(57)【要約】  第１周波数帯域で合成による分析によるパラメータの符号化を使用するコアレイヤと、第２周波数帯域、即ち広帯域に前記第１周波数帯域を拡張するための帯域拡張レイヤとを少なくとも含む階層音声信号を符号化するためのシステム。本発明によると、前記システムは、前記帯域拡張レイヤから得られたスペクトルパラメータを用いる変換符号化に基づく広帯域音声符号化品質エンハンスメントレイヤをさらに含む。本発明は、パケットネットワーク上で言語及び／又は音声信号を送信する用途を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層音声信号を符号化するためのシステムであって、
第１周波数帯域において合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコアレイヤと、
第２周波数帯域又は広帯域に前記第１周波数帯域を拡張するための帯域拡張レイヤと、を少なくとも具備し、
前記システムは、前記帯域拡張レイヤから得られたスペクトルパラメータを用いる変換符号化に基づく広帯域音声符号化品質エンハンスメントレイヤをさらに具備することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記システムは、第１周波数帯域音声符号化品質エンハンスメントレイヤをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の符号化システム。
【請求項３】
合成による分析による前記パラメータの符号化は、ＣＥＬＰ符号化であることを特徴とする請求項１又は２に記載の符号化システム。
【請求項４】
前記スペクトルパラメータは、帯域拡張レイヤから得られたスペクトル包絡であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の符号化システム。
【請求項５】
前記スペクトル包絡は、広帯域線形予測フィルタによって特定されることを特徴とする請求項４に記載の符号化システム。
【請求項６】
前記スペクトル包絡は、信号のサブ帯域毎のエネルギーによって与えられることを特徴とする請求項４に記載の符号化システム。
【請求項７】
前記スペクトルパラメータは、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の符号化システム。
【請求項８】
前記システムは、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換のサブ帯域におけるエネルギーの進歩的適合に対するモジュールを具備することを特徴とする請求項７に記載の符号化システム。
【請求項９】
前記第１周波数帯域で原信号を符号化する段階と、
スペクトル包絡を用いて、第１周波数帯域の拡張で原信号を符号化する段階と、
原信号と先行する符号化動作から得られた信号とから残りの信号を計算する段階とを具備し、
前記方法は、変換符号化を用いる音声符号化品質エンハンスメントレイヤを生成する段階をさらに具備し、
前記残りの信号の前記変換符号化は、前記スペクトル包絡を用いることを特徴とする請求項４に記載の符号化システムを実行する方法。
【請求項１０】
前記第１周波数帯域で原信号を符号化する段階と、
第１周波数帯域の拡張レイヤで原信号を符号化する段階と、
原信号と先行する符号化動作から得られた信号とから残りの信号を計算する段階とを具備し、
前記方法は、前記残りの信号の変換符号化を用いるエンハンスメントレイヤの生成段階をさらに具備し、前記変換符号化は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換を用いることを特徴とする請求項７に記載の符号化システムを実行する方法。
【請求項１１】
前記方法は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換のサブ帯域におけるエネルギーを進歩的に適合する段階を具備することを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プログラムがコンピュータによって実行される時、請求項９から１１のうち何れか１項に記載の方法の段階を実行するためのプログラム命令を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１３】
・第１周波数帯域で原信号を符号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア符号器（６０３）と、
・スペクトル包絡（６０７）を具備し、第１周波数帯域の拡張における符号化段階と、
・原信号と先行する符号化段階から得られた信号とから残りの信号を計算するための段階とを具備し
前記符号器は、前記スペクトル包絡（６０７）を用いる逆変換を含む変換符号化による広帯域音声符号化品質エンハンスメント段階をさらに具備することを特徴とする階層音声符号器。
【請求項１４】
・第１周波数帯域で原信号を符号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア符号器（６０３）と、
・第１周波数帯域の拡張における符号化段階と、
・原信号と先行する符号化段階から得られた信号とからの残りの信号を計算するための段階とを具備し、
前記符号器は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換を用いる変換符号化を用いる広帯域音声符号化品質エンハンスメント段階をさらに具備することを特徴とする階層音声符号器。
【請求項１５】
前記コア符号器（６０３）は、第１周波数帯域音声符号化品質エンハンスメント段階を含むことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の符号器。
【請求項１６】
前記変換は、修正された離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）であることを特徴とする請求項１３から１５のうち何れか１項に記載の符号器。
【請求項１７】
・請求項１３に記載の符号器によって符号化された受信信号を第１周波数帯域で復号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア復号器（７０２）と、
・スペクトル包絡を具備する、第１周波数帯域の拡張における復号化段階とを具備し、
前記復号器は、前記スペクトル包絡を用いる逆変換を含む変換復号化を用いる広帯域音声復号化品質エンハンスメント段階をさらに具備することを特徴とする階層音声復号器。
【請求項１８】
・請求項１４に記載の符号器によって符号化された受信信号を第１周波数帯域で復号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア復号器（７０２）と、
・第１周波数帯域の拡張における復号化段階とを具備し、
前記復号器は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換を用いる逆変換を含む広帯域音声復号化品質エンハンスメント段階をさらに具備することを特徴とする階層音声復号器。
【請求項１９】
前記復号器は、変換符号化によって生成されたスペクトルのサブ帯域におけるエネルギーの進歩的適合に対する段階を具備することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の復号器。
【請求項２０】
前記コア復号器（７０２）は、第１周波数帯域音声復号化品質エンハンスメント段階を含むことを特徴とする請求項１７から１９の何れか１項に記載の復号器。
