[发明专利]谐波信号基频估计算法及装置

权利要求书

1.一种谐波信号基频估计方法，其特征在于，包括步骤：

S1.对音频谐波信号作常Q变换，得常Q变换谱；

S2.使用常Q变换谱计算得折叠谐波求和谱；

S3.由折叠谐波求和谱的谱峰初步筛选基频；

S4.建立基频候选的后验概率密度函数，根据最大后验概率准则提取并输出谐波信号基频。

2.如权利要求1所述的谐波信号基频估计方法，其特征在于，所述步骤S1中，对输入的非平稳音频谐波信号作分帧处理，然后给短时分帧信号加汉宁窗抑制旁瓣幅度，窗口长度与常Q变换的时间窗宽度一致。

3.如权利要求1所述的谐波信号基频估计方法，其特征在于，所述步骤S3中，筛选规则为选取折叠谐波求和谱中的至少前3个极大值对应的频率作为候选基频。

4.如权利要求1所述的谐波信号基频估计方法，其特征在于，步骤S1中，常Q变换谱为：

(1)式中，Q是品质因子，其为常数，N[k]为常Q变换在第k个频点对应的时间窗宽度，(1)式中，x(l,m)表示第l帧信号中的序号为m的采样点；设x₁(n),n＝0,1,....M-1，其表示长度为M，采样率为F_s的音频信号，把该音频信号截断为每段长度为N[k]的帧，若帧移为L，则第l帧信号可以表示为：

x(l,m)＝x₁(m+lL),m＝0,1,...N[k]-1

(1)式中，w_N[k](m)表示长度为N[k]的汉宁窗，即：

5.如权利要求1所述的谐波信号基频估计方法，其特征在于，折叠谐波求和谱定义为：

其中：h为谐波次数，H为最高次谐波，0＜α＜1，X_Q(k,l)为常Q变换谱，round(·)运算结果等于最近的整数，假设每倍频程取Oct个点，常Q变换分析的最低频率分量为f_min，最高频率分量为f_max，则其中ceil(·)运算结果等于正无穷方向最近的整数,常Q变换的第k个频率点对应的频率为：

6.如权利要求5所述的谐波信号基频估计方法，其特征在于，基频后验概率密度定义为：

其中：F_i,l为第l帧的第i个基频候选，上式中p(F_i,l)为第l帧第i个基频F_i,l的先验概率，定义为p(F_i,l)＝X_c(F_i,l,l)；上式中p(X_c(f_k,l)|F_i,l)量测给定基频F_i,l得到观测常Q频谱的概率。

7.如权利要求6所述的谐波信号基频估计方法，其特征在于，定义：

其中:

β＝0.03，表示第l帧常Q谱前H次谐波谱峰数量，表征第l帧前H次谐波频率范围内的总谱峰数量。

8.如权利要求7所述的谐波信号基频估计方法，其特征在于，基频估计公式为：

9.一种谐波信号基频估计装置，其特征在于，包括：

常Q变换模块，对音频谐波信号作常Q变换，得常Q变换谱；

折叠谐波求和谱计算模块，使用常Q变换谱计算得折叠谐波求和谱；

初步筛选基频模块，由折叠谐波求和谱的谱峰初步筛选基频；

谐波信号基频输出模块，建立基频候选的后验概率密度函数，根据最大后验概率准则提取并输出谐波信号基频。