KR20010050633A - 정보처리장치와 방법 및 기록매체 - Google Patents

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KR20010050633A
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니시구치마사유키
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

대역확장장치의 여진원의 정밀도를 향상시키고, 갭이 없는 광대역신호를 생성한다.
α광대역화부(1)는 협대역음성신호의 예측계수(αN)에서 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 생성한다. 오버샘플링장치(6)는, 협대역음성신호(sndN)를 오버샘플한다. 보간부(11)는, 협대역음성신호의 적응신호(excPN)에서 광대역음성신호의 적응신호(excPW)를 생성한다. 제로채움부(12)는, 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)에서 광대역음성신호의 잡음신호를 생성한다. 잡음부가부(13)는, 광대역음성신호의 갭으로 되는 잡음신호를 부가하고, 잡음신호(excNW)를 생성한다. 가산기(14)는, 광대역음성신호의 적응신호(excPW)와 잡음신호(excNW)에서 광대역신호의 여진원(excW)을 생성한다. 광대역LPC합성부(4)는, 광대역음성신호를 생성한다. 대역억압부(5)는, 광대역음성신호중, 협대역음성신호에 포함되는 주파수대역을 억압한다. 가산기(7)는, 광대역음성신호와 오버샘플된 협대역음성신호에서 광대역음성신호(sndW)를 출력한다.

Description

정보처리장치와 방법 및 기록매체{Information processing apparatus and method and recording medium}
본 발명은 정보처리장치와 방법 및 기록매체에 관한 것으로, 특히 음성신호의 대역확장에 있어서의 여진원의 정밀도를 향상시키고, 갭이 없는 광대역신호를 얻도록 하는 동시에, 그 연산을 경감시키는 것을 가능하게 한 정보처리장치와 방법 및 기록매체에 관한 것이다.
음성신호의 전송기술이 널리 보급하고 있다. 음성신호의 전송기술은 휴대전화, 유선전화, 또는 보이스레코더등에 응용되고 있다. 종래 이 음성신호의 송수신에는 300Hz 내지 3400Hz의 협대역신호가 이용되고 있었으나, 주파수대역이 좁기때문에 음질이 나쁘다는 문제가 있었다. 그래서 이 문제를 해소하기 위한 송신측 또는 전송로에 있어서는 협대역신호를 이용하고, 수신측이 수신한 협대역신호를 대역확장처리하고, 광대역신호로 변환하는 기술이 개발되었다.
도 1은 협대역음성신호를 광대역음성신호로 변환하는 종래의 대역확장장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
α광대역화부(1)는 협대역음성신호를 (sndN)의 협대역스펙트럼 포락(包絡)을 나타내는 예측계수(αN)를 광대역화 하고, 광대역스펙트럼 포락을 나타내는 예측계수(αW)로서 광대역 LPC(Linear Predictive Code)합성부(4)에 출력한다. 또한 이 예측계수(αN)에서 예측계수(αW)를 구하는 방법의 상세에 대해서는 예를들면 일본 특개평9-291405에 개시되어 있다.
가산기(2)는 협대역음성신호(sndN)에 대응하는 적응신호(피치성분을 포함하는 신호)(excPN)와 잡음신호(excNN)를 가산하고 협대역음성신호의 여진원(excN)으로서 exc광대역화부(3)에 출력한다. 적응신호(excPN)는 각각 CELP(Code Excited Linear Prediction)방식의 부호화장치를 사용한 경우 각각 적응부합장 및 잡음부합장으로부터의 출력에 대응하는 것이다.
exc광대역화부(3)는 입력된 협대역음성신호의 여진원(excN)을 광대역화 하고, 광대역음성신호의 여진원(excW)으로 변환하고, 광대역 LPC합성부(4)에 출력한다. 구체적으로는 여진원은 백색잡음에 가깝다는 특성때문에 각 샘플간에 제로치를 삽입함으로써 에이리어싱을 발생시키고, 광대역음성신호의 여진원(excW)이 생성되고 있다. 또한 이 협대역음성신호의 여진원(excN)에서 광대역음성신호의 여진원(excW)을 구하는 방법의 상세에 대해서도 예를들면 상기한 일본 특원평9-291405에 개시되어 있다.
광대역 LPC합성부(4)는 α광대역회부(1)에서 입력된 예측계수(αW)를 필터계수로서 exc광대역화부(3)에서 입력된 여진원(excW)을 필터합성하고, 제 1의 광대역음성신호로 변환하고, 대역억압부(5)에 출력한다.
대역억압부(5)는 입력된 제 1광대역음성신호 중 협대역음성신호에 포함되어 있는 주파수대역만을 억압하고, 제 2광대역음성신호를 생성하고 가산기(7)에 출력한다. 즉, 제 1광대역음성신호에는 왜곡이 포함되어 있으므로 협대역음성신호를 가지는 주파수대역은 오버샘플링장치(6)에서 입력되는 협대역음성신호에 의해 치환된다. 이것에 의해 제 1광대역음성신호에 포함되는 원래의 협대역음성신호에 포함되어 있는 주파수대역분에 대해서의 왜곡은 감소하게 된다.
오버샘플링장치(6)는 입력되는 협대역음성신호(sadN)를 협대역음성신호의 샘플링주파수에 대하여 오버샘플링하고, 광대역음성신호의 샘플링주파수에 포함시켜서 가산기(7)에 출력한다.
가산기(7)는 대역억압부(5)에서 입력된 제 2광대역음성신호와 오버샘플링장치(6)에서 입력된 신호를 가산함으로써 최종적인 광대역음성신호(sndW)를 생성하여 출력한다.
예측계수(αN), 적응신호 (excPN), 잡음신호(excNN) 및 협대역음성신호(sndN)는 전체가 독립은 아니다. 예측계수(αN)는 협대역음성신호(sndN)를 선형예측분석에 의해 구할 수 있고, 적응신호(excPN) 및 잡음신호(excNN)는 피치분석을 함으로써 구할 수 있다. 잡음신호(excNN)는 장기예측잔차이고, 적응신호(excPN)와 잡음신호(excNN)의 합계는 선형예측잔차로 된다. 또 협대역음성신호(sndN)는 예측계수(αN) 및 적응신호(excPN)와 잡음신호(excNN)의 합계에서 필터합성함으로써 구할 수 있다. 또한 예측계수(αN), 적응신호(excPN) 및 잡음신호(excNN)는 협대역음성신호(sndN)를 전처리함으로써 구하는 것도 가능하고, 양자화 된 것에서 구하는 것도 가능하다.
