(57)【要約】  第１の周波数帯が第１のビット数で符号化され、第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯が第２のビット数で符号化され、前記第２のビット数が前記第１のビット数よりも少ない帯域拡張システムにおいて、オーディオ信号の帯域拡張データを計算するための装置が、オーディオ信号のフレームのシーケンスについてフレーム毎に第２の周波数帯の帯域拡張パラメータを計算するための可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）を備える。各フレームは制御可能な開始時刻を有する。本装置は、オーディオ信号の時間部分についてスペクトル傾斜を検出し、そのスペクトル傾斜に応じてオーディオ信号の個々のフレームの開始時刻を信号出力するスペクトル傾斜検出器（１２）をさらに備える。【選択図】  図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域拡張システムにおける、オーディオ信号の帯域拡張データを計算するための装置であって、第１のスペクトル帯域が第１のビット数で符号化（３４０）され、前記第１のスペクトル帯域と異なる第２のスペクトル帯域が第２のビット数で符号化（２１０）され、前記第２のビット数は前記第１のビット数よりも少ない、装置において、
前記オーディオ信号のフレームのシーケンスについて、フレーム毎に前記第２の周波数帯のための帯域拡張パラメータを計算する可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）であって、前記フレームが制御可能な開始時刻を有する、可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）と、
前記オーディオ信号のある時間部分についてスペクトル傾斜を検出するスペクトル傾斜検出器（１２）であって、前記オーディオ信号の前記スペクトル傾斜に応じて前記フレームの開始時刻を信号出力するスペクトル傾斜検出器（１２）と、を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記スペクトル傾斜検出器（１２）は、前記オーディオ信号の前記時間部分のスペクトル傾斜の正負符号が、前記オーディオ信号の先行する時間部分のスペクトル傾斜の正負符号と異なる場合に、前記フレームの開始時刻を信号出力する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スペクトル傾斜検出器（１２）が、前記時間部分のＬＰＣ分析を実行して、一次以上の低次のＬＰＣ係数を推定し、この一次以上の低次のＬＰＣ係数を分析して、前記オーディオ信号の前記部分が正又は負のいずれのスペクトル傾斜を有しているかを判断する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記スペクトル傾斜検出器（１２）が、一次のＬＰＣ係数だけを計算してそれより高次のＬＰＣ係数は計算せず、前記一次のＬＰＣ係数の正負符号を分析してこの一次のＬＰＣ係数の正負符号に依存して前記フレームの開始時刻を信号出力する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記スペクトル傾斜検出器（１２）は、前記一次のＬＰＣ係数が正の符号を有している場合には、スペクトル傾斜が低い周波数から高い周波数へとスペクトルエネルギーが減少する負のスペクトル傾斜であると判断し、一次のＬＰＣ係数が負の符号を有している場合には、スペクトル傾斜が低い周波数から高い周波数へとスペクトルエネルギーが増加する正のスペクトル傾斜であると判断する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）は、前記フレームについて以下のパラメータのうちの１つ以上を計算するように構成されており、
前記パラメータとは、スペクトル包絡パラメータ、ノイズパラメータ、逆フィルタ処理パラメータ、又は欠損調音パラメータである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）は、前記スペクトル傾斜が検出されるオーディオ信号の前記時間部分の開始時刻に応じて、前記フレームの開始時刻を設定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）は、前記フレームの開始時刻を、スペクトル傾斜の変化が検出された前記時間部分の開始時刻と同一に設定する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）又は前記スペクトル傾斜検出器（１２）は、重複するフレーム又は時間部分を処理する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）は、前記スペクトル傾斜検出器（１２）に応答し、あるいは前記オーディオ信号のスペクトル傾斜とは独立したイベントに応答して、前記フレームの停止時刻を設定する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）によって使用される前記イベントは、前記開始時刻よりも時間において一定の時間期間だけ遅い時刻の発生である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）は、前記第２のスペクトル帯域のオーディオ信号に対して或る周波数分解能を用いた周波数選択的処理（３２０）を実行し、
