(57)【要約】【課題】帯域制限された音声信号の再生帯域を拡大して、通話音声の明瞭性を向上させる。【解決手段】本発明は、狭帯域信号の短期平均振幅を算出し、狭帯域信号の振幅と入力帯域のスペクトル形状とのいずれ又は両方の特徴量を求め、特徴量に基づいて拡張帯域の短期平均振幅として直接推定振幅値を推定し、特徴量に基づいて入力帯域の短期平均振幅に対する拡張帯域の短期平均振幅の推定振幅比を求め、推定振幅比に入力帯域の短期平均振幅を乗じて拡張帯域の短期平均振幅として入力帯域依存推定振幅値を推定し、直接推定振幅値と入力帯域依存推定振幅値とに基づいて決定振幅値を求め、狭帯域信号に基づいて拡張帯域の信号成分を有する拡張信号を生成し、拡張信号の短期平均振幅が決定振幅値となるよう拡張信号の振幅を調整し、拡張信号と狭帯域信号とを加算合成する。【選択図】      図１
2014063004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数帯域がある任意の入力帯域に制限された狭帯域信号を、上記入力帯域外の周波数帯域である任意の拡張帯域の信号成分を含むように拡張する帯域拡張装置において、
上記狭帯域信号から上記狭帯域信号の短期平均振幅を算出する平均振幅算出手段と、
上記狭帯域信号から上記狭帯域信号の振幅と上記入力帯域のスペクトル形状とのいずれ又は両方に関する特徴量を求める特徴抽出手段と、
上記特徴抽出手段からの特徴量に基づいて上記拡張帯域の短期平均振幅を直接的に推定して直接推定振幅値を求める推定振幅値算出手段と、
上記特徴抽出手段からの特徴量に基づいて上記入力帯域の短期平均振幅に対する上記拡張帯域の短期平均振幅の比の暫定的な推定値である推定振幅比を求める推定振幅比算出手段と、
上記推定振幅比に上記入力帯域の短期平均振幅を乗じることで上記拡張帯域の短期平均振幅を推定して入力帯域依存推定振幅値を求める乗算手段と、
上記直接推定振幅値と上記入力帯域依存推定振幅値とに基づいて、上記拡張帯域の短期平均振幅の最終的な推定値として決定振幅値を求める振幅値決定手段と、
上記狭帯域信号に基づいて上記拡張帯域の信号成分を有する拡張信号を生成する拡張信号生成手段と、
上記拡張信号の短期平均振幅が上記決定振幅値となるように上記拡張信号の振幅を調整する拡張信号振幅調整手段と、
上記拡張信号振幅調整手段により振幅調整された上記拡張信号と、上記狭帯域信号とを加算合成する合成手段と
を備えることを特徴とする帯域拡張装置。
【請求項２】
上記拡張信号振幅調整手段が、上記拡張信号のスペクトル形状を補正するスペクトル形状補正部を有することを特徴とする請求項１に記載の帯域拡張装置。
【請求項３】
上記スペクトル形状補正部が、上記拡張信号の短期平均振幅を調整した後に、上記拡張のスペクトル形状補正を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の帯域拡張装置。
【請求項４】
上記スペクトル形状補正部が、上記拡張信号の短期平均振幅を調整する前に、上記拡張のスペクトル形状補正を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の帯域拡張装置。
【請求項５】
上記狭帯域信号の短期平均振幅で上記決定振幅値を除して決定振幅比を求める振幅比決定手段を備え、
上記拡張信号振幅調整手段が、上記決定振幅比に基づいて、上記スペクトル形状補正の特性を調整するものである
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の帯域拡張装置。
【請求項６】
上記狭帯域信号に基づいて当該狭帯域信号が音声区間か否かを検出する音声区間検出手段を備え、
上記推定振幅比算出手段が、上記特徴量と上記音声区間検出手段からの音声区間判定値とに基づいて上記推定振幅比を求めるものである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれに記載の帯域拡張装置。
【請求項７】
上記音声区間判定値が真偽値であることを特徴とする請求項６に記載の帯域拡張装置。
【請求項８】
上記音声区間判定値が実数値であることを特徴とする請求項６に記載の帯域拡張装置。
【請求項９】
周波数帯域がある入力帯域に制限された狭帯域信号を、上記入力帯域外の周波数帯域である任意の拡張帯域の信号成分を含むように拡張する帯域拡張方法において、
平均振幅算出手段が、上記狭帯域信号から上記狭帯域信号の短期平均振幅を算出し、
特徴抽出手段が、上記狭帯域信号から上記狭帯域信号の振幅と上記入力帯域のスペクトル形状とのいずれ又は両方に関する特徴量を求め、
推定振幅値算出手段が、上記特徴抽出手段からの特徴量に基づいて上記拡張帯域の短期平均振幅を直接的に推定して直接推定振幅値を求め、
推定振幅比算出手段が、上記特徴抽出手段からの特徴量に基づいて上記入力帯域の短期平均振幅に対する上記拡張帯域の短期平均振幅の比の暫定的な推定値である推定振幅比を求め、
乗算手段が、上記推定振幅比に上記入力帯域の短期平均振幅を乗じることで上記拡張帯域の短期平均振幅を推定して入力帯域依存推定振幅値を求め、
振幅値決定手段が、上記直接推定振幅値と上記入力帯域依存推定振幅値とに基づいて、上記拡張帯域の短期平均振幅の最終的な推定値として決定振幅値を求め、
拡張信号生成手段が、上記狭帯域信号に基づいて上記拡張帯域の信号成分を有する拡張信号を生成し、
拡張信号振幅調整手段が、上記拡張信号の短期平均振幅が上記決定振幅値となるように上記拡張信号の振幅を調整し、
合成手段が、上記拡張信号振幅調整手段により振幅調整された上記拡張信号と、上記狭帯域信号とを加算合成する
ことを特徴とする帯域拡張方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域拡張装置及び方法に関し、例えば、電話機器が出力する音声信号の音質の向上を図り、明瞭性の高い音声信号を出力する帯域拡張装置及び方法に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
電話機器で伝送できる音声信号の周波数帯域は、約３００Ｈｚから３．４ｋＨｚである。
【０００３】
このような電話帯域に帯域制限された狭帯域音声信号は、本来の音声よりもこもった音質になるため、言葉が聞き取りづらくなるといった問題が生じる。
【０００４】
この問題を解決するために、３．４ｋＨｚ以上の拡張信号を追加して広帯域信号へと拡張することで、音声の明瞭性を向上させる帯域拡張技術が開発されている。