다음에 종래의 대역확장장치가, 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호(sndW)로 변환할때의 동작에 대해서 설명한다.
α광대역화부(1)는 입력된 협대역음성신호의 예측계수(αN)를 광대역화하고, 광대역음성신호의 예측계수(αN)로서 광대역 LPC합성부(4)에 출력한다.
가산기(2)는 입력된 적응신호 (excPN) 및 잡음신호(excNN)를 가산하고, 협대역음성신호의 여진원(excN)을 exc광대역화부(3)에 출력한다. exc광대역화부(3)는 입력된 협대역음성신호의 여진원(excN)을 광대역화 하고, 광대역음성신호의 여진원(excW)으로서 광대역 LPC합성부(4)에 출력한다.
광대역 LPC합성부(4)는 입력된 광대역음성신호의 예측계수(αN)에 의거하여 광대역 음성신호의 여진원(excW)을 필터처리하고, 제 1광대역음성신호를 생성하고, 대역억압부(5)에 출력한다. 대역억압부(5)는 입력된 제 1광대역음성신호 중 협대역음성신호에 포함되는 주파수대에 대해서 억압하고, 제 2광대역음성신호를 생성하고, 가산기(7)에 출력한다.
오버샘플링장치(6)는 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호의 샘플링주파수에서 오버샘플링하고, 가산기(7)에 출력한다.
가산기(7)는 대역억압부(5)에서 입력된 제 2광대역음성신호와, 오버샘플링장치(6)에서 입력되는 오버샘플된 신호를 가산하고, 최종적인 광대역음성신호(sndW)를 생성하고 출력한다.
또한 대역억압부(5)는 엄밀히 협대역음성신호를 가지는 주파수대역만을 억압하는 것은 아니고, 예를들면 저주파수대만을 억압하는 하이패스필터라도 좋다. 또 게인을 승산한다던지, 필터처리를 행하는 등으로 하도록 하여도 좋다.
그렇지만 상기의 방법에서는 종래 적응신호와 잡음신호의 선형화로 구성되고 있는 여진원을 제로치를 삽입하는 것으로, 광대역화 하기 때문에 그 정밀도가 높은 것은 아니라는 과제가 있었다.
또 예를들면 샘플링주파수가 8kHz, 광대역신호의 샘플링주파수가 16kHz, 협대역여진원의 주파수가 300Hz 내지 3400Hz로 제한되고 있는 경우 상기의 방법에서는 얻어지는 광대역여진원의 주파수대역은 300Hz내지 3400Hz 및 4600 내지 7700Hz로 되고, 그 중간의 3400Hz내지 4600Hz의 주파수대역이 생성되지 않는다(갭을 생성한다). 이 때문에 이 광대역여진원은 광대역 LPC합성을 행하여도 그 중간의 3400Hz내지 4600Hz의 주파수대역이 생성하지 않고, 광대역음성신호가 부자연하게 된다는 과제가 있었다.
본 발명은 이와같은 상황에 감안하여 이루어진 것이고, 음성신호의 대역확장에 있어서의 여진원의 정밀도를 향상시키고, 갭이 없는 광대역신호를 얻도록 되게 하는 것이다.
도 1은 종래의 대역확장장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명을 적용한 대역확장장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 대역확장장치의 동작을 설명하는 플로차트이다.
도 4는 본 발명을 적용한 대역확장장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 피치광대역화부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 4의 피치광대역화부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 4의 대역확장장치의 동작을 설명하는 플로차트이다.
도 8은 도 5의 피치광대역화부의 동작을 설명하는 플로차트이다.
도 9는 도 6의 피치광대역화부의 동작을 설명하는 플로차트이다.
도 10은 본 발명을 적용한 대역확장장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 10의 대역확장장치의 동작을 설명하는 플로차트이다.
도 12는 본 발명을 적용한 대역확장장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 12의 대역확장장치의 동작을 설명하는 플로차트이다.
도 14는 매체를 설명하는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
1. α광대역화부 2. 가산기
3. exc광대역화부 4. 광대역LPC합성부
5. 대역억압부 6. 오버샘플링장치
7. 가산기 11. 보간부
12. 제로채움부 13. 잡음부가부
21. 피치광대역화부 22. 잡음부가부
23. 제로채움부 31. 보간부
32. 피크급준화부 41. 게인조정부
42. 보간부 43. 클립부
51. LPC분석부 52. 피치분석부
청구항 1에 기재의 정보처리장치는 상기 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성수단과,
상기 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성수단과,
상기 제 1생성수단에 의해 생성된 상기 제 2적응신호와, 상기 제 2생성수단에 의해 생성된 상기 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성수단을 갖추는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1적응신호 및 상기 제 2적응신호에는 피치성분을 포함시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 상기 제 2적응신호를, 제 1적응신호를 광대역화 하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 상기 제 2적응신호를, 제 1적응신호를 보간하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 보간하고 또한 상기 제 1적응신호의 피크치로 되는 샘플테이터의 전후의 1개, 또는 복수의 샘플데이터를 억압하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 상기 제 2적응신호를 상기 제 1적응신호를 보간하고, 또 상기 제 1적응신호의 샘플데이터 또는 샘플데이터의 절대치에 대해서 소정의 값 이상의 것을 억압하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 2생성수단에는 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호를 광대역화 하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 2생성수단에는 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호에 그것에 포함하지 않는 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 2생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호를 광대역화 한 상기 제 2잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다.
청구항 10에 기재의 정보처리방법은, 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2적응신호와, 제 2생성스텝의 처리에서 생성된 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 제 11에 기재의 기록매체의 프로그램은 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2적응신호와, 제 2생성스텝의 처리에서 생성된 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 제 12에 기재의 정보처리장치는 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성수단과, 제 1생성수단에 의해 생성된 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성수단을 갖추는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1생성수단은 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호에 그것에 포함되지 않는 성분을 가지는 잡음신호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1의 생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호를 광대역화 한 제 2잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 가지는 잡음신호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다
제 15항 기재의 정보처리방법은, 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 제 16에 기재의 기록매체프로그램은, 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구한 제 17에 기재의 정보처리장치는, 협대역신호의 분석결과에서 단기 예측잔차신호를 추출하는 제 1추출수단과, 제 1추출수단에 의해 추출된 단기예측잔차에서 장기 예측을 실행하고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출수단과, 제 2추출수단에 의해 추출된 상기 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성수단과, 제 2추출수단에 의해 추출된 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성수단과, 제 1생성수단에 의해 생성된 상기 제 2적응신호와, 제 2생성수단에 의해 생성된 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성수단을 갖추는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1적응신호 및 제 2적응신호에는 피치성분을 포함시킬 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 제 2적응신호를, 제 1적응신호를 광대역화 하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 제 2적응신호를, 제 1적응신호를 보간하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 제 2적응신호를, 제 1적응신호를 보간하고, 또 제 1적응신호의 피크치로 되는 샘플데이터의 전후의 1개 또는 복수의 샘플데이터를 억압하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 제 2적응신호를, 제 1적응신호를 보간하고, 또 상기 제 1적응신호의 샘플데이터 또는 샘플데이터의 절대치에 대해서 소정의 값 이상의 것을 억압하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 2생성수단에는 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호를 광대역화 하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 2생성수단에는 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호에 그것에 포함되지 않는 성분을 가지는 잡음신호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 2생성수단에는 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호를 광대역화 한 잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 가지는 잡음심호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다.
