(57)【要約】  オーディオ信号に基づいてピッチ情報を決定するための装置である。装置は、所与の時間シフトを有するオーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられている類似値を取得するように構成され、装置は、所与の時間シフトに依存して、所与の時間シフトについての類似値を得るために使用されるオーディオ信号の信号部分の長さを選択するように構成され、装置は、±１サンプルの許容範囲内で、所与の時間シフトに線形に依存するように信号部分の長さを選択するように構成される。【選択図】図１
2019534471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号（１１０；２１０）に基づいてピッチ情報（１６０；２６０）を決定するための装置であって、
前記装置は、所与の時間シフト（１２０； ２２０）( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられた類似値（１３０ａ；２３０ａ、２５１ａ） ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するように構成され、
前記装置は、前記所与の時間シフト( d ) に応じて、前記所与の時間シフト( d ) のための前記類似値（１３０ａ；２３０ａ；２５１ａ） ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ（１４０ａ；２４０ａ） ( Len ( d ) ) を選択するように構成され、
前記装置は、前記信号部分の長さ ( Len ( d ) ) が、±１サンプルの許容範囲内で、前記所与の時間シフト ( d ) に線形に依存するように選択するように構成される、装置。
【請求項２】
前記装置は、類似値（２５２ａ）のシーケンスに基づいてピッチ情報を取得するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置は、１ｍｓ〜４ｍｓの間で始まり、１５ｍｓ〜２５ｍｓの間の時間シフトまで延びる範囲内の時間シフト( d ) についての類似値に基づいて前記類似値のシーケンスを取得するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は、時間シフトを増加させるとともに、前記信号部分の前記長さを、１ステップあたり１サンプルで、ステップ毎に増加させるように構成される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、時間シフトを増加させるとともに、前記信号部分の前記長さを整数精度で増加させるように構成される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、前記信号部分の前記長さを、あらかじめ定められた最小長さ（３２０ａ）とあらかじめ定められた最大長さ（３２０ｂ）との間で前記所与の時間シフトに応じて線形的に増加させるように構成され、
前記あらかじめ定められた最小長さは、最大ピッチ周波数に対応する最短時間シフト（２５２ｂ）のために使用され、
前記あらかじめ定められた最大長さは、最小ピッチ周波数に対応する最長タイムシフト（２５２ｃ）のために使用される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、次式に基づいて前記信号部分の長さを選択するように構成され、
Len ( d ) ＝ m・d＋startlen−Pitmin・m
ここで、d  は所与の時間シフトであり、startlen は信号部分についてのあらかじめ定められ最小長さであり、Pitmin はあらかじめ定められた考慮された最小のピッチラグ値であり、m は所与の時間シフトをスケーリングする係数であり、
前記装置は、Len ( d ) に近い整数値として前記信号部分の長さを選択するように構成される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、前記類似値を得るために前記所与の時間シフト( d ) により時間シフトされ、前記オーディオ信号の２つの時間シフトされた信号部分に基づいて自己相関値（２３０ａ） ( R' ( d ) ) を計算するように構成され、
前記自己相関値の計算において考慮される前記オーディオ信号のサンプル値の数は、前記選択された長さによって決定される、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、次式に基づいて前記類似値を取得するように構成され、
2019534471.tif 000014
ここで、s ( n ) は、時間ｎにおける前記オーディオ信号のサンプルであり、Len ( d ) は、前記所与の時間シフト d  についての前記信号部分の前記長さについての情報であり、 d  は、前記所与の時間シフトである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、複数の類似値のうちの最大値の位置情報（２５４ａ）を取得するように構成され、
前記装置は、前記最大値の前記位置情報に基づいてピッチ情報を取得するように構成される、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、正規化された類似値（２５１ａ）( R ( d ) ) を導出するために、少なくとも２つの正規化値( norm ( 0 ), norm ( d ) ) を使用して、前記類似値 R' ( d ) に正規化（２５１）を適用するように構成され、
第１の正規化値 ( norm ( 0 ) ) は、前記所与の一対の部分の第１の部分の統計的特性を示し、
第２の正規化値 ( norm ( d ) )は、前記所与の一対の部分の第２の部分の統計的特性を示す、
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、次式に基づいて正規化された類似値 ( R ( d ) ) を取得するように構成され、
2019534471.tif 000015
ここで、前記 R' ( d ) は類似値であり、前記 w ( d ) は窓関数である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、新しい信号部分に含まれ、古い信号部分には含まれない前記信号サンプルの１つまたは複数のエネルギー値を加算することによって、および、前記古い信号部分に含まれ、前記新しい信号部分には含まれない前記信号サンプルの１つまたは複数のエネルギー値を減算することによって、先行する時間シフト d−1 の正規化値から新しい時間シフト  d  の正規化値を再帰的に導出するように構成される、請求項１１〜請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置は、次式に基づいて正規化値 norm ( d ) を取得するように構成され、
2019534471.tif 000016
ここで、前記 ｘd は、時間シフト( d ) によれば信号部分に含まれるが時間シフト d−1 によれば信号部分に含まれない前記オーディオ信号のサンプルであり、ｘd+Len(d)は、時間シフト d  によれば信号部分に含まれないが、音声信号の時間シフトd−1によれば信号部分に含まれる音声信号のサンプルであり、norm ( d−1 ) は、時間シフトd−1 によれば以前に考慮された信号部分について得られた正規化値である、請求項１１〜請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置は、異なる時間シフト( d ) について得られた類似値のシーケンス ( R ( d ); R' ( d ) ) の識別された最大値の特性（２５５ａ）に関する情報を決定するように構成され、
前記装置は、前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された最大値が極大値であることを示す場合、前記識別された最大値に基づいてピッチ周波数（２５０）を提供するように構成され、
前記装置は、前記最大値の特性に関する情報が、前記最大値が極大値であることを示していない場合、前記ピッチ周波数を推定するための１つまたは複数の他の類似値の考慮を実行するように構成される、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置は、前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された最大値の特性に関する情報として、前記類似値のシーケンスの境界に位置するかどうかを判断するように構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された最大値が類似値のシーケンスの境界に位置することを示す場合、前記装置は、前記類似値のシーケンスの前記境界を超える１つまたは複数の他の類似値を選択的に考慮するように構成される、請求項１５〜請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置は、開ループ検索または閉ループ検索においてピッチ情報を決定するように構成されている、請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
オーディオ信号に基づいてピッチ情報を決定するための方法であって、
前記方法は、
所与の時間シフト( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられた類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するステップ、および
