JP6125324B2 - 音声信号のタイムワープ処理改良変換符号化 - Google Patents
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Description
によって定義される。
が構築され、ここで、dk=sk+1−skであり、シーケンスdkは、Ψ(t)が連続微分可能となるように調整される。これにより、正規化ワープ・マップΨkのシーケンスから、タイプAΨ(t)+Bのスケールのアフィン変換に至るまでのΨ(t)が定義される。
は、間隔Iにおける有限エネルギーの信号に対するタイムワープ処理正規直交基底であり、この式は、式(2)のパラメータ・シーケンスskおよびdkの初期設定とは関係なく、区分化点tkおよび正規化ワープ・マップΨkのシーケンスから明確に定義される。これは、t<tkまたはt>tk+Kにおいてuk,n(t)=0であるということを条件として、任意の区分化に適合し、さらに、これは、uk,n(t)が、l<k−pまたはl>k+K+pにおいてtlに依存せず、l<k−pまたはl≧k+K+pにおいて正規化ワープ・マップΨlにも依存しないということを条件として、局所的に定義される。
のような定数0<C1<C2があると想定する。その結果、
は、間隔Iにおける有限エネルギーの信号の空間に対するリース基底の双直交のペアを定義する。
により構成することができる。これは、ヴィッカーハウザー(Wickerhauser)の中間点構造に相当する。
から得られ、ここで周波数指数はn=0,1,2,…。この構成がρ=0の局所性条件と上述したアフィン不変とに従うことの検証は容易である。t軸上に得られるワープ処理基底(3)は、この場合、k≦t≦k+2に対して、
の形に書き換えることができ、ここで、φkは、間隔[0,2]の連続微分可能なマップをそれ自体の上に形成するために、ΨkおよびΨk+1を一緒に併せることにより定義される。
が得られ、ここで、
である。
が得られることになる。(mkに応じて追加のオフセットを導入する)式15によって表されているようなブロック変換の前に、
をマップする再サンプリングが必要となる。
ここで
であり、さらに、
である。
が導き出され、上式は、次のステップで容易に計算される:まず、IV型のDCTを行い、次に、0≦rν<2の条件の下で、オフセット・パラメータmkによって決まるサンプルを2Lに拡大する。次に、窓bk(rν)による窓処理を行う。zk(rν)が求まれば、再サンプリング
により、式(19)に表されたオーバーラップして加える操作に対する等距離サンプル点(p+1/2)/Lにおける信号セグメントykが得られる。
・逆変換
・窓処理
・再サンプリング
・オーバーラップおよび加算
・スペクトル重み付け
・逆変換
・再サンプリング
・窓処理
・オーバーラップおよび加算
が含まれ、ここで、aはワープ・パラメータである。h”/h’によってマップh(t)のワープを定義すれば、3つのマップ全てがt=1/2においてaに等しくなる。指数関数マップは、0≦t≦1の全区間において一定のワープを有し、aの小さな値に対しては、他の2つのマップは、この一定の値から非常に小さな偏差を示す。再サンプリング(23)のためのデコーダの中で適用される所定のワープ・マップに対して、エンコーダでは、再サンプリング(式18)に対してその逆が必要となる。反転作業の主要部分は、正規化ワープ・マップの反転から生じる。二次マップの反転には、平方根操作が必要であり、指数関数マップの反転には、対数が必要であり、有理メビウス・マップの反転は、否定ワープ・パラメータを用いたメビウス・マップである。指数関数および分割は同等に高価なので、デコーダにおける計算を最大に軽減することを重視すれば、区分的な二次ワープ・マップ・シーケンスΨkが好ましい選択となる。
・正規化ワープ・マップである。
・円滑なプロトタイプ・ワープ・マップ(25)の1つの再スケールされたコピーによって一緒に結合されている。
・連続微分可能である。
・次式を満たす。
が、一定のステップ・サイズ、通常0.005で量子化される。この場合、得られた整数値は、逐次的にまたは階層的な仕方で、さらに差分符号化される。双方の場合において、得られたサイド情報のビットレートは、通常、1秒あたり数百ビットであり、これは、スピーチ・コーデックにおけるピッチ・データを表すために必要なレートのわずかな部分でしかない。
によって与えられる。これら間隔の外側において、ワープはゼロに設定される。なお、ピッチ周期重複のようなピッチ推定中の系統誤差は、ワープ推定にほとんど影響を与えない。
Claims (14)
- 音声入力信号(100)を受信し、さらにデコーダに送信されるビットストリームを生成する音声エンコーダであって、
ワープ・パラメータ・シーケンスを推定するワープ・パラメータ・エクストラクタ(101)と、
前記ワープ・パラメータ・シーケンスを受信し、さらに前記音声入力信号(100)のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出すワープ・トランスフォーマ(102)と、
前記音声入力信号(100)を受信する知覚モデル・カルキュレータ(103)と、
