JP2004151423A - 帯域拡張装置及び方法 - Google Patents
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- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/038—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation using band spreading techniques
Abstract
【解決手段】狭帯域の入力信号x(n)に対し、スペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算回路100と、スペクトルパラメータを入力し帯域拡張された信号の係数に変換する係数計算回路130と、帯域制限された雑音信号を発生させ出力する雑音発生回路120と、ゲイン調整回路210からゲインを入力し雑音発生回路120の出力信号にゲインを乗じて合成フィルタ回路170に出力するゲイン回路140と、係数計算回路130から係数を入力してフィルタを構成しゲイン回路140の信号を該フィルタに通し帯域拡張用の高域信号y(n)を出力する合成フィルタ回路170と、信号x(n)を入力し予め定められた標本化周波数にアップサンプリングした信号s(n)を出力する標本化周波数変換回路180と、合成フィルタ回路170と標本化周波数変換回路180の各出力信号を加算し帯域拡張信号を出力する加算器190を備えている。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭帯域の信号を入力し、入力信号の周波数帯域を拡張した帯域拡張化信号を出力することにより、聴感的な音質を改善する帯域拡張装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
低ビットレートで符号化して再生した音声信号の周波数帯域を、帯域拡張のための補助情報を送信側から伝送することなく、受信側で拡張させる方式が知られている(例えば、非特許文献1)。
【0003】
【非特許文献1】
P.Jax, P.Vary,”Wideband extension of telephone speech using hidden markov model”, Proc. IEEE Speech Coding Workshop, pp.133−135,2000
【0004】
この従来方式では、受信側でHMM(Hidden Markov Model)を用いて帯域拡張した後のフィルタ係数を探索している。
【0005】
一方、狭帯域の入力信号に対して、直接的に帯域を拡張化させる処理については前例がない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記文献1の従来法では、広帯域音声のスペクトル包絡やフィルタ係数のHMMによるモデル化が必要であり次のような問題点があった。あらかじめオフラインで多量の音声データベースからHMMモデルのパラメータを決定しておく必要がありこれに多大な計算時間、コストが必要であること、受信側でリアルタイムに帯域拡張処理を行う際に、HMMモデルによる探索が必要でこれに多くの演算量が必要であった。
【0007】
したがって、本発明の目的は、上述の問題を解決し、狭帯域の入力信号に対し、直接的に周波数帯域を拡張化させる帯域拡張化装置及び方法を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、従来方式に比べ、比較的少ない演算量で、良好な音質の帯域拡張音声が得られる帯域拡張装置及び方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的の少なくとも1つを達成する本発明の一つのアスペクトに係る帯域拡張装置によれば、信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、雑音信号を発生する雑音発生部と、前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、前記雑音発生部の出力に適切なゲインを与えるゲイン部と、前記ゲイン部の出力を前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに通し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、前記入力信号の標本化周波数を変換した上で前記合成フィルタ部の出力信号を加算して出力する。
【0009】
また、本発明の他のアスペクトに係る帯域拡張装置によれば、信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、雑音信号を発生する雑音発生部と、前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、前記雑音発生部の出力と前記適応コードブック部の出力の少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、前記再生信号の標本化周波数を変換した上で前記合成フィルタ部の出力信号を加算して出力する。
【0010】
本発明の他のアスペクトに係る帯域拡張装置によれば、信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、雑音信号を発生する雑音発生部と、前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、前記雑音発生部の出力と前記適応コードブック部の出力の少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、前記ピッチ周期を用いて前記音源信号に対しピッチプリフィルタを通し、前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに前記ピッチプリフィルタ出力信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、前記再生信号の標本化周波数を変換した上で前記合成フィルタ部の出力信号を加算して出力する。
