CN1708785A - 带宽扩展装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种带宽扩展装置，包括：频谱参数计算电路(100)，对窄带输入信号计算频谱参数；系数计算电路(130)，输入频谱参数并将其转换为带宽扩展了的信号的系数；增益电路(140)，从增益调节电路(210)输入增益，并在噪声生成电路(120)的输出信号上乘以增益后输出给合成滤波器电路(170)；合成滤波器电路(170)，使来自增益电路(140)的信号通过利用系数计算电路(130)的系数构成的合成滤波器，从而输出扩展带宽用的高频信号y(n)；采样频率转换电路(180)，输入窄带输入信号x(n)，并输出将其上采样到预定采样频率上的信号s(n)；加法器(190)，相加高频信号y(n)和信号s(n)来输出带宽扩展信号。

Description

带宽扩展装置及方法
技术领域
本发明涉及一种通过输入窄带信号并输出扩展了输入信号频率带宽的带宽扩展信号来改善听觉音质的带宽扩展装置及方法。
背景技术
已知有不是从发送侧传送用于频带扩展的辅助信息，而是将通过低比特率编码并再现的声音信号的频带在接收侧进行扩展的方式(例如，非专利文献1)。
非专利文献1：P.Jax，P.Vary，“Wideband extension of telephonespeech using hidden markov model”，Proc.IEEE Speech Coding Workshop，pp.133-135，2000。
在这种以往的方式中，在接收侧使用HMM(Hidden Markov Model：隐马尔科夫模型)搜索进行了带宽扩展后的滤波器系数。
而另一方面，对于窄带的输入信号，还没有有关直接对其进行扩展带宽的处理的先例。
在上述文献1的以往的方法中，需要进行宽带声音的频谱包络或滤波器系数的基于HMM的模型化，因此存在以下问题。由于需要从大量的声音数据库中预先离线确定HMM模型的参数，为此需要大量的计算时间和成本，并且在接收侧实时进行带宽扩展处理时，需要进行基于HMM模型的搜索，为此需要大量的运算。
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述问题，并提供一种对窄带的输入信号直接扩展频率带宽的带宽扩展装置及方法。此外，本发明的另一目的是提供一种与以往方式相比，用较少的运算量就可以获得良好音质的带宽扩展声音的带宽扩展装置及方法。
本发明在至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并扩展所述输入信号的频率带宽时，计算表示所输入的所述预定带宽的输入信号的频谱特性的频谱参数，并在将该频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数，从而使用在噪声生成部生成的噪声信号、所述滤波器系数以及所输入的输入信号来进行所述带宽扩展信号的生成。
根据本发明一个方面的带宽扩展装置包括：频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数；噪声生成部，生成噪声信号；系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；增益部，向所述噪声生成部的输出赋予适当的增益；合成滤波器部，使所述增益部的输出通过使用所述滤波器系数而构成的滤波器，从而再现带宽扩展信号；该带宽扩展装置将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算来输出带宽扩展信号。
此外，根据本发明另一方面的带宽扩展装置包括：频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数；自适应码本部，至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分；噪声生成部，生成噪声信号；系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；增益部，在向所述噪声生成部的输出和所述自适应码本部的输出中的至少一个赋予适当的增益后进行加法运算，从而输出声源信号；合成滤波器部，向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器至少输入所述声源信号，从而再现带宽扩展信号；该带宽扩展装置在对所述输入信号的采样频率进行转换后加上所述合成滤波器部的输出信号并输出。
根据本发明其他方面的带宽扩展装置包括：频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数；自适应码本部，至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分；噪声生成部，生成噪声信号；系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；增益部，在向所述噪声生成部的输出和所述自适应码本部的输出中的至少一个赋予适当的增益后进行加法运算，从而输出声源信号；合成滤波器部，使用所述基音周期使所述声源信号通过基音前置滤波器，并至少将所述基音前置滤波器的输出信号输入给使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器，从而再现带宽扩展信号；该带宽扩展装置将转换了在对所述输入信号的采样频率进行转换后加上所述合成滤波器部的输出信号并输出。
根据本发明的带宽扩展装置，也可以是包括将自适应码本部的输出作为输入的低通滤波器的结构。
此外，根据本发明的带宽扩展装置也可以是如下结构：利用向所述系数施加权重而得的加权系数来构成后置滤波器，使所述合成滤波器部的输出信号通过所述后置滤波器，从而再现带宽扩展信号。
本发明一个方面的方法包括：
