JPH10124088A - 音声帯域幅拡張装置及び方法 - Google Patents
音声帯域幅拡張装置及び方法Info
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- JPH10124088A JPH10124088A JP8282234A JP28223496A JPH10124088A JP H10124088 A JPH10124088 A JP H10124088A JP 8282234 A JP8282234 A JP 8282234A JP 28223496 A JP28223496 A JP 28223496A JP H10124088 A JPH10124088 A JP H10124088A
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- codebook
- audio signal
- band
- excitation source
- narrowband
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Processing of the speech or voice signal to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- 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
(57)【要約】
【課題】 入力狭帯域音声信号から広帯域音声信号を生
成する音声帯域幅拡張装置において、精度良く広帯域線
形予測係数、広帯域励振源を得ることにより、より良好
な音声帯域幅拡張を行なえるようにする。 【解決手段】 予め複数の音声信号のパターンから得ら
れた狭帯域音声信号の時間領域のパラメータが格納され
た狭帯域コードブック６と、予め複数の音声信号のパタ
ーンから得られた広帯域音声信号の時間領域のパラメー
タが狭帯域のコードブック６に対応して格納された広帯
域コードブック１２とを用意する。入力狭帯域音声信号
を、狭帯域のコードブック６で分析を行ない、広帯域の
コードブック１２で合成を行なう。このとき、コードブ
ック６、１２のパラメータとして、自己相関を用い、ま
た、音声合成に、励振源として、ＬＰＣ残差をアップサ
ンプルしたものを用いる。
成する音声帯域幅拡張装置において、精度良く広帯域線
形予測係数、広帯域励振源を得ることにより、より良好
な音声帯域幅拡張を行なえるようにする。 【解決手段】 予め複数の音声信号のパターンから得ら
れた狭帯域音声信号の時間領域のパラメータが格納され
た狭帯域コードブック６と、予め複数の音声信号のパタ
ーンから得られた広帯域音声信号の時間領域のパラメー
タが狭帯域のコードブック６に対応して格納された広帯
域コードブック１２とを用意する。入力狭帯域音声信号
を、狭帯域のコードブック６で分析を行ない、広帯域の
コードブック１２で合成を行なう。このとき、コードブ
ック６、１２のパラメータとして、自己相関を用い、ま
た、音声合成に、励振源として、ＬＰＣ残差をアップサ
ンプルしたものを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電話回線等の伝
送路を介されることにより周波数帯域が狭帯域に制限さ
れている音声信号から広帯域の音声信号を生成するため
の音声信号の帯域幅拡張装置及び方法に関する。
送路を介されることにより周波数帯域が狭帯域に制限さ
れている音声信号から広帯域の音声信号を生成するため
の音声信号の帯域幅拡張装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電話回線の帯域は例えば３００〜３４０
０ｋＨｚと狭く、電話回線を介して送られてくる音声信
号の周波数帯域は制限されている。このため、従来のア
ナログ電話回線の音質はあまり良好とは言えない。ま
た、ディジタル携帯電話の音質についても不満がある。
０ｋＨｚと狭く、電話回線を介して送られてくる音声信
号の周波数帯域は制限されている。このため、従来のア
ナログ電話回線の音質はあまり良好とは言えない。ま
た、ディジタル携帯電話の音質についても不満がある。
【０００３】そこで、受話側で音声帯域幅を拡張し、音
質の改善を図るようにしたシステムが種々提案されてい
る。この中で、予め複数の音声信号のパターンから得ら
れた狭帯域音声信号のパラメータがコードベクタとして
格納された狭帯域コードブックと、これと同一の音声信
号のパターンから得られた広帯域音声信号のパラメータ
がコードベクタとして予め格納された広帯域コードブッ
クとを用意しておき、入力信号を狭帯域コードブックで
分析し、この分析結果に基づいて広帯域コードブックを
用いて音声合成を行なうことにより、音声帯域幅を拡張
し、音質を改善するようにしたシステムが提案されてい
る。
質の改善を図るようにしたシステムが種々提案されてい
る。この中で、予め複数の音声信号のパターンから得ら
れた狭帯域音声信号のパラメータがコードベクタとして
格納された狭帯域コードブックと、これと同一の音声信
号のパターンから得られた広帯域音声信号のパラメータ
がコードベクタとして予め格納された広帯域コードブッ
クとを用意しておき、入力信号を狭帯域コードブックで
分析し、この分析結果に基づいて広帯域コードブックを
用いて音声合成を行なうことにより、音声帯域幅を拡張
し、音質を改善するようにしたシステムが提案されてい
る。
【０００４】つまり、図６に示すように、電話回線のよ
うな伝送路を通じて音声信号を伝送する場合、送話側１
０１からの音声信号は、伝送路１０２を介されることに
より周波数帯域が制限される。例えば、送話側１０１か
らの音声信号の周波数帯域が３００Ｈｚから７０００Ｈ
ｚ程度あったとしても、伝送路１０２を介されることに
より、受話側１０３に送られる音声信号の周波数帯域
は、例えば３００Ｈｚから３４００Ｈｚ程度に制限され
る。
うな伝送路を通じて音声信号を伝送する場合、送話側１
０１からの音声信号は、伝送路１０２を介されることに
より周波数帯域が制限される。例えば、送話側１０１か
らの音声信号の周波数帯域が３００Ｈｚから７０００Ｈ
ｚ程度あったとしても、伝送路１０２を介されることに
より、受話側１０３に送られる音声信号の周波数帯域
は、例えば３００Ｈｚから３４００Ｈｚ程度に制限され
る。
【０００５】そこで、図７に示すように、予め複数の音
声信号のパターンから得られる狭帯域音声信号のパラメ
ータがコードベクタとして格納された狭帯域コードブッ
ク１０５と、狭帯域コードブック１０５に対応して、同
一の音声信号のパターンから得られた広帯域音声信号の
パラメータがコードベクタとして予め格納された広帯域
コードブック１０６とが用意される。
声信号のパターンから得られる狭帯域音声信号のパラメ
ータがコードベクタとして格納された狭帯域コードブッ
ク１０５と、狭帯域コードブック１０５に対応して、同
一の音声信号のパターンから得られた広帯域音声信号の
パラメータがコードベクタとして予め格納された広帯域
コードブック１０６とが用意される。
【０００６】なお、コードブック１０５及び１０６は、
例えば、同一の広帯域の音声信号を所定の長さのフレー
ムに分割して複数の音声信号のパターンを形成し、各フ
レーム毎にスペクトラム包絡を分析することにより作成
される。すなわち、コードブック作成時には、広帯域の