청구항 제 26에 기재의 정보처리방법은, 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과, 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과, 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2적응신호와, 제 2생성스텝의 처리에서 생성된 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구한 제 27에 기재의 기록매체의 프로그램은, 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과, 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과, 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 상기 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2적응신호와, 제 2생성스텝에서의 처리에서 생성된 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 28에 기재의 정보처리장치는, 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출수단과, 제 1추출수단에 의해 추출된 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출수단과, 제 2추출수단에 의해 추출된 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성수단과, 제 1생성수단에 의해 생성된 상기 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성수단을 갖추는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1생성수단에는, 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호에 그것에 포함되지 않는 성분을 가지는 잡음신호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다.
상기 제 1생성수단에는 제 2잡음신호를, 제 1잡음신호를 광대역화 한 광대역신호의 잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 가지는 잡음신호를 부가하여 생성시키도록 할 수 있다.
청구항 31에 기재의 정보처리방법은, 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과, 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과, 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 32에 기재의 기록매체의 프로그램은, 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과, 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과, 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과, 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 기재의 정보처리장치, 청구항 10에 기재의 정보처리방법 및 청구항 11에 기재의 기록매체에 있어서는, 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호가 생성되고, 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호가 생성되고, 생성된 제 2적응신호와 생성된 제 2잡음신호가 합성되어 광대역신호의 여진원이 생성된다.
청구항 12에 기재의 정보처리장치, 청구항 15에 기재의 정보처리방법 및 청구항 16에 기재의 기록매체에 있어서는 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호가 생성되고 생성된 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원이 직접 생성된다.
청구항 17에 기재의 정보처리장치, 청구항 26에 기재의 정보처리방법 및 청구항 27에 기재의 기록매체에 있어서는 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호가 추출되고, 추출된 단기예측잔차신호에서 장기예측이 실행되고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호에서 추출되고, 추출된 제 1적응신호에서 제 2적응신호가 생성되고, 추출된 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호가 생성되고, 생성된 제 2적응신호와, 생성된 제 2잡음신호가 합성되어 광대역신호의 여진원이 생성된다.
청구항 28에 기재의 정보처리장치, 청구항 31에 기재의 정보처리방법 및 청구항 32에 기재의 기록매체에 있어서는 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호가 추출되고, 추출된 단기예측잔차신호에서 장기예측이 실행되고, 제 1잡음신호가 추출되고, 추출된 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호가 생성되고, 생성된 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원이 직접 생성된다.
도 2는 본 발명을 적용한 대역확장장치의 일실시예의 형태의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한 도 2이후의 도면의 설명에 있어서는 종래의 경우와 대응하는 부분 또는 도 2이후의 도면에 대응하는 부분에는 동일의 부호를 붙이고 있고, 그 설명은 적의 생략한다. 또 신호의 기호는 종래의 것과 동일이다.
도 2의 대역확장장치에서는 도 1의 가산기(2) 및 exc광대역화부(3)에 대해서 보간부(11), 제로채움부(12), 잡음부가부(13) 및 가산기(14)가 새롭게 설치되어 있다.
도 2의 대역확장장치는 입력되는 협대역음성신호의 적응신호(excPN) 및 잡음신호(excNN)를 각각 개별로 광대역화 한후, 이것을 가산함으로써 광대역음성신호의 여진원(excW)을 생성하도록 한 것이다. 또한 엄밀하게는 협대역음성신호의 적응신호(excPN)는 광대역화 하기 위한 처리를 시행하여도 대역이 넓혀지지 않는 경우도 있으나, 이하에 있어서는 광대역화하기 위한 처리를 시행한 협대역음성신호의 적응신호(excPN)는 광대역화한 신호로서 취급하는 것으로 한다.
보간부(11)는 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 그 샘플링주파수를 올려 선형보간하고 광대역음성신호의 적응신호(excPW)을 생성하고, 가산기(14)에 출력한다. 또 보간방법은 선형보간이외의 방법이라도 좋고, 예를들면 제로차홀드나 스플라인보간등이라도 좋고, 또 후술하는 제로채움처리의 후선형필터처리나 비선형처리등이라도 좋다.
제로채움부(12)는 광대역화음성신호의 샘플링주파수가 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 샘플링주파수의 n배인경우, 각 샘플링값의 사이에 n-1개의 제로치를 삽입하고, 샘플링주파수를 합쳐서 광대역화 하고, 제 1광대역음성신호의 잡음신호를 생성하고, 잡음부가부(13)에 출력한다. 즉 이 제로치의 삽입에 의해 에일리어싱(aliasing) 성분을 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)로 발생시킨다. 그러면 협대역음성신호의 주파수특성은 플랫에 가깝기 때문에 에일리어싱도 플랫에 가깝게 되고, 출력되는 신호는 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)로서 사용할 수 있다.
잡음부가부(13)는 입력된 제 1광대역음성신호의 잡음신호중에서 갭으로 되어 있는 주파수대역의 잡음신호를 부가하고, 최종적인 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 생성하고, 가산기(14)에 출력한다. 즉 상기 제로채음부(12)에서는 OHz 내지 나이키스트주파수까지의 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)가 플랫에서는 없는 경우, 에일리어싱성분도 플랫에서는 없게 된다. 예를들면 샘플링주파수가 8kHz, 광대역신호의 샘플링주파수가 16kHz, 협대역음성신호의 잡음신호가 300Hz내지 3400Hz로 제한 되어 있는 경우, 1샘플건너에 제로치를 삽입하면, 광대역음성신호의 잡음신호의 주파수대역은 300Hz내지 3400Hz 및 4600Hz내지 7700Hz로 되고 3400Hz내지 4600Hz의 주파수 대역의 잡음신호의 주파수대역이 갭으로 된다. 이때문에 잡음부가부(13)는 이 갭으로 되어 있는 3400Hz내지 4600Hz의 주파수대역의 광대역음성신호의 잡음신호를 부가한다.