(A01)至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
(A02)在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
(A03)向在噪声生成部生成的噪声信号赋予增益的步骤；
(A04)使被赋予所述增益的信号通过使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器，从而再现带宽扩展信号的步骤；
(A05)将转换了所述输入信号(窄带输入信号)的采样频率的信号与所述合成滤波器的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
本发明另一方面的方法包括：
(A11)至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
(A12)至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分的步骤；
(A13)在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
(A14)在向来自噪声生成部的噪声信号和所述自适应码本成分中的至少一个赋予增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
(A15)向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器至少输入所述声源信号来再现带宽扩展信号的步骤；和
(A16)将转换了所述输入信号(窄带输入信号)的采样频率的信号与所述合成滤波器的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
本发明又一方面的方法包括：
(A21)至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
(A22)至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分的步骤；
(A23)在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
(A24)在向来自噪声生成部的噪声信号和所述自适应码本成分中的至少一个赋予增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
(A25)使用所述基音周期对所述声源信号进行前置滤波处理的步骤；
(A26)向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器至少输入所述声源信号来再现带宽扩展信号的步骤；和
(A27)将转换了所述输入信号(窄带输入信号)的采样频率的信号与所述合成滤波器的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
本发明再一方面的方法包括：
(A31)至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
(A32)至少从所述输入信号计算基音周期，并使用基音周期生成周期信号的步骤；
(A33)在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
(A34)在向来自噪声生成部的噪声信号和所述周期信号中的至少一个赋予适当的增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
(A35)向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器至少输入所述声源信号来再现带宽扩展信号的步骤；和
(A36)将转换了所述输入信号(窄带输入信号)的采样频率的信号与所述合成滤波器的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
本发明其他方面的方法包括：
(A41)至少输入预先确定的预定带宽的输入信号(窄带输入信号)，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
(A42)至少从所述输入信号计算基音周期，并使用基音周期生成周期信号的步骤；
(A43)在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
(A44)在向来自噪声生成部的噪声信号和所述周期信号中的至少一个赋予增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
(A45)使用所述基音周期对所述声源信号进行前置滤波处理的步骤；
(A46)向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器至少输入所述前置滤波处理结果信号来再现带宽扩展信号的步骤；和
(A47)将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
在本发明的方法中，也可以包括对所述自适应码本成分进行低通滤波处理，从而使预定截止频率以下的频率成分通过的步骤。
在本发明的方法中，也可以包括使所述合成滤波器的输出信号通过下述后置滤波器来再现带宽扩展信号的步骤，其中所述后置滤波器是利用向所述系数施加权重而得的加权系数构成的。
本发明具有如下效果：即，对于窄带(例如4kHz)的输入信号，通过运算量较少的处理生成高频信号，并使其与转换了窄带输入信号的采样频率的信号进行加法运算，从而生成带宽扩展信号(例如7kHz)。
此外，本发明具有如下效果：即，基于高频部分的过去的声源信号，利用从窄带输入信号计算出的延迟来生成自适应码本信号，并向其乘上适当增益后与噪声信号进行加法运算，从而能够例如母音那样在高频部分的信号需要周期性时，生成音质良好的带宽扩展信号。
