【技术实现步骤摘要】
本专利技术的领域本专利技术涉及用于对波形信号进行分析的方法和设备及其在基音探测上的应用。另外，本专利技术还涉及用于探测语音中的基音的系统和方法。此方式，本专利技术还涉及用于探测声音信号中的句子的设备和方法。本专利技术的背景所有的声音都可被分解成一系列的简单振荡。这些简单振荡具有一个频谱和时间分布。最经常使用的波形分析方法是付里叶时频变换(FTT)。然而，FTT当被用于谐声分析和基音探测时具有其局限。谐声对于人类的听觉是非常重要的。它包括了人的语音的元音声、人的唱歌音、鸟叫声、多数的动物叫声、以及多数的音乐声。谐声不仅悦耳，而且还携带有我们所需的信息。附图说明图11以时间-能量曲线的形式显示了谐声的一个例子，它是从一个男人的元音“u”的声音中取中的。与图11所示的采用时间-能量曲线的方式不同的一种分析和描述声音的一种方法，是采用其频率-能量频谱，如利用FTT从其时间-能量曲线所获得的频谱。谐声的频谱的特点，在于它包括有若干窄峰。这表明谐声的总能量的一个很大部分集中在与这些峰相对应的频率上。另外，谐声的频谱的峰的格局在短时间内比较稳定。换言之，其主要的频率分量在频率和能量上均保持稳定。如果一段声音的频谱的峰的格局迅速地改变，则该频谱所对应的不是谐声而是噪音爆破音。由于谐声的频谱需要从一段声音(例如从一个FTT窗口)获得，它代表了该段声音的全局特征。这意味着一个频谱难于使我们检验该段声音的更为详细的特征，且探测和测量具有迅速的改变的声音(诸如爆破音)的能力因而受到了限制。谐声的时间-能量曲线(波形)具有如下特征1)首先，谐声可被分成彼此几乎相等的部分，如图...
【技术保护点】
用于分析波形信号的一种方法，包括：一个顶点探测步骤，用于探测该波形信号的波形的一组顶点；以及一个三角提取步骤，用于按照顶点探测步骤探测到的该组顶点提取一组三角。
【技术特征摘要】
1.用于分析波形信号的一种方法，包括一个顶点探测步骤，用于探测该波形信号的波形的一组顶点；以及一个三角提取步骤，用于按照顶点探测步骤探测到的该组顶点提取一组三角。2.根据权利要求1的方法，进一步包括一个平滑点计算步骤，用于根据顶点探测步骤探测到的该组顶点计算一组平滑点。3.根据权利要求2的方法，进一步包括从该组平滑点探测一组新的顶点；以及根据从该组平滑点探测到的该组新的顶点提取三角。4.根据权利要求3的方法，进一步包括根据从该组平滑点探测的顶点计算下一组平滑点。5.根据权利要求2的方法，进一步包括一个能量水平确定步骤，用于确定所提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定的值。6.根据权利要求5的方法，进一步包括如果在该能量水平确定步骤确定当前一组提取的三角的能量水平高于该预定值，根据探测到的一个当前一组顶点计算当前一组平滑点；从该当前一组平滑点探测下一组顶点；根据该下一组顶点提取下一组三角；以及如果该能量水平确定步骤确定该当前一组三角的能量水平不高于该预定值，停止计算该当前一组平滑点。7.根据权利要求1的方法，其中为每一个顶点提取一个三角。8.根据权利要求7的方法，其中一个三角具有与时间轴平行地延伸的一条底边并具有一个高度。9.根据权利要求8的方法，其中一个三角的底边的左端位于为之提取该三角的当前的顶点的左边最邻近顶点的时刻，且该三角的底边的右端位于当前顶点的右边的最邻近顶点的时刻，且该三角的高等于从当前顶点至连接该左边最邻近顶点和右边最邻近顶点的直线的投影线的长度的一半。10.根据权利要求9的方法，进一步包括一个平滑点计算步骤，用于从一组顶点计算出一组平滑点，其中为每一个顶点都计算出一个平滑点，且为一个顶点计算出的一个平滑点位于该顶点的所述投影线的大体中点处。11.根据权利要求10的方法，进一步包括从该组平滑点探测下一组顶点；以及根据从该组平滑点探测出的该下一组顶点而提取三角。12.根据权利要求9的方法，进一步包括根据该下一组顶点计算下一组平滑点。13.