前記所与の時間シフト( d ) に依存して、前記所与の時間シフト( d ) についての前記類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を得るために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ ( Len ( d ) ) を選択するステップを含み、
前記信号部分の長さ ( Len ( d ) ) は、±１サンプルの許容範囲内で、前記所与の時間シフト ( d ) に線形に依存するように選択される、方法。
【請求項２０】
コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロコントローラ上で動作するときに、請求項１９に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【請求項２１】
オーディオ信号（１１０；２１０）に基づいてピッチ情報（１６０；２６０）を決定するための装置であって、
前記装置は、所与の時間シフト（１２０； ２２０）( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられた類似値（１３０ａ；２３０ａ、２５１ａ）( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するように構成され、
前記装置は、前記所与の時間シフト( d ) に依存して、前記所与の時間シフト( d ) についての前記類似値（１３０ａ；２３０ａ；２５１ａ） ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ（１４０ａ；２４０ａ）Len ( d ) を選択するように構成され、
前記装置は、次式に基づいて前記信号部分の長さを選択するように構成され、
Len ( d ) ＝ m・d＋startlen−Pitmin・m
ここで、 d  は所与の時間シフトであり、startlen は信号部分についてのあらかじめ定められ最小長さであり、Pitmin はあらかじめ定められた考慮された最小のピッチラグ値であり、m は所与の時間シフトをスケーリングする係数であり、
前記装置は、Len ( d ) に近い整数値として前記信号部分の長さを選択するように構成される、装置。
【請求項２２】
オーディオ信号に基づいてピッチ情報を決定するための方法であって、
前記方法は、
所与の時間シフト( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられた類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するステップ、および
前記所与の時間シフト( d ) に依存して、前記所与の時間シフト( d ) についての前記類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を得るために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ Len ( d ) を選択するステップを含み、
前記信号部分の長さ( Len ( d ) )は、±１サンプルの許容範囲内で、前記所与の時間シフト ( d ) に線形に依存するように選択され、
前記方法は、次式に基づいて前記信号部分の長さを選択するステップを含み、
Len ( d ) ＝ m・d＋startlen−Pitmin・m
ここで、d は所与の時間シフトであり、startlen は前記信号部分のあらかじめ定められた最小長さであり、Pitmin はあらかじめ定められた最小の考慮されたピッチラグ値であり、m は前記所与の時間シフトがスケーリングされる係数であり、
前記方法は、前記信号部分の長さをLen ( d ) に近い整数値として選択するステップを含む、方法。
【請求項２３】
コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロコントローラ上で動作するときに、請求項２２に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号処理に関し、より詳細には、オーディオ信号からピッチ情報を取得することに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかのアルゴリズムでは、ピッチ決定は、オーディオ信号の自己相関に基づいて行われる。しかしながら、これらのアルゴリズムは広範囲のピッチラグに対して静的量の信号サンプルを使用する。
【０００３】
その結果、既知の解決策の問題は、ピッチ情報を決定するためにオーディオ信号の信号サンプルを十分に柔軟に考慮しないために不正確なピッチ情報が得られることである
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、計算の複雑さとピッチ値の決定の精度との間のより良い妥協点を提供する概念が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による実施形態は、オーディオ信号に基づいてピッチ情報を決定するための装置を作成する。装置は、所与の時間シフトを有するオーディオ信号の所与の部分対に関連付けられている類似値を取得するように構成される。さらに、装置は、所与の時間シフトに依存して、所与の時間シフトについての類似値を取得するために使用されるオーディオ信号の信号部分の長さを選択するように構成される。さらに、この装置は、±１サンプルの許容範囲内で、所与の時間シフトに線形的に依存するように信号部分の長さを選択するように構成されている。
【０００６】
記載された装置は、オーディオ信号の不必要に大きい部分の評価を回避しながら、ピッチ情報の正確な決定を可能にする。十分な長さの信号部分を使用することによって合理的に正確なピッチ決定が達成され、妥当な短い長さの考慮された信号部分を使用することによって低い計算量が達成される。従って、正確なピッチ情報を得るのに十分な長さの信号部分を依然として提供しながら、信号部分の長さの過度の長さを回避するので、所与の時間シフトについての信号部分の長さの線形依存性は良いトレードオフを提供する。ピッチ情報は周波数に関する情報であるため、周期性がそれに関連付けられている。ピッチに対応するピッチ周期の長さは、高い類似値をもたらす時間シフトによって特徴付けられる。したがって、所与の時間シフトに線形的に依存する長さの信号部分を使用することは有益である。言い換えれば、例えば、信号が長いピッチ周期に対応する低いピッチを有するかどうかをチェックするために、大きな時間シフトが使用される。この場合、正の勾配を有する線形依存性を採用するとき、比較的短いピッチ周期に対応するより高いピッチをチェックするときと比較して、ピッチ情報を決定するために適切に大きい信号部分長が選択される。したがって、この概念は、検討中の信号の妥当な部分が、より小さい時間シフトを評価するときとより大きい時間シフトを評価するときの両方に使用されるように、部分の長さを調整することを可能にする。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、一連の類似値に基づいてピッチ情報を取得するように構成される。複数の類似値を考慮することで、決定されたピッチの精度が向上する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、１ｍｓ〜４ｍｓの間および１５ｍｓ〜２５ｍｓの間の時間シフトまでの範囲の時間シフトについての類似値に基づいて類似値のシーケンスを取得するように構成される。説明された実施形態は、考慮される時間シフトの範囲が人間の音声の特徴的な範囲であり、音声の基本周波数に対応するので有益である。さらに、時間シフトの範囲を記載された値に制限することは、決定される必要がある類似値の量を制限するので、類似値のシーケンスを決定する際の計算上の複雑さを軽減する。
【０００９】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、装置は、異なる時間シフトを有する部分の異なる対について類似値を取得するときに、時間シフトを増加させるとともに、信号部分の長さを、１ステップ当たり１サンプルで、ステップ毎に増加させるように構成される。記載された実施形態は、最小の長さの差を有する信号部分を提供するその能力のために特に有用である。言い換えれば、細かい粒度の長さが達成され、信号部分の長さの柔軟な選択が可能になり、それによって精度と計算の複雑さとの間の良好なトレードオフが可能になる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、異なる時間シフトを有する部分の異なる対について類似値を得るときに、時間シフトを増加させるとともに、信号部分の長さを整数精度で増加させるように構成される。整数精度で信号部分の長さを増加させることは、それに含まれる計算上の複雑さが低いために特に有益である。言い換えれば、例えば、アップサンプリングも分数遅延も考慮する必要がない。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、信号部分の長さを、あらかじめ定められた最小長さと、あらかじめ定められた最大長さとの間で所与の時間シフトに応じて、線形的に増加させるように構成される。あらかじめ定められた最小長さは、最大ピッチ周波数に対応する最短時間シフトに使用され、所定の最大長は、最小ピッチ周波数に対応する最長時間シフトに使用される。記載された実施形態は、計算の複雑さをあらかじめ定められた最小長さおよびあらかじめ定められた最大長さによって決定される所定の範囲内に維持するのを助ける。さらに、あらかじめ定められた最小長さおよびあらかじめ定められた最大長さは、例えば考慮されるピッチ周期の全サイクルを捕捉するように、例えば人間の声道に従って選択することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、次式に基づいて信号部分の長さを選択するように構成される。