【０００５】
本願発明者は、狭帯域音声信号に対して所定の時間領域での処理を施すことで拡張信号を生成し、狭帯域音声信号と生成した拡張信号とを加算することで擬似広帯域音声信号を生成するアプローチに注目する。このアプローチにおいては、ほとんどの場合、上記所定の時間領域での処理は非線形な処理である。また、拡張信号の一部または全部として適当な雑音を利用する方法も多い。この方式は、時間領域で処理を行う上にコードブックを必要としないため、少ない計算量と少ないリソースで帯域拡張を実現できるというメリットがある。
【０００６】
従来の上記アプローチにおける最も基本的な実施形態を、図２に示して簡単に説明する。図２において、従来の音声帯域拡張装置は、サンプリング周波数変換処理部１０１、バンドパスフィルタリング処理部１０２、全波整流処理部１０３、ハイパスフィルタリング処理部１０４、乗算処理部１０６、加算処理部１０７を有する。
【０００７】
アップサンプリング処理１０１は、例えばサンプリング周波数８ｋＨｚの狭帯域音声信号を、サンプリング周波数１６ｋＨｚサンプリングの音声信号に変換する。
【０００８】
バンドパスフィルタリング処理部１０２は、例えば帯域２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの濾波信号を得る。この濾波信号は、全波整流処理部１０３によって０Ｈｚ〜８ｋＨｚの全帯域を有する信号となる。ハイパスフィルタリング処理部１０４によって例えば４ｋＨｚ以上の成分を濾波し、拡張信号とする。乗算処理部１０６は、事前に設定した拡張ゲイン１０５を拡張信号に乗じて、拡張信号の振幅を調整する。加算処理部１０７は、アップサンプリングされた狭帯域音声信号と振幅調整された拡張信号とを加算して、擬似広帯域音声信号を出力する。
【０００９】
図２において、拡張ゲイン１０５は定数であり、多くの場合にこの方式がうまく動作するように拡張ゲイン１０５を経験的に設定するが、拡張信号の振幅と真の高域成分の振幅とは一般に比例しないことから、出力された擬似広帯域音声信号の音質が劣化することがある。
【００１０】
この拡張ゲインを可変とするためにいくつかの技術が開発されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【００１１】
特許文献１に開示されている技術は、狭帯域音声信号のスペクトル特性を拡張ゲインに反映させて、有声音や無声音に対してそれぞれ適切な拡張ゲインを設定することで、擬似広帯域音声信号の音質を向上させている。より具体的には、スペクトル特性の分析方法として２つの方法を紹介している。１つ目は、狭帯域音声信号における低域と高域とのパワー関係が、狭帯域音声信号と高域成分間のパワー関係にも類推適用できるとして、狭帯域音声信号を２つの帯域に分割し、それら２つの帯域のパワー比を拡張ゲインとする。２つ目は、２次のＬＳＰ係数（線スペクトル対係数）を算出し、その係数の大きさはスペクトル特性が大きい部分の周波数を示しており、さらに２つの係数の差はパワーの集中度合いに対応していることから、これらの係数が拡張帯域でのパワーを推定し得るパラメータになっているとして、拡張ゲインを算出する。
【００１２】
特許文献２に開示されている技術では、入力帯域を４等分した帯域のうち、低域側から２番目と３番目の帯域それぞれの累積パワーまたは振幅絶対値和を計算して、３番目の累積パワーまたは振幅絶対値和を２番目の累積パワーまたは振幅絶対値和で割った比に基づいて、拡張ゲインを決定する。拡張ゲインの決定方法は２つ例示されている。１つは、上述の比と予め定めた閾値との大小関係に基づいて、予め定めた複数のゲイン係数の中の１つを拡張ゲインとする方法である。もう１つは、上述の比に適当な係数を乗じて拡張ゲインとする方法である。
【００１３】
特許文献３に開示されている技術では、スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを、高域側にシフトさせて、フィルタ係数に変換し、拡張帯域に成分を有する雑音信号をこのフィルタに通して、狭帯域音声信号と重畳させることで、擬似広帯域音声信号を得る。さらに、最大自己相関係数を用いた有声／無声判定の結果に基づいて、上述の雑音信号を重畳する量（拡張ゲインに相当する）を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−３１０２９６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３４２６０号公報（特許第４７３３７２７号）
【特許文献３】特開２００４−１５１４２３号公報（特許第４４３３６６８号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した特許文献１〜特許文献３の記載技術には以下のような問題が生じ得る。
【００１６】
特許文献１および特許文献２の記載技術は、拡張ゲインの算出を１系統の算出処理で実施しているため、音韻の変化に対して、特に有声音と無声音の別に対して万能な推定を行うのは難しいという問題が生じ得る。
【００１７】
また、特許文献３の記載技術は、有声／無声判定に基づいて雑音信号を重畳する量を調整しているため、判定結果が切り替わった瞬間には拡張特性が不連続となり、特に短い周期で判定結果が交互に入れ替わる区間では不自然な雑音が発生するという問題が生じ得る。
【００１８】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、有声／無声判定なしに、音韻の変化に関わらず適切な拡張高域成分の振幅を推定できる帯域拡張装置及び方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