【請求項２１】
前記逆変換は、逆修正された離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）であることを特徴とする請求項１７から２０のうち何れか１項に記載の復号器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階層音声符号化システムに関する。また、階層音声符号器及び階層音声復号器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ボイスオーバＩＰタイプの、パケットネットワーク上で言語及び／又は音声信号を送信する分野において特に有利な用途を見出す。具体的に、これに関連して、本発明は、送信のビットレート能力に応じて電話帯域から広帯域までの値をとり、既存の電話帯域コアとの相互作用を保証する、変更可能な品質を提供する。
【０００３】
音声周波数（言語及び／又は音声）信号をデジタル信号の形式に変換してこの方法でデジタル化された信号を処理するための技術が現在多数存在する。標準的な高品質音声符号化方法は一般に、“波形符号化”、“合成による分析によるパラメータの符号化”、及び“サブ帯域又は変換による知覚的符号化”に分類される。
【０００４】
第１のカテゴリは、ＰＣＭ又はＡＤＰＣＭ符号化等のメモリを備えるか又は備えない量子化技術を含む。
【０００５】
第２のカテゴリは、波形符号化から導出された方法を用いて決定されるパラメータを有するモデル、一般に線形予測モデルを用いて信号を示す技術を含む。このため、このカテゴリはしばしば、ハイブリッド符号化と呼ばれる。例えば、ＣＥＬＰ（コード励振線形予測）符号化は、この第２カテゴリに属する。ＣＥＬＰ符号化において、入力信号は、言語生成過程によって引起された“ソースフィルタ”モデルを用いて符号化される。送信されたパラメータは、ソース（又は“励振”）及びフィルタを別々に示す。一般に、フィルタは、全極型フィルタである。音声周波数信号を符号化する基本概念とＣＥＬＰ符号化及び量子化の詳細とが、特に以下の研究で説明される。
Ｗ．Ｂ．Ｋｌｅｉｊｎ及びＫ．Ｋ．Ｐａｌｉｗａｉ著のＳｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、  Ｅｌｓｅｖｉｅｒ、１９９５
Ｎｉｃｏｌａｓ  ＭｏｒｅａｕによるＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｄｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｄｅｓ  ｓｉｇｎａｕｘ  ［信号圧縮技術］、Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｅｔ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｑｕｅ  ｄｅｓ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｍａｓｓｏｎ、１９９５
【０００６】
第３のカテゴリは、ＭＰ３又はＭＰＥＧ４ＡＡＣとしてよく知られた、ＭＰＥＧ１及び２Ｌａｙｅｒ  ＩＩＩ等の符号化技術を含む。
【０００７】
ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７２９システムは、８キロヘルツ（ｋＨｚ）で抽出された電話帯域（３００ヘルツ（Ｈｚ）−３４００Ｈｚ）の言語信号用に設計されたＣＥＬＰ符号化の一例である。それは、１０ミリ秒（ｍｓ）フレームで毎秒８キロビット（ｋｂｐｓ）の固定ビットレートで動作する。その動作は、１９９６年３月の、共役構造代数的符号励振線形予測（ＣＳ−ＡＣＥＬＰ）を用いて８ｋｂｐｓで音声の符号化をするＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７２９で詳細に特定される。
【０００８】
図１（ａ）、１（ｂ）及び１（ｃ）はともに、関連符号器及び復号器の簡易図を構成する。図１（ｃ）は、逆多重器（１１２）によって供給されたデータからＧ．７２９復号器が言語信号を再構築する方法を示す。励振は、以下の２つの貢献（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を追加することによって５ｍｓサブフレームに再構成される。
・利得ｇｃ（１１４及び１１８）とゼロとによってスケール化された４パルス±１からなる５ｍｓ長さのイノベータ符号（１１３）
・励振の過去においてとられ、（ピッチパラメータＴ０、Ｔ０＿ｆｒａｃによって特定される）部分的遅延によってシフトされ（１１５及び１１６）、利得ｇｐによってスケール化された５ｍｓブロック（１１７及び１１８）
【０００９】
この方法で復号化された励振は、１０ｔｈオーダのＬＰＣ（線形予測符号化）合成器フィルタ１／Ａ（ｚ）（１２０）によって形成され、一対のスペクトル線からＬＳＦ（線スペクトル周波数）領域で復号化され（１１９）５ｍｓサブフレームレベルで補間された係数を有する。品質を改善するために、及び特定の符号化アーチファクトを隠すために、再構成された信号はその後、適応的後フィルタ（１２１）と後処理高域フィルタ（１２２）とによって処理される。故に、図１（ｃ）の復号器は、“ソースフィルタ”モデルに依存して信号を合成する。このモデルに関するパラメータは、図２のテーブルにリストされ、励振を記述するパラメータは、フィルタを記述するパラメータから区別される。
【００１０】
図１（ａ）は、Ｇ．７２９符号器の超ハイレベル図を示す。故に、それは、前処理高域フィルタリング（１０１）、ＬＰＣ分析及び量子化（１０２）、励振の符号化（１０３）、及び符号化パラメータの多重化（１０４）を示す。前処理及びＬＰＣ分析及びＧ．７２９符号器のブロックを量子化することは、ここで検討されず、詳細は、上記言及したＩＴＵ−Ｔ推奨を参照されたい。図１（ｂ）は、励振符号化の図である。それは、図２にリストされた励振パラメータが決定及び量子化される方法を示す。励振は、以下の３つの段階で符号化される。
・ピッチ遅延の決定（１０６）及びピッチ利得の推定（１０７）
・ＡＣＥＬＰディクショナリにおけるイノベータ符号のパラメータの決定（４パルスの位置及び符号（１０８））及び利得の推定（１０９）
・ピッチ及び符号利得の結合的符号化
【００１１】
励振パラメータは、ＣＥＬＰターゲット（１０５）と
【００１２】
【数１】
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（１１０）によってフィルタにかけられた励振との間の二次エラー（１１１）を最小化することによって決定される。この合成による分析の処理は、上記に言及したＩＴＵ−Ｔ  推奨で詳述される。
【００１３】
実際、Ｇ．７２９符号器／復号器（コーデック）の複雑性は、比較的高い（約１８ＷＭＯＰＳ（ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ｍｉｌｌｉｏｎ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ））。ＤＳＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｖｏｉｃｅ  ａｎｄ  ｄａｔａ）モデムを介して音声及びデータを同時に送信する等の用途に対する要求に応えるために、比較的低い複雑性（約９ＷＭＯＰＳ）の相互作用システムのＧ．７２９ＡコーデックがＩＴＵ−Ｔによってさらに推奨される。これは、Ｓａｌａｍｉらによる、Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７２９  Ａｎｎｅｘ  Ａ：  Ｒｅｄｕｃｅｄ  ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  ８  ｋｂｐｓ  ＣＳ−ＡＣＥＬＰコーデック、ＩＣＡＳＳＰ  １９９７においてＧ．７２９コーデックについて説明及び比較される。