가산기(14)는 보간부(11)에서 입력되는 광대역음성신호의 적응신호(excPW)와, 잡음부가부(13)에서 입력되는 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 가산하고, 광대역음성신호의 여진원(excW)으로서 광대역LPC합성부(4)에 출력한다.
다음에 도 3의 플로차트를 참조하여 도 2의 대역확장치가 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호(sndW)로 변환하는 동작에 대해서 설명한다.
협대역음성신호의 예측계수(αN)가 α광대역화부(1)에 협대역음성신호의 적응신호(excPN) 및 잡음신호(excNN)가 보간부(11) 및 제로채움부(12)에 협대역음성신호(sndN)가 오버샘플링장치(6)에 각각 입력되어서 처리가 개시된다.
스텝(S1)에 있어서, α광대역화부(1)는 입력된 협대역음성신호의 예측계수(αN)를 광대역화 하고, 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 생성하고, 광대역 LPC합성부(4)에 출력한다. 또 오버샘플링장치(6)는 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호의 샘플링주파수에서 오버샘플링 하여 기억한다.
스텝(S2)에 있어서, 보간부(11)는 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 선형보간하고, 샘플링주파수를 광대역음성신호의 샘플링주파수에 합쳐서 광대역음성신호의 적응신호(excPW)를 생성하고, 가산기(14)에 출력한다. 또 제로채움부(12)는 광대역음성신호의 샘플링주파수가 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 샘플링주파수의 n배인 경우경우, 입력된 협대역음성신호의 잡음신호잡음신호(excNN)의 각 샘플사이에 n-1개의 제로치를 삽입하고, 광대역화 하여, 광대역음성신호의 잡음신호를 생성하고, 잡음부가부(13)에 출력한다. 잡음부가부(13)는 입력된 광대역음성신호의 잡음신호에 입력된 광대역음성신호의 잡음신호의 갭으로 되는 주파수대역의 잡음신호를 부가하여, 최종적인 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 생성하고, 가산기(14)에 출력한다.
스텝(S3)에 있어서, 가산기(14)는 입력된 광대역음성신호의 적응신호(excPW)와 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 가산하고, 광대역신호의 여진원(excW)을 생성하고, 광대역 LPC합성부(4)에 출력한다.
스텝(S4)에 있어서, 광대역 LPC합성부(4)는 입력된 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 필터계수서, 입력된 대역신호의 여진원(excW)을 필터처리하고, 제 1광대역음성신호를 생성하고 대역억압부(5)에 출력한다.
스텝(S5)에 있어서, 대역억압부(5)는 입려된 제 1광대역음성신호의 주파수대역중 협대역음성신호에 포함되는 주파수대역의 성분을 억압하고, 제 2광대역음성신호를 생성하고, 가산기(7)에 출력한다. 또 오버샘플링장치(6)는 기억하고 있는 오버샘플링된 협대역신호를 가산기(7)에 출력한다.
스텝(S6)에 있어서 가산기(7)는 입력된 제 2광대역음성신호와 오버샘플된 협대역음성신호를 가산하고, 최종적인 광대역음성신호(sndW)를 출력하고 처리를 종료한다.
다음에 도 4내지 도 6을 참조하여 도 2의 협대역음성신호의 적응신호(excPN) 및 잡음신호(excNN)의 광대역화 수법과 다른 광대역화 수법을 이용한 예에 대해서 설명한다.
도 4에 나타내는 대역확장장치에 있어서는 도 2에 있어서의 보간부(11), 제로채움부(12) 및 잡음부가부(13)에 대해서 피치광대역화부(21), 잡음부가부(22) 및 제로채움부(23)가 새롭게 설치되어 있고, 그이외의 구성에 대해서는 도 2의 것과 동일하다.
피치광대역화부(21)는 협대역음성신호의 적응신호(excPN)의 피치성분을 광대역화 하고, 광대역음성신호의 적응신호(excPW)를 생성하고, 가산기(14)에 출력한다. 피치광대역화부(21)의 구성예로서는 도 5 및 도 6에 나타내는 것이다.
도 5의 피치광대역화부(21)의 보간부(31)는 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 보간처리하고, 샘플링주파수를 광대역음성신호의 것에 합쳐서 피크급준화부(32)에 출력한다.
피크급준화부(32)는 보간처리된 광대역화음성신호의 적응신호(excPW)중 소정의 임계치를 초월하는 피크치를 검출하여, 검출된 피크치의 전후의 샘플치를 억압함으로써 피크치를 보다 급준한 파형으로 하고, 후단의 가산기(14)에 출력한다. 이것에 의해 광대역화 음성신호의 적응신호(excPW)에 고역성분이 발생한다.
이 소정의 임계치는 고정, 또는 신호에 의해 변화하는 것의 어느쪽이라도 좋다. 또 피크치의 전후의 샘플치의 억압량에 대해서는 고정비율 또는 신호에 의해 변동하는 비율이라도 좋고, 피크치전후의 전체의 샘플치를 제로치로 억압하고, 펄스파형을 얻도록 하여도 좋다. 또 피크치전후의 억압하여야 할 샘플치는 1개 또는 복수의 어느쪽이라도 좋다.
도 6의 피치광대역화부(21)의 게인조정부(41)는 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)의 게인을 소정의 배율로 상승시키고, 보간부(42)에 출력한다.
보간부(42)는 도 5의 보간부(31)와 동일하게 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 보간처리하고, 샘플링주파수를 광대역음성신호의 것에 합쳐서 클립부(43)에 출력한다.
클립부(43)는 소정의 임계치를 초과하는 샘플치를 검출하고, 검출한 샘플치를 그 소정의 임계치로 치환하는 것으로, 파형을 클립하고, 후단의 가산기(14)에 출력한다. 또는 임계치를 초과하는 양을 소정의 비율로 억압하고, 임계치에 가산하는 방법으로 파형을 클립시켜도 좋다. 이것에 의해 광대역화음성신호의 적응신호(excPW)에 고주파성분이 발생한다.
도 2의 잡음부가부(13)는 광대역화 된 잡음신호에 갭으로 되는 주파수대를 가진 광대역음성신호의 잡음신호를 부가하는 것에 대하여 도 4의 잡음부가부(22)는 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)에 광대역화 후에 갭으로 되는 주파수대역의 협대역음성신호의 잡음신호를 부가하여 플랫한 협대역음성신호의 잡음신호를 생성한다.