かかる課題を解決するために、第１の本発明は、周波数帯域がある任意の入力帯域に制限された狭帯域信号を、入力帯域外の周波数帯域である任意の拡張帯域の信号成分を含むように拡張する帯域拡張装置において、（１）狭帯域信号から狭帯域信号の短期平均振幅を算出する平均振幅算出手段と、（２）狭帯域信号から狭帯域信号の振幅と入力帯域のスペクトル形状とのいずれ又は両方に関する特徴量を求める特徴抽出手段と、（３）特徴抽出手段からの特徴量に基づいて拡張帯域の短期平均振幅を直接的に推定して直接推定振幅値を求める推定振幅値算出手段と、（４）特徴抽出手段からの特徴量に基づいて入力帯域の短期平均振幅に対する拡張帯域の短期平均振幅の比の暫定的な推定値である推定振幅比を求める推定振幅比算出手段と、（５）推定振幅比に入力帯域の短期平均振幅を乗じることで拡張帯域の短期平均振幅を推定して入力帯域依存推定振幅値を求める乗算手段と、（６）直接推定振幅値と入力帯域依存推定振幅値とに基づいて、拡張帯域の短期平均振幅の最終的な推定値として決定振幅値を求める振幅値決定手段と、（７）狭帯域信号に基づいて拡張帯域の信号成分を有する拡張信号を生成する拡張信号生成手段と、（８）拡張信号の短期平均振幅が決定振幅値となるように拡張信号の振幅を調整する拡張信号振幅調整手段と、（９）拡張信号振幅調整手段により振幅調整された拡張信号と、狭帯域信号とを加算合成する合成手段とを備えることを特徴とする帯域拡張装置である。
【００２０】
第２の本発明は、周波数帯域がある入力帯域に制限された狭帯域信号を、入力帯域外の周波数帯域である任意の拡張帯域の信号成分を含むように拡張する帯域拡張方法において、（１）平均振幅算出手段が、狭帯域信号から狭帯域信号の短期平均振幅を算出し、（２）特徴抽出手段が、狭帯域信号から狭帯域信号の振幅と入力帯域のスペクトル形状とのいずれ又は両方に関する特徴量を求め、（３）推定振幅値算出手段が、特徴抽出手段からの特徴量に基づいて拡張帯域の短期平均振幅を直接的に推定して直接推定振幅値を求め、（４）推定振幅比算出手段が、特徴抽出手段からの特徴量に基づいて入力帯域の短期平均振幅に対する拡張帯域の短期平均振幅の比の暫定的な推定値である推定振幅比を求め、（４）乗算手段が、推定振幅比に入力帯域の短期平均振幅を乗じることで拡張帯域の短期平均振幅を推定して入力帯域依存推定振幅値を求め、（５）振幅値決定手段が、直接推定振幅値と入力帯域依存推定振幅値とに基づいて、拡張帯域の短期平均振幅の最終的な推定値として決定振幅値を求め、（６）拡張信号生成手段が、狭帯域信号に基づいて拡張帯域の信号成分を有する拡張信号を生成し、（７）拡張信号振幅調整手段が、拡張信号の短期平均振幅が決定振幅値となるように拡張信号の振幅を調整し、（８）合成手段が、拡張信号振幅調整手段により振幅調整された拡張信号と、狭帯域信号とを加算合成することを特徴とする帯域拡張方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、音韻に関わらず本来の広帯域音声信号の拡張帯域の平均振幅を精度よく再現し、かつ音韻が変化しても雑音が発生しない、自然かつ明瞭な広帯域音声信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態の音声帯域拡張装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】従来の基本的な音声帯域拡張方法の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】擬似広帯域信号の明瞭性と自然性を向上させる仕組みを説明するための有声音の平均的な振幅スペクトルを示す図である。
【図４】擬似広帯域信号の明瞭性と自然性を向上させる仕組みを説明するための無声音の平均的な振幅スペクトルを示す図である。
【図５】第２の実施形態の音声帯域拡張装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】音声の平均的な振幅スペクトルを示す図である。
【図７】第３の実施形態の音声帯域拡張装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】第４の実施形態の音声帯域拡張装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】第５の実施形態の音声帯域拡張装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】第６の実施形態の音声帯域拡張装置の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（Ａ）本発明の基本概念
以下では、まず、擬似広帯域信号の明瞭性と自然性を向上させる本発明の基本概念の仕組みを説明する。
【００２４】
本発明の重要な特徴は、２つの異なる推定方式によって拡張帯域の本来の平均振幅を推定することにある。
【００２５】
まず、１つ目の推定対象である振幅値の特性を説明する。スペクトル形状は、大域的に見た場合（０Ｈｚ〜８ｋＨｚ全体を見渡した場合）には連続であるとは限らない。
【００２６】
図３は、有声音の平均的な振幅スペクトルを示す図である。図４は、無声音の平均的な振幅スペクトルを示す図である。図３及び図４では、それぞれ有声音及び無声音の平均的な振幅スペクトル（細実線）を示し、有声音及び無声音の大まかな振幅形状を太破線で示している。
【００２７】
有声音は、５ｋＨｚ付近で急激にパワーが減少しているが、全体には右肩下がりである。無声音は、３ｋＨｚ〜４ｋＨｚの間で急激にパワーが増大しており、その他の帯域では平坦となっているので、右肩上がりというより不連続という方が妥当である。
【００２８】
一方、局所的に見た場合（周波数スペクトルをズームして、１００Ｈｚないし５００Ｈｚ程度の幅に注目する場合）、スペクトル形状は有声音も無声音もほぼ連続と見なせる。つまり、スペクトル形状が大域的に不連続であっても、局所的に見ればスペクトル形状の変化は滑らかである。したがって、無声音の場合、３ｋＨｚ付近の帯域に「やや強い成分」を持つことを利用することで、拡張帯域の平均振幅の安定な推定が可能となる。
【００２９】
ところが、この推定方法は拡張帯域が「やや強い成分」よりも強くなることを前提としているため、有声音のように拡張帯域の平均振幅が入力帯域の平均振幅よりも小さい場合にも、拡張帯域の平均振幅として３ｋＨｚ付近の成分より大きな推定値を与えてしまうという欠点を持つ。したがって、直接推定振幅値は、有声音を大きめに推定してしまうという特性を持つ。
【００３０】
次に、２つ目の推定対象である振幅比の特性を説明する。２つの大きな違いは、前述した振幅値の直接的な推定は入力帯域に依存していないのに対して、ここで述べる振幅比の推定に基づいて決定される拡張帯域の平均振幅は入力帯域の平均振幅に依存しているということである。
【００３１】