前記スペクトル傾斜検出器（１２）は、前記時間部分を時間ドメインにおいて処理するか、又は前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）によって使用された前記周波数分解能よりも低い周波数分解能を用いた周波数選択的な方法で処理する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
過渡が検出されたときに開始時刻を設定するように前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）を制御するための過渡検出器（１４）をさらに備え、
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器は、前記スペクトル傾斜検出器（１２）又は前記過渡検出器（１４）のいずれかが開始時刻信号を出力したときに前記開始時刻を設定する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
スピーチ／音楽検出器（１５）をさらに備え、
前記スピーチ／音楽検出器は、前記オーディオ信号のスピーチ部分において前記スペクトル傾斜検出器（１２）を有効にし、前記オーディオ信号の音楽部分において前記スペクトル傾斜検出器（１２）を無効にする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記スペクトル傾斜検出器（１２）は、前記時間部分がスピーチ部分の歯擦音又はスピーチ部分の非歯擦音を含んでいるか否かを判断し、非歯擦音から歯擦音への変化が検出されたときに前記フレームの開始時刻を信号出力する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）は、前記スペクトル傾斜検出器（１２）が開始時刻を信号出力していないオーディオ信号の時間部分において前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）が前記過渡検出器（１４）から信号を受け取ったときに適用される時間分解能に比べて、前記スペクトル傾斜検出器（１２）からの信号に応答して前記フレームのシーケンスに適用される時間分解能を高くする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記スペクトル傾斜検出器（１２）は、前記オーディオ信号の前記時間部分のスペクトル傾斜値と、前記オーディオ信号の先行する時間部分のオーディオ信号のスペクトル傾斜値との間の差が、所定のしきい値よりも大きい場合に、前記フレームの前記開始時刻を信号出力する、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
帯域拡張システムにおけるオーディオ信号の帯域拡張データを計算する方法であって、第１のスペクトル帯域が第１のビット数で符号化（３４０）され、前記第１のスペクトル帯域と異なる第２のスペクトル帯域が第２のビット数で符号化（２１０）され、前記第２のビット数が前記第１のビット数よりも少ない、方法において、
前記オーディオ信号のフレームのシーケンスについて、フレーム毎に前記第２の周波数帯の帯域拡張パラメータを計算（１０）するステップであって、前記フレームが制御可能な開始時刻を有する、ステップと、
前記オーディオ信号のある時間部分についてスペクトル傾斜を検出（１２）し、前記オーディオ信号のスペクトル傾斜に応じて前記フレームの開始時刻を信号出力するステップと、を含む方法。
【請求項１９】
コンピュータ上での動作時に請求項１８に記載の帯域拡張データの計算方法を実行するためのプログラムコードを有しているコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオの符号化／復号化に関し、特に、帯域拡張（bandwidth extension:ＢＷＥ）に関連するオーディオの符号化／復号化に関する。ＢＷＥの周知の実施例はスペクトル帯域複製(spectral bandwidth replication)（ＳＢＲ）であり、ＭＰＥＧ（動画像専門家グループ）において既に標準化されている。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、可変的な時間／周波数分解能と時間／周波数切換とを使用した効果的なスペクトル包絡符号化を開示している。アナログ入力信号がＡ／Ｄ変換器へと入力され、デジタル信号を形成する。このデジタルオーディオ信号は知覚オーディオ符号器へと入力され、ソース符号化が実行される。さらに、デジタル信号は過渡検出器(transient detector)及び分析フィルタバンクへと入力され、この分析フィルタバンクは、信号をそのスペクトル表現(サブバンド信号)へと分割する。過渡検出器は、分析フィルタバンクからのこのサブバンド信号に対して作動するか、あるいはデジタル時間ドメインサンプルに対して直接的に作動する。過渡検出器は信号をグラニュール（小粒）へと分割し、そのグラニュール内のサブグラニュール（小粒の分割片）を過渡としてフラグにすべきか否かを決定する。この情報は包絡グループ化ブロックへと入力され、当該ブロックは、その時点のグラニュールのために使用されるべき時間／周波数グリッドを特定する。当該グリッドに従い、このブロックは均一にサンプリングされたサブバンド信号を結合し、不均一にサンプリングされた包絡値を取得する。これらの値は平均値であってもよいし、あるいは、結合されたサブバンドサンプルのための最大エネルギーであってもよい。包絡値は、グループ化情報と一緒に、包絡符号器ブロックへと入力される。このブロックはどちらの方向（時間又は周波数）に包絡値を符号化すべきかを決定する。結果として生じた信号とオーディオ符号器からの出力と広域帯域包絡情報と制御信号とは、マルチプレクサへと入力され、連続的なビットストリームを形成し、送信されるか又は記憶される。
