一种改进的基音周期检测方法
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Ｔ ｅ ｉ ｎ ｌ ｓ ｒ ｔ ａ ｅ ｂ ｂ ｎ — ａ ｓ ｆ ｔｒ ｎ ｅ ｔ ｒ ｌｐ ｉ ｇ ｏ ｒ ｄ ｃ ｔ ｅ ｆ ｃ ｓ ｏ ｅ ｏ ｄ ａ ｍｏ ｉ．Ｔ ｅ ｈ ｓｇ ａ ｉ ｐ ｅｒ ｔ ｄ ｙ ａ ｄ ｐ ｓ ｌ ，ａ ｄ ｎ ｅ ｓ ｉ ｐ ｎ ｔ ｅ ｕ ｅ ｈ ｅ ｆ ｔ ｆ ｓ ｃ ｎ ｈ ｒ ｎ ｃ ｈ ｅ ｉ ｅ ｃ ｅ ｄ ｔ ａｔ ｒ ｌ ｐ ｎ ｉ ａ ａ ｆｅ ｃｉ ｉ ｇ ｓ ｓ ｄ ｈ ｌ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｇ ｈ ａ ｔｃ ｒｅ ａｉ ｎ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｅ ｒ ｅ ｆ ｈ ｃ ｍｐ ｅ ｉ ｐ ｕ ｅ ｗ ｉ ｅ ａｃ ｌｔ ｔ ｅ ｕ ｏ ｏ ｒ ｌ ｔ ｃ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｈ ｄ ｇ ｅ ｏ ｔ ｅ ｏ ｌ ｘ ｓ ｎ ｏ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｇ ｅ ｔ ．Ｔ ｅ ｓ ｏ ｈ ｎ ｔ ｏ ｉ ｔｉ ｓ ｔ ｅ ｓｅ ｆ ｐ ｔｈ ａ ｄ ｍｏ ｔ ｉ ｈ ｅ ｕ ｅ ａｌ ｒ ｙ ｈ ｍｏ ｔ ｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ｍａｎ ａ ｎ ｔｐ ｏ ｉ ｎ ｓ ｏｈ ｐ ｔ ． ｈ ｃ ｃ
音段 ， 以浊 音段 的短 时能 量会 远远 大于清 音段 ， 所 据
２ 传 统 自相 关基 音检 测 算 法
２１ 自相关基音检测算法的原理［ ． ３ １ 基音周期检测 分为取 样 、 分帧 、 短时能量 分析 、 白 相关计算和基音周期估计 ， 如图 １ 所示。取样 的点数 一
此可 以判断清浊音 的起止时间 。短时能量 的计算公式
如 下
Ｅ： ∑ ［ｍ ｎ ，］ ）（一 ） （ ｎ
ｍ ＝ｎ— Ｎ ＋ ｌ
（） １
式 中 ， 帧长 ， ） 以选择海 明窗 ， Ⅳ为 Ｗ（ 可 根据 Ｅ （ ） 浊 ＞
Ｅ（ ） 清 判断 出浊音 ， 判断清浊音是基音检测 的第一步 。
般为帧长的整数倍 ， 而帧长一般选 ｌ～ ０ｎ （ ０ ｚ ５ ３ ｓ８０ ０Ｈ ， Ｉ
【 ｂ ｔａｔ ｎ ｍｐｏｅ ｐｔ ｅ ｃｉ ａ ｏｉ ｍ ｂ ｓｄ ｏ ａｔｃｒ ｌ ｉ ｕ ｃｉ ｓ ｐｏｏｅ ｎ ｈｓ ａ ｅ． Ａ ｓｒｃ】Ａ ｉ ｒｖｄ ｉ ｈ ｄ ｔ ｔ ｎ ｌ ｒｈ ａｅ ｎ ｕｏｏｒ ａ ｏ ｆｎｔ ｎ ｉ ｒｐｓｄ ｉ ｉ ｐ ｒ ｃ ｅ ｏ ｇ ｔ ｅ ｔｎ ｏ ｔ ｐ
语音 技术 ⑨＠ ＠ 响 ⑨⑨ ６＠ ＠ 润 ０ Ｕ
文章 编号 ：０ ２ ８ ８ （０ １ ０ — ０ ３ ０ １ ０ — ６ ４ ２ １ ）４ ０ ５ — ３
一
种改进 的基音周期检测 方法
曾树 华
・
论文 ・
（ 南铁路科技职 业技 术学院， 湖 湖南 株 洲 ４ ２０ ） １０ ３
【 ｙ ｗ ｒ ｓ ｉ ｈ ｐｒ ｄ ｄｔｃ ｏ ；ａ ｔ ｏｒｌｔ ｎ ｉｔ ；ｃｉｐｎ ａｅ ｉ ｈ ｓ ｏ ｉｇ Ｋｅ ｏ ｄ 】ｐｔ ｅｉ ｅｅｔ ｎ ｕｏ ｒ ａ ｏ ；ｆ ｅ ｌ ｉｇ ｗ ｖ ；ｐｔ ｍｏｔ ｎ ｃ ｏ ｉ ｃ ｅ ｉ ｌｒ ｐ ｃ ｈ
１ 引言
匮甄委Ｈ匾 圆
短时 自相 关 函数法 、 均幅度 差 函数法 、 谱解卷 积 平 倒