此外，本发明还具有如下效果：即，利用延迟对声源信号使用前置滤波器，或者向来自系数计算电路的系数进行加权后使用后置滤波器，从而可以生成音质更好的带宽扩展信号。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的结构示意图；
图2是本发明第二实施方式的结构示意图；
图3是本发明第三实施方式的结构示意图；
图4是本发明第四实施方式的结构示意图；
图5是本发明第五实施方式的结构示意图；
图6是本发明第二实施方式的变形例的示意图。
具体实施方式
为了更详细地叙述本发明，参照附图来说明本发明的实施方式。以下假定将4kHz带宽的窄带输入信号带宽扩展为5kHz带宽或7kHz带宽的信号。
图1是本发明带宽扩展装置的第一实施方式的结构示意图。参照图1，第一实施方式的带宽扩展装置包括频谱参数计算电路100、噪声生成电路120、系数计算电路130、增益电路140、合成滤波器电路170、采样频率转换电路180、加法器190、有声/无声判别电路200、以及增益调节电路210。
在输入窄带输入信号x(n)的带宽扩展装置中，频谱参数计算电路100将输入信号分割成帧(例如10ms)，然后对每一帧计算预定阶数P的频谱参数。这里，频谱参数是表示每帧声音信号的频谱概况的参数，在该计算中可使用公知的LPC分析等。此外，在频谱参数计算部中，将通过LPC分析计算出的线性预测系数αi(i＝1，…P)转换成适于量化或插值的LSP参数并输出。这里，从线性预测系数向LSP的转换，例如可参照下面的论文(例如参照非专利文献2)。
非专利文献2：菅村、板仓：“線スペクトル対(LSP)音声分析合成方式による音声情報压縮”，電子通信学会論文誌(“基于线性频谱对(LSP)声音分析合成方式的声音信息压缩”，电子通信学会论文志)，J64-A，pp.599-606，1981。
系数计算电路130输入频谱参数，将其转换为进行了带宽扩展的信号的系数。在该转换中例如可使用将LSP的频率简单转换为高频率的方法、非线性转换方法、线性转换方法等公知的方法。在这里，在使用LSP参数的全部或一部分将LSP的存在频率带宽转换为高频带之后，将其转换为P阶线性预测系数，并输出给合成滤波器电路170。
噪声生成电路120生成与帧长相等的时间长度的噪声信号，并将其输出给增益电路140，其中所述噪声信号的平均振幅被标准化为预定的电平，并且频带被限制。这里，噪声信号作为一个例子使用了白色噪声，但也可以使用其它噪声信号。
有声/无声判别电路200输入窄带输入信号x(n)，并判别每一帧的信号是有声还是无声。作为有声/无声的判定，例如，例如，针对窄带输入信号x(n)，根据公式(1)计算直到预定延迟时间m为止的标准化自相关函数D(T)，求出D(T)的最大值，并且若D(T)的最大值大于预定阈值的话，就判别为有声，否则判别为无声。
D ( T ) = [ Σ N = 0 N - 1 x ( n ) x ( n - T ) ] / [ Σ N = 0 N - 1 x 2 ( n - T ) ] - - - ( 1 )
然后，有声/无声判别电路200将有声/无声判别信息输出给增益调节电路210。此外，在式(1)中，N是用于计算标准化自相关的样本数。
增益调节电路210从有声/无声判别电路200输入有声/无声判别信息，并根据有声/无声来调节赋予噪声信号的增益，并输出给增益电路140。
增益电路140从增益调节电路210输入增益，然后在噪声生成电路120的输出信号上乘以增益，输出给合成滤波器电路170。
合成滤波器电路170输入加法器160的输出信号，还从系数计算部130输入预定次数的系数来构成滤波器，从而输出带宽扩展所需的高频带信号y(n)。
采样频率转换电路180将窄带输入信号x(n)上采样(upsampling)为预定的采样频率，输出上采样后的信号s(n)。
加法器190对合成滤波器电路170的输出信号y(n)和采样频率转换电路180的输出信号s(n)进行加法运算，最后形成并输出带宽扩展了的信号。
如上结束对第一实施方式的说明。
图2是本发明第二实施方式的结构示意图。参照图2，第二实施方式的带宽扩展装置包括频谱参数计算电路100、自适应码本电路110、噪声生成电路120、系数计算电路130、增益电路340、合成滤波器电路170、采样频率转换电路180、加法器160、加法器190、有声/无声判别电路200以及增益调节电路310。在图2中，与图1相同的结构元素标注相同的参考标号。以下说明与所述第一实施方式的不同点，并适当省略与图1相同的元素的说明。本发明的第二实施方式除了图1的结构之外，还包括自适应码本电路110和加法器160。
有声/无声判别电路200输入窄带输入信号x(n)，并判别每一帧的信号是有声还是无声。作为有声/无声的判定，例如，针对窄带输入信号x(n)，根据公式(1)计算直到预定延迟时间m为止的标准化自相关函数D(T)，求出D(T)的最大值，并且若D(T)的最大值大于预定的阈值的话，就判别为有声，否则判别为无声。
此外，有声/无声判别电路200在有声部分的帧中，将使标准化自相关函数D(T)最大的T的值作为基音(pitch)周期T而提供给自适应码本电路110。
自适应码本电路110从有声/无声判别电路200输入自适应码本的延迟T，并基于过去的声源信号v(n)，根据下式(2)生成自适应码向量p(n)并输出给增益电路340。
p(n)＝v(n-T)    (2)
增益电路340从增益调节电路310输入增益，并向自适应码本电路110和噪声生成电路120中的至少一个的输出信号乘以增益，输出给加法器160。
加法器160对从增益电路340输出的两种信号进行加法运算，并将加法运算结果输出给合成滤波器电路170和自适应码本电路110。
合成滤波器电路170输入加法器160的输出信号(声源信号)，还从系数计算部130输入预定阶数的滤波器系数来构成合成滤波器，从而输出带宽扩展所需的高频带的信号y(n)。
