JPH10124089A - 音声信号処理装置及び方法、並びに、音声帯域幅拡張装置及び方法 - Google Patents
音声信号処理装置及び方法、並びに、音声帯域幅拡張装置及び方法Info
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- JPH10124089A JPH10124089A JP8282235A JP28223596A JPH10124089A JP H10124089 A JPH10124089 A JP H10124089A JP 8282235 A JP8282235 A JP 8282235A JP 28223596 A JP28223596 A JP 28223596A JP H10124089 A JPH10124089 A JP H10124089A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＰＣ合成により音声帯域幅を拡張する際
に、摩擦音、破擦音を明瞭に再現できるようにする。 【解決手段】 入力音声信号をＬＰＣ分析フィルタで分
析し、自己相関をパラメータとして、狭帯域コードブッ
ク６で最もマッチするものを検索し、これに対応するパ
ラメータを広帯域コードブック１２から出力し、ＬＰＣ
合成フィルタ１１で合成する。これにより、音声の帯域
幅を拡張する。破擦音検出回路７は、入力音声信号の自
己相関の値及びフレームパワーの値を用いて、摩擦音や
破擦音を検出する。摩擦音や破擦音が検出されたら、励
振源の全帯域又は一部の帯域をブーストする。これによ
り、摩擦音や破擦音の場合のパワー不足が改善され、摩
擦音、破擦音を明瞭に再現できる。
に、摩擦音、破擦音を明瞭に再現できるようにする。 【解決手段】 入力音声信号をＬＰＣ分析フィルタで分
析し、自己相関をパラメータとして、狭帯域コードブッ
ク６で最もマッチするものを検索し、これに対応するパ
ラメータを広帯域コードブック１２から出力し、ＬＰＣ
合成フィルタ１１で合成する。これにより、音声の帯域
幅を拡張する。破擦音検出回路７は、入力音声信号の自
己相関の値及びフレームパワーの値を用いて、摩擦音や
破擦音を検出する。摩擦音や破擦音が検出されたら、励
振源の全帯域又は一部の帯域をブーストする。これによ
り、摩擦音や破擦音の場合のパワー不足が改善され、摩
擦音、破擦音を明瞭に再現できる。
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
の音声信号処理装置及び方法、並びに、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
の音声信号処理装置及び方法、並びに、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、コードブックベクタとし
てＬＰＣ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、リニアスケールを
用いる場合より対数スケールが用いられるため、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、母音部分での歪をでき
るだけ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とは言えない。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、コードブックベクタとし
てＬＰＣ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、リニアスケールを
用いる場合より対数スケールが用いられるため、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、母音部分での歪をでき
るだけ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とは言えない。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】そこで、コードブック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たものを励振
源として用い、ＬＰＣ合成により広帯域音声信号を合成
することが考えられる。自己相関は、対数スケールでは
ないので、母音部分での歪が改善されると考えられる。
ところが、コードブック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たものを励振源として用
い、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
い音になるという問題が生じる。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、種
として、励振源のパワー不足に起因すると考えられる。
関を用い、ＬＰＣ残差をアップサンプルしたものを励振
源として用い、ＬＰＣ合成により広帯域音声信号を合成
することが考えられる。自己相関は、対数スケールでは
ないので、母音部分での歪が改善されると考えられる。
ところが、コードブック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たものを励振源として用
い、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
い音になるという問題が生じる。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、種
として、励振源のパワー不足に起因すると考えられる。
【００１２】すなわち、摩擦音、破擦音の場合、比較的
良くＬＰＣ合成による予測が行なわれ、残差のパワーが
小さくなる。ところが、広帯域音声では予測が不十分
で、残差のパワーが小さくならない。このため、摩擦
音、破擦音の帯域を拡張する際には、残差パワーもそれ
と同等に大きくなっていなければならない。ところが、
残差は狭帯域残差から予測して作成されるため、パワー
が十分に大きくなっていない。このため、摩擦音、破擦
音の場合に、励振源のパワーが不足する。
良くＬＰＣ合成による予測が行なわれ、残差のパワーが
小さくなる。ところが、広帯域音声では予測が不十分
で、残差のパワーが小さくならない。このため、摩擦
音、破擦音の帯域を拡張する際には、残差パワーもそれ
と同等に大きくなっていなければならない。ところが、