法 、 ｉ ｅ Ｈ ａｇ Ｈ ｌ ｔ ｕｎ 变换法 、 波变换 ｂ－ 小 等。笔者提 出一 种改 进 的基 于 自相 关 函数Baidu Nhomakorabea法 的基 音 检测 方 法 ， 在 并
分成一 段一段来 进行分 析 ， 这就 是分帧 。对 信号进行
语音是 人类相互 交流和通信 最方便 快捷 的手 段 。
人类 发音时 ， 门从 一次开启 到下一 次开启就形成 一 声
’
｛ 短时能量分析ｌ
ｉ 基音周期估计Ｈ 自 关计算ｆ 相■
个基音周期 ， 而基音 频率是基音 周期 的倒 数 。基音 频
率是一个重 要的参数 ， 因此准确 检测基音频 率具有 十 分重要 的意 义。由于基音周期” 只具有 准周期性 ， 以 所
【 摘 要 】提 出了一种改进的基于 自相关 算法的基 音周期检测方 法， 首先对信号进行 了预 滤波 ， 消除二次谐 波的影
响。计算 自相关 系数 时使用 的是削波后 的数据 ， 大大 降低 了计 算复杂度 ， 野波平滑在保 持周期 的阶跃性 的同时去
除 野波 。
【 关键 词】基音周期检测 ； 自相关 ；滤波 ；削波 ；平滑
加窗来分 帧 ， 窗长 度一般 应大于基音周期 的两倍 ， 以 所
一
般 选 择 １０ ２ ０ （ ０ ｚ １～ ０Ｔ ） ２ — ４ 点 ８０ ０Ｈ ，５ ３ Ｉ 。 ＩＳ
Ｍａ ａ 上进行仿真 ， ｔｂ ｌ 实验证 明， 准确性得到提高 。
短 时能量分析 ： 语音 信号 的大部分能量 集 中在浊
【 中图分类号】Ｔ ９２ Ｎ １
【 文献标识码 】Ａ
Ｉ ｐ ｏ ｅ Ａｌ ｏ ｉ ｍ ｆ Ｐ ｔ ｈ Ｐ ｒｏ ｔ ｃ ｉ ｎ ｍ ｒ ｖｄ ｇ ｒｔ ｈ ｏ ｉｃ ｅ ｉ ｄ Ｄｅ ｅ ｔｏ Ｚ ＥＮＧ Ｓ ｕ ｕ ｈｈａ
（ ｎ ｎ Ｒａｌ ｙ Ｃｏｌｇ ｆＳ ｉｎ ｅ ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ 。 Ｚ ｕ ｈ ｕ Ｈｕ ａ ２ ０ Ｈｕ ａ ｉ ｗａ ｌ ｅ ｏ ｃｅ ｃ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｚ ｏ ｎ ｎ ４１ ０ ３，Ｃｈｎ ） ｉａ
图１ 自相关基音检测算法流程图
ｌ
取样与分 帧 ： 取样 是指从语 音信号 中取 出一部 分 进 行分析 ， 一般取样 点为 帧长的整数倍 。基音 的准周
期性 要求对 语音信 号采用短 时分析 ， 需要 把语音信 号
只能采用短 时平 均方法估计 该周期 ， 这个过 程也称为
基 音 检 测 （ ｉ ｈＤ ｔ ｔ ｎ 。 基 音 检 测 的 方 法 主 要 有 Ｐｔ ｅ ｃｉ ） ｃ ｅ ｏ
音段 ， 以浊 音段 的短 时能 量会 远远 大于清 音段 ， 所 据
２ 传 统 自相 关基 音检 测 算 法
２１ 自相关基音检测算法的原理［ ． ３ １ 基音周期检测 分为取 样 、 分帧 、 短时能量 分析 、 白 相关计算和基音周期估计 ， 如图 １ 所示。取样 的点数 一
此可 以判断清浊音 的起止时间 。短时能量 的计算公式
如 下
Ｅ： ∑ ［ｍ ｎ ，］ ）（一 ） （ ｎ
ｍ ＝ｎ— Ｎ ＋ ｌ
（） １
式 中 ， 帧长 ， ） 以选择海 明窗 ， Ⅳ为 Ｗ（ 可 根据 Ｅ （ ） 浊 ＞
Ｅ（ ） 清 判断 出浊音 ， 判断清浊音是基音检测 的第一步 。
般为帧长的整数倍 ， 而帧长一般选 ｌ～ ０ｎ （ ０ ｚ ５ ３ ｓ８０ ０Ｈ ， Ｉ
