(57)【要約】【課題】  帯域制限オーディオ信号から広帯域オーディオ信号を生成する方法を提供する。【解決手段】  本発明は帯域制限オーディオ信号を拡大するシステムと方法に関する。本発明のシステムは、転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号を解析し、転送サイクルレートで少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得する解析手段（１２）と、少なくとも１つの帯域制限パラメータに基づき少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得するマッピング手段（１４）と、転送サイクルレートでハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成手段（１６）とを備える。【選択図】  図１
2006085176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域制限オーディオ信号の帯域拡大システムであって、
転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号を解析し、該転送サイクルレートで少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得する解析手段と、
該少なくとも１つの帯域制限パラメータに基づいて、少なくとも１つの広帯域パラメータを取得するマッピング手段と、
該転送サイクルレートで該少なくとも１つの広帯域パラメータに基づきハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成手段と
を具備するシステム。
【請求項２】
前記帯域制限パラメータが、帯域制限スペクトルエンベロープおよび／またはピッチおよび／または短時間出力および／またはハイバンド通過対ローバンド通過出力比および／または信号対雑音比決定の特徴パラメータを含み、
前記広帯域パラメータが、広帯域スペクトルエンベロープおよび／または広帯域スペクトルエンベロープのおよび／または広帯域励起信号の決定ための特徴パラメータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記転送サイクルレートで前記オーディオ信号生成手段により生成された前記帯域制限オーディオ信号とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を受信し、該帯域制限オーディオ信号と該ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を該転送サイクルレートで広帯域ディオ信号と組み合わせる組合せ手段をさらに具備する、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの帯域制限パラメータを受信し、少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合に、前記マッピング手段を制御して前記転送サイクルレート以下のイベントレートで少なくとも１つの広帯域パラメータを取得する制御手段をさらに具備する、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御手段が、前記オーディオ信号生成手段を制御して、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成する必要があるパラメータ、特に周波数、位相、および振幅の公称値に適合させ、該公称値が、前記イベントレートで前記少なくとも１つの広帯域パラメータに基づき変更される、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記オーディオ信号制御手段を制御して転送サイクルごとに範囲最大増加量で前記公称値に適合させ、該最大増加量が特に通話生成の一時的変化性に基づいている、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御手段が第１と第２の制御部を備え、該第１の制御部が、少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合に、少なくとも１つのイベント信号を生成し、イベント信号が生成された場合にのみ、前記マッピング手段を制御して、少なくとも１つの広帯域パラメータを取得し、
該第２の制御部が、該少なくとも１つのイベント信号と該少なくとも１つの広帯域パラメータを受信し、少なくとも１つのイベント信号を受信した場合にのみ、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成する必要があるパラメータの前記公称値を変更する、請求項４から６ののいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの特定の条件が、
前記少なくとも１つの帯域制限パラメータが所定の範囲を超えるか、
前記イベンレートの２つの後続するパルスの少なくとも１つの帯域制限パラメータ値の間の差異が所定の範囲を超えるか、
所定数のサイクルレートを超えたときに与えられる、請求項４から７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記解析手段および／または前記制御手段が、前記オーディオ信号生成手段の制御に必要な信頼性の高いコード番号を生成する、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記マッピング手段が、前記少なくとも１つの帯域制限パラメータと前記少なくとも１つの広帯域パラメータ間の相互関係を提供するコードブックおよび／または人工ニューラルネットワークを備える、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記オーディオ信号生成手段が、サイン波発生器またはサイン波発生器とノイズ発生器を備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載にシステム。
【請求項１２】
帯域制限オーディオ信号から広帯域ディオ信号を生成する方法であって、
転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号を受信解析し、該転送サイクルレートで少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得するステップと、
少なくとも１つの広帯域パラメータに該少なくとも１つの帯域制限パラメータを割り当てるステップと、
該転送サイクルレートで該少なくとも１つの広帯域パラメータに基づきハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成するステップと、
オーディオ信号生成手段により生成された該帯域制限オーディオ信号とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を該転送サイクルレートで広帯域ディオ信号と組み合わせるステップと
を包含する方法。
【請求項１３】
前記帯域制限パラメータが、帯域制限スペクトルエンベロープおよび／またはピッチおよび／または短時間出力および／またはハイバンド通過対ローバンド通過出力比および／または信号対雑音比決定の特徴パラメータをを含み、