真の振幅比がある程度小さい場合（例えば母音や有声子音）には、入力帯域のスペクトルの傾きを拡張帯域にも適用することによって、安定かつ高精度に推定することができる。しかし、真の振幅比が大きい場合（例えば無声子音）には、拡張帯域に比べて入力帯域が非常に小さいため、真の振幅比の値は不安定になり、推定が困難となる。したがって、推定振幅比から算出される入力帯域依存推定振幅植は、無声音を大きく推定してしまうことがあるという特性を持つ。
【００３２】
以上から、入力帯域依存推定振幅値が小さい場合にはこれを決定振幅値とし、入力帯域依存推定振幅値が大きい場合には直接推定振幅値を決定振幅値とすることで、音韻に関わらず安定かつ高精度な推定を実現できる。
【００３３】
具体的には、「直接推定振幅値と入力帯域依存推定振幅値の小さい方を決定振幅値とする」ことによって２つの推定値を切り替えればよい。さらに、この切替方法は、常に２つの推定値の小さいほうが選択されるので、決定振幅値が時間的に不連続にならないというメリットがある。
【００３４】
（Ｂ）第１の実施形態
以下、本発明の帯域拡張装置及び方法の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成及び動作
図１は、第１の実施形態の音声帯域拡張装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００３６】
図１において、第１の実施形態の音声帯域拡張装置４００は、バッファ部４０１、振幅値推定部４０２、サンプリング変換部４０９、拡張信号生成部４１０、拡張信号振幅調整部４１４、加算部４２０、アンバッファ部４２１を有する。
【００３７】
図１において、破線矢印は信号の流れ、実線矢印は後述するフレーム信号の流れ、点線矢印は後述するフレームデータの流れを表している。
【００３８】
また、図１の音声帯域拡張装置４００は、入力されたデジタル音声信号でなる０Ｈｚ〜４ｋＨｚの帯域（入力帯域に相当する）を有する狭帯域音声信号Ｓを入力し、この狭帯域音声信号Ｓに、４ｋＨｚ〜８ｋＨｚの帯域（拡張帯域に相当する）を有する拡張信号を加算して拡張信号を生成し、０Ｈｚ〜８ｋＨＺの擬似広帯域音声信号Ｘを生成して、より高い明瞭性を有する音声信号を出力する。
【００３９】
バッファ部４０１は、狭帯域音声信号Ｓのバッファリングを行い、一定のサンプル数ＮごとにＮサンプルをまとめて出力する。例えば、狭帯域音声信号Ｓのサンプリング周波数が８ｋＨｚである場合、１０ｍｓごとに出力するにはＮ＝８０サンプル、２０ｍｓごとに出力するにはＮ＝１６０サンプルとする。このようにＮサンプルごとにまとめられた音声信号をフレーム信号と呼ぶことにする。Ｓのフレーム信号をＳ１と表現する。得られた狭帯域音声信号のフレーム信号Ｓ１は、振幅値推定部４０２およびサンプリング変換部４０９に与えられる。
【００４０】
振幅値推定部４０２は、平均振幅算出部４０３、特徴抽出部４０４、推定振幅値算出部４０５、推定振幅比算出部４０６、乗算部４０７、振幅値決定部４０８で構成されている。
【００４１】
振幅値推定部４０２に入力された狭帯域音声信号Ｓ１は、平均振幅算出部４０３及び特徴抽出部４０４に与えられる。
【００４２】
平均振幅算出部４０３は、狭帯域音声信号Ｓ１の平均振幅ＡＳを計算する。平均振幅ＡＳは、Ｎサンプルのフレーム信号からスカラ値として得られる。このようにフレーム信号から得られるスカラ値をフレームデータと呼ぶことにする。平均振幅ＡＳはフレームデータであり、乗算部４０７に与えられる。
【００４３】
特徴抽出部４０４は、任意の方法を使って狭帯域音声信号Ｓ１の振幅またはスペクトル形状若しくはその両方に関する特徴量Ｆを算出する。任意の方法とは、例えばＳ１の平均振幅や、帯域分割、周波数解析、ＬＰＣ分析、反射係数、グラディエントインデックスなどに基づく方法であるが、第１の実施形態では１次反射係数を用いる。また、特徴量Ｆの算出は現在のフレーム信号だけを使って算出されても良いし、過去のフレーム信号も合わせたものを使って算出されても良い。得られた特徴量Ｆは、推定振幅値算出部４０５及び推定振幅比算出部４０６に与えられる。
【００４４】
推定振幅値算出部４０５は、特徴量Ｆに基づいて、関数ｆａを用いて（１）式によって本来の拡張帯域の平均振幅の直接推定振幅値ＡＸＨａを算出する。得られた直接推定振幅値ＡＸＨａは振幅値決定部４０８に第１の入力として与えられる。
【００４５】
ＡＸＨａ＝ｆａ（Ｆ）      …（１）
推定振幅比算出部４０６は、特徴量Ｆに基づいて、関数ｆｒを用いて（２）式によって本来の拡張帯域の平均振幅を入力帯域の平均振幅で除した値、すなわち振幅比の推定値である推定振幅比ＲＸＨｒを算出する。得られた推定振幅比ＲＸＨｒは乗算部４０７に与えられる。
【００４６】
ＲＸＨｒ＝ｆｒ（Ｆ）      …（２）
乗算部４０７は、第１の入力である入力帯域の平均振幅ＡＳを第２の入力である推定振幅比ＲＸＨｒに乗じることで、入力帯域依存推定振幅値ＡＸＨｒを算出し、得られた入力帯域依存推定振幅値ＡＸＨｒは振幅値決定部４０８に第２の入力として与えられる。
【００４７】
振幅値決定部４０８は、直接推定振幅値ＡＸＨａと入力帯域依存推定振幅値ＡＸＨｒを統合して、拡張帯域の平均振幅の最終的な推定値である決定振幅値ＡＸＨを算出する。
【００４８】
具体的には、振幅値決定部４０８は、ＡＸＨａとＡＸＨｒの小さいほうをＡＸＨとする。得られた決定振幅値ＡＸＨは拡張信号振幅調整部４１４に第１の入力として与えられる。
【００４９】
サンプリング変換部４０９は、アップサンプリングとエイリアシングフィルタリングを有し、アップサンプリングとエイリアシングフィルタリングによって入力帯域のみに成分を有する１６ｋＨｚサンプリングの音声信号ＸＬを算出する。アップサンプリングは、狭帯域音声信号Ｓ１の各サンプルの後にゼロを挿入する。この結果、周波数スペクトルの４ｋＨｚ〜８ｋＨｚにＳ１の０Ｈｚ〜４ｋＨｚの成分を折り返したエイリアシング歪みを有する１６ｋＨｚサンプリングの信号が得られる。このエイリアシング歪みを有する信号を、カットオフ周波数４ｋＨｚのローパス特性を持つエイリアシングフィルタに通すことで、狭帯域音声信号のサンプリング周波数を変換した音声信号ＸＬを得ることができる。得られた音声信号ＸＬは、拡張信号生成部４１０に与えられ、さらに加算部４２０に第１の入力として与えられる。
【００５０】
拡張信号生成部４１０は、ＢＰＦ４１１、全波整流部４１２、ＨＰＦ４１３で構成されている。入力された音声信号ＸＬは、ＢＰＦ４１１に与えられる。
【００５１】