【０００３】
復号器側では、デマルチプレクサが信号を復元しかつ知覚オーディオ符号器の出力をオーディオ復号器へと送信し、当該オーディオ復号器は低域のデジタルオーディオ信号を生成する。包絡情報はデマルチプレクサから包絡復号化ブロックへと供給され、この包絡復号化ブロックは、制御データを使用して、現時点の包絡がどの方向に符号化されているかを判断し、当該データを復号化する。オーディオ復号器からの低域信号は転移(transposition)モジュールへと送信され、この転移モジュールは、１つ又は複数の調音(harmonics)で構成される元の高域信号の推定信号を、当該低域信号から生成する。当該高域信号は、符号器側の分析フィルタバンクと同じ種類の分析フィルタバンクに入力される。サブバンド信号は、スケールファクタグループ化ユニットにおいて結合される。デマルチプレクサからの制御データを使用することで、サブバンドサンプルの符号器側と同じ種類の結合及び時間／周波数分布が採用される。デマルチプレクサからの包絡情報とスケールファクタグループ化ユニットからの情報とは、ゲイン制御モジュールにおいて処理される。この制御モジュールは、合成フィルタバンクブロックを使用した再現よりも前にサブバンドサンプルに対して適用すべきゲインファクタを計算する。その結果、合成フィルタバンクの出力は、包絡が調整された高域オーディオ信号となる。この高域オーディオ信号は遅延ユニットの出力に加えられ、当該遅延ユニットには低域オーディオ信号が供給される。当該遅延は、高域信号の処理時間を補償する。最後に、取得されたデジタル広域信号は、デジタル−アナログ変換器においてアナログオーディオ信号へと変換される。
【０００４】
持続的な和音(chords)が、主として高周波成分を有するシャープな過渡（トランジェント）と結合する場合には、低域においては当該和音が大きなエネルギーを有しかつ当該過渡エネルギーが小さく、他方、高域においては当該和音が小さなエネルギーを有しかつ当該過渡エネルギーが大きいことになる。過渡が存在する時間区間において生成される包絡データは、間欠的な高い過渡エネルギーによって支配される。典型的な符号器はブロック単位で作動し、各ブロックは一定の時間区間を表現する。符号器側では過渡検出器の先読み(look-ahead)が採用され、ブロックの境界をまたぐ包絡データの処理が可能となる。その結果、時間／周波数分解能のより柔軟な選択が可能になる。
【０００５】
国際規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４９６−３の４．６．１８．３．３章においては、時間／周波数グリッドを開示しており、そのグリッドは、ＳＢＲ包絡及びノイズフロアの数と、各ＳＢＲ包絡及びノイズフロアに対応付けられた時間セグメントとについて教示している。各時間セグメントは、開始時間境界(start time border)と停止時間境界(stop time border)とによって定義される。開始時間境界によって示される時間スロットは当該時間セグメントに含まれ、停止時間境界によって示される時間スロットは当該時間セグメントから除かれる。あるセグメントの停止時間境界は、セグメントのシーケンス内における次のセグメントの開始時間境界に等しい。そのため、１つのＳＢＲフレーム内の複数のＳＢＲ包絡の時間境界を復号器側で復号化することが可能である。対応する時間グリッド／周波数グリッドは、符号器によって決定される。
【０００６】
特許文献２は、離散時間型のオーディオ信号において過渡を検出するための方法及び装置を開示している。符号器は、時間／周波数変換装置と、量子化／符号化装置と、ビットストリームフォーマッティング装置とを備える。量子化／符号化段階は、聴覚心理モデル段階によって制御される。時間／周波数変換段階は、過渡検出器によって制御され、時間／周波数変換は、過渡が検出された場合に長いウインドウから短いウインドウへと切り替わるように制御される。過渡検出器においては、現時点のセグメントのフィルタ処理された離散時間型のオーディオ信号のエネルギーが先行するセグメントのフィルタ処理された離散時間型のオーディオ信号のエネルギーと比較されるか、又は、現時点のセグメントのフィルタ処理された離散時間型のオーディオ信号のエネルギーと現時点のセグメントのフィルタ処理されていない離散時間型のオーディオ信号のエネルギーとの間の現時点での関係が形成され、この現時点での関係と、先行する該当の関係とが比較される。これら比較の一方及び／又は他方を使用して、離散時間型のオーディオ信号に過渡が存在するか否かを検出する。
【０００７】
スピーチ信号の符号化は、スピーチが母音だけではなくかなりの量の歯擦音(sibilant)も含んでいるという事実から、特に難題となる。母音は、全体エネルギーの大部分がスペクトルの低い部分に集中する非常に調和的な成分を有している。歯擦音は、声道の狭いチャネルを通り、歯の鋭い縁に向かって空気のジェットをぶつけることによって形成される摩擦又は破擦の子音の一種である。歯擦音という用語は、粗擦音(strident)という用語の同義語として理解されることも多い。歯擦音という用語はまた、障害物における周期的なノイズの生成を含む発音学又は空気力学的な定義を有する傾向もある。粗擦音は、結果として得られる音声の振幅及び周波数特性によって決定される、強さの知覚的な品質（すなわち、聴覚又はおそらくは音響的な定義）を指す。
【０００８】