前記広帯域パラメータが、広帯域スペクトルエンベロープおよび／または広帯域スペクトルエンベロープのおよび／または広帯域励起信号の決定のための特徴パラメータを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの広帯域パラメータが、コードブックおよび／または人工ニューラルネットワークを使用して前記少なくとも１つの帯域制限パラメータに割り当てられる、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合にのみ、前記少なくとも１つの帯域制限パラメータへの前記少なくとも１つのワイドパラメータの割り当てが、前記転送サイクルレート以下のイベントレートで実行される、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
パラメータ、特に周波数、振幅の公称値が、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号の生成に使用され、これらの公称値が、前記イベントレートで前記少なくとも１つの広帯域パラメータに基づいて変更される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記オーディオ信号生成手段が、転送サイクルごとに制限最大増加量で前記公称値に適合させ、該最大増加量が特に通話生成の一時的な変化に基づいている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合に、少なくとも１つのイベント信号が生成され、
前記少なくとも１つの広帯域パラメータが、前記少なくとも１つの帯域制限パラメータに割り当てられ、イベント信号が生成された場合、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号の生成に必要なパラメータの前記公称値だけが変更される、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記イベントレートの２つの後続するパルスの前記少なくとも１つの値の間の差異が、所定の範囲を超える場合か、所定数のサイクルレートの所定数を超えた場合に、前記少なくとも１つの特定の条件が満たされる、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの帯域制限パラメータで所得した信頼性の高いコード番号が、該少なくとも１つの帯域制限パラメータの１つ以上の組合せおよび／または少なくとも１つの広帯域パラメータおよび／または該少なくとも１つの広帯域パラメータの１つ以上の組合せを計算し、該信頼性の高いコード番号が、前記オーディオ信号生成手段の制御に使用される、請求項１２から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号が、サイン波発生器またはサイン波発生器とノイズ発生器とによって前記サイクルレートで生成される、請求項１２から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１２から２１のいずれか１項に記載の方法のステップを実行するコンピュータ実行可能命令を格納した１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯域制限オーディオ信号の処理に関し、特に、転送サイクルレートで動作する合成オーディオ信号発生器による帯域拡大に関する。より詳しくは、本発明は通話信号（ｓｐｅｅｃｈ  ｓｉｇｎａｌ）の形の帯域制限オーディオ信号の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ信号は、多少帯域を制限して転送することがよくある。約２０Ｈｚから２０ｋＨｚの周波数範囲をカバーする普通の対面通話と異なり、電話や携帯電話による通信は、帯域が制限されていることに特徴がある。一般的な電話による帯域制限（狭帯域）音響信号、特に通話信号の帯域は３００Ｈｚから３．４ｋＨｚだけである。低周波数と高周波数を除去すると通話品質が劣化し、特に、判読性の低下が見られので、制限された帯域幅を広い帯域幅に拡大して取得することは利益があるだろう。
【０００３】
電話の帯域幅を拡大する問題の可能なソリューションが、２つ以上の帯域制限通話チャネルの組合せ、または所謂広帯域通話コードの利用である。しかしながら、この方法はサービスの変更だけでなく、望ましくないコストの増大を招いてしまう。
【０００４】
よって、通信の受信側で改善した帯域幅を提供することは非常に望ましい。人間の声の領域が変化するため、帯域制限通話信号と帯域制限のために欠如している元の発音のそれらの周波数部間にある種の相関関係がある。結果として、帯域幅拡大の方法を提供することは、帯域制限通話信号からの広帯域通話信号を合成することを含む。
【０００５】
帯域幅の拡大は、広帯域通話信号を生成するために、何らかの通話信号解析、例えば、広帯域通話信号を生成するために生成された高域除去により得られた入力帯域制限通話信号の直接スペクトル折り畳みにより行うことができる。単純なスペクトル折り畳みの代わりに、非線形処理、例えば、帯域制限通話信号の補完後の波形整形を実施して、広帯域通話信号を得ることができる。上記の直接変換技術は、使用するのが容易であるが、通話信号解析を利用する方法と比較して通常満足のいく結果にならない。
【０００６】
制限された電話通話信号からの広帯域通話信号を生成する通話信号解析を利用する一般的なシステムは、通常少なくとも２つの処理ステップを実行する。第１のステップにおいて、広帯域スペクトルエンベロープは、帯域制限通話信号から抽出された求めた帯域制限エンベロープから推測される。
【０００７】
一般に、通話信号の帯域制限と広帯域スペクトルエンベロープ間の対応関係を規定するルックアップテーブルまたはコードブック（「Ａ  Ｎｅｗ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｄｅｄ  Ｂａｎｄｌｉｍｉｔｅｄ  Ｓｐｅｅｃｈ」ｂｙ  Ｊ．Ｅｐｐｓ  ａｎｄ  Ｗ．Ｈ．Ｈｏｌｍｅｓ，ＩＥＥＥ  Ｗｏｒｋｓｔｏｐ  ｏｎ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｉｎｇ，Ｃｏｎｆ．Ｐｒｏｃ．，ｐ．１７４，１９９９参照）は、どちらかと言うとコンピュータ時間とメモリを消費するトレーニングフェーズ時に設定される。受信した通話信号の抽出した帯域制限スペクトルエンベロープ表現の最も近い広帯域スペクトルエンベロープ表現は、コードブックに等しくなければならず、要求された広帯域通話信号の合成に使用すべきである。
【０００８】
コードブックの構成は、例えば、ＵＳ  ５，４５５，８８８に記載されたように、線形予測符号化（ＬＰＣ）解析により実行される。ＬＰＣ係数は、広帯域トレーニング信号から抽出される。これらの信号は低域除去されており、結果として得られた帯域制限信号のＬＰＣ係数も抽出され、帯域制限ＬＰＣ表現と広帯域信号間の対応関係を確立できるようにする。
【０００９】