ＢＰＦ４１１は、音声信号ＸＬから２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの成分を抽出する。得られた帯域制限信号ＸＢは全波整流部４１２に与えられる。
【００５２】
全波整流部４１２は、帯域制限信号ＸＢの全波整流波を算出することで、０Ｈｚ〜８ｋＨｚの帯域を有する広帯域信号ＸＷを出力する。なお、ここでは広帯域信号ＸＷを得るために全波整流を使っているが、他の方法（例えば半波整流や周波数シフト、折返し歪みなど）を使って広帯域信号ＸＷを算出しても良い。得られた広帯域信号ＸＷは、ＨＰＦ４１３に与えられる。
【００５３】
ＨＰＦ４１３は、広帯域信号ＸＷの４ｋＨｚ〜８ｋＨｚの成分を抽出する。これよって、拡張信号ＥＨが算出されて、拡張信号振幅調整部４１４に第２の入力として与えられる。
【００５４】
なお、以上では拡張信号生成部４１０は、ＢＰＦ４１１、全波整流部４１２及びＨＰＦ４１３を含むことが必須であるかのように説明したが、他の構成とすることもできる。例えば、全波整流の変わりに周波数シフトや折返し歪みなどを使う場合にはＢＰＦ４１１を省いても構わないし、入力帯域が小さくなるような算出方法を使う場合にはＨＰＦ４１３を省いても構わない。
【００５５】
拡張信号振幅調整部４１４は、平均振幅算出部４１５、補間部４１６及び４１７、ゲイン計算部４１８、乗算部４１９で構成されている。第１の入力である決定振幅値ＡＸＨは、補間部４１７に与えられる。第２の入力である拡張信号ＥＨは、平均振幅算出部４１５に与えられ、さらに乗算部４１９に第１の入力として与えられる。
【００５６】
平均振幅算出部４１５は、補正前の拡張帯域の平均振幅である拡張信号ＥＨの平均振幅ＡＥＨを算出し、得られた拡張信号平均振幅ＡＥＨは補間部４１６に与えられる。
【００５７】
補間部４１６は、フレームデータである拡張信号平均振幅ＡＥＨをサンプルごとに補間して、Ｎサンプルのフレーム信号ＡＥＨ１に変換する。補間には任意の方法を適用することができ、例えば前のフレームデータとの線形補間によってこれを行うことは１つの良い選択である。得られた拡張信号平均振幅補間値ＡＥＨ１は、ゲイン計算部４１８に第１の入力として与えられる。
【００５８】
補間部４１７は、フレームデータである決定振幅値ＡＸＨをサンプルごとに補間して、Ｎサンプルのフレーム信号ＡＸＨ１に変換する。補間の方法を補間部４１６と同じとすることは１つの良い選択である。また、補間部４１６と異なる任意の方法を選択しても良い。得られた推定平均振幅補間値ＡＸＨ１は、ゲイン計算部４１８に第２の入力として与えられる。
【００５９】
ゲイン計算部４１８は、第１の入力である拡張信号平均振幅補間値ＡＥＨで、第２の入力である推定平均振幅補間値ＡＸＨ１をサンプルごとに除することで、拡張信号ＥＨの振幅を調整するための拡張ゲインＧＨを算出し、得られた拡張ゲインＧＨは乗算部４１９に第２の入力として与えられる。
【００６０】
乗算部４１９は、第１の入力である拡張信号ＥＨに第２の入力である拡張ゲインＧＨをサンプルごとに乗じることで、振幅調整済み拡張信号ＸＨを算出する。得られた拡振幅調整済み張信号ＸＨは加算部４２０に第２の入力として与えられる。
【００６１】
加算部４２０は、第１の入力である音声信号ＸＬと第２の入力である振幅調整済み拡張信号ＸＨとを加算することで、擬似広帯域音声信号のフレーム信号Ｘ１を算出する。第１の入力である音声信号ＸＬは、０Ｈｚ〜４ｋＨｚに狭帯域音声信号Ｓ１の成分を有し、振幅調整済み拡張信号ＸＨは、４ｋＨｚ〜８ｋＨｚに拡張成分を有しているため、Ｘ１は入力帯域と拡張帯域の両方を有する広帯域音声信号となっている。得られた擬似広帯域音声信号Ｘ１はアンバッファ部４２１に与えられる。
【００６２】
アンバッファ部４２１は、Ｎサンプルごとにまとめられている擬似広帯域音声信号Ｘ１のアンバッファリングを行って、１サンプルずつ１６ｋＨｚで出力される擬似広帯域音声信号Ｘを生成して出力する。
【００６３】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、振幅比推定及び振幅値推定の２つの推定を統合することによって、より安定かつ高精度に拡張帯域の本来の平均振幅を推定することができるので、より自然な擬似広帯域音声信号を得ることができる。
【００６４】
また、第１の実施形態によれば、２つの推定の統合は２つの推定値の小さいほうを選択するので、何らかの判別スイッチを持つ方式のように推定値が不連続になることは無く、それでいて自動的に推定精度の高い推定値が選択されるので、無声音と有声音の両方の拡張帯域の振幅を安定かつ高精度に推定でき、より明瞭性の高い擬似広帯域音声信号を得ることができる。
【００６５】
（Ｃ）第２の実施形態
次に、本発明の帯域拡張装置及び帯域拡張方法の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６６】
（Ｃ−１）第２の実施形態の構成及び動作
図５は、第２の実施形態の音声帯域拡張装置５００の構成を示す機能ブロック図である。
【００６７】
図５において、第２の実施形態の音声帯域拡張装置５００は、バッファ部４０１、振幅値推定部４０２、サンプリング変換部４０９、拡張信号生成部４１０、拡張信号振幅調整部５１４、加算部４２０、アンバッファ部４２１を有する。
【００６８】
なお、図５において、図１の第１の実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号をして示しており、これら構成要素の詳細な説明については省略する。
【００６９】
第２の実施形態は、拡張信号振幅調整部５１４の処理が第１の実施形態と異なる。第２の実施形態の拡張信号振幅調整部５１４は、平均振幅算出部４１５、補間部４１６及び４１７、ゲイン計算部４１８、乗算部４１９に加えて、スペクトル形状補正部５２２を有する。
【００７０】
拡張信号振幅調整部５１４の動作は、第１の入力である決定振幅値ＡＸＨと第２の入力である拡張信号ＥＨを受けて、乗算部４１９が振幅調整済み拡張信号ＸＨを算出するところまでは、第１の実施形態に係る拡張信号振幅調整部４１４と同じである。得られた振幅調整済み拡張信号ＸＨは、スペクトル形状補正部５２２に与えられる。
【００７１】
スペクトル形状補正部５２２は、予め設計されたスペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣを有しており、振幅調整済み拡張信号ＸＨを、スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣによってフィルタリングすることで、拡張信号ＸＨのスペクトル形状を補正する。