根据权利要求9的方法，进一步包括一个能量水平确定步骤，用于确定所提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定的值。14.根据权利要求13的方法，进一步包括如果在该能量水平确定步骤确定当前一组提取的三角的能量水平高于该预定值，根据探测到的当前一组顶点计算当前一组平滑点；从该当前一组平滑点探测下一组顶点；根据该下一组顶点提取下一组三角；以及如果该能量水平确定步骤确定该当前一组三角的能量水平不高于该预定值，停止计算该当前一组平滑点。15.根据权利要求10的方法，进一步包括一个能量水平确定步骤，用于判定所提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定的值。16.根据权利要求15的方法，进一步包括如果在该能量水平确定步骤中判定所提取的前一组三角的能量水平高于该预定的值，从前一组平滑点探测当前一组顶点；根据该当前组顶点提取一个当前一组的三角；根据该当前一组的顶点计算当前一组的平滑点；以及如果在该能量水平确定步骤判定该前一组的三角的能量水平不高于该预定值，停止探测一当前一组的顶点。17.根据权利要求13的方法，其中该能量水平确定步骤根据三角的宽度和高度确定一组三角的能量水平。18.根据权利要求13的方法，其中该能量水平确定步骤根据该组三角的最小宽度和最大高度确定一组三角的能量水平。19.根据权利要求15的方法，该能量水平确定步骤根据这些三角的宽度确定一组三角的能量水平。20.根据权利要求15的实施例，其中该能量水平确定步骤根据一组三角的宽度和高度来确定这些三角的能量水平。21.根据权利要求10的方法，进一步包括从上一组平滑点探测当前组的顶点；根据该当前组的顶点提取当前组的三角；以及根据该当前组的顶点计算当前组的平滑点。22.根据权利要求17的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角的平均宽度和高度来确定这些三角的能量水平。23.根据权利要求19的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角的平均宽度和高度来确定这些三角的能量水平。24.根据权利要求17的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角中的最小宽度和最大高度来确定这些三角的能量水平。25.根据权利要求19的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角中的最小宽度和最大高度来确定这些三角的能量水平。26.根据权利要求1-25中的任何一项的方法，进一步包括一个信号分割和选择步骤，用于把该波形信号分割成区段、选择适合于进行分析的区段、并把选定的区段送到该顶点探测装置。27.根据权利要求26的方法，其中该信号分割和选择步骤根据这些区段的能量水平来选择这些区段。28.根据权利要求1-27中的任何一项的方法，进一步包括以下步骤探测模拟信号形式的波形信号；以及把该模拟波形信号转换成数字信号。29.根据权利要求1-27中的任何一项的方法，进一步包括以下步骤从一种记录介质再现该波形信号。30.用于分析一种波形信号的一种设备，包括顶点探测装置，用于探测波形信号的波形的一组顶点；以及三角提取装置，用于根据顶点探测装置所探测到的该组顶点来提取一组三角。31.根据权利要求30的设备，包括一个平滑点计算装置，用于根据顶点探测装置探测到的该组顶点计算一组平滑点。32.根据权利要求31的设备，其中该顶点探测装置从该组平滑点探测一组顶点；且该三角提取装置根据从该组平滑点探测到的该组顶点来提取三角。33.根据权利要求32的设备，其中该平滑点计算装置根据从该组平滑点探测到的顶点来计算下一组的平滑点。34.根据权利要求31的设备，进一步包括一个能量水平确定装置，用于确定提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定的值。35.