[發明專利]諧波信號基頻估計算法及裝置

有效

• 申請號: 201610044926.X
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105551501B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 張維維;李敏;許爽;董玉華
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: G10L25/18
• 分類號: G10L25/18;G10L19/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

一種諧波信號基頻估計算法及裝置，屬于信號處理領域，為了解決快速、準確提取基頻，并減少頻譜泄露對高頻譜峰的影響的問題，技術要點包括：S1.對音頻信號作常Q變換，得常Q變換譜；S2.使用常Q變換譜計算得折疊諧波求和譜；S3.由折疊諧波求和譜的譜峰初步篩選基頻；S4.建立基頻候選的后驗概率密度函數，根據最大后驗概率準則提取并輸出諧波信號基頻。效果是：用常Q變換實現多分辨率譜估計，基于常Q變換譜定義折疊諧波求和譜，并將其用于初步基頻篩選。通過最大后驗概率法實現基頻估計，其中先驗概率由折疊諧波求和譜求出，似然函數由諧波譜峰與觀測頻譜的匹配度確定。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，涉及一種諧波信號基頻估計算法。

背景技術

目前常用的基頻估計算法包括自相關法、倒譜法、小波變換法、諧波求和法等。自相關法具有原理簡單、易于實現的優點，但其計算量隨著每幀信號長度成平方倍增。倒譜法在語音切換時，由于信噪比減小常導致倒譜峰嚴重偏離基頻。小波變換法通過檢測聲門閉合時信號特征突變推算出基因周期，但小波變換中的多個閾值難以準確選擇。諧波求和方法僅考慮到各次諧波幅度加權求和，而沒有考慮到各次諧波頻率可能會稍微偏離諧波整數倍，頻譜泄露現象導致高頻范圍內信號的偽峰數量增加，及部分高頻分量會被低頻分量的旁瓣掩埋。

公開號為CN1342968A的中國發明專利申請公開了一種用于語音識別的高精度高分辨率基頻提取方法，并具體記載了基頻提取方法中具有信號分割、加窗、確定基頻候選、過濾具有過低的H_per值或R_per值的步驟，最后用DP算法求基頻路徑。其目的是可以在時域上，對候選基頻進行相關系數評測。然而，該種做法提取基頻候選時，雖然可以減少DP的運算量，但是，該發明屬于自相關法，仍具有計算量大，提取速度慢的缺點。

發明內容

為了解決快速、準確提取基頻，并減少頻譜泄露對高頻譜峰的影響的問題，本發明提出了一種諧波信號基頻估計算法，以提高基頻提取的速度和準確性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種諧波信號基頻估計算法，包括：S1.對音頻諧波信號作常Q變換，得常Q變換譜；S2.使用常Q變換譜計算得折疊諧波求和譜；S3.由折疊諧波求和譜的譜峰初步篩選基頻；S4.建立基頻候選的后驗概率密度函數，根據最大后驗概率準則提取并輸出諧波信號基頻。

有益效果：本發明所述音頻諧波信號基頻估計算法，用常Q變換實現多分辨率譜估計，基于常Q變換譜定義折疊諧波求和譜，并將其用于初步基頻篩選。通過最大后驗概率法實現基頻估計，其中先驗概率由折疊諧波求和譜求出，似然函數由諧波譜峰與觀測頻譜的匹配度確定。

音頻諧波信號基頻估計是信號處理領域的一項關鍵技術，在語音識別、音樂信號處理、水聲信號處理等方面具有重要作用，本發明提出的基頻估計算法可應用到各類具有諧波結構的信號的基頻估計中，提出的方法能夠實現頻譜多分辨率分析，提出折疊諧波求和譜作為基頻的初步篩選，采用最大后驗概率法估計基頻。該方法充分利用頻譜提供的能量、諧波性、譜匹配性等信息，實現基頻估計，具有運算速度快，參數少，魯棒性強的特點。

附圖說明

圖1是實施例10中的一幀音樂信號圖示；

圖2是實施例10中的音樂信號的常Q變換譜；

圖3是實施例10中的折疊諧波求和譜；

圖4是實施例10中的基頻后驗概率密度譜；

圖5是實施例11中的時域信號圖示；

圖6是實施例11中的常Q變換譜；

圖7是實施例11中的折疊諧波求和譜；

圖8是實施例11中的基頻后驗概率密度譜；

圖9是本發明所述方法的軟件流程圖。