【００７２】
図６は、音声の平均的な振幅スペクトルである。また、図６において、音声の振幅スペクトルは細実線で示し、振幅スペクトルの大まかな形状を太破線で示している。図６を見てわかるように、音声信号のスペクトルは右肩下がりになることが多い。この性質を考慮して、拡張信号のスペクトルが右肩下がりとなるようにスペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣを設計することは良い選択である。また、スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣを設計する際、拡張信号生成部４１０の処理内容によっては拡張信号ＥＨ及びＸＨのスペクトル形状が特徴的になることにも注意する。例えば、全波整流は６ｋＨｚ付近が強くなる性質があり、また、折返し歪みは７ｋＨｚ〜８ｋＨｚ辺りが強くなる性質がある。なお、スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣはＦＩＲフィルタ係数でもＩＩＲフィルタ係数でも良い、スペクトル形状補正部５２２によって得られたスペクトル形状補正済み拡張信号ＸＨ１は、加算部４２０に第２の入力として与えられる。
【００７３】
（Ｃ−２）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、拡張信号のスペクトル形状がより自然な形状へと補正されるので、自然性の高い擬似広帯域音声信号を得ることができる。
【００７４】
（Ｄ）第３の実施形態
次に、本発明の帯域拡張装置及び方法の第３の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００７５】
（Ｄ−２）第３の実施形態の構成及び方法
図７は、第３の実施形態の音声帯域拡張装置７００の構成を示す機能ブロック図である。
【００７６】
図７において、第３の実施形態の音声帯域拡張装置７００は、バッファ部４０１、振幅値推定部４０２、サンプリング変換部４０９、拡張信号生成部４１０、拡張信号振幅調整部７１４、加算部４２０、アンバッファ部４２１を有する。
【００７７】
なお、図７において、図１の第１の実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号をして示しており、これら構成要素の詳細な説明については省略する。
【００７８】
第３の実施形態の拡張信号振幅調整部７１４は、スペクトル形状補正部７２３、平均振幅算出部４１５、補間部４１６及び４１７、ゲイン計算部４１８、乗算部４１９を有する。
【００７９】
拡張信号振幅調整部７１４の動作は、平均振幅算出部４１５の入力および乗算部４１９の第１の入力が、第１の実施形態では拡張信号ＥＨであるのに対して、後述するスペクトル形状補正部７２３から得られるスペクトル形状補正済み拡張信号ＥＨ１であることを除けば、第１の実施形態に係る拡張信号振幅調整部４１４と同じである。拡張信号振幅調整部７１４に入力された拡張信号ＥＨはスペクトル形状補正部７２３に与えられる。
【００８０】
スペクトル形状補正部７２３は、予め設計されたスペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣを有しており、拡張信号ＥＨをスペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣによってフィルタリングすることで、拡張信号ＥＨのスペクトル形状を補正する。つまり、スペクトル形状補正部７２３は、拡張信号の平均振幅を調整する前に、拡張信号ＥＸのスペクトル形状の補正を行う。
【００８１】
スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣの設計は、第２の実施形態と同じ方針で行う。スペクトル形状補正部７２３によって得られたスペクトル形状補正済み拡張信号ＥＨ１は、平均振幅算出部４１５に与えられ、さらに乗算部４１９に第１の入力として与えられる。
【００８２】
（Ｄ−２）第３の実施形態の効果
以上のように、第３の実施形態によれば、拡張信号のスペクトル形状の補正を、拡張信号の平均振幅を調整する前に行うので、振幅調整済み拡張信号ＸＨのスペクトル形状をより自然な形状へと補正しながら、拡張帯域の本来の平均振幅により近く調整することができるので、自然性の高い擬似広帯域音声信号を得ることができる。
【００８３】
（Ｅ）第４の実施形態
次に、本発明の帯域拡張装置及び方法の第４の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００８４】
（Ｅ−１）第４の実施形態の構成及び動作
図８は、第４の実施形態の音声帯域拡張装置８００の構成を示す機能ブロック図である。
【００８５】
図８において、第４の実施形態の音声帯域拡張装置８００は、バッファ部４０１、振幅値推定部８０２、サンプリング変換部４０９、拡張信号生成部４１０、拡張信号振幅調整部８１４、加算部４２０、アンバッファ部４２１を有する。
【００８６】
なお、図８において、図１の第１の実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号をして示しており、これら構成要素の詳細な説明については省略する。
【００８７】
第４の実施形態の振幅値推定部８１４は、平均振幅算出部４０３、特徴抽出部４０４、推定振幅値算出部４０５、推定振幅比算出部４０６、乗算部４０７、振幅値決定部４０８に加えて、振幅比決定部８２４を有する。
【００８８】
振幅値推定部８０２は、狭帯域音声信号Ｓ１の入力を受けて、入力帯域の平均振幅ＡＳ及び決定振幅値ＡＸＨを算出するところまでは、第１の実施形態に係る振幅値推定部４０２と同じである。得られた平均振幅ＡＳと決定振幅値ＡＸＨは、振幅比決定部８２４に与えられる。
【００８９】
振幅比決定部８２４は、第１の入力である平均振幅ＡＳで第２の入力である決定振幅値ＡＸＨを除することで、入力帯域の平均振幅に対する拡張帯域の平均振幅の比の最終的な推定値である決定振幅比ＲＸＨを算出する。得られた決定振幅比ＲＸＨは、拡張信号振幅調整部８１４に第３の入力として与えられる。
【００９０】
拡張信号振幅調整部８１４は、第２の実施形態に係る拡張信号振幅調整部５１４、又は、第３の実施形態に係る拡張信号振幅調整部７１４を適用することができる。