歯擦音は、その対応する非歯擦の音よりも音量が大きく、歯擦音の音響エネルギーの大部分は、非歯擦の摩擦音よりも高い周波数において発生する。発音［ｓ］は音響強度の大部分を８，０００Ｈｚの周辺に有するが、１０，０００Ｈｚの高さまで到達することもある。発音［∫］は音響エネルギーの大部分を４，０００Ｈｚの周辺に有するが、８，０００Ｈｚ付近まで広がる可能性もある。歯擦音についてはＩＰＡ記号があるが、この記号では歯茎音及び後部歯茎歯擦音が公知である。また、ホイッスル歯擦音(whistled sibilants)もあり、各言語に応じて他の関連音も存在する。
【０００９】
スピーチにおけるこれらすべての歯擦の子音には共通点がある。即ち、直前に母音が先行する場合に、低周波数部分から高周波数部分へのエネルギーの強力なシフトが生じるという共通点である。経時的なエネルギー増加の検出を目的とする過渡検出器は、このエネルギーシフトを検出する役割を持たないであろう。しかし、その役割を持たなくても、例えば帯域拡張が適用されないベースバンド・オーディオ符号化の場合には、大きな問題になる可能性は低い。なぜなら、きわめて短時間の間に発生する過渡のイベントに比べ、歯擦音の方が通常は長い継続時間を有するためである。ＡＡＣ符号化などのベースバンド符号化においては、スペクトル全体が高い周波数分解能で符号化される。従って、例えば長い窓関数のフレーム長以上である、単語「sister」における発音［ｓ］のような歯擦音においては、スピーチ信号においては比較的静的な性質を持つことから、低周波数部分から高周波数部分へのエネルギーシフトは、必ずしも検出する必要がない。さらに、高周波数部分はいずれにせよ高いビットレートで符号化される。
【００１０】
しかしながら、上述のような状況は、帯域拡張の状況において歯擦音が発生するときは問題になる。帯域拡張においては、低周波数部分はＡＡＣ符号器などのベースバンド符号器を使用して高分解能／高ビットレートで符号化されるが、他方、高周波数部分は低分解能／低ビットレートで符号化され、典型的にはベースバンドスペクトルの周波数分解能よりもはるかに低い周波数分解能を有する、スペクトル包絡値を使用するスペクトル包絡のような所定のパラメータを使用するだけで符号化される。換言すると、高域スペクトルにおける２つのスペクトル包絡パラメータの間のスペクトル間隔は、低域スペクトルにおける２つのスペクトル値の間のスペクトル間隔よりも（例えば少なくとも１０倍）大きい。
【００１１】
復号器側においては、低域スペクトルが高域スペクトルを再生成するために使用されるような帯域拡張が実行される。この際に、低域部分から高域部分へのエネルギーシフトが生じる場合、即ち、ある歯擦音が発生している場合、このエネルギーシフトが再現されるオーディオ信号の正確さ／品質に対し、大きな悪影響を及ぼすことは明白である。しかしながら、エネルギーの増加（又は減少）を注視している過渡検出器はこのエネルギーシフトを検出せず、その結果、当該歯擦音の前又は後の時間部分をカバーするスペクトル包絡フレームのスペクトル包絡データは、スペクトル内の当該エネルギーシフトによって悪影響を受ける。復号器側では、高周波数部分における復号結果としては、時間分解能の低さに起因して、フレーム全体が平均エネルギーで再現されることになる。即ち、歯擦音の前の低いエネルギー及び歯擦音の後の高いエネルギーでは再現されない。このことが、推定される信号の品質の低下につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＷＯ００／４５３７８
【特許文献２】米国特許第６，４５３，２８２号Ｂ１
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】"Efficient calculation of spectral tilt from various LPC parameters" by V. Goncharoff, E. Von Colln and R. Morris, Naval Command, Control and Ocean Surveillance Center (NCCOSC), RDT and E Division, San Diego, CA 92152-52001, May 23, 1996
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、良好に帯域拡張されたオーディオ信号をもたらす帯域拡張の概念を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、帯域拡張データを計算するための請求項１に記載の装置、帯域拡張データを計算するための請求項１９に記載の方法、又は請求項２０に記載のコンピュータプログラムによって達成される。
【００１６】
本発明は、帯域拡張において、低周波数部分から高周波数部分へのエネルギーシフトの検出が必須であるという知見に基づいている。本発明によれば、この目的のために、スペクトル傾斜検出器が適用される。低周波数部分から高周波数部分へのエネルギーシフトが検出されたとき、例えば信号の総エネルギーは変化しておらず、あるいは減少していても、スペクトル傾斜検出器から可制御帯域拡張パラメータ計算器（controllable bandwidth extension parameter calculator）へと開始時刻信号が送信され、その結果、その帯域拡張パラメータ計算器は、帯域拡張パラメータデータのフレームのための開始時刻を設定する。当該フレームの終了時刻は、開始時刻に続く所定長の時間あるいは所定のフレームグリッドに従って自動的に設定することができ、又は、スペクトル傾斜検出器が周波数シフトの終了（換言すると、高周波数から低周波数へと戻る周波数シフト）を検出したときに発する停止時刻信号に従って設定することができる。聴覚心理ポストマスキング効果はプレマスキング効果よりもはるかに大きな影響があるため、フレームの開始時刻を正確に制御することは、フレームの停止時刻を正確に制御することよりも重要である。
