(57)【要約】【課題】複数のピッチ周期候補それぞれについての入力音声信号の周期性の比較に基づいてその１つをピッチ周期とする場合に，ピッチ周期の検出精度の悪化を極力防止しつつ，ピッチ周期の演算負荷を軽減すること。【解決手段】複数のピッチ周期候補を順次選択し，そのピッチ周期候補が長周期のときは，処理対象範囲選択部１３により周期性評価に用いる入力音声信号の時間軸上の評価範囲を広くするとともに，ピッチ周期検出部１４により入力音声信号のサンプリング周期を狭める。逆に，ピッチ周期候補のが短周期のときは，周期性評価に用いる入力音声信号の時間軸上の評価範囲を広くするとともに，入力音声信号のサンプリング周期を狭める。ピッチ周期検出及びピッチ周期に基づく音声信号の圧縮／伸長には，補間部１１により算出された入力音声信号のサンプリング周期よりも短いサンプリング周期の補間データを用いることができる。【選択図】図１
2004317533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出手段と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節手段と，を具備する音声信号処理装置において，
前記ピッチ周期検出手段が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の時間軸上の評価範囲を変更する評価範囲変更手段を具備してなることを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項２】
前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の前記評価範囲が，周期が短い前記ピッチ周期候補について狭く，周期が長い前記ピッチ周期候補について広く設定されてなる請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出手段と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節手段と，を具備する音声信号処理装置において，
前記ピッチ周期検出手段が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期を変更するサンプリング周期変更手段を具備してなることを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項４】
前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の前記サンプリング周期が，周期が短い前記ピッチ周期候補について短く，周期が長い前記ピッチ周期候補について長く設定されてなる請求項３に記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記入力音声信号におけるその入力の際のサンプリング周期よりも短い周期の補間信号を算出する補間信号算出手段を具備し，
前記ピッチ周期検出手段と前記時間軸調節手段とが，前記入力音声信号の前記周期性の評価と時間軸の圧縮及び／又は伸張とにおいて前記補間信号を前記入力音声信号のサンプル信号として用いることが可能である請求項１〜４のいずれかに記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
前記時間軸調節手段により前記入力音声信号の時間軸が圧縮又は伸張された時間軸調節後の音声信号について，そのサンプリングレートを変換することにより前記入力音声信号の音程を変換する音程変換手段を具備してなる請求項１〜５のいずれかに記載の音声信号処理装置。
【請求項７】
入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出工程と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節工程と，を有する音声信号処理方法において，
前記ピッチ周期検出工程が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の時間軸上の評価範囲が変更されてなることを特徴とする音声信号処理方法。