Len ( d ) ＝m・d＋startlen−Pitmin・m
ここで、d は与えられた時間シフトであり、信号部分について所定の最小長さから開始する。 Pitminは、d についての最小値を示し、所定の最小考慮ピッチラグ値であり、m は、所与の時間シフトがスケーリングされる係数であり、例えば、m ≦ 1 である。さらに、装置は、信号部分の長さをLen ( d ) に近い整数値として選択するように構成される。Len ( d ) に近い整数値の選択は、ラウンド関数、フロア関数（床関数）、セル関数、またはトランケート（切り捨て）関数に基づくことができる。ラウンド関数は、Len ( d ) の値を最も近い整数値に丸め、フロア関数は、Len ( d ) の値を最も近い整数にマイナス無限大に丸め、セル関数は、プラスの無限大の方向に次の整数に向かってLen ( d ) の値を丸め、トランケート（切り捨て）関数は、Len ( d ) の１０進値を削除して整数値を返す。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、オーディオ信号の２つの時間シフトされた信号部分に基づいて自己相関値を計算するように構成されており、時間シフトは所与の時間シフトによってシフトされていて、類似値は自己相関値、または自己相関値から導出された値とすることができる。さらに、自己相関値の計算において考慮されるオーディオ信号のサンプル値の数は、選択された長さによって決定される。ピッチ推定のために自己相関を使用することは、自己相関を計算することに含まれる低い計算上の複雑さのために特に有益である。説明したように自己相関値を計算するために使用されるサンプル値の数を変えることは、小さな時間シフトについて不必要に長い自己相関合計長を回避しながら、より正確なピッチ周波数の推定を可能にする。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、次式に基づいて類似値を取得するように構成される。
2019534471.tif 000003
ここで、s ( n ) は、時間 n におけるオーディオ信号のサンプルであり、Len ( d ) は、所与の時間シフトd についての信号部分の長さについての情報であり、d は、所与の時間シフトである。合計の上限は、例えば、Len ( d )−1でもよく、時間シフトの値d は、区間［Pitmin, Pitmax］内でもよい。
【００１５】
記載された方法で類似値を計算することは、自己相関値を得るための速くて柔軟な方法を提供する。特に、考慮される時間シフト(d) に依存する総和の上限 ( Len ( d ) または Len ( d )−1 ) は、決定されるピッチ周波数の全期間を含むのに十分に長い信号部分を提供することができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、複数の類似値のうちの最大値の位置情報を取得するように構成される。さらに、装置は、考慮された最大値の時間シフトに対応する位置情報に基づいてピッチ情報を取得するように構成される。説明した実施形態は、計算上の複雑さを軽減するのに特に有用であり、最大値の探索としては、低い計算量で実行することができる。
これは、例えば次式（１）または（２）として、定式化することができ、
2019534471.tif 000004
または
2019534471.tif 000005
ここで、d ∈［Pitmin, Pitmax］およびT0 は、見出された最大値の位置を示す。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、少なくとも２つの正規化値を使用して類似値に正規化を適用するように構成される。２つの正規化値は、所与の一対の部分のうちの第１の部分の統計的特性、例えばエネルギー値を示す第１の正規化値と、所与の部分対のうちの第２の部分の統計的特性、例えばエネルギー値を示す第２の正規化値と、を含む。正規化された類似値を導出するために、正規化が類似値に適用される。説明した正規化は、オーディオ信号内のエネルギー変動、例えばオーディオ信号内のエネルギー変動を補償するのに役立つ。それによって、広範囲の時間シフトにわたって比較可能である類似値が提供され、ピッチ決定のより正確な結果を実現可能にする。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、次式に基づいて正規化された類似値 R ( d ) を取得するように構成される。
2019534471.tif 000006
ここで、R' ( d ) は類似度の値であり、w ( d ) は窓関数である。記載された方法で類似値を正規化することは、類似値のより少ないエネルギー変動に起因してピッチ情報のより正確な決定を可能にする。特に、考慮値 R' ( d ) は、その決定のために考慮される信号部分におけるエネルギー変動を受ける可能性がある。記載された正規化を使用することは、考慮された信号部分におけるエネルギー変動から値 R ( d ) を解放する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、新しい信号部分に含まれ、古い信号部分には含まれない信号サンプルの１つ以上のエネルギー値を加算することによって、また、古い信号部分に含まれ、新しい信号部分には含まれない信号サンプルの１つ以上のエネルギー値を減算することによって、正規化値、例えば、前の時間シフトに対する正規化値からの新しい時間シフトd についてのノルム値、例えば d−1, d−2 などを再帰的に導出するように構成される。記載された正規化値の再帰的計算は、以前の正規化値に基づく正規化値の高速でメモリ節約の計算を可能にする。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、次式に基づいて正規化値norm ( d ) を取得するように構成される。
2019534471.tif 000007
ｘd は、時間シフトd によれば信号部分に含まれるが時間シフトd−1によれば信号部分に含まれないオーディオ信号のサンプルであり、ｘd+Len(d) は、時間シフトd によれば信号部分に含まれないが、オーディオ信号の時間シフトd−1 によれば信号部分に含まれるオーディオ信号のサンプルであり、そして、norm ( d−1 )は、時間シフトd の新しい信号部分の外側の時間シフトd−1 によれば以前に考慮された信号部分について得られた正規化値である。説明された正規化値を取得する方法は、以前の正規化値に基づいて正規化値を計算する高速で簡単な方法を可能にする。さらに、記載された方法で正規化値を推定することは、計算が低い複雑さおよび低いメモリ要求を示すので、低い電力消費を有する携帯機器において使用される本発明の実施形態に特に適している。
【００２１】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、装置は、異なる時間シフトについて得られた類似値のシーケンスの識別された最大値の特性について、情報、例えば、極大値チェックの結果であるインデックスまたは極大値情報を決定するように構成される。さらに、識別された最大値の特性に関する情報が識別された最大値が極大値であることを示す場合、装置は識別された最大値に基づいてピッチ周波数を提供するように構成される。さらに、本装置は、最大値の特性に関する情報が、最大値が極大値であることを示していない場合、たとえば、場所が検索間隔の端にあることを示している場合、ピッチ周波数を推定するために、以前に識別された最大値とは異なる１つまたは複数の他の類似値を検討するように進むように構成される。不正確なピッチ情報は、それが極大値ではない識別された極大値に基づいているという事実に起因し得る。したがって、説明された方法で識別された最大値の確認および結果として生じる識別された最大値の処理は、不正確なピッチ情報の決定を回避するために有用である。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態によれば、本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、識別された最大値の特性に関する情報として、識別された最大値が類似値のシーケンスの境界に位置するかどうかを判断するように構成される。最大値が類似値のシーケンスの境界に位置する場合、この境界を超える値は識別された最大値よりさらに高くなる可能性があるため、識別された最大値は実際の極大値を表していない可能性がある。言い換えれば、適切に対応するために、識別された最大値が境界にあるかどうかを知っておくとよいであろう。例えば、以前に識別された最大位置が有効なピッチラグ値を表していない可能性があるので、反応は、類似値のシーケンス内の真の極大値を選択することであり得る。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、識別された最大値の特性に関する情報が、識別された最大値が類似値のシーケンスの境界に位置することを示す場合、類似値のシーケンスの境界を超えて、例えば初期検索間隔を超えて、１つまたは複数の他の類似値の考慮を実行するように構成される。類似値のシーケンスの境界を越えて１つまたは複数の他の類似値の考慮を実行する機会を有することは、正確で有効なピッチ情報が得られることを確実にするのに役立つ。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、開ループ検索または閉ループ検索においてピッチ情報を決定するように構成される。記載された実施形態は、２段階ピッチ情報決定、例えば開ループ検索および閉ループ検索を有するように構成されているオーディオ信号エンコーダにおいて使用するのに有用である。