【００１７】
好適には、携帯用デバイス（例えば携帯電話機）のアプリケーションにおいて特に必要である、処理資源の節約及び処理遅延の低減のために、スペクトル傾斜検出器が低次のＬＰＣ分析手段として構成される。好ましくは、オーディオ信号の時間部分のスペクトル傾斜は、一次以上の低次のＬＰＣ係数に基づいて推定される。スペクトル傾斜の所定のしきい値によるしきい値判断に基づき、好適にはしきい値ゼロによるしきい値判断であるスペクトル傾斜の正負符号の変化に基づいて、開始時刻信号の発信が制御される。スペクトル傾斜の推定において一次のＬＰＣ係数だけを使用する場合、この一次のＬＰＣ係数の正負符号を決定するだけで十分である。なぜなら、この符号によってスペクトル傾斜の符号が決定され、従って帯域拡張パラメータ計算器へと開始時刻信号を発信すべきか否かが決定されるからである。
【００１８】
好ましくは、スペクトル傾斜検出器は過渡検出器と協働し、この過渡検出器はエネルギーの変化、すなわちオーディオ信号全体のエネルギーの増加又は減少を検出する。一実施形態においては、信号内に過渡が検出された時には、帯域拡張パラメータフレームの長さはより長くされ、一方で、可制御帯域拡張パラメータ計算器は、スペクトル傾斜検出器が開始時刻信号を発信した時には、フレームをより短い長さに設定する。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に関して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】オーディオ信号の帯域拡張データを計算するための装置／方法の好ましい一実施形態を示す図である。
【図１ｂ】過渡を有するオーディオ信号について上述の実施形態の結果として得られるフレーミングと、スペクトル傾斜検出器の対応する時間部分とを示す図である。
【図１ｃ】上述のスペクトル傾斜検出器と追加的な過渡検出器とからの信号に応じてパラメータ計算器の時間／フレーム分解能を制御するための表を示す。
【図２ａ】非歯擦音信号の負のスペクトル傾斜を示す図である。
【図２ｂ】歯擦音状の信号の正のスペクトル傾斜を示す図である。
【図２ｃ】低次のＬＰＣパラメータに基づくスペクトル傾斜ｍの計算方法を説明する図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態による符号器のブロック図を示す。
【図４】帯域拡張復号器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１及び図２を詳しく説明する前に、帯域拡張の方法を図３及び図４を参照しながら説明する。
【００２２】
図３は、ＳＢＲ関連モジュール３１０と、分析ＱＭＦバンク３２０と、低域通過フィルタ（ＬＰフィルタ）３３０と、ＡＡＣコア符号器３４０と、ビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０とを備えた、符号器３００の一実施形態を示す。この符号器３００は、包絡データ計算器２１０をさらに備えている。符号器３００は、ＰＣＭサンプル（オーディオ信号１０５；ＰＣＭ＝パルス符号変調）のための入力を備えており、この入力は、分析ＱＭＦバンク３２０と、ＳＢＲ関連モジュール３１０と、ＬＰフィルタ３３０とに接続されている。分析ＱＭＦバンク３２０は、第２の周波数帯１０５ｂを分離するための高域通過フィルタを備えていてもよく、かつ、包絡データ計算器２１０へと接続されている。包絡データ計算器２１０は、ビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０へと接続されている。ＬＰフィルタ３３０は、第１の周波数帯１０５ａを分離するための低域通過フィルタを備えていてもよく、さらにＡＡＣコア符号器３４０へと接続されている。ＡＡＣコア符号器３４０は、ビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０へと接続されている。最後に、ＳＢＲ関連モジュール３１０は、包絡データ計算器２１０とＡＡＣコア符号器３４０とに接続されている。
【００２３】
上述の構成において、符号器３００は、（ＬＰフィルタ３３０において）オーディオ信号１０５をダウンサンプリングしてコア周波数帯１０５ａ内の成分を生成し、これらの成分はＡＡＣコア符号器３４０へと入力される。ＡＡＣコア符号器３４０は、コア周波数帯内のオーディオ信号を符号化し、符号化済の信号３５５をビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０へと送信する。このフォーマッタ３５０の中では、コア周波数帯の符号化済オーディオ信号３５５が符号化済オーディオストリーム３４５（ビットストリーム）へと加えられる。他方で、オーディオ信号１０５は分析ＱＭＦバンク３２０によって分析され、分析ＱＭＦバンクの高域通過フィルタは高周波数帯１０５ｂの周波成分を抽出し、この信号は包絡データ計算器２１０へと入力され、ＳＢＲデータ３７５が生成される。例えば、６４個のサブバンドを有するＱＭＦバンク３２０が、入力信号のサブバンドフィルタ処理を実行する。フィルタバンクからの出力（すなわち、サブバンドサンプル）は複素数値であり、従って、通常のＱＭＦバンクに比べて係数２でオーバーサンプリングされている。
【００２４】
