声频信号特征波形的合成方法技术

声频信号特征波形合成及选取方法，是先对待处理的波形进行分析，筛选出具代表性的特征波形。在存储时，仅记录这些特征波形及其相关参数，不必记录整个信号的波形，可减省大量的存储空间。在后续合成还原时，通过读出此特征波形及其相关参数，再以一内插运算法就可以合成还原出波形。其所合成的音质接近自适应差分脉码调制（ＡＤＰＣＭ）的音质，故符合低速中央处理器的应用领域。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及声频信号处理技术，特别是涉及声频信号特征波形合成方法。由于数字电子技术的发展，使得模拟信号波形可藉模拟/数字转换后成为数字信号，以便于存储、处理、甚或传输，因此，更能加速电子数据的流通与共享。公知截取信号波形数据并予以记录时，通常视所需的精度而定，是以八个位或十六个位来表示所被取样波形各点的振幅值。如果一段波形以8K个点取样，且以八个位表示每个取样点量化后的值，则该段波形须占用64K位。换句话说，如果记录声频信号的信号时，以每秒8K的取样率并以8位量化，则每秒所截取的信号便需要64K位的存储空间。以上述脉码调制(PCMPulse Code Modulation)方式处理声频信号虽可为实时(real time)的处理，但所处理得的庞大数据会占用大量的存储空间，对其实际的应用构成极大的限制。如果使用自适应差分脉码调制(ADPCMAdaptive Differential Pulse Code Modulation)方式编码，虽可节省一半的存储空间，但对低速中央处理器(诸如Z80、80386等)而言，因运算法则过于复杂繁琐，因而无法以实时的方式处理。因此，在低速中央处理器的应用领域里，寻求一种声频信号处理方法，同时兼具不会占用大量存储空间及能实时处理等功能，成为此领域人士所期盼的。因此，本专利技术的主要目的，在于提供一种声频信号特征波形合成方法，可减少对存储空间的需求。本专利技术的另一目的，在于提供一种声频信号特征波形合成方法，可适用于低速中央处理器得对声频信号做实时处理。为达到上述目的，本专利技术提供一种声频信号特征波形合成方法，该方法包括如下步骤截取声频信号；对所截取的声频信号进行取样与量化处理；进行特征波形的选取；存储特征波形及时间间隔；读取所存储的能代表一声频信号的第一特征波形和第二特征波形；以内插法合成出其间的内插波形。为达到上述目的，本专利技术提供一种声频信号特征波形合成方法来完成，其中，第一特征波形的周期为Ma、振幅为Aa[t]，而第二特征波形的周期为Mb、振幅为Ab[t]，该第一特征波形和该第二特征波形之间的时间间隔为L。根据本专利技术方法是以内插法合成出第一特征波形和该第二特征波形间的内插波形。而各内插波形的振幅值为Ar[t]＝(L-K)/L×Ar′[t]+(1+k)/L×Ar″[t]；各内插波形的周期为Mr＝Ma-r×(Ma-Mb)/(1+R)其中，r＝1，2，...，R；其中，R＝2L/(Ma+Mb)；Ar′[t]＝Aa[(Ma/Mr)×t]；Ar″[t]＝Ab[(Mb/Mr)×t]；r＝1，2，...，R；t＝0，1，...，Mr-1；以及k＝(M1+M2+...+M(r-1))，(M1+M2+...+M(r-1)+1)，...，(M1+M2+...+M(r-1)+(Mr-1))。为使本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是显示一段声频信号波形图；图2是显示经选取后的特征波形图；图3是显示根据本专利技术声频信号特征波形合成方法合成后的波形图；图4是显示本专利技术方法的流程图；以及图5是显示本专利技术方法一个实施例的流程图。本专利技术所提供的声频信号特征波形合成方法，是先对待处理的波形进行分析，筛选出具代表性的特征波形(characteristic waveform)。当在存储时，仅需记录这些特征波形及其相关参数，而不必记录整个信号的波形，于是，便可减省大量的存储空间。由于筛选出特征波形前，声频信号已经过取样量化等处理，故而所选取的特征波形根据其取样率呈离散值(discrete value)。后续合成还原时，藉由读出此等特征波形及其相关参数，再以一内插运算法就可以合成还原出波形。此内插运算法并非属复杂繁琐的方法，故还原速度相当快，就以80486中央处理器还原4000K位数据量的波形为例，约仅需五秒钟的光景。因此，本专利技术方法相当符合低速中央处理器的应用领域。以下便就本专利技术方法做详细说明如下。若要谈论声频信号特征波形合成，则必然先得说明特征波形是如何选取。