【００１４】
Ｇ．７２９とＧ．７２９Ａとの顕著な違いの中で、Ｇ．７２９の複雑性を低減することがＡＣＥＬＰディクショナリを検索することに最も関連があり、Ｇ．７２９Ａ符号器において、４つの符号が付されたパルスに対する最初の徹底的な検索は、Ｇ．７２９符号器で使用されるインタリーブされたループ検索の代わりになる。その低い複雑性とは別に、Ｇ．７２９Ａコーデックは現在、電話帯域（３００−３４００Ｈｚ）においてボイスオーバＩＰ又はＡＴＭ用途でかなり広範に使用されている。
【００１５】
光ファイバ及びＡＤＳＬ等のブロードバンドネットワークの成長とともに、電話帯域を用いた標準システムよりもかなり高速な品質の双方向通信等、新たなサービスを展開することが現在想定される。この方向における一つの段階は、“広帯域”品質を提供すること、即ち１６ｋＨｚで抽出され５０Ｈｚ−７０００Ｈｚの使用可能帯域に限定された音声周波数信号を使用することである。得られた品質はその後、ＡＭラジオのそれと類似である。
【００１６】
“狭帯域”品質の代わりである“広帯域”品質を展開するためのコーデックの選択は、多数の重要な要因を考慮に入れなければならない。
・既存のＩＰネットワーク及び接続ポイント（電話、ＡＤＳＬ、ＬＡＮ、ＷｉＦｉ等、モデム）の社会基盤は、ビットレート、ジッタによって特徴付けられるようなサービス品質、パケット損失のビットレート等の点で極端に不均一である
・音を再生成する端末（電話、ＰＣ又はその他）はしばしば、サンプリング周波数及び音声チャンネル数の点で異なる。端末の実質的能力を符号器において予め伝えることはしばしば困難である
・（Ｇ．７２９及びＧ．７２９Ａコーデックを含む）音声周波数信号を符号化するための多数の標準は、ネットワークにおいて既に開発されている。一般にこれは、品質の損失と無視できない複雑性とを意味するが、各種関連フォーマット間の変換符号化は、しばしば（例えばゲートウェイ又はルータにおいて）必要である
【００１７】
“階層”符号化として知られるアプローチは、全てのこれら制約を考慮することに対して最も適した技術的解決策である。
【００１８】
固定ビットレートでビットストリームを生成するＧ．７２９又はＧ．７２９Ａ符号化等の、従来の符号化とは違い、階層符号化は、全部または一部を復号できるビットストリームを生成する。一般的な規則として、階層符号化は、コアレイヤと一つ以上のエンハンスメントレイヤとを備える。コアレイヤは、低固定ビットレートコアコーデックによって生成され、最小符号化品質を保証する。このレイヤは、許容品質レベルを維持するために復号器によって受信される必要がある。エンハンスメントレイヤは、品質を改善するように機能する。しかし、ＩＰネットワークの混雑のイベントにおける送信エラーが原因で、それらが復号器によって全て受信されないことがある。
【００１９】
故に、この技術は、ビットレート及び再構成の品質の選択という点で顕著な柔軟性を提供する。符号器は、ビットレートが最大ビットレートであることを常に仮定する。しかし、通信連鎖（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｃｈａｉｎ）のあらゆる場所において、ビットレートは、ビットストリームを単に切り捨てることによって適合されうる。階層符号化は、電話帯域タイプにおけるＣＥＬＰ符号化の標準（ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７２９及びＧ．７２９Ａ標準等）に依存して、広帯域品質をさらに進歩的に展開することができる。
【００２０】
ＣＥＬＰコア符号器に基づく階層符号化に対する各種アプローチの中で、以下の４つの技術が言及されうる。
・Ｒ．Ｄ．  Ｄｅ  ｌａｃｏｖｏ、Ｄ．  ＳｅｒｅｎｏによるＥｍｂｅｄｄｅｄ  ＣＥＬＰ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｖａｒｉａｂｌｅ−ｒａｔｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ６．４  ａｎｄ  ９．６  ｋｂｐｓ、ＩＣＡＳＳＰ  １９９１の文献に記載された励振エンリッチメントを備える階層ＣＥＬＰ符号化
・Ｊ．−Ｍ  ＶａｌｉｎらによるＢａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ  Ｓｐｅｅｃｈ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｂｉｔ−Ｒａｔｅ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ（ＳＣＷ）、２０００、ｐｐ．１３０−１３２の文献に記載された補助情報の送信を備える帯域拡張
・Ｓ．Ｋ．Ｊｕｎｇ、Ｋ−Ｔ．Ｋｉｍ、Ｈ−Ｇ．Ｋａｎｇ、によるＡ  ｂｉｔ／ｒａｔｅ  ｂａｎｄ  ｓｃａｌａｂｌｅ  ｓｐｅｅｃｈ  ｃｏｄｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７２３．１  ｓｔａｎｄａｒｄ、ＩＣＡＳＳＰ  ２００４の文献において、階層符号器は、２つのエンハンスメントレイヤを備えたＧ．７２３．１符号器から構成され、一つ目は、電話帯域カスケードＣＥＬＰタイプであり、二つ目は、ＱＭＦ（直交ミラーフィルタ）フィルタリングによって達成される広帯域変換符号化である
・Ｈ．ＴａｄｄｅｉらによるＡ  ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｔｈｒｅｅ  Ｂｉｔ  ｒａｔｅ  （８、１４．２及び２４ｋｂｐｓ）Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｅｒ、１０７ｔｈ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ  ＡＥＳ  １９９９の文献において、符号化は、Ｇ．７２９．８ｋｂｐｓコア符号器、ビットレートを１４．２ｋｂｐｓに増やす中間電話帯域エンハンスメントレイヤ、次に２４ｋｐｂに到達する変換符号化を使用する広帯域エンハンスメントレイヤを使用する
【００２１】
励振エンリッチメントによる階層ＣＥＬＰ符号化の概念と図１（ｂ）に示す符号化との間の違いは、ＣＥＬＰターゲットを比較的良好に示すイノベータディクショナリの追加にある。実際、この符号化アプローチは、ＣＥＬＰターゲットの領域（又は、“知覚的に”重み付けされた領域）で達成された多段式量子化に類似する。この追加的なディクショナリは、復号化された励振をエンリッチ又は改善する。なぜなら、それは、図１（ｃ）に示すような標準ＣＥＬＰ復号化の２つの適応ディクショナリ及び固定ディクショナリの累積的貢献に対して復号器レベルで追加されるからである。また、このＣＥＬＰ励振エンリッチメント原理は、追加的に適合されたディクショナリ又は複数のイノベータディクショナリを含むように変更可能である。
【００２２】
Ｊ．−Ｍ．Ｖａｌｉｎによる上記文献で提案された帯域拡張システムは、図３のダイアグラムで示される。電話帯域（３００Ｈｚ−３４００Ｈｚ）における信号は、以下の３つの貢献を追加する（３１）ことによって０−８０００Ｈｚの広帯域に拡張される。
・ブロック（３２）によって再生成された基本帯域
・例えばＧ．７２９システム（４０）によって符号化され１６ｋＨｚでブロック（３３）によって再抽出された電話帯域信号