增益调节电路310从有声/无声判别电路200输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节自适应码本信号的增益和噪声信号的增益，并提供给增益电路340。
加法器190对合成滤波器电路170的输出信号y(n)和采样频率转换电路180的输出信号s(n)进行加法运算，最后形成并输出带宽扩展了的信号。
根据本发明的第二实施方式，基于高频部分的过去的声源信号，利用从窄带输入信号计算出的延迟生成自适应码本信号，并乘上适当的增益后与噪声信号进行加法运算，从而在如母音等那样高频部分的信号需要周期性时可以生成音质良好的频带扩展信号。如上结束对第二实施方式的说明。此外，作为本发明第二实施方式的变形，如图6所示，代替图2的自适应码本电路110，也可以采用具有基音生成电路115的结构。基音生成电路115从输入信号计算出基音周期，并利用基音周期来生成周期信号后输出给增益电路340。基音生成电路115以外的结构和上述第二实施方式相同。
图3是本发明第三实施方式的结构示意图。参照图3，第三实施方式的带宽扩展装置包括频谱参数计算电路100、自适应码本电路110、噪声生成电路120、系数计算电路130、增益电路300、合成滤波器电路170、采样频率转换电路180、加法器190、有声/无声判别电路200、增益调节电路310以及基音前置滤波器400。在图3中，与图1、图2相同的元素标注相同的参考标号。以下主要说明与上述第二实施方式的不同点，适当省略与图2相同的元素的说明。
增益电路300从增益调节电路310输入增益，并向自适应码本电路110和噪声生成电路120的输出信号乘以增益后，对两种信号进行加法运算，然后将加法运算结果输出给基音前置滤波器400。
基音前置滤波器400从有声/无声判别电路200输入延迟T(基音周期)，并对声源信号v(n)根据下式(3)进行基音前置滤波后输出给合成滤波器170。
v′(n)＝v(n)+βp(n-T)    (3)
基音前置滤波器400的输出还被提供给自适应码本电路110。
合成滤波器电路170输入基音前置滤波器400的输出信号，还从系数计算电路130输入预定阶数的系数来构成滤波器，从而输出带宽扩展所需的高频带信号y(n)。
通过利用延迟对声源信号使用基音前置滤波器400，可以生成良好音质的带宽扩展信号。如上结束对第三实施方式的说明。此外，与上述第二实施方式的变形例一样，在本实施方式中当然也可以代替自适应码本电路110而使用基音生成电路。
图4是本发明第四实施方式的结构示意图。参照图4，第四实施方式的带宽扩展装置包括频谱参数计算电路100、自适应码本电路110、噪声生成电路120、系数计算电路130、增益电路340、加法器160、合成滤波器电路170、采样频率转换电路180、加法器190、有声/无声判别电路200、增益调节电路310以及低通滤波器电路500。在图4中，与图2相同的元素标注相同的参考标号。如图4所示，在第四实施方式中，在图2所示的上述第二实施方式的结构上添加了低通滤波器电路500。以下主要说明与上述第二实施方式的不同点，并适当省略与图2相同的元素的说明。
低通滤波器电路500针对自适应码本电路110的输出信号，根据：
p′(n)＝p(n)*h(n)    (4)
使预定截止频率以下的信号通过，从而输出给增益电路340。事先预定低通滤波器电路500的截止频率，例如可设为6kHz。此外，在式(4)中，h(n)表示低通滤波器的脉冲响应，符号“*”表示卷积运算。
如上结束对本发明第四实施方式的说明。此外，作为该第四实施方式的变形，与上述第二实施方式的变形例一样，也可以使用基音生成电路来代替自适应码本电路110。
图5是本发明第五实施方式的结构示意图。参照图3，第五实施方式的带宽扩展装置包括频谱参数计算电路100、自适应码本电路110、噪声生成电路120、系数计算电路130、增益电路300、合成滤波器电路170、采样频率转换电路180、加法器190、有声/无声判别电路200、增益调节电路310、基音滤波器400以及后置滤波器600。在图5中，与图3相同的元素标注相同的参考标号。如图5所示，本发明的第五实施方式除了上述第三实施方式的结构之外，还具有后置滤波器600。以下主要说明与上述第三实施方式的不同点，并适当省略与图3相同的元素的说明。
后置滤波器600从系数计算电路130输入系数(滤波器系数)，并在给系数赋予权重后，根据式(5)进行后置滤波，然后将输出输出给加法器190。
y ′ ( n ) = y ( n ) - Σ a i γ 1 i y ( n - i ) + Σ a i γ 2 i y ′ ( n - i ) - - - ( 5 )
通过使用后置滤波器600，可生成音质良好的带宽扩展信号。如上结束对第五实施方式的说明。此外，作为第四实施方式的变形，也与上述第二实施方式的变形例一样，可以使用基音发生电路来代替自适应码本电路110。
而且，也可以将各实施方式的结构组合起来，例如，将上述第五实施方式中所说明的后置滤波器用到上述第一实施方式中。在本发明中，例如也可以构成为不是仅输入一种而是输入多种预定的预定带宽信号(窄带信号)的结构。以上基于上述各实施方式来对本发明进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，其包括本领域技术人员在权利要求书的各权利要求的发明范围内能够进行的各种变形、改进是很显然的。

Claims (38)

1.一种带宽扩展装置，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并输出扩展了所述输入信号的频率带宽的带宽扩展信号，所述带宽扩展装置的特征在于，
至少包括：计算频谱参数的频谱参数计算部，其中所述频谱参数表示所输入的所述预定带宽的输入信号的频谱特性；
生成噪声信号的噪声生成部；
在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的系数计算部，
基于所述噪声信号、所述滤波器系数以及所述输入信号进行所述带宽扩展信号的生成。
