线性预测分析装置、方法以及记录介质制造方法及图纸

自相关计算部(21)根据输入信号来计算自相关RO(i)。预测系数计算部(23)使用将系数wO(i)和自相关RO(i)相乘后的变形自相关R’O(i)来进行线性预测分析。在此，设为包含对至少一部分的各次数i，与各次数i对应的系数wO(i)随着与当前或过去的帧中的输入信号的基本频率处于负相关关系的值的增加而单调增加的情况、和与当前或过去的帧中的基音增益处于正相关关系的值的增加而单调减少的关系的情况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及声音信号、音响信号、心电图、脑波、脑磁图、地震波等数字时序信号的分析技术。
技术介绍
在声音信号、音响信号的编码中，广泛使用基于对所输入的声音信号、音响信号进行线性预测分析而得到的预测系数来进行编码的方法(例如，参照非专利文献1、2。)。在非专利文献1至3中，通过图16中例示的线性预测分析装置来计算预测系数。线性预测分析装置1具备自相关计算部11、系数乘法部12以及预测系数计算部13。所输入的时域的数字声音信号、数字音响信号即输入信号按每个N样本的帧被处理。将在当前时刻作为处理对象的帧即当前帧的输入信号设为XO(n)(n＝0,1,……,N-1)。n表示输入信号中的各样本的样本序号，N为规定的正整数。在此，当前帧的前一帧的输入信号为XO(n)(n＝-N,-N+1,……,-1)，当前帧的后一帧的输入信号为XO(n)(n＝N,N+1,……,2N-1)。[自相关计算部11]线性预测分析装置1的自相关计算部11根据输入信号XO(n)通过式(11)求得自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax，Pmax为预测次数)并进行输出。Pmax为小于N的规定的正整数。【数1】 R O ( i ) = Σ n = i N - 1 X O ( n ) × X O ( n - i ) - - - ( 11 ) ]]>[系数乘法部12]接着，系数乘法部12通过对从自相关计算部11输出的自相关RO(i)按每个相同的i乘以预先决定的系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)，求得变形自相关R’O(i)。即，通过式(12)求得变形自相关R’O(i)。【数2】R'O(i)＝RO(i)×wO(i) (12)[预测系数计算部13]并且，预测系数计算部13使用从系数乘法部12输出的变形自相关R’O(i)通过例如Levinson-Durbin法等，求得能够变换为1次至预先决定的预测次数即Pmax次的线性预测系数的系数。能够变换为线性预测系数的系数是PARCOR系数KO(1),KO(2),……,KO(Pmax)、线性预测系数aO(1),aO(2),……,aO(Pmax)等。在非专利文献1即国际标准ITU-T G.718、非专利文献2即国际标准ITU-T G.729等中，使用预先求得的60Hz的带宽的固定的系数作为系数wO(i)。具体而言，系数wO(i)如式(13)那样使用指数函数来定义，在式(13)之中使用f0＝60Hz这样的固定值。fs是采样频率。【数3】 w O ( i ) = exp ( - 1 2 ( 2 πf 0 i f s ) 2 ) , i = 0 , 1 , ... , P - - - ( 13 ) ]]>在非专利文献3中，记载有使用基于上述的指数函数以外的函数的系数的例子。但是，在此使用的函数是基于采样周期τ(相当于与fs对应的周期)和规定的常数a的函数，仍然使用固定值的系数。现有技术文献非专利文献非专利文献1：ITU-T Recommendation G.718,ITU,2008.非专利文献2：ITU-T Recommendation G.729,ITU,1996非专利文献3：Yoh’ichi Tohkura,Fumitada Itakura,Shin’ichiro Hashimoto,\Spectral Smoothing Technique in PARCOR Speech Analysis-Synthesis\,IEEE Trans.on Acoustics,Speech,and Signal Processing,Vol.ASSP-26,No.6,1978
技术实现思路
专利技术要解决的课题在以往的声音信号、音响信号的编码中使用的线性预测分析方法中，使用对自相关函数RO(i)乘以固定的系数wO(i)而得到的变形自相关R’O(i)来求得能够变换为线性预测系数的系数。因此，在即使使用不需要基于对自相关RO(i)
乘以系数wO(i)的变形的、即自相关RO(i)本身而不是变形自相关R’O(i)来求得能够变换为线性预测系数的系数，与能够变换为线性预测系数的系数对应的频谱包络中频谱的峰也不会过大的输入信号的情况下，存在以下可能性：由于对自相关RO(i)乘以系数wO(i)，与由变形自相关R’O(i)求得的能够变换为线性预测系数的系数对应的频谱包络与输入信号XO(n)的频谱包络近似的精度下降、即线性预测分析的精度下降。本专利技术的目的在于，提供比以往分析精度高的线性预测分析方法、装置、程序以及记录介质。