【0011】
本発明の帯域拡張装置によれば、適応コードブック部の出力を入力とする低域通過型フィルタを備えた構成としてもよい。
【0012】
さらに、本発明の帯域拡張装置によれば、前記係数に重み付けを施した重み付け係数を用いてポストフィルタを構成し、前記合成フィルタ部の出力信号を前記ポストフィルタに通して帯域拡張信号を再生する構成としてもよい。
【0013】
本発明の1つのアスペクトに係る方法は、予め定められた所定の帯域の入力信号(狭帯域入力信号)を入力し、スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部で発生された雑音信号にゲインを与えるステップと、
前記ゲインが与えられた信号を、前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに通し帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号(狭帯域入力信号)の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む。
【0014】
本発明の他のアスペクトに係る方法は、予め定められた所定の帯域の入力信号(狭帯域入力信号)を入力し、スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記適応コードブック成分のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号(狭帯域入力信号)の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む。
【0015】
本発明の他のアスペクトに係る方法は、予め定められた所定の帯域の入力信号(狭帯域入力信号)を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記適応コードブック成分のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記ピッチ周期を用いて前記音源信号をピッチプリフィルタ処理するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタ処理結果を入力し、帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号(狭帯域入力信号)の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む。
【0016】
本発明のさらに他のアスペクトに係る方法は、予め定められた所定の帯域の入力信号(狭帯域入力信号)を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し、ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記周期信号のうち少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号(狭帯域入力信号)の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む。
【0017】
本発明のさらに他のアスペクトに係る方法は、予め定められた所定の帯域の入力信号(狭帯域入力信号)を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し、ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記周期信号のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記ピッチ周期を用いて、前記音源信号をピッチプリフィルタ処理するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタ処理結果信号を入力し、帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号(狭帯域入力信号)の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む。
【0018】
本発明に係る方法において、前記適応コードブック成分を低域通過フィルタ処理し、予め定められたカットオフ周波数以下の成分を通過させるステップを含むようにしてもよい。
【0019】
本発明に係る方法において、前記フィルタ係数に重み付けを施した重み付け係数を用いて構成されたポストフィルタに、前記合成フィルタの出力信号を通して帯域拡張信号を再生するステップを含むようにしてもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。以下では4kHz帯域の狭帯域入力信号を、5kHz帯域あるいは7kHz帯域の信号に帯域拡張することを想定する。
【0021】
図1は、本発明による帯域拡張装置の第1の実施の形態の構成を示す図である。図1を参照すると、第1の実施の形態の帯域拡張装置は、スペクトルパラメータ計算回路100と、雑音発生回路120と、係数計算回路130と、ゲイン回路140と、合成フィルタ回路170と、標本化周波数変換回路180と、加算器190と、有声/無声判別回路200と、ゲイン調整回路210と、を備えている。