根据权利要求34的设备，其中如果该能量水平确定装置判定所提取的当前一组三角的能量水平高于该预定值，则该平滑点计算装置根据所探测到的当前的一组顶点来计算当前的一组平滑点；该顶点探测装置从从该当前一组平滑点探测下一组的顶点；且该三角提取装置根据该下一组顶点而提取下一组的三角，且如果能量水平确定装置判定该当前一组三角的能量水平不高于该DY值，则该平滑点计算装置停止计算当前一组平滑点。36.根据权利要求30的设备，其中为每一个顶点提取一个三角。37.根据权利要求36的设备，其中一个三角具有与时间轴平行地延伸的一条底边并具有一个高度。38.根据权利要求32的设备，其中一个三角的底边的左端位于为之提取该三角的当前的顶点的左边最邻近顶点的时刻，且该三角的底边的右端位于当前顶点的右边的最邻近顶点的时刻，且该三角的高度等于从当前顶点至连接该左边最邻近顶点和该右边最邻近顶点的直线的投影线的长度的一半。39.根据权利要求38的设备，进一步包括一个平滑点计算装置，用于从一组顶点计算出一组平滑点，其中该平滑点计算装置为每一个顶点都计算出一个平滑点，且为一个顶点计算出的一个平滑点位于该顶点的所述投影线的大体中点处。40.根据权利要求39的设备，其中该顶点探测装置还从该组平滑点探测下一组顶点；且该三角提取装置根据该下一组顶点而提取三角。41.根据权利要求38的设备，其中该平滑点计算装置根据该下一组顶点计算下一组平滑点。42.根据权利要求38的设备，进一步包括一个能量水平确定装置，用于判定所提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定值。43.根据权利要求42的设备，其中如果该能量水平确定装置判定所提取的当前一组三角的能量水平高于该预定值，则该平滑点计算装置根据所探测到的当前的一组顶点来计算当前的一组平滑点；该顶点探测装置从该当前一组平滑点探测下一组的顶点；且该三角提取装置根据该下一组顶点而提取下一组的三角，且如果能量水平确定装置判定该当前一组三角的能量水平不高于该预定值，则该平滑点计算装置停止计算当前一组平滑点。44.根据权利要求39的设备，进一步包括一个能量水平确定装置，用于判定所提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定值。45.根据权利要求44的设备，其中如果该能量水平确定装置判定前一组提取的三角的能量水平高于该预定值，则该顶点探测装置从前一组平滑点探测当前的一组顶点；该三角提取装置根据该当前一组顶点提取当前一组三角；且该平滑点计算装置根据该当前一组顶点而计算当前一组平滑点；且如果该能量水平确定装置判定该前一组三角的能量水平不高于该预定值，则该顶点探测装置停止探测当前一组顶点。46.根据权利要求34或42的设备，其中该能量水平确定装置根据三角的宽度和高度确定一组三角的能量水平。47.根据权利要求34或42的设备，其中该能量水平确定装置根据三角的最小宽度和最大高度确定一组三角的能量水平。48.根据权利要求44的设备，其中该能量水平确定装置根据该组三角的宽度和高度确定该组三角的能量水平。49.根据权利要求44的设备，其中该能量水平确定装置根据从当前一组顶点提取的三角的最小宽度和最大高度确定该组三角的能量水平。50.根据权利要求31或39的设备，其中该顶点探测装置从前一组平滑点探测当前一组顶点；该三角提取装置根据该当前一组顶点来提取当前一组三角；且该平滑点计算装置根据该当前一组顶点来计算当前一组平滑点。51.根据权利要求46的设备，其中该能量水平确定装置根据该组三角的平均宽度和高度来确定该组三角的能量水平。52.根据权利要求48的设备，其中该能量水平确定装置根据该组三角的平均宽度和高度来确定该组三角的能量水平。53.根据权利要求46的设备，其中该能量水平确定装置根据该组三角的最小宽度和最大高度来确定该组三角的能量水平。54.根据权利要求48的设备，其中该能量水平确定装置根据该组三角的最小宽度和最大高度来确定该组三角的能量水平。55.