第２のステップにおいて、広帯域励起信号が、受信した帯域制限通話信号から生成される。励起信号は全音声範囲、口からの音声放射特徴などによる変形をすることなく、音声コードでただちに検出されるであろう信号を理想的に示す。励起信号は、例えば、非線形曲線（「Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｗｉｄｅｎｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  ｆｏｒ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ−Ｂａｎｄ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ」，ＩＷＡＮＥＣ  ２００１，Ｃｏｎｆ．Ｐｒｏｃ．，ｐ．２１５，２００１参照）、またはＵＳ  ５，４５５，８８８に記載されピッチと帯域制限励起信号出力に基づいている。電話帯域の帯域幅を拡大するために、予測された広帯域スペクトルエンベロープを帯域制限信号に付加してモデル化した励起信号が整形される。
【００１０】
上述した全ての方法は、所定数の連続した通話サンプルから構成されるフレームまたはブロックに信号処理が基づいているのが普通である。例えば、フォーマット、ピッチ、平均出力、およびスペクトルエンベロープなどの通話解析時に決定された関連する信号パラメータが、通常２０ｍｓである時間期間にわたり一定であると見なされる。５０％まで互いに重複するものとして、フレームが通常選択され、１０ｍｓ以上の代表的な一時的なオフセットになる。
【００１１】
信号処理の時間遅延は、特に、大きな一時的な変化に関して、振幅および／または周波数および／または位相の不連続性モデル構築などよる迷惑な人工物になりかねない。さらに、ハンズフリー電話通信の場合、従来のシステムにより導入された信号経路の有限遅延は、転送経路の遅延により望ましくなく補われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このため、帯域制限電話通信を拡大する際に、最近の開発と改良にもかかわらず、改良されたオーディオ音、特に、効果的な帯域幅拡大を含む通話信号処理に対する要求がなお明らかに存在する。それゆえ、本発明が解決すべき課題は、上記の欠点を克服し、受信側で合成された効果的に拡大された帯域幅を有する帯域制限通話通信を処理する通話処理システムと方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題は、本発明のクレーム１のシステムとクレーム１２の方法により解決される。帯域制限オーディオ信号の帯域を拡大する新規なシステムは、転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号を解析し、転送サイクルレートで少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得する解析手段と、少なくとも１つの帯域制限パラメータに基づき少なくとも１つのワイドバドパラメータを取得するマッピング手段と、転送サイクルレートで少なくとも１つの広帯域パラメータに基づいて、広帯域および／またはローバンドオーディオ信号を生成するように構成されたオーディオ信号生成手段とを備えている。
【００１４】
従来と異なる本発明によれば、帯域制限オーディオ信号が転送サイクルレートで解析され、広帯域および／またはローバンドオーディオ信号並びに組み合わされたオーディオ信号が、転送サイクルレートに基づいて生成される。広帯域とローバンドにより、周波数スペクトルのそれらの箇所の平均がとられ、受信した制限帯域に加えて合成される。例えば、帯域制限信号の周波数範囲が、３００Ｈｚから３．４ｋＨｚである場合、ローバンドとハイバンド信号は、５０から３００Ｈｚおよび最大でサンプリングレートの半分である３，４ｋＨｚから所定の上限周波数制限までの周波数範囲でそれぞれあり得る。
【００１５】
帯域幅拡大の通常のシステムは、ブロックまたはフレームベースで動作する。８ＫＨｚの代表的なサンプリングレートの場合、広帯域ディオ信号の解析と合成は、１６０個の連続した音響信号データサンプルを含む通常約２０ｍｓのフレームに対して実施される。結果的に、従来の全体的な信号処理はある遅延が生じ、一方本発明によれば、遅延なくあるいはほとんど遅延なく信号処理を実行できる。さらに、送信者の発声が大きな一時的な変化を示す場合でも、振幅、周波数、および位相に関する広帯域ディオ信号の連続合成が本発明により提供される。
【００１６】
本発明は、受信した音声の改良された明瞭性と自然さを示す、通話通信の帯域幅拡張において特に役に立つ。
【００１７】
特に、転送サイクルレートの解析手段とオーディオ信号生成手段の動作は、広帯域音響信号、特に通話信号の振幅、周波数、および位相を連続的に合成するほぼまたは理想的に完全な遅延のない音声通信を可能にする。本発明がオーディオ信号処理に有効であると理解されるが、一般に顕著な応用が帯域制限通話信号に見られる。
【００１８】
オーディオつまり通話解析手段は、音声のピッチを望ましく評価し、帯域制限励起信号と帯域制限スペクトルエンベロープをを抽出し、関連する帯域制限パラメータを提供する。一般に、帯域制限パラメータは、例えば、帯域制限スペクトルエンベロープ、ピッチ、短時間出力、および広帯域通過対ローバンド通過出力比と信号対雑音比の決定に対して特徴的である。従って、広帯域パラメータは、例えば、広帯域スペクトルエンベロープ、広帯域スペクトルエンベロープと広帯域励起信号決定の特徴パラメータなどの帯域制御パラメータに対応する広帯域信号パラメータを有している。
【００１９】
補完によるサンプルレートの増加に伴い、解析の前にある種の前処理を実行し得る。プロセッサの負荷を比較的小さく抑えるには、解析手段に帰納（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ）アルゴリズムをインプリメントするのが好ましい。
【００２０】
例えば、線形予測符号化（ＬＰＣ）法は、帯域制限スペクトルエンベロープの抽出に使用することができる。この方法によれば、時間信号ｘ（ｎ）のｎ番目のサンプルは、以下のようにＭ個の前のサンプルから下記の式で評価することができる。
【００２１】
【数１】
2006085176.tif 000003
ここで、係数ａｋ（ｎ）は、予測誤差信号ｅ（ｎ）を小さくするように最適化される。例えば、最小二乗平均アルゴリズムにより帰納的に最適化を実行可能である。対応する広帯域スペクトルエンベロープを、例えば、ある非線形マッピング手段（下記参照）により抽出した帯域制限スペクトルエンベロープに割り当てることができる。
【００２２】
帯域制限通話信号の解析に基づき、広帯域励起信号を生成できる。広帯域励起信号を評価された広帯域スペクトルエンベロープによりその後整形して、広帯域通話信号を生成できる。
【００２３】
通話解析手段により幾つかの他の通話解析処理を実行し、送信された帯域制限通話信号に対応するローバンド／広帯域通話信号の後続する合成に使用できる。とりわけ、短時間出力、実際の信号対雑音比、無線ＳＮＲ，ハイバンド通過対ローバンド通過出力比、および信号ゼロを決定でき、検出された通話信号の発音および発音されない箇所に関する分類を実行できるのが好ましい。
【００２４】
また、転送サイクルレートでオーディオ信号生成手段により生成された帯域制限オーディオ信号とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を受信し、転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号と広帯域ディオ信号と組み合わせる組み合わせ手段を好適に備えている。
【００２５】
好適な実施形態において、本発明は少なくとも１つの帯域制限パラメータを受信する制御手段をさらに備え、少なくとも１つの条件が満たされた場合のみ、制御手段がマッピング手段を制御して、転送サイクルレート以下のイベントレートで、少なくとも１つの広帯域パラメータを取得する。