【請求項８】
入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出工程と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節工程と，を有する音声信号処理方法において，
前記ピッチ周期検出工程が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期が変更されてなることを特徴とする音声信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，入力音声信号からそのピッチ周期を検出し，そのピッチ周期に基づいて入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う音声信号処理装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラオケのテンポ（速度）変更やビデオの再生速度変更等を行う際に，音程を変えずに音声信号（オーディオ信号）の再生速度を速くしたり遅くしたりする時間軸圧縮伸張処理（音声信号処理の一例）が必要となる。また，再生速度を変えずに，音程（音の高低）のみを変更する音程変換処理（音声信号処理の一例）が必要となることもある。
従来，非特許文献１及び非特許文献２には，音声信号の周期性の強い部分を見出し，その周期（ピッチ周期）の単位での音声信号の省略や繰り返し（挿入）によって（ピッチ周期に基づく）時間軸圧縮伸張処理を行う技術が示されている。この技術では，音声信号における省略するピッチ周期分の信号をその次のピッチ周期分の信号にクロスフェードの重み付けにより重複加算する，或いは挿入するピッチ周期分の信号をその前後のピッチ周期分の信号をクロスフェードの重み付けにより重複加算した信号とするＰＩＣＯＬＡ（Ｐｏｉｎｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＯｖｅｒＬａｐ  ａｎｄ  Ａｄｄ，ポンター移動量制御による重複加算法）という手法が採用されている。
【０００３】
図３は，ＰＩＣＯＬＡ方式により時間軸圧縮が行われる際の音声信号の波形を模式的に表したものである。
まず，図３（ａ）に示すように，時間軸圧縮（音声信号の省略）の対象となる音声信号の範囲の先頭位置Ｐｏ１にポインタが設定され，このポインタ位置Ｐｏ１からの音声信号について，そのピッチ周期Ｐ（強い周期性を有する周期）が検出される。ピッチ周期Ｐの検出方法の例については後述する。
次に，図３（ｂ）に示すように，前記ポインタ位置Ｐｏ１からピッチ周期Ｐ分の（ピッチ周期Ｐの長さの）２つの信号ａ，ｂをクロスフェードの重み付けにより重複加算した信号ａ’を生成する。即ち，２つの信号ａ，ｂを合成（加算）する際に，図３（ａ）に破線Ｗ１，Ｗ２で示すように，信号ａに対する重みは時間軸が進むに従ってフェードアウト（次第に低下）し，信号ｂに対する重みは時間軸が進むに従ってフェードイン（次第に増大）するようクロスフェードの重み付けがなされる。
次に，信号ａを削除（省略）するとともに，信号ｂを信号ａ’に置き換える。これにより，１ピッチ周期Ｐ分の時間軸圧縮が完了する。ここで，音声信号の省略部に設定された信号ａ’は，クロスフェードの重み付けにより重複加算した信号であるので，その前後の音声信号との繋がりがスムーズとなり，違和感の少ない時間軸圧縮が可能となる。
次に，目標圧縮比がＲｘ（０＜Ｒｘ＜１）であるとすると，ポインタが，前記Ｐｏ１の位置からＣ（＝Ｐ×Ｒｘ／（１−Ｒｘ））だけ進んだ位置Ｐｏ２に再設定され，前記Ｐｏ１の位置から位置Ｐｏ２までの圧縮処理後の音声信号が出力されるとともに，このポインタ位置Ｐｏ２から同様の時間軸圧縮処理が繰り返される。これにより，Ｐ＋Ｃの長さの元の音声信号から，Ｃの長さの圧縮音声信号が生成（出力）されることになり，目標圧縮比Ｒｘ（＝Ｃ／（Ｐ＋Ｃ））を達成する時間軸圧縮がなされる。
【０００４】
一方，図４は，ＰＩＣＯＬＡ方式により時間軸伸張が行われる際の音声信号の波形を模式的に表したものである。
まず，図４（ａ）に示すように，時間軸伸張（音声信号の挿入）の対象となる音声信号の範囲の先頭位置Ｐｏ３にポインタが設定され，このポインタ位置Ｐｏ３からの音声信号について，そのピッチ周期Ｐ（強い周期性を有する周期）が検出される。