音声信号が用いられ、この広帯域の音声信号が所定のフ
レーム毎に分割される。広帯域コードブック１０６に
は、この広帯域の音声信号を広帯域のまま分析したとき
のスペクトラム包絡情報がコードベクタとして格納され
る。狭帯域コードブック１０５には、広帯域の音声信号
を例えば３００〜３４００Ｈｚに帯域制限して分析した
ときのスペクトラム包絡情報がコードベクタとして格納
される。
例えば、同一の広帯域の音声信号を所定の長さのフレー
ムに分割して複数の音声信号のパターンを形成し、各フ
レーム毎にスペクトラム包絡を分析することにより作成
される。すなわち、コードブック作成時には、広帯域の
音声信号が用いられ、この広帯域の音声信号が所定のフ
レーム毎に分割される。広帯域コードブック１０６に
は、この広帯域の音声信号を広帯域のまま分析したとき
のスペクトラム包絡情報がコードベクタとして格納され
る。狭帯域コードブック１０５には、広帯域の音声信号
を例えば３００〜３４００Ｈｚに帯域制限して分析した
ときのスペクトラム包絡情報がコードベクタとして格納
される。
【０００７】狭帯域コードブック１０５及び広帯域コー
ドブック１０６に格納するスペクトラム包絡情報として
は、従来、ＬＰＣケプトラムが用いられている。ＬＰＣ
ケプトラムは、線形予測係数によるケプトラムであり、
以下の式で示されるようにして求められる。
ドブック１０６に格納するスペクトラム包絡情報として
は、従来、ＬＰＣケプトラムが用いられている。ＬＰＣ
ケプトラムは、線形予測係数によるケプトラムであり、
以下の式で示されるようにして求められる。
【数１】
【０００８】図７において、伝送路１０２を介して送話
側１０１から受話側１０３に送られてきた狭帯域の音声
信号は、先ず、分析回路１０４に送られる。分析回路１
０４で、入力音声信号が所定のフレーム毎に分けられ、
スペクトラム包絡が求められる。分析回路１０４の出力
が狭帯域コードブック１０５に送られる。狭帯域コード
ブック１０５で、分析回路１０４で分析されたスペクト
ラム包絡と、狭帯域コードブック１０５に格納されてい
るスペクトラム包絡情報とが比較され、マッチング処理
が行なわれる。そして、狭帯域コードブック１０５の出
力が広帯域コードブック１０６に送られ、狭帯域コード
ブック１０５において最もマッチしているスペクトラム
包絡情報と対応する広帯域のスペクトラム包絡情報が、
広帯域コードブック１０６から読み出される。
側１０１から受話側１０３に送られてきた狭帯域の音声
信号は、先ず、分析回路１０４に送られる。分析回路１
０４で、入力音声信号が所定のフレーム毎に分けられ、
スペクトラム包絡が求められる。分析回路１０４の出力
が狭帯域コードブック１０５に送られる。狭帯域コード
ブック１０５で、分析回路１０４で分析されたスペクト
ラム包絡と、狭帯域コードブック１０５に格納されてい
るスペクトラム包絡情報とが比較され、マッチング処理
が行なわれる。そして、狭帯域コードブック１０５の出
力が広帯域コードブック１０６に送られ、狭帯域コード
ブック１０５において最もマッチしているスペクトラム
包絡情報と対応する広帯域のスペクトラム包絡情報が、
広帯域コードブック１０６から読み出される。
【０００９】この広帯域スペクトラム包絡情報が合成回
路１０７に送られる。合成回路１０７で、広帯域コード
ブック１０６から読み出された広帯域のスペクトラム包
絡情報を用いて、音声信号が合成される。この合成され
た音声信号は、広帯域コードブック１０６を用いて合成
されるので、広帯域の音声信号となる。
路１０７に送られる。合成回路１０７で、広帯域コード
ブック１０６から読み出された広帯域のスペクトラム包
絡情報を用いて、音声信号が合成される。この合成され
た音声信号は、広帯域コードブック１０６を用いて合成
されるので、広帯域の音声信号となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
音声帯域幅拡張システムでは、コードベクタとしてＬＰ
Ｃケプトラムを用いている。また、音声信号を合成する
際の励振源としては、ノイズとパルス列を用いている。
ところが、ＬＰＣケプトラムでは、聴感上の歪と量子化
誤差が比較的一致するものの、対数スケールが用いられ
るため、リニアスケールを用いる場合よりエネルギーの
小さい部分が重視され、エネルギーの大きい部分での誤
差が大きくなる。このような音声帯域幅拡張システムに
用いるには、聴感上では、母音部分での歪を抑えること
が好ましい。したがって、ＬＰＣケプトラムは、必ずし
も最適なものではない。また、励振源については、広帯
域のＬＰＣ残差にできるだけ近いものが良いはずである
が、ノイズとパルス列を用いた従来の方式は、これとは
程遠いものである。
音声帯域幅拡張システムでは、コードベクタとしてＬＰ
Ｃケプトラムを用いている。また、音声信号を合成する
際の励振源としては、ノイズとパルス列を用いている。
ところが、ＬＰＣケプトラムでは、聴感上の歪と量子化
誤差が比較的一致するものの、対数スケールが用いられ
るため、リニアスケールを用いる場合よりエネルギーの
小さい部分が重視され、エネルギーの大きい部分での誤
差が大きくなる。このような音声帯域幅拡張システムに
用いるには、聴感上では、母音部分での歪を抑えること
が好ましい。したがって、ＬＰＣケプトラムは、必ずし
も最適なものではない。また、励振源については、広帯
域のＬＰＣ残差にできるだけ近いものが良いはずである
が、ノイズとパルス列を用いた従来の方式は、これとは
程遠いものである。
【００１１】したがって、この発明の目的は、コードブ
ックの持つ情報や励振源をより適したものにすることに
より、より良好な音声帯域幅拡張を行なえるようにした
音声帯域幅拡張装置及び方法を提供することにある。
ックの持つ情報や励振源をより適したものにすることに
より、より良好な音声帯域幅拡張を行なえるようにした
音声帯域幅拡張装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、入力狭帯域
音声信号から時間領域のパラメータを求める分析手段
と、入力狭帯域音声信号から励振源を求める励振源形成
手段と、予め複数の音声信号のパターンから得られた狭
帯域音声信号の時間領域のパラメータが格納された狭帯
域コードブックと、予め複数の音声信号のパターンから
得られた広帯域音声信号の時間領域のパラメータが狭帯
域のコードブックに対応して格納された広帯域コードブ
ックと、入力狭帯域の音声信号の時間領域のパラメータ
と、狭帯域コードブックに格納されている入力狭帯域音
声信号の時間領域のパラメータとを比較して、最適なパ
ラメータを検索するマッチング手段と、マッチング手段
での検索結果に基づいて、広帯域コードブックに格納さ
れている広帯域音声信号の時間領域のパラメータの中か
ら対応するパラメータを読み出し、励振源形成手段で形
成された励振源及び読み出されたパラメータを基にして
出力広帯域音声信号を合成する合成手段とを備えるよう
にしたことを特徴とする音声帯域幅拡張装置である。
音声信号から時間領域のパラメータを求める分析手段
と、入力狭帯域音声信号から励振源を求める励振源形成
手段と、予め複数の音声信号のパターンから得られた狭
帯域音声信号の時間領域のパラメータが格納された狭帯
域コードブックと、予め複数の音声信号のパターンから
得られた広帯域音声信号の時間領域のパラメータが狭帯
域のコードブックに対応して格納された広帯域コードブ
ックと、入力狭帯域の音声信号の時間領域のパラメータ