【００２５】
本発明の一実施形態は、オーディオ信号に基づいてピッチ情報を決定するための方法を提供する。この方法は、所与の時間シフトを有するオーディオ信号の所与の部分対に関連付けられている類似値を取得することを含む。さらに、この方法は、所与の時間シフトに依存して、所与の時間シフトについての類似値を取得するために使用される、一対の部分のうちの、オーディオ信号の信号部分の長さを選択するステップを含み、この信号部分の長さは、±１サンプルの許容範囲内で、所与の時間シフトに線形的に依存するように選択される。記載された方法は、考慮される時間シフトについての関連付けられた信号部分の情報に基づいて類似値を得るための信頼できるサポートを提供する。
【００２６】
本発明のさらなる好ましい実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロコントローラ上で動作するときに本方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。記載されたプログラムは、携帯機器、例えば携帯電話における使用に特に適している。
【００２７】
本発明によるさらなる好ましい実施形態は、適応相関サイズを用いたロバストピッチ検索を説明する。
【００２８】
以下では、本発明の実施形態が添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による装置のフローチャートを示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による装置のフローチャートを示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるグラフを示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるグラフを示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるグラフを示す図である。
【図６】図６は、信号の概略図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態による方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
実施形態の詳細な説明
図１は、ピッチ情報１６０を決定するための本発明の一実施形態による装置１００のフローチャートを示す。装置１００は、オーディオ信号１１０、例えば音声信号、および時間シフト値１２０を入力として使用する。時間シフト１２０に基づいて、装置１００は、（例えば、ブロック１４０を使用して）信号部分の長さを選択し、類似値１３０ａ（例えば、ブロック内または類似値取得部１３０内）を得るために使用される一対の部分の決定１３５のために信号部分の長さを記述する情報１４０ａを提供する。類似値１３０ａに基づいて、ピッチ情報１６０は、任意のピッチ決定において（例えば、ブロックまたはピッチ決定器１５０において）決定され得る。信号部分の長さ１４０ａは、時間シフト１２０に線形的に依存するように決定される。提供された信号部分の長さ１４０ａは、オーディオ信号１１０の一対の部分を決定する（１３５）ために使用され、この一対の信号部分の長さ１４０ａは、時間シフト１２０に柔軟に基づいている。したがって、一対の部分に基づいて得られた類似値１３０ａは、ピッチ周波数を決定するための信頼できる類似値１３０ａを提供する。例えば、大きな時間シフト１２０に対応して長いピッチ周期が考慮される場合、考慮されるピッチの全サイクルを捉えることができるようにするために、選択された信号部分の長さ１４０ａは対応して大きくなる。したがって、説明された装置は、信頼性があり、正確で、複雑でなく、柔軟なピッチ決定のための基礎を提供する。さらに、図１による装置１００は、個々にまたは組み合わせのいずれかで、本明細書に記載された任意の特徴および機能によって補完され得ることに留意されたい。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態による装置２００のフローチャートを示す。装置２００は、入力としてオーディオ信号２１０および時間シフト値２２０を受け取り、出力としてピッチ情報２６０を送る。時間シフト２２０によれば信号部分の長さ２４０ａが決定される（ブロック２４０）。信号部分の決定された長さ２４０ａは、一対の部分の決定２３５に提供され、それはさらに、所与の時間シフト２２０およびオーディオ信号２１０に基づく。
決定された部分の対に基づいて、類似値２３０ａが得られる（ブロック２３０）。
【００３２】
さらなる任意のステップ（ブロック２５１）において、類似値２３０ａは、決定された部分対のエネルギー値に基づいて正規化され２５１、それによって正規化された類似値２５１ａを供給する。類似値２３０ａまたは正規化された類似値２５１ａに基づいて、任意のステップで類似値のシーケンス２５２ａを得ることができる（ブロック２５２）。得られた類似値のシーケンス２５２ａは、最短の時間シフト２５２ｂから最長の時間シフト２５２ｃまでの間に取得される。したがって、ブロック２５２は、例えば、所与の範囲内の時間シフト情報２２０を提供することができる（最短の時間シフト２５２ｂから最長の時間シフト２５２ｃまで）。
【００３３】
さらなる任意のステップ（ブロック２５３）において、類似値のシーケンス２５２ａは窓掛け２５３を受ける。これにより、類似値の窓化されたシーケンス２５３ａが得られ、ここで、窓掛け２５３は、類似値のシーケンス２５２ａの特定の範囲を強調または強調しないことによって、決定されるピッチ情報２６０の精度を向上させることができる。
【００３４】
さらに、最大位置情報２５４ａを得るために、類似値のシーケンス２５２ａまたは類似値の窓化シーケンス２５３ａを任意の最大検索２５４で使用することができる。
【００３５】
最大位置情報２５４ａに基づいて、さらなる任意のステップでは、最大位置情報２５４ａの特性のチェックが行われる（ブロック２５５）。識別された最大位置２５５の特性のチェックは、最大位置の情報２５４ａ、考慮された最短時間シフト２５２ｂおよび考慮された最長時間シフト２５２ｃに基づく。最大値の特性が、最大値が最短時間シフト２５２ｂまたは最長時間シフト２５２ｃと一致していることを示す場合、新しい最大値が考慮されるべきであるという決定がなされる。考慮すべき最大値は、最短時間シフト２５２ｂから最長時間シフト２５２ｃまで、または最短時間シフト２５２ｂまたは最長時間シフト２５２ｃを超えた範囲で求めることができる。新たな最大値が最短時間シフト２５２ｂと最長時間シト２５２ｃとの間から選択される場合、２つの値の間にある新たな極大値が選択され、新たな極大値２５５ａとして提供される。あるいは、最短時間シフト２５２ｂまたは最長時間シフト２５２ｃを超えて新しい最大値を検索することができる。そして、新たな最大値が見つかると、対応する位置または対応する位置への情報２５５ａが提供される。最後の任意のステップで、ピッチ周波数推定が実行される（ブロック２５０）。
【００３６】
オーディオ信号２１０は、間引きバージョンで提供することができ、それによって計算の複雑さを軽減する。これは、間引きされた信号が一般にサンプリングレートの低下を示すという事実によるものであり、したがって、１秒あたりのサンプル数が少なくなる。これは、アップサンプリングされた信号に対するよりも、またはより高いサンプリングレートを有する信号についてよりも少ないサンプル値が考慮される必要があるので、順番に計算の複雑さが少なくなる。したがって、第１段階（図示せず）において、オーディオ信号２１０は、入力サンプリングレートに応じて、例えば５．３から８ｋＨｚの間で変化するサンプリング周波数に間引かれることができる。
【００３７】
以下では、信号部分の長さ情報２４０ａをブロック２４０によってどのように決定することができるかについて説明する。図３は、本発明の一態様によるグラフ３００を示す。横軸３１０には、時間シフト d の値が示されている。最短時間シフト３１０ａおよび最長時間シフト３１０ｂは、それぞれ図２の最短時間シフト２５２ｂおよび最長時間シフト２５２ｂに対応し得る、Pitmin および Pitmax とラベル付けされた水平軸上に示される。縦軸３２０には、考慮される信号部分の長さが示されており、この長さは長さ情報１４０ａまたは２４０ａによって示すことができる。最小長さ３２０ａおよび最大長さ３２０ｂが垂直軸上に示され、それぞれ、startlenおよび stoplenとラベル付けされている。線３３０は、時間シフトが増加するにつれて信号部分の長さが直線的に増加することを示している。さらに、最短時間シフト３１０ａは、考慮される最小ピッチ値に対応するPitmin としてラベル付けされ、最長時間シフト３１０ｂは、考慮される最大ピッチ値に対応するPitmax としてラベル付けされる。グラフ３００は、類似値を得るために使用される信号部分の長さの選択を示しており、これにより計算上効率的で信頼できるピッチ決定が可能になる。