次に，図４（ｂ）に示すように，前記ポインタ位置Ｐｏ３からピッチ周期Ｐ分の（ピッチ周期Ｐの長さの）２つの信号ａ，ｂをクロスフェードの重み付けにより重複加算した信号ａ’を生成する。時間軸伸張の場合のクロスフェードの重み付けは，図４（ａ）に破線Ｗ３，Ｗ４で示すように，信号ａに対する重みは時間軸が進むに従ってフェードイン（次第に増加）し，信号ｂに対する重みは時間軸が進むに従ってフェードアウト（次第に低下）するよう重み付けがなされる。
次に，信号ａ，ｂの間に信号ａ’を挿入する。これにより，１ピッチ周期Ｐ分の時間軸伸張が完了する。ここで，挿入された信号ａ’は，クロスフェードの重み付けにより重複加算した信号であるので，その前後の音声信号との繋がりがスムーズとなり，違和感の少ない時間軸伸張が可能となる。
次に，目標伸張比がＲｙ（０＜Ｒｙ＜１）であるとすると，ポインタが，前記Ｐｏ３の位置からＰ＋Ｓ（Ｓ＝Ｐ×１／（Ｒｙ−１））だけ進んだ位置Ｐｏ４に再設定され，前記Ｐｏ３の位置から位置Ｐｏ４までの伸張処理後の音声信号が出力されるとともに，このポインタ位置Ｐｏ４から同様の時間軸伸張処理が繰り返される。これにより，Ｓの長さの元の音声信号から，Ｐ＋Ｓの長さの圧縮音声信号が生成（出力）されることになり，目標伸張比Ｒｙ（＝（Ｐ＋Ｓ）／Ｓ）を達成する時間軸伸張がなされる。
【０００５】
また，特許文献１には，入力音声信号をＰＩＣＯＬＡ等を用いた時間軸圧縮又は伸張により時間調整をした後，補間処理によりサンプリングレートを変換して入力信号と同じ時間長（サンプル数）に戻すことによって，音声信号の音程変換を行う技術が示されている。これにより，音声信号のテンポ（速度）を変えずに，音程のみを変更することが可能となる。
【０００６】
一般に，ピッチ周期の検出（算出）方法としては，複数のピッチ周期候補それぞれについて，ピッチ周期を検出（算出）する対象である音声信号（入力音声信号）の周期性を比較し，最も周期性の強いピッチ周期候補を選択してピッチ周期とする方法が採用される。
即ち，ピッチ周期Ｐの候補ｊ・Δｔ（Δｔは音声信号のサンプリング周期）として予めｊ＝Ｐ１・Δｔ〜Ｐ２・Δｔの所定範囲を設定し，このピッチ周期候補ｊ・Δｔ（ｊ＝Ｐ１〜Ｐ２）それぞれについての周期性の強さを比較し，最も周期性が強いと評価される周期の候補ｊ・Δｔをピッチ周期Ｐとする。
この場合，音声信号のサンプリング周期をΔｔ，サンプル数をｉとすると，最も時間長の長いピッチ周期候補Ｐ２について１周期分の評価が可能なように，周期性の評価対象とする音声信号Ｘ（ｉ・Δｔ）の時間軸上の評価範囲（ｉ・Δｔ）は０〜Ｐ２・Δｔとされる。このとき，周期性評価のために参照される音声信号の最大時間範囲は，その２倍の０〜２Ｐ２・Δｔとなる。ここで，周期性の強さの評価関数は，次の（１）式や（２）式とすることが考えられる。
【数１】
2004317533.tif 000003
【数２】
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これらは，時間ｊ・Δｔ（ｊサンプル分）だけ離れた信号値同士の差（絶対値又は２乗値）を計算し，その差が小さいほど周期ｊ・Δｔにおける周期性が強い（即ち，周期ｊ・Δｔごとに似た波形が現れる）として評価するものである。従って，ｊ＝Ｐ１〜Ｐ２それぞれについて，（１）式又は（２）式による評価値を計算し，その評価値が最も小さくなるときのｊ・Δｔをピッチ周期Ｐとして検出（算出）する。
このようにして検出されたピッチ周期Ｐに基づいて，前述したＰＩＣＯＬＡ方式により時間軸圧縮・伸張が行われる。
【０００７】
ところで，前述したピッチ周期の検出方法では，処理対象とする音声信号が，高いサンプリング周波数を有する場合や，複数チャンネルの信号からなる場合には，評価対象（処理対象）とする時間範囲に存在する音声信号のサンプル数が増大する，或いはピッチ周期検出の演算回数が増大するため，演算負荷が増大するという問題が生じる。
これに対し，特許文献２には，高いサンプリング周波数の音響信号（音声信号）に間引き処理を施すことにより，処理する信号のサンプル数を減らして演算負荷を減らす技術が示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２７２３９０号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２５６００号公報