と、狭帯域コードブックに格納されている入力狭帯域音
声信号の時間領域のパラメータとを比較して、最適なパ
ラメータを検索するマッチング手段と、マッチング手段
での検索結果に基づいて、広帯域コードブックに格納さ
れている広帯域音声信号の時間領域のパラメータの中か
ら対応するパラメータを読み出し、励振源形成手段で形
成された励振源及び読み出されたパラメータを基にして
出力広帯域音声信号を合成する合成手段とを備えるよう
にしたことを特徴とする音声帯域幅拡張装置である。
【００１３】この発明では、時間領域のパラメータとし
ては、自己相関が用いられる。また、広帯域コードブッ
クから読み出された広帯域音声信号のパラメータを用い
て出力音声信号を合成する際に、励振源として、ＬＰＣ
残差をアップサンプリングしたものを用いるようにして
いる。
ては、自己相関が用いられる。また、広帯域コードブッ
クから読み出された広帯域音声信号のパラメータを用い
て出力音声信号を合成する際に、励振源として、ＬＰＣ
残差をアップサンプリングしたものを用いるようにして
いる。
【００１４】このように、予め複数の音声信号のパター
ンから得られた狭帯域音声信号の時間領域のパラメータ
が格納された狭帯域コードブックと、予め複数の音声信
号のパターンから得られた広帯域音声信号の時間領域の
パラメータが狭帯域のコードブックに対応して格納され
た広帯域コードブックとを用意し、狭帯域のコードブッ
クで分析を行ない、広帯域のコードブックで合成を行な
う。このとき、コードブックのパラメータとして、自己
相関を用い、また、音声合成に、ＬＰＣ残差をアップサ
ンプルしたものを用いる。自己相関を用いると、パワー
の大きい母音での誤差が少なくなり、良好な音声信号を
合成できる。
ンから得られた狭帯域音声信号の時間領域のパラメータ
が格納された狭帯域コードブックと、予め複数の音声信
号のパターンから得られた広帯域音声信号の時間領域の
パラメータが狭帯域のコードブックに対応して格納され
た広帯域コードブックとを用意し、狭帯域のコードブッ
クで分析を行ない、広帯域のコードブックで合成を行な
う。このとき、コードブックのパラメータとして、自己
相関を用い、また、音声合成に、ＬＰＣ残差をアップサ
ンプルしたものを用いる。自己相関を用いると、パワー
の大きい母音での誤差が少なくなり、良好な音声信号を
合成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用
された音声帯域幅拡張システムの一例を示すものであ
る。図１において、入力端子１に、周波数帯域が例えば
３００Ｈｚ〜３４００Ｈｚで、サンプリング周波数が８
ｋＨｚの狭帯域音声信号が供給される。この狭帯域音声
信号は、ＬＰＣ（Linear Predictive Coding）分析フィ
ルタ２に供給されると共に、アップサンプル回路３に供
給される。
いて図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用
された音声帯域幅拡張システムの一例を示すものであ
る。図１において、入力端子１に、周波数帯域が例えば
３００Ｈｚ〜３４００Ｈｚで、サンプリング周波数が８
ｋＨｚの狭帯域音声信号が供給される。この狭帯域音声
信号は、ＬＰＣ（Linear Predictive Coding）分析フィ
ルタ２に供給されると共に、アップサンプル回路３に供
給される。
【００１６】アップサンプル回路３は、サンプリング周
波数を８ｋＨｚから１６ｋＨｚにアップサンプルするた
めのものである。アップサンプル回路３の出力は、３０
０Ｈｚ〜３４００Ｈｚの通過帯域のバンドパスフィルタ
４を介して、加算回路５に供給される。このアップサン
プル回路３、バンドパスフィルタ４、加算回路５に通じ
る経路は、後に説明するように、元の周波数帯域の成分
の信号を、音声合成された高域の音声信号に付加するた
めの経路である。
波数を８ｋＨｚから１６ｋＨｚにアップサンプルするた
めのものである。アップサンプル回路３の出力は、３０
０Ｈｚ〜３４００Ｈｚの通過帯域のバンドパスフィルタ
４を介して、加算回路５に供給される。このアップサン
プル回路３、バンドパスフィルタ４、加算回路５に通じ
る経路は、後に説明するように、元の周波数帯域の成分
の信号を、音声合成された高域の音声信号に付加するた
めの経路である。
【００１７】ＬＰＣ分析フィルタ２は、入力端子１から
の狭帯域音声信号をフレーム化し、１０次のＬＰＣ分析
を行なうものである。ＬＰＣ分析の過程で、１０次の自
己相関が得られる。この自己相関は狭帯域コードブック
６に送られると共に、破擦音検出回路７に送られる。ま
た、ＬＰＣ分析フィルタ２で求められたＬＰＣ残差は、
アップサンプル回路８に送られる。
の狭帯域音声信号をフレーム化し、１０次のＬＰＣ分析
を行なうものである。ＬＰＣ分析の過程で、１０次の自
己相関が得られる。この自己相関は狭帯域コードブック
６に送られると共に、破擦音検出回路７に送られる。ま
た、ＬＰＣ分析フィルタ２で求められたＬＰＣ残差は、
アップサンプル回路８に送られる。
【００１８】アップサンプル回路８により、狭帯域の音
声のＬＰＣ残差がアップサンプルされる。アップサンプ
ル回路８の出力がローパスフィルタ９、ブースト回路１
０をを介して、ＬＰＣ合成フィルタ１１に送られる。こ
のＬＰＣ残差をアップサンプルし、高域を抑圧した信号
は、後に説明するように、音声信号を合成する際の励振
源として用いられる。ブースト回路１０は、破擦音や摩
擦音が検出された場合に、励振源をブーストするための
もので、ブースト回路１０のブースト量は、破擦音検出
回路７の出力により制御される。
声のＬＰＣ残差がアップサンプルされる。アップサンプ
ル回路８の出力がローパスフィルタ９、ブースト回路１
０をを介して、ＬＰＣ合成フィルタ１１に送られる。こ
のＬＰＣ残差をアップサンプルし、高域を抑圧した信号
は、後に説明するように、音声信号を合成する際の励振
源として用いられる。ブースト回路１０は、破擦音や摩
擦音が検出された場合に、励振源をブーストするための
もので、ブースト回路１０のブースト量は、破擦音検出
回路７の出力により制御される。
【００１９】狭帯域コードブック６には、予め複数の音
声信号のパターンから得られた狭帯域音声信号の１０次
の自己相関情報がコードベクタとして格納されている。
狭帯域コードブック６で、ＬＰＣ分析フィルタ２から得
られた自己相関と、狭帯域コードブック６に格納されて
いる自己相関情報とが比較され、マッチング処理が行な
われる。そして、最もマッチしている自己相関情報のイ
ンデックスが広帯域コードブック１２に送られる。
声信号のパターンから得られた狭帯域音声信号の１０次
の自己相関情報がコードベクタとして格納されている。
狭帯域コードブック６で、ＬＰＣ分析フィルタ２から得
られた自己相関と、狭帯域コードブック６に格納されて
いる自己相関情報とが比較され、マッチング処理が行な
われる。そして、最もマッチしている自己相関情報のイ
ンデックスが広帯域コードブック１２に送られる。
【００２０】広帯域コードブック１２には、狭帯域コー
ドブック６と対応して、狭帯域コードブック６を作成し
たときと同一のパターンの音声信号から得られる広帯域
音声信号の２０次の自己相関情報がコードベクタとして
格納されている。狭帯域コードブック６で最もマッチし
ている自己相関情報が判断されると、このインデックス
が広帯域コードブック１２に送られ、広帯域コードブッ
ク１２により、最もマッチしていると判断された狭帯域