【００９１】
拡張信号振幅調整部８１４は、第３の入力として、振幅比決定部８２４から決定振幅比ＲＨＸが入力される。この決定振幅比ＲＨＸは、スペクトル形状補正部５２２又は７２３に与えられることで、スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣが可変となる。
【００９２】
スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣが可変になること以外の動作は、第２の実施形態に係る拡張信号振幅調整部５１４、または第３の実施形態に係る拡張信号振幅調整部７１４と同じである。
【００９３】
第２の実施形態及び第３の実施形態では、音声のスペクトル形状は、多くの場合、図６のように右肩下がりであることを利用して、拡張信号のスペクトル形状をより自然な形状へと補正していた。
【００９４】
しかし、図３及び図４に示されるように、音声のスペクトル形状は、有声音の場合には右肩下がりとなるが、無声音の場合には右肩上がりとなる。また。図４に示すように、無声音の４ｋＨｚ〜８ｋＨｚのスペクトル形状は平坦である。上記の性質を考慮して、拡張信号振幅調整部８１４のスペクトル形状補正部５２２又は７２３は、決定振幅比ＲＸＨが小さい場合には、拡張信号のスペクトル形状を右肩下がりに補正し、決定振幅比ＲＸＨが大きい場合には、拡張信号のスペクトル形状を平坦に補正することで、拡張帯域の本来のスペクトル形状により近づけることができる。
【００９５】
スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣの決定方法は、任意の方法を使えばよい。例えば、少なくとも２種類以上のフィルタ係数を予め設計しておいて、決定振幅比ＲＸＨに対する閾値Ｔｈをフィルタ係数の種類より１つ少ない数だけ設定しておいてＲＸＨとＴｈの大小関係に基づいてフィルタ係数を決めても良い。また、ＦＣを２タップのＦＩＲフィルタとして、決定振幅比ＲＸＨを０〜０．５の範囲にスケーリングする任意の関数ｆｆを設計しておいて、スペクトル形状補正フィルタ係数ＦＣの１タップ目の係数を１−ｆｆ（ＲＸＨ）、２タップ目の係数をｆｆ（ＲＸＨ）としても良い。
【００９６】
（Ｅ−２）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態によれば、拡張信号のスペクトル形状の補正を、入力帯域と拡張帯域の振幅比に基づいて適応的に行うので、自然性の高い擬似広帯域音声信号を得ることができる。
【００９７】
（Ｆ）第５の実施形態
次に、本発明の帯域拡張装置及び方法の第５の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００９８】
（Ｆ−１）第５の実施形態の構成及び動作
図９は、第５の実施形態の音声帯域拡張装置９００の構成を示す機能ブロック図である。
【００９９】
図９において、第５の実施形態の音声帯域拡張装置９００は、バッファ部４０１、振幅値推定部９０２、サンプリング変換部４０９、拡張信号生成部４１０、拡張信号振幅調整部９１４、加算部４２０、アンバッファ部４２１を有する。
【０１００】
なお、図９において、図１の第１の実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号をして示しており、これら構成要素の詳細な説明については省略する。
【０１０１】
第５の実施形態の振幅値推定部９０２は、平均振幅算出部４０３、特徴抽出部４０４、推定振幅値算出部４０５、音声区間検出部９２５、推定振幅比算出部９０６、乗算部４０７、振幅値決定部４０８で構成されている。
【０１０２】
振幅値推定部９０２は、音声区間検出部９２５を新たに具備することを除けば、第１の実施形態に係る振幅値推定部４０２と同じである。ただし、推定振幅比算出部９０６については、入力の数および機能が異なるので、第１の実施形態に係る振幅比算出部４０６と符号を変えている。
【０１０３】
振幅値推定部９０２に入力された狭帯域音声信号Ｓ１は、平均振幅算出部４０３、特徴抽出部４０４、および音声区間検出部９２５に入力される、以下、特徴抽出部４０４、推定振幅値算出部４０５、乗算処理４０７、および振幅値決定部４０８の動作については、第１の実施形態と同じなので詳細な説明を省略する。
【０１０４】
音声区間検出部９２５は、入力された狭帯域音声信号Ｓ１に基づいて、狭帯域音声信号Ｓ１が音声区間（目的区間とも呼ばれる）なのか、または非音声区間（無音区間または雑音区間で、非目的区間とも呼ばれる）なのかを判定する。音声区間検出部９２５の出力Ｖは、音声区間かどうかの真偽値でも良いし、音声区間らしさ（音声区間である確率）を表す０〜１の実数値でも良い。得られた音声区間判定値Ｖは、推定振幅比算出部９０６に第２の入力として与えられる。
【０１０５】
推定振幅比算出部９０６は、第１の入力である特徴量Ｆ及び第２の入力である音声区間判定値Ｖに基づいて、第１の実施形態で定義した関数ｆｒ、新たに定義する関数ｆｖ、および予め設定しておくＶに対する閾値Ｖｔｈを用いて、（３）式によって本来の拡張帯域の平均振幅を入力帯域の平均振幅で除した値、すなわち振幅比の推定値である推定振幅比ＲＸＨｒを算出する。得られた推定振幅比ＲＸＨｒは乗算部４０７に第２の入力として与えられる。
【数１】
2014063004.tif 000003
【０１０６】
振幅値決定部４０８は、推定振幅値算出部４０５からの直接推定振幅値ＡＸＨａと乗算部４０７からの入力帯域依存推定振幅値ＡＸＨｒとを統合して、拡張帯域の平均振幅の最終的な推定値である決定振幅値ＡＸＨを算出する。決定振幅値ＡＸＨの算出方法は、第１の実施形態と同様に、ＡＸＨａとＡＸＨｒの小さいほうを決定振幅値ＡＸＨとする。
【０１０７】
拡張信号振幅調整部９１４は、第２の実施形態に係る拡張信号振幅調整部５１４、又は、第３の実施形態に係る拡張信号振幅調整部７１４を適用することができる。
【０１０８】
（Ｆ−２）第５の実施形態の効果
以上のように、第５の実施形態によれば、非音声区間において拡張帯域の平均振幅の推定が正常に行われなかった場合でも無難な推定振幅値を与えることができるので、安定性の高い擬似広帯域音声信号を得ることができる。
【０１０９】
（Ｇ）第６の実施形態
次に、本発明の帯域拡張装置及び方法の第６の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【０１１０】
