JP2014074782A - 音声送信装置、音声送信方法、音声受信装置および音声受信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】音声信号を符号化方式によらずに良好に伝送する。
【解決手段】音声送信装置は、音声の入力時系列信号を、帯域制限動作のオンオフが制御される帯域制限部を通じて、符号化部に送り、符号化部が出力する符号列を送信する。音声受信装置は、受信された符号列を復号化して得られる音声の時系列信号を、帯域拡張動作のオンオフが制御される帯域拡張部を通じて、出力する。例えば、帯域制限動作、帯域拡張動作を、送信側および受信側の間で共有される情報に基づいて行う。帯域感および可聴帯域のＳ／Ｎ感の向上、さらには広い帯域感を実現できる。
【選択図】図１５

Description

本技術は、音声送信装置、音声送信方法、音声受信装置および音声受信方法に関し、特に、音声信号を符号化して伝送する音声伝送システムに適用可能な音声送信装置等に関する。
従来、音声信号を符号化して伝送する音声伝送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。音声符号化において、入力音声信号を符号化する際の帯域幅は、各種符号化の方式に依存して決定されることが通常であった。
特開２００５−２３３９９３号公報
符号化情報量に対して符号化帯域が広いような符号化方式の場合には、全体的に符号化精度が低下しやすく、特に可聴帯域においてＳ／Ｎ感が劣化するという問題があった。また、符号化情報量の過不足に応じて符号化帯域の変動を許すような符号化方式の場合には、帯域感と同時に特に可聴帯域のＳ／Ｎも不安定になり、符号化品質が一定にならず、全体的な品質が低下するという問題があった。
本技術の目的は、音声信号を符号化方式によらずに良好に伝送することにある。
本技術の概念は、
入力時系列信号に対して帯域制限を行う帯域制限部と、
上記帯域制限部が出力する時系列信号に対して符号化を行う符号化部と、
上記符号化部が出力する符号列を送信する送信部と、
上記帯域制限部における帯域制限動作を制御する制御部とを備える
音声送信装置にある。
本技術において、帯域制限部により、入力時系列信号に対して帯域制限が行われる。例えば、帯域制限部は、入力時系列信号に対してローパスフィルタによりフィルタリングを行うことにより帯域制限された時系列信号を得る、ようにされてもよい。また、例えば、帯域制限部は、入力時系列信号に対して時間周波数変換、周波数スペクトルの操作および周波数時間変換を順次行うことにより帯域制限された時系列信号を得る、ようにされてもよい。
符号化部により、帯域制限部から出力される時系列信号に対して符号化が行われる。この場合の符号化方式はいかなる方式であってもよい。例えば、符号化情報量の過不足に応じて符号化帯域の変動を許すような符号化方式であってもよい。送信部により、符号化部が出力する符号列が送信される。この送信は、無線方式あるいは有線方式のいずれであってもよい。
制御部により、帯域制限部における帯域制限動作が制御される。例えば、制御部では、受信装置との間で共有される情報に基づいて、その制御が行われる。この場合、例えば、制御部は、共有情報を、受信装置との間で通信を行うことで取得する、ようにされてもよい。また、例えば、共有情報は、デバイス情報、コーデック情報またはビットレート情報である、ようにされてもよい。
このように本技術においては、符号化の前段において、入力時系列信号に対して帯域制限が行われるものである。そのため、符号化情報量に対して符号化帯域が広いような符号化方式の場合にも、符号化精度の低下を防止し、可聴帯域のＳ／Ｎ感の向上を図ることが可能となる。また、本技術においては、符号化情報量の過不足に応じて符号化帯域の変動を許すような符号化方式の場合にも、符号化帯域の変動を防止し、帯域感および可聴帯域のＳ／Ｎ感の向上を図り、符号化品質を一定にし、全体的な品質向上を図ることが可能となる。
また、本技術においては、受信装置との間で共有される情報に基づいて、帯域制限部における帯域制限動作が制御されるものである。そのため、例えば、帯域制限部を効果的に働かせることができ、しかも、受信装置における帯域拡張動作との同期も確保できる。
なお、本技術において、例えば、制御部は、さらに、受信装置との間で共有される情報に基づいて、帯域制限部における制限開始周波数を制御する、ようにされてもよい。例えば、制御部は、共有情報を、受信装置との間で通信を行うことで取得する、ようにされてもよい。また、例えば、共有情報は、ビットレート情報または開始周波数情報である、ようにされてもよい。この場合、制限開始周波数を効果的な値とすることができ、無駄に帯域感を劣化させることを抑制できる。また、受信装置における帯域拡張の開始周波数との同期も確保できる。
また、本技術の他の概念は、
符号列を受信する受信部と、
上記受信部で受信された符号列に対して復号化を行う復号化部と、
上記復号化部が出力する時系列信号に対して帯域拡張を行う帯域拡張部と、
上記帯域拡張部における帯域拡張動作を制御する制御部とを備える
音声受信装置にある。
本技術において、受信部により、符号列が受信される。この受信は、無線方式あるいは有線方式のいずれであってもよい。復号化部により、受信部で受信された符号列に対して復号化が行われる。そして、帯域拡張部により、復号化部が出力する時系列信号に対して帯域拡張が行われる。
例えば、帯域拡張部は、時系列信号に対して帯域分割、サブバンド信号の操作および帯域合成を順次行うことにより帯域拡張された時系列信号を得る、ようにされてもよい。また、例えば、帯域制限部は、時系列信号に対して時間周波数変換、周波数スペクトルの操作および周波数時間変換を順次行うことにより帯域拡張された時系列信号を得る、ようにされてもよい。