2.一种带宽扩展装置，其特征在于，包括：
频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数；
噪声生成部，生成噪声信号；
系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；
增益部，向所述噪声生成部的输出赋予增益；
合成滤波器部，使所述增益部的输出信号通过使用所述滤波器系数而构成的滤波器，从而再现带宽扩展信号；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的单元。
3.如权利要求2所述的带宽扩展装置，其特征在于，
包括有声/无声判别电路，该有声/无声判别电路输入所述预定带宽的输入信号，并判别每一帧的信号是有声还是无声，
所述增益部包括：
增益调节部，输入从所述有声/无声判别电路输出的有声/无声判别信息，并根据有声/无声来调节向所述噪声生成部的输出信号赋予的增益；
增益电路，输入通过所述增益调节部调节的所述增益，并在所述噪声生成部的输出信号上乘以所述增益并输出。
4.一种带宽扩展装置，其特征在于，包括：
频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数；
自适应码本部，至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分；
噪声生成部，生成噪声信号；
系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；
增益部，在向所述噪声生成部的输出信号和所述自适应码本部的输出信号中的至少一个赋予了适当的增益后进行加法运算，从而输出声源信号；
合成滤波器部，向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器输入来自所述增益部的所述声源信号，从而再现带宽扩展信号；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的单元。
5.如权利要求4所述的带宽扩展装置，其特征在于，
包括有声/无声判别电路，该有声/无声判别电路输入所述预定带宽的输入信号并判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给构成所述自适应码本部的自适应码本电路，
所述自适应码本电路将来自所述有声/无声判别电路的延迟作为自适应码本的延迟而输入，并基于过去的声源信号生成自适应码本信号并输出；
所述增益部包括：
增益调节电路，从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述自适应码本电路的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益，并输出；
增益电路，从所述增益调节电路输入增益，并在所述自适应码本电路的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个上乘以增益并输出；
加法器，对从所述增益电路输出的两个输出信号进行加法运算，并将加法运算结果输出给所述合成滤波器和所述自适应码本电路。
6.一种带宽扩展装置，其特征在于，包括：
频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数；
自适应码本部，至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分；
噪声生成部，生成噪声信号；
系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；
增益部，在向所述噪声生成部的输出信号和所述自适应码本部的输出信号中的至少一个赋予了适当的增益后进行加法运算，从而输出声源信号；
基音前置滤波器，使用所述基音周期对来自所述增益部的所述声源信号进行滤波处理；
合成滤波器部，向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器输入所述基音前置滤波器的输出信号，从而再现带宽扩展信号；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的单元。
7.如权利要求6所述的带宽扩展装置，其特征在于，
包括有声/无声判别电路，该有声/无声判别电路输入所述预定带宽的输入信号并判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给构成所述自适应码本部的自适应码本电路和所述基音前置滤波器，
所述自适应码本电路将来自所述有声/无声判别电路的延迟作为自适应码本的延迟而输入，并基于过去的声源信号生成自适应码本信号并输出，
所述增益部包括：
增益调节电路，从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述自适应码本电路的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益，并输出；
增益电路，从所述增益调节电路输入增益，并向所述自适应码本电路的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个乘以增益，并对至少一个乘上了所述增益的两个输出信号进行加法运算，将加法运算结果输出给所述基音前置滤波器，
所述基音前置滤波器的输出信号被提供给所述合成滤波器以及所述自适应码本电路。
8.一种带宽扩展装置，其特征在于，包括：
频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数；
基音生成部，至少从所述输入信号计算基音周期，并使用基音周期生成周期信号；
噪声生成部，生成噪声信号；
系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；
增益部，在向所述噪声生成部的输出信号和所述基音生成部的输出信号中的至少一个赋予了适当的增益后进行加法运算，从而输出声源信号；
合成滤波器部，向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器输入从所述增益部输出的所述声源信号，从而再现带宽扩展信号；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的单元。
9.如权利要求8所述的带宽扩展装置，其特征在于，
包括有声/无声判别电路，该有声/无声判别电路输入所述预定带宽的输入信号并判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给所述基音生成部，
所述增益部包括：
增益调节电路，从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述基音生成部的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益，并输出；
增益电路，从所述增益调节电路输入增益，并在所述基音生成部的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个上乘以增益，并输出；
加法器，对从所述增益电路输出的两个输出信号进行加法运算，并将加法运算结果输出给所述合成滤波器。
10.一种带宽扩展装置，其特征在于，包括：
频谱参数计算部，至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数；
基音生成部，至少从所述输入信号计算基音周期，并使用基音周期生成周期信号；
噪声生成部，生成噪声信号；
系数计算部，在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数；
增益部，在向所述噪声生成部的输出信号和所述基音生成部的输出信号中的至少一个赋予了增益后进行加法运算，从而输出声源信号；
基音前置滤波器，使用所述基音周期对来自所述增益部的所述声源信号进行滤波处理；
合成滤波器部，向使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器输入所述基音前置滤波器的输出信号，从而再现带宽扩展信号；和
对转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的单元。
11.如权利要求10所述的带宽扩展装置，其特征在于，
包括有声/无声判别电路，该有声/无声判别电路输入所述预定带宽的输入信号并判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给所述基音生成部和所述基音前置滤波器，
所述增益部包括：
增益调节电路，从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述基音生成部的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益，并输出；
增益电路，从所述增益调节电路输入增益，并在所述基音生成部的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个上乘以增益，并将对两个输出信号进行加法运算所得的加法运算结果输出给所述合成滤波器。
12.如权利要求4或6所述的带宽扩展装置，其特征在于，包括将所述自适应码本部的输出信号作为输入的低通滤波器。
13.如权利要求2至12中任一项所述的带宽扩展装置，其特征在于，
向从所述系数计算部输出的滤波器系数施加权重，并利用所得的加权系数构成后置滤波器，并使所述合成滤波器部的输出信号通过所述后置滤波器，从而再现带宽扩展信号。
14.如权利要求1至13中任一项所述的带宽扩展装置，其特征在于，
对于4kHz带宽的输入信号，输出5kHz带宽或7kHz带宽的带宽扩展信号。
15.如权利要求1至14中任一项所述的带宽扩展装置，其特征在于，
所述噪声生成部生成并输出与帧长相当的噪声信号，其中所述噪声信号的平均振幅被标准化为预定的电平，并且其带宽被限制。
16.如权利要求3所述的带宽扩展装置，其特征在于，
所述有声/无声判别电路针对预定带宽的输入信号求出直到预定延迟时间的标准化自相关函数，并通过所述标准化自相关函数的最大值与预定的阈值的大小来判别有声/无声，输出所述有声/无声判别信息。
17.如权利要求5、7、9、11中任一项所述的带宽扩展装置，其特征在于，所述有声/无声判别电路针对所述预定带宽的输入信号，求出直到预定延迟时间的标准化自相关函数，并通过所述标准化自相关函数的最大值与预定的阈值的大小来判别有声/无声，从而输出所述有声/无声判别信息，并在有声部分的帧中，将使所述标准化自相关函数最大的延迟作为基音周期输出。
18.如权利要求2、4、6、8、10中任一项所述的带宽扩展装置，其特征在于，将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的单元包括：
采样频率转换电路，以预定的采样频率对所述输入信号进行上采样，并输出所上采样的信号；
加法器，输入所述采样频率转换电路的输出信号和所述合成滤波器的输出信号并对它们进行加法运算，从而将该加法运算所得的信号作为所述带宽扩展信号输出。
19.如权利要求13所述的带宽扩展装置，其特征在于，将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的单元包括：
采样频率转换电路，以预定的采样频率对所述输入信号进行上采样，并输出所上采样的信号；
加法器，输入所述采样频率转换电路的输出信号和所述后置滤波器的输出信号并对它们进行加法运算，然后将该加法运算所得的信号作为所述带宽扩展信号输出。
20.一种带宽扩展方法，其特征在于，
至少包括：当至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并扩展所述输入信号的频率带宽时，计算频谱参数的步骤，其中所述频谱参数表示所输入的所述预定带宽的输入信号的频谱特性；
在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
生成噪声信号的步骤，
使用在所述步骤中生成的所述噪声信号、所述滤波器系数以及所述输入信号进行所述带宽扩展信号的生成。
21.一种带宽扩展方法，其特征在于，包括：
至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
向在噪声生成部生成的噪声信号赋予增益的步骤；
使赋予了所述增益的信号通过使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器，从而再现带宽扩展信号的步骤；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
22.如权利要求21所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括：
通过输入所述预定带宽的输入信号的有声/无声判别电路来判别每一帧的信号是有声还是无声的步骤；
根据有声/无声的判别结果来调节向所述噪声生成部的输出信号赋予的增益的步骤；
将在所述噪声生成部的输出信号上乘以所述调节了的增益而得的信号输出给所述合成滤波器的步骤。
23.一种带宽扩展方法，其特征在于，包括：
至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分的步骤；
在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
在向来自噪声生成部的噪声信号和所述自适应码本成分中的至少一个赋予了增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
将所述声源信号输入给使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器，从而再现带宽扩展信号的步骤；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
24.如权利要求23所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括：
通过输入所述预定带宽的输入信号的有声/无声判别电路来判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给自适应码本电路的步骤；
在所述自适应码本电路中，将来自所述有声/无声判别电路的所述延迟作为自适应码本的延迟而输入，并基于过去的声源信号生成自适应码本信号并输出的步骤；
从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述自适应码本电路的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益并输出的步骤；
在所述自适应码本电路的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个上乘以所述调节了的增益并输出的步骤；
对至少一个乘上了所述增益的两个所述输出信号进行加法运算，并将加法运算结果输出给所述合成滤波器和所述自适应码本电路的步骤。
25.一种带宽扩展方法，其特征在于，包括：
至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
至少从所述输入信号计算基音周期，并基于所述基音周期与过去的声源信号来生成自适应码本成分的步骤；
在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
在向来自噪声生成部的噪声信号和所述自适应码本成分中的至少一个赋予了增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
使用所述基音周期对所述声源信号进行前置滤波处理的步骤；
将所述前置滤波处理结果输入给使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器，从而再现带宽扩展信号的步骤；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的步骤。
26.如权利要求25所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括：
通过输入所述预定带宽的输入信号的有声/无声判别电路来判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给自适应码本电路和所述基音前置滤波器的步骤；
所述自适应码本电路将来自所述有声/无声判别电路的延迟作为自适应码本的延迟而输入，并基于过去的声源信号生成自适应码本信号并输出的步骤；
从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述自适应码本电路的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益并输出的步骤；
在所述自适应码本电路的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个上乘以所述调节了的增益，并对至少一个乘上了所述增益的两个所述输出信号进行加法运算，将加法运算结果输出给所述基音前置滤波器的步骤；
所述基音前置滤波器的输出被提供给所述合成滤波器和所述自适应码本电路的步骤。
27.一种带宽扩展方法，其特征在于，包括：
至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
