[发明专利]谐波信号基频估计算法及装置

说明书

一种谐波信号基频估计算法及装置，属于信号处理领域，为了解决快速、准确提取基频，并减少频谱泄露对高频谱峰的影响的问题，技术要点包括：S1.对音频信号作常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。效果是：用常Q变换实现多分辨率谱估计，基于常Q变换谱定义折叠谐波求和谱，并将其用于初步基频筛选。通过最大后验概率法实现基频估计，其中先验概率由折叠谐波求和谱求出，似然函数由谐波谱峰与观测频谱的匹配度确定。

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及一种谐波信号基频估计算法。

背景技术

目前常用的基频估计算法包括自相关法、倒谱法、小波变换法、谐波求和法等。自相关法具有原理简单、易于实现的优点，但其计算量随着每帧信号长度成平方倍增。倒谱法在语音切换时，由于信噪比减小常导致倒谱峰严重偏离基频。小波变换法通过检测声门闭合时信号特征突变推算出基因周期，但小波变换中的多个阈值难以准确选择。谐波求和方法仅考虑到各次谐波幅度加权求和，而没有考虑到各次谐波频率可能会稍微偏离谐波整数倍，频谱泄露现象导致高频范围内信号的伪峰数量增加，及部分高频分量会被低频分量的旁瓣掩埋。

公开号为CN1342968A的中国发明专利申请公开了一种用于语音识别的高精度高分辨率基频提取方法，并具体记载了基频提取方法中具有信号分割、加窗、确定基频候选、过滤具有过低的H_per值或R_per值的步骤，最后用DP算法求基频路径。其目的是可以在时域上，对候选基频进行相关系数评测。然而，该种做法提取基频候选时，虽然可以减少DP的运算量，但是，该发明属于自相关法，仍具有计算量大，提取速度慢的缺点。

发明内容

为了解决快速、准确提取基频，并减少频谱泄露对高频谱峰的影响的问题，本发明提出了一种谐波信号基频估计算法，以提高基频提取的速度和准确性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种谐波信号基频估计算法，包括：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。

有益效果：本发明所述音频谐波信号基频估计算法，用常Q变换实现多分辨率谱估计，基于常Q变换谱定义折叠谐波求和谱，并将其用于初步基频筛选。通过最大后验概率法实现基频估计，其中先验概率由折叠谐波求和谱求出，似然函数由谐波谱峰与观测频谱的匹配度确定。

音频谐波信号基频估计是信号处理领域的一项关键技术，在语音识别、音乐信号处理、水声信号处理等方面具有重要作用，本发明提出的基频估计算法可应用到各类具有谐波结构的信号的基频估计中，提出的方法能够实现频谱多分辨率分析，提出折叠谐波求和谱作为基频的初步筛选，采用最大后验概率法估计基频。该方法充分利用频谱提供的能量、谐波性、谱匹配性等信息，实现基频估计，具有运算速度快，参数少，鲁棒性强的特点。

附图说明

图1是实施例10中的一帧音乐信号图示；

图2是实施例10中的音乐信号的常Q变换谱；

图3是实施例10中的折叠谐波求和谱；

图4是实施例10中的基频后验概率密度谱；

图5是实施例11中的时域信号图示；

图6是实施例11中的常Q变换谱；

图7是实施例11中的折叠谐波求和谱；

图8是实施例11中的基频后验概率密度谱；

图9是本发明所述方法的软件流程图。