の自己相関情報に対応する広帯域の自己相関情報が読み
出される。
ドブック６と対応して、狭帯域コードブック６を作成し
たときと同一のパターンの音声信号から得られる広帯域
音声信号の２０次の自己相関情報がコードベクタとして
格納されている。狭帯域コードブック６で最もマッチし
ている自己相関情報が判断されると、このインデックス
が広帯域コードブック１２に送られ、広帯域コードブッ
ク１２により、最もマッチしていると判断された狭帯域
の自己相関情報に対応する広帯域の自己相関情報が読み
出される。
【００２１】自己相関は、時間領域のパラメータで、以
下のようにして求められる。
下のようにして求められる。
【数２】
【００２２】広帯域コードブック１２は、サンプリング
周波数が１６ｋＨｚの、０〜８０００ｋＨｚの広帯域音
声信号を用いて、以下のようにして作成される。すなわ
ち、広帯域コードブック１２の作成時には、この広帯域
音声信号が、長さ３２ｍ秒、前進２０ｍ秒毎のフレーム
に分割され、各フレームで２０次の自己相関が求められ
る。これを利用して、ＧＬＡ（General Lloyd Algorith
m ）アルゴリズムにより、８ビットのコードブックが作
成される。これが広帯域コードブック４とされる。ここ
で、広帯域コードブックのｉ番目のコードベクタにエン
コードされたフレーム番号をＡｉする。
周波数が１６ｋＨｚの、０〜８０００ｋＨｚの広帯域音
声信号を用いて、以下のようにして作成される。すなわ
ち、広帯域コードブック１２の作成時には、この広帯域
音声信号が、長さ３２ｍ秒、前進２０ｍ秒毎のフレーム
に分割され、各フレームで２０次の自己相関が求められ
る。これを利用して、ＧＬＡ（General Lloyd Algorith
m ）アルゴリズムにより、８ビットのコードブックが作
成される。これが広帯域コードブック４とされる。ここ
で、広帯域コードブックのｉ番目のコードベクタにエン
コードされたフレーム番号をＡｉする。
【００２３】狭帯域コードブック６は、広帯域コードブ
ック１２を作成したのと同一の音声信号で、サンプリン
グ周波数を８ｋＨｚで周波数帯域を３００Ｈｚ〜３４０
０Ｈｚに制限したものを用いて作成される。この狭帯域
に制限された音声信号が、広帯域コードブック１２を作
成したときと同じ時刻でフレームに分割され、各フレー
ムで１０次の自己相関が求められる。そして、フレーム
番号Ａｉに属するフレームの狭帯域自己相関の重心を求
め、そのベクターを狭帯域コードブックのｉ番目のコー
ドベクタとすることで、フレーム番号Ａｉの広帯域コー
ドブックの広帯域自己相関に対応させるようにする。
ック１２を作成したのと同一の音声信号で、サンプリン
グ周波数を８ｋＨｚで周波数帯域を３００Ｈｚ〜３４０
０Ｈｚに制限したものを用いて作成される。この狭帯域
に制限された音声信号が、広帯域コードブック１２を作
成したときと同じ時刻でフレームに分割され、各フレー
ムで１０次の自己相関が求められる。そして、フレーム
番号Ａｉに属するフレームの狭帯域自己相関の重心を求
め、そのベクターを狭帯域コードブックのｉ番目のコー
ドベクタとすることで、フレーム番号Ａｉの広帯域コー
ドブックの広帯域自己相関に対応させるようにする。
【００２４】図１において、広帯域コードブック１２か
ら読み出された広帯域の自己相関情報は、自己相関−線
形予測係数変換回路１３に送られる。自己相関−線形予
測係数変換回路１３により、自己相関から線形予測係数
への変換が行なわれる。この線形予測係数がＬＰＣ合成
フィルタ１１に送られる。
ら読み出された広帯域の自己相関情報は、自己相関−線
形予測係数変換回路１３に送られる。自己相関−線形予
測係数変換回路１３により、自己相関から線形予測係数
への変換が行なわれる。この線形予測係数がＬＰＣ合成
フィルタ１１に送られる。
【００２５】ＬＰＣ合成フィルタ１１には、ＬＰＣ分析
フィルタ２からのＬＰＣ残差をアップサンプル回路８で
アップサンプルして折返し歪を発生させ、ローパスフィ
ルタ９を介して高域側を抑圧した信号が供給されてい
る。ＬＰＣ合成フィルタ１１で、このＬＰＣ残差をアッ
プサンプルし、折返し歪の高域側を抑圧したようなもの
を励振源として用い、自己相関−線形予測係数変換回路
部１３からの線形予測係数により、ＬＰＣ合成が行なわ
れる。これにより、３００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの広帯域
の音声信号が合成される。
フィルタ２からのＬＰＣ残差をアップサンプル回路８で
アップサンプルして折返し歪を発生させ、ローパスフィ
ルタ９を介して高域側を抑圧した信号が供給されてい
る。ＬＰＣ合成フィルタ１１で、このＬＰＣ残差をアッ
プサンプルし、折返し歪の高域側を抑圧したようなもの
を励振源として用い、自己相関−線形予測係数変換回路
部１３からの線形予測係数により、ＬＰＣ合成が行なわ
れる。これにより、３００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの広帯域
の音声信号が合成される。
【００２６】ＬＰＣ合成フィルタ１１で合成された音声
信号は、バンドストップフィルタ１４に供給される。バ
ンドストップフィルタ１４は、入力狭帯域音声信号の周
波数帯域の信号成分を除去するものである。バンドスト
ップフィルタ１４で、ＬＰＣ合成フィルタ１１で合成さ
れた周波数３００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの広帯域の音声信
号の中から、元の狭帯域の音声信号に含まれる３００Ｈ
ｚ〜３４００Ｈｚの信号成分が除去される。このバンド
ストップフィルタ１４の出力が加算回路５に供給され
る。
信号は、バンドストップフィルタ１４に供給される。バ
ンドストップフィルタ１４は、入力狭帯域音声信号の周
波数帯域の信号成分を除去するものである。バンドスト
ップフィルタ１４で、ＬＰＣ合成フィルタ１１で合成さ
れた周波数３００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの広帯域の音声信
号の中から、元の狭帯域の音声信号に含まれる３００Ｈ
ｚ〜３４００Ｈｚの信号成分が除去される。このバンド
ストップフィルタ１４の出力が加算回路５に供給され
る。
【００２７】加算回路５で、アップサンプル回路３、バ
ンドパスフィルタ４を介された周波数３００Ｈｚ〜３４
００Ｈｚの元の狭帯域の音声信号の成分と、バンドスト
ップフィルタ１４を介された周波数３４００Ｈｚ〜７０
００Ｈｚの音声合成された音声信号の成分とが加算され
る。これにより、周波数帯域が３００〜７０００Ｈｚ
で、サンプリング周波数が１６ｋＨｚのディジタル音声
信号が得られる。このディジタル音声信号が出力端子１
５から出力される。
ンドパスフィルタ４を介された周波数３００Ｈｚ〜３４
００Ｈｚの元の狭帯域の音声信号の成分と、バンドスト
ップフィルタ１４を介された周波数３４００Ｈｚ〜７０
００Ｈｚの音声合成された音声信号の成分とが加算され
る。これにより、周波数帯域が３００〜７０００Ｈｚ
で、サンプリング周波数が１６ｋＨｚのディジタル音声
信号が得られる。このディジタル音声信号が出力端子１
５から出力される。
【００２８】このように、この発明が適用された音声帯
域幅拡張装置では、狭帯域コードブック６を用いて入力
狭帯域音声信号が分析され、広帯域コードブック１２を
用いて広帯域の音声信号が合成される。そして、コード