制御部により、帯域拡張部における帯域拡張動作が制御される。例えば、制御部では、送信装置との間で共有される情報に基づいて、その制御が行われる。この場合、例えば、制御部は、共有情報を、送信装置との間で通信を行うことで取得する、ようにされてもよい。また、例えば、共有情報は、デバイス情報、コーデック情報またはビットレート情報である、ようにされてもよい。
このように本技術においては、復号化の後段において、時系列信号に対して帯域拡張が行われるものである。そのため、制限帯域内の符号化品質を一定にし、全体的な品質を向上した上で、より広い帯域感を実現することが可能となる。また、本技術においては、送信装置との間で共有される情報に基づいて、帯域拡張部における帯域拡張動作が制御されるものである。そのため、受信装置における帯域制限動作との同期を確保し、帯域拡張部を効果的に働かせることができる。
なお、本技術において、例えば、制御部は、さらに、送信装置との間で共有される情報に基づいて、帯域拡張部における拡張開始周波数を制御する、ようにされてもよい。例えば、制御部は、共有情報を、送信装置との間で通信を行うことで取得する、ようにされてもよい。また、例えば、共有情報は、ビットレート情報または開始周波数情報である、ようにされてもよい。この場合、拡張開始周波数を効果的な値とすることができ、無駄に帯域感を劣化させることを抑制できる。また、送信装置における帯域制限の開始周波数との同期も確保できる。
本技術によれば、音声信号を符号化方式によらずに良好に伝送できる。
実施の形態として音声伝送システムの構成例を示すブロック図である。 従来の音声伝送システムにおける音声送信装置および音声受信装置の構成例を示すブロック図である。 音声送信装置を構成する信号符号化部の構成例を示すブロック図である。 音声受信装置を構成する信号復号化部の構成例を示すブロック図である。 従来の音声伝送システムにおけるＳ／Ｎ感や帯域感について説明するための図である。 実施の形態の音声伝送システムにおける音声送信装置の構成例を示すブロック図である。 音声送信装置を構成する帯域制限部の構成例を説明するための図である。 音声送信装置を構成する帯域制限部の他の構成例を説明するための図である。 実施の形態の音声伝送システムにおける音声受信装置の構成例を示すブロック図である。 音声受信装置を構成する帯域拡張部の構成例を説明するための図である。 音声受信装置を構成する帯域拡張部の他の構成例を説明するための図である。 制御部における帯域制限および帯域拡張のオンオフの制御処理の一例を示すフローチャートである。 制御部における帯域制限および帯域拡張のオンオフの制御処理の他の例を示すフローチャートである。 制御部における帯域制限および帯域拡張のオンオフと、帯域制限および帯域拡張の開始周波数の双方を制御する制御処理の一例を示フローチャートである。 実施の形態の音声伝送システムにおけるＳ／Ｎ感や帯域感について説明するための図である。
以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例
＜１．実施の形態＞
［音声伝送システムの構成例］
図１は、実施の形態としての音声伝送システム１０の構成例を示している。この音声伝送システム１０は、音声送信装置１００と音声受信装置２００とから構成されている。音声送信装置１００は、音声の時系列信号に対して符号化を施し、得られた符号列を、無線方式または有線方式により送信する。音声受信装置２００は、音声の符号列を無線方式または有線方式により受信し、受信された符号列に対して復号化を施して時系列信号を得る。音声送信装置１００および音声受信装置２００の詳細を説明する。
最初に、音声送信装置１００、音声受信装置２００の従来の構成例について説明する。ここでは、便宜上、音声送信装置１００Ａ、音声受信装置２００Ａとして説明する。図２（ａ）は、音声送信装置１００Ａの従来の構成例を示している。音声送信装置１００Ａは、信号符号化部１０１と、送信バッファ部１０２と、パケット合成部１０３と、パケット送信部１０４を有している。また、図２（ｂ）は、音声受信装置２００Ａの従来の構成例を示している。音声受信装置２００Ａは、パケット受信部２０１と、パケット分解部２０２と、受信バッファ部２０３と、信号復号化部２０４を有している。
信号符号化部１０１は、音声の入力時系列信号に対して各種符号化方式に従って符号化を行って符号列を出力する。送信バッファ部１０２は、信号符号化部１０１が出力する符号列に対してバッファリングを行い、バッファリングされた符号列を出力する。パケット合成部１０３は、送信バッファ部１０２が出力するバッファリングされた符号列に対して各種伝送方式に従ってパケタイズを行って、伝送パケットを出力する。パケット送信部１０４は、パケット合成部１０３が出力する伝送パケットを有線または無線の伝送路に送信する。
パケット受信部２０１は、有線または無線の伝送路を伝送された伝送パケットを受信する。パケット分解部２０２は、パケット受信部２０１の出力する伝送パケットに対して各種伝送方式に従ってデパケタイズを行い、符号列を出力する。受信バッファ部２０３は、パケット分解部２０２の出力する符号列に対してバッファリングを行い、バッファリングされた符号列を出力する。信号復号化部２０４は、受信バッファ部２０３の出力するバッファリングされた符号列に対して各種符号化方式に従って復号化を行い、時系列信号を出力する。
図３は、信号符号化部１０１の構成例を示している。上述したように信号符号化部１０１は各種符号化方式に従って符号化を行う旨説明したが、この構成例は、そのうちの一つの符号化方式であるＳＢＣ(Subband Codec)の例を示している。この信号符号化部１０１は、帯域分割部１１１と、正規化部１１２ａ〜１１２ｄと、量子化部１１３ａ〜１１３ｄと、符号列符号化部１１４と、ビット配分計算部１１５を有している。
帯域分割部１１１は、音声信号等の入力時系列信号に対して帯域分割を行い、帯域分割された時系列信号を出力する。例えば、帯域分割部１１１は、入力時系列信号に対してＰＱＦ等の分析フィルタを用いて帯域分割を行い、Ｎ分割された時系列信号を出力する。図３では、Ｎ＝４の場合を例示している。正規化部１１２ａ〜１１２ｄは、帯域分割部１１１の出力する時系列信号に対して、帯域毎に、時系列信号の振幅に応じた所定の正規化情報idsfに対応した正規化係数を用いて正規化を行い、正規化情報idsfと正規化された時系列信号を出力する。
ビット配分計算部１１５は、正規化部１１２ａ〜１１２ｄの出力する正規化情報idsf等に基づいて、帯域毎に、ビット配分計算を行い、量子化情報idwlを出力する。量子化部１１３ａ〜１１３ｄは、正規化部１１２ａ〜１１２ｄの出力する時系列信号に対して、帯域毎に、ビット配分計算部１１５の出力する量子化情報idwlに対応した量子化係数を用いて量子化を行い、量子化された時系列信号を出力する。符号列符号化部１１４は、正規化情報idsf、量子化情報idwl、量子化された時系列信号等を符号化し、符号列を出力する。
図４は、信号復号化部２０４の構成例を示している。上述したように信号復号化部２０４は各種符号化方式に従って復号化を行う旨説明したが、この構成例は、上述の図３の信号符号化部１０１に対応したものである。この信号復号化部２０４は、符号列復号化部２１１と、逆量子化部２１２ａ〜２１２ｄと、逆正規化部２１３ａ〜２１３ｄと、帯域合成部２１４を有している。
符号列復号化部２１１は、入力符号列に対して復号化を行い、正規化情報idsf、量子化情報idwl、量子化された時系列信号等を復元して出力する。逆量子化部２１２ａ〜２１２ｄは、符号列復号化部２１１の出力する量子化された時系列信号に対して、帯域毎に、復元された量子化情報idwlに対応した逆量子化係数を用いて逆量子化を行い、正規化された時系列信号を出力する。
逆正規化部２１３ａ〜２１３ｄは、逆量子化部２１２ａ〜２１２ｄの出力する正規化された時系列信号に対して、帯域毎に、復元された正規化情報idsfに対応した逆正規化係数を用いて逆正規化を行い、帯域分割された時系列信号を出力する。帯域合成部２１４は、逆正規化部２１３ａ〜２１３ｄの出力する帯域分割された時系列信号に対して帯域合成を行い、音声の時系列信号を出力する。例えば、帯域合成部２１４は、Ｎ分割された時系列信号に対してＩＰＱＦ等の合成フィルタを用いて帯域合成を行って時系列信号を出力する。
図２（ａ），（ｂ）に示す音声送信装置１００Ａ、音声受信装置２００Ａの動作を説明する。音声の入力時系列信号が信号符号化部１０１に供給される。この信号符号化部１０１では、この入力時系列信号に対して各種符号化方式に従って符号化が行われて、符号列が出力される。
信号符号化部１０１から出力される符号列は送信バッファ部１０２に供給される。この送信バッファ部１０２では、符号列に対してバッファリングが行われる。そして、パケット合成部１０３では、送信バッファ部１０２でバッファリングされた符号列に対して各種伝送方式に従ってパケタイズが行われて、伝送パケットが出力される。この伝送パケットはパケット送信部１０４に供給される。このパケット送信部１０４では、伝送パケットが有線または無線の伝送路に送信することが行われる。
また、パケット受信部２０１では、有線または無線の伝送路を伝送された伝送パケットが受信される。この伝送パケットは、パケット分解部２０２に供給される。このパケット分解部２０２では、伝送パケットに対して各種伝送方式に従ってデパケタイズが行われて、符号列が出力される。
パケット分解部２０２から出力される符号列は受信バッファ部２０３に供給される。この受信バッファ部２０３では、符号列に対してバッファリングが行われる。そして、信号復号化部２０４では、受信バッファ部２０３でバッファリングされた符号列に対して各種符号化方式に従って復号化が行われて、出力時系列信号が得られる。
図２（ａ）に示す音声送信装置１００Ａにおける信号符号化部１０１において、音声の入力時系列信号を符号化する際の帯域幅は、各種符号化方式に依存して決定されることが通常であった。例えば、ＳＢＣ(Subband Codec)等の場合には、符号化帯域はナイキスト周波数ｆｎまでの全帯域であり、サンプリング周波数ｆｓが４８ｋＨｚの場合にナイキスト周波数ｆｎは２４ｋＨｚとなる。
全帯域にわたって周波数特性を有する入力音声信号（図５（ａ）参照）に対して、比較的高いビットレートの場合には、符号化情報量が十分であるため、符号化精度も十分である（図５（ｂ）参照）。これに対して、比較的低いビットレートの場合には符号化情報量に対して符号化帯域が広くなるため、全体的に符号化精度が低下しやすく、特に可聴帯域においてノイズフロアが上昇する結果、Ｓ／Ｎ感が劣化する（図５（ｃ）参照）。
また、符号化情報量が不足すると例えば１／８帯域（３ｋＨｚ）や１／４帯域（６ｋＨｚ）といった単位で符号化帯域が調整される。そのため、帯域が縮小する場合には、帯域感が減少すると同時に、特に可聴帯域においてノイズフロアが低下する結果、Ｓ／Ｎ感が向上する（図５（ｄ）→図５（ｅ）参照）。一方、帯域が拡大する場合には、帯域感が増加すると同時に、特に可聴帯域においてノイズフロアが上昇する結果Ｓ／Ｎ感が劣化する（図５（ｅ）→図５（ｄ）参照）。このため、帯域感と同時に特に可聴帯域のＳ／Ｎ感も不安定になり、符号化品質が一定にならず、全体的な品質が低下する。
このように、符号化情報量に対して符号化帯域が広いような符号化方式の場合には、全体的に符号化精度が低下しやすく、特に可聴帯域においてＳ／Ｎ感が劣化するという問題がある。また、符号化情報量の過不足に応じて符号化帯域の変動を許すような符号化方式の場合には、帯域感と同時に特に可聴帯域のＳ／Ｎ感も不安定になり、符号化品質が一定にならず、全体的な品質が低下するという問題がある。
次に、本技術における音声送信装置１００、音声受信装置２００について説明する。図６は、音声送信装置１００の構成例を示している。この図６において、図２（ａ）と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明を省略する。この音声送信装置１００は、信号符号化部１０１と、送信バッファ部１０２と、パケット合成部１０３と、パケット送信部１０４と、帯域制限部１０５と、帯域制限制御部１０６を有している。
帯域制限部１０５は、音声の入力時系列信号に対して帯域制限を行い、帯域制限された時系列信号を出力する。帯域制限制御部１０６は、帯域制限部１０５における帯域制限動作を制御し、また、帯域制限の開始周波数を制御する。音声送信装置１００および音声受信装置２００は、通信同期を確立する際に、ネゴシエートを行って、情報の共有を行う。ここで、共有される情報は、デバイス情報、コーデック情報、ビットレート情報などである。帯域制限制御部１０６は、上述したように音声受信装置２００と共有される情報に基づいて、帯域制限部１０５における帯域制限動作および帯域制限の開始周波数を制御する。
この帯域制限部１０５としては、種々の構成が可能である。図７（ａ）は、帯域制限部１０５の構成例を示している。この構成例では、帯域制限部１０５は、ローパスフィルタ部（ＬＰＦ部）１５１により構成される。この場合、図７（ｂ）に示すような、全帯域にわたって周波数特性を有する入力音声信号に対して、ローパスフィルタ部１５１でフィルタリングが行われることで、図７（ｃ）に示すように、帯域制限された音声信号が生成される。
図８（ａ）は、帯域制限部１０５の他の構成例を示している。この構成例では、帯域制限部１０５は、時間周波数変換部１５２、スペクトル操作部１５３および周波数時間変換部１５４の直列回路により構成される。時間周波数変換部１５２は、ＤＦＴ等の時間周波数変換を行う。スペクトル操作部１５３は、周波数軸上での周波数スペクトル操作により帯域制限を行う。周波数時間変換部１５４は、ＩＤＦＴ等の周波数時間変換を行う。この場合には、図８（ｂ）に示すような、全帯域にわたって周波数特性を有する周波数スペクトルに対して、周波数スペクトル操作による帯域制限が行われることで、図８（ｃ）に示すように、帯域制限された音声信号の周波数スペクトルが生成される。
図６に戻って、信号符号化部１０１は、帯域制限部１０５から出力される音声の時系列信号に対して各種符号化方式に従って符号化を行って符号列を出力する。送信バッファ部１０２は、信号符号化部１０１が出力する符号列に対してバッファリングを行い、バッファリングされた符号列を出力する。パケット合成部１０３は、送信バッファ部１０２が出力するバッファリングされた符号列に対して各種伝送方式に従ってパケタイズを行って、伝送パケットを出力する。パケット送信部１０４は、パケット合成部１０３が出力する伝送パケットを有線または無線の伝送路に送信する。
図９は、音声受信装置２００の構成例を示している。この図９において、図２（ｂ）と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明を省略する。この音声受信装置２００は、パケット受信部２０１と、パケット分解部２０２と、受信バッファ部２０３と、信号復号化部２０４と、帯域拡張部２０５と、帯域拡張制御部２０６を有している。
パケット受信部２０１は、有線または無線の伝送路を伝送された伝送パケットを受信する。パケット分解部２０２は、パケット受信部２０１の出力する伝送パケットに対して各種伝送方式に従ってデパケタイズを行い、符号列を出力する。受信バッファ部２０３は、パケット分解部２０２の出力する符号列に対してバッファリングを行い、バッファリングされた符号列を出力する。信号復号化部２０４は、受信バッファ部２０３の出力するバッファリングされた符号列に対して各種符号化方式に従って復号化を行い、時系列信号を出力する。
帯域拡張部２０５は、信号復号化部２０４が出力する音声の時系列信号に対して帯域拡張を行い、帯域拡張された音声の出力時系列信号を出力する。帯域拡張制御部２０６は、帯域拡張部２０５における帯域拡張動作を制御し、また、帯域拡張の開始周波数を制御する。上述したように、音声送信装置１００および音声受信装置２００は、通信同期を確立する際に、ネゴシエートを行って、デバイス情報、コーデック情報、ビットレート情報などの情報の共有を行う。帯域拡張制御部２０６は、上述したように音声送信装置１００と共有される情報に基づいて、帯域拡張部２０５における帯域拡張動作および帯域拡張の開始周波数を制御する。
この帯域拡張部２０５としては、種々の構成が可能である。例えば、特開２００８−１３９８４４号公報には、帯域拡張技術について記載されている。図１０（ａ）は、帯域拡張部２０５の構成例を示している。この構成例では、帯域拡張部２０５は、帯域分割フィルタ部２５１、拡張帯域生成部２５２および帯域合成フィルタ部２５３の直列回路により構成される。
帯域分割フィルタ部２５１は、ＰＱＦ等の帯域分割フィルタ処理を行う。拡張帯域生成部２５２は、時間軸上でのサブバンド信号に基づく拡張信号の生成とゲイン調整による帯域拡張を行う。帯域合成フィルタ部２５３は、ＩＰＱＦ等の帯域合成フィルタ処理を行う。この場合には、図１０（ｂ）に示すような、帯域制限された音声信号に対して、サブバンド信号に基づく拡張信号の生成とゲイン調整が行われることで、図１０（ｃ）に示すように、帯域拡張された音声信号が生成される。
図１１（ａ）は、帯域拡張部２０５の他の構成例を示している。この構成例では、帯域拡張部２０５は、時間周波数変換部２５４、拡張帯域生成部２５５および周波数時間変換部２５６の直列回路により構成される。時間周波数変換部２５４は、ＤＦＴ等の時間周波数変換を行う。拡張帯域生成部２５５は、周波数軸上での周波数スペクトルに基づく拡張信号の生成とゲイン調整による帯域拡張を行う。周波数時間変換部２５６は、ＩＤＦＴ等の周波数時間変換を行う。この場合には、図１１（ｂ）に示すような、帯域制限された音声信号の周波数スペクトルに対して、周波数スペクトルに基づく拡張信号の生成とゲイン調整による帯域拡張が行われることで、図１１（ｃ）に示すように、帯域拡張された音声信号の周波数スペクトルが生成される。
図６、図９に示す音声送信装置１００、音声受信装置２００の動作を説明する。音声の入力時系列信号が帯域制限部１０５に供給される。この帯域制限部１０５では、帯域制限動作がオンとされる場合には、音声の入力時系列信号に対して帯域制限が行われる。この帯域制限部１０５から出力される時系列信号は、信号符号化部１０１に供給される。
信号符号化部１０１では、この時系列信号に対して各種符号化方式に従って符号化が行われて、符号列が出力される。この符号列は送信バッファ部１０２に供給される。この送信バッファ部１０２では、符号列に対してバッファリングが行われる。そして、パケット合成部１０３では、送信バッファ部１０２でバッファリングされた符号列に対して各種伝送方式に従ってパケタイズが行われて、伝送パケットが出力される。この伝送パケットはパケット送信部１０４に供給される。このパケット送信部１０４では、伝送パケットが有線または無線の伝送路に送信することが行われる。
また、パケット受信部２０１では、有線または無線の伝送路を伝送された伝送パケットが受信される。この伝送パケットは、パケット分解部２０２に供給される。このパケット分解部２０２では、伝送パケットに対して各種伝送方式に従ってデパケタイズが行われて、符号列が出力される。
パケット分解部２０２から出力される符号列は受信バッファ部２０３に供給される。この受信バッファ部２０３では、符号列に対してバッファリングが行われる。そして、信号復号化部２０４では、受信バッファ部２０３でバッファリングされた符号列に対して各種符号化方式に従って復号化が行われて、音声の時系列信号が出力される。この時系列信号は、帯域拡張部２０５に供給される。この帯域拡張部２０５では、帯域拡張動作がオンとされる場合には、音声の時系列信号に対して帯域拡張が行われる。この帯域拡張部２０５から出力される時系列信号が出力時系列信号となる。
音声送信装置１００の帯域制限制御部１０６および音声受信装置２００の帯域拡張制御部２０６における制御処理についてさらに説明する。以下、ここでは、帯域制限制御部１０６および帯域拡張制御部２０６を、単に、「制御部」と呼ぶことにする。
図１２のフローチャートは、制御部における帯域制限および帯域拡張のオンオフの制御処理の一例を示している。制御部は、ステップＳＴ１において、制御処理を開始し、その後、ステップＳＴ２の処理に移る。このステップＳＴ２において、制御部は、デバイス情報のネゴシエートを行って、送信側と受信側とでデバイス情報を共有する。
次に、制御部は、ステップＳＴ３において、据え置き型または屋内向けかを判断する。ここで、音声受信装置２００が据え置き型や屋内向けである場合には、符号化品質の劣化が知覚されやすくなるため、入力時系列信号に対する帯域制限および出力時系列信号に対する帯域拡張を行うという制御が可能になる。一方、音声受信装置２００がポータブル型や屋外向けである場合には、符号化品質の劣化が知覚されにくくなるため、入力時系列信号に対する帯域制限および出力時系列信号に対する帯域拡張を行わないという制御が可能になる。
据え置き型や屋内向けであると判断するとき、制御部は、ステップＳＴ４において、帯域制限および帯域拡張を実施する。すなわち、音声送信装置１００における帯域制限部１０５の帯域制限動作をオンとし、音声受信装置２００における帯域拡張部２０５の帯域拡張動作をオンとする。制御部は、ステップＳＴ４の処理の後、ステップＳＴ５において、処理を終了する。また、制御部は、ステップＳＴ３でポータブル型や屋外向けと判断するとき、直ちに、ステップＳＴ５に進み、処理を終了する。このとき、音声送信装置１００における帯域制限部１０５の帯域制限動作はオフのままとなり、音声受信装置２００における帯域拡張部２０５の帯域拡張動作はオフのままとなる。
図１３のフローチャートは、制御部における帯域制限および帯域拡張のオンオフの制御処理の他の例を示している。制御部は、ステップＳＴ１１において、制御処理を開始し、その後、ステップＳＴ１２の処理に移る。このステップＳＴ１２において、制御部は、コーデック情報のネゴシエートを行って、送信側と受信側とでコーデック情報を共有する。
次に、制御部は、ステップＳＴ１３において、使用する符号化方式（コーデック）が、符号化帯域が変動し、符号化帯域幅を外部から指定できない特定種類の符号化方式（例えば、ＳＢＣ）であるか否かを判断する。特定種類の符号化方式である場合には、入力時系列信号に対する帯域制限および出力時系列信号に対する帯域拡張を行うという制御が可能になる。一方、特定種類の符号化方式でない場合には、入力時系列信号に対する帯域制限および出力時系列信号に対する帯域拡張を行わないという制御が可能になる。
ステップＳＴ１３で特定種類の符号化方式であると判断するとき、制御部は、ステップＳＴ１４において、帯域制限および帯域拡張を実施する。すなわち、音声送信装置１００における帯域制限部１０５の帯域制限動作をオンとし、音声受信装置２００における帯域拡張部２０５の帯域拡張動作をオンとする。制御部は、ステップＳＴ１４の処理の後、ステップＳＴ１５において、処理を終了する。また、制御部は、ステップＳＴ１３で特定種類の符号化方式でないと判断するとき、直ちに、ステップＳＴ１５に進み、処理を終了する。このとき、音声送信装置１００における帯域制限部１０５の帯域制限動作はオフのままとなり、音声受信装置２００における帯域拡張部２０５の帯域拡張動作はオフのままとなる。
図１４のフローチャートは、制御部における帯域制限および帯域拡張のオンオフと、帯域制限および帯域拡張の開始周波数の双方を制御する制御処理の一例を示している。制御部は、ステップＳＴ２１において、制御処理を開始し、その後、ステップＳＴ２２の処理に移る。このステップＳＴ２２において、制御部は、ビットレート情報のネゴシエートを行って、送信側と受信側とでビットレート情報を共有する。
次に、制御部は、ステップＳＴ２３において、使用する符号化方式（コーデック）のビットレートが低いか、例えば２５６ｋｂｐｓ以下かを判断する。ビットレートが高い場合には、十分な符号化情報量が与えられているため、入力時系列信号に対する帯域制限および出力時系列信号に対する帯域拡張を行わないという制御が可能になる。一方、ビットレートが低い場合には、十分な符号化情報量が与えられていないため、符号化品質の劣化を防止するために、入力時系列信号に対する帯域制限および出力時系列信号に対する帯域拡張を行うという制御が可能になる。
ステップＳＴ２３で２５６ｋｂｐｓ以下であると判断するとき、制御部は、ステップＳＴ２４において、帯域制限および帯域拡張を実施する。すなわち、音声送信装置１００における帯域制限部１０５の帯域制限動作をオンとし、音声受信装置２００における帯域拡張部２０５の帯域拡張動作をオンとする。制御部は、ステップＳＴ２４の処理の後、ステップＳＴ２５の処理に移る。
このステップＳＴ２５において、制御部は、例えば、ビットレートが１２８ｋｂｐｓ以下か判断する。１２８ｋｂｐｓ以下であるとき、制御部は、ステップＳＴ２６において、帯域制限および帯域拡張の開始周波数を、例えば１５ｋＨｚに設定し、その後、ステップＳＴ２７に進んで処理を終了する。一方、ステップＳＴ２５でビットレートが１２８ｋｂｐｓ以下でないとき、制御部は、ステップＳＴ２８において、帯域制限および帯域拡張の開始周波数を、例えば１８ｋＨｚに設定し、その後、ステップＳＴ２７に進んで処理を終了する。
また、制御部は、ステップＳＴ２３で、ビットレートが２５６ｋｂｐｓ以下でないと判断するとき、直ちに、ステップＳＴ２７に進み、処理を終了する。このとき、音声送信装置１００における帯域制限部１０５の帯域制限動作はオフのままとなり、音声受信装置２００における帯域拡張部２０５の帯域拡張動作もオフのままとなる。勿論、このとき、帯域制限および帯域拡張の開始周波数の設定は不要である。
なお、帯域制限および帯域拡張の開始周波数を、上述の図１４のフローチャートに示すようにビットレート情報に基づいて設定できる他に、例えば、制御部が開始周波数情報のネゴシエートを行って、送信側と受信側とで開始周波数情報を共有して、設定することも考えられる。また、開始周波数は予め設定された固定値であってもよい。
上述したように、図６に示す音声送信装置１００においては、図１５(ａ)に示すような、全帯域にわたって周波数特性を有する入力音声信号に対して、帯域制限部１０５で帯域制限が行われることで、図１５（ｂ）に示すにように、帯域制限された音声信号が生成される。そして、この帯域制限信号に対して、信号符号化部１０１で符号化が行われて、符号列が生成される。
そのため、図１５（ｃ）に示すように、帯域感は減少するものの安定化させることができ、同時に、ノイズフロアが低下する結果、Ｓ／Ｎ感を向上させることができる。これにより、符号化情報量に対して符号化帯域が広いような符号化方式の場合、入力音声信号に対して帯域制限が行われるので、符号化精度の低下を防止し、特に可聴帯域においてＳ／Ｎ感を向上させることができる。また、符号化情報量の過不足に応じて符号化帯域の変動を許すような符号化方式の場合、符号化帯域の変動を防止し、帯域感を安定化しかつ特に可聴帯域のＳ／Ｎ感を向上でき、符号化品質を一定にし、全体的な品質の向上を図ることができる。
また、図９に示す音声受信装置２００においては、信号復号化部２０４からは、図１５（ｄ）に示すように、帯域制限された音声信号が得られる。この音声信号は、上述したように、帯域感は減少するものの安定化したものとなり、同時にノイズフロアが低下する結果、Ｓ／Ｎ感が向上したものとなっている。この音声信号に対して、帯域拡張部２０５で帯域拡張が行われることで、図１５（ｅ）に示すように、帯域制限により減少した帯域感を増加させることができる。そのため、音声送信装置１００と音声受信装置２００の共働により、制限帯域内の符号化品質を一定にし、全体的な品質を向上した上で、より広い帯域感を実現することができる。
また、図６に示す音声送信装置１００および図９に示す音声受信装置２００においては、通信同期を確立する際に、ネゴシエートを行って、デバイス情報、コーデック情報、ビットレート情報などの情報を共有することが行われる。そして、この共有情報に基づいて、帯域制限部１０５、帯域拡張部２０５における帯域制限動作、帯域拡張動作および帯域制限、帯域拡張の開始周波数の制御が行われる。そのため、帯域制限部１０５、帯域拡張部２０５の帯域制限動作、帯域拡張動作の同期を確保でき、また、帯域制限、帯域拡張の開始周波数を一致させることができ、帯域制限部１０５、帯域拡張部２０５を効果的に働かせることができる。
＜２．変形例＞
なお、上述実施の形態においては、音声送信装置１００で帯域制限が行われ、音声受信装置２００において帯域拡張が行われる例を示した。しかし、音声送信装置１００で帯域制限が行われた場合に、音声受信装置２００において帯域拡張が必ず行われる必要はない。音声送信装置１００で帯域制限が行うことだけでも、上述したように一定の効果を得ることができる。
また、上述実施の形態においては、音声送信装置１００と音声受信装置２００との間で通信を行うことによって情報を共有する例を示した。しかし、例えば、ユーザによる情報入力により、これらの装置の間で情報が共有されてもよい。
また、本技術は、以下のような構成を取ることもできる。
（１）入力時系列信号に対して帯域制限を行う帯域制限部と、
上記帯域制限部が出力する時系列信号に対して符号化を行う符号化部と、
上記符号化部が出力する符号列を送信する送信部と、
上記帯域制限部における帯域制限動作を制御する制御部とを備える
音声送信装置。
（２）上記制御部は、
受信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域制限部における帯域制限動作を制御する
前記（１）に記載の音声伝送装置。
（３）上記制御部は、
上記共有情報を、上記受信装置との間で通信を行うことで取得する
前記（２）に記載の音声送信装置。
（４）上記共有情報は、デバイス情報、コーデック情報またはビットレート情報である
前記（２）または（３）に記載の音声送信装置。
（５）上記制御部は、さらに、
上記受信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域制限部における制限開始周波数を制御する
前記（２）から（４）のいずれかに記載の音声送信装置。
（６）上記制御部は、
上記共有情報を、上記受信装置との間で通信を行うことで取得する
前記（５）に記載の音声送信装置。
（７）上記共有情報は、ビットレート情報または開始周波数情報である
前記（５）または（６）に記載の音声送信装置。
（８）上記帯域制限部は、
上記入力時系列信号に対してローパスフィルタによりフィルタリングを行うことにより帯域制限された時系列信号を得る
前記（１）から（７）のいずれかに記載の音声送信装置。
（９）上記帯域制限部は、
上記入力時系列信号に対して時間周波数変換、周波数スペクトルの操作および周波数時間変換を順次行うことにより帯域制限された時系列信号を得る
前記（１）から（７）のいずれかに記載の音声送信装置。
（１０）入力時系列信号に対して帯域制限を行う帯域制限ステップと、
上記帯域制限ステップで得られた時系列信号に対して符号化を行う符号化ステップと、
上記符号化ステップで得られた符号列をパケット化して送信する送信ステップと、
上記帯域制限ステップにおける帯域制限動作を制御する制御ステップとを備える
音声送信方法。
（１１）符号列を受信する受信部と、
上記受信部で受信された符号列に対して復号化を行う復号化部と、
上記復号化部が出力する時系列信号に対して帯域拡張を行う帯域拡張部と、
送信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域拡張部における帯域拡張動作を制御する制御部とを備える
音声受信装置。
（１２）上記制御部は、
送信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域拡張部における帯域拡張動作を制御する
前記（１１）に記載の音声受信装置。
（１３）上記制御部は、
上記共有情報を、上記送信装置との間で通信を行うことで取得する
前記（１２）に記載の音声受信装置。
（１４）上記共有情報は、デバイス情報、コーデック情報またはビットレート情報である
前記（１２）または（１３）に記載の音声受信装置。
（１５）上記制御部は、さらに、
上記送信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域拡張部における拡張開始周波数を制御する
前記（１２）から（１４）のいずれかに記載の音声受信装置。
（１６）上記制御部は、
上記共有情報を、上記送信装置との間で通信を行うことで取得する
前記（１５）に記載の音声受信装置。
（１７）上記共有情報は、ビットレート情報または開始周波数情報である
前記（１５）または（１６）に記載の音声受信装置。
（１８）上記帯域拡張部は、
上記時系列信号に対して帯域分割、サブバンド信号の操作および帯域合成を順次行うことにより帯域拡張された時系列信号を得る
前記（１１）から（１７）のいずれかに記載の音声受信装置。
（１９）上記帯域制限部は、
上記時系列信号に対して時間周波数変換、周波数スペクトルの操作および周波数時間変換を順次行うことにより帯域拡張された時系列信号を得る
前記（１１）から（１７）のいずれかに記載の音声受信装置。
（２０）符号列を受信する受信ステップと、
上記受信ステップで受信された符号列に対して復号化を行って時系列信号を出力する復号化ステップと、
上記復号化ステップで得られた時系列信号に対して帯域拡張を行う帯域拡張ステップと、
上記帯域拡張ステップにおける帯域拡張動作を制御する制御ステップとを備える
音声受信方法。
１０・・・音声伝送システム
１００・・・音声送信装置
１０１・・・信号符号化部
１０２・・・送信バッファ部
１０３・・・パケット合成部
１０４・・・パケット送信部
１０５・・・帯域制限部
１０６・・・帯域制限制御部
１１１・・・帯域分割部
１１２ａ〜１１２ｄ・・・正規化部
１１３ａ〜１１３ｄ・・・量子化部
１１４・・・符号列符号化部
１１５・・・ビット配分計算部
１５１・・・ローパスフィルタ部（ＬＰＦ部）
１５２・・・時間周波数変換部
１５３・・・スペクトル操作部
１５４・・・周波数時間変換部
２００・・・音声受信装置
２０１・・・パケット受信部
２０２・・・パケット分解部
２０３・・・受信バッファ部
２０４・・・信号復号化部
２０５・・・帯域拡張部
２０６・・・帯域拡張制御部
２１１・・・符号列復号化部
２１２ａ〜２１２ｄ・・・逆量子化部
２１３ａ〜２１３ｄ・・・逆正規化部
２１４・・・帯域合成部
２５１・・・帯域分割フィルタ部
２５２・・・拡張帯域生成部
２５３・・・帯域合成フィルタ部
２５４・・・時間周波数変換部
２５５・・・拡張帯域生成部
２５６・・・周波数時間変換部

Claims (20)

  1. 入力時系列信号に対して帯域制限を行う帯域制限部と、
    上記帯域制限部が出力する時系列信号に対して符号化を行う符号化部と、
    上記符号化部が出力する符号列を送信する送信部と、
    上記帯域制限部における帯域制限動作を制御する制御部とを備える
    音声送信装置。
  2. 上記制御部は、
    受信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域制限部における帯域制限動作を制御する
    請求項１に記載の音声伝送装置。
  3. 上記制御部は、
    上記共有情報を、上記受信装置との間で通信を行うことで取得する
    請求項２に記載の音声送信装置。
  4. 上記共有情報は、デバイス情報、コーデック情報またはビットレート情報である
    請求項２に記載の音声送信装置。
  5. 上記制御部は、さらに、
    上記受信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域制限部における制限開始周波数を制御する
    請求項２に記載の音声送信装置。
  6. 上記制御部は、
    上記共有情報を、上記受信装置との間で通信を行うことで取得する
    請求項５に記載の音声送信装置。
  7. 上記共有情報は、ビットレート情報または開始周波数情報である
    請求項５に記載の音声送信装置。
  8. 上記帯域制限部は、
    上記入力時系列信号に対してローパスフィルタによりフィルタリングを行うことにより帯域制限された時系列信号を得る
    請求項１に記載の音声送信装置。
  9. 上記帯域制限部は、
    上記入力時系列信号に対して時間周波数変換、周波数スペクトルの操作および周波数時間変換を順次行うことにより帯域制限された時系列信号を得る
    請求項１に記載の音声送信装置。
  10. 入力時系列信号に対して帯域制限を行う帯域制限ステップと、
    上記帯域制限ステップで得られた時系列信号に対して符号化を行う符号化ステップと、
    上記符号化ステップで得られた符号列をパケット化して送信する送信ステップと、
    上記帯域制限ステップにおける帯域制限動作を制御する制御ステップとを備える
    音声送信方法。
  11. 符号列を受信する受信部と、
    上記受信部で受信された符号列に対して復号化を行う復号化部と、
    上記復号化部が出力する時系列信号に対して帯域拡張を行う帯域拡張部と、
    送信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域拡張部における帯域拡張動作を制御する制御部とを備える
    音声受信装置。
  12. 上記制御部は、
    送信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域拡張部における帯域拡張動作を制御する
    請求項１１に記載の音声受信装置。
  13. 上記制御部は、
    上記共有情報を、上記送信装置との間で通信を行うことで取得する
    請求項１２に記載の音声受信装置。
  14. 上記共有情報は、デバイス情報、コーデック情報またはビットレート情報である
    請求項１２に記載の音声受信装置。
  15. 上記制御部は、さらに、
    上記送信装置との間で共有される情報に基づいて、上記帯域拡張部における拡張開始周波数を制御する
    請求項１２に記載の音声受信装置。
  16. 上記制御部は、
    上記共有情報を、上記送信装置との間で通信を行うことで取得する
    請求項１５に記載の音声受信装置。
  17. 上記共有情報は、ビットレート情報または開始周波数情報である
    請求項１５に記載の音声受信装置。
  18. 上記帯域拡張部は、
    上記時系列信号に対して帯域分割、サブバンド信号の操作および帯域合成を順次行うことにより帯域拡張された時系列信号を得る
    請求項１１に記載の音声受信装置。
  19. 上記帯域制限部は、
    上記時系列信号に対して時間周波数変換、周波数スペクトルの操作および周波数時間変換を順次行うことにより帯域拡張された時系列信号を得る
    請求項１１に記載の音声受信装置。
  20. 符号列を受信する受信ステップと、
    上記受信ステップで受信された符号列に対して復号化を行って時系列信号を出力する復号化ステップと、
    上記復号化ステップで得られた時系列信号に対して帯域拡張を行う帯域拡張ステップと、
    上記帯域拡張ステップにおける帯域拡張動作を制御する制御ステップとを備える
    音声受信方法。
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