・ブロック（３４）から（３９）の援助で構成された広帯域
【００２３】
この図において特に注意すべき点として、広帯域の拡張は、“ソースフィルタ”モデルで見出されることである。これは、予測フィルタＡＮＢ（ｚ）（３６）の係数を決定する狭帯域ＬＰＣ分析（３４）から開始する。また、このＬＰＣ分析の結果は、ＬＰＣ包絡拡張ユニット（３５）によって使用され全帯域ＬＰＣ合成器フィルタ１／ＢＷＢ（ｚ）（３８）の係数を決定する。包絡拡張は、例えば補助情報を送信しないか又は低追加ビットレートで量子化することによる送信を要求する明示的情報を用いて、コードブックマッピング技術を用いて達成されうる。並行して、狭帯域ＬＰＣの残りの（又は励振）信号は、ユニット（３６）によって計算される。８ｋＨｚで抽出された結果的励振は、ユニット（３７）によって１６ｋＨｚのサンプリング周波数に拡張される。この動作は、調和構造を拡張するために、及び全帯域励振を白くする（ｗｈｉｔｅｎ）するために、非線形なオーバサンプリング及びフィルタリングを採用することによって励振領域で実行されうる。その後拡張された励振は、全帯域合成器フィルタ１／ＢＷＢ（３８）によって形成され、結果は、３４００Ｈｚ−８０００Ｈｚの帯域に高域フィルタ（３９）によって限定される。
【００２４】
しかし、従来技術に対する全周知技術は、以下の問題を生ずる。
・ＱＭＦフィルタのバンクの使用によって引起されたエイリアシング等の、特定のアーチファクトによって格下げされた広帯域言語
・言語生成処理にリンクされたモデルによって下手に符号化された音楽
・高ビットレート精度
・変換符号化を用いるエンハンスメントレイヤ内のプリエコーの存在によって格下げされた品質
・遅延及び複雑性
【００２５】
また、特定の基本的問題は、従来技術でめったに言及されず、まれに前処理及び後処理の位相非線形が考慮されるだけである。エンハンスメントレイヤは、オリジナル間の差分信号の符号化に依存し（前処理又はそうでない）、比較的低いレイヤの合成は、前処理及び後処理フィルタの位相非線形（又はグループ遅延）が補償及び除去されない場合、下手に格下げされたパフォーマンスを有する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２６】
故に、本発明は、階層音声信号を符号化するためのシステムを提案することによって上記説明した各種問題を解決する目的を有し、第１周波数帯域で合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコアレイヤ、第２周波数帯域に前記第１周波数帯域を拡張するための帯域拡張レイヤ、又は拡張帯域を少なくとも含み、注目すべきは、前記システムは、前記帯域拡張レイヤから得られたスペクトルパラメータを用いる変換符号化に基づく広帯域音声符号化品質エンハンスメントレイヤをさらに含む。
【００２７】
この説明で使用される用語“広帯域”は、“拡張された帯域”の一般概念の特殊な例に相当する点に本明細書で強調されるべきである。ここで、“広帯域”は、第１帯域の拡張、３００Ｈｚから３４００Ｈｚの電話帯域から、第２帯域、５０Ｈｚから７０００Ｈｚの広帯域へ導かれる周波数帯域を意味する。
【００２８】
また、前記システムの有利な実施形態は、第１周波数帯域音声符号化品質エンハンスメントレイヤを具備する。
【００２９】
本発明の符号化システムの第１実施形態において、前記スペクトルパラメータは、帯域拡張レイヤから得られたスペクトル包絡である。２つの実施形態が想定される。前記スペクトル包絡は、広帯域線形予測フィルタによって特定され、又は前記スペクトル包絡は、信号のサブ帯域毎にエネルギーによって与えられる。
【００３０】
本発明の符号化システムの第２実施形態において、前記スペクトルパラメータは、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換の少なくとも一部である。その後前記システムは、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換のサブ帯域におけるエネルギーの進歩的適合のためのモジュールを有利に含む。
【００３１】
また、本発明は、ＣＥＬＰ符号化に対して合成による分析による前記パラメータの符号化を提供する。特に、前記ＣＥＬＰ符号化は、Ｇ．７２９符号化又はＧ．７２９Ａ符号化である。
【００３２】
従って、以下詳細に示す通り、本発明によって提案された符号化システムは、８ｋｂｐｓから１２ｋｂｐｓのビットレートで、例えば１４ｋｂｐｓから３２ｋｂｐｓの全ビットレートで動作することができる階層符号化システムを構成する。
【００３３】
従来技術によって引起される問題に対して、本発明による符号化／復号化システムは、以下の通りである。
・広帯域合成言語は、プリエコーを有さず、エイリアシングタイプのアーチファクトが存在しない
・音楽は、十分に高いビットレートで良好に符号化される（２４ｋｂｐｓから３２ｋｂｐｓの範囲）
・ビットレート精度は、１４ｋｂｐｓから３２ｋｂｐｓの範囲で（最接のビットに）かなりファインである
【００３４】
また、本発明は、第１実施形態による符号化システムを実行する方法を提供し
・前記第１周波数帯域で原信号を符号化する段階と
・スペクトル包絡を用いて、第１周波数帯域の拡張で原信号を符号化する段階と
・原信号と先行する符号化動作から得られた信号とから残りの信号を計算する段階とを含み、注目すべきは、前記方法は、変換符号化を用いる音声符号化品質エンハンスメントレイヤを生成する段階をさらに含み、前記残りの信号の前記変換符号化は、前記スペクトル包絡を使用する。
【００３５】
また、本発明は、第２実施形態による符号化システムを実行する方法を提供し、
・前記第１周波数帯域で原信号を符号化する段階と、
・第１周波数帯域の拡張レイヤで原信号を符号化する段階と、
・原信号と先行する符号化動作から得られた信号とから残りの信号を計算する段階とを含み、注目すべきは、前記方法は、前記残りの信号の変換符号化を用いるエンハンスメントレイヤを生成する段階をさらに含み、前記変換符号化は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換を使用する。
【００３６】
前記方法は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換のサブ帯域におけるエネルギーを進歩的に適合する段階を有利に含む。
【００３７】
また、本発明は、前記プログラムがコンピュータによって実行される時、本発明に従って方法の段階を実行するためのプログラム命令を含むコンピュータプログラムを提供する。
【００３８】
また、本発明は、第１階層音声符号器を提供し、
・第１周波数帯域で原信号を符号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を使用するコアコーダと、
・スペクトル包絡を含む、第１周波数帯域の拡張における符号化段階と、
・原信号と先行する符号化段階から得られた信号とから残りの信号を計算するための段階とを含み、注目すべきは、前記符号器は、前記スペクトル包絡を用いる逆変換を含む変換符号化を用いる広帯域音声符号化品質エンハンスメント段階をさらに含む。
【００３９】
同様に、本発明は、第２階層音声符号器を提供し、
・第１周波数帯域で原信号を符号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア符合器と、
・第１周波数帯域の拡張における符号化段階と、