送信時の前記ビットストリーム内におけるサイズを小さくするために、前記ワープ・パラメータ・シーケンスを符号化するワープ・コーダ(104)と、
前記音声入力信号の符号化されたタイムワープ処理スペクトル表現を得るために、量子化のための第1および第2のタイムワープ処理スペクトル表現を受信するエンコーダ(105)であって、前記エンコーダ(105)は前記知覚モデル・カルキュレータ(103)によって制御される、エンコーダと、
前記符号化されたワープ・パラメータ・シーケンスおよび前記音声入力信号の前記符号化されたタイムワープ処理スペクトル表現を受信しさらに多重化するマルチプレクサ(106)とを含み、
前記音声入力信号の前記符号化されたタイムワープ処理スペクトル表現は、第1フレームと、前記第1フレームに続く第2フレームと、前記第2フレームに続く第3フレームとを有する前記音声入力信号の表現を含み、前記音声入力信号は、時間領域であり、
前記ワープ・パラメータ・エクストラクタ(101)は、前記第1フレームおよび前記第2フレームに対する第1ワープ情報を推定し、さらに前記第2フレームおよび前記第3フレームに対する第2ワープ情報を推定するためのワープ推定器を含み、前記第1ワープ情報は前記音声入力信号の前記第1フレームおよび前記第2フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、さらに前記第2ワープ情報は前記音声入力信号の前記第2フレームおよび前記第3フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、
前記ワープ・トランスフォーマ(102)は、前記音声入力信号の前記第1フレームおよび前記第2フレーム、ならびに前記第1ワープ情報を用いて前記第1フレームおよび前記第2フレームに対する前記音声入力信号(100)の前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出し、さらに前記音声入力信号の前記第2フレームおよび前記第3フレーム、ならびに前記第2ワープ情報を用いて前記第2フレームおよび前記第3フレームに対する前記音声入力信号(100)の前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出すスペクトル・アナライザを含み、さらに
前記マルチプレクサ(106)は、前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を含む前記音声入力信号の前記表現を出力する出力インタフェースを含む、音声エンコーダ。 - 前記ワープ推定器は、フレームのワープ処理表現内のピッチが前記フレーム内のピッチよりも定常的になるように、前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報を推定するように作動し、前記ワープ処理表現は、前記フレーム内の前記音声入力信号の時間軸を前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報で示されているように変換することによって前記フレームから導き出される、請求項1に記載の音声エンコーダ。
- 前記ワープ推定器は、第1対応フレームの第1中間ワープ情報と第2対応フレームの第2中間ワープ情報とが結合ルールを用いて結合されるように、前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報を推定するように作動する、請求項1に記載の音声エンコーダ。
- 前記結合ルールは、前記第1中間ワープ情報の再スケール・ワープ・パラメータ・シーケンスが前記第2中間ワープ情報の再スケール・ワープ・パラメータ・シーケンスに連結されるものとする、請求項3に記載の音声エンコーダ。
- 前記結合ルールは、前記得られたワープ情報が連続微分可能なワープ・パラメータ・シーケンスを含むものとする、請求項4に記載の音声エンコーダ。
- 前記スペクトル・アナライザは、窓関数を2つのフレームに適用することによって前記2つのフレームの重み付け表現を用いて前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現の第1スペクトル係数および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現の第2スペクトル係数を導き出すように構成され、前記窓関数は前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報に依存する、請求項1に記載の音声エンコーダ。
- 再生された音声信号を導き出すタイムワープ処理変換デコーダであって、
ビットストリームを符号化されたワープ・パラメータ・シーケンスおよび第1および第2のタイムワープ処理スペクトル表現の符号化された表現に逆多重化する逆マルチプレクサ(201)と、
前記ワープ・パラメータ・シーケンスの再生を導き出すために、前記符号化されたワープ・パラメータ・シーケンスを復号化するワープ・デコーダ(202)と、