【0022】
狭帯域入力信号x(n)を入力する帯域拡張装置において、スペクトルパラメータ計算回路100は、入力信号をフレームに分割(例えば10ms)し、フレーム毎にあらかじめ定められた次数Pのスペクトルパラメータを計算する。ここでスペクトルパラメータはフレーム毎の音声信号のスペクトル概形を表すパラメータであり、この計算には、周知のLPC分析等を用いることができる。さらにスペクトルパラメータ計算部では、LPC分析により計算された線形予測係数αi(i=1,…P)を量子化や補間に適したLSPパラメータに変換し出力する。ここで、線形予測係数からLSPへの変換は、例えば次の論文が参照される(非特許文献2)。
【0023】
【非特許文献2】
菅村、板倉:”線スペクトル対(LSP)音声分析合成方式による音声情報圧縮”、電子通信学会論文誌、J64−A、pp.599−606、1981年
【0024】
係数計算回路130は、スペクトルパラメータを入力し、帯域拡張された信号の係数に変換する。この変換には、例えば、LSPの周波数を単純に高い周波数へシフトさせる手法、非線形変換手法、線形変換手法などの周知の方法を用いることができる。ここでは、LSPパラメータの全部または一部を使用して、LSPの存在周波数帯域を高い周波数域にシフトさせた上で、次数Pの線形予測係数に変換し、合成フィルタ回路170に出力する。
【0025】
雑音発生回路120は、平均振幅があらかじめ定められたレベルに正規化され、帯域制限された雑音信号をフレーム長に等しい時間長だけ発生させ、ゲイン回路140に出力する。ここで、雑音信号としては、一例として白色雑音を用いるが、他の雑音信号を用いてもよい。
【0026】
有声/無声判別回路200は、狭帯域入力信号x(n)を入力し、フレーム毎の信号が有声か無声かを判別する。有声/無声の判定として、例えば、狭帯域入力信号x(n)に対して、あらかじめ定められた遅れ時間mまでの正規化自己相関関数D(T)を式(1)に従って計算し、D(T)の最大値を求め、D(T)の最大値があらかじめ定められたしきい値より大きければ有声、さもなければ無声と判別する。
【0027】
【0028】
そして、有声/無声判別回路200は、有声/無声判別情報をゲイン調整回路210に出力する。なお式(1)において、Nは正規化自己相関を計算するためのサンプル数である。
【0029】
ゲイン調整回路210は、有声/無声判別回路200から有声/無声判別情報を入力し、有声/無声に応じて、雑音信号に与えるゲインを調整し、ゲイン回路140に出力する。
【0030】
ゲイン回路140は、ゲイン調整回路210からゲインを入力し、雑音発生回路120の出力信号にゲインを乗じて合成フィルタ回路170に出力する。
【0031】
合成フィルタ回路170は、加算器160の出力信号を入力し、さらに係数計算部130から、予め定められた次数の係数を入力してフィルタを構成し、帯域拡張化に必要な高周波域信号y(n)を出力する。
【0032】
標本化周波数変換回路180は、狭帯域入力信号x(n)を、あらかじめ定められた標本化周波数にアップサンプリングして、アップサンプリング後の信号s(n)を出力する。
【0033】
加算器190は、合成フィルタ回路170の出力信号y(n)と、標本化周波数変換回路180の出力信号s(n)を加算し、最終的に帯域拡張された信号を形成して出力する。
【0034】
以上で第1の実施の形態の説明を終える。
【0035】
図2は、本発明の第2の実施の形態の構成を示す図である。図2を参照すると、第2の実施の形態の帯域拡張装置は、スペクトルパラメータ計算回路100と、適応コードブック回路110と、雑音発生回路120と、係数計算回路130と、ゲイン回路340と、合成フィルタ回路170と、標本化周波数変換回路180と、加算器160と、加算器190と、有声/無声判別回路200と、ゲイン調整回路310と、を備えている。図2において、図1と同一の要素には同一の参照符号が付されている。以下では、前記第1の実施の形態との相違点について説明し、図1と同一の要素の説明は、適宜省略する。本発明の第2の実施の形態は、図1の構成に加え、適応コードブック回路110と、加算器160を備えている。
【0036】
有声/無声判別回路200は、狭帯域入力信号x(n)を入力し、フレーム毎の信号が有声か無声かを判別する。有声/無声の判定として、例えば、狭帯域入力信号x(n)に対して、あらかじめ定められた遅れ時間mまでの正規化自己相関関数D(T)を式(1)に従って計算し、D(T)の最大値を求め、D(T)の最大値があらかじめ定められたしきい値より大きければ有声、さもなければ無声と判別する。
【0037】
また有声/無声判別回路200は、有声部分のフレームでは、正規化自己相関関数D(T)を最大化するTの値をピッチ周期Tとして適応コードブック回路110へ供給する。
【0038】
適応コードブック回路110は、適応コードブックの遅延Tを、有声/無声判別回路200から入力し、過去の音源信号v(n)をもとに、次式(2)に従って適応コードベクトルp(n)を発生し、ゲイン回路340に出力する。
【0039】
【0040】
ゲイン回路340は、ゲイン調整回路310からゲインを入力し、適応コードブック回路110と雑音発生回路120の少なくとも一方の出力信号にゲインを乗じて、加算器160に出力する。
【0041】
加算器160は、ゲイン回路340から出力される2種類の信号を加算し、加算結果を、合成フィルタ回路170と、適応コードブック回路110に出力する。
【0042】
合成フィルタ回路170は、加算器160の出力信号(音源信号)を入力し、さらに係数計算部130から、あらかじめ定められた次数のフィルタ係数を入力して合成フィルタを構成し、帯域拡張に必要な高周波域の信号y(n)を出力する。
【0043】
ゲイン調整回路310は、有声/無声判別回路200から有声/無声判別情報を入力し、有声か無声かに応じて、適応コードブック信号のゲインと、雑音信号のゲインを調整し、ゲイン回路340に供給する。
【0044】
加算器190は、合成フィルタ回路170の出力信号y(n)と、標本化周波数変換回路180の出力信号s(n)を加算し、最終的に帯域拡張された信号を形成して出力する。
【0045】
本発明の第2の実施の形態によれば、高い周波数部分の過去の音源信号をもとに、狭帯域入力信号から計算した遅延を用いて適応コードブック信号を発生させ適切なゲインを乗じて雑音信号と加算することにより、母音などのように、高い周波数部分の信号に周期性が必要な場合に音質の良好な帯域拡張信号を発生できる。以上で第2の実施の形態の説明を終える。なお、本発明の第2の実施の形態の変形として、図2の適応コードブック回路110のかわりに、図6に示すように、ピッチ発生回路115を備えた構成としてもよい。ピッチ発生回路115は、入力信号からピッチ周期を計算してピッチ周期にもとづき、周期信号を発生させてゲイン回路340に出力する。ピッチ発生回路115以外の構成は、前記第2の実施の形態と同様である。
【0046】
図3は、本発明の第3の実施の形態の構成を示す図である。図3を参照すると、第3の実施の形態の帯域拡張装置は、スペクトルパラメータ計算回路100と、適応コードブック回路110と、雑音発生回路120と、係数計算回路130と、ゲイン回路300と、合成フィルタ回路170と、標本化周波数変換回路180と、加算器190と、有声/無声判別回路200と、ゲイン調整回路310と、ピッチプリフィルタ400と、を備えている。図3において、図1、図2と同一の要素には同一の参照符号が付されている。以下では、主に、前記第2の実施の形態との相違点について説明し、図2と同一の要素の説明は、適宜省略する。
【0047】
ゲイン回路300は、ゲイン調整回路310からゲインを入力し、適応コードブック回路110と雑音発生回路120の出力信号にゲインを乗じて2種類の信号を加算し加算結果を、ピッチプリフィルタ400に出力する。
【0048】
ピッチプリフィルタ400は、遅延Tを有声/無声判別回路200から入力し、音源信号v(n)に対し、次式(3)にしたがってに従ってピッチプリフィルタリングを行った上で、合成フィルタ回路170に出力する。
【0049】
【0050】
ピッチプリフィルタ400の出力は、適応コードブック回路110にも供給される。
【0051】
合成フィルタ回路170は、ピッチプリフィルタ400の出力信号を入力し、さらに係数計算回路130から、あらかじめ定められた次数の係数を入力してフィルタを構成し、帯域拡張化に必要な高周波域信号y(n)を出力する。
【0052】
遅延を利用して音源信号に対しピッチプリフィルタ400を用いることで、良好な音質の帯域拡張信号を発生することができる。以上で第3の実施の形態の説明を終える。なお、前記第2の実施の形態の変形例と同様、この実施の形態においても、適応コードブック回路110のかわりに、ピッチ発生回路を用いてもよいことは勿論である。
【0053】
図4は、本発明の第4の実施の形態の構成を示す図である。図4を参照すると、第4の実施の形態の帯域拡張装置は、スペクトルパラメータ計算回路100と、適応コードブック回路110と、雑音発生回路120と、係数計算回路130と、ゲイン回路340と、加算器160と、合成フィルタ回路170と、標本化周波数変換回路180と、加算器190と、有声/無声判別回路200と、ゲイン調整回路310と、低域通過フィルタ回路500と、を備えている。図4において、図2と同一の要素には同一の参照符号が付されている。図4に示すように、第4の実施の形態では、図2に示した前記第2の実施の形態の構成に、低域通過フィルタ回路500が付加されている。以下では、主に、前記第2の実施の形態との相違点について説明し、図2と同一の要素の説明は、適宜省略する。
【0054】
低域通過フィルタ回路500は、適応コードブック回路110の出力信号に対して、
p’(n)=p(n)*h(n) (4)
により、所定のカットオフ周波数以下の信号を通過させ、ゲイン回路340に出力する。低域通過フィルタ回路500のカットオフ周波数はあらかじめ定めておき、例えば、6kHzとすることができる。なお、式(4)で、h(n)は低域通過フィルタのインパルス応答を、記号”*”は畳み込み演算を、それぞれ示す。
【0055】
以上で本発明の第4の実施の形態の説明を終える。なお、この第4の実施の形態の変形として、前記第2の実施の形態の変形例と同様にして、適応コードブック回路110のかわりに、ピッチ発生回路を用いてもよい。
【0056】
図5は、本発明の第5の実施の形態の構成を示す図である。図3を参照すると、第5の実施の形態の帯域拡張装置は、スペクトルパラメータ計算回路100と、適応コードブック回路110と、雑音発生回路120と、係数計算回路130と、ゲイン回路140と、合成フィルタ回路170と、標本化周波数変換回路180と、加算器190と、有声/無声判別回路200と、ゲイン調整回路210と、ピッチプリフィルタ400と、ポストフィルタ600を備えている。図5において、図3と同一の要素には同一の参照符号が付されている。図5に示すように、本発明の第5の実施の形態は、前記第3の実施の形態の構成に加えて、ポストフィルタ600を備えている。以下では、主に、前記第3の実施の形態との相違点について説明し、図3と同一の要素の説明は、適宜省略する。
【0057】
ポストフィルタ600は、係数計算回路130から係数(フィルタ係数)を入力し、係数に重み付けを施した上で、式(5)に従い、ポストフィルタリングを行ない、出力を加算器190に出力する。
【0058】
y’(n)=y(n) − Σaiγ1 iy(n−i) + Σaiγ2 iy’(n−i) (5)
【0059】
ポストフィルタ600を用いることにより、良好な音質の帯域拡張信号を発生することができる。以上で第5の実施の形態の説明を終える。なお、この第4の実施の形態の変形として、前記第2の実施の形態の変形例と同様にして、適応コードブック回路110のかわりに、ピッチ発生回路を用いてもよい。
【0060】
そして、上記第5の実施の形態で説明したポストフィルタを前記第1の実施の形態に用いる等、各実施の形態の構成を組み合わせてもよい。以上本発明を上記各実施の形態に即して説明したが、本発明は、上記実施の形態の構成にのみ限定されるものでなく、特許請求の範囲の各請求項の発明の範囲内で、当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、狭帯域(例えば4kHz)入力信号に対し、比較的演算量の少ない処理により高い周波数の信号を発生させ、狭帯域入力信号の標本化周波数を変換させた信号と加算させることにより、帯域拡張化信号(例えば7kHz帯域)を発生させるという効果がある。
【0062】
また、本発明によれば、高い周波数部分の過去の音源信号をもとに、狭帯域入力信号から計算した遅延を用いて適応コードブック信号を発生させ適切なゲインを乗じて雑音信号と加算することにより、母音などのように、高い周波数部分の信号に周期性が必要な場合に音質の良好な帯域拡張信号を発生することができるという効果がある。
【0063】
さらに本発明によれば、遅延を利用して音源信号に対しピッチプリフィルタを用いたり、係数計算回路からの係数に重み付けをしてポストフィルタに使用することにより、さらに良好な音質の帯域拡張信号を発生することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の構成を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態の構成を示す図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態の構成を示す図である。
【図5】本発明の第5の実施の形態の構成を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
100 スペクトルパラメータ計算回路
110 適応コードブック回路
115 ピッチ発生回路
120 雑音発生回路
130 係数計算回路
140、300、340 ゲイン回路
160、190 加算器
170 合成フィルタ回路
180 標本化周波数変換回路
200 有声/無声判別回路
210、310 ゲイン調整回路
400 ピッチプリフィルタ回路
500 低域通過フィルタ(LPF)回路
600 ポストフィルタ回路
Claims (16)
- 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力し、スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力にゲインを与えるゲイン部と、
前記ゲイン部の出力信号を、前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに通し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタ部の出力信号と加算して帯域拡張化信号を得る手段と、
を備えている、ことを特徴とする帯域拡張装置。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力し、スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と前記適応コードブック部の出力信号のうち少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ゲイン部からの前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタ部の出力信号と加算して帯域拡張化信号を得る手段と、
を備えている、ことを特徴とする帯域拡張装置。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と前記適応コードブック部の出力信号のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記ピッチ周期を用いて前記ゲイン部からの前記音源信号をフィルタ処理するピッチプリフィルタと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタの出力信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタ部の出力信号と加算して帯域拡張化信号を得る手段と、
を備えている、ことを特徴とする帯域拡張装置。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記入力信号からピッチ周期を計算し、ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるピッチ発生部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と前記ピッチ発生部の出力信号のうち少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ゲイン部から出力される前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタ部の出力信号と加算して帯域拡張化信号を得る手段と、