【００３８】
図４を参照すると、最大位置情報２５４ａまたは２５５ａの検索は、たとえばブロック２５４または２５５において実行されるように示されている。図４は、本発明の一態様によるグラフ４００を示す。水平軸４１０上に時間シフトdが示されており、これは時間シフト１２０または２２０であり得る。縦軸４２０上に、類似値の値、例えば自己相関値が示されており、それはブロック１３０または２３０において得られた類似値１３０ａ、２３０ａまたは２５１ａであり得る。曲線４３０は、Pitmin とPitmax とラベル付けされた垂直方向の破線の間に極大値 R ( T0 ) を有する。極大値 R ( T0−1 ) の左側の値は、R ( T0 )より小さく、R ( T0 )、 R ( T0＋1 ) の右側の値は、R ( T0 )より小さい。それによって、R ( T0 )は、真の極大値として特徴付けることができる。さらに、Pitmin およびPitmaxとラベル付けされた垂直方向の破線は、最大検索を実行することができ（たとえばブロック２５４で）、時間シフト類似値の値d がシーケンス２５２ａを形成するために得られる範囲を示す。最大検索は、例えば、装置２００のブロック２５４に示されるような最大検索であり得る。さらに、Pitmin とラベル付けされた垂直方向の破線に対応する最大値が識別される。ただし、この最大値は、検索範囲外ではより高い最大値が使用可能であるため、実際の最大値ではない。したがって、Pitmin と一致する最大値 R ( Pitmin )は、誤った最大値である。図２を参照すると、説明された曲線４３０は、ブロック２５４において検索が実行されるシーケンス２５２ａを表示することができる。検索２５４は、値 R ( Pitmin )を最大値として識別することができ、したがって、最大位置情報２５４ａとしてPitmin を返す。得られた最大位置情報２５４ａは、最大値の特性のチェック２５５において用いられてもよい。チェック２５５は、最大位置情報２５４を識別して、最大値が検索範囲の境界に位置することを示すことができる。この発見に応答して、一実装形態では、チェック（ブロック２５５）は、Pitmin における最大値を破棄し、むしろ R ( T0 ) に対応する検索範囲内の真の極大値を選択することができる。その結果、最大位置情報２５５ａは、Pitmin の代わりに T0 によって特徴付けられる。
【００３９】
以下では、図５を参照しながら、チェックの代替実施形態（ブロック２５５）を説明する。図５は、本発明の一態様によるグラフ５００を示す。横軸５１０には時間シフト値が示されている。さらに、縦軸５２０には、類似値が時間シフトに応じて示されている。さらに、曲線５３０がグラフ５００にプロットされており、これは、１３０ａ、２３０ａまたは２５１ａ等の例えば類似値を示す。曲線５３０は図４の曲線４３０と同様であり、最大位置情報２５４ａは最大値が検索範囲の境界にあるのを示すことをチェック２５５が見つけた場合の代替手順を示す。グラフ５００は、図４のグラフ４００に既に示されているように、その右側の値に関して、Pitmin とラベル付けされた垂直方向の破線との交点における曲線５３０の最大値を示すR ( Pitmin ) は、d＝Pitminとd＝Pitmax との間の最大値である）。あるいは、図４に記載されている手順に対して、探索された最大値 R ( Pitmin )が真に極大値であるかどうか（両側でより小さな値を有する）２５５をチェックするために検索範囲がPitmin を超えて拡張される。Pitmin を超えて検索している間に、新たな極大値 R ( Pitmin−2 ) が見出され、これが（新規の、修正された）最大位置情報２５５ａとして返される。類似値 R ( Pitmin ) を超える追加の類似値は、例えば、この追加の検索が図４の曲線４３０のアップサンプリングされたバージョンで実行されるという事実のために利用可能であり得る。したがって、以前に使用された類似値のシーケンスのアップサンプリングを除いて、R ( Pitmin ) を超える値の検索に新しい計算は必要ないかも知れない。
【００４０】
図６は、例えばオーディオ信号１１０および２１０のオーディオ信号の例示的グラフを示す。信号はフレームごとに区分され、３つのフレームが表示される。２つの矢印は最短時間シフトPitmin および最長時間シフトPitmax を示し、ラグウィンドウと表示された矢印は、値 Pitmin とPitmax との間で拡大縮小するためのラグウィンドウの変動性を示す。
【００４１】
図７は、本発明の一態様による方法のフローチャート７００を示す。第１のステップにおいて、信号部分の長さが決定され（７１０）、その長さは考慮される時間シフトに線形的に依存する。その後、決定された長さに基づいて、一対の信号部分が決定される（７２０）。さらに、決定された一対の信号部分に基づいて、類似値が取得される（７３０）。任意選択で、決定された類似値に基づく最後のステップでピッチ情報が決定される（７４０）。
【００４２】
方法７００は、やはり装置に関しても、本明細書に記載されている特徴および機能のいずれかによって補足することができる。
【００４３】
さらなる側面と結論
以下では、本発明によるいくつかの態様および考えが扱われる。
【００４４】
本発明による一態様は、自己相関法を使用して音声信号上の基本周波数、すなわちピッチ値（時間領域では遅れ値とも呼ばれる）を見つけることである。音声符号化器ＡＭＲ？ＷＢコーデック［参考文献１］では、ピッチ検索が、開ループピッチ検索と閉ループピッチ検索とに分割される。開ループピッチ検索は、重み付けされた音声入力から直接最適に近い遅れを推定するプロセスである。モードに応じて、開ループピッチ分析は、各フレーム内のピッチラグの２つの推定値を見つけるために、フレーム毎に１回（２０ｍｓごと）またはフレーム毎に２回（各１０ｍｓ）実行される。これはピッチ分析を単純化し、閉ループピッチ検索を開ループ推定遅れの周りの少数の遅れに限定するために行われる。いくつかの実施形態では、そのような手順を任意に使用することができる。
【００４５】
検索範囲は、人間の声道に合わせて調整される。したがって、例えばＡＭＲ？ＷＢのピッチ検索アルゴリズムは、５５Ｈｚの最小ピッチ値と３８０Ｈｚの最大ピッチ値との間でのみ検索するように制限されている。ＡＭＲ−ＷＢコーデック［参考文献１］は、自己相関のために固定検索ウィンドウサイズを使用している。この固定検索窓サイズは、最適ではないことが分かった。時々ピッチラグ推定のための相関窓は完全なピッチサイクルを含むことができないかもしれず、したがって相関を困難にするかまたは意味がなくなる。ウィンドウが大きすぎると、複雑さの問題を引き起こし、また短いピッチラグを検出することが困難になる可能性がある。特大のウィンドウはさらに多くの複雑さを要することもわかった。ＶＭＲ−ＷＢ［参考文献２］とＥＶＳコーデック［参考文献３］は、自己相関ウィンドウに３つ、最大４つの異なる長さ［１０，１６］、［１７，３１］、［３２，６１］および［６２，１１５］を使用している。ピッチ範囲は、１０から１１５である。主な欠点は、１つのセクション内のピッチ値が同じ自己相関サイズを使用していることであることが分かり、したがって、同じように扱われないため、誤ったピッチ値になる可能性がある。例えば６２と１１５のピッチ値は、１１５の同じ自己相関長を使用している。一部のコーデックでは、最後のフレームのピッチ値が考慮される。しかしながら、例えばＡＡＣ−ＥＬＤ［参考文献４］のように、通常の処理にピッチ値が必要とされない周波数領域で動作するコーデックでは、最後のピッチ値に関する事前知識は、常に利用可能であるとは限らない。
【００４６】
以下では、本発明の様々な態様についてさらに説明する。
【００４７】
本発明の一態様は、整数精度でのピッチ適応自己相関サイズを使用した、複雑さが低くロバストなピッチ検索を伴う手法を提示する。これまでのピッチ値のように、信号に関する事前の知識は必要ない。そのような手法は、例えば、ブロック１４０、２４０によって実行されるような信号部分の長さの選択を使用して実施することができる。複雑さの理由で、ピッチ検索は、ＡＭＲ−ＷＢコーデックのピッチ検索と同様に２段階に分けることができる［参考文献１］。
【００４８】
ＡＭＲ−ＷＢコーデック［参考文献１］では、ピッチ検索の検索範囲は人間の声道に合わせられている。したがって、１２．８ｋＨｚのサンプリングレートで５５Ｈｚから３７６Ｈｚのピッチ値が観測される。これに基づいて、４８ｋＨｚのサンプリングレートに対するPitmax ＝ 872 サンプルおよび Pitmin ＝ 126 サンプルの境界が、本発明の一態様による手法で使用されることになる。これは、５５Ｈｚから３８０Ｈｚまでのピッチ値に対応する。
【００４９】
本発明のさらなる態様によれば、第１段階では、信号、例えば信号１１０または２１０は、例えば装置１００および２００の図示されていない段階において、ＡＭＲ？ＷＢコーデック［参考文献１］のようにダウンサンプリングされる。しかし、信号を６．４ｋＨｚの固定サンプリング周波数に間引く代わりに、信号（例えば信号１１０または２１０）は、入力サンプリングレートに応じて５．３から８ｋＨｚの間で変化するサンプリング周波数に間引かれる。デシメーション係数は、次のように、選択される。
2019534471.tif 000008
ここで、ｆs は、入力サンプリングレートである。タップ数は、以下のFIRフィルタを介してダウンサンプリングが行われる（たとえば、エイリアシングを避けるために）。
decim ＝ 2 について、[0.0101, 0.2203, 0.5391, 0.2203, 0.0101] 、