・原信号と先行する符号化段階から得られた信号とから残りの信号を計算するための段階とを含み、注目すべきは、前記符号器は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換を用いる変換符号化を用いる広帯域音声符号化品質エンハンスメント段階をさらに含む。
【００４０】
また、本発明は、第１階層音声復号器を提供し、
・第１符号器によって符号化された受信信号を第１周波数帯域で復号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア復号器と、
・スペクトル包絡を含み、第１周波数帯域の拡張における復号化段階とを含み、注目すべきは、前記復号器は、前記スペクトル包絡を用いる逆変換を含む変換復号化を用いる広帯域音声復号化品質エンハンスメント段階をさらに含む。
【００４１】
最後に、本発明は、第２階層音声復号器を提供し、
・第２符号器によって符号化された受信信号を第１周波数帯域で復号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア復号器と、
・第１周波数帯域の拡張における復号化段階とを含み、注目すべきは、前記復号器は、帯域拡張レイヤによって合成された信号の返還を用いる逆変換を含む変換復号化を用いる広帯域音声復号化品質エンハンスメント段階をさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図４（ａ）から図１０（ｂ）は、次に連続して説明される符号器及び復号器からなる階層符号化／復号化システムを示す。
【００４３】
本明細書の残りにおいて、用語“広帯域”は、３００Ｈｚ−３４００Ｈｚから５０Ｈｚ−７０００Ｈｚ領域に拡張された電話帯域の特定状況に言及すると想起されるべきである。
【００４４】
図４（ａ）は、符号器のブロック図である。５０と７０００Ｈｚとの間の使用可能帯域を備え１６ｋＨｚで抽出された原音声信号は、３２０サンプル、即ち２０ｍｓのフレームに分割される。５０Ｈｚのカットオフ周波数を備えた高域フィルタリング６０１は、入力信号に適用される。得られた信号ＳＷＢは、符号器からなる多数の枝で使用され、実際に符号化される信号に相当する。
【００４５】
第１に、第１枝において、（図５のテーブルで設定されるような係数を有する）低域フィルタリングと２の因数によるアンダーサンプリング６０２とは、ＳＷＢに適用される。この処理は、８ｋＨｚで抽出された電話帯域信号ＳＬＢを生成する。その信号は、コア符号器６０３によって、例えばＣＥＬＰ  Ｇ．７２９Ａ＋タイプの符号化によって処理される。ここで、Ｇ．７２９Ａ＋符号器は、高域フィルタリングの前処理がないＧ．７２９符号器に相当し、ＡＣＥＬＰディクショナリにおける検索は、上記説明したＧ．７２９Ａのそれによって置換された。この実施形態の変形は、Ｇ．７２９Ａ又はＧ．７２９符号器又は前処理がない他のＣＥＬＰタイプの符号器を使用することができる。この符号化は、Ｇ．７２９Ａ＋符号器に８ｋｂｐｓのビットレートを備えたビットストリームのコアを与える。
【００４６】
その後第１エンハンスメントレイヤは、ＣＥＬＰ符号化の第２段階６０３を取り入れる。この第２段階は、５ｍｓサブフレームに対する４つの追加的±１パルスからなるイノベータ符号にあり（Ｇ．７２９Ａのそれに等しいディクショナリ）、これらのパルスは、利得ｇｅｎｈによってスケール化される。このエンハンスメント段階の原理は既に、Ｒ．Ｄ．Ｄｅ  ｌａｃｏｖｏによる文献を参照して上記説明された。このディクショナリは、ＣＥＬＰ励振をエンリッチし、特に非音声サウンドに対して品質改善を提供する。この第２符号段階のビットレートは、４ｋｂｐｓであり、関連パラメータは、パルスの位置及び符号と、４０サンプルのサブフレーム毎の関連利得とである（８ｋＨｚで５ｍｓ）。この実施形態の変形において、この符号化段階は、他のエンハンスメントモード、例えば上記に言及したＤｅ  ｌａｃｏｖｏ文献で説明されたそれらを使用する。
【００４７】
コア符号器及び第１エンハンスメントレイヤは、１２ｋｂｐｓ電話帯域合成信号を取得するために復号化される。コア符号器の適応的後フィルタリング及び後処理（高域フィルタリング）は、これら動作の非線形位相シフトを考慮するために非活性化され、故に原前処理信号と８及び１２ｋｂｐｓにおける合成との間の差が最小化される点に留意することが重要である。オーバサンプリング及び低域フィルタリング６０４は、符号器の第１の２段階の１６０ｋＨｚで抽出されたバージョンを生成する。
【００４８】
広帯域信号は、帯域拡張レイヤとも呼ばれる第２エンハンスメントレイヤによって生成される。入力信号ＳＷＢは、μ＝０．６８を備えたプリエンファシスフィルタ６０５によってフィルタにかけられる。このフィルタは、広帯域線形予測フィルタから比較的高い周波数の比較的良好な表示を提供する。プリエンファシスフィルタの効果を補償するために、その後デュアルデエンファシスフィルタ６０６は、合成処理において使用される。好ましい実施形態において、符号化及び復号化構造ではプリエンファシス及びデエンファシスフィルタが使用されない。次の段階は、広帯域線形予測フィルタ６０７を計算及び量子化する。線形予測フィルタは、１８ｔｈオーダフィルタであるが、この実施形態の変形において、他の予測オーダ、例えば比較的低いオーダ（１６ｔｈオーダ）が選択される。線形予測フィルタは、Ｌｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎアルゴリズムを用いる自己相関方法によって計算されうる。
【００４９】
この広帯域線形予測フィルタ
【００５０】
【数２】
2009501351.tif 000004
は、これら係数の予測を用いて量子化され、電話帯域コア符号器６０３からのフィルタ
【００５１】
【数３】
2009501351.tif 000005
から適用できる。
【００５２】
その後係数は、例えば多段階ベクトル量子化と、ＩＣＡＳＳＰ２００５、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ  ＶＱ  ｆｏｒ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  ｓｃａｌａｂｌｅ  ＬＳＰ  ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ、Ｈ．Ｅｈａｒａ、Ｔ．Ｍｏｒｉｉ、Ｍ．Ｏｓｈｉｋｉｒｉ及びＫ．Ｙｏｓｈｉｄａによる文献で説明した電話帯域コア符号器の非量子化ＬＳＦとを用いて量子化されうる。
【００５３】
広帯域励振６０８は、ピッチ遅延と、関連利得と、コア符号器及び第１ＣＥＬＰ励振エンリッチメントレイヤの代数的励振と、関連利得という、コア符号器の電話帯域励振パラメータから得られる。この励振は、電話帯域段階励振のパラメータのオーバサンプルバージョンを用いて生成される。この実施形態の変形において、励振は、ピッチ遅延と関連利得とから計算され、これらパラメータは、白色雑音から調和励振を生成するために使用される。この変形において、代数的ディクショナリからの励振は、白色雑音によって置換される。
【００５４】
その後この広帯域励振は、予め計算された合成フィルタ６０９によってフィルタにかけられる。プリエンフェシスが入力信号へ適用された場合、デエンフェシスフィルタ６０６は、合成フィルタの出力信号へ適用される。得られた信号は、適合されたそのエネルギーを有さなかった広帯域信号である。高帯域（３４００−７０００Ｈｚ）のエネルギーをレベリング（ｌｅｖｅｌｉｎｇ）するための利得を計算するために、（図６のテーブルで設定されるような係数を有する）高域フィルタリング６１１は、広帯域合成信号に適用される。これに並行して、同一の高域フィルタ６１２は、遅延原信号６１０と先の２段階の合成信号との間の差に相当するエラー信号に適用される。その後これら２つの信号は、広帯域合成信号に適用されるべき利得を計算するのに使用される。この利得は、２つの信号間のエネルギー比によって計算される。その後利得ｇＷＢ６１１は、８０サンプルのサブフレームのレベルで信号Ｓ１４ＵＢに適用される（１６ｋＨｚで５ｍｓ）。この方法で得られた信号は、１４ｋｂｐｓのビットレートに相当する広帯域信号を生成するために先行段階からの合成信号に追加される。