【非特許文献１】
森田，板倉「自己相関関数を用いた音声の時間軸での伸縮」日本音響学会講演論文集，Ｓ６１．３，ＰＰ１９９−２００
【非特許文献２】
森田，板倉「ポインター移動量制御による重複加算法（ＰＩＣＯＬＡ）を用いた音声の時間軸での伸張圧縮とその評価」，Ｓ６１．１０，ＰＰ１４９−１５０
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，特許文献２に示されるように，入力音声信号のサンプリングデータを単に間引くと，元の音声信号の周期性の評価精度（ピッチ周期の検出精度）が悪化するという問題点があった。特に，サンプリングデータを間引くことによって，高い周波数でのピッチ周期（周期性）の検出精度が悪化する。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，入力音声信号からそのピッチ周期を検出し，そのピッチ周期に基づいて入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う音声信号処理装置において，ピッチ周期の検出精度の悪化を極力防止しつつ，ピッチ周期の演算負荷を軽減する音声信号処理装置及びその方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は，入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出手段と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節手段と，を具備する音声信号処理装置において，前記ピッチ周期検出手段が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の時間軸上の評価範囲を変更する評価範囲変更手段を具備してなることを特徴とする音声信号処理装置として構成されるものである。
ここで，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の前記評価範囲は，周期が短い前記ピッチ周期候補について狭く，周期が長い前記ピッチ周期候補について広く設定することが考えられる。
前述した（１）式や（２）式の評価関数からわかるように，前記処理対象範囲は，前記ピッチ周期候補の時間長，即ち，１ピッチ周期分の音声信号のサンプルを処理対象範囲とし，その次の１ピッチ周期分の音声信号のサンプルとの間の相関（差の少なさ）を評価することが基本である。従って，処理対象範囲をこれ以上（１周期分以上）としても，基本的に同じ評価を繰り返して冗長となるだけであまり意味がなく，これ以下とすると評価の精度が悪化する。このことから，前記ピッチ周期候補の時間長が短い場合には，同時間長が長い場合よりも前記処理対象範囲を狭く設定しても十分に周期性評価（ピッチ周期検出）を行うことができるといえる。
従って，上記構成のように，前記ピッチ周期候補に応じて前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の時間軸上の評価範囲を変更すれば，ピッチ周期の検出精度の悪化を極力防止しつつ，冗長な計算を省いてピッチ周期の演算負荷を軽減することができる。
【００１１】
また，第２の発明は，入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出手段と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節手段と，を具備する音声信号処理装置において，前記ピッチ周期検出手段が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期を変更するサンプリング周期変更手段を具備してなることを特徴とする音声信号処理装置として構成されるものである。
ここで，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の前記サンプリング周期は，周期が短い前記ピッチ周期候補について短く，周期が長い前記ピッチ周期候補について長く設定することが考えられる。