【 ｂ ｔａｔ ｎ ｍｐｏｅ ｐｔ ｅ ｃｉ ａ ｏｉ ｍ ｂ ｓｄ ｏ ａｔｃｒ ｌ ｉ ｕ ｃｉ ｓ ｐｏｏｅ ｎ ｈｓ ａ ｅ． Ａ ｓｒｃ】Ａ ｉ ｒｖｄ ｉ ｈ ｄ ｔ ｔ ｎ ｌ ｒｈ ａｅ ｎ ｕｏｏｒ ａ ｏ ｆｎｔ ｎ ｉ ｒｐｓｄ ｉ ｉ ｐ ｒ ｃ ｅ ｏ ｇ ｔ ｅ ｔｎ ｏ ｔ ｐ
语音 技术 ⑨＠ ＠ 响 ⑨⑨ ６＠ ＠ 润 ０ Ｕ
文章 编号 ：０ ２ ８ ８ （０ １ ０ — ０ ３ ０ １ ０ — ６ ４ ２ １ ）４ ０ ５ — ３
一
种改进 的基音周期检测 方法
曾树 华
・
论文 ・
（ 南铁路科技职 业技 术学院， 湖 湖南 株 洲 ４ ２０ ） １０ ３
【 ｙ ｗ ｒ ｓ ｉ ｈ ｐｒ ｄ ｄｔｃ ｏ ；ａ ｔ ｏｒｌｔ ｎ ｉｔ ；ｃｉｐｎ ａｅ ｉ ｈ ｓ ｏ ｉｇ Ｋｅ ｏ ｄ 】ｐｔ ｅｉ ｅｅｔ ｎ ｕｏ ｒ ａ ｏ ；ｆ ｅ ｌ ｉｇ ｗ ｖ ；ｐｔ ｍｏｔ ｎ ｃ ｏ ｉ ｃ ｅ ｉ ｌｒ ｐ ｃ ｈ
１ 引言
匮甄委Ｈ匾 圆
短时 自相 关 函数法 、 均幅度 差 函数法 、 谱解卷 积 平 倒
法 、 ｉ ｅ Ｈ ａｇ Ｈ ｌ ｔ ｕｎ 变换法 、 波变换 ｂ－ 小 等。笔者提 出一 种改 进 的基 于 自相 关 函数Baidu Nhomakorabea法 的基 音 检测 方 法 ， 在 并
分成一 段一段来 进行分 析 ， 这就 是分帧 。对 信号进行
语音是 人类相互 交流和通信 最方便 快捷 的手 段 。
人类 发音时 ， 门从 一次开启 到下一 次开启就形成 一 声
’
｛ 短时能量分析ｌ
ｉ 基音周期估计Ｈ 自 关计算ｆ 相■
个基音周期 ， 而基音 频率是基音 周期 的倒 数 。基音 频
率是一个重 要的参数 ， 因此准确 检测基音频 率具有 十 分重要 的意 义。由于基音周期” 只具有 准周期性 ， 以 所
【 摘 要 】提 出了一种改进的基于 自相关 算法的基 音周期检测方 法， 首先对信号进行 了预 滤波 ， 消除二次谐 波的影
响。计算 自相关 系数 时使用 的是削波后 的数据 ， 大大 降低 了计 算复杂度 ， 野波平滑在保 持周期 的阶跃性 的同时去
除 野波 。
【 关键 词】基音周期检测 ； 自相关 ；滤波 ；削波 ；平滑
加窗来分 帧 ， 窗长 度一般 应大于基音周期 的两倍 ， 以 所
一
般 选 择 １０ ２ ０ （ ０ ｚ １～ ０Ｔ ） ２ — ４ 点 ８０ ０Ｈ ，５ ３ Ｉ 。 ＩＳ
Ｍａ ａ 上进行仿真 ， ｔｂ ｌ 实验证 明， 准确性得到提高 。
短 时能量分析 ： 语音 信号 的大部分能量 集 中在浊
【 中图分类号】Ｔ ９２ Ｎ １
【 文献标识码 】Ａ
Ｉ ｐ ｏ ｅ Ａｌ ｏ ｉ ｍ ｆ Ｐ ｔ ｈ Ｐ ｒｏ ｔ ｃ ｉ ｎ ｍ ｒ ｖｄ ｇ ｒｔ ｈ ｏ ｉｃ ｅ ｉ ｄ Ｄｅ ｅ ｔｏ Ｚ ＥＮＧ Ｓ ｕ ｕ ｈｈａ
（ ｎ ｎ Ｒａｌ ｙ Ｃｏｌｇ ｆＳ ｉｎ ｅ ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ 。 Ｚ ｕ ｈ ｕ Ｈｕ ａ ２ ０ Ｈｕ ａ ｉ ｗａ ｌ ｅ ｏ ｃｅ ｃ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｚ ｏ ｎ ｎ ４１ ０ ３，Ｃｈｎ ） ｉａ
图１ 自相关基音检测算法流程图
ｌ
取样与分 帧 ： 取样 是指从语 音信号 中取 出一部 分 进 行分析 ， 一般取样 点为 帧长的整数倍 。基音 的准周
期性 要求对 语音信 号采用短 时分析 ， 需要 把语音信 号
只能采用短 时平 均方法估计 该周期 ， 这个过 程也称为
基 音 检 测 （ ｉ ｈＤ ｔ ｔ ｎ 。 基 音 检 测 的 方 法 主 要 有 Ｐｔ ｅ ｃｉ ） ｃ ｅ ｏ