decim ＝ 3 について、[0.0068, 0.0664, 0.2465, 0.3608, 0.2465, 0.0664, 0.0068] 、
decim ＝ 4 について、[0.0051, 0.0294, 0.1107, 0.2193, 0.2710, 0.2193, 0.1107, 0.0294, 0.0051] および
decim ＝ 6 について、[0.0034, 0.0106, 0.0333, 0.0739, 0.1236, 0.1648, 0.1809, 0.1648, 0.1236, 0.0739, 0.0333, 0.0106, 0.0034]
【００５０】
2019534471.tif 000009
【００５１】
いくつかのアルゴリズムでは、自己相関関数の最大値がピッチラグ dの倍数または約数に対応し、したがって推定されたピッチラグが正しくない可能性がある。ＥＰ０６２８９４７［参考文献５］は、自己相関関数 R に重み付け関数 w ( d ) を適用することによって、この問題に対処している。
R ( d ) ＝ R ( d )・w ( d )，d ＝ pitmin ．．．pitmax
ここで、重み付け関数は、次の形をしている。
W ( d ) ＝ ilog2K
Kは、ピッチラグの倍数で R ( d ) の最大値を得る確率を減らすのに十分低いが、ピッチラグの約数を除外するのに十分に高い値に設定される調整パラメータである。ＡＭＲ−ＷＢコーデック［参考文献１］と同様に、このアプローチでは、K＝0.7 で使用される重み関数を使用する。説明された重み付けは、ブロック２５３において実行されるような窓掛けであり得る。
【００５２】
ＡＭＲ−ＷＢコーデック［参考文献１］のように、アルゴリズムによっては、最大自己相関値が最終的に正規化されるため、信号間または閾値に対してこの最大値を比較できる。しかしながら、本発明の態様によれば、ピッチ検索のロバスト性を高めるために、自己相関を信号内のエネルギー変動から解放することによって、例えばブロック２５１において、自己相関値は最大化（または最大検索）の前に正規化される。）は、次式のように行われる。
2019534471.tif 000010
ここで、R ( d ) は、d サンプルだけシフトされていない信号と左にシフトされた信号との間の正規化自己相関値である。R' ( d ) は、d 個のサンプルだけシフトされていない信号と左にシフトされた信号との間の自己相関値である。w ( d ) は、d の重み係数、norm ( 0 ) は、シフトされていない信号部分のドット積（たとえば、部分ペアの最初の部分の内積）である。そして、norm ( d ) は、（例えば、一対の部分のうちの第２の部分の）d サンプルだけ左にシフトされた信号部分の内積である。（例えば、R ( d )は、正規化された類似値２５１ａに対応し、R' ( d ) は、類似値２３０ａまたは１３０ａに対応することができる）。
【００５３】
本発明のさらなる態様によれば、複雑さを節約するために、正規化に使用され、ブロック２５１で推定され得る正規化値 norm ( 0 ) およびnorm ( d ) が、更新メカニズムを用いて計算される。したがって、norm ( d ) は、次式のように計算できる。
2019534471.tif 000011
ここで、ｘd は、長さ len ( d ) の検索ウィンドウでd サンプルだけ左にシフトした信号サンプルである。 norm（0）と norm ( pitmin ) の初期値に対してのみ、全ドット積は、len ( pitmin ) で計算されなければならない。検索ウィンドウの長さは、d−1からd に変化している場合、正規化値は、len ( d−1 )−len ( d ) 値の追加の更新が必要である。
【００５４】
本発明の他の態様によれば、自己相関法に基づくいくつかのピッチ検索アルゴリズムに対する他の大きな違いは、この方法は、例えばブロック２５５で実行される実際の極大値を表すピッチ値のみを選択することである。したがって、最大の自己相関が探索範囲の外側にある場合に起こる誤ったピッチ結果を回避することができる（例えば、図４および図５に関して説明した例に従う）。つまり、d の遅延値は、次式の場合にのみ使用される。
R ( d−1 ) ≦ R ( d ) ≧ R ( d+1 )
【００５５】
ＡＭＲ？ＷＢコーデック［参考文献１］で行われたのと同様に、ピッチ検索の第２段階（例えば閉ループ）は、元のサンプリングされた信号ドメインで動作しており、アップサンプリングされた開ループ推定ラグT0 の周りの少数のラグのみを使用する。ピッチ検索、例えば２５４における最大検索もまた検索ウィンドウ長Len （いくつかの実施形態では一定の検索ウィンドウ長であり得る）を使用するが、それは、次式のようにT0 に依存する。
Len ＝ m・T0 ＋startlen−Pitmin・m
ここで、
2019534471.tif 000012
であり、
startlen ＝ 5msであり、
startlen ＝ 10msである。
【００５６】
本発明のさらなる態様によれば、例えば最大検索２５４における検索範囲は、次式によって制限される。
2019534471.tif 000013
ここで、δ ＝ 4・decim である。
【００５７】
本発明の一態様によれば、アルゴリズムは最大正規化自己相関値に属するラグ値T を選択する。
【００５８】
本発明の他の態様によれば、提案された方法の改良は、ブロック２５５に関して、また図４および図５に関して説明されたように、検索境界上のピッチ検索が注意深く取り扱われることである。何らかの方法でPitmin または Pitmax のラグ値を選択した場合、実際の最大値が検索範囲外にあるときにアルゴリズムが誤ったラグ値を使用する危険がある。開ループピッチ検索と閉ループピッチ検索は開ループピッチ検索のダウンサンプリングのために、異なる信号分解能で動作しているので、これは上述のピッチ検索でも起こり得る。それゆえ、このアプローチは、検索を対応する境界の上方に例えば最大４サンプルだけ拡張する（ブロック２５５）。正規化自己相関の第１の実最大値が［Pitmin Pitmax］の検索範囲外にある場合、ピッチ検索は停止して対応する遅延値が使用される。それ以外の場合は、Pitmin−4またはPitmax + 4 が選択される。
【００５９】
いくつかの態様が装置の文脈で説明されてきたが、これらの態様が対応する方法の説明も表すことは明らかであり、ブロックまたはデバイスは方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップの文脈で説明された態様は、また、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明を示す。方法ステップのいくつかまたはすべては、例えばマイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータまたは電子回路のようなハードウェア装置によって（または使用して）実行されてもよい。いくつかの実施形態では、そのような装置によって１つ以上の最も重要な方法ステップを実行することができる。
【００６０】
特定の実施要件に応じて、本発明の実施形態はハードウェアまたはソフトウェアで実施することができる。電子的に読み取り可能な制御信号が記憶されているデジタル記憶媒体、例えばフロッピーディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＦＬＡＳＨメモリを使用して実施することができ、それらは、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働する（または協働することができる）。したがって、デジタル記憶媒体はコンピュータ可読であり得る。
【００６１】
本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【００６２】
一般に、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実施することができ、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で動作するときに方法のうちの１つを実行するように動作可能である。プログラムコードは、例えば機械可読キャリアに格納することができる。
【００６３】
他の実施形態は、機械可読キャリアに格納された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。
【００６４】
言い換えれば、本発明の方法の一実施形態は、したがって、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【００６５】
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実施するためのコンピュータプログラムを記録したデータ記憶媒体（またはデジタル記憶媒体、またはコンピュータ可読媒体）である。データ記憶媒体、デジタル記憶媒体、または記録された媒体は通常、有形および／または非一時的である。
【００６６】
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実施するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは一連の信号である。 データストリームまたは一連の信号は、たとえばインターネットなどのデータ通信接続を介して転送されるように構成されてもよい。
【００６７】
さらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実施するように構成または適合された処理手段、例えばコンピュータ、またはプログラマブルロジックデバイスを含む。
【００６８】
さらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実施するためのコンピュータプログラムをインストールしたコンピュータを含む。
【００６９】
本発明によるさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実施するためのコンピュータプログラムを（例えば、電子的または光学的に）受信機に転送するように構成された装置またはシステムを含む。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイル機器、メモリ機器などであり得る。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に転送するためのファイルサーバを含み得る。
【００７０】
いくつかの実施形態では、プログラマブルロジックデバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を使用して、本明細書に記載の方法の機能の一部または全部を実施することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと協働し得る。一般に、方法は、任意のハードウェア装置によって実施されることが好ましい。
【００７１】
本明細書に記載の装置は、ハードウェア装置を使用し、またはコンピュータを使用し、またはハードウェア装置とコンピュータとの組合せを使用して実施することができる。
【００７２】
本明細書に記載の装置、または本明細書に記載の装置の任意の構成要素は、少なくとも部分的にハードウェアおよび／またはソフトウェアで実施することができる。
【００７３】
本明細書に記載の方法は、ハードウェア装置を使用して、またはコンピュータを使用して、あるいはハードウェア装置とコンピュータとの組み合わせを使用して実施することができる。
【００７４】
本明細書に記載の方法、または本明細書に記載の装置の任意の構成要素は、少なくとも部分的にハードウェアおよび／またはソフトウェアによって実施することができる。
【００７５】
上述の実施形態は、本発明の原理を説明するための例示にすぎない。本明細書に記載された構成および詳細の修正および変形は、他の当業者にとって明らかであろうことが理解される。したがって、差し迫った特許請求の範囲によってのみ限定され、本明細書の実施形態の説明および説明のために提示された具体的な詳細によっては限定されないことが意図されている。
【００７６】
参考文献
［１］  3GPP, TS26.190, "Speech codec speech processing functions; Adaptive Multi-Rate - Wideband (AMR-WB) speech codec; Transcoding functions (Release 12)," 2014.
［２］  3GPP2, C.S0052-A, " Source-Controlled Variable-Rate Multimode Wideband Speech Codec (VMR-WB), Service Options 62 and 63 for Spread Spectrum Systems",Version 1.0, April 2005
［３］  3GPP, TS 26.445, "Universal Mobile Telecommunitations System (UMTS); LTE; Codec for enhanced Voice Services (EVS); Detailed algorithmic description", version 12.3.0, Release 12
［４］  AAC-ELD Standard:
http://www.iso.org/iso/iso＿catalogue/catalogue＿tc/catalogue＿detail.htm?csnumber=46457
［５］  EP0628947 "Method and device for speech signal pitch period estimation and classification in digital speech coders"
【図１】
2019534471.tif 000017
【図２】
2019534471.tif 000018
【図３】
2019534471.tif 000019
【図４】
2019534471.tif 000020
【図５】
2019534471.tif 000021
【図６】
2019534471.tif 000022
【図７】
2019534471.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月3日(2019.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号（１１０；２１０）に基づいてピッチ情報（１６０；２６０）を決定するための装置であって、
前記装置は、所与の時間シフト（１２０； ２２０）( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連する類似値（１３０ａ；２３０ａ、２５１ａ）( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するように構成され、
前記装置は、前記所与の時間シフト( d ) に応じて、前記所与の時間シフト( d ) のための前記類似値（１３０ａ；２３０ａ；２５１ａ）( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ（１４０ａ；２４０ａ）( Len ( d ) ) を選択するように構成され、
前記装置は、前記信号部分の長さ ( Len ( d ) ) が、±１サンプルの許容範囲内で、前記所与の時間シフト ( d ) に線形に依存するように選択するように構成され、
前記装置は、次式に基づいて前記信号部分の長さを選択するように構成され、
Len ( d ) ＝ m・d＋startlen−Pitmin・m
ここで、 d  は所与の時間シフトであり、startlen は信号部分についてのあらかじめ定められ最小長さであり、Pitmin はあらかじめ定められた考慮された最小のピッチラグ値であり、m は所与の時間シフトをスケーリングする係数であり、
前記装置は、Len ( d ) に近い整数値として前記信号部分の長さを選択するように構成される、装置。
【請求項２】
前記装置は、類似値（２５２ａ）のシーケンスに基づいてピッチ情報を取得するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置は、１ｍｓ〜４ｍｓの間で始まり、１５ｍｓ〜２５ｍｓの間の時間シフトまで延びる範囲内の時間シフト d  についての類似値に基づいて前記類似値のシーケンスを取得するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は、時間シフトを増加させるとともに、前記信号部分の前記長さを、１ステップあたり１サンプルで、ステップ毎に増加させるように構成される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、時間シフトを増加させるとともに、前記信号部分の前記長さを整数精度で増加させるように構成される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、前記信号部分の前記長さを、あらかじめ定められた最小長さ（３２０ａ）とあらかじめ定められた最大長さ（３２０ｂ）との間で前記所与の時間シフトに応じて線形的に増加させるように構成され、
前記あらかじめ定められた最小長さは、最大ピッチ周波数に対応する最短時間シフト（２５２ｂ）のために使用され、
前記あらかじめ定められた最大長さは、最小ピッチ周波数に対応する最長タイムシフト（２５２ｃ）のために使用される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、前記類似値を得るために前記所与の時間シフト( d ) により時間シフトされ、前記オーディオ信号の２つの時間シフトされた信号部分に基づいて自己相関値（２３０ａ） ( R' ( d ) ) を計算するように構成され、
前記自己相関値の計算において考慮される前記オーディオ信号のサンプル値の数は、前記選択された長さによって決定される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、次式に基づいて前記類似値を取得するように構成され、
2019534471.tif 000024
ここで、s ( n ) は、時間ｎにおける前記オーディオ信号のサンプルであり、Len ( d ) は、前記所与の時間シフト d  についての前記信号部分の前記長さについての情報であり、 d  は、前記所与の時間シフトである、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、複数の類似値のうちの最大値の位置情報（２５４ａ）を取得するように構成され、
前記装置は、前記最大値の前記位置情報に基づいてピッチ情報を取得するように構成される、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、正規化された類似値（２５１ａ）( R ( d ) ) を導出するために、少なくとも２つの正規化値 ( norm ( 0 ), norm ( d ) ) を使用して、前記類似値 R' ( d ) に正規化（２５１）を適用するように構成され、