前記ピッチ周期候補の値が小さい（時間幅が狭い）ときに，前記入力サンプリング周期が十分短くない場合には，分解能が下がるので周期性評価の精度（ピッチ周期の検出精度）が悪化する。逆に，前記ピッチ周期候補の値が大きい（時間幅が広い）場合に，前記入力サンプリング周期が必要以上に短いと，周期性評価の精度が特には向上しないにもかかわらず，無用に演算負荷が増大する。
従って，上記構成のように，前記ピッチ周期候補に応じて前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期を変更するものであれば，ピッチ周期の検出精度の悪化を極力防止しつつ，無用な計算量増大を防止してピッチ周期の演算負荷を軽減することができる。
【００１２】
また，前記いずれの音声信号処理装置においても，前記入力音声信号におけるその入力の際のサンプリング周期よりも短い周期の補間信号を算出する補間信号算出手段を具備し，前記ピッチ周期検出手段と前記時間軸調節手段とが，前記入力音声信号の前記周期性の評価と時間軸の圧縮及び／又は伸張とにおいて前記補間信号を前記入力音声信号のサンプル信号として用いることが可能であるものが考えられる。
【００１３】
また，前記時間軸調節手段により前記入力音声信号の時間軸が圧縮又は伸張された時間軸調節後の音声信号について，そのサンプリングレートを変換することにより前記入力音声信号の音程を変換する音程変換手段を具備すれば，演算負荷が小さく音声品質の劣化が小さい音程変換処理の実現が可能となる。
【００１４】
また，本発明は，前記第１及び第２の発明に係る音声信号処理装置の処理に対応する音声信号処理方法として捉えたものであってもよい。
その１つは，入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出工程と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節工程と，を有する音声信号処理方法において，
前記ピッチ周期検出工程が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の時間軸上の評価範囲が変更されてなることを特徴とする音声信号処理方法である。
他方は，入力音声信号からそのピッチ周期を検出するピッチ周期検出工程と，検出された前記ピッチ周期に基づいて前記入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う時間軸調節工程と，を有する音声信号処理方法において，前記ピッチ周期検出工程が，複数のピッチ周期候補それぞれについての前記入力音声信号の周期性の比較に基づいて前記ピッチ周期候補の１つを前記ピッチ周期とするものであり，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期が変更されてなることを特徴とする音声信号処理方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る音声信号処理装置Ｘの概略構成を表すブロック図，図２は本発明の実施の形態に係る音声信号処理装置Ｘにおける入力音声信号の補間処理について説明する図，図３はＰＩＣＯＬＡ方式により音声信号の時間軸圧縮が行われる際の音声信号の波形を模式的に表した図，図４はＰＩＣＯＬＡ方式により音声信号の時間軸伸張が行われる際の音声信号の波形を模式的に表した図である。
【００１６】
以下，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る音声信号処理装置Ｘについて説明する。
音声信号処理装置Ｘは，音声信号（入力音声信号）を入力し，その入力の際のサンプリング周期よりも短い周期の補間信号を算出する補間部１１（前記補間信号検出手段の一例）と，複数のピッチ周期候補から１つのピッチ周期候補を順次選択するピッチ周期候補選択部１２と，選択されたピッチ周期候補に応じて周期性評価に用いる前記入力音声信号の時間軸上の処理対象範囲（評価範囲）を複数の候補の中から選択する処理対象範囲選択部１３と，前記補間部１１により補間処理が施された音声信号から，前記ピッチ周期候補選択部１２及び前記処理対象範囲選択部１３により選択された前記ピッチ周期候補と前記処理対象範囲（評価範囲）とに基づいてピッチ周期を検出（算出）するピッチ周期検出部１４と，該ピッチ周期に基づいて補間処理が施された音声信号をの時間軸の圧縮及び伸張を実行する信号圧縮／伸張部１５（前記時間軸調節手段の一例）とを具備している。
