(57)【要約】本発明は、周波数ωと位相φが分かっているピークＰｉとピークＰｉ＋Ｎとの間の音響信号の部分音を修復する方法（１）に関するものである。本発明の方法（１）は、一つの部分音の欠損ピークＰｉ＋１からＰｉ＋Ｎ―１のそれぞれの周波数ωを計算し（２）、ピークＰｉの位相からピークＰｉ＋Ｎの位相まで、前記計算によって得られたすべての周波数ωにつき、ピークからピークへと展開された位相の計算を行い（３）、同一のピークＰｉ＋Ｎにおける展開された位相と既知の位相との間の位相の誤差ｅｒｒφを計算し（４）、位相誤差ｅｒｒφによる値で、展開された位相φのそれぞれの補正を行う（５）、という手順からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調和解析の際に、一つの音響信号の部分音を修復する方法（１）であり、その調和解析により、その音響信号が、時間フレームに切り分けられるのであり、その時間フレームに適用される時間／周波数解析が供給する短期の連続スペクトルは、サンプルの周波数フレームで表示され、その解析は、更には、周波数フレームの中でスペクトルのピークを抽出し、そのようなピーク同士を時間の経過と共に結合させて、部分音を形成することにあり、周波数と位相が分かっているピークＰｉとピークＰｉ＋Ｎとの間の部分音を修復するその方法は、以下のような手順、
2007519043.tif 000022
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
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【数１】
2007519043.tif 000024
で行う、請求項１に記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項３】
2007519043.tif 000025
請求項１または２に記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項４】
2007519043.tif 000026
請求項１または２に記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項５】
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請求項１または２に記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項６】
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請求項１または２に記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項７】
本方法が、更には、
・この部分音の欠損ピークＰｉ＋１からＰｉ＋Ｎ−１のそれぞれの振幅の計算を、既知のピークＰｉ及びＰｉ＋Ｎの振幅Ａの間での線形予想によって行う、という手順を含むことにある、請求項１から６のいずれか一つに記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項８】
本方法が、更には、
・この部分音の欠損ピークＰｉ＋１からＰｉ＋Ｎ−１のそれぞれの振幅の計算を、過去についての線形予想によって行う、という手順を含むことにある、請求項１から６のいずれか一つに記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項９】
本方法が、更には、
・この部分音の欠損ピークＰｉ＋１からＰｉ＋Ｎ−１のそれぞれの振幅の計算を、未来についての線形予想によって行う、という手順を含むことにある、請求項１から６のいずれか一つに記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項１０】
本方法が、更には、
・この部分音の欠損ピークＰｉ＋１からＰｉ＋Ｎ−１のそれぞれの振幅の計算を、過去についての線形予想と未来についての線形予想によって行う、という手順を含むことにある、請求項１から６のいずれか一つに記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項１１】
位相の補正が、時点ｉ＋Ｎで計算された位相誤差ｅｒｒφを、その部分音のＰｉ＋１からＰｉ＋Ｎ−１までの全ての欠損ピークの間で均等に配分することにある、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項１２】
補正された位相は以下の式：
【数２】
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によって確定される、請求項１１に記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項１３】
位相誤差ｅｒｒφは以下の式の体系：
【数３】
2007519043.tif 000030
【数４】
2007519043.tif 000031
【数５】
2007519043.tif 000032