第１の正規化値 ( norm ( 0 ) ) は、前記所与の一対の部分の第１の部分の統計的特性を示し、
第２の正規化値 ( norm ( d ) ) は、前記所与の一対の部分の第２の部分の統計的特性を示す、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、次式に基づいて正規化された類似値 ( R ( d ) ) を取得するように構成され、
2019534471.tif 000025
ここで、前記 R' ( d ) は類似値であり、前記 w ( d ) は窓関数である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、新しい信号部分に含まれ、古い信号部分には含まれない前記信号サンプルの１つまたは複数のエネルギー値を加算することによって、および、前記古い信号部分に含まれ、前記新しい信号部分には含まれない前記信号サンプルの１つまたは複数のエネルギー値を減算することによって、先行する時間シフト d−1 の正規化値から新しい時間シフト  d  の正規化値を再帰的に導出するように構成される、請求項１０〜請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、次式に基づいて正規化値 norm ( d ) を取得するように構成され、
2019534471.tif 000026
ここで、前記 ｘd は、時間シフト( d ) によれば信号部分に含まれるが時間シフト d−1 によれば信号部分に含まれない前記オーディオ信号のサンプルであり、ｘd+Len(d)は、時間シフト d  によれば信号部分に含まれないが、音声信号の時間シフトd−1によれば信号部分に含まれる音声信号のサンプルであり、norm ( d−1 ) は、時間シフトd−1 に従って以前に考慮された信号部分について得られた正規化値である、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置は、異なる時間シフト( d ) について得られた類似値のシーケンス ( R ( d ); R' ( d ) ) の識別された最大値の特性（２５５ａ）に関する情報を決定するように構成され、
前記装置は、前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された最大値が極大値であることを示す場合、前記識別された最大値に基づいてピッチ周波数（２５０）を提供するように構成され、
前記装置は、前記最大値の特性に関する情報が、前記最大値が極大値であることを示していない場合、前記ピッチ周波数を推定するための１つまたは複数の他の類似値の考慮を実行するように構成される、請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置は、前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された最大値の特性に関する情報として、前記類似値のシーケンスの境界に位置するかどうかを判断するように構成された、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された最大値が類似値のシーケンスの境界に位置することを示す場合、前記装置は、前記類似値のシーケンスの前記境界を超える１つまたは複数の他の類似値を選択的に考慮するように構成される、請求項１４〜請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置は、開ループ検索または閉ループ検索においてピッチ情報を決定するように構成されている、請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
オーディオ信号に基づいてピッチ情報を決定するための方法であって、
前記方法は、
所与の時間シフト( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられた類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するステップ、および
前記所与の時間シフト( d ) に依存して、前記所与の時間シフト( d ) についての前記類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を得るために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ ( Len ( d ) ) を選択するステップを含み、
前記信号部分の長さ ( Len ( d ) ) は、±１サンプルの許容範囲内で、前記所与の時間シフト ( d ) に線形に依存するように選択され、
前記方法は、次式に基づいて前記信号部分の長さを選択するステップを含み、
Len ( d ) ＝ m・d＋startlen−Pitmin・m
ここで、d は所与の時間シフトであり、startlen は前記信号部分のあらかじめ定められた最小長さであり、Pitmin はあらかじめ定められた最小の考慮されたピッチラグ値であり、m は前記所与の時間シフトがスケーリングされる係数であり、
前記方法は、前記信号部分の長さをLen ( d ) に近い整数値として選択するステップを含む、方法。
【請求項１９】
コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロコントローラ上で動作するときに、請求項１８に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【請求項２０】
オーディオ信号（１１０；２１０）に基づいてピッチ情報（１６０；２６０）を決定するための装置であって、
前記装置は、所与の時間シフト（１２０； ２２０）( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられた類似値（１３０ａ；２３０ａ、２５１ａ）( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するように構成され、
前記装置は、前記所与の時間シフト( d ) に依存して、前記所与の時間シフト( d ) についての前記類似値（１３０ａ；２３０ａ；２５１ａ） ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ（１４０ａ；２４０ａ）Len ( d ) を選択するように構成され、
前記装置は、±１サンプルの許容範囲内で、前記所与の時間シフト( d ) に線形に依存するように前記信号部分の長さ Len ( d ) を選択するように構成され、
前記装置は、異なる時間シフト( d ) について得られた類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) のシーケンスの識別された最大値の特性（２５５ａ）に関する情報を決定するように構成され、
前記装置は、前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された最大値が極大値であることを示す場合、前記識別された最大値に基づいてピッチ周波数（２５０）を提供するように構成され、
前記装置は、前記最大値の特性に関する情報が、前記最大値が極大値であることを示していない場合、前記ピッチ周波数を推定するための１つまたは複数の他の類似値の考慮を実行するように構成される、装置。
【請求項２１】
オーディオ信号に基づいてピッチ情報を決定するための方法であって、
前記方法は、
所与の時間シフト( d ) を有する前記オーディオ信号の所与の一対の部分に関連付けられた類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を取得するステップ、および
前記所与の時間シフト( d ) に依存して、前記所与の時間シフト( d ) についての前記類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) を得るために使用される前記オーディオ信号の信号部分の長さ Len ( d ) を選択するステップを含み、
前記信号部分の長さ( Len ( d ) )は、±１サンプルの許容範囲内で、前記所与の時間シフト ( d ) に線形に依存するように選択され、
前記方法は、異なる時間シフト ( d ) について得られた類似値 ( R ( d ); R' ( d ) ) のシーケンスの識別された最大値の特性（２５５ａ）に関する情報を決定するステップを含み、
前記方法は、前記識別された最大値の特性に関する情報が、前記識別された前記最大値が極大値であることを示す場合、前記方法は識別された前記最大値に基づいてピッチ周波数を提供するステップ（２５０）を含み、
前記方法は、前記最大値の特性に関する情報が、前記最大値が極大値であることを示さない場合、前記ピッチ周波数を推定するために１つまたは複数の他の類似値の考慮を実行するステップを含む、方法。
【請求項２２】
コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロコントローラ上で動作するときに、請求項２１に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2019534471.tif 000027
2019534471.tif 000028