도 2의 제로채움부(12)는 플랫으로 되어 있지 않는 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 각 샘플에 제로치를 삽입하고 있는 것에 대하여 도 4의 제로채움부(23)는 플랫으로 된 협대역음성신호의 잡음신호에 제로치를 삽입한다.
다음에 도 7의 플로차트를 참조하여 도 4의 대역확장장치가 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호(sndW)로 변환하는 동작에 대해서 설명한다.
협대역음성신호의 예측계수(αN)가 α광대역화부(1)에 협대역음성신호의 적응신호(excPN) 및 잡음신호(excNN)가 피치광대역화부(21) 및 잡음부가부(22)에 협대역음성신호(sndN)가 오버샘플링장치(6)에 입력되어서 처리가 개시된다.
스텝(S11)에 있어서 α광대역화부(1)는 입력된 협대역음성신호의 예측계수(αN)를 광대역화 하고, 광대역음성신호의 예측계수(αN)를 생성하고, 광대역 LPC합성부(4)에 출력한다. 또 오버샘플링장치(6)는 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호의 샘플링주파수에서 오버샘플링하여 기억한다.
스텝(S12)에 있어서, 피치광대역화부(1)는 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 광대역화 하고, 광대역음성신호의 적응신호(excPW)를 생성하고, 가산기(14)에 출력한다. 또한 피치광대역화부(21)의 상세한 동작에 대해서는 도 8 및 도 9의 플로차트를 참조하여 후술한다. 또 잡음부가부(22)는 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)에 광대역화 한후 갭으로 되는 주파수대역성분을 가지고, 협대역음성신호의 잡음신호를 부가하고, 플랫한 협대역음성신호의 잡음신호를 생성하고, 제로채움부(23)에 출력한다. 그리고 제로채움부(23)는 광대역음성신호의 샘플주파수가 입력된 플랫한 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 샘플링주파수의 n배인 경우 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 각 샘플사이에 n-1개의 제로치를 삽입하고, 광대역화 하여, 광대역호음성신호의 잡음신호(excNW)를 생성하고 가산기(14)에 출력한다.
스텝(S13)에 있어서, 가산기(14)는 입력된 광대역음성신호의 적응신호(excPW)와 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 가산하고 광대역신호의 여진원(excW)을 생성하고, 광대역LPC합성부(4)에 출력한다.
스텝(S14)에 있어서, 광대역 LPC합성부(4)은 입력된 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 필터계수로서 입력된 대역신호의 여진원(excW)을 필터처리하고, 제 1광대역음성신호를 생성하고 대역억압부(5)에 출력한다.
스텝(S15)에 있어서 대역억압부(5)는 입력된 제 1광대역음성신호의 주파수대역중 협대역음성신호에 포함되는 주파수대역의 성분을 억압하고, 제 2광대역음성신호를 생성하고, 가산기(7)에 출력한다. 또 오버샘플링장치(6)는 기억하고 있는 오버샘플된 협대역음성신호를 가산기(7)에 출력한다.
스텝(S16)에 있어서 가산기(7)는 입력된 제 2광대역음성신호를 오버샘플된 협대역음성신호를 가산하고, 최종적인 광대역음성신호(sndW)를 출력하고 처리를 종료한다.
다음에 도 8의 플로차트를 참조하여 도 4의 피치광대역화부(21)가 도 5의 구성으로 되어 있을때의 동작에 대해서 설명한다.
피치광대역화부(21)는 협대역음성신호의 적응신호(excPN)가 입력되면 처리를 개시하고, 스텝(S21)에 있어서 피치광대역화부(21)의 보간부(31)는 보간처리를 실행하고, 협대역음성신호의 적응신호(excPN)의 샘플링주파수가 광대역음성신호의 샘플링주파수로 다른 경우 샘플링주파수를 광대역음성신호의 샘플링주파수에 포함시켜서 피크급준화부(32)에 출력한다.
스텝(S22)에 있어서, 피크급준화부(32)는 입력된 신호중 소정의 임계치를 초과하는 피크치를 검출하고, 그 전후의 샘플치를 억압하고, 광대역음성신호의 적응신호(excPW)를 생성하여 가산기(14)에 출력하고 처리를 종료한다.
다음에 도 9의 플로차트를 참조하여 도 4의 피치광대역화부(21)가 도 6의 구성으로 되어 있을때의 동작에 대해서 설명한다.
피치광대역화부(21)의 협대역음성신호의 적응신호(excPN)가 입력되면 처리를 개시하고 스텝(S31)에 있어서, 게인조정부(41)는 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)의 게인을 소정의 배율로 상승시키고, 보간부(42)에 출력한다.
스텝(S32)에 있어서, 보간부(42)는 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 보간처리하고 샘플링주파수를 광대역음성신호의 것에 합쳐서 클립부(43)에 출력한다.
스텝(S33)에 있어서, 클립부(43)는 입력된 신호에서 소정의 임계치를 초과하는 샘플치를 검출하고, 검출된 샘플치를 그 소정의 임계치로 치환하는 것으로, 파형을 클립하고 후단의 가산기(14)에 출력하여 처리를 종료한다.
다음에 도 10을 참조하여 입력신호를 협대역음성신호(sndN)만으로 한 대역확장장치의 예에 대해서 설명한다. 도 10의 대역확장장치에서는 LPC분석부(51) 및 피치분석부(52)가 새롭게 설치되어 있다. 피치분석부(52)에서 출력된 적응신호(excPN)는 보간부(11)에 공급되고 잡음신호(excNN)는 잡음부가부(22)에 공급되어 있다. 보간부(11)의 출력은 가산기(14)에 공급되고 잡음부가부(22)의 출력은 제로채움부(23)를 거쳐서 가산기(14)에 공급된다. 그 이외의 장치구성은 도 2 또는 도 4의 대역확장장치와 동일의 것이고, 또 동작에 대해서도 동일하다.
LPC분석부(51)는 입력된 협대역음성신호(sndN)를 선형예측분석에 의해 단기예측분석하고 예측계수(αN)를 α광대역화부(1)에 예측잔차(excN)를 피치분석부(52)에 각각 출력한다. 또한 이 단기예측은 선형예측분석에 한정하지 않고, PARCOR(Partial auto-Correlation cofficient)등이라도 좋다.