【００２６】
この実施形態によれば、転送サイクルレートベースで動作するリアルタイム処理部とシステムの非同期部を識別し得る。リアルタイム処理部は、帯域制限オーディオ信号の受信解析とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号の生成を実行する。制御手段がマッピング手段を制御して、転送サイクルレートでなく、むしろ「イベントレート」と呼ばれる低いレートで少なくとも１つの広帯域パラメータを取得できる。こうすることで、プロセッサ負荷を著しく軽減できる。
【００２７】
また、いずれの場合においても広帯域パラメータを取得する必要はないが、例えば、オーディオ信号の著しい変更が発生した場合にのみ、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を変更しなければならない。
【００２８】
制御手段がオーディオ信号生成手段を制御して、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成する必要があるパラメータ、特に、周波数、位相、および振幅などの公称値（ｎｏｍｉｎａｌ  ｖａｌｕｅ）に適合させる必要がある。公称値はイベントレートで少なくとも１つの広帯域パラメータに基づき変更される。
【００２９】
本発明のオーディオつまり通話信号生成手段が、サイクルレートベースで変更、すなわちオーディオつまり通話信号生成手段が、例えば、周波数を振幅の実際の値によりリアルタイムに動作するが、公称値を変更し、特に、最大増加は通話生成の一時的変化に基づいている。
【００３０】
本発明によれば、オーディオ信号生成手段を制御して、転送サイクルごとに制限最大増加で公称値に適合させ、特に、最大増加は通話生成の一時的な変化に基づいていることが非常に望ましい。
【００３１】
信号生成手段、特に、サイン波発生器は連続的に動作するが、例えば、発声者の発音の一時的な変化により得られた所定の適合値の前回の解析により取得した公称値にすぐに適合させないのが好ましい。結果的に、短時間誤り解析データは、合成された通話信号に深刻な影響を与えないため、位相不連続性が回避される。
【００３２】
本発明の一実施形態によれば、制御手段は、第１と第２の制御部を備え、第１の制御部が、少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合に、少なくとも１つのイベント信号を生成し、イベント信号が生成された場合のみ、マッピング手段を制御して少なくとも１つの広帯域パラメータを制御する。第２の制御部は、少なくとも１つのイベント信号と少なくとも１つの広帯域パラメータを受信し、少なくとも１つのイベント信号を受信した場合のみ、ハイバンドおよび／またはローバンド音声信号を生成するのに必要なパラメータの公称値を変更する。
【００３３】
第１と第２の制御部を論理的および／または物理的に互いを識別し得る。第２の制御部は、サイクルレートベースでオーディオ信号生成手段を制御できるが、イベント信号ベースでのみ、すなわち第１の制御部によりイベント番号が発生された場合のみ、サイクルレート以下のレート（イベントレート）で、オーディオ信号生成手段の公称値を変更する。
【００３４】
少なくとも１つの帯域制限パラメータが所定の制限を超えるか、イベントレートの２つの後続するパルスの少なくとも１つの帯域制限パラメータが所定の制限を超えるか、または所定数のサイクルレートが超えたときに与えられる。また、例えば、ユークリッド距離、心理音響学的距離測定などのベクタ量の幾何学的距離測定も使用し得る。
【００３５】
またさらに、解析手段および／または制御手段は、オーディオ信号生成手段の制御に使用されるコード番号により信頼性高く生成できる。異なる解析結果に対して信頼性の高いコード番号を解析手段が提供する場合、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号生成に使用されるパラメータに関する組み合わされた信頼性の高い情報を取得できる。
【００３６】
また、制御手段はそれ自身の信頼性の高いコード番号を生成できる。例えば、異なる解析ツールにより評価されたピッチの高い信頼性が示された場合、いかなる平滑化のすることなく、またはほんの少しの追加平滑化をしてオーディオ信号を生成するためには、信号生成手段を制御することを決定する。また、広帯域パラメータの再計算への数々の影響が、各々の信頼性の高い番号により重み付けし得る。
【００３７】
さらに、信頼性の高いコード番号に所定の制限を課すことが望ましいかも知れない。解析プロセス結果の実際の信頼性の高いコード番号が、所定の制限以下になる場合（小さな番号が低い信頼性レベルを意味する場合）、広帯域パラメータの適合と信号処理手段の制御に計算された公称値を変更しないかも知れない。
【００３８】
本発明のシステムの好適な実施形態によれば、マッピング手段は、少なくとも１つの帯域制限パラメータと少なくとも１つの広帯域パラメータ間の相関関係を提供するコードブックおよび／または人工ニューラルネットワークを備えている。
【００３９】
好都合なことに、コードブック対を使用し得る。この対の第１のコードブックは、スペクトルエンベロープの帯域制限サンプルベクタによりトレーニングし、第２のコードブックを広帯域ベクタによりトレーニングしなければならない。トレーニングはベクタ量子化方法に基づいている。実際に解析した通話信号の場合、例えば、ＬＰＣ係数を有する帯域制限コードブックの最も近い構成要素が決定される。広帯域コードブックの関連ベクタへのマッピングにより、例えば、広帯域スペクトルエンベロープの評価に使用されるパラメータを決定できる。
【００４０】
その代わりに、またはコードブックに加えて、広帯域通話信号への解析された帯域制限通話信号の最も近いサンプルの非線形マッピングは、人工ニューラルネットワークを含んでもよい。
【００４１】
非線形マッピングの前に、例えば、ＬＰＣ係数などの取得した広帯域パラメータのある変換を実行し得る。非スペクトル周波数またはケプストラル（ｃｅｐｓｔｒａｌ）係数への変形は好適なインプリメンテーションを示す。
【００４２】
本発明のシステムのオーディオ信号生成手段は、サイン波発生器またはサイン波発生器とノイズ発生器を備えることができる。
【００４３】
また、ハンズフリーシステム、特に、上述したような新規なシステムを備える車両で使用するハンズフリーシステムを提供する。
【００４４】
またさらに、本発明は、広帯域ディオ信号から広帯域オーディオ信号を生成する方法に関し、転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号を受信解析するステップと、転送サイクルレートで少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得するステップと、少なくとも１つの広帯域パラメータを少なくとも１つの帯域制限パラメータに割り当てるステップと、転送サイクルレートで少なくとも１つの広帯域パラメータに基づきハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成するステップと、オーディオ信号生成手段により生成された帯域制限オーディオ信号とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を転送サイクルレートで広帯域ディオ信号と組み合わせるステップを包含する。
【００４５】