【００５５】
符号化の残りは、帯域拡張レイヤからの線形予測フィルタを用いる変換予測符号化スキームを用いて周波数領域で達成される。
【００５６】
この符号化段階は、広帯域符号化品質エンハンスメントレイヤを構成する。
【００５７】
図４（ｂ）は、符号器のこの部分を示す。遅延入力信号６１４と１４ｋｂｐｓの合成信号６１５とは、通常Ｙ＝０．９２とμ＝０．６８とを備えたＡＷＢ（ｚ／ｙ）＊（１−μｚ）の各知覚的重み付け６１６及び６１７によってフィルタにかけられる。その後これら信号は、変換符号化スキームによって符号化される。
【００５８】
修正された離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）は、（２０ｍｓ毎にＭＤＣＴ分析をリフレッシュする）５０％のオーバラップを備え重み付けされた入力信号６１８の６４０サンプルのブロックへ、また（同一のブロック長及び同一のオーバラップである）１４ｋｂｐｓの先行帯域拡張段階からの重み付けされた合成信号６１９へ両方適用される。符号化されるべきＭＤＣＴスペクトル６２０は、０から３４００Ｈｚ帯域に対して重み付けされた入力信号と１４ｋｂｐｓの合成信号との間の差に、及び３４００Ｈｚから７０００Ｈｚまで重み付けされた入力信号に相当する。スペクトルは、最後の４０係数をゼロに設定することによって７０００Ｈｚに限定される（最初の２８０係数のみ符号化される）。スペクトルは、図７のテーブルで説明されるような８係数からなる１帯域と１６係数からなる１７帯域という１８帯域に分割される。この実施形態の変形は、等しい幅の２０帯域を使用する（１４係数）。スペクトルの各帯域に対して、ＭＤＣＴ係数のエネルギーは、計算される（スケール因数）。１８スケール因数は、重み付けされた信号のスペクトル包絡を構成し、その後それは、量子化され、符号化され、フレームで送信される。
【００５９】
高帯域（３４００Ｈｚ−７０００Ｈｚ）のスケール因数は、図９で示すビットストリームフォーマットが示す通り、低帯域（０−３４００Ｈｚ）のそれらの前に送信される。
【００６０】
動的ビット割当は、スペクトル包絡の非量子化バージョンからのスペクトルの帯域のエネルギーに基づく。これは、符号器と復号器とのバイナリ割当間の互換性を達成する。ＴＤＡＣ（時間領域エイリアシング相殺）モジュール６２０におけるビットの割当は、２フェーズで達成される。先ず、各帯域に割当るためのビット数の第１計算が達成され、得られた各値は、最も近く利用可能なディクショナリビットレートに丸められる。割当られた全ビットレートがその利用可能なものに厳密に等しくない場合、第２フェーズは、適合を成すために使用される。この段階は、エネルギー基準に基づき反復手順によって達成され、Ｙ．Ｍａｈｉｅｕｘ及びＪ．Ｐ．ＰｅｔｉｔによるＩＥＥＥ  ＧＬＯＢＥＣＯＭ  １９９０  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ａｕｄｉｏ  ｓｉｇｎａｌｓ  ａｔ  ６４ｋｂｐｓの文献で説明される通り、エネルギー基準は、帯域にビットを追加し、又は帯域からビットを除去する。故に、分配されたビットの全数がその利用可能なもの未満の場合、ビットは、帯域に追加され、知覚的エンハンスメントは、最大になる（最大エネルギー）。分配されたビットの全数がその利用可能なものより多いという反対の状況において、帯域からビットを抽出することは、デュアルマナーで達成される。
【００６１】
その後、各帯域で標準化された（ファイン構造）ＭＤＣＴ係数は、サイズと解像度とでインタリーブされたディクショナリを用いるベクトル量子化器によって量子化され、そのディクショナリは、国際出願ＷＯ／０４００２１９で説明されている通り、順列コードの集合からなる。最後に、コア符号器、電話帯域ＣＥＬＰエンリッチメント段階、広帯域ＣＥＬＰ段階、及び最後に、スペクトル包絡及び復号化され標準化された係数に関する情報は、多重化されてフレームで送信される。
【００６２】
符号器及び復号器の各パラメータに割当られたビット数は、図８のテーブルで説明される。
【００６３】
ビットストリームのフレーム構造は、図９に示される。
【００６４】
復号器の構成は、図１０（ａ）及び１０（ｂ）を参照して次に説明される。
【００６５】
モジュール７０１は、ビットストリームに含まれるパラメータを逆多重化する。フレームに対して受信されたビット数の関数として多数の復号化状況があり、最初の３つは、図１０（ａ）を参照して説明され、最後は、図１０（ｂ）を参照して説明される。
【００６６】
１．第１に、復号器による最小ビット数の受信に関する。この状況において、第１段階のみが復号化される。故に、ＣＥＬＰ（Ｇ．７２９＋）タイプコア復号器７０２に関するビットストリームのみが受信及び復号化される。この合成は、Ｇ．７２９復号器の適応的後フィルタ及び後処理によって処理されうる。この信号は、１６ｋＨｚで抽出された信号を生成するためにオーバサンプルされフィルタにかけられる（７０３）。
【００６７】
２．第２状況は、第１及び第２復号化段階に関するビット数の受信に関する。この状況において、コア復号器と第１ＣＥＬＰ励振エンリッチメント段階とが復号化される。この合成は、Ｇ．７２９復号器の適応的後フィルタ及び後処理によって処理されうる。この信号は、１６ｋＨｚで抽出された信号を生成するためにオーバサンプルされフィルタにかけられる（７０３）。
【００６８】
３．第３状況は、第１の第３復号化段階に関するビット数の受信に相当する。この状況において、第１の第２復号化段階は、状況２などで先ず達成され、その後帯域拡張モジュールは、スペクトル線（ＷＢ−ＬＳＦ）の広帯域対のパラメータと励振に関する利得とを復号化した後に１６ｋＨｚで抽出された信号を生成する（７０４）。広帯域励振は、コア符号器のパラメータと第１のＣＥＬＰエンリッチメント段階７０５とから生成される。その後この励振は、合成フィルタ７０６によってフィルタにかけられ、プリエンファシスフィルタが符号器で使用された場合にデエンファシスフィルタ７０７によって適合される。高域フィルタ７０８は、得られた信号に適用され、帯域拡張信号のエネルギーは、５ｍｓ毎に関連利得（７０９）を用いて適合される。その後この信号は、第１の第２復号器段階から得られた１６ｋＨｚで抽出された電話帯域信号に追加される。７０００Ｈｚに限定された信号を取得する目的で、この信号は、逆ＭＤＣＴ変換７１３と重み付け合成フィルタ７１４とを介して通過する前に最後の４０ＭＤＣＴ係数を０に設定することによって変換領域でフィルタにかけられる。
【００６９】
この最後の状況は、復号器の最後の段階の復号化に相当する（図１０（ｂ））。この段階は、広帯域復号化品質エンハンスメントレイヤに相当する。この段階は、帯域拡張レイヤからの線形予測フィルタを用いる予測変換復号器からなる。上記説明した段階３が先ず実行され、その後復号化スキームは、受信された追加のビット数の関数とてして適合される。
【００７０】
・ビット数がスペクトル包絡７１５の一部又はその全てに相当する一方でファイン構造が受信されていない場合（７１２）、部分的又は全体的スペクトル包絡は、帯域拡張段階７１１によって生成された信号の変換の一部に相当する３４００Ｈｚと７０００Ｈｚとの間のＭＤＣＴ係数（７２２）の帯域のエネルギーを適合するために使用される。このシステムは、受信されたビット数の関数として音声品質の進歩的エンハンスメントを達成する。