によって確定される、請求項１２に記載の音響信号の部分音の修復方法（１）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法を実行する為の音響信号の合成装置であり、
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含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置または装置群の内部メモリーに直接実装可能なコンピューター・プログラム製品であり、そのプログラムがその装置または装置群で実行された際に、請求項１から１３のいずれか一つの方法（１）の手順を実行する為のソフトウェア・コードの幾つかの部分を含むコンピューター・プログラム製品。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置または装置群の内部で使用可能であり、前記装置または装置群の内部メモリーに直接実装可能なコンピューター・プログラム製品がインストールされた媒体であり、そのプログラムが、その装置または装置群の上で実行された際に、請求項１から１３のいずれか一つに記載の方法（１）の手順を実行する為のソフトウェア・コードの幾つかの部分を含む媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気通信の分野に関するものであり、特に、音響信号のデジタル処理の分野に関するものであり、そのような信号の調和的表現に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音響デジタル信号を調和的にモデル化するに際して、音響信号は発振器の集まりで表現され、そのパラメーター（周波数、振幅、位相）は、時間の経過と共にゆっくりと変化する。調和解析には、短期の時間／周波数解析が含まれ、それにより、これらのパラメーターの値を決定することができ、その後にピークの抽出、つぎに部分音の追跡が続く。
【０００３】
2007519043.tif 000003
【０００４】
この種の解析と表示が使用可能なのは、特に、ビットレートの削減でのコード化を行う場合、パラメーター的なコード化（つまり、過渡的なもの、正弦曲線、ノイズと言う三つの様相に応じて信号を処理するコード化）の場合、音源を分離して指標付けする場合や、サウンドファイルを修復する場合である。
【０００５】
広く認められている、部分音の合成の質を最良のものにするのに用いられる技術は、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ、Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＰＰ７４４−７５４、１９８６の“Ｓｐｅｅｃｈ  Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ  Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ”という記事でＲｏｂｅｒｔ  Ｊ．ＭｃＡｕｌａｙとＴｈｏｍａｓ  Ｆ．Ｑｕａｔｉｅｒｉが提案し、あるいはＷＡＳＰＡＡ、Ｎｅｗ  Ｐａｌｔｚ、ＮＹ、ＵＳＡ、Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００３の“Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ｏｒｄｅｒ  ｏｆ  ａ  Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｑｕａｓｉ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ａｕｄｉｏ  Ｓｉｇｎａｌｓ”という記事でＬａｕｒｅｎｔ  Ｇｉｒｉｎ、Ｓｙｌｖａｉｎ  Ｍａｒｃｈａｎｄ、Ｊｏｓｅｐｈ  ｄｉ  Ｍａｒｔｉｎｏ、ａｘｅｌ  Ｒｏｂｅｌ並びにＧｅｏｆｆｒｏｙ  Ｐｅｅｔｅｒｓが提案している位相を内挿する技術である。このような技術により、ピーク（Ａｉ、ｆｉ、φｉ）の部分音をピーク（Ａｉ＋１、ｆ＋１、φ＋１）に合成することができるのだが、その際には、次元が３か５の多項式を用いて中間位相をすべて計算し、周波数は偏移により控除する。次元が３の内挿が用いられるのは、出発時と到着時の周波数と位相のみが分かっている場合である。次元が５の内挿が用いられるのは、（周波数は位相の導関数だと定義されているので、その周波数の１の次元における偏差に相当する）位相の２の次元の偏差が、更に分かっている場合である。
【０００６】
ピークＰｉ(Ａｉ、ｆｉ、φｉ)とピークＰｉ＋１（Ａｉ＋１、ｆｉ＋１、φｉ＋１）との間の部分音の合成というのは、フレームｉとｉ＋１の間の部分音の値ｐ（ｎ）を計算することである。つまり、
【０００７】
【数１】
2007519043.tif 000004
【０００８】
その目的の為に、周知のように、以下の二つの内挿法のうちのいずれかを用いて中間の位相をすべて計算する。
【０００９】
Ｍａｃ  Ａｕｌａｙ他の次元３の内挿法について言うと、位相の計算に用いる式は以下の通りである。
【００１０】