根据权利要求30的设备，进一步包括一个信号探测装置，用于探测模拟信号形式的波形信号；一个模拟/数字转换装置，用于把该模拟波形信号转换成数字波形信号。56.根据权利要求30的设备，进一步包括信号再现装置，用于从一个记录介质再现该波形信号。57.用于探测声音信号中的基音的一种方法，包括一个波-三角变换(WTT)步骤，用于对该声音信号进行波-三角变换；一个能量-宽度谱计算步骤，用于计算该声音信号的一个能量-宽度谱；一个候选链合峰确定步骤，用于根据所述能量-宽度谱计算步骤所计算出的该能量-宽度谱来确定一个候选链合峰；以及一个周期性确定和评价步骤，用于确定和评价所述候选链合峰中的三角的周期性。58.根据权利要求57的方法，其中该WTT步骤包括一个顶点探测步骤，用于探测该声音信号的波形的一组顶点；以及一个三角提取步骤，用于根据该顶点探测步骤探测到的该组顶点来提取一组三角。59.根据权利要求57的方法，其中该WTT步骤进一步包括一个平滑点计算步骤，用于根据该顶点探测步骤探测到的一组顶点来计算一组平滑点。60.根据权利要求57的方法，其中为每一个顶点提取一个三角，该三角具有与时间轴平行地延伸的一条底边并具有一个高度，三角的底边的左端位于为之提取该三角的当前的顶点的左边最邻近顶点的时刻，且该三角的底边的右端位于当前顶点的右边的最邻近顶点的时刻，且该三角的高度等于从当前顶点至连接该左边最邻近顶点和右边最邻近顶点的直线的投影线的长度的一半。61.根据权利要求60的方法，该WTT步骤进一步包括一个平滑点计算步骤，用于从一组顶点计算出一组平滑点，其中为每一个顶点都计算出一个平滑点，且为一个顶点计算出的一个平滑点位于该顶点的所述投影线的大体中点处。62.根据权利要求60的方法，其中该WTT步骤进一步包括一个能量水平确定步骤，用于确定所提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定值。63.根据权利要求62的方法，其中该WTT步骤进一步包括如果在该能量水平确定步骤确定当前一组提取的三角的能量水平高于该预定值，根据探测到的当前一组顶点计算当前一组平滑点；从该当前一组平滑点探测下一组顶点；根据该下一组顶点提取下一组三角；以及如果该能量水平确定步骤确定该当前一组三角的能量水平不高于该预定值，停止计算该当前一组平滑点。64.根据权利要求61的方法，其中该WTT步骤进一步包括一个能量水平确定步骤，用于判定所提取的一组三角的能量水平是否高于一个预定的值。65.根据权利要求64的方法，其中该WTT步骤进一步包括如果在该能量水平确定步骤中判定所提取的前一组三角的能量水平高于该预定的值，从前一组平滑点探测当前一组顶点；根据该当前组顶点提取当前组的三角；根据该当前组的顶点计算当前组的平滑点；以及如果在该能量水平确定步骤判定该前一组的三角的能量水平不高于该预定值，停止探测一当前组的顶点。66.根据权利要求62-65中的任何一项的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角的宽度和高度来确定该组三角的能量水平。67.根据权利要求62-65中的任何一项的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角的最小宽度和最大高度来确定该组三角的能量水平。68.根据权利要求62-65中的任何一项的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角的平均宽度和高度来确定该组三角的能量水平。69.根据权利要求62-65中的任何一项的方法，其中该能量水平确定步骤根据一组三角的最小宽度和最大高度来确定该组三角的能量水平。70.根据权利要求57-65中的任何一项的方法，其中能量-宽度谱计算步骤包括通过把具有能量-宽度谱中的一个峰所在的宽度的三角的绝对高度相加来计算该峰的能量。71.根据权利要求57-65中的任何一项的方法，其中能量-宽度谱计算步骤包括把该声音信号分割成子区段；以及为每一个子区段计算该能量-宽度谱。