每帧N样本的数字音响信号即输入信号X。(η)(η= 0, 1,…,N-1)、和作为有关 周期的信息而关于当前帧的一部分输入信号Xjn)(η= 0, 1,"·,Νη)(其中,Νη是满足Νη〈Ν 这样的关系的预定的正整数)在周期计算部940中求出的周期Τ。有关当前帧的一部分输 入信号X。(η)(η= 0, 1,…,Νη)的周期Τ是,在周期计算部940中作为该输入信号的前一帧 的信号区间而包含当前帧的一部分输入信号X。(η)(η= 0, 1,…,版),在对于前一帧的信号 区间的周期计算部940的处理中对X。(η)(η= 0, 1,···,Nn)进行计算并存储的周期。
[0205] 自相关计算部21根据输入信号X。(η)通过下述的式(16)求出自相关RjiKi= 0, 1,…,Pmax)〇
[0206] [数 14]
[0207]
[0208] 在系数决定部24中被输入作为有关周期的信息的周期T。在此,假设周期T被包 含在29fT5 231这样的范围内。系数决定部24根据由所输入的有关周期T的信息而确 定的周期T,通过以下的式(17)的运算而得到索引D。该索引D是与基本频率处于负的相 关关系的值,对应于周期的量化值。
[0209] D=int(T/110+0. 5) (17)
[0210] 在此,int是取整函数,是通过舍去所输入的实数的小数点以下而仅输出该实数 的整数部分的函数。图7是表示周期T、索引D、周期的量化值Τ'的关系的图的例子。图7 的横轴是周期Τ,纵轴是周期的量化值Τ'。周期的量化值是Τ'=DX110。由于周期Τ为 29 =T= 231,因而索引D成为0, 1,2的其中一个值。另外,也可以不使用式(17),而使用 阈值来如下求出索引D,即如果周期T为29兰T兰54则D= 0、如果55兰T兰164则D= 1、 如果165兰T兰231则D= 2。
[0211] 在系数表格存储部25中存储了在D= 0时选择的系数表格t0、在D= 1时选择的 系数表格tl、在D= 2时选择的系数表格t2。
[0212] 系数表格t0是式(13)的以往方法的fQ= 60Hz(即相当于半幅值142Hz)的系数 表格,各阶数的系数wt(](i)如下决定。
[0213] wt0 (i) = [1.0, 0. 999566371, 0. 998266613, 0. 996104103, 0. 993084457, 0. 989215 493.0. 984507263.0. 978971839, 0. 972623467, 0. 96547842, 0. 957554817, 0. 948872864, 0. 939454317.0. 929322779, 0. 918503404, 0. 907022834, 0. 894909143]
[0214] 系数表格tl是式(13)的fQ= 50Hz(即相当于半幅值116Hz)的系数表格,各阶 数的系数wtl⑴如下决定。
[0215] wtl (i) = [1. 0, 0. 999706, 0. 998824, 0. 997356, 0. 995304, 0. 992673, 0. 989466, 0. 985689, 0. 98135, 0. 976455, 0. 971012, 0. 965032, 0. 958525, 0. 951502, 0. 943975, 0. 935956 ,0.927460]
[0216] 系数表格t2是式(13)的fQ= 25Ηζ(即相当于半幅值58Ηζ)的系数表格,各阶数 的系数wt2(i)如下决定。
[0217] wt2 (i) = [1.0, 0. 999926, 0. 999706, 0. 999338, 0. 998
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