ブックの情報としては、自己相関が用いられる。従来、
一般には、スペクトラム包絡情報としてＬＰＣケプトラ
ムが用いらていたが、実験の結果、ＬＰＣケプトラムを
用いるより、対数スケールでない自己相関を用いた方が
聴感上好ましいことが分かったからである。これは、Ｌ
ＰＣケプトラムでは、対数スケールを用いているため、
パワーの小さい子音部分では誤差は小さくなるが、パワ
ーの大きい母音部分での誤差が相対的に大きくなるため
であると考えられる。
域幅拡張装置では、狭帯域コードブック６を用いて入力
狭帯域音声信号が分析され、広帯域コードブック１２を
用いて広帯域の音声信号が合成される。そして、コード
ブックの情報としては、自己相関が用いられる。従来、
一般には、スペクトラム包絡情報としてＬＰＣケプトラ
ムが用いらていたが、実験の結果、ＬＰＣケプトラムを
用いるより、対数スケールでない自己相関を用いた方が
聴感上好ましいことが分かったからである。これは、Ｌ
ＰＣケプトラムでは、対数スケールを用いているため、
パワーの小さい子音部分では誤差は小さくなるが、パワ
ーの大きい母音部分での誤差が相対的に大きくなるため
であると考えられる。
【００２９】そして、この発明が適用された音声帯域幅
拡張システムでは、励振源として、ＬＰＣ残差をアップ
サンプルし、折返し歪を発生させ、折返し歪の高域側を
抑圧したものが用いられる。このようにすると、元の音
声のパワーや調波構造が保存されているため、励振源と
して十分な性能が得られる。
拡張システムでは、励振源として、ＬＰＣ残差をアップ
サンプルし、折返し歪を発生させ、折返し歪の高域側を
抑圧したものが用いられる。このようにすると、元の音
声のパワーや調波構造が保存されているため、励振源と
して十分な性能が得られる。
【００３０】このように、コードブック６、１２の情報
として自己相関を用い、ＬＰＣ残差をアップサンプル
し、折返し歪の高域側を抑圧したもの励振源として用い
て音声信号を合成することにより、ＬＰＣ合成フィルタ
１１からは、３００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの良好な広帯域
の音声信号が得られる。
として自己相関を用い、ＬＰＣ残差をアップサンプル
し、折返し歪の高域側を抑圧したもの励振源として用い
て音声信号を合成することにより、ＬＰＣ合成フィルタ
１１からは、３００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの良好な広帯域
の音声信号が得られる。
【００３１】このようにして、ＬＰＣ合成フィルタ１１
から得られる広帯域の音声信号は、元の帯域の周波数成
分の信号をも含んでおり、これらの処理により元の帯域
の周波数成分に歪が及ぶため、ＬＰＣ合成フィルタ１１
の出力信号をそのまま用いると、元の帯域の周波数成分
の歪の影響が生じる。
から得られる広帯域の音声信号は、元の帯域の周波数成
分の信号をも含んでおり、これらの処理により元の帯域
の周波数成分に歪が及ぶため、ＬＰＣ合成フィルタ１１
の出力信号をそのまま用いると、元の帯域の周波数成分
の歪の影響が生じる。
【００３２】そこで、バンドストップフィルタ１４によ
り、ＬＰＣ合成フィルタ１１の出力から、３００Ｈｚ〜
３４００Ｈｚの元の帯域の周波数成分を除去し、バンド
パスフィルタ４を介して取り出された３００Ｈｚ〜３４
００Ｈｚの元の音声信号の成分と、ＬＰＣ合成フィルタ
１１で合成された３４００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの音声信
号の成分とを加算するようしている。
り、ＬＰＣ合成フィルタ１１の出力から、３００Ｈｚ〜
３４００Ｈｚの元の帯域の周波数成分を除去し、バンド
パスフィルタ４を介して取り出された３００Ｈｚ〜３４
００Ｈｚの元の音声信号の成分と、ＬＰＣ合成フィルタ
１１で合成された３４００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの音声信
号の成分とを加算するようしている。
【００３３】なお、コードブック作成時の距離計算にお
いて、高次のデータの重みが小さくなるように重み付け
処理を行なうようにしても良い。すなわち、狭帯域コー
ドブック６においては１次から３次までの重みを「１」
とし、それ以上の次数では重みを「０」とし、広帯域コ
ードブック１２においては１次から６次までの重みを
「１」とし、それ以上の次数では重みを「０」とする。
このようにすると、メモリ容量の節約ができるばかりで
なく、自己相関パラメータの性質として、大まかなスペ
クトル包絡の再現を重視することになり、より品質の良
い音声が得られる。
いて、高次のデータの重みが小さくなるように重み付け
処理を行なうようにしても良い。すなわち、狭帯域コー
ドブック６においては１次から３次までの重みを「１」
とし、それ以上の次数では重みを「０」とし、広帯域コ
ードブック１２においては１次から６次までの重みを
「１」とし、それ以上の次数では重みを「０」とする。
このようにすると、メモリ容量の節約ができるばかりで
なく、自己相関パラメータの性質として、大まかなスペ
クトル包絡の再現を重視することになり、より品質の良
い音声が得られる。
【００３４】ところで、このように、コードベクタとし
て自己相関を用い、ＬＰＣ残差をアップサンプルして高
域を抑圧したものを励振源として、ＬＰＣ合成により広
帯域の音声信号を形成するようにすると、特に、摩擦
音、破擦音が不足し、歯切れの悪い音になる。これは、
スペクトラム包絡の予測が十分でないことも原因に上げ
られるが、主として、励振源のパワー不足に起因すると
考えられる。
て自己相関を用い、ＬＰＣ残差をアップサンプルして高
域を抑圧したものを励振源として、ＬＰＣ合成により広
帯域の音声信号を形成するようにすると、特に、摩擦
音、破擦音が不足し、歯切れの悪い音になる。これは、
スペクトラム包絡の予測が十分でないことも原因に上げ
られるが、主として、励振源のパワー不足に起因すると
考えられる。
【００３５】そこで、この発明が適用されたシステムで
は、摩擦音や破擦音を検出する破擦音検出回路７と、摩
擦音や破擦音が検出されたときに、励振源の全帯域又は
一部の帯域をブーストするブースト回路１０が設けられ
る。破擦音検出回路７には、ＬＰＣ分析フィルタ２で求
められた１０次の自己相関が供給される。破擦音検出回
路７で、この１０次の自己相関のうち、０次のフレーム
パワー、１次の自己相関、２次の自己相関を用いて、摩
擦音や破擦音が入力されたかどうかが検出される。破擦
音検出回路７で摩擦音や破擦音が検出されると、ブース
ト回路１０により、励振源の全帯域又は一部の帯域がブ
ーストされる。
は、摩擦音や破擦音を検出する破擦音検出回路７と、摩
擦音や破擦音が検出されたときに、励振源の全帯域又は
一部の帯域をブーストするブースト回路１０が設けられ
る。破擦音検出回路７には、ＬＰＣ分析フィルタ２で求
められた１０次の自己相関が供給される。破擦音検出回
路７で、この１０次の自己相関のうち、０次のフレーム
パワー、１次の自己相関、２次の自己相関を用いて、摩
擦音や破擦音が入力されたかどうかが検出される。破擦
音検出回路７で摩擦音や破擦音が検出されると、ブース
ト回路１０により、励振源の全帯域又は一部の帯域がブ
ーストされる。
【００３６】つまり、入力音声信号の自己相関を解析し
た結果、母音の場合と摩擦音や破擦音の場合とでは、０
次の自己相関すなわちフレームパワー、１次の自己相