【００７１】
・ビット数がスペクトル包絡の全部と、ファイン構造の一部又は全部とに相当する場合、ビット割当は、符号器７１６などと同じ方法で達成される。ファイン構造が受信される帯域において、復号化されたＭＤＣＴ係数は、スペクトル包絡７１５と非量子化されたファイン構造７１７とから計算される。ファイン構造が受信されなかった時の３４００Ｈｚと７０００Ｈｚとの間のスペクトル帯域において、先のパラグラフからの手順が使用され、即ち帯域の拡張によって得られた信号から計算されたＭＤＣＴ係数−帯域拡張レイヤから派生したスペクトルパラメータを構成する−は、受信されたスペクトル包絡に基づきエネルギーで適合される（７２２）。故に合成に使用されるＭＤＣＴスペクトルが構成され：先ず、０から３４００Ｈｚの範囲にある帯域で復号化されたエラー信号に追加された第１の第２復号化段階における合成信号と（７１８及び７１９）、次に、３４００Ｈｚから７０００Ｈｚの範囲における帯域についてファイン構造が受信された帯域において復号化されたＭＤＣＴ係数と、他のスペクトル帯域に対してエネルギーで適合された帯域拡張段階のＭＤＣＴ係数とである（７２１及び７２２）。
【００７２】
その後逆ＭＤＣＴ変換は、復号化されたＭＤＣＴ係数に適用され（７１３）、重み付けされた合成フィルタによってフィルタにかけることは（７１４）、出力信号を生成する。
【００７３】
上記説明した実施形態の変形において、予測変換符号化／復号化段階は、０から７０００Ｈｚの範囲にある帯域拡張段階の原信号と合成信号との間の差分信号へ全般的に影響する。
【００７４】
この実施形態のもう一つの変形において、帯域拡張は、信号のサブ帯域毎のエネルギーによって与えられたスペクトル包絡からの変換領域を符号化及び復号化すること、及びファイン構造を符号化することに影響する。このスペクトル包絡は、因数量子化（ｆａｃｔｏｒ  ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）によって量子化されうる。この変形において、広帯域エンハンスメント段階は、上記説明の通りＴＤＡＣタイプ変換符号化を使用する（重み付けフィルタはない）。故に、信号のサブ帯域毎のエネルギーによって与えられてスペクトルパラメータを構成するスペクトル包絡は、帯域拡張段階で送信され、広帯域エンハンスメントレイヤによって再使用される。
【００７５】
また、代替の実施形態において、第１の符号化された周波数帯域は、５０Ｈｚ−７０００Ｈｚの広帯域に相当し、第２の符号化された周波数帯域は、ＦＭ帯域（５０Ｈｚ−１５０００Ｈｚ）又はＨｉＦｉ帯域（２０Ｈｚ−２４００Ｈｚ）にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１Ａ】図１Ａは、Ｇ．７２９符号器の超ハイレベル図を示す
【図１Ｂ】図１Ｂは、関連符号器及び復号器の簡易図を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、逆多重器（１１２）によって供給されたデータからＧ．７２９復号器が言語信号を再構築する方法を示す。
【図２】図２は、励振パラメータを示す。
【図３】図３は、Ｊ．−Ｍ．Ｖａｌｉｎによる帯域拡張システムを示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による符号器の第１の３つの段階の図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、符号化段階である、図４Ａからの符号器の第４段階の図である。
【図５】図５は、本発明で使用された低域フィルタの係数のテーブルである。
【図６】図６は、本発明による広帯域エンハンスメント信号を生成するのに使用される広域フィルタの係数のテーブルである。
【図７】図７は、本発明によるＭＤＣＴスペクトルのサブ帯域における分割を特定するテーブルである。
【図８】図８は、本発明による符号器及び復号器の各パラメータに対する各フレームに割り当てられたビット数を与えるテーブルである。
【図９】図９は、本発明によるビットストリームの構造を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明による４レイヤ復号器の一般図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａからの復号器の変換予測復号段階の詳細図である。
【符号の説明】
【００７７】
６０３  励振エンリッチメント
６０８  ＷＢ励振生成
６１３  ｇＷＢ計算
【図１Ａ】
2009501351.tif 000006
【図１Ｂ】
2009501351.tif 000007
【図１Ｃ】
2009501351.tif 000008
【図２】
2009501351.tif 000009
【図３】
2009501351.tif 000010
【図４Ａ】
2009501351.tif 000011
【図４Ｂ】
2009501351.tif 000012
【図５】
2009501351.tif 000013
【図６】
2009501351.tif 000014
【図７】
2009501351.tif 000015
【図８】
2009501351.tif 000016
【図９】
2009501351.tif 000017
【図１０Ａ】
2009501351.tif 000018
【図１０Ｂ】
2009501351.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月13日(2008.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層音声信号を符号化するためのシステムであって、
第１周波数帯域において合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコアレイヤと、
第２周波数帯域又は広帯域に前記第１周波数帯域を拡張するための帯域拡張レイヤと、を少なくとも具備し、
前記システムは、前記帯域拡張レイヤから得られたスペクトルパラメータを用いる変換符号化に基づく広帯域音声符号化品質エンハンスメントレイヤをさらに具備することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記システムは、第１周波数帯域音声符号化品質エンハンスメントレイヤをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の符号化システム。
【請求項３】
前記スペクトルパラメータは、帯域拡張レイヤから得られたスペクトル包絡であることを特徴とする請求項１から２の何れか１項に記載の符号化システム。
【請求項４】
前記スペクトル包絡は、広帯域線形予測フィルタによって特定されることを特徴とする請求項３に記載の符号化システム。
【請求項５】
前記スペクトル包絡は、信号のサブ帯域毎のエネルギーによって与えられることを特徴とする請求項３に記載の符号化システム。
【請求項６】
前記スペクトルパラメータは、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１から２の何れか１項に記載の符号化システム。
【請求項７】
前記システムは、帯域拡張レイヤによって合成された信号の変換のサブ帯域におけるエネルギーの進歩的適合に対するモジュールを具備することを特徴とする請求項６に記載の符号化システム。
【請求項８】