本発明の方法の一実施形態によれば、コードブックおよび／または人工ニューラルネットワークを用いて、少なくとも１つの広帯域パラメータを少なくとも１つの帯域制限パラメータに割り当てる。
【００４６】
少なくとも１つの帯域制限パラメータへの少なくとも１つの広帯域パラメータの割り当ては、少なくとも１つの特定条件が満たされた場合のみ、転送サイクルレート以下のイベントレートで実行される。
【００４７】
本発明の方法の好適な一実施形態によれば、パラメータの公称値、特に、周波数と振幅がハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号の生成に使用され、これらの公称値は、イベントレートで少なくとも１つの広帯域パラメータに基づいて変更される。また、オーディオ信号生成手段は、転送サイクルごとに制限最大増加の公称値で適合される。
【００４８】
少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合、少なくとも１つのイベント信号が生成され、少なくとも１つの広帯域パラメータが、少なくとも１つの帯域制限パラメータに割り当てられ、イベント信号が生成された場合に、広帯域および／またはローバンドオーディオ信号の生成に必要なパラメータの公称値を変更し得る。
【００４９】
少なくとも１つの帯域制限パラメータが所定の制限を超えた場合か、例えば、現在の解析値と最後のイベントで決定された値の間の差異などイベントレートの２つの後続するパルスの少なくとも１つの帯域制限パラメータ間の差異が所定の制限を超えた場合か、または所定数のサイクルレートを超えた場合に、新規な方法で使用される少なくとも１つの特定の条件が満たされる。
【００５０】
本発明の方法の一実施形態は、取得した少なくとも１つの帯域制限パラメータの信頼性の高いコード番号および／または少なくとも１つの帯域制限パラメータの１つ以上の組み合わせおよび／または少なくとも１つの広帯域パラメータおよび／または少なくとも１つの広帯域パラメータの１つ以上の組み合わせ計算するステップを包含し、信頼性の高いコード番号が、オーディオ信号生成手段の制御に使用される。
【００５１】
ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号は、サイン波発生器またはサイン波発生器とノイズ発生器によりサイクルレートで生成し得る。
【００５２】
また、本発明は、パルスに基づき動作する合成通話信号発生器により帯域幅を拡大した、帯域制限通話通信の通話処理の新規な方法のステップを実行するコンピュータ実行可能命令を有する１つ以上のコンピュータ読み取り可能記録媒体を備えるコンピュータプログラム製品を提供する。
【００５３】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００５４】
（項目１）
帯域制限オーディオ信号の帯域拡大システムであって、
転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号を解析し、該転送サイクルレートで少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得する解析手段と、
該少なくとも１つの帯域制限パラメータに基づいて、少なくとも１つの広帯域パラメータを取得するマッピング手段と、
該転送サイクルレートで該少なくとも１つの広帯域パラメータに基づきハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成手段と
を具備するシステム。
【００５５】
（項目２）
上記帯域制限パラメータが、帯域制限スペクトルエンベロープおよび／またはピッチおよび／または短時間出力および／またはハイバンド通過対ローバンド通過出力比および／または信号対雑音比決定の特徴パラメータを含み、
上記広帯域パラメータが、広帯域スペクトルエンベロープおよび／または広帯域スペクトルエンベロープのおよび／または広帯域励起信号の決定ための特徴パラメータを含む、項目１に記載のシステム。
【００５６】
（項目３）
上記転送サイクルレートで上記オーディオ信号生成手段により生成された上記帯域制限オーディオ信号とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を受信し、該帯域制限オーディオ信号と該ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を該転送サイクルレートで広帯域ディオ信号と組み合わせる組合せ手段をさらに具備する、項目１または２に記載のシステム。
【００５７】
（項目４）
上記少なくとも１つの帯域制限パラメータを受信し、少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合に、上記マッピング手段を制御して上記転送サイクルレート以下のイベントレートで少なくとも１つの広帯域パラメータを取得する制御手段をさらに具備する、項目１から３のいずれか１項に記載のシステム。
【００５８】
（項目５）
上記制御手段が、上記オーディオ信号生成手段を制御して、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成する必要があるパラメータ、特に周波数、位相、および振幅の公称値に適合させ、該公称値が、上記イベントレートで上記少なくとも１つの広帯域パラメータに基づき変更される、項目１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【００５９】
（項目６）
上記オーディオ信号制御手段を制御して転送サイクルごとに範囲最大増加量で上記公称値に適合させ、該最大増加量が特に通話生成の一時的変化性に基づいている、項目１から５のいずれか１項に記載のシステム。
【００６０】
（項目７）
上記制御手段が第１と第２の制御部を備え、該第１の制御部が、少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合に、少なくとも１つのイベント信号を生成し、イベント信号が生成された場合にのみ、上記マッピング手段を制御して、少なくとも１つの広帯域パラメータを取得し、
該第２の制御部が、該少なくとも１つのイベント信号と該少なくとも１つの広帯域パラメータを受信し、少なくとも１つのイベント信号を受信した場合にのみ、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成する必要があるパラメータの上記公称値を変更する、項目４から６ののいずれか１項に記載のシステム。
【００６１】
（項目８）  上記少なくとも１つの特定の条件が、
上記少なくとも１つの帯域制限パラメータが所定の範囲を超えるか、
上記イベンレートの２つの後続するパルスの少なくとも１つの帯域制限パラメータ値の間の差異が所定の範囲を超えるか、
所定数のサイクルレートを超えたときに与えられる、項目４から７のいずれか１項に記載のシステム。
【００６２】
（項目９）
上記解析手段および／または上記制御手段が、上記オーディオ信号生成手段の制御に必要な信頼性の高いコード番号を生成する、項目１から８のいずれか１項に記載のシステム。
【００６３】
（項目１０）
上記マッピング手段が、上記少なくとも１つの帯域制限パラメータと上記少なくとも１つの広帯域パラメータ間の相互関係を提供するコードブックおよび／または人工ニューラルネットワークを備える、上記のいずれか１項に記載のシステム。
【００６４】
（項目１１）
上記オーディオ信号生成手段が、サイン波発生器またはサイン波発生器とノイズ発生器を備える、項目１から１０のいずれか１項に記載にシステム。