【数２】
2007519043.tif 000005
ただしＴｅはサンプリング期間。
【００１１】
二つの未知数αとβの計算は、（ｆｉ、φｉ、ｆｉ＋１、φｉ＋１）を用いる式の体系を解くことにより行う。周波数の控除は以下の偏移により行う。
【００１２】
【数３】
2007519043.tif 000006
【００１３】
Ｇｉｒｉｎ他の次元５の内挿法について言うと、ピークＰｉとピークＰｉ＋１での周波数の次元１での偏差δｆｉとδｆｉ＋１は既知のものとする。その場合、位相の計算に用いる式は以下の通りである。
【００１４】
【数４】
2007519043.tif 000007
【００１５】
三つの未知数β、δ、γの計算は、(ｆｉ、ｆｉ＋１、φｉ、φｉ＋１、δｆｉ、δｆｉ＋１)を用いる式の体系を解くことにより行う。周波数の控除は以下の偏移により行う。
【００１６】
【数５】
2007519043.tif 000008
【００１７】
様々な理由により、その信号の中に存在する幾つかの部分音が解析後の出力及び／または合成の際の入力において、欠如していたり、改竄されていたり、断絶していたりすることが起こりうる。例えば、インターネット上で音響プログラムを配信するアプリケーションにおいて、パケットが喪失した場合、デコーダーの入力のところで信号が欠けていることがありうるし、解析対象の信号が（ノイズ、クリック、他の信号等の）雑音信号により擾乱される場合には改竄されることがありうるし、あるいは、エネルギーが弱すぎて正確に連続して検出することができない場合には、断続的になることもある。従って、元の信号にできるだけ近い合成信号を再現できるように、欠損したピークを修復する技術を活用することが必要となるのは明らかである。その為には、それぞれが振幅、周波数、及び位相によって特徴づけられるピークを再現することが必要である。
【００１８】
前述の内挿技術は、先行技術で既に知られているものであるが、欠損したピークに対応する部分を合成し、部分音を修復する為に用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、そのような周知の内挿技術は、短期のもの、つまり、１０mｓ未満の期間用に適合化されたものである。更に長期間のものについては、再合成された信号は、しばしば元のものとはかけ離れたものであり、不快なアーチファクトが生じることがある。事実、そのような技術により、存在するピークと修復されたピークとの間の位相の連続性は確保されるのではあるが、それとは逆に、式（３）及び（５）で得られる誘導周波数を制御することはできない。このような結果は、内挿の距離が大きくなれば、それだけ一層、目立ったものになる。
【００２０】
本発明の一つの目的は、特に、欠損部分が、既知の技術では効果の薄い（１０mｓを越える）長時間のものに対応している場合に、欠損した部分であり、かつ部分音の欠損部分と識別される部分を修復する上での問題につき、代替の解決策を提案することである。
【００２１】
また、本発明の対象により解決されるべき技術的課題は、調和解析の際に、一つの音響信号の部分音の欠損部分を修復する方法を提案することであり、その調和解析により、その音響信号が、時間フレームに切り分けられるのであり、その時間フレームに適用される時間／周波数解析が供給する短期の連続スペクトルは、サンプルの周波数フレームで表示され、その解析というのは更には、周波数フレームの中でスペクトルのピークを抽出し、そのようなピーク同士を時間の経過と共に結合させて、部分音を形成することにあり、この方法は、既に知られている解決法とは別の選択肢となるものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
与えられた技術的課題の、本発明による解決法は、周波数ωと位相φが分かっているピークＰｉとピークＰｉ＋Ｎとの間の部分音の前記修復方法が、以下のような手順からなる解決法である。
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【００２３】
本発明の方法が、既に知られている方法と異なっている点は、欠損ピークの周波数の検査を更に緻密に行い、対応する位相が現れたあとで計算を行うことにより、存在するピークの位相との連続性を確保することである。したがって、既に説明した既知の方法とは逆に、本発明の方法では、欠損部分音の断片に対応するアーチファクトのない信号を、再合成することができる。
【００２４】
更に、好都合なことに、本発明の方法により、再構成の誤差の点で、既に知られている方法で得られるものよりも、元の信号により近い信号を再構成することができる。
【００２５】
最後に、本発明の方法の利点として、アルゴリズムがあまり複雑でないということがある。
【００２６】
本発明が更に対象とするのは、ピークＰｉとピークＰｉ＋Ｎとの間の部分音を修復する方法を実行する為の音響信号合成装置である。この装置は例えば、本発明の方法を実行できるように適合化された音響デコーダーかパラメーター・エンコーダーである。
【００２７】