音声信号を符号化するための方法であって、
第１周波数帯域で原信号を符号化する段階と、
第１周波数帯域の拡張で原信号を符号化する段階と、
原信号と先行する符号化動作から得られた信号とから残りの信号を計算する段階とを具備し、
前記方法は、変換符号化を用いる音声符号化品質エンハンスメントレイヤを生成する段階をさらに具備し、
前記残りの信号の前記変換符号化は、第１周波数帯域の前記拡張から得られたスペクトルパラメータを用いることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記スペクトルパラメータは、第１周波数帯域の前記拡張から得られたスペクトル包絡であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スペクトルパラメータは、第１周波数帯域の前記拡張によって合成された信号の変換の少なくとも一部であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、第１周波数帯域の前記拡張によって合成された信号の変換のサブ帯域におけるエネルギーを進歩的に適合する段階を具備することを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記プログラムがコンピュータによって実行される時、請求項８から１１のうち何れか１項に記載の方法の段階を実行するためのプログラム命令を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１３】
・第１周波数帯域で原信号を符号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア符号器（６０３）と、
・第１周波数帯域の拡張における符号化段階と、
・原信号と先行する符号化段階から得られた信号とから残りの信号を計算するための段階とを具備し
前記符号器は、第１周波数帯域の前記拡張から得られたスペクトルパラメータを用いる逆変換を含む変換符号化による広帯域音声符号化品質エンハンスメント段階をさらに具備することを特徴とする階層音声符号器。
【請求項１４】
前記スペクトルパラメータは、第１周波数帯域の前記拡張から得られたスペクトル包絡であることを特徴とする請求項１３に記載の符号器。
【請求項１５】
前記スペクトルパラメータは、第１周波数帯域の前記拡張によって合成された信号の変換の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１３に記載の符号器。
【請求項１６】
前記コア符号器（６０３）は、第１周波数帯域音声符号化品質エンハンスメント段階を含むことを特徴とする請求項１３から１５の何れか１項に記載の符号器。
【請求項１７】
・請求項１３に記載の符号器によって符号化された受信信号を第１周波数帯域で復号化するように適合され、合成による分析によるパラメータの符号化を用いるコア復号器（７０２）と、
・第１周波数帯域の拡張における復号化段階とを具備し、
前記復号器は、第１周波数帯域の前記拡張から得られたスペクトルパラメータを用いる逆変換を含む変換復号化を用いる広帯域音声復号化品質エンハンスメント段階をさらに具備することを特徴とする階層音声復号器。
【請求項１８】
前記スペクトルパラメータは、第１周波数帯域の前記拡張から得られたスペクトル包絡であることを特徴とする請求項１７に記載の復号器。
【請求項１９】
前記スペクトルパラメータは、第１周波数帯域の前記拡張によって合成された信号の変換の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１７に記載の復号器。
【請求項２０】
前記復号器は、変換符号化によって生成されたスペクトルのサブ帯域におけるエネルギーの進歩的適合に対する段階を具備することを特徴とする請求項１７から１９の何れか１項に記載の復号器。
【請求項２１】
前記コア復号器（７０２）は、第１周波数帯域音声復号化品質エンハンスメント段階を含むことを特徴とする請求項１７から２０の何れか１項に記載の復号器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この方法で復号化された励振は、１０ｔｈオーダのＬＰＣ（線形予測符号化）合成フィルタ１／Ａ（ｚ）（１２０）によって形成され、一対のスペクトル線からＬＳＦ（線スペクトル周波数）領域で復号化され（１１９）５ｍｓサブフレームレベルで補間された係数を有する。品質を改善するために、及び特定の符号化アーチファクトを隠すために、再構成された信号はその後、適応的後フィルタ（１２１）と後処理高域フィルタ（１２２）とによって処理される。故に、図１（ｃ）の復号器は、“ソースフィルタ”モデルに依存して信号を合成する。このモデルに関するパラメータは、図２のテーブルにリストされ、励振を記述するパラメータは、フィルタを記述するパラメータから区別される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
Ｇ．７２９とＧ．７２９Ａとの顕著な違いの中で、Ｇ．７２９の複雑性を低減することがＡＣＥＬＰディクショナリを検索することに最も関連があり、Ｇ．７２９Ａ符号器において、４つの符号が付されたパルスに対する最初の徹底的な検索は、Ｇ．７２９符号器で使用されるインタリーブされたループ検索の代わりになる。その低い複雑性のおかげで、Ｇ．７２９Ａコーデックは現在、電話帯域（３００−３４００Ｈｚ）においてボイスオーバＩＰ又はＡＴＭ用途でかなり広範に使用されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
“狭帯域”品質の代わりである“広帯域”品質を展開するためのコーデックの選択は、多数の重要な要因を考慮に入れなければならない。
・既存のＩＰネットワーク及び接続ポイント（電話モデム、ＡＤＳＬ、ＬＡＮ、ＷｉＦｉ等）の社会基盤は、ビットレート、ジッタによって特徴付けられるようなサービス品質、パケット損失のビットレート等の点で極端に不均一である
・音を再生成する端末（電話、ＰＣ又はその他）はしばしば、サンプリング周波数及び音声チャンネル数の点で異なる。端末の実質的能力を符号器において予め伝えることはしばしば困難である
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
この図において特に注意すべき点として、広帯域の拡張は、“ソースフィルタ”モデルで見出されることである。これは、予測フィルタＡＮＢ（ｚ）（３６）の係数を決定する狭帯域ＬＰＣ分析（３４）から開始する。また、このＬＰＣ分析の結果は、ＬＰＣ包絡拡張ユニット（３５）によって使用され全帯域ＬＰＣ合成フィルタ１／ＢＷＢ（ｚ）（３８）の係数を決定する。包絡拡張は、例えば補助情報を送信しないか又は低追加ビットレートで量子化することによる送信を要求する明示的情報を用いて、コードブックマッピング技術を用いて達成されうる。並行して、狭帯域ＬＰＣの残りの（又は励振）信号は、ユニット（３６）によって計算される。８ｋＨｚで抽出された結果的励振は、ユニット（３７）によって１６ｋＨｚのサンプリング周波数に拡張される。この動作は、調和構造を拡張するために、及び全帯域励振を白くする（ｗｈｉｔｅｎ）するために、非線形なオーバサンプリング及びフィルタリングを採用することによって励振領域で実行されうる。その後拡張された励振は、全帯域合成フィルタ１／ＢＷＢ（３８）によって形成され、結果は、３４００Ｈｚ−８０００Ｈｚの帯域に高域フィルタ（３９）によって限定される。
【国際調査報告】
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