【００６５】
（項目１２）
帯域制限オーディオ信号から広帯域ディオ信号を生成する方法であって、
転送サイクルレートで帯域制限オーディオ信号を受信解析し、該転送サイクルレートで少なくとも１つの帯域制限パラメータを取得するステップと、
少なくとも１つの広帯域パラメータに該少なくとも１つの帯域制限パラメータを割り当てるステップと、
該転送サイクルレートで該少なくとも１つの広帯域パラメータに基づきハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を生成するステップと、
オーディオ信号生成手段により生成された該帯域制限オーディオ信号とハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号を該転送サイクルレートで広帯域ディオ信号と組み合わせるステップと
を包含する方法。
【００６６】
（項目１３）
上記帯域制限パラメータが、帯域制限スペクトルエンベロープおよび／またはピッチおよび／または短時間出力および／またはハイバンド通過対ローバンド通過出力比および／または信号対雑音比決定の特徴パラメータをを含み、
上記広帯域パラメータが、広帯域スペクトルエンベロープおよび／または広帯域スペクトルエンベロープのおよび／または広帯域励起信号の決定のための特徴パラメータを含む、項目１２に記載の方法。
【００６７】
（項目１４）
上記少なくとも１つの広帯域パラメータが、コードブックおよび／または人工ニューラルネットワークを使用して上記少なくとも１つの帯域制限パラメータに割り当てられる、項目１２または１３に記載の方法。
【００６８】
（項目１５）
少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合にのみ、上記少なくとも１つの帯域制限パラメータへの上記少なくとも１つのワイドパラメータの割り当てが、上記転送サイクルレート以下のイベントレートで実行される、項目１２から１４のいずれか１項に記載の方法。
【００６９】
（項目１６）
パラメータ、特に周波数、振幅の公称値が、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号の生成に使用され、これらの公称値が、上記イベントレートで上記少なくとも１つの広帯域パラメータに基づいて変更される、項目１５に記載の方法。
【００７０】
（項目１７）
上記オーディオ信号生成手段が、転送サイクルごとに制限最大増加量で上記公称値に適合させ、該最大増加量が特に通話生成の一時的な変化に基づいている、項目１６に記載の方法。
【００７１】
（項目１８）
少なくとも１つの特定の条件が満たされた場合に、少なくとも１つのイベント信号が生成され、
上記少なくとも１つの広帯域パラメータが、上記少なくとも１つの帯域制限パラメータに割り当てられ、イベント信号が生成された場合、ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号の生成に必要なパラメータの上記公称値だけが変更される、項目１６または１７に記載の方法。
【００７２】
（項目１９）
上記イベントレートの２つの後続するパルスの上記少なくとも１つの値の間の差異が、所定の範囲を超える場合か、所定数のサイクルレートの所定数を超えた場合に、上記少なくとも１つの特定の条件が満たされる、項目１５から１８のいずれか１項に記載の方法。
【００７３】
（項目２０）
少なくとも１つの帯域制限パラメータで所得した信頼性の高いコード番号が、該少なくとも１つの帯域制限パラメータの１つ以上の組合せおよび／または少なくとも１つの広帯域パラメータおよび／または該少なくとも１つの広帯域パラメータの１つ以上の組合せを計算し、該信頼性の高いコード番号が、上記オーディオ信号生成手段の制御に使用される、項目１２から１９のいずれか１項に記載の方法。
【００７４】
（項目２１）
上記ハイバンドおよび／またはローバンドオーディオ信号が、サイン波発生器またはサイン波発生器とノイズ発生器とによって上記サイクルレートで生成される、項目１２から２０のいずれか１項に記載の方法。
【００７５】
（項目２２）
項目１２から２１の１つの方法のステップを実行するコンピュータ実行可能命令を格納した１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
【００７６】
本発明の追加特徴と利点を図面を参照して説明する。詳細な説明において、本発明の好適な実施形態を示すことを意図する添付した図について説明する。上記の実施形態は、請求項に規定した発明の全範囲を示していないことを理解するであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
図１は、帯域制限オーディオのバンド幅拡張、特に通話信号（ｓｐｅｅｃｈ  ｓｉｇｎａｌ）によって、たとえば帯域制限通話通信を改善する発明システムの基本要素を示す。音声通信に適用するための本発明の以下の実施形態において、システムが記載される。より一般的なオーディオ信号処理のための修正が直接的な方法でなされ得る。
【００７８】
帯域制限通話信号は前処理手段１１によって前処理される。この手段は、信号解析手段１２および広帯域通話合成手段である結合手段１７に、検出した帯域制限通話信号を単純に送り得る。
【００７９】
代替的に、サンプルレートを高めることによって、しかしさらなる周波数範囲を生成することなく、前処理帯域制限通話信号が望ましいバンド幅に変換されることは有利であり得る。たとえば、帯域制限信号が８ｋＨｚでサンプルされる場合、前処理のために内挿手段に入力され得て、１６ｋＨｚのサンプリング周波数で信号を出力する。サンプルレートが上昇する場合、広帯域音声合成または結合手段１７のみに受信した帯域制限信号の周波数範囲の伝達を可能にするさらなるバンドパスフィルタを用いることが好ましい。
【００８０】
信号解析手段１２は、転送サイクルレートに基づいて作動し、好ましくは、前処理された通話信号から帯域制限スペクトル包絡線（エンベロープ）を抽出する手段を備える。予測的なエラーフィルタを計算するために、線形予測符号化（ＬＰＣ）の頑強な手段を用いることが好ましくあり得る。予測的なエラーフィルタの係数は、帯域制限スペクトル包絡線のパラメトリック決定に用いられ得る。
【００８１】
代替的に、線スペクトル周波数またはｃｅｐｓｔｒａｌ係数またはｍｅｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｃｅｐｓｔｒａｌ係数に基づくスペクトルエンベロープのためのモデルを用いることがあり得る。
【００８２】
従来技術から周知であるように、予測的エラーの最適化問題は、自動訂正マトリクスを組み入れる線形式のシステムによって定式化され得る。この代数式のシステムの解決のための係数アルゴリズムはＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎアルゴリズムであって、これは本発明にしたがって一実施形態において用いられ得る。Ｌｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎアルゴリズムを用いることによってＬＰＣ解析を実行するためのプロセッサ負荷は、標準的ＦＦＴの負荷よりも小さいが、それでもかなり大きい。
【００８３】
しかし、代わりに反復性アルゴリズムを用いることが好ましいことがあり得て、これはたとえば、プロセッサ負荷を低減するために最小二乗平均方法に基づくことがあり得る。信号処理がフーリエ変換タイムシグナルＸ（ｆ）を用いて実行される場合、スペクトルエンベロープは、Ｍサンプルからの第ｍ信号の時間遅延ｋ・ｔである