ＳＢＲ関連モジュール３１０は、例えばＢＷＥ出力データを生成するための装置を備えていてもよく、包絡データ計算器２１０を制御する。分析ＱＭＦバンク３２０によって生成されたオーディオ成分１０５ｂを使用して、包絡データ計算器２１０はＳＢＲデータ３７５を計算し、このＳＢＲデータ３７５をビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０へと送信する。ビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０は、ＳＢＲデータ３７５とコア符号器３４０によって符号化された成分３５５とを結合し、符号化済オーディオストリーム３４５を生成する。
【００２５】
上述の方法に代えて、ＢＷＥ出力データを生成する装置は包絡データ計算器２１０の一部であってもよく、前記装置は、ビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０の一部であってもよい。つまり、前記装置の種々の構成要素は、図３の符号器の種々な構成要素の一部であってよい。
【００２６】
図４は、復号器４００の一実施形態を示しており、符号化済オーディオストリーム３４５はビットストリーム・ペイロード・デフォーマッタ３５７へと入力され、このビットストリーム・ペイロード・デフォーマッタ３５７においては、符号化済みのオーディオ信号３５５とＳＢＲデータ３７５とに分離される。符号化済みのオーディオ信号３５５は、例えばＡＡＣコア復号器３６０へと入力され、ＡＡＣコア復号器３６０は、第１の周波数帯の復号化済オーディオ信号１０５ａを生成する。オーディオ信号１０５ａ（第１の周波数帯内の成分）は、３２バンドの分析ＱＭＦバンク３７０へと入力され、第１の周波数帯のオーディオ信号１０５ａから例えば３２個の周波数サブバンド１０５32が生成される。周波数サブバンドオーディオ信号１０５32はパッチ生成器４１０へと入力され、生の信号スペクトル表現４２５（パッチ）が生成され、このスペクトル表現はＳＢＲツール４３０ａへと入力される。ＳＢＲツール４３０ａは、例えば、ノイズフロアを生成するためのノイズフロア計算ユニットを備えていてもよい。さらに、ＳＢＲツール４３０ａは、欠損している調音を再現してもよく、あるいは逆フィルタ処理の工程を実行してもよい。ＳＢＲツール４３０ａは、パッチ生成器４１０のＱＭＦスペクトルデータ出力について使用すべき公知のスペクトル帯域複製方法を実行してもよい。周波数ドメインにおいて使用されるパッチアルゴリズムは、例えば、周波数サブバンドドメイン内のスペクトルデータの単純なミラー又はコピーを利用することができる。
【００２７】
他方で、ＳＢＲデータ３７５（例えば、ＢＷＥ出力データ１０２を含む）はビットストリーム解析器３８０へと入力され、ビットストリーム解析器３８０はＳＢＲデータ３７５を分析して種々のサブ情報３８５を取得し、これらサブ情報を例えばハフマン復号化兼逆量子化ユニット３９０へと入力する。ハフマン復号化兼逆量子化ユニット３９０は、制御情報４１２とスペクトル帯域複製パラメータ１０２とを抽出し、パラメータ１０２はＳＢＲデータのあるフレーミング時間分解能を示す。制御情報４１２はパッチ生成器４１０を制御する。スペクトル帯域複製パラメータ１０２は、ＳＢＲツール４３０ａと包絡調整器４３０ｂとに入力される。包絡調整器４３０ｂは、生成されたパッチについて包絡を調整するように作動することができる。その結果、包絡調整器４３０ｂは、第２の周波数帯について調整済みの生信号１０５ｂを生成し、合成ＱＭＦバンク４４０へと入力する。合成ＱＭＦバンク４４０は、第２の周波数帯の成分１０５ｂと、周波数ドメインのオーディオ信号１０５32とを結合させる。合成ＱＭＦバンク４４０は、例えば、６４個の周波数帯を備えることができ、両方の信号（第２の周波数帯内の成分１０５ｂ及びサブバンドドメインのオーディオ信号１０５32）を結合させることにより、合成オーディオ信号１０５（例えば、ＰＣＭサンプルの出力；ＰＣＭ＝パルス符号変調）を生成する。
【００２８】
合成ＱＭＦバンク４４０は結合器を備えていてもよく、この結合器は周波数ドメインの信号１０５32と第２の周波数帯の成分１０５ｂとを結合させ、その後、時間ドメインへ変換してオーディオ信号１０５として出力する。任意ではあるが、当該結合器は周波数ドメインのオーディオ信号１０５を出力してもよい。
【００２９】
ＳＢＲツール４３０ａは従来型のノイズフロアツールを備えていてもよく、このツールはパッチされたスペクトル（生の信号スペクトル表現４２５）に追加的なノイズを加え、その結果、コア符号器３４０によって送信されたスペクトル成分１０５ａであって、かつ、第２の周波数帯の成分１０５ｂを合成するために使用されるスペクトル成分１０５ａが、図３に示されているような元の信号の第２の周波数帯１０５ｂに類似する調性特性(tonality property)を示すようにしてもよい。
【００３０】
図１ａは、第１のスペクトル帯域が第１のビット数で符号化され、第１のスペクトル帯域と異なる第２のスペクトル帯域が第２のビット数で符号化される帯域拡張システムにおける、オーディオ信号の帯域拡張データを計算するための装置を示す。第２のビット数は、第１のビット数よりも少ない。好ましくは、第１の周波数帯は低周波数帯であり、第２の周波数帯は高周波数帯である。しかし、第１の周波数帯及び第２の周波数帯が互いに異なるものの、低周波帯及び高周波帯ではない他の帯域拡張の方法も公知である。さらに、帯域拡張技術の重要な教示によれば、高周波帯が低周波帯よりもはるかに粗く符号化される。好適には、高周波帯に必要とされるビットレートは、低周波帯のためのビットレートと比較して少なくとも５０％削減され、さらに好適には、少なくとも９０％削減される。従って、第２の周波数帯のためのビットレートは、低帯域のためのビットレートの５０％か、あるいはそれ未満である。