72.根据权利要求57-65和71中的任何一项的方法，其中能量-宽度谱计算步骤包括通过把具有相同宽度的三角的绝对高度相加，来计算该声音信号的能量-宽度谱。73.根据权利要求71的实施例，其中该能量-宽度谱计算步骤包括按照如下公式计算声音信号的一个子区段的能量-宽度谱的一个峰的能量E＝∑(Ti的高度的绝对值)×(Ti在该子区段内的宽度)/(Ti的宽度)其中Ti代表具有该子区段中的该峰所对应的宽度的三角，且求和是对Ti(i＝1，2，……)进行的。74.根据权利要求57-65和71中的任何一项的方法，其中该候选链合峰确定步骤包括通过从该能量-宽度谱选出这样的一个峰，即该峰对应于大于一个最小链合峰宽度的一个宽度且在所有对应于大于所述最小链合峰宽度的宽度的峰中具有最大的能量，并把该选出的峰作为一个候选链合峰，而确定一个候选链合峰。75.根据权利要求74的方法，其中该周期性确定和评价步骤包括判定该候选链合峰确定步骤是否确定出了一个候选链合峰。76.根据权利要求74的方法，其中当该候选链合峰确定步骤未确定出候选链合峰时，判定在该声音信号中不存在有基音。77.根据权利要求71的方法，其中该周期性确定和评价步骤包括以下步骤探测该能量-宽度谱中的候选峰；为在该候选峰探测步骤中探测到的一个候选峰构造一个候选最大高度三角链；为该候选最大高度三角链计算一个得分；以及为该候选链合峰计算一个得分。78.根据权利要求77的方法，其中探测能量-宽度谱中的候选峰的该步骤包括判定该能量-宽度谱中的一个峰的三角的宽度是否大于或等于一个最小候选峰宽度并小于等于一个最大候选峰宽度；以及判定该峰的能量水平是否大于或等于该候选链合峰的一个预定的百分比。79.根据权利要求78的方法，进一步包括以下步骤当判定该能量-宽度谱中的一个峰的三角的宽度大于或等于一个最小候选峰宽度并小于或等于一个最大候选峰宽度且该峰的能量水平大于或等于该候选链合峰的一个预定百分比时，判定该峰是一个候选峰。80.根据权利要求77的方法，进一步包括以下步骤把处于一个足够小的范围内的多个峰结合成一个峰。81.根据权利要求80的方法，其中所述足够小的范围是根据在所述范围内的最高候选峰的位置和高度来确定的。82.根据权利要求81的方法，其中所述范围随着在所述范围内探测到的最高的候选峰的高度而增大。83.根据权利要求78的方法，进一步包括以下步骤把一个峰的宽度与该候选链合峰的宽度相比较且当该峰的宽度与该候选链合峰的宽度相比不够大时把该峰排除在候选峰之外。84.根据权利要求80的方法，进一步包括把一个结合的候选峰的宽度与候选链合峰相比较且当该结合的候选峰的宽度与候选链合峰的宽度相比不够大时放弃该结合的候选峰。85.根据权利要求77的方法，其中为在候选峰探测步骤中探测到的候选峰构造一个候选最大高度三角链的步骤包括在该候选链合峰中选择一个三角-该三角在近似等于所述候选峰的宽度的一个范围内具有最大高度；在该候选链合峰中确定一些三角-这些三角中的每一个距所述具有最大高度的三角的距离近似为该候选峰的宽度的一个整数倍；用该具有最大高度的三角和在上述三角确定步骤中确定的三角构成该候选峰的候选最大高度三角链。86.根据权利要求85的方法，其中该候选最大高度三角链的该得分是根据在候选最大高度三角链中的三角的高度的一致性而计算的。87.根据权利要求86的方法，其中该候选最大高度三角链的该得分是根据该候选最大高度三角链的长度而计算的。88.根据权利要求87的方法，其中该候选最大高度三角链的该得分是根据该候选最大高度三角链中的缺少的三角的数目来计算的。89.根据权利要求77的方法，其中该候选链合峰的该得分是根据该候选链合峰中的三角的高度的一致性来计算的。90.根据权利要求77的方法，其中该候选链合峰的该得分是根据该候选链合峰的长度来计算的。91.根据权利要求77的方法，其中该候选链合峰的该得分是根据该候选链合峰中缺少...
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