関、２次の自己相関の位置関係に、以下のような違いが
あることが分かった。すなわち、０次のフレームパワー
をＲ０、１次の自己相関をＲ１、２次の自己相関Ｒ２と
すると、図２に示すように、入力音声信号が母音の場合
には、０次のフレームパワーＲ０、１次の自己相関Ｒ
１、２次の自己相関Ｒ２が略直線上に並ぶ。これに対し
て、図３に示すように、摩擦音や破擦音の場合には、０
次のフレームパワーＲ０、１次の自己相関Ｒ１、２次の
自己相関Ｒ２の位置関係が、下に凸に並ぶような関係と
なる。このことから、０次のフレームパワーをＲ０、１
次の自己相関をＲ１、２次の自己相関Ｒ２の位置関係が
下に凸に並んでいるかどうかを判断すれば、摩擦音や破
擦音の検出が行なえる。
た結果、母音の場合と摩擦音や破擦音の場合とでは、０
次の自己相関すなわちフレームパワー、１次の自己相
関、２次の自己相関の位置関係に、以下のような違いが
あることが分かった。すなわち、０次のフレームパワー
をＲ０、１次の自己相関をＲ１、２次の自己相関Ｒ２と
すると、図２に示すように、入力音声信号が母音の場合
には、０次のフレームパワーＲ０、１次の自己相関Ｒ
１、２次の自己相関Ｒ２が略直線上に並ぶ。これに対し
て、図３に示すように、摩擦音や破擦音の場合には、０
次のフレームパワーＲ０、１次の自己相関Ｒ１、２次の
自己相関Ｒ２の位置関係が、下に凸に並ぶような関係と
なる。このことから、０次のフレームパワーをＲ０、１
次の自己相関をＲ１、２次の自己相関Ｒ２の位置関係が
下に凸に並んでいるかどうかを判断すれば、摩擦音や破
擦音の検出が行なえる。
【００３７】このことを利用して、この発明が適用され
たシステムでは、以下の条件を満足するときに摩擦音や
破擦音であると判断される。
たシステムでは、以下の条件を満足するときに摩擦音や
破擦音であると判断される。
【００３８】条件（１） Ｒ０が一定値以上であり、かつＲ１が一定値以上であ
り、かつＲ１／Ｒ２が一定値以下である場合には、摩擦
音や破擦音であると判断する。
り、かつＲ１／Ｒ２が一定値以下である場合には、摩擦
音や破擦音であると判断する。
【００３９】条件（２） Ｒ０が一定値以上、一定値以下であり、かつＲ１が一定
値以下であり、かつ１−Ｒ１＞Ｒ１−Ｒ２である場合に
は、摩擦音や破裂音であると判断する。
値以下であり、かつ１−Ｒ１＞Ｒ１−Ｒ２である場合に
は、摩擦音や破裂音であると判断する。
【００４０】条件（３） Ｒ０が一定値以上、一定値以下であり、かつ（Ｒ１−ｄ
ｃ）／（Ｒ０−ｄｃ）が一定値以下であり、かつ１−Ｒ
１＞Ｒ１−Ｒ２である場合には、摩擦音や破裂音である
と判断する。なお、ｄｃはフレーム毎に一定の値であ
る。
ｃ）／（Ｒ０−ｄｃ）が一定値以下であり、かつ１−Ｒ
１＞Ｒ１−Ｒ２である場合には、摩擦音や破裂音である
と判断する。なお、ｄｃはフレーム毎に一定の値であ
る。
【００４１】条件（１）又は条件（２）により摩擦音や
破擦音であると判断された場合には、励振源が例えば１
０ｄＢブーストされる。また、条件（３）により摩擦音
や破擦音であると判断された場合には、励振源が例えば
５ｄＢブーストされる。
破擦音であると判断された場合には、励振源が例えば１
０ｄＢブーストされる。また、条件（３）により摩擦音
や破擦音であると判断された場合には、励振源が例えば
５ｄＢブーストされる。
【００４２】また、以上のような条件が満たされるとき
に、瞬時に励振源のブーストを行なってしまうと、急に
音が変化して、違和感を与える。そこで、励振源が急激
に変化しないように、フレーム毎に励振源のブーストを
スムージングするようにし、励振源のブーストの変化が
目立たないようにしている。
に、瞬時に励振源のブーストを行なってしまうと、急に
音が変化して、違和感を与える。そこで、励振源が急激
に変化しないように、フレーム毎に励振源のブーストを
スムージングするようにし、励振源のブーストの変化が
目立たないようにしている。
【００４３】この発明が適用された音声帯域幅拡張シス
テムにより、良好な特性の音声帯域幅拡張が行なわれる
ことは、実験により明らかである。すなわち、図４は、
この発明が適用された音声帯域幅拡張システムを用いて
音声信号の帯域幅拡張を行なったときの実験結果を示す
ものである。図４Ａは、ソースとなる広帯域の音声信号
のスペクトラム図である。このソースとなる音声信号
を、図４Ｂに示すように帯域制限し、この発明が適用さ
れた音声帯域幅拡張システムにより帯域幅拡張を行なう
ものとする。図４Ｃは、この信号の帯域幅拡張を行なっ
て得られた音声信号である。図４Ａと図４Ｃとを比較す
れば、この発明が適用された音声帯域幅拡張システムに
より、かなりの精度で音声信号の帯域幅拡張が行なえた
ことが分かる。
テムにより、良好な特性の音声帯域幅拡張が行なわれる
ことは、実験により明らかである。すなわち、図４は、
この発明が適用された音声帯域幅拡張システムを用いて
音声信号の帯域幅拡張を行なったときの実験結果を示す
ものである。図４Ａは、ソースとなる広帯域の音声信号
のスペクトラム図である。このソースとなる音声信号
を、図４Ｂに示すように帯域制限し、この発明が適用さ
れた音声帯域幅拡張システムにより帯域幅拡張を行なう
ものとする。図４Ｃは、この信号の帯域幅拡張を行なっ
て得られた音声信号である。図４Ａと図４Ｃとを比較す
れば、この発明が適用された音声帯域幅拡張システムに
より、かなりの精度で音声信号の帯域幅拡張が行なえた
ことが分かる。
【００４４】なお、この発明は、アナログの電話回線の
音質改善や、ディジタル携帯電話の音質改善に用いるこ
とができる。特に、ディジタル携帯電話では、変調方式
としてＶＳＥＬＰやＰＳＩ−ＣＥＬＰが用いられてい
る。ＶＳＥＬＰやＰＳＩ−ＣＥＬＰでは、線形予測係数
や励振源が使われるので、これらの情報を音声帯域幅拡
張システムにおけるＬＰＣ分析やＬＰＣ合成の際に用い
ることができる。
音質改善や、ディジタル携帯電話の音質改善に用いるこ
とができる。特に、ディジタル携帯電話では、変調方式
としてＶＳＥＬＰやＰＳＩ−ＣＥＬＰが用いられてい
る。ＶＳＥＬＰやＰＳＩ−ＣＥＬＰでは、線形予測係数
や励振源が使われるので、これらの情報を音声帯域幅拡
張システムにおけるＬＰＣ分析やＬＰＣ合成の際に用い
ることができる。
【００４５】つまり、図５はディジタル携帯電話での適
用例を示すものである。図５に示すように、ディジタル
携帯電話においては、励振源と線形予測係数α1 〜α10
若しくはこれと等価なパラメータが送られてくる。この
励振源が入力端子２１に供給され、線形予測係数が入力
端子２２に供給される。入力端子２１からの励振源は、
ＬＰＣ合成フィルタ２３に送られると共に、アップサン
プル回路２４に送られる。入力端子２２からの自己相関
係数は、ＬＰＣ合成フィルタ２３に送られる。
用例を示すものである。図５に示すように、ディジタル
携帯電話においては、励振源と線形予測係数α1 〜α10
若しくはこれと等価なパラメータが送られてくる。この
励振源が入力端子２１に供給され、線形予測係数が入力
端子２２に供給される。入力端子２１からの励振源は、
ＬＰＣ合成フィルタ２３に送られると共に、アップサン
プル回路２４に送られる。入力端子２２からの自己相関
係数は、ＬＰＣ合成フィルタ２３に送られる。
【００４６】ＬＰＣ合成フィルタ２３で、入力端子２１
からの励振源を基に、入力端子２２からの線形予測係数
を用いて、音声信号が合成される。ＬＰＣ合成フィルタ
２３で合成された音声信号は、アップサンプル回路２５