（Ｇ−１）第６の実施形態の構成及び動作
図１０は、第６の実施形態の音声帯域拡張装置１０００の構成を示す機能ブロック図である。
【０１１１】
図１０において、第６の実施形態の音声帯域拡張装置１０００は、バッファ部４０１、振幅値推定部１００２、サンプリング変換部４０９、拡張信号生成部４１０、拡張信号振幅調整部１０１４、加算部４２０、アンバッファ部４２１を有する。
【０１１２】
なお、図１０において、図１の第１の実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号をして示しており、これら構成要素の詳細な説明については省略する。
【０１１３】
第６の実施形態の振幅値推定部１００２は、平均振幅算出部４０３、特徴抽出部４０４、推定振幅値算出部４０５、音声区間検出部９２５、推定振幅比算出部９０６、乗算部４０７、振幅値決定部４０８、振幅比決定部８２４で構成されている。
【０１１４】
振幅値推定部１００２は、第４の実施形態に係る振幅比決定部８２４、第５の実施形態に係る音声区間検出部９２５及び推定振幅比算出部９０６を具備していることを除けば、第１の実施形態に係る振幅値推定部４０２と同じである。
【０１１５】
振幅値推定部１００２の各構成の動作は、第１の実施形態、第４の実施形態、および第５の実施形態の同一、対応符号の各構成と同じである。振幅値推定部１００２は、音声区間検出部９２５の判定によって安定化された決定振幅値ＡＸＨ、および同じく安定化された決定振幅比ＲＸＨを算出し、得られた２つのフレームデータは拡張信号振幅調整部１０１４に与えられる。
【０１１６】
拡張信号振幅調整部１０１４は、第２の実施形態に係る拡張信号振幅調整部５１４、第３の実施形態に係る拡張信号振幅調整部７１４、及び第４の実施形態に係る拡張信号振幅調整部８１４のいずれを適用することができる。
【０１１７】
拡張信号振幅調整部１０１４の動作は、拡張信号振幅調整部１０１４が拡張信号振幅調整部５１４又は拡張信号振幅調整部７１４と同じである場合に第３の入力である決定振幅比ＲＸＨが無視されることを除けば、拡張信号振幅調整部５１４、拡張信号振幅調整部７１４、および拡張信号振幅調整部８１４のいずれかと同じである。
【０１１８】
（Ｇ−２）第６の実施形態の効果
以上のように、第６の実施形態によれば、非音声区間においても安定して拡張帯域の平均振幅を推定することができ、かつ安定化された入力帯域の平均振幅と拡張帯域の平均振幅の比の推定値を用いて拡張信号のスペクトル形状をより本来の形状に近づけることができるので、安定性と自然性に優れた擬似広帯域音声信号を得ることができる。
【０１１９】
（Ｈ）他の実施形態
上述した第１〜第６の実施形態においても種々の変形実施形態を説明したが、以下のような他の変形実施形態にも本発明は適用することができる。
【０１２０】
（Ｈ−１）上述した第１〜第６の各実施形態においては、拡張信号生成部４１０がアップサンプリングされた音声信号ＸＬだけを用いて拡張信号ＥＨを生成するかのように説明したが、拡張帯域の信号成分を有する雑音信号を出力する雑音発生部、および加算部を構成要素として含み、拡張信号ＥＨと雑音発生部が出力した雑音信号を加算部に入力して、加算部によって拡張信号ＥＨと雑音信号とを加算した信号を改めて拡張信号ＥＨとしても良い。
【０１２１】
（Ｈ−２）また、雑音発生部と加算部を具備する上記の拡張信号生成部において、第５の実施形態および第６の実施形態における音声区間検出部９２５が出力する音声区間判定値Ｖを第２の入力として受け、雑音発生部と加算部との間に雑音振幅調整部を挿入し、雑音振幅調整部が雑音信号に音声区間判定値Ｖに基づく雑音ゲインを乗じて拡張信号に加算しても良い。
【０１２２】
（Ｈ−３）また、上述した第１〜第６の各実施形態は、フレーム単位で処理を行うことが必須であるかのように説明したが、アルゴリズム上の処理単位をサンプルごととしても良い。この場合には、実際の処理はフレーム単位で行われるが、例えばフレーム信号の平均振幅を算出する処理は移動平均または時定数フィルタによる平滑化に置き換えて、さらに特徴抽出部の処理も必要ならばフレーム単位の処理からフィルタ処理に置き換えて、これらをフレームデータではなくフレーム信号として入出力し、サンプルごとに処理を行う。当然、補間部は不要となるので、構成から外す。このような変更を加えると、一般に演算量は増えるが、補間部によるアルゴリズム上の遅延を小さくすることができる。
【０１２３】
（Ｈ−４）上述した第１〜第６の各実施形態では、各構成要素がハードウェアに実現されているイメージで説明したが、各実施形態の各構成要素の全て又は一部がソフトウェア的に実行されるものであってもよい。
【０１２４】
（Ｈ−５）上述した第１〜第６の各実施形態では、拡張対象が音声信号である場合を例示して説明したが、音声信号以外に音響信号であってもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００…音声帯域拡張装置、
４０１…バッファ部、４０２、８０２、９０２…振幅値推定部、
４０３…平均振幅算出部、４０４…特徴抽出部、４０５…推定振幅値算出部、
４０６、９０６…推定振幅比算出部、４０７…乗算部、
４０８…振幅値決定部、８２４…振幅比決定部、９２５…音声区間検出部、
４０９…サンプリング変換部、
４１０…拡張信号生成部、４１１…ＢＰＦ、４１２…全波整流部、
４１３…ＨＰＦ、
４１４、５１４、７１４、８１４、９１４及び１０１４…拡張信号振幅調整部、
４１５…平均振幅算出部、４１６…補間部、４１７…補完部、
４１８…ゲイン計算部、５２２及び７２３…スペクトル形状補正部、
４１９…乗算部、４２０…加算部、４２１…アンバッファ部。
【図１】
2014063004.tif 000004
【図２】
2014063004.tif 000005
【図３】
2014063004.tif 000006
【図４】
2014063004.tif 000007
【図５】
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【図６】
2014063004.tif 000009
【図７】
2014063004.tif 000010
【図８】
2014063004.tif 000011
【図９】
2014063004.tif 000012
【図１０】
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