残差は狭帯域残差から予測して作成されるため、パワー
が十分に大きくなっていない。このため、摩擦音、破擦
音の場合に、励振源のパワーが不足する。
【００１３】したがって、この発明の目的は、音声帯域
幅を拡張する際に、摩擦音、破擦音を明瞭に再現できる
ようにした音声信号処理装置及び方法、並びに、音声帯
域幅拡張装置及び方法を提供することにある。
幅を拡張する際に、摩擦音、破擦音を明瞭に再現できる
ようにした音声信号処理装置及び方法、並びに、音声帯
域幅拡張装置及び方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は、入力音声信
号を分析し、分析された音声信号に対して信号処理を行
なった後、音声信号を合成するようにした音声信号処理
装置において、入力音声信号の摩擦音や破擦音を検出す
る破擦音検出手段と、摩擦音や破擦音が検出された場合
に、励振源に対してブーストを与えるブースト手段とを
備えるようしたことを特徴とする音声信号処理装置であ
る。
号を分析し、分析された音声信号に対して信号処理を行
なった後、音声信号を合成するようにした音声信号処理
装置において、入力音声信号の摩擦音や破擦音を検出す
る破擦音検出手段と、摩擦音や破擦音が検出された場合
に、励振源に対してブーストを与えるブースト手段とを
備えるようしたことを特徴とする音声信号処理装置であ
る。
【００１５】また、この発明は、入力狭帯域音声信号か
ら自己相関のパラメータを求める分析手段と、入力狭帯
域音声信号のＬＰＣ残差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
帯域音声信号の自己相関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自己相関のパラメータが狭帯
域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、摩擦音、破擦音を検出する破擦音検出手段と、摩
擦音、破擦音が検出されたときに励振源に対してブース
トを与えるブースト手段と、入力狭帯域の音声信号の自
己相関のパラメータと、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自己相関のパラメータとを
比較し、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自己相関
のパラメータの中から対応するパラメータを読み出し、
この読み出されたパラメータと励振源を基にして出力広
帯域音声信号を合成する合成手段とを備えたことを特徴
とする音声帯域幅拡張装置である。
ら自己相関のパラメータを求める分析手段と、入力狭帯
域音声信号のＬＰＣ残差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
帯域音声信号の自己相関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自己相関のパラメータが狭帯
域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、摩擦音、破擦音を検出する破擦音検出手段と、摩
擦音、破擦音が検出されたときに励振源に対してブース
トを与えるブースト手段と、入力狭帯域の音声信号の自
己相関のパラメータと、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自己相関のパラメータとを
比較し、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自己相関
のパラメータの中から対応するパラメータを読み出し、
この読み出されたパラメータと励振源を基にして出力広
帯域音声信号を合成する合成手段とを備えたことを特徴
とする音声帯域幅拡張装置である。
【００１６】この発明では、破擦音検出手段は、入力音
声信号の自己相関の値及びフレームパワーの値を用い
て、摩擦音や破擦音を検出するものである。
声信号の自己相関の値及びフレームパワーの値を用い
て、摩擦音や破擦音を検出するものである。
【００１７】このように、摩擦音や破擦音を検出する破
擦音検出し、摩擦音や破擦音が検出された場合に、励振
源に対してブーストを与えるよにすると、摩擦音や破擦
音の場合のパワー不足が改善され、摩擦音、破擦音を明
瞭に再現できる。
擦音検出し、摩擦音や破擦音が検出された場合に、励振
源に対してブーストを与えるよにすると、摩擦音や破擦
音の場合のパワー不足が改善され、摩擦音、破擦音を明
瞭に再現できる。
【００１８】
【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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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】
【００２５】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。
【００２６】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のコードブックの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のコードブックの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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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はフレームバンド毎に一定の値
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はフレームバンド毎に一定の値
である。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】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。
【００５０】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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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かできる。