【００３１】
図１ａに示す装置は、オーディオ信号のフレームのシーケンス（フレーム列）について、第２のスペクトル帯域のための帯域拡張パラメータ１１をフレーム毎に計算するための可制御帯域拡張パラメータ計算器１０を備えている。この制御可能な帯域拡張パラメータ計算器１０は、前記フレームのシーケンス中の１つのフレームに対し、制御可能な開始時刻を適用するように構成されている。
【００３２】
さらに、本発明の装置は、回線１３を介して図１ａの種々のモジュールへと送信されたオーディオ信号のある時間部分におけるスペクトル傾斜を検出するためのスペクトル傾斜検出器１２を備えている。スペクトル傾斜検出器は、オーディオ信号のスペクトル傾斜に依存して、当該オーディオ信号の１つのフレームのための開始時刻を可制御帯域拡張パラメータ計算器１０に対して送信するように構成されており、その結果、帯域拡張パラメータ計算器１０は、スペクトル傾斜検出器１２から送信された開始時刻を受信すると直ちに開始時間境界を適用する役割を果たす。
【００３３】
好適には、オーディオ信号のある時間部分のスペクトル傾斜の正負符号が、オーディオ信号の先行する時間部分におけるオーディオ信号のスペクトル傾斜の正負符号と異なるときに、スペクトル傾斜信号／開始時刻信号が出力される。さらに好適には、開始時刻信号は、スペクトル傾斜が負から正へと変化したときに発せられる。同様に、正のスペクトル傾斜から負のスペクトル傾斜へのスペクトル傾斜の変化が生じたときに、スペクトル傾斜検出器１２から帯域拡張パラメータ計算器１０へと停止時刻を送信することができる。しかしながら、停止時刻は、オーディオ信号のスペクトル傾斜の変化を考慮しなくても導出可能である。典型的には、該当のフレームの開始時刻から所定の時間期間が過ぎた時に、帯域拡張パラメータ計算器により自律的にフレームの停止時刻を設定することができる。
【００３４】
図１ａに示す好ましい実施の形態においては、ある時間部分から次の時間部分への信号全体のエネルギー変化を検出するために、オーディオ信号１３を分析する追加的な過渡検出器１４が設けられている。ある時間部分から次の時間部分への所定の最小エネルギー増加が検出されたとき、過渡検出器１４は、可制御帯域拡張パラメータ計算器１０に対して開始時刻信号を出力するように構成されている。その結果、帯域拡張パラメータ計算器１０は、帯域拡張パラメータ・データ・フレームのシーケンスにおける新たな帯域拡張パラメータフレームの開始時刻を設定する。
【００３５】
好適には、帯域拡張データを計算するための装置は、オーディオ信号の現時間部分が音楽信号であるか、スピーチ信号なのかを検出するための音楽／スピーチ検出器１５をさらに備えている。好ましくは、音楽信号の場合には、電力／演算資源を節約し、かつ非スピーチ信号において不必要で小さなフレームがもたらすビットレートの増加を回避するために、音楽／スピーチ検出器１５はスペクトル傾斜検出器１２を無効にする。この特徴は、処理資源が限られており、さらに重要なことには電力／電池の資源が限られている携帯用デバイスにおいて特に有用である。他方、音楽／スピーチ検出器１５は、オーディオ信号１３のスピーチ部分を検出すると、スペクトル傾斜検出器を有効にする。音楽／スピーチ検出器１５をスペクトル傾斜検出器１２に組み合わせることは、スペクトル傾斜の状況が主としてスピーチ部分において生じ、音楽部分においては生じる可能性が低いという点で、好都合である。たとえスペクトル傾斜の状況が音楽の部分において発生した場合でも、音楽がスピーチよりもはるかに良好なマスキング特性を有するという事実から、スペクトル傾斜の発生の見逃しはさほど重大な影響を及ぼさない。既に知られているとおり、歯擦音は、復号化されたスピーチの了解度(intelligibility)にとって重要であり、聞き手が受ける主観的な品質的印象にとって重要である。換言すると、スピーチの真正性は、スピーチの歯擦音部分の明瞭な再現に大きく関係している。しかしながら、この点は、音楽信号にとってはそれ程致命的ではない。
【００３６】
図１ｂの上側の時間ラインは、オーディオ信号の時間におけるある部分について、帯域拡張パラメータ計算器１０によって設定されるフレーミングを説明するものである。このフレーミングは、１６ａ〜１６ｄで示すように、歯擦音の検出がないフレーミングにおいて発生する複数の通常の境界を含む。さらに、このフレーミングは、本発明の歯擦音又はスペクトル傾斜の変化の検出に起因する複数のフレーム境界を含む。これらの境界は、１７ａ〜１７ｃに示す。さらに、図１ｂから明らかなように、フレームｉなどの特定のフレームにおけるフレーム開始時間は、フレームｉ−１、すなわち先行するフレームのフレーム停止時間と一致する。
【００３７】
図１ｂに記載の実施形態においては、フレームの通常の境界１６ａ〜１６ｄなどの停止時刻は、フレーム開始時刻後に所定の時間期間が経過した後に自動的に設定される。この期間の長さにより、歯擦音の検出がない帯域拡張パラメータのフレーミングのための時間分解能が決定される。
【００３８】
図１ｃに示すように、上述の時間分解能は、開始時刻信号が図１ａの過渡検出器１４からもたらされるか、又は図１ａのスペクトル傾斜検出器１２からもたらされるか、に基づいて設定することができる。図１ｃに示す実施形態における原則によれば、開始時刻信号がスペクトル傾斜検出器から受信されると直ちに、より高い時間分解能（図１ｂに示すフレーミングの開始時刻と停止時刻との間の時間期間が短い）が設定される。しかし、スペクトル傾斜検出器は何も検出しない一方で過渡検出器１４が過渡を実際に検出した場合には、この状況は、エネルギー増加だけが生じた一方でエネルギーシフトは生じていないことを意味する。そのような状況においては、自動的に設定されるフレームの停止時刻１０ｂは、開始時刻から時間的にさらに遠くなる。なぜなら、オーディオ信号中に歯擦音が存在せず、全く問題のない音楽信号又は他のオーディオ信号が存在していることが明白だからである。