피치분석부(52)는 입력된 예측잔차(excN)를 장기예측분석한다. 즉, 피치분석부(52)는 입력된 예측잔차(excN)의 피치레그 분만 분리한 과거의 신호와의 차이를 취하고, 그 잔차의 파워가 작게 되는 피치레그(pitchlag)를 선택한다. 또는 CELP등에서 좋게 알려지는 ABS(아나리스바이신센스)법이 이용된다. 그리고 그 잔차신호를 협대역음성신호의 적응신호(excPN)로서 장기예측잔차신호를 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)로서, 각각, 보간부(11) 및 잡음부가부(22)에 출력한다.
다음에, 도 11의 플로차트를 참조하여, 도 10의 대역확장장치가, 협대역음성신호(sndN)를 입력되었을 때의 동작에 대해서 설명한다.
협대역음성신호(sndN)가 입력되면 처리가 개시되고, 스텝(S41)에 있어서, LPC분석부(51)는, 입력된 협대역음성신호(sndN)를 예측분석하고, 예측계수(αN)을 α광대역화부(1)에 예측잔차를 피치분석부(52)에 출력한다. 또, 오버샘플링장치(6)는, 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호의 샘플링주파수로 오버새플링하고, 기억한다.
스텝(S42)에 있어서, α광대역화부(1)는 입력된 협대역음성신호의 예측계수(αN)를 광대역화하고, 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 생성하고, 광대역LPC합성부(4)에 출력한다.
스텝(S43)에 있어서, 보간부(11)는, 입력된 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 선형보간하고, 샘플링주파수를 광대역음성신호의 샘플링주파수에 합하여, 광대역음성신호의 적응신호(excPW)를 생성하고, 가산기(14)에 출력한다. 또, 잡음부가부(22)는, 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)에, 광대역화 한후, 갭으로 되는 주파수대역성분을 가지고, 협대역음성신호의 잡음신호를 부가하여, 플랫한 협대역음성신호의 잡음신호를 생성하고, 제로채움부(23)에 출력한다. 그리고, 제로채움부(23)는, 광대역음성신호의 샘플링주파수가, 입력된 플랫한 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 샘플링주파수의 n배인 경우, 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 각 샘플간에 n-1개의 제로치를 삽입하고, 광대역화 하고, 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 생성하고, 가산기(14)에 출력한다.
스텝(S44)에 있어서, 가산기(14)는, 입력된 광대역음성신호의 적응신호(excPW)와 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 가산하고, 광대역신호의 여진원(excW)을 생성하고, 광대역LPC합성부(4)에 출력한다.
스텝(S45)에 있어서, 광대역LPC합성부(4)는, 입력된 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 필터계수로서, 입력된 대역신호의 여진원(excW)을 필터처리하고, 제 1광대역음성신호를 생성하고, 대역억압부(5)에 출력한다.
스텝(S46)에 있어서, 대역억압부(5)는, 입력된 제 1광대역음성신호의 주파수대역중, 협대역음성신호에 포함되는 주파수대역의 성분을 억압하고, 제 2광대역음성신호를 생성하고, 가산기(7)에 출력한다. 또, 오버샘플링장치(6)는, 기억하고 있는 오버샘플된 협대역음성신호를 가산기(7)에 출력한다.
스텝(S47)에 있어서, 가산기(7)는, 입력된 제 2광대역음성신호와 오버샘플된 협대역음성신호를 가산하고, 최종적인 광대역음성신호(sndW)를 출력하고, 처리를 종료한다.
다음에, 도 12를 참조하여, 입력신호로서, 협대역음성신호의 적응신호(excPW)를 필요로 하지 않는 대역확장장치의 예에 대해서 설명한다.
도 2 및 도 4의 대역확장장치에 있어서는, 입력신호로서 협대역음성신호의 예측계수(αN), 협대역음성신호의 적응신호(excPN) 및 잡음신호(excNN), 및 협대역음성신호(sndN)에 의거하여, 광대역음성신호(sndN)가 생성되어 있다.
일반적으로, 음성신호의 피치성분은, 고역으로 됨에 따라서, 강도가 저하한다는 성질이 있다. 따라서, 광대역LPC합성을 실시하기 위한 여진원에 대해서도, 고역으로 됨에 따라서, 동일하게 강도가 저하하는 것이 바람직하게 된다. 그렇지만, 이 피치성분의 강도의 저하의 정도를 일의적으로 결정하기에는 연산이 복잡하게 되는 등의 곤란이 있다. 그리고, 피치성분이 입력되는 협대역음성신호의 주파수대역만으로 포함되고, 이것이외의 대역에는, 존재하지 않는 것이라 판정한다.
이때, 대역억압부(5)는, 입력되는 제 1광대역음성신호중, 원래의 협대역음성신호의 주파수대역을 억압하고, 제 2광대역음성신호로서 가산기(7)에 출력한다. 그러면, 원래의 협대역음성신호에는, 피치성분이 포함되어 있지 않으므로, 이 제 2광대역음성신호에도 피치성분이 포함되지 않게 된다.
또한, 제 2광대역음성신호에 피치성분이 포함되지 않는다는 것은, 광대역LPC합성의 여진원도, 피치성분을 포하하지 않아도 좋게 된다. 즉, 광대역음성신호의 여진원으로서는, 잡음신호만으로 좋게된다.
그리고, 도 12에는, 협대역음성신호의 적응신호(excPN)를 처리하는 부분을 삭제한 대역확장장치가 나타내고 있다. 이것은, 도 2의 보간부(11) 및 가산기(14)를 삭제하고, 잡음부가부(13)가 출력한다. 광대역음성신호의 잡음신호(excN)를, 광대역LPC합성부(4)에 직접공급한다(적응신호(excPN)와 가산시키지않고 공급한다).
다음에, 도 13의 플로차트를 참조하여, 도 12의 대역확장장치가, 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호(sndW)로 변환하는 동작에 대해서 설명한다.
협대역음성신호의 예측계수(αN)가, α광대역화부(1)에, 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)가, 제로채움부(12)에 협대역음성신호(sndN)가, 오버샘플링장치(6)에 입력된다는 처리가 개시된다.
스텝(S51)에 있어서, α광대역화부(1)는 입력된 협대역음성신호의 예측계수(αN)를 광대역화하고, 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 생성하고, 광대역LPC합성부(4)에 출력한다. 또, 오버샘플링장치(6)는, 입력된 협대역음성신호(sndN)를 광대역음성신호의 샘플링주파수에 오버샘플링하고, 기억한다.