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かできる。
【００５９】
【発明の効果】この発明によれば、入力音声信号をＬＰ
Ｃ合成して帯域幅を拡張する際に、摩擦音や破擦音を検
出する破擦音検出し、摩擦音や破擦音が検出された場合
に、励振源に対してブーストを与えるようにしている。
このため、摩擦音や破擦音が入力された場合のパワー不
足が改善され、摩擦音、破擦音を明瞭に再現できる。
Ｃ合成して帯域幅を拡張する際に、摩擦音や破擦音を検
出する破擦音検出し、摩擦音や破擦音が検出された場合
に、励振源に対してブーストを与えるようにしている。
このため、摩擦音や破擦音が入力された場合のパワー不
足が改善され、摩擦音、破擦音を明瞭に再現できる。
【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 (12)
- 【請求項１】 入力音声信号を分析し、上記分析された
音声信号に対して信号処理を行なった後、音声信号を合
成するようにした音声信号処理装置において、 上記入力音声信号の摩擦音や破擦音を検出する破擦音検
出手段と、 上記摩擦音や破擦音が検出された場合に、励振源に対し
てブーストを与えるブースト手段とを備えるようしたこ
とを特徴とする音声信号処理装置。 - 【請求項２】 上記破擦音検出手段は、少なくとも上記
入力音声信号の自己相関の値及びフレームパワーの値を
用いて、摩擦音や破擦音を検出するものである請求項１
記載の音声信号処理装置。 - 【請求項３】 上記ブースト手段は、ブースト値を除々
に変化させるものである請求項１又は２記載の音声信号
処理装置。 - 【請求項４】 入力音声信号を分析し、上記分析された
音声信号に対して信号処理を行なった後、音声信号を合
成するようにした音声信号処理方法において、 上記入力音声信号の摩擦音や破擦音を検出し、 上記摩擦音や破擦音が検出された場合に、励振源の全帯
域又は一部の帯域をブーストするようしたことを特徴と
する音声信号処理方法。 - 【請求項５】 上記破擦音の検出は、少なくとも上記入
力音声信号の自己相関の値及びフレームパワーの値を用
いて行なうようにした請求項４記載の音声信号処理方
法。 - 【請求項６】 上記ブースト値を除々に変化させるよう
にした請求項４又は５記載の音声信号処理方法。 - 【請求項７】 入力狭帯域音声信号からパラメータを求
める分析手段と、 上記入力狭帯域音声信号のＬＰＣ残差から励振源を求め
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
信号のパラメータが上記狭帯域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、 摩擦音、破擦音を検出する破擦音検出手段と、 上記摩擦音、破擦音が検出されたときに上記励振源に対
してブーストを与えるブースト手段と、 上記入力狭帯域の音声信号のパラメータと、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パ
ラメータとを比較し、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、上記読
み出されたパラメータと上記励振源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たことを特徴と
する音声帯域幅拡張装置。 - 【請求項８】 上記破擦音検出手段は、少なくとも上記
入力音声信号の自己相関の値及びフレームパワーの値を
用いて、摩擦音や破擦音を検出するものである請求項７
記載の音声帯域幅拡張装置。 - 【請求項９】 上記ブースト手段は、ブースト値を除々
に変化させるものである請求項７又は８記載の音声帯域
幅拡張装置。 - 【請求項１０】 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パラメータが上記狭帯域コード
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パラメータを求める分析し、 上記入力狭帯域音声信号のＬＰＣ残差から励振源を求
め、 摩擦音、破擦音を検出し、 上記摩擦音、破擦音が検出されたときに上記励振源に対
してブーストを与え、 上記入力狭帯域の音声信号のパラメータと、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パ
ラメータとを比較し、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、 上記読み出されたパラメータと上記励振源を基にして出
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１１】 上記破擦音や摩擦音は、上記入力音声
信号の自己相関の値及びフレームパワーの値を用いて検
出するものである請求項１０記載の音声帯域幅拡張方
法。 - 【請求項１２】 上記ブースト値を除々に変化させるよ
うにした請求項１０又は１１記載の音声帯域幅拡張方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282235A JPH10124089A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 音声信号処理装置及び方法、並びに、音声帯域幅拡張装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282235A JPH10124089A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 音声信号処理装置及び方法、並びに、音声帯域幅拡張装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10124089A true JPH10124089A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17649823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8282235A Pending JPH10124089A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 音声信号処理装置及び方法、並びに、音声帯域幅拡張装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10124089A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004109661A1 (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 音質調整装置および音質調整方法 |