【００８４】
【数２】
2006085176.tif 000004
の周波数（ｆ）空間の全極（ａｌｌ−ｐｏｌｅ）伝達関数Ｗ（ｆ）に基づいてモデルが作られ得て、この場合、ａｋおよびＥ（ｆ）はそれぞれ予測的係数およびエラー信号を示す。関連モデルはＡｕｔｏ−Ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ  Ｍｏｄｅｌとして周知であり、帯域制限スペクトルエンベロープの計算の非常に効率的な帰納的方法として本発明において用いられ得る。
【００８５】
また、信号解析手段１２は、従来技術から周知なように非線形特性ライン手段によってなされ得る広帯域抽出信号を推定する手段を備え得る。この広範囲抽出信号は声コードで直ぐに検出される、つまり、全音声範囲によって変更されることなく、信号を表し、声門信号として一般に周知である。推定される広帯域抽出信号は、合成された広帯域信号を得るために、推定される広帯域スペクトルエンベロープ（以下参照）によってその後成形され得る。
【００８６】
組み込まれ得ているさらなる信号解析手段は、実際のＳＮＲを決定する、抽出信号の短期電力、フォルマント、ピッチ、ハイパス−ローパス電力比のための手段かまたは、検出された発声の発言されたまたは発言されていない部分に基づく分類のための手段である。
【００８７】
音声解析手段のそれぞれの成分はまた信頼度コード番号を出力し得る。これらは一般的に、たとえば０〜１の範囲のスカラー番号であって、たとえばピッチなどの推定パラメーターの信頼レベルを測定する。
【００８８】
信号解析手段１２によって得られた結果および信頼度コード番号は、第１の制御ユニット１３によって受信される。受信されたデータに基づいて第１の制御ユニット１３はイベント信号を生成する。イベント信号はたいてい、ある所定条件が満たされる場合に生成される。妥当な条件は、ユークリッド距離のようなよく定義された距離測定、または、イベント信号（以下参照）の最後の生成時に得られたそれらのパラメータと信号解析手段１２によって実際に得られたパラメータとの間の単純な差異を備える。
【００８９】
第１の制御ユニット１３は有利にも転送サイクルレートに基づいて働かないが、転送サイクルレートよりも低い可変レートのみに動的である。一方で、一部の制御フリーズを回避するために、毎ｎＨ＞１サイクルにイベント信号の生成を実行することが望ましいことがあり得る。
【００９０】
音声解析手段１２の全成分の結果が得られた後に、新しい信頼度コード番号が計算されることが望ましいことがあり得る。制御ユニット１３がこれらのすべてのデータを受信するために、解析データの信頼レベルの結合された推定を提供し得る。さらに、信号解析手段１２の異なる成分によって得られたそれぞれの信頼度コード番号は、新しい信頼度コード番号を得るために制御ユニット１３によって用いられ得る。
【００９１】
第１の制御ユニット１３はまた、実際の解析データが広帯域音声合成の修正を要求することを示す少なくとも一つのイベント信号を生成する能力を有し得る。イベント信号が、たとえば帯域制限のスペクトルエンベロープの一時的変化を示す第１の制御ユニット１３によって生成される場合、たとえば広帯域ＬＰＣ係数のような、変化した帯域制限パラメーターに対応する広帯域パラメーターの新しい測定が必要になる。
【００９２】
計算された帯域制限パラメーターに基づく広帯域パラメーターの推定が、ある非線形マッピング手段１４によって実行されることが好ましいことがあり得る。一実施形態にしたがって、コードブックの対は、一コードブックに含まれる広帯域パラメーターを別のコードブックに含まれる帯域制限パラメーターに割り当てるために用いられる。一般的に、帯域制限信号は解析され、帯域制限コードブックにおける近似の表示は識別される。対応する広帯域信号表示はそれから決定され、広帯域通話信号を合成するために用いられる。
【００９３】
原則として、全体の広帯域信号を合成すること、または代替的に、帯域制限信号の広帯域外、つまりハイバンドおよびローバンド音声信号の、合成された通話信号部分を、検出され解析された帯域制限信号に加えることは、好ましいことであり得る。
【００９４】
人工ニューラルネットワークが補完的にまたはコードブックの代替に非線形マッピング手段１４として用いられ得る。そのようなネットワークの重みは使用前にオフラインでトレーニングされなければならないが、各々の信頼度コード番号に関するある種のオンライントレーニングが認識される。
【００９５】
人工ニューラルネットワークおよびコードブックがトレーニングを必要とするのに対し、実際の適用および実行に依存して、トレーニングを必要としない方法を用いることで十分であり得る。たとえば、Ｙａｓｕｋａｗａアプローチというトレーニングは、アッパーバンドに対する帯域制限スペクトルエンベロープのスペクトル勾配の直線外挿に基づいている。
【００９６】
得られた広帯域パラメータならびにイベント信号は第２の制御ユニット１５によって受信される。制御ユニット１５は、通話信号合成のために新しい公称値を決定することで、信号生成手段１６を制御するために提供される。第２の制御ユニット１５は、第１の制御ユニット１３から論理的におよび／または物理的に分離され得る。
【００９７】
たとえば、信号解析手段１２によって新しいピッチが推定され、したがって、イベント信号が第１の制御ユニット１３によって生成される場合、解析された通話信号の新しい広帯域拡張によって第２の制御ユニットが提供され、それによって第２の制御ユニット１５は信号生成手段１６に対する公称値を調整する。
【００９８】
さらに、第２の制御ユニット１５は、推定された広帯域パラメーターの信頼度レベルに関する情報を有する信号生成手段１６を提供し、および／または、たとえば生成されたサイン波トーンにおける不連続を回避するために信号合成の改訂の速度を制限する。
【００９９】
たとえば、パラメーターΔｉ，ｍａｘは定義され得て、第ｉサイン波生成器を制御するために用いられ得て、毎サイクルレート最大Δｉ，ｍａｘによって周波数の実際値を変える。さらに、Δｉ，ｍｉｎ＜Δｉ，ｍａｘを定義し、周波数範囲に信頼コード番号０≦ｃｉ≦１（小さな数字は低い信頼レベルを意味する）を用いることで、第ｉ番目のサイン波生成器の周波数変化に関して改訂の最大速度は、Δｉ，ｍｉｎ＝Δｉ，ｍｉｎ＋ｃｉ（Δｉ，ｍａｘ−Δｉ，ｍｉｎ）によって測定され得る。
【０１００】
信号生成手段１６は、イベント信号に基づいて変化し得る第２の制御ユニット１５によって制御信号が提供されるのに対して、信号生成手段１６は転送サイクルレートで作動することに注意することは重要である。
【０１０１】
信号生成手段１６は、たとえば、自然速度の物理的生成に基づいて、制限された適応速度を有する前述の解析によって得られた公称値に適応する。  
【０１０２】
図２は発明システムの一つの有利な実施形態を示す。破線の下部に描かれた手段は転送サイクルレートに基づいて動作するのに対し、破線の上部に描かれた手段はイベント信号に基づいて動作する。
【０１０３】
帯域制限通話信号Ｘｌｉｍは、検出され、それからピッチ解析２１のために、また帯域制限励起信号２２の電力を決定するために、帯域制限スペクトルエンベロープ２０を抽出するため構成された成分を備える信号解析手段によって受信される。信号解析手段２０、２１、２２の成分は互いにデータを交換し得る。
【０１０４】