図１に示す音声処理装置Ｘは，その各構成要素を，それぞれＣＰＵやメモリ等からなる処理回路として構成することが考えられるが，その他にも，各構成要素が行う処理（工程）を実現する処理プログラムを所定のコンピュータによって実行するもの等であってもよい。
【００１７】
前記補間部１１は，前記入力音声信号の入力時のサンプリング周期（以下，入力サンプリング周期という）よりもより分解能の高いピッチ周期の検出（算出）が必要な場合に設けるものであり，前記入力サンプリング周期の分解能で十分である場合には，特に設ける必要がないものである。
以下，図２を用いて，前記補間部１１の処理について説明する。
図２において，●印は，前記入力サンプリング周期による前記入力音声信号のサンプルデータ（入力サンプル）を表し，×印は，前記補間部１１により算出された補間データを表す。図２の例では，前記入力サンプリング周期の１／４の周期（時間間隔）で前記補間データが算出されている。
前記補間データの算出方法としては，例えば，多項式補間等各種考えられるが，図２に示す例は，所定の重み関数を用いて，前記入力サンプルの１つである基準サンプルＳ０とその前後数サンプル分の前記入力サンプルの線系和により補間データを求めるものである。前記重み関数としては，次の（３）式に示す重み関数Ｇ（ｔ）等が考えられる。
【数３】
2004317533.tif 000005
図２に示す破線が，この重み関数Ｇ（ｔ）を表す。この重み関数Ｇ（ｔ）を用いて，時刻が（ｉ＋ｋ／４）・Δｔにおける補間値Ｘを，前後Ｎサンプル分の入力サンプルを用いて計算する場合，次の（４）式となる（ｋ＝１，２，３）。
【数４】
2004317533.tif 000006
これはあくまで一例であり，他の方法で前記補間データを算出してもよい。
【００１８】
前記ピッチ周期候補選択部１２は，予め設定され複数のピッチ周期Ｐの候補ｊ・Δｔ（ｊ＝Ｐ１〜Ｐ２，Δｔは処理する音声信号のサンプリング周期）から順次１つずつ前記ピッチ周期選択候補を選択するものである。
また，前記処理対象範囲選択部１３は，周期性の評価（前記ピッチ周期の検出）に用いる前記入力音声信号の時間軸上の処理対象範囲（前記評価範囲）を，周期が短い前記ピッチ周期候補については狭い処理対象範囲を，周期が長い前記ピッチ周期候補については広い処理対象範囲を選択（変更）するものである。
ここで，前記処理対象範囲は，前記ピッチ周期候補の時間長，即ち，１ピッチ周期分の音声信号のサンプルを処理対象範囲とし，その次の１ピッチ周期分の音声信号のサンプルとの間の相関（差の少なさ）を前述した（１）式や（２）式の評価関数により評価することが基本である。処理対象範囲をこれ以上（１周期分以上）としても，基本的に同じ評価を繰り返して冗長となるだけであまり意味がなく，これ以下とすると評価の精度が悪化する。
従って，評価対象（処理対象）とする前記ピッチ周期候補をｊ・Δｔ（ｊ・Δｔ＝Ｐ１〜Ｐ２  ；ｊ＝１，２，３，…）とした場合，前記処理対象範囲をそれと同じ時間長ｊ・Δｔ（即ち，（１）式又は（２）式をｉ＝０〜ｊの範囲で計算する）とすれば，各ｊ（Ｐ１〜Ｐ２）についての計算条件が同条件（１周期分の評価）となる。これはあくまで計算条件を同条件とする場合の考え方であるが，このことから，前記ピッチ周期候補の時間長が短い場合には，同時間長が長い場合よりも前記処理対象範囲を狭く設定しても十分に周期性評価（ピッチ周期検出）を行うことができるといえる。従って，周期性評価に用いる前記入力音声信号の前記処理対象範囲（評価範囲）を，周期が長い前記ピッチ周期候補の場合よりも周期が短い前記ピッチ周期候補について狭く設定すれば，周期性の検出精度を悪化させることなく演算負荷を低減することができる。
但し，このように，前記処理対象範囲（評価範囲）を前記ピッチ周期候補に応じて変更する場合であって，前述した（１）式や（２）式を用いるときは，その評価値を評価値計算に用いた信号のサンプル数で割る等により正規化（無次元化）した値の比較によって評価する必要があることはいうまでもない。