音声信号の前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出すために、前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現の前記符号化された表現を復号化するデコーダ(203)と、
前記ワープ・パラメータ・シーケンスの前記再生および前記音声信号の前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を受信し、さらにタイムワープ処理オーバーラップ変換符号化を用いて前記再生された音声出力信号を導き出す逆ワープ・トランスフォーマ(204)とを含み、
前記タイムワープ処理変換デコーダは、第1フレームと、前記第1フレームに続く第2フレームと、前記第2フレームに続く第3フレームとを有する音声信号を、第1ワープ情報と、第2ワープ情報と、前記第1フレームおよび前記第2フレームに対する前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現と、前記第2フレームおよび前記第3フレームに対する前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現とを用いて再生するように構成され、前記第1ワープ情報は前記音声信号の前記第1フレームおよび前記第2フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、前記第2ワープ情報は前記音声信号の前記第2フレームおよび前記第3フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、
前記逆ワープ・トランスフォーマは、前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現および前記第1ワープ情報を用いて第1結合フレームを導き出し、さらに前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現および前記第2ワープ情報を用いて第2結合フレームを導き出すスペクトル値プロセッサであって、前記第1結合フレームは前記第1フレームおよび前記第2フレームに関する情報を有し、前記第2結合フレームは前記第2フレームおよび前記第3フレームに関する情報を有する、スペクトル値プロセッサと、前記第1結合フレームおよび前記第2結合フレームを用いて前記第2フレームを再生するシンセサイザとを含む、デコーダ。 - 前記スペクトル値プロセッサは、前記第1結合フレームおよび前記第2結合フレームを導き出すためのコサイン基底関数を用いるように作動し、前記コサイン基底関数は、前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現の第1スペクトル係数および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現の第2スペクトル係数に前記コサイン基底関数を用いることによって前記第1結合フレームまたは前記第2結合フレームのタイムワープ処理されているが重み付けされていない表現が得られるように、前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報に依存する、請求項7に記載のデコーダ。
- 前記スペクトル値プロセッサは、前記第1結合フレームおよび前記第2結合フレームのサンプル値を窓処理するための窓関数を用いるように作動し、前記窓関数は、前記第1結合フレームまたは前記第2結合フレームのタイムワープ処理されているが重み付けされていない表現を窓処理することによって前記第1結合フレームまたは前記第2結合フレームのタイムワープ処理表現が得られるように、前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報に依存する、請求項7に記載のデコーダ。
- 前記スペクトル値プロセッサは、結合フレームの表現の時間軸を前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報で示されているように変換することによって結合フレームを導き出すための前記第1ワープ情報および前記第2ワープ情報を用いるように作動する、請求項7に記載のデコーダ。
- 音声符号化の方法であって、
音声入力信号(100)を受信するステップと、
ワープ・パラメータ・シーケンスを推定するステップ(101)と、
前記ワープ・パラメータ・シーケンスを用いて前記音声入力信号(100)の第1および第2のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出すステップ(102)と、
送信時にビットストリーム内におけるサイズを小さくするために、前記ワープ・パラメータ・シーケンスを符号化するステップ(104)と、
前記音声入力信号の符号化されたタイムワープ処理スペクトル表現を得るために、前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を量子化するステップ(105)であって、量子化するステップ(105)は知覚モデル・カルキュレータ(103)によって制御される、ステップと、