サイン波生成器２６の制御パラメーターは好ましくはピッチ周波数パラメーターを備える。このパラメーターは、たとえば、スペクトラムの対数において逆のＦＦＴを実行することによって、ｃｅｐｓｔｒａｌ信号を生成することで、ピッチ解析手段によって得られる。発声のピッチは、従来技術から周知のある種のピークピッキングアルゴリズムによって検出され得るｃｅｐｓｔｒａｌ信号においてピークとして現れる。サイン波の振幅およびノイズ生成器の周波数応答は、生成されたブロードバンドスペクトルエンベロープから得られる。
【０１０５】
第１の制御ユニット２３は、解析手段２０、２１、２２によって得られたデータを受信し、広帯域通話信号の合成が修正されるか否かを決定する。異なるパラメーターに第１の制御ユニット２３によってイベント信号を生成する異なるレートを有することは有利であり得る。いかなる場合にも、イベント信号を生成するレートは転送サイクルレートよりも有利に低くなければならない。
【０１０６】
最後に、所定の制限を超える距離測定を用いてｃｅｐｓｔｒａｌイベント信号が生成されたと決定されたｃｅｐｓｔｒａｌ係数のセットと比べると、たとえばｃｅｐｓｔｒａｌ係数のために、第１の制御ユニット２３がイベント信号を生成する場合、一対のコードブック２４は、修正された広帯域通話信号を生成するのに必要な広範囲パラメーターを推定するために用いられ得る。コードブック２４を用いて、所定の決定された帯域制限の広帯域スペクトルエンベロープが推定され得る（上記参照）。
【０１０７】
第１の制御ユニット２３およびコードブック２４から受信されたデータに基づいて、第２の制御ユニット２５はサイン波生成器２６およびノイズ生成器２７を制御し、ローバンドおよびハイバンド（受信信号ＸＬｉｍの制限されたバンド幅と比べて）音声信号を生成する。２つの生成器は転送サイクルレートに基づいて作動する。第２の制御ユニット２５は、生成器２６および２７に新しい公称値を決定するだけでなく、信頼度コード番号を出力し、信号合成改訂速度を制限する。
【０１０８】
サイン波生成器は３０〜３００Ｈｚ周波数範囲におけるローバンド拡張とまた３，４ｋＨｚから所定周波数までの周波数範囲におけるハイバンド拡張とを合成し得て、通話信号生成器は主に、ピッチ周波数とその整数の倍数に基づいていることがあり得る。
【０１０９】
広帯域合成手段２８は、転送サイクルレートで、帯域制限信号ＸＬｉｍならびにサイン波生成器２６およびノイズ生成器２７によって生成される信号を受信し、最終的な広帯域通話信号ＸＷＢを合成する。一つの好ましい実施形態にしたがって、この手段２８は合成的に生成された信号のバンド停止フィルタを備え得て、これらのフィルタ処理された信号を修正されていない帯域制限された信号ＸＬｉｍに加えて、広帯域通話信号ＸＷＢを得る。
【０１１０】
図３は発明方法の基本的なステップを示す。帯域制限信号は検出され（３１）、その後解析される。実行されたアルゴリズムは好ましくは、帰納的方法においておよび転送サイクルレートに基づいて作動する。特に、帯域制限スペクトルエンベロープはたとえばＬＰＣ解析を実行することによって決定される（３２）。帯域制限スペクトルエンベロープおよび信頼度コード番号のパラメトリック記載のための帯域制限パラメーターは制御ユニットへの出力である。
【０１１１】
この制御ユニットは、イベント信号の生成が実施される（ｎ≧ｎＨ）か否か、またはサイクル時間の所定整数倍数ｎＬがイベント信号の最後の発生から経過した時間（サイクル時間のｎ倍）によって上回られるか否かをチェックする（３３）。ｎ＞ｎＬの場合、帯域制限されたパラメーター、特に帯域制限スペクトルエンベロープにおいて著しい変化が発生したか否かがさらにチェックされる（３３）。スペクトルエンベロープのモデルを作るＬＰＣ係数などの実際の帯域制限されたパラメーターと、イベントが生成された最後に決定されたかまたは一つのパラメーターが所定のしきい値を超える場合のそれぞれのパラメーターとの間の（ベクトル）差異によって所定の距離測定を上回る場合、著しい変化が発生する。
【０１１２】
ｎ＜ｎＬまたは帯域制限パラメーターの著しい変化が決定されない場合、ローバンドおよびハイバンド音声信号は、公称制御パラメーターへの所定の適応速度で生成される（３７）。逆の場合、新しいイベント信号が生成され（３４）、帯域制限されたものに対応する広帯域スペクトルエンベロープは推定される（３５）。このため、一対のコードブックが用いられ得る。この対の第１のコードブックはスペクトルエンベロープの帯域制限サンプルベクトルを用いてトレーニングされ、第２のコードブックは広帯域ベクトルを用いてトレーニングされた。トレーニングは、たとえば、ユークリッドまたは他の符号語に基づいたＬｉｎｄｅ−Ｂｕｚｏ−Ｇｒａｙ設計スキームのようなベクトル量子化方法に基づくことがあり得る。
【０１１３】
帯域制限スペクトルエンベロープの帯域制限パラメーターを決定した後（３２）、パラメーターベクトルは、このパラメーターベクトルに対して小さな距離をとって帯域制限コードブックのベクトルに割り当てられる。距離測定として、たとえばＩｔａｋｕｒｏ−Ｓａｉｔｏ距離測定が用いられ得る。帯域制限コードブックにおいて決定されたベクトルは、最中に広帯域通話信号の合成に用いられる広帯域コードブック３５の対応するベクトルにマッピングされる。
【０１１４】
他のものの中で、特に広帯域パラメーターがアップデートされるべきということに関するイベント信号の情報および広帯域スペクトルエンベロープのパラメーターを用いることで、信号生成器は制御され（３６）、検出された（３１）および解析された帯域制限通話信号で見落としたローバンドおよびハイバンドの音声部分を生成する（３７）。
【０１１５】
サイン波生成器は典型的に制御され、振幅および周波数の公称値に適応し、ノイズ生成器は典型的に制御され、スペクトルエンベロープの電力に適応する。ステップ３３〜３５とは異なり、ローバンドおよびハイバンドの音声信号の生成は、サイクルレートに基づいて実行される。信号生成器が実際値で連続的に作動するのに対し、公称値はイベント信号に基づいて修正される。つまり、サイクル時間のわずかｎＨ＞ｎ＞ｎＬ≧１毎倍である。
【０１１６】
これまでに考察されたすべての実施形態は限定を意図していないが、本発明の特徴および利点を示す例としての役割を果たす。一部のまたはすべての上記の特徴はまた異なるように結合され得るということが理解されるべきである。記載された実施形態が通話信号処理に関するのに対して、通常、オーディオ信号処理に適用可能な発明の範囲内で容易に修正され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】信号前処理手段、２つの制御ユニット、非線形マッピング手段、信号生成手段、広帯域合成手段を備える発明システムの一実施形態の主要構成を示す。
【図２】帯域制限信号からスペクトルエンベロープを抽出する手段、ピッチおよび電力解析を実行する手段、２つの制御ユニット、一対のコードブック、サイン波およびノイズ生成器、広帯域合成手段を備える発明システムの一実施形態を示す。
【図３】特に、帯域制限スペクトルエンベロープを決定するステップ、イベント信号の生成、広帯域スペクトルエンベロープの推定、ハイバンド／ローバンド通信信号を備える発明システムのフローチャートを示す。
【符号の説明】
【０１１８】
１１  前処理手段
１２  信号解析手段
１３  制御ユニット１
１４  非線形マッピング手段
１５  制御部ユニット２
１６  信号生成手段
１７  広帯域通話合成手段
【図１】
2006085176.tif 000005
【図２】
2006085176.tif 000006
【図３】
2006085176.tif 000007