用于解决课题的手段本专利技术的一方式的线性预测分析方法是按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数的线性预测分析方法，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)和自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’(i)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，包含以下情况：对至少一部分的各次数i，与各次数i对应的系数wO(i)随着基于当前或过去的帧中的输入时序信号的周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值的增加而单调增加的情况、和处于随着与当前或过去的帧中的输入时序信号的周期性的强度或基音增益处于正相关关系的值的增加而单调减少的关系的情况。本专利技术的一方式的线性预测分析方法是按每规定时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n‑i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’(i)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，包含以下情况：对至少一部分的各次数i，与各所述次数i对应的系数wO(i)随着基于当前或过去的帧中的输入时序信号的周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值的增加而单调增加的情况、和处于随着与当前或过去的帧中的输入时序信号的周期性的强度或基音增益处于正相关关系的值的增加而单调减少的关系的情况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.24 JP 2014-011318;2014.07.28 JP 2014-152521.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’(i)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，包含以下情况：对至少一部分的各次数i，与各所述次数i对应的系数wO(i)随着基于当前或过去的帧中的输入时序信号的周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值的增加而单调增加的情况、和处于随着与当前或过去的帧中的输入时序信号的周期性的强度或基音增益处于正相关关系的值的增加而单调减少的关系的情况。2.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；系数决定步骤，设为在2个以上的系数表的每一个中相对应地存储有i＝0,1,……,Pmax的各次数i和与各所述次数i对应的系数wO(i)，使用基于当前或过去的帧中的输入时序信号的周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值、和与当前或过去的帧中的输入时序信号的周期性的强度或基音增益处于正相关关系的值，从所述2个以上的系数表之中的一个系数表取得系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将所取得的与各所述次数i对应的系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’O(i)(i＝0,1,……,Pmax)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，将所述2个以上的系数表之中的、在所述周期、周期的量化值或与基本
\t频率处于负相关关系的值为第一值且与所述周期性的强度或基音增益处于正相关关系的值为第三值的情况下在所述系数决定步骤中取得系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)的系数表设为第一系数表，将所述2个以上的系数表之中的、在所述周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值为比所述第一值大的第二值且与所述周期性的强度或基音增益处于正相关关系的值为比所述第三值小的第四值的情况下在所述系数决定步骤中取得系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)的系数表设为第二系数表，对至少一部分的各次数i，所述第二系数表中的与各所述次数i对应的系数比所述第一系数表中的与各所述次数i对应的系数大。3.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)，系数决定步骤，设为在系数表t0中储存系数wt0(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t1中储存系数wt1(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t2中储存系数wt2(i)(i＝0,1,……,Pmax)，使用基于当前或过去的帧中的输入时序信号的周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值以及与基音增益处于正相关关系的值，从所述系数表t0,t1,t2之中的一个系数表取得系数；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