を備えている、ことを特徴とする帯域拡張装置。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記入力信号からピッチ周期を計算し、ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるピッチ発生部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と前記ピッチ発生部の出力信号のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記ピッチ周期を用いて、前記ゲイン部からの前記音源信号をフィルタ処理するピッチプリフィルタと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタの出力信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタ部の出力信号と加算して帯域拡張化信号を得る手段と、
を備えている、ことを特徴とする帯域拡張装置。 - 前記適応コードブック部の出力信号を入力とする低域通過型フィルタを備えていることを特徴とする請求項2又は3記載の帯域拡張装置。
- 前記係数計算部から出力されるフィルタ係数に重み付けを施した重み付け係数を用いてポストフィルタを構成し、前記合成フィルタ部の出力信号を前記ポストフィルタに通して帯域拡張信号を再生する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一に記載の帯域拡張装置。
- 4kHz帯域の入力信号に対し、5kHz帯域又は7kHz帯域の帯域拡張化信号を出力する、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一に記載の帯域拡張装置。
- 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力し、スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部で発生された雑音信号にゲインを与えるステップと、
前記ゲインが与えられた信号を、前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに通し帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む、ことを特徴とする帯域拡張方法。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力し、スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記適応コードブック成分のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む、ことを特徴とする帯域拡張方法。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号にもとづき適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記適応コードブック成分のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記ピッチ周期を用いて前記音源信号をピッチプリフィルタ処理するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタ処理結果を入力し、帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む、ことを特徴とする帯域拡張方法。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し、ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記周期信号のうち少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む、ことを特徴とする帯域拡張方法。 - 予め定められた所定の帯域の入力信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するステップと、
前記入力信号からピッチ周期を計算し、ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めるステップと、
雑音発生部からの雑音信号と前記周期信号のうち少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記ピッチ周期を用いて、前記音源信号をピッチプリフィルタ処理するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成した合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタ処理結果信号を入力し、帯域拡張信号を再生するステップと、
前記入力信号の標本化周波数を変換させた信号を、前記合成フィルタの出力信号と加算して帯域拡張化信号を得るステップと、
を含む、ことを特徴とする帯域拡張方法。 - 前記適応コードブック成分を低域通過フィルタ処理し、予め定められたカットオフ周波数以下の周波数成分を通過させるステップを含む、ことを特徴とする請求項10又は11記載の帯域拡張方法。
- 前記フィルタ係数に重み付けを施した重み付け係数を用いて構成されたポストフィルタに、前記合成フィルタの出力信号を通して帯域拡張信号を再生するステップを含む、ことを特徴とする請求項9乃至14のいずれか一に記載の帯域拡張方法。
- 4kHz帯域の入力信号に対し、5kHz帯域又は7kHz帯域の帯域拡張化信号を出力する、ことを特徴とする請求項9乃至14のいずれか一に記載の帯域拡張方法。
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