스텝(S52)에 있어서, 제로채움부(12)는, 광대역음성신호의 샘플링주파수가, 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 샘플링주파수의 n배일 경우, 입력된 협대역음성신호의 잡음신호(excNN)의 각 샘플간에 n-1개의 제로치를 삽입하고, 광대역화하고, 광대역음성신호의 잡음신호를 생성하고, 잡음부가부(13)에 출력한다. 잡음부가부(13)는 입력된 광대역음성신호의 잡음신호에, 입력된 광대역음성신호의 잡음신호의 갭으로 되는 주파수대역의 성분을 가지는 잡음신호를 부가하여, 최종적인 광대역음성신호의 잡음신호(excNW)를 생성하고, 이것을 광대역음성신호의 여진원(excW)으로서, 광대역LPC합성부(4)에 출력한다.
스텝(S53)에 있어서, 광대역LPC합성부(4)는, 입력된 광대역음성신호의 예측계수(αW)를 필터계수로서, 입력된 대역신호의 여진원(excW)을 필터처리하고, 제 1광대역음성신호를 생성하고, 대역억압부(5)에 출력한다.
스텝(S54)에 있어서, 대역억압부(5)는, 입력된 제 1광대역음성신호의 주파수대역중, 협대역음성신호에 포함되는 주파수대역의 성분을 억압하고, 제 2광대역음성신호를 생성하고, 가산기(7)에 출력한다. 또, 오버샘플링장치(6)는, 기억하고 있는 오버샘플된 협대역음성신호를 가산기(7)에 출력한다.
스텝(S55)에 있어서, 가산기(7)는, 입력된 제 2광대역음성신호와 오버샘플된 협대역음성신호를 가산하고, 최종적인 광대역음성신호(sndW)를 출력하고, 처리를 종료한다.
항상, 도 10의 LPC분석부(51) 및 피치분석부(52)는, 도 4 또는 도 12의 대역확장장치에 설치되도록 해도 좋다. 또, 도 2, 4, 10의 예에 있어서, 도 12의 예에 나타낸 바와같이, 협대역음성신호의 적응신호(excPN)을 처리하는 부분을 삭제한 구성으로서도 좋다.
상기의 설명에 있어서는, 적응신호와 잡음신호의 처리수단은, 독립이기때문에, 각 실시형태에 기재한 각각의 처리를, 임의대로 전환하여, 조합시키도록 해도 좋다.
또, 잡음신호의 샘플링주파수를 올려서, 광대역화하는 방법으로서 제로채움을 걸쳐서 설명하여 왔지만, 이것 이외의 방법이라도 좋고, 예를들면, 전파정류나 반파정류를 행하는 등의 처리라도 좋다.
또한, 상기의 설명에 있어서는, 음성신호를 이용한 예에 대해서 설명하여 왔지만, 음성신호 이외라도 좋고, 예를들면 영상신호 등이라도 좋고, 또, 주파수변환이외의 처리에 응용시키도록 해도 좋다.
이상에 의하면, 광대역음성신호의 여진원의 정밀도를 향상시키고, 광대역음성신호의 음성신호의 음질을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또, 피치성분이 입력되는 협대역음성신호의 주파수대역만으로 포함되고, 이것 이외의 대역에는, 존재하지 않을 경우, 협대역음성신호를 광대역음성신호로 변환하기 위한 장치구성 및 연산처리를 간소화 하는 것이 가능하게 된다.
상술한 일련의 처리는, 하드웨어에 의해 실행시킬 수도 있지만, 소프트웨어에 의해 실행시킬 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행시킬 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 전용의 하드웨어에 짜넣어져 있는 컴퓨터, 또는, 각종의 프로그램을 인스톨함으로써, 각종의 기능을 실행시키는 것이 가능한, 예를들면 범용의 퍼스널컴퓨터 등에 기록매체에서 인스톨된다.
도 14는 퍼스널컴퓨터의 일실시형태의 구성을 나타내고 있다. 퍼스널컴퓨터의 CPU(101)는, 퍼스널컴퓨터의 동작의 전체를 제어한다. 또, CPU(101)는, 버스(104) 및 입출력인터페이스(105)를 거쳐서 사용자에게 키보드나 마우스 등으로 되는 입력부(106)에서 지령이 입력되면, 그것에 대응하여 ROM(Read Only Memory)(102)에 격납되어 있는 프로그램을 실행한다. 혹은 또, CPU(101)는, 드라이브(110)에 접속된 자기디스크(131), 광디스크(132), 광자기디스크(133), 또는 반도체메모리(134)에서 독출되고, 기억부(108)에 인스톨된 프로그램을 RAM(Random Access Memory)(103)에 로드하여 실행한다. 또한, CPU(101)는, 통신부(109)를 제어하여, 외부와 통신하고, 데이터의 접수를 실행한다.
이 기록매체는, 도 14에 나타내는 바와같이, 컴퓨터와는 별도로, 사용자에게 프로그램을 제공하기 위해 배포된다. 프로그램이 기록되어 있는 자기디스크(131)(플로피디스크를 포함), 광디스크(132)(CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disk)를 포함), 광자기디스크(133)(MD(Mini-Disk)를 포함), 혹은 반도체메모리(134) 등으로 되는 패키지미디어에 의해 구성될뿐만아니라, 컴퓨터에 미리 짜넣어진 상태로 사용자에게 제공된다. 프로그램이 기록되어 있는 ROM(102)이나, 기억부(108)에 포함되는 하드디스크 등으로 구성된다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기록매체에 기록되는 프로그램을 기술하는 스텝은, 기재된 순서에 따라서 시계열적으로 행해지는 처리는, 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않아도, 병렬적 혹은 개별로 실행되는 처리를 포함하는 것이다.
청구항 1에 기재의 정보처리장치, 청구항 10에 기재의 정보처리방법, 및 청구항 11에 기재의 기록매체에 의하면, 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하고, 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하고, 생성된 제 2적응신호와, 생성한 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하도록 하였으므로, 광대역음성신호의 여진원의 갭을 없애고, 광대역음성신호의 음성신호의 음질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
청구항 12에 기재의 정보처리장치, 청구항 15에 기재의 정보처리방법, 및 청구항 16에 기재의 기록매체에 의하면, 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하고, 생성한 제 2잡음신호에서, 광대역신호의 여진원을 직접 생성하도록 하였으므로, 협대역음성신호를 광대역음성신호로 변환하기 위한 장치구성 및 연산처리를 간소화 하는 것이 가능하게 된다.
청구항 17에 기재의 정보처리장치, 청구항 26에 기재의 정보처리방법, 및 청구항27에 기재의 기록매체에 의하면, 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하고, 추출한 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호를 추출하고, 추출한 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하고, 추출한 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하고, 생성한 제 2적응신호와, 생성한 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하도록 하였으므로, 광대역음성신호의 여진원의 갭을 없애고, 광대역음성신호의 음성신호의 음질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
청구항 28에 기재의 정보처리장치, 청구항 31에 기재의 정보처리방법, 및 청구항 32에 기재의 기록매체에 의하면, 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하고, 추출한 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1잡음신호를 추출하고, 추출한 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하고, 생성한 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하도록 하였으므로, 협대역음성신호를 광대역음성신호로 변환하기 위한 장치구성 및 연산처리를 간소화하는 것이 가능하게 된다.