将所述取得的系数和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’O(i)(i＝0,1,……,Pmax)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，关于至少一部分的i为wt0(i)<wt1(i)≤wt2(i)，关于这以外的i之中的至少一部分的各i为wt0(i)≤wt1(i)<wt2(i)，关于剩余的各i为wt0(i)≤wt1(i)≤wt2(i)，所述系数决定步骤中，选择系数表，取得在所选择的系数表中储存的系数，以使包含关于构成周期或周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值可取的范围的三个范围的至少两个范围，在与基音增益处于正相关关系的值小时决定的系数比在与基音增益处于正相关关系的值大时决定的系数更大的情况，且包含关于构成与基音增益处于正相关关系的值可取的范围的三个范围的至少两个范围，在周期或周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值大时决定的系数比在周期或周期的量化值或与基本频率处于负相关关系
\t的值小时决定的系数更大的情况。4.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；系数决定步骤，设为在系数表t0中储存有系数wt0(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t1中储存有系数wt1(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t2中储存有系数wt2(i)(i＝0,1,……,Pmax)，使用基于当前或过去的帧中的输入时序信号的周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值以及与基音增益处于正相关关系的值，从所述系数表t0,t1,t2之中的一个系数表取得系数；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将所述取得的系数和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’O(i)(i＝0,1,……,Pmax)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，关于至少一部分的i为wt0(i)<wt1(i)≤wt2(i)，关于这以外的i之中的至少一部分的各i为wt0(i)≤wt1(i)<wt2(i)，关于剩余的各i为wt0(i)≤wt1(i)≤wt2(i)，根据所述周期、周期的量化值或与基本频率处于负相关关系的值以及与基音增益处于正相关关系的值，(1)在周期短且基音增益大的情况下设为在所述系数决定步骤中从系数表t0取得系数，(9)在周期长且基音增益小的情况下设为在所述系数决定步骤中从系数表t2取得系数，(2)在周期短且基音增益为中等程度的情况下，(3)在周期短且基音增益小的情况下，(4)在周期为中等程度且基音增益大的情况下，(5)在周期为中等程度且基音增益为中等程度的情况下，(6)在周期为中等程度且基音增益小的情况下，(7)在周期长且基音增益大的情况下，(8)在周期长且基音增益为中等程度的情况下设为在所述系数决定步骤中从系数表t0,t1,t2的其中一个系数表取得系数，在(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8)的至少一个的情况下设为在所述系数决定步骤中从系数表t1取得系数，设为k＝1,2,……,9，在(k)的情况下将在所述系数决定步骤中系数被取得的系数表tjk的序号设为jk，j1≤j2≤j3，j4≤j5≤j6，j7≤j8≤j9，j1≤j4≤j7，j2≤j5≤j8，j3≤j6≤j9。5.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’O(i)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，包含以下情况：对至少一部分的各次数i，与各所述次数i对应的系数wO(i)处于随着与基于当前或过去的帧中的输入时序信号的基本频率处于正相关关系的值的增加而单调减少的关系的情况以及处于随着与基音增益处于正相关关系的值的增加而单调减少的关系的情况。6.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；系数决定步骤，设为在2个以上的系数表的每一个中相对应地存储有i＝0,1,……,Pmax的各次数i和与各所述次数i对应的系数wO(i)，使用与基于当前或过去的帧中的输入时序信号的基本频率处于正相关关系的值、和与当前或过去的帧中的输入信号的基音增益处于正相关关系的值，从所述2个以上的系数表之中的一个系数表取得系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将所取得的与各所述次数i对应的系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’O(i)(i＝0,1,……,Pmax)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，将所述2个以上的系数表之中的、在与所述基本频率处于正相关关系的值为第一值且与所述基音增益处于正相关关系的值为第三值的情况下在所述系数决定步骤中取得系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)的系数表设为第一系数表，将所述2个以上的系数表之中的、在与所述基本频率处于正相关关系的值为比所述第一值小的第二值且与所述基音增益处于正相关关系的值为比所述第三值小的第四值的情况下在所述系数决定步骤中取得系数wO(i)(i＝0,1,……,Pmax)的系数表设为第二系数表，对至少一部分的各次数i，所述第二系数表中的与各所述次数i对应的系数比所述第一系数表中的与各所述次数i对应的系数大。