由于包括语音、音乐、音素、音效等的声频信号都具有一些共同的特点，即是在某一时间区段里具有准周期性，另外，声频信号亦具有连续性。根据这两个主要特点，针对一段声频信号波形进行观察，选出其中具代表性的特征波形，并把这些特征波形记录存储，同时也将两相邻特征波形之间的长度也一并予以记录存储。为便于后续波形的还原，得以降低合成后的声频信号波形间连接处过大的跳动而产生的噪音，因此，所选取的特征波形起始和终止位置最好选择在振幅等于零或接近零处，且与相邻波形连接处同为向上或向下的趋势，以确保相位一致。此一特征波形选取步骤，譬如可以一边选取特征波形、一边利用本专利技术的声频信号特征波形合成方法(如后详述)合成信号，然后听合成后的效果；如果不理想，则重新选取合成，直至寻找能得到最佳效果的特征波形为止。再者，也可使用自相关函数及互相关函数来计算信号的周期，并据以选取特征波形。若声频信号属语音信号，则其信号的周期很明显，很容易筛选出具有代表性的特征波形。图1所示为一段声频信号波形图，根据这段波形，选取如图2所示的两个特征波形A和B并予以存储，同时将两个特征波形间的时间长度L也予以记录存储，此时长度L是指特征波形A的终止点至特征波形B的起始点而言。在此再次强调，由于筛选出特征波形前，声频信号已经过取样量化等处理，故而所选取的特征波形根据其取样率呈离散值(discrete value)。如上所述，经选取的之特征波形A和B，波形A是一个周期为Ma、振幅为Aa[t]的波形，波形B是一个周期为Mb、振幅为Ab[t]的波形，波形A和波形B之间的时间间隔为L，故在时间间隔L预计要内插的波形次数为R＝2L/(Ma+Mb)；各个内插波形的周期Mr分别为Mr＝Ma-r×(Ma-Mb)/(1+R)其中，r＝1，2...，R；波形A按Mr周期延拓A1′[t]＝Aa[(Ma/M1)×t]其中，t＝0，1，...，M1-1；A2′[t]＝Aa[(Ma/M2)×t]其中，t＝0，1，...，M2-1； Ar′[t]＝Aa[(Ma/Mr)×t]其中，t＝0，1，...，Mr-1；波形B按Mr周期延拓A1″[t]＝Ab[(Mb/M1)×t]其中，t＝0，1，...，M1-1；A2″[t]＝Ab[(Mb/M1)×t]其中，t＝0，1，...，M2-1； Ar″[t]＝Ab[(Mb/Mr)×t]其中，t＝0，1，...，Mr-1；再者，波形A按(L-k)/L的比例依次对各合成波形延拓影响，波形B按(1+k)/L的比例依次对各合成波形延拓影响。则还原后的各个重复波形振幅值为Ar[t]＝(L-K)/L×Ar′[t]+(1+k)/L×Ar″[t]；其中，r＝1，2，...，R；t＝0，1，...，Mr-1；以及k＝(M1+M2+...+M(r-1))，(M1+M2+...+M(r-1)+1)，...，(M1+M2+...+M(r-1)+(Mr-1))。据此，由波形A和波形B所合成的波形即如图3所示。原先需要存储图1所示的整段波形，根据本专利技术声频信号特征波形合成方法后，仅需存储波形A和波形B、以及其间的时间间隔长度L即可，故可大幅减省存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声频信号特征波形合成方法，其特征在于，该方法按如下步骤执行：截取声频信号；对所截取的声频信号进行取样与量化处理；进行特征波形的选取；存储特征波形及时间间隔；读取所存储的能代表一声频信号的第一特征波形和第二特征波形；以内插法合成出其间的内插波形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种声频信号特征波形合成方法，其特征在于，该方法按如下步骤执行截取声频信号；对所截取的声频信号进行取样与量化处理；进行特征波形的选取；存储特征波形及时间间隔；读取所存储的能代表一声频信号的第一特征波形和第二特征波形；以内插法合成出其间的内插波形。2.如权利要求1所述的声频信号特征波形合成方法，其中，该第一特征波形的周期为Ma、振幅为Aa[t]，该第二特征波形的周期为Mb、振幅为Ab[t]，该第一特征波形和该第二特征波形之间的时间间隔为L。3.如权利要求2所述的该声频信号特征波形合成方法，其中，该内插波形的关系如下各个该内插波形的振幅值为Ar[t]＝(L-k)/L×Ar′[t]+(1+k)/L×Ar″[t]；各个内插...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景嵩，温世义，全晨，方国平，
申请(专利权)人：英业达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]