に供給される。
からの励振源を基に、入力端子２２からの線形予測係数
を用いて、音声信号が合成される。ＬＰＣ合成フィルタ
２３で合成された音声信号は、アップサンプル回路２５
に供給される。
【００４７】アップサンプル回路２５は、サンプリング
周波数をアップサンプルするためのものである。アップ
サンプル回路２５の出力は、バンドパスフィルタ２６を
介して、加算回路２７に供給される。このアップサンプ
ル回路２５、バンドパスフィルタ２６、加算回路２７に
通じる経路は、元の周波数帯域の成分の信号を合成され
た音声信号に付加するための経路である。
周波数をアップサンプルするためのものである。アップ
サンプル回路２５の出力は、バンドパスフィルタ２６を
介して、加算回路２７に供給される。このアップサンプ
ル回路２５、バンドパスフィルタ２６、加算回路２７に
通じる経路は、元の周波数帯域の成分の信号を合成され
た音声信号に付加するための経路である。
【００４８】また、ＬＰＣ合成フィルタ２３から線形予
測係数−自己相関変換回路２８に線形予測係数が送られ
る。線形予測係数−自己相関変換回路２８は、線形予測
係数を自己相関に変換するものである。この自己相関は
狭帯域コードブック２９に送られると共に、破擦音検出
回路３０に送られる。
測係数−自己相関変換回路２８に線形予測係数が送られ
る。線形予測係数−自己相関変換回路２８は、線形予測
係数を自己相関に変換するものである。この自己相関は
狭帯域コードブック２９に送られると共に、破擦音検出
回路３０に送られる。
【００４９】また、入力端子２１からの励振源は、アッ
プサンプル回路２４に送られる。アップサンプル回路２
４の出力がローパスフィルタ３１、ブースト回路３２を
介して、ＬＰＣ合成フィルタ３３に送られる。ブースト
回路３２は、破擦音や摩擦音が検出された場合に励振源
をブーストするためのもので、ブースト回路３２のブー
スト量は、破擦音検出回路３０の出力により制御され
る。
プサンプル回路２４に送られる。アップサンプル回路２
４の出力がローパスフィルタ３１、ブースト回路３２を
介して、ＬＰＣ合成フィルタ３３に送られる。ブースト
回路３２は、破擦音や摩擦音が検出された場合に励振源
をブーストするためのもので、ブースト回路３２のブー
スト量は、破擦音検出回路３０の出力により制御され
る。
【００５０】狭帯域コードブック２９には、予め複数の
音声信号のパターンから得られた狭帯域音声信号の自己
相関情報がコードベクタとして格納されている。狭帯域
コードブック２９で、線形予測係数−自己相関変換回路
２８からの自己相関と、狭帯域コードブック２９に格納
されている自己相関情報とが比較され、マッチング処理
が行なわれる。そして、最もマッチしている自己相関情
報のインデックスが広帯域コードブック３４に送られ
る。
音声信号のパターンから得られた狭帯域音声信号の自己
相関情報がコードベクタとして格納されている。狭帯域
コードブック２９で、線形予測係数−自己相関変換回路
２８からの自己相関と、狭帯域コードブック２９に格納
されている自己相関情報とが比較され、マッチング処理
が行なわれる。そして、最もマッチしている自己相関情
報のインデックスが広帯域コードブック３４に送られ
る。
【００５１】広帯域コードブック３４には、狭帯域コー
ドブック２９と対応して、狭帯域コードブック２９を作
成したときと同一のパターンの音声信号から得られる広
帯域音声信号の自己相関情報がコードベクタとして格納
されている。狭帯域コードブック２９で最もマッチして
いる自己相関情報が判断されると、このインデックスが
広帯域コードブック３４に送られ、広帯域コードブック
３４により、最もマッチしていると判断された狭帯域の
自己相関情報に対応する広帯域の自己相関情報が読み出
される。
ドブック２９と対応して、狭帯域コードブック２９を作
成したときと同一のパターンの音声信号から得られる広
帯域音声信号の自己相関情報がコードベクタとして格納
されている。狭帯域コードブック２９で最もマッチして
いる自己相関情報が判断されると、このインデックスが
広帯域コードブック３４に送られ、広帯域コードブック
３４により、最もマッチしていると判断された狭帯域の
自己相関情報に対応する広帯域の自己相関情報が読み出
される。
【００５２】広帯域コードブック３４から読み出された
広帯域の自己相関情報は、自己相関−線形予測係数変換
回路３５に送られる。自己相関−線形予測係数変換回路
３５により、自己相関から線形予測係数への変換が行な
われる。この線形予測係数がＬＰＣ合成フィルタ３３に
送られる。
広帯域の自己相関情報は、自己相関−線形予測係数変換
回路３５に送られる。自己相関−線形予測係数変換回路
３５により、自己相関から線形予測係数への変換が行な
われる。この線形予測係数がＬＰＣ合成フィルタ３３に
送られる。
【００５３】ＬＰＣ合成フィルタ３３で、ＬＰＣ合成が
行なわれる。これにより、広帯域の音声信号が合成され
る。ＬＰＣ合成フィルタ３３で合成された音声信号は、
バンドストップフィルタ３６に供給される。バンドスト
ップフィルタ３６の出力が加算回路２７に供給される。
行なわれる。これにより、広帯域の音声信号が合成され
る。ＬＰＣ合成フィルタ３３で合成された音声信号は、
バンドストップフィルタ３６に供給される。バンドスト
ップフィルタ３６の出力が加算回路２７に供給される。
【００５４】加算回路２７で、アップサンプル回路２
５、バンドパスフィルタ２６を介され元の狭帯域の音声
信号の成分と、バンドストップフィルタ３６を介された
音声合成された高域の音声信号の成分とが加算される。
これにより、広帯域の音声信号が得られる。この音声信
号が出力端子３７から出力される。
５、バンドパスフィルタ２６を介され元の狭帯域の音声
信号の成分と、バンドストップフィルタ３６を介された
音声合成された高域の音声信号の成分とが加算される。
これにより、広帯域の音声信号が得られる。この音声信
号が出力端子３７から出力される。
【００５５】このように、変調方式としてＶＳＥＬＰや
ＰＳＩ−ＣＥＬＰを用いた携帯電話システムでは、線形
予測係数や励振源が送られてくるので、これらの情報を
用いて、音声帯域幅を拡張することができる。
ＰＳＩ−ＣＥＬＰを用いた携帯電話システムでは、線形
予測係数や励振源が送られてくるので、これらの情報を
用いて、音声帯域幅を拡張することができる。
【００５６】
【発明の効果】この発明によれば、予め複数の音声信号
のパターンから得られた狭帯域音声信号の時間領域のパ
ラメータが格納された狭帯域コードブックと、予め複数
の音声信号のパターンから得られた広帯域音声信号の時
間領域のパラメータが狭帯域のコードブックに対応して
格納された広帯域コードブックとが用意され、狭帯域の
コードブックで分析が行なわれ、広帯域のコードブック
で合成を行なわれる。コードブックのパラメータとし
て、自己相関を用い、また、音声合成時に、励振源とし
て、ＬＰＣ残差をアップサンプルしたものが用いられ
る。自己相関を用いると、パワーの大きい母音での誤差
が少なくなり、良好な音声信号を合成できる。そして、
励振源として、ＬＰＣ残差をアップサンプルしたものが
用いられるため、励振源が理想に近づき、良好な音声信
号を合成できる。
のパターンから得られた狭帯域音声信号の時間領域のパ
ラメータが格納された狭帯域コードブックと、予め複数
の音声信号のパターンから得られた広帯域音声信号の時
間領域のパラメータが狭帯域のコードブックに対応して