7.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；系数决定步骤，设为在系数表t0中储存有系数wt0(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t1中储存有系数wt1(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t2中储存有系数wt2(i)(i＝0,1,……,Pmax)，使用与基于当前或过去的帧中的输入时序信号的基本频率处于正相关关系的值以及与基音增益处于正相关关系的值，从所述系数表t0,t1,t2之中的一个系数表取得系数；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将所述取得的系数和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’O(i)(i＝0,1,……,Pmax)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，关于至少一部分的i为wt0(i)<wt1(i)≤wt2(i)，关于这以外的i之中的至少一部分的各i为wt0(i)≤wt1(i)<wt2(i)，关于剩余的各i为wt0(i)≤wt1(i)≤wt2(i)，所述系数决定步骤中，选择系数表，取得在所选择的系数表中储存的系数，以使包含关于构成与基本频率处于正相关关系的值可取的范围的三个范围的至少两个范围，在与基音增益处于正相关关系的值小时决定的系数比在与基音增益处于正相关关系的值大时决定的系数更大的情况，且包含关于构成与基音增益处于正相关关系的值可取的范围的三个范围的至少两个范围，在与基本频率处于正相关关系的值小时决定的系数比在与基本频率处于正相关关系的值大时决定的系数更大的情况。8.一种线性预测分析方法，按每规定时间区间即帧求得与输入时序信号对应的能够变换为线性预测系数的系数，其中，包含：自相关计算步骤，关于至少i＝0,1,……,Pmax的每一个，计算当前的帧的输入时序信号XO(n)与过去i样本的输入时序信号XO(n-i)或未来i样本的输入时序信号XO(n+i)的自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)；系数决定步骤，设为在系数表t0中储存有系数wt0(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t1中储存有系数wt1(i)(i＝0,1,……,Pmax)，在系数表t2中储存有系数
\twt2(i)(i＝0,1,……,Pmax)，使用与基于当前或过去的帧中的输入时序信号的基本频率处于正相关关系的值以及与基音增益处于正相关关系的值，从所述系数表t0,t1,t2之中的一个系数表取得系数；以及预测系数计算步骤，使用按每个对应的i将所述取得的系数和所述自相关RO(i)(i＝0,1,……,Pmax)相乘后的变形自相关R’O(i)(i＝0,1,……,Pmax)，求得能够变换为1次至Pmax次的线性预测系数的系数，关于至少一部分的i为wt0(i)<wt1(i)≤wt2(i)，关于这以外的i之中的至少一部分的各i为wt0(i)≤wt1(i)<wt2(i)，关于剩余的各i为wt0(i)≤wt1(i)≤wt2(i)，根据与所述基本频率处于正相关关系的值以及与基音增益处于正相关关系的值，(1)在基本频率高且基音增益大的情况下设为在所述系数决定步骤中从系数表t0取得系数，(9)在基本频率低且基音增益小的情况下设为在所述系数决定步骤中从系数表t2取得系数，(2)在基本频率高且基音增益为中等程度的情况下，(3)在基本频率高且基音增益小的情况下，(4)在基本频率为中等程度且基音增益大的情况下，(5)在基本频率为中等程度且基音增益为中等程度的情况下，(6)在基本频率为中等程度且基音增益小的情况下，(7)在基本频率低且基音增益大的情况下，(8)在基本频率低且基音增益为中等程度的情况下，设为在所述系数决定步骤中从系数表t0,t1,t2的其中一个系数表取得系数，在(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8)的至少一个的情况下设为在所述系数决定步骤中从系数表t1取得系数，设为k＝1,2,……,9，在(k)的情况下将在所述系数决定步骤中系数被取得的系数表tjk的序号设为jk，j1≤j2≤j3，j4≤j5≤j6，j7≤j8≤j9，j1≤j4≤j7，j...

【专利技术属性】
技术研发人员：镰本优，守谷健弘，原田登，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP