JP2001100773A - 情報処理装置および方法、並びに記録媒体 - Google Patents

情報処理装置および方法、並びに記録媒体

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JP2001100773A
JP2001100773A JP27610399A JP27610399A JP2001100773A JP 2001100773 A JP2001100773 A JP 2001100773A JP 27610399 A JP27610399 A JP 27610399A JP 27610399 A JP27610399 A JP 27610399A JP 2001100773 A JP2001100773 A JP 2001100773A
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士郎 大森
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正之 西口
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    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
    • G10L19/16—Vocoder architecture

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯域拡張装置の励振源の精度を向上させ、ギ
ャップのない広帯域信号を生成する。 【解決手段】 α広帯域化部１は、狭帯域音声信号の予
測係数αNから広帯域音声信号の予測係数αWを生成す
る。オーバーサンプリング装置６は、狭帯域音声信号sn
dNをオーバーサンプルする。補間部１１は、狭帯域音声
信号の適応信号excPNから広帯域音声信号の適応信号exc
PWを生成する。ゼロ詰め部１２は、狭帯域音声信号の雑
音信号excNNから広帯域音声信号の雑音信号を生成す
る。雑音付加部１３は、広帯域音声信号のギャップとな
る雑音信号を付加し、雑音信号excNWを生成する。加算
器１４は、広帯域音声信号の適応信号excPWと雑音信号e
xcNWから広帯域信号の励振源excWを生成する。広帯域LP
C合成部４は、広帯域音声信号を生成する。帯域抑圧部
５は、広帯域音声信号のうち、狭帯域音声信号に含まれ
る周波数帯域を抑圧する。加算器７は、広帯域音声信号
とオーバーサンプルされた狭帯域音声信号から広帯域音
声信号sndWを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報処理装置およ
び方法、並びに記録媒体に関し、特に、音声信号の帯域
拡張における励振源の精度を向上させ、ギャップのない
広帯域信号を得られるようにすると共に、その演算を軽
減させることを可能にした情報処理装置および方法、並
びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】音声信号の伝送技術が、広く普及しつつ
ある。音声信号の伝送技術は、携帯電話、有線電話、ま
たはボイスレコーダなどに応用されている。従来、この
音声信号の送受信には、300Hz乃至3400Hzの狭帯域信号
が用られていたが、周波数帯域が狭いため、音質が悪い
という問題があった。そこで、この問題を解消するた
め、送信側または伝送路においては狭帯域信号を用い、
受信側が、受信した狭帯域信号を帯域拡張処理し、広帯
域信号に変換する技術が開発された。
【０００３】図１は、狭帯域音声信号を広帯域音声信号
に変換する従来の帯域拡張装置の構成を示すブロック図
である。
【０００４】α広帯域化部１は、狭帯域音声信号sndNの
狭帯域スペクトル包絡を表す予測係数αNを広帯域化
し、広帯域スペクトル包絡を表す予測係数αWとして広
帯域LPC(Linear Predictive Code)合成部４に出力す
る。尚、この予測係数αNから予測係数αWを求める方法
の詳細については、例えば、特願平9-291405に開示され
ている。
【０００５】加算器２は、狭帯域音声信号sndNに対応す
る適応信号（ピッチ成分を含む信号）excPNと雑音信号e
xcNNを加算し、狭帯域音声信号の励振源excNとしてexc
広帯域化部３に出力する。適応信号excPNおよび雑音信
号excNNは、それぞれCELP(Code Excited Linear Predic
tion)方式の符号化装置を使用した場合、それぞれ、適
応符合帳および雑音符合帳からの出力に対応するもので
ある。
【０００６】exc広帯域化部３は、入力された狭帯域音
声信号の励振源excNを、広帯域化し、広帯域音声信号の
励振源excWに変換し、広帯域LPC合成部４に出力する。
具体的には、励振源は白色雑音に近いという特性から、
各サンプル間にゼロ値を挿入することにより、エイリア
シングを発生させ、広帯域音声信号の励振源excWが生成
されている。尚、この狭帯域音声信号の励振源excNから
広帯域音声信号の励振源excWを求める方法の詳細につい
ても、例えば、上記した特願平9-291405に開示されてい
る。
【０００７】広帯域LPC合成部４は、α広帯域化部１か
ら入力された予測係数αWをフィルタ係数として、exc広
帯域化部３から入力された励振源excWをフィルタ合成
し、第１の広帯域音声信号に変換し、帯域抑圧部５に出
力する。
【０００８】帯域抑圧部５は、入力された第1の広帯域
音声信号のうち狭帯域音声信号に含まれている周波数帯
域だけを抑圧し、第2の広帯域音声信号を生成し、加算
器７に出力する。すなわち、第1の広帯域音声信号に
は、歪が含まれているので、狭帯域音声信号の持つ周波
数帯域は、オーバーサンプリング装置６から入力される
狭帯域音声信号により置き換えられる。これにより、第
1の広帯域音声信号に含まれる、元々の狭帯域音声信号
に含まれている周波数帯域分についての歪は減少するこ
とになる。
【０００９】オーバーサンプリング装置６は、入力され
る狭帯域音声信号sndNを狭帯域音声信号のサンプリング
周波数に対して、オーバーサンプルし、広帯域音声信号
のサンプリング周波数に合わせ、加算器７に出力する。
【００１０】加算器７は、帯域抑圧部５から入力された
第2の広帯域音声信号とオーバーサンプリング装置６か
ら入力された信号とを加算することにより、最終的な広
帯域音声信号sndWを生成し、出力する。
【００１１】予測係数αN、適応信号excPN、雑音信号ex
cNN、および狭帯域音声信号sndNは、全てが独立ではな
い。予測係数αNは、狭帯域音声信号sndNを線形予測分
析により求めることができ、適応信号excPNおよび雑音
信号excNNは、ピッチ分析をすることにより求めること
ができる。雑音信号excNNは、長期予測残差であり、適
応信号excPNと雑音信号excNNの和は、線形予測残差とな
る。また、狭帯域音声信号sndNは、予測係数αN、およ
び適応信号excPNと雑音信号excNNの和から、フィルタ合
成することにより求めることができる。さらに、予測係
数αN、適応信号excPN、および雑音信号excNNは、狭帯
域音声信号sndNを前処理することにより求めることもで
き、量子化されたものから求めることもできる。
【００１２】次に、従来の帯域拡張装置が、入力された
狭帯域音声信号sndNを広帯域音声信号sndWに変換する時
の動作について説明する。
【００１３】α広帯域化部１は、入力された狭帯域音声
信号の予測係数αNを、広帯域化し、広帯域音声信号の
予測係数αWとして広帯域LPC合成部４に出力する。
【００１４】加算器２は、入力された適応信号excPNお
よび雑音信号excNNを加算して、狭帯域音声信号の励振
源excNをexc広帯域化部３に出力する。exc広帯域化部３
は、入力された狭帯域音声信号の励振源excNを広帯域化
し、広帯域音声信号の励振源excWとして、広帯域LPC合
成部４に出力する。
【００１５】広帯域LPC合成部４は、入力された広帯域
音声信号の予測係数αWに基づいて広帯域音声信号の励
振源excWをフィルタ処理し、第1の広帯域音声信号を生
成し、帯域抑圧部５に出力する。帯域抑圧部５は、入力
された第1の広帯域音声信号のうち、狭帯域音声信号に
含まれる周波数帯について抑圧し、第2の広帯域音声信
号を生成し、加算器７に出力する。
【００１６】オーバーサンプリング装置６は、入力され
た狭帯域音声信号sndNを、広帯域音声信号のサンプリン
グ周波数で、オーバーサンプリングし、加算器７に出力
する。
【００１７】加算器７は、帯域抑圧部５から入力された
第2の広帯域音声信号と、オーバーサンプリング装置６
から入力されるオーバーサンプルされた信号とを加算
し、最終的な広帯域音声信号sndWを生成し、出力する。
【００１８】尚、帯域抑圧部５は、厳密に狭帯域音声信
号の持つ周波数帯域だけを抑圧するのではなく、例え
ば、低周波数帯だけを抑圧するハイパスフィルタでも良
く、また、ゲインを乗じたり、フィルタ処理を行うなど
するようにしても良い。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、本来、適応信号と雑音信号の線形和で構成さ
れている励振源を、ゼロ値を挿入することで、広帯域化
するため、その精度が、高いものではないという課題が
あった。
【００２０】また、例えば、サンプリング周波数が8kH
z、広帯域信号のサンプリング周波数が16kHz、狭帯域励
振源の周波数が、300Hz乃至3400Hzに制限されていた場
合、上記の方法では、得られる広帯域励振源の周波数帯
域は、300Hz乃至3400Hz、および4600Hz乃至7700Hzとな
り、その中間の3400Hz乃至4600Hzの周波数帯域が生成さ
れない（ギャップを生じてしまう）。このため、この広
帯域励振源は、広帯域LPC合成を行っても、その中間の3
400Hz乃至4600Hzの周波数帯域が生成されず、広帯域音
声信号が不自然になるという課題があった。
【００２１】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、音声信号の帯域拡張における励振源の精度
を向上させ、ギャップのない広帯域信号を得られるよう
にさせるものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の情報処
理装置は、狭帯域信号の第1の適応信号から第2の適応信
号を生成する第１の生成手段と、狭帯域信号の第1の雑
音信号から第2の雑音信号を生成する第２の生成手段
と、第1の生成手段により生成された第２の適応信号
と、第2の生成手段により生成された第2の雑音信号とを
合成し、広帯域信号の励振源を生成する第３の生成手段
とを備えることを特徴とする。
【００２３】前記第1の適応信号および前記第2の前記適
応信号には、ピッチ成分を含ませるようにすることがで
きる。
【００２４】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を広帯域化して生成させるようにす
ることができる。
【００２５】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を補間して生成させるようにするこ
とができる。
【００２６】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を補間し、さらに、第1の適応信号の
ピーク値となるサンプルデータの前後の１つ、または、
複数のサンプルデータを抑圧して生成させるようにする
ことができる。
【００２７】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を補間し、さらに、第1の適応信号の
サンプルデータまたはサンプルデータの絶対値につい
て、所定の値以上のものを抑圧して生成させるようにす
ることができる。
【００２８】前記第2の生成手段には、第2の雑音信号
を、第1の雑音信号を広帯域化して生成させるようにす
ることができる。
【００２９】前記第2の生成手段には、第2の雑音信号
を、第1の雑音信号に、そこに含まれない成分を持つ雑
音信号を付加して生成させるようにすることができる。
【００３０】前記第2の生成手段は、第2の雑音信号を、
第1の雑音信号を広帯域化した第2の雑音信号に、そこに
含まれない周波数帯域の成分を持つ雑音信号を付加して
生成させるようにすることができる。
【００３１】請求項１０に記載の情報処理方法は、狭帯
域信号の第1の適応信号から第2の適応信号を生成する第
１の生成ステップと、狭帯域信号の第1の雑音信号から
第2の雑音信号を生成する第２の生成ステップと、第1の
生成ステップの処理で生成された第2の適応信号と、第2
の生成ステップの処理で生成された第2の雑音信号とを
合成し、広帯域信号の励振源を生成する第３の生成ステ
ップとを含むことを特徴とする。
【００３２】請求項１１に記載の記録媒体のプログラム
は、狭帯域信号の第1の適応信号から第2の適応信号を生
成する第１の生成ステップと、狭帯域信号の第1の雑音
信号から第2の雑音信号を生成する第２の生成ステップ
と、第1の生成ステップの処理で生成された第2の適応信
号と、第2の生成ステップの処理で生成された第2の雑音
信号とを合成し、広帯域信号の励振源を生成する第３の
生成ステップとを含むことを特徴とする。
【００３３】請求項１２に記載の情報処理装置は、狭帯
域信号の第1の雑音信号から第2の雑音信号を生成する第
1の生成手段と、第1の生成手段により生成された第2の
雑音信号から、広帯域信号の励振源を直接生成する第２
の生成手段とを備えることを特徴とする。
【００３４】前記第1の生成手段は、第2の雑音信号を、
第1の雑音信号に、そこに含まれない成分を持つ雑音信
号を付加して生成させるようにすることができる。
【００３５】前記第1の生成手段は、第2の雑音信号を、
第1の雑音信号を広帯域化した第2の雑音信号に、そこに
含まれない周波数帯域の成分を持つ雑音信号を付加して
生成させるようにすることができる。
【００３６】請求項１５に記載の情報処理方法は、狭帯
域信号の第1の雑音信号から第2の雑音信号を生成する第
1の生成ステップと、第1の生成ステップの処理で生成さ
れた第2の雑音信号から、広帯域信号の励振源を直接生
成する第２の生成ステップとを含むことを特徴とする。
【００３７】請求項１６に記載の記録媒体のプログラム
は、狭帯域信号の第1の雑音信号から第2の雑音信号を生
成する第1の生成ステップと、第1の生成ステップの処理
で生成された第2の雑音信号から、広帯域信号の励振源
を直接生成する第２の生成ステップとを含むことを特徴
とする。
【００３８】請求項１７に記載の情報処理装置は、狭帯
域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出する第1
の抽出手段と、第1の抽出手段により抽出された短期予
測残差信号から長期予測を実行し、第1の適応信号およ
び第１の雑音信号を抽出する第2の抽出手段と、第2の抽
出手段により抽出された第1の適応信号から第2の適応信
号を生成する第１の生成手段と、第2の抽出手段により
抽出された第1の雑音信号から第2の雑音信号を生成する
第２の生成手段と、第1の生成手段により生成された第2
の適応信号と、第2の生成手段により生成された第2の雑
音信号とを合成し、広帯域信号の励振源を生成する第３
の生成手段とを備えることを特徴とする。
【００３９】前記第1の適応信号および前記第2の適応信
号には、ピッチ成分を含ませることができる。
【００４０】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を広帯域化して生成させるようにす
ることができる。
【００４１】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を補間して生成させるようにするこ
とができる。
【００４２】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を補間し、さらに、第1の適応信号の
ピーク値となるサンプルデータの前後の１つ、または、
複数のサンプルデータを抑圧して生成させるようにする
ことができる。
【００４３】前記第1の生成手段には、第2の適応信号
を、第1の適応信号を補間し、さらに、第1の適応信号の
サンプルデータまたはサンプルデータの絶対値につい
て、所定の値以上のものを抑圧して生成させるようにす
ることができる。
【００４４】前記第2の生成手段には、第2の雑音信号
を、第1の雑音信号を広帯域化して生成させるようにす
ることができる。
【００４５】前記第2の生成手段には、第2の雑音信号
を、第1の雑音信号に、そこに含まれない成分を持つ雑
音信号を付加して生成させるようにすることができる。
【００４６】前記第2の生成手段には、第2の前記雑音信
号を、第1の雑音信号を広帯域化した雑音信号に、そこ
に含まれない周波数帯域の成分を持つ雑音信号を付加し
て生成させるようにすることができる。
【００４７】請求項２６に記載の情報処理方法は、狭帯
域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出する第1
の抽出ステップと、第1の抽出ステップの処理で抽出さ
れた短期予測残差信号から長期予測を実行し、第1の適
応信号および第1の雑音信号を抽出する第2の抽出ステッ
プと、第2の抽出ステップの処理で抽出された第1の適応
信号から第2の適応信号を生成する第１の生成ステップ
と、第2の抽出ステップの処理で抽出された第1の雑音信
号から第2の雑音信号を生成する第２の生成ステップ
と、第1の生成ステップの処理で生成された第2の適応信
号と、第2の生成ステップの処理で生成された第2の雑音
信号とを合成し、広帯域信号の励振源を生成する第３の
生成ステップとを含むことを特徴とする。
【００４８】請求項２７に記載の記録媒体のプログラム
は、狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
する第1の抽出ステップと、第1の抽出ステップの処理で
抽出された短期予測残差信号から長期予測を実行し、第
1の適応信号および第1の雑音信号を抽出する第2の抽出
ステップと、第2の抽出ステップの処理で抽出された第1
の適応信号から第2の適応信号を生成する第１の生成ス
テップと、第2の抽出ステップの処理で抽出された第1の
雑音信号から第2の雑音信号を生成する第２の生成ステ
ップと、第1の生成ステップの処理で生成された第2の適
応信号と、第2の生成ステップの処理で生成された第2の
雑音信号とを合成し、広帯域信号の励振源を生成する第
３の生成ステップとを含むことを特徴とする。
【００４９】請求項２８に記載の情報処理装置は、狭帯
域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出する第1
の抽出手段と、第1の抽出手段により抽出された短期予
測残差信号から長期予測を実行し、第1の雑音信号を抽
出する第2の抽出手段と、第2の抽出手段により抽出され
た第1の雑音信号から第2の雑音信号を生成する第１の生
成手段と、第1の生成手段により生成された第2の雑音信
号から、広帯域信号の励振源を直接生成する第２の生成
手段とを備えることを特徴とする。
【００５０】前記第1の生成手段には、第2の雑音信号
を、第1の雑音信号に、そこに含まれない成分を持つ雑
音信号を付加して生成させるようにすることができる。
【００５１】前記第1の生成手段には、第2の雑音信号
を、第1の雑音信号を広帯域化した広帯域信号の雑音信
号に、そこに含まれない周波数帯域の成分を持つ雑音信
号を付加して生成させるようにすることができる。
【００５２】請求項３１に記載の情報処理方法は、狭帯
域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出する第1
の抽出ステップと、第1の抽出ステップの処理で抽出さ
れた短期予測残差信号から長期予測を実行し、第1の雑
音信号を抽出する第2の抽出ステップと、第2の抽出ステ
ップの処理で抽出された第1の雑音信号から第2の雑音信
号を生成する第１の生成ステップと、第1の生成ステッ
プの処理で生成された第2の雑音信号から広帯域信号の
励振源を直接生成する第２の生成ステップとを含むこと
を特徴とする。
【００５３】請求項３２に記載の記録媒体のプログラム
は、狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
する第1の抽出ステップと、第1の抽出ステップの処理で
抽出された短期予測残差信号から長期予測を実行し、第
1の雑音信号を抽出する第2の抽出ステップと、第2の抽
出ステップの処理で抽出された第1の雑音信号から第2の
雑音信号を生成する第１の生成ステップと、第1の生成
ステップの処理で生成された第2の雑音信号から広帯域
信号の励振源を直接生成する第２の生成ステップとを含
むことを特徴とする。
【００５４】請求項１に記載の情報処理装置、請求項１
０に記載の情報処理方法、および請求項１１に記載の記
録媒体においては、狭帯域信号の第1の適応信号から第2
の適応信号が生成され、狭帯域信号の第1の雑音信号か
ら第2の雑音信号が生成され、生成された第２の適応信
号と、生成された第2の雑音信号とが合成され、広帯域
信号の励振源が生成される。
【００５５】請求項１２に記載の情報処理装置、請求項
１５に記載の情報処理方法、および請求項１６に記載の
記録媒体においては、狭帯域信号の第1の雑音信号から
第2の雑音信号が生成され、生成された第2の雑音信号か
ら、広帯域信号の励振源が直接生成される。
【００５６】請求項１７に記載の情報処理装置、請求項
２６に記載の情報処理方法、および請求項２７に記載の
記録媒体においては、狭帯域信号の分析結果から短期予
測残差信号が抽出され、抽出された短期予測残差信号か
ら長期予測が実行され、第1の適応信号および第１の雑
音信号が抽出され、抽出された第1の適応信号から第2の
適応信号が生成され、抽出された第1の雑音信号から第2
の雑音信号が生成され、生成された第2の適応信号と、
生成された第2の雑音信号とが合成され、広帯域信号の
励振源が生成される。
【００５７】請求項２８に記載の情報処理装置、請求項
３１に記載の情報処理方法、および請求項３２に記載の
記録媒体においては、狭帯域信号の分析結果から短期予
測残差信号が抽出され、抽出された短期予測残差信号か
ら長期予測が実行され、第1の雑音信号が抽出され、抽
出された第1の雑音信号から第2の雑音信号が生成され、
生成された第2の雑音信号から、広帯域信号の励振源が
直接生成される。
【００５８】
【発明の実施の形態】図２は、本発明を適用した帯域拡
張装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
尚、図２以降の図面の説明においては、従来の場合と対
応する部分、または、図２以降の図面に対応する部分に
は同一の符号を付してあり、その説明は、適宜省略す
る。また、信号の記号は、従来のものと同様である。
【００５９】図２の帯域拡張装置では、図１の加算器２
およびexc広帯域化部３に代えて、補間部１１、ゼロ詰
め部１２、雑音付加部１３、および加算器１４が、新た
に設けられている。
【００６０】図２の帯域拡張装置は、入力される狭帯域
音声信号の適応信号excPNおよび雑音信号excNNを、各々
個別に広帯域化した後、これを加算することにより、広
帯域音声信号の励振源excWを生成するようにしたもので
ある。尚、厳密には、狭帯域音声信号の適応信号excPN
は、広帯域化するための処理を施しても、帯域が広がら
ない場合もあるが、以下においては、広帯域化するため
の処理を施した狭帯域音声信号の適応信号excPNは、広
帯域化した信号として扱うものとする。
【００６１】補間部１１は、入力された狭帯域音声信号
の適応信号excPNを、そのサンプリング周波数を上げ、
線形補間し、広帯域音声信号の適応信号excPWを生成
し、加算器１４に出力する。尚、補間方法は、線形補間
以外の方法でも良く、例えば、ゼロ次ホールドやスプラ
イン補間などでもよく、また、後述するゼロ詰め処理の
後線形フィルタ処理や、非線型処理などでもよい。
【００６２】ゼロ詰め部１２は、広帯域化音声信号のサ
ンプリング周波数が、入力された狭帯域音声信号の雑音
信号excNNのサンプリング周波数のｎ倍である場合、各
サンプリング値の間にｎ−1個のゼロ値を挿入し、サン
プリング周波数を合わせて、広帯域化し、第1の広帯域
音声信号の雑音信号を生成し、雑音付加部１３に出力す
る。すなわち、このゼロ値の挿入により、エイリアシン
グ成分を狭帯域音声信号の雑音信号excNNに発生させ
る。すると、狭帯域音声信号の周波数特性は、フラット
に近いため、エイリアシングもフラットに近くなり、出
力される信号は、広帯域音声信号の雑音信号excNWとし
て使用することができる。
【００６３】雑音付加部１３は、入力された第1の広帯
域音声信号の雑音信号中でギャップとなっている周波数
帯域の雑音信号を付加し、最終的な広帯域音声信号の雑
音信号excNWを生成し、加算器１４に出力する。すなわ
ち、上記ゼロ詰め部１２では、0Hz乃至ナイキスト周波
数までの狭帯域音声信号の雑音信号excNNが、フラット
ではない場合、エイリアシング成分もフラットではなく
なる。例えば、サンプリング周波数が8kHz、広帯域信号
のサンプリング周波数が16kHz、狭帯域音声信号の雑音
信号が、300Hz乃至3400Hzに制限されていた場合、１サ
ンプルおきにゼロ値を挿入すると、広帯域音声信号の雑
音信号の周波数帯域は、300Hz乃至3400Hz、および4600H
z乃至7700Hzとなり、3400Hz乃至4600Hzの周波数帯域の
雑音信号の周波数帯域が、ギャップとなる。このため、
雑音付加部１３は、このギャップとなっている3400Hz乃
至4600Hzの周波数帯域の広帯域音声信号の雑音信号を付
加する。
【００６４】加算器１４は、補間部１１から入力される
広帯域音声信号の適応信号excPWと、雑音付加部１３か
ら入力される広帯域音声信号の雑音信号excNWとを加算
し、広帯域音声信号の励振源excWとして広帯域LPC合成
部４に出力する。
【００６５】次に、図３のフローチャートを参照して、
図２の帯域拡張装置が、入力された狭帯域音声信号sndN
を広帯域音声信号sndWに変換する動作について説明す
る。
【００６６】狭帯域音声信号の予測係数αNが、α広帯
域化部１に、狭帯域音声信号の適応信号excPNおよび雑
音信号excNNが、補間部１１およびゼロ詰め部１２に、
狭帯域音声信号sndNが、オーバーサンプリング装置６
に、それぞれ入力されて処理が開始される。
【００６７】ステップＳ１において、α広帯域化部１
は、入力された狭帯域音声信号の予測係数αNを広帯域
化し、広帯域音声信号の予測係数αWを生成し、広帯域L
PC合成部４に出力する。また、オーバーサンプリング装
置６は、入力された狭帯域音声信号sndNを広帯域音声信
号のサンプリング周波数でオーバーサンプリングし、記
憶する。
【００６８】ステップＳ２において、補間部１１は、入
力された狭帯域音声信号の適応信号excPNを線形補間
し、サンプリング周波数を広帯域音声信号のサンプリン
グ周波数に合わせ、広帯域音声信号の適応信号excPWを
生成し、加算器１４に出力する。また、ゼロ詰め部１２
は、広帯域音声信号のサンプリング周波数が、入力され
た狭帯域音声信号の雑音信号excNNのサンプリング周波
数のｎ倍である場合、入力された狭帯域音声信号の雑音
信号excNNの各サンプル間にｎ−1個のゼロ値を挿入し、
広帯域化し、広帯域音声信号の雑音信号を生成し、雑音
付加部１３に出力する。雑音付加部１３は、入力された
広帯域音声信号の雑音信号に、入力された広帯域音声信
号の雑音信号のギャップとなる周波数帯域の雑音信号を
付加して、最終的な広帯域音声信号の雑音信号excNWを
生成し、加算器１４に出力する。
【００６９】ステップＳ３において、加算器１４は、入
力された広帯域音声信号の適応信号excPWと広帯域音声
信号の雑音信号excNWとを加算し、広帯域信号の励振源e
xcWを生成し、広帯域LPC合成部４に出力する。
【００７０】ステップＳ４において、広帯域LPC合成部
４は、入力された広帯域音声信号の予測係数αWをフィ
ルタ係数として、入力された帯域信号の励振源excWをフ
ィルタ処理し、第１の広帯域音声信号を生成し、帯域抑
圧部５に出力する。
【００７１】ステップＳ５において、帯域抑圧部５は、
入力された第１の広帯域音声信号の周波数帯域のうち、
狭帯域音声信号に含まれる周波数帯域の成分を抑圧し、
第２の広帯域音声信号を生成し、加算器７に出力する。
また、オーバーサンプリング装置６は、記憶しているオ
ーバーサンプルされた狭帯域信号を加算器７に出力す
る。
【００７２】ステップＳ６において、加算器７は、入力
された第２の広帯域音声信号とオーバーサンプルされた
狭帯域音声信号を加算し、最終的な広帯域音声信号sndW
を出力し、処理を終了する。
【００７３】次に、図４乃至図６を参照して、図２の狭
帯域音声信号の適応信号excPNおよび雑音信号excNNの広
帯域化手法と異なる広帯域化手法を用いた例について説
明する。
【００７４】図４に示される帯域拡張装置においては、
図２における補間部１１、ゼロ詰め部１２、および雑音
付加部１３に代えて、ピッチ広帯域化部２１、雑音付加
部２２、およびゼロ詰め部２３が、新たに設けられてお
り、それ以外の構成については図２のものと同様であ
る。
【００７５】ピッチ広帯域化部２１は、狭帯域音声信号
の適応信号excPNのピッチ成分を広帯域化し、広帯域音
声信号の適応信号excPWを生成して、加算器１４に出力
する。ピッチ広帯域化部２１の構成例としては、図５お
よび図６に示すものがある。
【００７６】図５のピッチ広帯域化部２１の補間部３１
は、入力された狭帯域音声信号の適応信号excPNを補間
処理し、サンプリング周波数を広帯域音声信号のものに
合わせ、ピーク急峻化部３２に出力する。
【００７７】ピーク急峻化部３２は、補間処理された広
帯域化音声信号の適応信号excPWのうち、所定のスレッ
シュホールド値を超えるピーク値を検出して、検出され
たピーク値の前後のサンプル値を抑圧することにより、
ピーク値を、より急峻な波形とし、後段の加算器１４に
出力する。これにより、広帯域化音声信号の適応信号ex
cPWに高域成分が発生する。
【００７８】この所定のスレッシュホールド値は、固
定、または、信号により変化するもののどちらでもよ
い。また、ピーク値の前後のサンプル値の抑圧量につい
ては、固定比率、または、信号により変動する比率でも
よく、ピーク値前後の全てのサンプル値をゼロ値に抑圧
し、パルス波形を得るようにしても良い。さらにピーク
値前後の抑圧すべきサンプル値は、１つ、または、複数
のどちらでも良い。
【００７９】図６のピッチ広帯域化部２１のゲイン調整
部４１は、入力された狭帯域音声信号の適応信号excPN
のゲインを所定の倍率で上昇させ、補間部４２に出力す
る。
【００８０】補間部４２は、図５の補間部３１と同様
に、入力された狭帯域音声信号の適応信号excPNを補間
処理し、サンプリング周波数を広帯域音声信号のものに
合わせ、クリップ部４３に出力する。
【００８１】クリップ部４３は、所定のスレッシュホー
ルド値を超えるサンプル値を検出し、検出したサンプル
値を、その所定のスレッシュホールド値に置き換えるこ
とで、波形をクリップし、後段の加算器１４に出力す
る。または、スレッシュホールド値を超える量を所定の
割合で抑圧し、スレッシュホールド値に加算する方法で
波形をクリップさせてもよい。これにより、広帯域化音
声信号の適応信号excPWに高調波成分が発生する。
【００８２】図２の雑音付加部１３は、広帯域化された
雑音信号に、ギャップとなる周波数帯を持つ広帯域音声
信号の雑音信号を付加するのに対して、図４の雑音付加
部２２は、狭帯域音声信号の雑音信号excNNに、広帯域
化後にギャップとなる周波数帯域の狭帯域音声信号の雑
音信号を付加して、フラットな狭帯域音声信号の雑音信
号を生成する。
【００８３】図２のゼロ詰め部１２は、フラットにされ
ていない狭帯域音声信号の雑音信号excNNの各サンプル
にゼロ値を挿入しているのに対して、図４のゼロ詰め部
２３は、フラットにされた狭帯域音声信号の雑音信号に
ゼロ値を挿入する。
【００８４】次に、図７のフローチャートを参照して、
図４の帯域拡張装置が、入力された狭帯域音声信号sndN
を広帯域音声信号sndWに変換する動作について説明す
る。
【００８５】狭帯域音声信号の予測係数αNが、α広帯
域化部１に、狭帯域音声信号の適応信号excPNおよび雑
音信号excNNが、ピッチ広帯域化部２１および雑音付加
部２２に、狭帯域音声信号sndNが、オーバーサンプリン
グ装置６に、入力されて処理が開始される。
【００８６】ステップＳ１１において、α広帯域化部１
は、入力された狭帯域音声信号の予測係数αNを広帯域
化し、広帯域音声信号の予測係数αNを生成し、広帯域L
PC合成部４に出力する。また、オーバーサンプリング装
置６は、入力された狭帯域音声信号sndNを広帯域音声信
号のサンプリング周波数でオーバーサンプリングし、記
憶する。
【００８７】ステップＳ１２において、ピッチ広帯域化
部２１は、入力された狭帯域音声信号の適応信号excPN
を広帯域化し、広帯域音声信号の適応信号excPWを生成
し、加算器１４に出力する。尚、ピッチ広帯域化部２１
の詳細な動作については、図８および図９のフローチャ
ートを参照して後述する。また、雑音付加部２２は、入
力された狭帯域音声信号の雑音信号excNNに、広帯域化
した後、ギャップとなる周波数帯域成分を持つ、狭帯域
音声信号の雑音信号を付加して、フラットな狭帯域音声
信号の雑音信号を生成し、ゼロ詰め部２３に出力する。
そして、ゼロ詰め部２３は、広帯域音声信号のサンプリ
ング周波数が、入力されたフラットな狭帯域音声信号の
雑音信号excNNのサンプリング周波数のｎ倍である場
合、入力された狭帯域音声信号の雑音信号excNNの各サ
ンプル間にｎ−1個のゼロ値を挿入し、広帯域化し、広
帯域音声信号の雑音信号excNWを生成し、加算器１４に
出力する。
【００８８】ステップＳ１３において、加算器１４は、
入力された広帯域音声信号の適応信号excPWと広帯域音
声信号の雑音信号excNWとを加算し、広帯域信号の励振
源excWを生成し、広帯域LPC合成部４に出力する。
【００８９】ステップＳ１４において、広帯域LPC合成
部４は、入力された広帯域音声信号の予測係数αWをフ
ィルタ係数として、入力された帯域信号の励振源excWを
フィルタ処理し、第１の広帯域音声信号を生成し、帯域
抑圧部５に出力する。
【００９０】ステップＳ１５において、帯域抑圧部５
は、入力された第１の広帯域音声信号の周波数帯域のう
ち、狭帯域音声信号に含まれる周波数帯域の成分を抑圧
し、第２の広帯域音声信号を生成し、加算器７に出力す
る。また、オーバーサンプリング装置６は、記憶してい
るオーバーサンプルされた狭帯域音声信号を加算器７に
出力する。
【００９１】ステップＳ１６において、加算器７は、入
力された第２の広帯域音声信号とオーバーサンプルされ
た狭帯域音声信号を加算し、最終的な広帯域音声信号sn
dWを出力し、処理を終了する。
【００９２】次に、図８のフローチャートを参照して、
図４のピッチ広帯域化部２１が、図５の構成となってい
たときの動作について説明する。
【００９３】ピッチ広帯域化部２１は、狭帯域音声信号
の適応信号excPNが入力されると処理を開始し、ステッ
プＳ２１において、ピッチ広帯域化部２１の補間部３１
は、補間処理を実行し、狭帯域音声信号の適応信号exc
PNのサンプリング周波数が、広帯域音声信号のサンプリ
ング周波数と異なる場合、サンプリング周波数を広帯域
音声信号のサンプリング周波数に合わせて、ピーク急峻
化部３２に出力する。
【００９４】ステップＳ２２において、ピーク急峻化部
３２は、入力された信号のうち、所定のスレッシュホー
ルド値を超えるピーク値を検出し、その前後のサンプル
値を抑圧して、広帯域音声信号の適応信号excPWを生成
し、加算器１４に出力し、処理を終了する。
【００９５】次に、図９のフローチャートを参照して、
図４のピッチ広帯域化部２１が、図６の構成となってい
たときの動作について説明する。
【００９６】ピッチ広帯域化部２１は、狭帯域音声信号
の適応信号excPNが入力されると処理を開始し、ステッ
プＳ３１において、ゲイン調整部４１は、入力された狭
帯域音声信号の適応信号excPNのゲインを所定の倍率で
上昇させ、補間部４２に出力する。
【００９７】ステップＳ３２において、補間部４２は、
入力された狭帯域音声信号の適応信号excPNを補間処理
し、サンプリング周波数を広帯域音声信号のものに合わ
せ、クリップ部４３に出力する。
【００９８】ステップＳ３３において、クリップ部４３
は、入力された信号から、所定のスレッシュホールド値
を超えるサンプル値を検出し、検出されたサンプル値
を、その所定のスレッシュホールド値に置き換えること
で、波形をクリップし、後段の加算器１４に出力し、処
理を終了する。
【００９９】次に、図１０を参照して、入力信号を狭帯
域音声信号sndNのみにした帯域拡張装置の例について説
明する。図１０の帯域拡張装置では、LPC分析部５１お
よびピッチ分析部５２が、新たに設けられている。ピッ
チ分析部５２より出力された適応信号excPNは補間部１
１に供給され、雑音信号excNNは雑音付加部２２に供給
されている。補間部１１の出力は、加算器１４に供給さ
れ、雑音付加部２２の出力は、ゼロ詰め部２３を介して
加算器１４に供給される。それ以外の装置構成は、図２
または図４の帯域拡張装置と同様のものであり、また、
動作についても同様である。
【０１００】LPC分析部５１は、入力された狭帯域音声
信号sndNを線形予測分析により短期予測分析し、予測係
数αNをα広帯域化部１に、予測残差excNをピッチ分析
部５２に、それぞれ出力する。尚、この短期予測は、線
形予測分析に限らず、PARCOR(Partial auto-Correlatio
n coefficient)分析などでも良い。
【０１０１】ピッチ分析部５２は、入力された予測残差
excNを長期予測分析する。すなわち、ピッチ分析部５２
は、入力された予測残差excNのピッチラグ分だけ離れた
過去の信号との差をとり、その残差のパワーが小さくな
るピッチラグを選ぶ。または、CELP等で良く知られるAB
S（アナリシスバイシンセシス）法が用いられる。そし
て、その残差信号を狭帯域音声信号の適応信号excPNと
して、長期予測残差信号を狭帯域音声信号の雑音信号ex
cNNとして、それぞれ、補間部１１および雑音付加部２
２に出力する。
【０１０２】次に、図１１のフローチャートを参照し
て、図１０の帯域拡張装置が、狭帯域音声信号sndNを入
力されたときの動作について説明する。
【０１０３】狭帯域音声信号sndNが入力されると処理が
開始され、ステップＳ４１において、LPC分析部５１
は、入力された狭帯域音声信号sndNを予測分析し、予測
係数αNをα広帯域化部１に、予測残差をピッチ分析部
５２に出力する。また、オーバーサンプリング装置６
は、入力された狭帯域音声信号sndNを広帯域音声信号の
サンプリング周波数でオーバーサンプリングし、記憶す
る。
【０１０４】ステップＳ４２において、α広帯域化部１
は、入力された狭帯域音声信号の予測係数αNを広帯域
化し、広帯域音声信号の予測係数αWを生成し、広帯域L
PC合成部４に出力する。
【０１０５】ステップＳ４３において、補間部１１は、
入力された狭帯域音声信号の適応信号excPNを線形補間
し、サンプリング周波数を広帯域音声信号のサンプリン
グ周波数に合わせ、広帯域音声信号の適応信号excPWを
生成し、加算器１４に出力する。また、雑音付加部２２
は、入力された狭帯域音声信号の雑音信号excNNに、広
帯域化した後、ギャップとなる周波数帯域成分を持つ、
狭帯域音声信号の雑音信号を付加して、フラットな狭帯
域音声信号の雑音信号を生成し、ゼロ詰め部２３に出力
する。そして、ゼロ詰め部２３は、広帯域音声信号のサ
ンプリング周波数が、入力されたフラットな狭帯域音声
信号の雑音信号excNNのサンプリング周波数のｎ倍であ
る場合、入力された狭帯域音声信号の雑音信号excNNの
各サンプル間にｎ−1個のゼロ値を挿入し、広帯域化
し、広帯域音声信号の雑音信号excNWを生成し、加算器
１４に出力する。
【０１０６】ステップＳ４４において、加算器１４は、
入力された広帯域音声信号の適応信号excPWと広帯域音
声信号の雑音信号excNWとを加算し、広帯域信号の励振
源excWを生成し、広帯域LPC合成部４に出力する。
【０１０７】ステップＳ４５において、広帯域LPC合成
部４は、入力された広帯域音声信号の予測係数αWをフ
ィルタ係数として、入力された帯域信号の励振源excWを
フィルタ処理し、第１の広帯域音声信号を生成し、帯域
抑圧部５に出力する。
【０１０８】ステップＳ４６において、帯域抑圧部５
は、入力された第１の広帯域音声信号の周波数帯域のう
ち、狭帯域音声信号に含まれる周波数帯域の成分を抑圧
し、第２の広帯域音声信号を生成し、加算器７に出力す
る。また、オーバーサンプリング装置６は、記憶してい
るオーバーサンプルされた狭帯域音声信号を加算器７に
出力する。
【０１０９】ステップＳ４７において、加算器７は、入
力された第２の広帯域音声信号とオーバーサンプルされ
た狭帯域音声信号を加算し、最終的な広帯域音声信号sn
dWを出力し、処理を終了する。
【０１１０】次に、図１２を参照して、入力信号とし
て、狭帯域音声信号の適応信号excPNを必要としない帯
域拡張装置の例について説明する。
【０１１１】図２および図４の帯域拡張装置において
は、入力信号として狭帯域音声信号の予測係数αN、狭
帯域音声信号の適応信号excPNおよび雑音信号excNN、並
びに狭帯域音声信号sndNに基づいて、広帯域音声信号sn
dNが生成されている。
【０１１２】一般に、音声信号のピッチ成分は、高域に
なるにしがって、強度が低下するという性質がある。従
って、広帯域LPC合成を実施するための励振源について
も、高域になるにしたがって、同様に、強度が低下する
ことが望ましいことになる。しかしながら、このピッチ
成分の強度の低下の程度を一意的に決めるには、演算が
複雑になるなどの困難がある。そこで、ピッチ成分が、
入力される狭帯域音声信号の周波数帯域のみに含まれ、
これ以外の帯域には、存在しないものと仮定する。
【０１１３】このとき、帯域抑圧部５は、入力される第
１の広帯域音声信号のうち、元の狭帯域音声信号の周波
数帯域を抑圧し、第２の広帯域音声信号として加算器７
に出力する。すると、元の狭帯域音声信号には、ピッチ
成分が含まれていないので、この第２の広帯域音声信号
にもピッチ成分が含まれないことになる。
【０１１４】さらに、第２の広帯域音声信号にピッチ成
分が含まれないということは、広帯域LPC合成の励振源
も、ピッチ成分を含まなくても良いことになる。すなわ
ち、広帯域音声信号の励振源としては、雑音信号のみで
良いことになる。
【０１１５】そこで、図１２には、狭帯域音声信号の適
応信号excPNを処理する部分を削除した帯域拡張装置が
示されている。これは、図２の補間部１１および加算器
１４を削除し、雑音付加部１３が出力する、広帯域音声
信号の雑音信号excNNを、広帯域LPC合成部４に直接供給
する（適応信号excPNと加算せずに供給する）。
【０１１６】次に、図１３のフローチャートを参照し
て、図１２の帯域拡張装置が、入力された狭帯域音声信
号sndNを広帯域音声信号sndWに変換する動作について説
明する。
【０１１７】狭帯域音声信号の予測係数αNが、α広帯
域化部１に、狭帯域音声信号の雑音信号excNNが、ゼロ
詰め部１２に、狭帯域音声信号sndNが、オーバーサンプ
リング装置６に、入力されると処理が開始される。
【０１１８】ステップＳ５１において、α広帯域化部１
は、入力された狭帯域音声信号の予測係数αNを広帯域
化し、広帯域音声信号の予測係数αWを生成し、広帯域L
PC合成部４に出力する。また、オーバーサンプリング装
置６は、入力された狭帯域音声信号sndNを広帯域音声信
号のサンプリング周波数にオーバーサンプリングし、記
憶する。
【０１１９】ステップＳ５２において、ゼロ詰め部１２
は、広帯域音声信号のサンプリング周波数が、入力され
た狭帯域音声信号の雑音信号excNNのサンプリング周波
数のｎ倍である場合、入力された狭帯域音声信号の雑音
信号excNNの各サンプル間にｎ−1個のゼロ値を挿入し、
広帯域化し、広帯域音声信号の雑音信号を生成し、雑音
付加部１３に出力する。雑音付加部１３は、入力された
広帯域音声信号の雑音信号に、入力された広帯域音声信
号の雑音信号のギャップとなる周波数帯域の成分をもつ
雑音信号を付加して、最終的な広帯域音声信号の雑音信
号excNWを生成し、これを広帯域音声信号の励振源excW
として、広帯域LPC合成部４に出力する。
【０１２０】ステップＳ５３において、広帯域LPC合成
部４は、入力された広帯域音声信号の予測係数αWをフ
ィルタ係数として、入力された帯域信号の励振源excWを
フィルタ処理し、第１の広帯域音声信号を生成し、帯域
抑圧部５に出力する。
【０１２１】ステップＳ５４において、帯域抑圧部５
は、入力された第１の広帯域音声信号の周波数帯域のう
ち、狭帯域音声信号に含まれる周波数帯域の成分を抑圧
し、第２の広帯域音声信号を生成し、加算器７に出力す
る。また、オーバーサンプリング装置６は、記憶してい
るオーバーサンプルされた狭帯域音声信号を加算器７に
出力する。
【０１２２】ステップＳ５５において、加算器７は、入
力された第２の広帯域音声信号とオーバーサンプルされ
た狭帯域音声信号を加算し、最終的な広帯域音声信号sn
dWを出力し、処理を終了する。
【０１２３】尚、図１０のLPC分析部５１およびピッチ
分析部５２は、図４または図１２の帯域拡張装置に設け
るようにしても良い。また、図２，４，１０の例におい
て、図１２の例に示したように、狭帯域音声信号の適応
信号excPNを処理する部分を削除した構成としても良
い。
【０１２４】上記の説明においては、適応信号と雑音信
号の処理手段は、独立であるため、各実施の形態に記載
したそれぞれの処理を、任意に入れ替えて、組み合わせ
るようにしても良い。
【０１２５】また、雑音信号のサンプリング周波数を上
げて、広帯域化する方法としてゼロ詰めを挙げて説明し
てきたが、これ以外の方法でも良く、例えば、全波整流
や半波整流を行うなどの処理でも良い。
【０１２６】さらに、上記の説明においては、音声信号
を用いた例について説明してきたが、音声信号以外でも
良く、例えば、映像信号などでも良く、また、周波数変
換以外の処理に応用させるようにしてもよい。
【０１２７】以上によれば、広帯域音声信号の励振源の
精度を向上させ、広帯域音声信号の音声信号の音質を向
上させることが可能となる。また、ピッチ成分が、入力
される狭帯域音声信号の周波数帯域のみに含まれ、これ
以外の帯域には、存在しない場合、狭帯域音声信号を広
帯域音声信号に変換するための装置構成および演算処理
を簡素化することが可能となる。
【０１２８】上述した一連の処理は、ハードウェアによ
り実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行
させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより
実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプロ
グラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコン
ピュータ、または、各種のプログラムをインストールす
ることで、各種の機能を実行させることが可能な、例え
ば汎用のパーソナルコンピュータなどに記録媒体からイ
ンストールされる。
【０１２９】図１４は、パーソナルコンピュータの一実
施の形態の構成を示している。パーソナルコンピュータ
のCPU１０１は、パーソナルコンピュータの動作の全体
を制御する。また、CPU１０１は、バス１０４および入
出力インターフェース１０５を介してユーザからキーボ
ードやマウスなどからなる入力部１０６から指令が入力
されると、それに対応してROM(Read Only Memory)１０
２に格納されているプログラムを実行する。あるいはま
た、CPU１０１は、ドライブ１１０に接続された磁気デ
ィスク１３１、光ディスク１３２、光磁気ディスク１３
３、または半導体メモリ１３４から読み出され、記憶部
１０８にインストールされたプログラムを、RAM(Random
Access Memory)１０３にロードして実行する。さら
に、CPU１０１は、通信部１０９を制御して、外部と通
信し、データの授受を実行する。
【０１３０】この記録媒体は、図１４に示すように、コ
ンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するた
めに配布される、プログラムが記録されている磁気ディ
スク１３１（フロッピーディスクを含む）、光ディスク
１３２（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)，DVD
（Digital Versatile Disk）を含む）、光磁気ディスク
１３３（MD（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メ
モリ１３４などよりなるパッケージメディアにより構成
されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状
態でユーザに提供される、プログラムが記録されている
ROM１０２や、記憶部１０８に含まれるハードディスク
などで構成される。
【０１３１】尚、本明細書において、記録媒体に記録さ
れるプログラムを記述するステップは、記載された順序
に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずし
も時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に
実行される処理を含むものである。
【０１３２】
【発明の効果】請求項１に記載の情報処理装置、請求項
１０に記載の情報処理方法、および請求項１１に記載の
記録媒体によれば、狭帯域信号の第1の適応信号から第2
の適応信号を生成し、狭帯域信号の第1の雑音信号から
第2の雑音信号を生成し、生成した第２の適応信号と、
生成した第2の雑音信号とを合成し、広帯域信号の励振
源を生成するようにしたので、広帯域音声信号の励振源
のギャップをなくし、広帯域音声信号の音声信号の音質
を向上させることが可能となる。
【０１３３】請求項１２に記載の情報処理装置、請求項
１５に記載の情報処理方法、および請求項１６に記載の
記録媒体によれば、狭帯域信号の第1の雑音信号から第2
の雑音信号を生成し、生成した第2の雑音信号から、広
帯域信号の励振源を直接生成するようにしたので、狭帯
域音声信号を広帯域音声信号に変換するための装置構成
および演算処理を簡素化することが可能となる。
【０１３４】請求項１７に記載の情報処理装置、請求項
２６に記載の情報処理方法、および請求項２７に記載の
記録媒体によれば、狭帯域信号の分析結果から短期予測
残差信号を抽出し、抽出した短期予測残差信号から長期
予測を実行し、第1の適応信号および第１の雑音信号を
抽出し、抽出した第1の適応信号から第2の適応信号を生
成し、抽出した第1の雑音信号から第2の雑音信号を生成
し、生成した第2の適応信号と、生成した第2の雑音信号
とを合成し、広帯域信号の励振源を生成するようにした
ので、広帯域音声信号の励振源のギャップをなくし、広
帯域音声信号の音声信号の音質を向上させることが可能
となる。
【０１３５】請求項２８に記載の情報処理装置、請求項
３１に記載の情報処理方法、および請求項３２に記載の
記録媒体によれば、狭帯域信号の分析結果から短期予測
残差信号を抽出し、抽出した短期予測残差信号から長期
予測を実行し、第1の雑音信号を抽出し、抽出した第1の
雑音信号から第2の雑音信号を生成し、生成した第2の雑
音信号から、広帯域信号の励振源を直接生成するように
したので、狭帯域音声信号を広帯域音声信号に変換する
ための装置構成および演算処理を簡素化することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の帯域拡張装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図２】本発明を適用した帯域拡張装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図３】図２の帯域拡張装置の動作を説明するフローチ
ャートである。
【図４】本発明を適用した帯域拡張装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図５】図４のピッチ広帯域化部の構成を示すブロック
図である。
【図６】図４のピッチ広帯域化部の構成を示すブロック
図である。
【図７】図４の帯域拡張装置の動作を説明するフローチ
ャートである。
【図８】図５のピッチ広帯域化部の動作を説明するフロ
ーチャートである。
【図９】図６のピッチ広帯域化部の動作を説明するフロ
ーチャートである。
【図１０】本発明を適用した帯域拡張装置の構成を示す
ブロック図である。
【図１１】図１０の帯域拡張装置の動作を説明するフロ
ーチャートである。
【図１２】本発明を適用した帯域拡張装置の構成を示す
ブロック図である。
【図１３】図１２の帯域拡張装置の動作を説明するフロ
ーチャートである。
【図１４】媒体を説明する図である。
【符号の説明】
１ α広帯域化部，２ 加算器，３ exc広帯域化部，
４ 広帯域LPC合成部，５ 帯域抑圧部，６ オーバー
サンプリング装置，７ 加算器，１１ 補間部，１２
ゼロ詰め部，１３ 雑音付加部，２１ ピッチ広帯域化
部，２２ 雑音付加部，２３ ゼロ詰め部，３１ 補間
部，３２ ピーク急峻化部，４１ ゲイン調整部，４２
補間部，４３ クリップ部，５１ LPC分析部，５２
ピッチ分析部

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 狭帯域信号の合成に用いられるパラメー
    タから広帯域信号を生成する情報処理装置において、 前記狭帯域信号の第１の適応信号から第２の適応信号を
    生成する第１の生成手段と、 前記狭帯域信号の第１の雑音信号から第２の雑音信号を
    生成する第２の生成手段と、 前記第１の生成手段により生成された前記第２の適応信
    号と、前記第２の生成手段により生成された前記第２の
    雑音信号とを合成し、前記広帯域信号の励振源を生成す
    る第３の生成手段とを備えることを特徴とする情報処理
    装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の適応信号および前記第２の前
    記適応信号は、ピッチ成分を含むことを特徴とする請求
    項１に記載の情報処理装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の生成手段は、前記第２の適応
    信号を、前記第1の適応信号を広帯域化して生成するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の生成手段は、前記第２の適応
    信号を、前記第１の適応信号を補間して生成することを
    特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  5. 【請求項５】 前記第1の生成手段は、前記第２の適応
    信号を、前記第１の適応信号を補間し、さらに、前記第
    1の適応信号のピーク値となるサンプルデータの前後の
    １つ、または、複数のサンプルデータを抑圧して生成す
    ることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の生成手段は、前記第２の適応
    信号を、前記第１の適応信号を補間し、さらに、前記第
    １の適応信号のサンプルデータまたはサンプルデータの
    絶対値について、所定の値以上のものを抑圧して生成す
    ることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
  7. 【請求項７】 前記第２の生成手段は、前記第２の雑音
    信号を、前記第１の雑音信号を広帯域化して生成するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  8. 【請求項８】 前記第２の生成手段は、前記第２の雑音
    信号を、前記第1の雑音信号に、そこに含まれない成分
    を持つ雑音信号を付加して生成することを特徴とする請
    求項７に記載の情報処理装置。
  9. 【請求項９】 前記第２の生成手段は、前記第2の雑音
    信号を、前記第1の雑音信号を広帯域化した前記第２の
    雑音信号に、そこに含まれない周波数帯域の成分を持つ
    雑音信号を付加して生成することを特徴とする請求項８
    に記載の情報処理装置。
  10. 【請求項１０】 狭帯域信号の合成に用いられるパラメ
    ータから広帯域信号を生成する情報処理装置の情報処理
    方法において、 前記狭帯域信号の第１の適応信号から第２の適応信号を
    生成する第１の生成ステップと、 前記狭帯域信号の第１の雑音信号から第２の雑音信号を
    生成する第２の生成ステップと、 前記第１の生成ステップの処理で生成された第２の適応
    信号と、前記第２の生成ステップの処理で生成された前
    記第２の雑音信号とを合成し、前記広帯域信号の励振源
    を生成する第３の生成ステップとを含むことを特徴とす
    る情報処理方法。
  11. 【請求項１１】 狭帯域信号の合成に用いられるパラメ
    ータから広帯域信号を生成する場合のプログラムであっ
    て、 前記狭帯域信号の第１の適応信号から第２の適応信号を
    生成する第１の生成ステップと、 前記狭帯域信号の第１の雑音信号から第２の雑音信号を
    生成する第２の生成ステップと、 前記第１の生成ステップの処理で生成された第２の適応
    信号と、前記第２の生成ステップの処理で生成された前
    記第２の雑音信号とを合成し、前記広帯域信号の励振源
    を生成する第３の生成ステップとを含むことを特徴とす
    るコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録され
    ている記録媒体。
  12. 【請求項１２】 狭帯域信号から広帯域信号を生成する
    情報処理装置において、 前記狭帯域信号の第１の雑音信号から第２の雑音信号を
    生成する第１の生成手段と、 前記第１の生成手段により生成された前記第２の雑音信
    号から、前記広帯域信号の励振源を直接生成する第２の
    生成手段とを備えることを特徴とする情報処理装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１の生成手段は、前記第２の雑
    音信号を、前記第１の雑音信号に、そこに含まれない成
    分を持つ雑音信号を付加して生成することを特徴とする
    請求項１２に記載の情報処理装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１の生成手段は、前記第２の雑
    音信号を、前記第１の雑音信号を広帯域化した前記第２
    の雑音信号に、そこに含まれない周波数帯域の成分を持
    つ雑音信号を付加して生成することを特徴とする請求項
    １３に記載の情報処理装置。
  15. 【請求項１５】 狭帯域信号から広帯域信号を生成する
    情報処理装置の情報処理方法において、 前記狭帯域信号の第１の雑音信号から第２の雑音信号を
    生成する第１の生成ステップと、 前記第１の生成ステップの処理で生成された前記第２の
    雑音信号から、前記広帯域信号の励振源を直接生成する
    第２の生成ステップとを含むことを特徴とする情報処理
    方法。
  16. 【請求項１６】 狭帯域信号から広帯域信号を生成する
    場合のプログラムであって、 前記狭帯域信号の第１の雑音信号から第２の雑音信号を
    生成する第１の生成ステップと、 前記第１の生成ステップの処理で生成された前記第２の
    雑音信号から、前記広帯域信号の励振源を直接生成する
    第２の生成ステップとを含むことを特徴とするコンピュ
    ータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録
    媒体。
  17. 【請求項１７】 狭帯域信号を分析し、広帯域信号を生
    成する情報処理装置において、 前記狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
    する第１の抽出手段と、 前記第１の抽出手段により抽出された前記短期予測残差
    信号から長期予測を実行し、第１の適応信号および第１
    の雑音信号を抽出する第２の抽出手段と、前記第２の抽
    出手段により抽出された前記第１の適応信号から第２の
    適応信号を生成する第１の生成手段と、 前記第２の抽出手段により抽出された前記第１の雑音信
    号から第２の雑音信号を生成する第２の生成手段と、 前記第１の生成手段により生成された前記第２の適応信
    号と、前記第２の生成手段により生成された前記第２の
    雑音信号とを合成し、広帯域信号の励振源を生成する第
    ３の生成手段とを備えることを特徴とする情報処理装
    置。
  18. 【請求項１８】 前記第１の適応信号および前記第２の
    適応信号は、ピッチ成分を含むことを特徴とする請求項
    １７に記載の情報処理装置。
  19. 【請求項１９】 前記第１の生成手段は、前記第２の適
    応信号を、前記第１の適応信号を広帯域化して生成する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の情報処理装置。
  20. 【請求項２０】 前記第１の生成手段は、前記第２の適
    応信号を、前記第1の適応信号を補間して生成すること
    を特徴とする請求項１７に記載の情報処理装置。
  21. 【請求項２１】 前記第１の生成手段は、前記第２の適
    応信号を、前記第1の適応信号を補間し、さらに、前記
    第１の適応信号のピーク値となるサンプルデータの前後
    の１つ、または、複数のサンプルデータを抑圧して生成
    することを特徴とする請求項１９に記載の情報処理装
    置。
  22. 【請求項２２】 前記第１の生成手段は、前記第２の適
    応信号を、前記第1の適応信号を補間し、さらに、前記
    第１の適応信号のサンプルデータまたはサンプルデータ
    の絶対値について、所定の値以上のものを抑圧して生成
    することを特徴とする請求項１９に記載の情報処理装
    置。
  23. 【請求項２３】 前記第２の生成手段は、前記第２の雑
    音信号を、前記第1の雑音信号を広帯域化して生成する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の情報処理装置。
  24. 【請求項２４】 前記第２の生成手段は、前記第２の雑
    音信号を、前記第1の雑音信号に、そこに含まれない成
    分を持つ雑音信号を付加して生成することを特徴とする
    請求項２３に記載の情報処理装置。
  25. 【請求項２５】 前記第２の生成手段は、前記第２の前
    記雑音信号を、前記第1の雑音信号を広帯域化した雑音
    信号に、そこに含まれない周波数帯域の成分を持つ雑音
    信号を付加して生成することを特徴とする請求項２４に
    記載の情報処理装置。
  26. 【請求項２６】 狭帯域信号を分析し、広帯域信号を生
    成する情報処理装置の情報処理方法において、 前記狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
    する第１の抽出ステップと、 前記第１の抽出ステップの処理で抽出された前記短期予
    測残差信号から長期予測を実行し、第１の適応信号およ
    び第１の雑音信号を抽出する第２の抽出ステップと、 前記第２の抽出ステップの処理で抽出された前記第1の
    適応信号から第２の適応信号を生成する第１の生成ステ
    ップと、 前記第２の抽出ステップの処理で抽出された前記第1の
    雑音信号から第２の雑音信号を生成する第２の生成ステ
    ップと、 前記第１の生成ステップの処理で生成された前記第２の
    適応信号と、前記第２の生成ステップの処理で生成され
    た前記第２の雑音信号とを合成し、広帯域信号の励振源
    を生成する第３の生成ステップとを含むことを特徴とす
    る情報処理方法。
  27. 【請求項２７】 狭帯域信号を分析し、広帯域信号を生
    成する場合のプログラムであって、 前記狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
    する第１の抽出ステップと、 前記第１の抽出ステップの処理で抽出された前記短期予
    測残差信号から長期予測を実行し、第1の適応信号およ
    び第１の雑音信号を抽出する第２の抽出ステップと、 前記第２の抽出ステップの処理で抽出された前記第１の
    適応信号から第２の適応信号を生成する第１の生成ステ
    ップと、 前記第２の抽出ステップの処理で抽出された前記第１の
    雑音信号から第２の雑音信号を生成する第２の生成ステ
    ップと、 前記第１の生成ステップの処理で生成された前記第２の
    適応信号と、前記第２の生成ステップの処理で生成され
    た前記第２の雑音信号とを合成し、広帯域信号の励振源
    を生成する第３の生成ステップとを含むことを特徴とす
    るコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録され
    ている記録媒体。
  28. 【請求項２８】 狭帯域信号を分析し、広帯域信号を生
    成する情報処理装置において、 前記狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
    する第1の抽出手段と、 前記第1の抽出手段により抽出された前記短期予測残差
    信号から長期予測を実行し、第1の雑音信号を抽出する
    第２の抽出手段と、 前記第２の抽出手段により抽出された前記第1の雑音信
    号から第２の雑音信号を生成する第１の生成手段と、 前記第1の生成手段により生成された前記第２の雑音信
    号から、広帯域信号の励振源を直接生成する第２の生成
    手段とを備えることを特徴とする情報処理装置。
  29. 【請求項２９】 前記第1の生成手段は、前記第２の雑
    音信号を、前記第1の雑音信号に、そこに含まれない成
    分を持つ雑音信号を付加して生成することを特徴とする
    請求項２８に記載の情報処理装置。
  30. 【請求項３０】 前記第１の生成手段は、前記第２の雑
    音信号を、前記第1の雑音信号を広帯域化した前記広帯
    域信号の雑音信号に、そこに含まれない周波数帯域の成
    分を持つ雑音信号を付加して生成することを特徴とする
    請求項２８に記載の情報処理装置。
  31. 【請求項３１】 狭帯域信号を分析し、広帯域信号を生
    成する情報処理装置の情報処理方法において、 前記狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
    する第1の抽出ステップと、 前記第1の抽出ステップの処理で抽出された前記短期予
    測残差信号から長期予測を実行し、第1の雑音信号を抽
    出する第２の抽出ステップと、 前記第２の抽出ステップの処理で抽出された前記第1の
    雑音信号から第２の雑音信号を生成する第１の生成ステ
    ップと、 前記第1の生成ステップの処理で生成された前記第２の
    雑音信号から広帯域信号の励振源を直接生成する第２の
    生成ステップとを含むことを特徴とする情報処理方法。
  32. 【請求項３２】 狭帯域信号を分析し、広帯域信号を生
    成する場合のプログラムであって、 前記狭帯域信号の分析結果から短期予測残差信号を抽出
    する第1の抽出ステップと、 前記第1の抽出ステップの処理で抽出された前記短期予
    測残差信号から長期予測を実行し、第１の雑音信号を抽
    出する第２の抽出ステップと、 前記第２の抽出ステップの処理で抽出された前記第1の
    雑音信号から第２の雑音信号を生成する第１の生成ステ
    ップと、 前記第1の生成ステップの処理で生成された前記第２の
    雑音信号から広帯域信号の励振源を直接生成する第２の
    生成ステップと を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な
    プログラムが記録されている記録媒体。
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