【００１９】
前記処理対象範囲選択部１３（前記評価範囲変更手段の一例）では，上記考え方を簡略化し，前記ピッチ周期候補が「Ｐ１・Δｔ〜Ｐｘ・Δｔ」（Ｐ１＜Ｐｘ＜Ｐ２）の範囲である場合には，処理対象範囲の選択値をＰｘ・Δｔとし，前記ピッチ周期候補が「Ｐｘ・Δｔ〜Ｐ２・Δｔ」の範囲である場合には，処理対象範囲の選択値をＰ２・Δｔとして前記処理対象範囲の２段階切り替えを行う。
例えば，Ｐｘ≒Ｐ２／２（＞Ｐ１）とし，前記ピッチ周期候補に応じて，前記処理対象範囲を（Ｐ２・Δｔ／２）と（Ｐ２・Δｔ）とで２段階切り替えを行う等である。これにより，信号のサンプリング周期を一定として前述した（１）式や（２）式を用いる場合に，前記ピッチ周期候補の値がＰｘ未満であるときにその評価値を単に２倍するだけで正規化（無次元化）できるので，演算負荷（演算量）の増加を抑えることができる。
【００２０】
ところで，前記ピッチ周期候補の値が小さい（時間幅が狭い）ときに，前記入力サンプリング周期が十分短くない場合には，分解能が下がるので周期性評価の精度が悪化する。逆に，前記ピッチ周期候補の値が大きい（時間幅が広い）場合に，前記入力サンプリング周期が必要以上に短いと，周期性評価の精度が特には向上しないにもかかわらず，無用に演算負荷が増大する。
本音声信号処理装置Ｘでは，前記入力音声信号における前記入力サンプリング周期（入力の際のサンプリング周期）よりも短い周期の補間データ（補間信号）を算出する前記補間部１１（前記補間信号算出手段の一例）を具備し，前記入力サンプル（前記入力サンプリング周期での前記入力音声信号のサンプルデータ）と前記補間データとが前記ピッチ周期検出部１４及び前記信号圧縮／伸長部１５に出力されるよう構成され，前記入力音声信号の周期性評価と時間軸圧縮・伸張とにおいて，前記入力サンプル及び前記補間データを用いることが可能である。さらに，前記ピッチ周期検出手部１４（前記サンプリング周期変更手段の一例）は，前記ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期を変更する。この場合，周期性の評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期は，周期が短い前記ピッチ周期候補について短く，周期が長い前記ピッチ周期候補について長く設定される。
例えば，前記補間部１１により生成された前記補間データの時間間隔（最小サンプリング周期）をΔｔ０，周期性評価に用いる前記入力音声信号のサンプリング周期をｕ・Δｔ０（ｕ＝１，２，３，…  ；ｕ・Δｔ０＝Δｔ），前記入力サンプリング周期をΔｔｉｎ，評価対象（処理対象）とする前記ピッチ周期候補をｊ・Δｔｉｎ（ｊ＝Ｐ１〜Ｐ２）とした場合に，ｕ・Δｔ０≒ｊ／Ｐ２×Δｔｉｎとなるようにｕを設定する（即ち，ｕ・Δｔ０を設定する）ことが考えられる。これは，前記入力サンプル及び前記補間データについて，前記ピッチ周期候補Ｐｘに応じて間引き処理を行うことにより，前記ピッチ周期候補Ｐｘにほぼ比例したサンプリング周期とするものである。
これにより，前記処理対象範囲（評価範囲）を狭める（Ｐ１に近づける）ことにより周期性評価の精度が悪化すること，及び，前記処理対象範囲（評価範囲）を広げる（Ｐ２に近づける）ことにより無用に演算負荷が増大することを防止できる。
この場合も，前述した（１）式や（２）式を用いるときは，その評価値計算に用いる信号のサンプル数が変わりうるので，評価値計算に用いた信号のサンプル数で割る等により正規化（無次元化）した値の比較によって評価する必要がある。
【００２１】
また，上記のように，ｕ・Δｔ０≒ｊ／Ｐ２×Δｔｉｎとなるようにｕを設定する（即ち，ｕ・Δｔ０を設定する）という考え方を簡略化し，前記ピッチ周期候補に応じて，２段階或いは３段階程度でサンプリング周期を変更する構成とすれば，演算負荷が抑えられるので好適である。