格納された広帯域コードブックとが用意され、狭帯域の
コードブックで分析が行なわれ、広帯域のコードブック
で合成を行なわれる。コードブックのパラメータとし
て、自己相関を用い、また、音声合成時に、励振源とし
て、ＬＰＣ残差をアップサンプルしたものが用いられ
る。自己相関を用いると、パワーの大きい母音での誤差
が少なくなり、良好な音声信号を合成できる。そして、
励振源として、ＬＰＣ残差をアップサンプルしたものが
用いられるため、励振源が理想に近づき、良好な音声信
号を合成できる。
【図１】この発明が適用された音声帯域幅拡張システム
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明が適用された音声帯域幅拡張システム
の説明に用いるグラフである。
の説明に用いるグラフである。
【図３】この発明が適用された音声帯域幅拡張システム
の説明に用いるグラフである。
の説明に用いるグラフである。
【図４】この発明が適用された音声帯域幅拡張システム
の効果の説明に用いるスペクトラム図である。
の効果の説明に用いるスペクトラム図である。
【図５】この発明が携帯電話に適用された場合の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図６】周波数帯域が制限される音声伝送経路の説明に
用いるブロック図である。
用いるブロック図である。
【図７】従来の音声帯域幅拡張システムの説明に用いる
ブロック図である。
ブロック図である。
２・・・ＬＰＣ分析フィルタ，６・・・狭帯域コードブ
ック，７・・・破擦音検出回路，１１・・・ＬＰＣ合成
フィルタ，１２・・・広帯域コードブック
ック，７・・・破擦音検出回路，１１・・・ＬＰＣ合成
フィルタ，１２・・・広帯域コードブック
Claims (16)
- 【請求項１】 入力狭帯域音声信号から時間領域のパラ
メータを求める分析手段と、 上記入力狭帯域音声信号から励振源を求める励振源形成
手段と、 予め複数の音声信号のパターンから得られた狭帯域音声
信号の時間領域のパラメータが格納された狭帯域コード
ブックと、 予め複数の音声信号のパターンから得られた広帯域音声
信号の時間領域のパラメータが上記狭帯域のコードブッ
クに対応して格納された広帯域コードブックと、 上記入力狭帯域の音声信号の時間領域のパラメータと、
上記狭帯域コードブックに格納されている入力狭帯域音
声信号の時間領域のパラメータとを比較して、最適なパ
ラメータを検索するマッチング手段と、 上記マッチング手段での検索結果に基づいて、上記広帯
域コードブックに格納されている広帯域音声信号の時間
領域のパラメータの中から対応するパラメータを読み出
し、上記励振源形成手段で形成された励振源及び上記読
み出されたパラメータを基にして出力広帯域音声信号を
合成する合成手段とを備えるようにしたことを特徴とす
る音声帯域幅拡張装置。 - 【請求項２】 上記時間領域のパラメータは、ベクトル
量子化の際に音声パワーの大きい所の歪を重視するよう
に設定された請求項１記載の音声帯域幅拡張装置。 - 【請求項３】 上記時間領域のパラメータは、自己相関
である請求項１記載の音声帯域幅拡張装置。 - 【請求項４】 上記励振源形成手段は、入力狭帯域信号
のＬＰＣ残差をアップサンプリングしたものを励振源と
するようにした請求項１記載の音声帯域幅拡張装置。 - 【請求項５】 上記励振源形成手段は、入力狭帯域信号
のＬＰＣ残差をアップサンプリングし、更に、高域を抑
圧したものを励振源とするようにした請求項１記載の音
声帯域幅拡張装置。 - 【請求項６】 上記時間領域のパラメータは自己相関で
あり、 上記励振源形成手段は、入力狭帯域信号のＬＰＣ残差を
アップサンプリングし、更に、高域を抑圧したものを励
振源とするようにした請求項１記載の音声帯域幅拡張装
置。 - 【請求項７】 上記狭帯域コードブック及び上記広帯域
コードブックを作成する際に、高次のデータの重みを小
さくするようにした請求項３記載の音声帯域幅拡張装
置。 - 【請求項８】 上記狭帯域コードブック及び上記広帯域
コードブックを作成する際に、高次のデータの重みを
「０」にするようにした請求項３記載の音声帯域幅拡張
装置。 - 【請求項９】 予め複数の音声信号のパターンから得ら
れた狭帯域音声信号の時間領域のパラメータが格納され
た狭帯域コードブックと、予め複数の音声信号のパター
ンから得られた広帯域音声信号の時間領域のパラメータ
が上記狭帯域のコードブックに対応して格納された広帯
域コードブックとを設け、 入力狭帯域音声信号から時間領域のパラメータを求め、 上記入力狭帯域音声信号から励振源を求め、 上記入力狭帯域の音声信号の時間領域のパラメータと、
上記狭帯域コードブックに格納されている入力狭帯域音
声信号の時間領域のパラメータとを比較し、マッチング
により最適なパラメータを検索し、 上記マッチングでの検索結果に基づいて、上記広帯域コ
ードブックに格納されている広帯域音声信号の時間領域
のパラメータの中から対応するパラメータを読み出し、 上記励振源及び上記読み出されたパラメータを基にして
出力広帯域音声信号を合成するようにしたことを特徴と
する音声帯域幅拡張方法。 - 【請求項１０】 上記時間領域のパラメータは、ベクト
ル量子化の際に音声パワーの大きい所の歪を重視するよ
うに設定された請求項９記載の音声帯域幅拡張方法。 - 【請求項１１】 上記時間領域のパラメータは、自己相
関である請求項９記載の音声帯域幅拡張方法。 - 【請求項１２】 上記励振源として、ＬＰＣ残差をアッ
プサンプリングしたものを用いるようにした請求項９記
載の音声帯域幅拡張方法。 - 【請求項１３】 上記励振源として、ＬＰＣ残差をアッ
プサンプリングし、更に、高域を抑圧したものを用いる
ようにした請求項９記載の音声帯域幅拡張方法。 - 【請求項１４】 上記時間領域のパラメータは自己相関
であり、 上記励振源として、ＬＰＣ残差をアップサンプリング
し、更に、高域を抑圧したものを用いるようにした請求
項９記載の音声帯域幅拡張方法。 - 【請求項１５】 上記狭帯域コードブック及び上記広帯
域コードブックを作成する際に、高次のデータの重みを
小さくするようにした請求項１１記載の音声帯域幅拡張
方法。 - 【請求項１６】 上記狭帯域コードブック及び上記広帯
域コードブックを作成する際に、高次のデータの重みを
「０」にするようにした請求項１１記載の音声帯域幅拡
張方法。
Priority Applications (4)
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| JP8282234A JPH10124088A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 音声帯域幅拡張装置及び方法 |
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| JP8282234A JPH10124088A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 音声帯域幅拡張装置及び方法 |
Publications (1)
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Family
ID=17649810
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