前記符号化されたワープ・パラメータ・シーケンスおよび前記音声入力信号の前記符号化されたタイムワープ処理スペクトル表現を多重化するステップ(106)とを含み、
前記音声入力信号の前記符号化されたタイムワープ処理スペクトル表現は、第1フレームと、前記第1フレームに続く第2フレームと、前記第2フレームに続く第3フレームとを有する前記音声入力信号の表現を含み、
前記推定するステップは、前記第1フレームおよび前記第2フレームに対する第1ワープ情報を推定するステップ、および前記第2フレームおよび前記第3フレームに対する第2ワープ情報を推定するステップを含み、前記第1ワープ情報は前記音声入力信号の前記第1フレームおよび前記第2フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、さらに前記第2ワープ情報は前記音声入力信号の前記第2フレームおよび前記第3フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、
前記導き出すステップは、前記音声入力信号の前記第1フレームおよび前記第2フレーム、ならびに前記第1ワープ情報を用いて前記第1フレームおよび前記第2フレームに対する前記音声入力信号(100)の前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出すステップ、および前記音声入力信号の前記第2フレームおよび第3フレーム、ならびに前記第2ワープ情報を用いて前記第2フレームおよび前記第3フレームに対する前記音声入力信号(100)の前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出すステップを含み、さらに
前記多重化するステップは、前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を含む前記音声入力信号の前記表現を出力するステップを含む、方法。 - 再生された音声信号を導き出すためのタイムワープ処理変換復号化の方法であって、
ビットストリームを符号化されたワープ・パラメータ・シーケンスおよび第1および第2のタイムワープ処理スペクトル表現の符号化された表現に逆多重化するステップ(201)と、
前記ワープ・パラメータ・シーケンスの再生を導き出すために、前記符号化されたワープ・パラメータ・シーケンスを復号化するステップ(202)と、
音声信号の前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を導き出すために、前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現の前記符号化された表現を復号化するステップ(203)と、
前記ワープ・パラメータ・シーケンスの前記再生および前記音声信号の前記第1および前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現を用いて、タイムワープ処理オーバーラップ変換符号化を用いて前記再生された音声出力信号を導き出すステップ(204)とを含み、
前記方法は、第1フレームと、前記第1フレームに続く第2フレームと、前記第2フレームに続く第3フレームとを有する音声信号を、第1ワープ情報と、第2ワープ情報と、前記第1フレームおよび前記第2フレームに対する前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現と、前記第2フレームおよび前記第3フレームに対する前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現とを用いて再生するように構成され、前記第1ワープ情報は前記音声信号の前記第1フレームおよび前記第2フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、前記第2ワープ情報は前記音声信号の前記第2フレームおよび前記第3フレームの時間軸の変更を行うためのタイムワーピングの関数を表し、
前記導き出すステップは、前記音声信号の前記第1のタイムワープ処理スペクトル表現および前記第1ワープ情報を用いて第1結合フレームを導き出すステップと、前記音声信号の前記第2のタイムワープ処理スペクトル表現および前記第2ワープ情報を用いて第2結合フレームを導き出すステップと、前記第1結合フレームおよび前記第2結合フレームを用いて前記第2フレームを再生するステップと
を含み、前記第1結合フレームは前記第1フレームおよび前記第2フレームに関する情報を有し、前記第2結合フレームは前記第2フレームおよび前記第3フレームに関する情報を有する、方法。 - コンピュータ上で実行されるときに、請求項11に記載の音声符号化の方法を実行するように構成されるプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。
- コンピュータ上で実行されるときに、請求項12に記載の音声復号化の方法を実行するように構成されるプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。
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