Claims (32)

  1. 협대역신호의 합성에 이용되는 파라메터에서 광대역신호를 생성하는 정보처리장치에 있어서,
    상기 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성수단과,
    상기 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성수단과,
    상기 제 1생성수단에 의해 생성된 상기 제 2적응신호와, 상기 제 2생성수단에 의해 생성된 상기 제 2잡음신호를 합성하고, 상기 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1적응신호 및 상기 제 2적응신호는 피치성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 광대역화 하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 보간하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 보간하고 또한 상기 제 1적응신호의 피크치로 이루는 샘플데이터의 전후의 1개, 또는 복수의 샘플데이터를 억압하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 보간하고, 또 상기 제 1적응신호의 샘플데이터 또는 샘플데이터의 절대치에 대해서 소정의 값 이상의 것을 억압하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호를 광대역화 하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호에 그것에 포함하지 않는 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호를 광대역화 한 상기 제 2잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  10. 협대역신호의 합성에 이용되는 파라메터에서 광대역신호를 생성하는 정보처리장치의 정보처리방법에 있어서,
    상기 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2적응신호와, 상기 제 2생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호를 합성하고, 상기 광대역신호의 여진을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보처리방법.
  11. 협대역신호의 합성에 이용되는 파라메타에서 광대역신호를 생성하는 경우의 프로그램으로써,
    상기 협대역신호의 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 제 2적응신호와, 상기 제 2생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호를 합성하고, 상기 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터가 독취가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록매체.
  12. 협대역신호에서 광대역신호를 생성하는 정보처리장치에 있어서,
    상기 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성수단과,
    상기 제 1생성수단에 의해 생성된 상기 제 2잡음신호에서 상기 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호에 그것에 포함되지 않는 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1의 생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호를 광대역화한 상기 제 2잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  15. 협대역신호에서 광대역신호를 생성하는 정보처리장치의 정보처리방법에 있어서,
    상기 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호에서 상기 광대역신호의 여진원을 직접 생성된 상기 제 2잡음신호에서 상기 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보처리방법.
  16. 협대역신호에서 광대역신호를 생성하는 경우의 프로그램에 있어서,
    상기 협대역신호의 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호에서 상기 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터가 독취 가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록매체.
  17. 협대역신호를 분석하고, 광대역신호를 생성하는 청보처리장치에 있어서,
    상기 협대역신호의 분석결과에서 단기 예측잔차신호를 추출하는 제 1추출수단과,
    상기 제 1추출수단에 의해 추출된 상기 단기예측잔차에서 장기예측을 실행하고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출수단과,
    상기 제 2추출수단에 의해 추출된 상기 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성수단과,
    상기 제 2추출수단에 의해 추출된 상기 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성수단과,
    상기 제 1생성수단에 의해 생성된 상기 제 2적응신호와, 상기 제 2생성수단에 의해 생성된 상기 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1적응신호 및 제 2적응신호는 피치성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 상기 제 1적응신호를 광대역화 하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 보간하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 보간하고, 또 상기 제 1적응신호의 피크치로 되는 샘플데이터의 전후의 1개 또는 복수의 샘플데이터를 억압하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2적응신호를, 상기 제 1적응신호를 보간하고, 또 상기 제 1적응신호의 샘플데이터 또는 샘플데이터의 절대치에 대해서 소정의 값 이상의 것을 억압하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 제 2생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호를 광대역화 하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제 2생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호에 그것에 포함되지 않는 성분을 가지고 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제 2생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호를 광대역화 한 잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 가진 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  26. 협대역신호를 분석하고, 광대역신호를 생성하는 정보처리장치의 정보처리방법에 있어서,
    상기 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과,
    상기 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 상기 단기예측단차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과,
    상기 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 상기 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 상기 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2적응신호와, 상기 제 2생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호를 합성하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  27. 협대역신호를 분석하고, 광대역신호를 생성하는 경우의 프로그램으로서,
    상기 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과,
    상기 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 상기 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1적응신호 및 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과,
    상기 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 상기 제 1적응신호에서 제 2적응신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 제 2추출스텝의 처리에서 생성된 상기 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 2생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2적응신호와, 상기 제 2생성스텝에서의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호를 포함하고, 광대역신호의 여진원을 생성하는 제 3생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터가 독취가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록매체.
  28. 협대역신호를 분석하고, 광대역신호를 생성하는 정보처리장치에 있어서,
    상기 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출수단과,
    상기 제 1추출수단에 의해 추출된 상기 단기예측잔차신호에서 장기 예측을 실행하고, 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출수단과,
    상기 제 2추출수단에 의해 추출된 상기 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성수단과,
    상기 제 1생성수단에 의해 생성된 상기 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2잡음신호를 상기 제 1잡음신호에 그것에 포함되어 있지 않는 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 제 1생성수단은 상기 제 2잡음신호를, 상기 제 1잡음신호를 광대역화 한 상기 광대역신호의 잡음신호에 그것에 포함되지 않는 주파수대역의 성분을 갖는 잡음신호를 부가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  31. 협대역신호를 분석하고, 광대역신호를 생성하는 정보처리장치의 정보처리방법에 있어서,
    상기 협대역신호의 분석결과에서 단기예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과,
    상기 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 상기 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과,
    상기 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 상기 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음신호에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보처리장치.
  32. 협대역신호를 분석하고 광대역신호를 생성하는 경우의 프로그램으로서,
    상기 협대역신호의 분석결과에서 단기 예측잔차신호를 추출하는 제 1추출스텝과,
    상기 제 1추출스텝의 처리에서 추출된 상기 단기예측잔차신호에서 장기예측을 실행하고, 제 1잡음신호를 추출하는 제 2추출스텝과,
    상기 제 2추출스텝의 처리에서 추출된 상기 제 1잡음신호에서 제 2잡음신호를 생성하는 제 1생성스텝과,
    상기 제 1생성스텝의 처리에서 생성된 상기 제 2잡음처리에서 광대역신호의 여진원을 직접 생성하는 제 2생성스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터가 독취 가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록매체.
KR1020000056226A 1999-09-29 2000-09-25 정보처리장치와 방법 및 기록매체 KR20010050633A (ko)

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