| US6889186B1 (en) * | 2000-06-01 | 2005-05-03 | Avaya Technology Corp. | Method and apparatus for improving the intelligibility of digitally compressed speech |
| US7529670B1 (en) | 2005-05-16 | 2009-05-05 | Avaya Inc. | Automatic speech recognition system for people with speech-affecting disabilities |
| US7653543B1 (en) | 2006-03-24 | 2010-01-26 | Avaya Inc. | Automatic signal adjustment based on intelligibility |
| US7660715B1 (en) | 2004-01-12 | 2010-02-09 | Avaya Inc. | Transparent monitoring and intervention to improve automatic adaptation of speech models |
| US7675411B1 (en) | 2007-02-20 | 2010-03-09 | Avaya Inc. | Enhancing presence information through the addition of one or more of biotelemetry data and environmental data |
| US7925508B1 (en) | 2006-08-22 | 2011-04-12 | Avaya Inc. | Detection of extreme hypoglycemia or hyperglycemia based on automatic analysis of speech patterns |
| US7962342B1 (en) | 2006-08-22 | 2011-06-14 | Avaya Inc. | Dynamic user interface for the temporarily impaired based on automatic analysis for speech patterns |
| WO2011080855A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | 三菱電機株式会社 | 音声信号復元装置および音声信号復元方法 |
| US8041344B1 (en) | 2007-06-26 | 2011-10-18 | Avaya Inc. | Cooling off period prior to sending dependent on user's state |
| JP2014167558A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 音声帯域拡張装置及びプログラム、並びに、無声音拡張装置及びプログラム |
| CN111602197A (zh) * | 2018-01-17 | 2020-08-28 | 日本电信电话株式会社 | 解码装置、编码装置、它们的方法以及程序 |
-
1996
- 1996-10-24 JP JP8282235A patent/JPH10124089A/ja active Pending
Cited By (14)
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| US7962342B1 (en) | 2006-08-22 | 2011-06-14 | Avaya Inc. | Dynamic user interface for the temporarily impaired based on automatic analysis for speech patterns |
| US7675411B1 (en) | 2007-02-20 | 2010-03-09 | Avaya Inc. | Enhancing presence information through the addition of one or more of biotelemetry data and environmental data |
| US8041344B1 (en) | 2007-06-26 | 2011-10-18 | Avaya Inc. | Cooling off period prior to sending dependent on user's state |
| WO2011080855A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | 三菱電機株式会社 | 音声信号復元装置および音声信号復元方法 |
| US8706497B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-04-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Speech signal restoration device and speech signal restoration method |
| JP2014167558A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 音声帯域拡張装置及びプログラム、並びに、無声音拡張装置及びプログラム |
| CN111602197A (zh) * | 2018-01-17 | 2020-08-28 | 日本电信电话株式会社 | 解码装置、编码装置、它们的方法以及程序 |
| CN111602197B (zh) * | 2018-01-17 | 2023-09-05 | 日本电信电话株式会社 | 解码装置、编码装置、它们的方法以及计算机可读记录介质 |
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