至少从所述输入信号计算基音周期，并使用基音周期生成周期信号的步骤；
在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
在向来自噪声生成部的噪声信号和所述周期信号中的至少一个赋予了适当的增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
将所述声源信号输入给使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器，从而再现带宽扩展信号的步骤；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤。
28.如权利要求27所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括：
通过输入所述预定带宽的输入信号的有声/无声判别电路来判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给所述基音生成部的步骤；
从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述基音生成部的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益并输出的步骤；
在所述基音生成部的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个上乘以所述调节了的增益并输出的步骤；
对所述输出的两个输出信号进行加法运算，并将加法运算结果输出给所述合成滤波器的步骤。
29.一种带宽扩展方法，其特征在于，包括：
至少输入预先确定的预定带宽的输入信号，并计算表示频谱特性的频谱参数的步骤；
至少从所述输入信号计算基音周期，并使用基音周期生成周期信号的步骤；
在将所述频谱参数的频率进行转换后求得滤波器系数的步骤；
在向来自噪声生成部的噪声信号和所述周期信号中的至少一个赋予了增益后进行加法运算，从而输出声源信号的步骤；
使用所述基音周期对所述声源信号进行前置滤波处理的步骤；
将所述前置滤波处理结果信号输入给使用所述滤波器系数而构成的合成滤波器，从而再现带宽扩展信号的步骤；和
将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算从而获得带宽扩展信号的步骤。
30.如权利要求29所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括：
通过输入所述预定带宽的输入信号的有声/无声判别电路来判别每一帧的信号是有声还是无声，并在有声部分的帧中，将通过所述有声、无声的判别所导出的预定的延迟作为基音周期提供给所述基音生成部的步骤；
从所述有声/无声判别电路输入有声/无声判别信息，并根据有声还是无声来调节所述基音生成部的输出信号的增益和所述噪声生成部的输出信号的增益的步骤；
在所述基音生成部的输出信号和所述噪声生成部的输出信号中的至少一个上乘以所述调节了的增益，并对至少一个乘上了所述增益的两个所述输出信号进行加法运算，将加法运算结果输出给所述合成滤波器的步骤。
31.如权利要求23或25所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括对所述自适应码本成分进行低通滤波处理，从而使预定截止频率以下的频率成分通过的步骤。
32.如权利要求21至31中任一项所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括使所述合成滤波器的输出信号通过使用加权系数而构成的后置滤波器，从而再现带宽扩展信号的步骤，其中所述加权系数是在所述滤波器系数上施加权重而得的。
33.如权利要求20至32中任一项所述的带宽扩展方法，其特征在于，对于4kHz带宽的输入信号，输出5kHz带宽或7kHz带宽的带宽扩展信号。
34.如权利要求20至33中任一项所述的带宽扩展方法，其特征在于，所述噪声生成部生成并输出与帧长相当的噪声信号，其中所述噪声信号的平均振幅被标准化为预定的电平，并且其带宽被限制。
35.如权利要求22所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括下述步骤，即，所述有声/无声判别电路针对所述预定带宽的输入信号求出直到预定延迟时间的标准化自相关函数，并通过所述标准化自相关函数的最大值与预定的阈值的大小来判别有声/无声，输出所述有声/无声判别信息。
36.如权利要求24、26、28、30中任一项所述的带宽扩展方法，其特征在于，包括下述步骤，即，所述有声/无声判别电路针对所述预定带宽的输入信号求出直到预定延迟时间的标准化自相关函数，并通过所述标准化自相关函数的最大值与预定的阈值的大小来判别有声/无声，输出所述有声/无声判别信息，并在有声部分的帧中，将使所述标准化自相关函数最大的延迟作为基音周期输出。
37.如权利要求21、23、25、27、29中任一项所述的带宽扩展方法，其特征在于，将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤包括：
以预定的采样频率对所述输入信号进行上采样，从而输出上采样的信号的步骤；
输入所述上采样的信号和所述合成滤波器的输出信号并对它们进行加法运算，然后将该加法运算所得的信号作为所述带宽扩展信号输出的步骤。
38.如权利要求32所述的带宽扩展方法，其特征在于，将转换了所述输入信号的采样频率的信号与所述合成滤波器部的输出信号进行加法运算，从而获得带宽扩展信号的步骤包括：
以预定的采样频率对所述输入信号进行上采样，从而输出上采样的信号的步骤；
输入所述上采样的信号和所述后置滤波器的输出信号并对它们进行加法运算，然后将该加法运算所得的信号作为所述带宽扩展信号输出的步骤。
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