本発明が更に対象とするのは、前記装置または装置群の内部メモリーに直接実装可能なコンピューター・プログラム製品である。このコンピューター・プログラム製品は、そのプログラムがその装置または装置群で実行された際に、本発明の方法の手順を実行する為のソフトウェア・コードの幾つかの部分を含むものである。
【００２８】
本発明が更に対象とするのは、前記装置または装置群の内部で使用可能な媒体であり、そこには前記装置または装置群の内部メモリーに直接実装可能なコンピューター・プログラム製品がインストールされており、そのプログラムは、その装置または装置群で実行された際に、本発明の方法の手順を実行する為のソフトウェア・コードの幾つかの部分を含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の他の特徴と利点は、添付図面を参照しつつ行う以下の説明で明らかになっていくが、図面は例示の為のものであり、限定する趣旨のものではない。
【００３０】
図１は、本発明の方法を進めていく一例のフローチャート。
【００３１】
図２は、本発明の方法の使用例の一つの概略図。
【００３２】
本発明の方法は、図１のフローチャートを参照しつつ説明される、以下のやり方で進められていく。方法１は、周波数ωと位相φが既に分かっているピークＰｉとピークＰｉ＋Ｎとの間の一つの部分音を修復することにある。
【００３３】
2007519043.tif 000010
【００３４】
一つの部分音が、互いに結合された一連のピークＰｉ（Ａｉ、ｆｉ、φｉ）で構成され、時点ｉＴで得られたものであり、以下の通りに特徴づけられるとする。
・Ａｉ、時点ｉＴにおけるピークの振幅
・ωｉ、時点ｉＴにおけるピークの周波数
・φｉ、２πを法として時点ｉＴにおけるピークの位相。
【００３５】
ピークＰｉとピークＰｉ＋Ｎとの間の欠損ピークの周波数の計算は、例えば、ωｉとωｉ＋Ｎとの間での線形内挿か、例えばＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｅｆｆｅｃｔｓ（ＤＡＦｘ）Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐｐ１４１−１４６、Ｑｕｅｅｎ  Ｍａｒｙ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｏｎｄｏｎ、ＵＫ、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００３のＭａｔｈｉｅｕ  Ｌａｇｒａｎｇｅ、Ｓｙｌｖａｉｎ  Ｍａｒｃｈａｎｄ、ｍａｒｔｉｎ  Ｒａｓｐａｕｄ並びにＪｅａｎ−Ｂｅｒｎａｒｄ  Ｒａｕｌｔの“Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ”という記事で説明されているような、過去または未来についての線形予想か、あるいはまた、過去または未来についてのバランスのとれた組み合わせといった手段によって行われる。
【００３６】
欠損ピークの振幅Ａの計算は、例えば、ＡｉとＡｉ＋Ｎとの間での線形内挿か、過去または未来についての線形予想か、あるいはまた、過去または未来についてのバランスのとれた組み合わせといった手段によって行われる。
【００３７】
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【００３８】
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【００３９】
【数６】
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【００４０】
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【００４１】
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【００４２】
【数７】
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【００４３】
【数８】
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【００４４】
【数９】
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【００４５】
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【００４６】
【数１０】
2007519043.tif 000020
【００４７】
そのような配分は、均等でなくともよく、例えば非線形的な法則に従ってもよい。
【００４８】
2007519043.tif 000021
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の方法を進めていく一例のフローチャート
【図２】本発明の方法の使用例の一つの概略図
【符号の説明】
【００５０】
１  本発明方法
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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