例えば，４・Δｔ０＝Δｔｉｎである場合に，前記ピッチ周期候補が「Ｐ１・Δｔ〜Ｐｘ１・Δｔ」（Ｐ１＜Ｐｘ１＜Ｐ２）の範囲である場合には，サンプリング周期をΔｔ０とし，前記ピッチ周期候補が「Ｐｘ１・Δｔ〜Ｐｘ２・Δｔ」（Ｐ１＜Ｐｘ１＜Ｐｘ２＜Ｐ２）の範囲である場合には，サンプリング周期を２・Δｔ０とし，前記ピッチ周期候補が「Ｐｘ２・Δｔ〜Ｐ２・Δｔ」の範囲である場合には，サンプリング周期を４・Δｔ０（＝Δｔｉｎ）としてサンプリング周期を３段階で切り替えること等が考えられる。
【００２２】
ところで，前記信号圧縮／伸長部１５において，ピッチ周期分の音声信号の削除・挿入により時間軸圧縮・伸張が施された音声信号は，その周波数が変換されて圧縮・伸張される場合と異なり，入出力間で音程は変わらない。
ここで，前記信号圧縮／伸張部１５の後段に，時間軸圧縮・伸張が施された音声信号について，元の時間長に戻すようにサンプリングレート変換を行うサンプリングレート変換部（音程変換手段の一例）を設ければ，音声品質の劣化が小さい音程変換処理の実現が可能となる。
即ち，目標圧縮比Ｒｘ（０＜Ｒｘ＜１）で時間軸圧縮された音声信号を，その時間長が１／Ｒｘ倍となるようにサンプリングレート変換を行って再生すれば，信号が遅く再生されることになるので，再生信号（サンプリングレート変換後の信号）の周波数がＲｘ倍となり，音程がその分だけ低くなる。同様に，目標伸張率Ｒｙ（＞１）で時間軸伸張された音声信号を，その時間長が１／Ｒｙ倍となるようにサンプリングレート変換を行って再生すれば，信号が速く再生されることになるので，再生信号の周波数がＲｙ倍となり，音程がその分だけ高くなる。従って，入力音声信号の周波数に対する出力音声信号（再生信号）の周波数の比をＲｚとすると，所望のＲｚが設定された場合に，０＜Ｒｚ＜１の場合は，Ｒｘ←Ｒｚとして時間軸圧縮を，Ｒｚ＞１の場合は，Ｒｙ←Ｒｚとして時間軸伸張を行った後に，元の時間長となるようにサンプリングレート変換を行えば，所望の音程変換が可能となる。
【００２３】
また，ここでは，１つの入力音声信号を処理する場合について示したが，例えば，２チャンネルのステレオ音声信号や３チャンネル以上のマルチチャンネル音声信号を入力音声信号とすることも考えられる。
この場合，全チャンネル信号を合成した合成信号についてピッチ周期検出を行い，求められた１つのピッチ周期に基づいて，全チャンネル信号それぞれについて信号圧縮／伸長を行えばよい。
これにより，チャンネル信号それぞれについて個別にピッチ周期検出を行う必要がなく，演算負荷の増大を防止できる。さらに，各チャンネル信号の周期性が反映されたピッチ周期が採用されるので，音声品質の劣化を防止しつつ，聞く人に違和感を与えるようなチャンネル間の位相差発生も防止できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，入力音声信号からそのピッチ周期を検出し，そのピッチ周期に基づいて入力音声信号の時間軸の圧縮及び／又は伸張を行う音声信号処理装置において，複数のピッチ周期候補それぞれについての入力音声信号の周期性の比較に基づいてピッチ周期候補の１つをピッチ周期とする場合に，ピッチ周期候補に応じて，前記周期性の評価に用いる前記入力音声信号の時間軸上の評価範囲や周期性評価に用いる入力音声信号のサンプリング周期を変更することにより，ピッチ周期の検出精度の悪化を極力防止しつつ，ピッチ周期の演算負荷を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る音声信号処理装置Ｘの概略構成を表すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る音声信号処理装置Ｘにおける入力音声信号の補間処理について説明する図。
【図３】ＰＩＣＯＬＡ方式により音声信号の時間軸圧縮が行われる際の音声信号の波形を模式的に表した図。
【図４】ＰＩＣＯＬＡ方式により音声信号の時間軸伸張が行われる際の音声信号の波形を模式的に表した図。
【符号の説明】
１１…補間部（補間信号算出手段）
１２…ピッチ周期候補選択部
１３…処理対象範囲（評価範囲）選択部
１４…ピッチ周期検出部（ピッチ周期検出手段）
１５…信号圧縮／伸長部（時間軸調節手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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