【００３９】
ここで、過渡検出器又はスペクトル傾斜検出器に基づいて境界を設定することにより、符号化済信号のビットレートが増大することに注意すべきである。図１ｂのフレームが大きな長さを有する場合には、可能な限りの最低のビットレートが得られるだろう。しかし他方では、大きなフレーミングは帯域拡張パラメータデータの時間分解能を低くする。そこで、本発明は、新たな開始時刻（先行するフレームの停止時刻を意味する）を設定することが現実的に必要とされる場合に限り、この新たな開始時刻の設定を可能にする。加えて、現実の状況に応じて時間分解能を変化させることで、即ち、過渡が検出されたか否か、及び（例えば歯擦音によって引き起こされる）傾斜の変化が検出されたか否かに応じて時間分解能を変化させることで、フレーミングをさらに最適な方法で品質／ビットレートの条件に適合させることができ、その結果、上述の相反する２つの目標間の最適な妥協点に常に到達することができる。
【００４０】
図１ｂの下方に示す時間ラインは、スペクトル傾斜検出器１２によって実行される例示的な時間処理を示している。図１ｂの実施形態において、スペクトル傾斜検出器は、ブロック毎の方法で作動し、具体的には、スペクトル傾斜の状況に関して重複時間部分が検索されるような重複の方法で作動する。しかしながら、スペクトル傾斜検出器は、サンプルの連続的なストリームについても作動することができ、必ずしも図１ｂに示されているブロック毎の処理を加える必要はない。
【００４１】
好適には、通常のフレームの開始時刻は、スペクトル傾斜の変化の検出時間の少し前に設定される。しかしながら、可制御帯域拡張パラメータ計算器は、新たなフレーム境界を設定するに当たり、以下の条件下ではある程度の自由度を有している。その条件とは、過渡検出器によって検出された過渡の開始又はスペクトル傾斜検出器によって検出された歯擦音の開始が、通常のフレームのフレーム長に対し、時間においてフレームの最初から２５％の範囲内に位置し、さらに好適には、時間においてフレームの最初から１０％の範囲内に位置することが確実である場合であり、通常のフレームとは、スペクトル傾斜出力信号が取得されない場合に通常のフレームが設定されるフレーミングを意味する。
【００４２】
検出されたスペクトル傾斜の変化の少なくとも一部分が新しいフレーム内に位置し、前のフレーム内には位置しないことが確実である場合、さらに好適といえる。しかし、スペクトル傾斜の変化の所定の「開始部分」が先行するフレーム内に位置する状況が発生する可能性も有る。その場合でも、当該開始部分は、スペクトル傾斜変化の全体時間の１０％未満であることが好ましい。
【００４３】
図１ｂに示す実施形態においては、１つのスペクトル傾斜が各時間ゾーン１８ａ、１８ｂ及び１８ｃにおいて検出されており、当該スペクトル傾斜変化の「時刻」が時間ゾーン１８ａにおいて発生しているように設定される。このとき、可制御帯域拡張パラメータ計算器１０は、１つのフレームが時間ゾーン１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内の任意の時刻に設定されることを確実にする。この特徴により、帯域拡張パラメータ計算器１０は、特定の基本的なフレーミングが必要である場合に当該基本的フレーミングを保つことができる。但し、スペクトル傾斜変化のかなりの部分が当該開始時刻の後に位置すること、すなわち、前のフレーム内ではなく当該の新たなフレーム内に位置することが条件となる。
【００４４】
図２ａは負のスペクトル傾斜を有する信号のパワースペクトルを示す。負のスペクトル傾斜とは、スペクトルの下り勾配を意味する。この図とは対照的に、図２ｂは正のスペクトル傾斜を有する信号のパワースペクトルを示す。換言すると、図２ｂのスペクトル傾斜は上り勾配を有している。当然ながら、図２ａに示すスペクトル又は図２ｂに示すスペクトルなどの各スペクトルは、局所的には様々な様相を呈し、図示されたスペクトル傾斜とは異なる勾配を有することもある。
【００４５】
スペクトル傾斜を得るために、例えばパワースペクトルに対し直線を、この直線と現実のスペクトルとの間の差の二乗を最小にするなどしてフィットさせる方法がある。直線をスペクトルへとフィットさせる方法は、短時間スペクトルのスペクトル傾斜を計算するための方法の１つと言える。しかしながら、ＬＰＣ係数を使用してスペクトル傾斜を計算するのが好ましい。
【００４６】
非特許文献１は、スペクトル傾斜を計算するためのいくつかの方法を開示している。
【００４７】
１つの実例においては、スペクトル傾斜は、対数パワースペクトルへの最小二乗線形フィットの勾配として定義される。しかしながら、非対数パワースペクトルあるいは振幅スペクトル又は他の任意の種類のスペクトルへの線形フィットも、適用可能である。この点は、本発明において特に有効である。つまり、本発明の好ましい実施形態においては、スペクトル傾斜の正負符号、即ち、線形フィットの結果の勾配が正又は負のいずれであるかが、主たる興味の対象となる。本発明の好ましい実施形態においては、正負符号が考慮され、即ち、しきい値ゼロによるしきい判断が適用されるので、スペクトル傾斜の実際の値はあまり重要でない。しかしながら、他の実施形態においては、ゼロ以外のしきい値も同様に使用可能である。
【００４８】
スピーチの短時間スペクトルをモデル化するために、スピーチの線形予測符号化（ＬＰＣ）が使用される場合には、上述の対数パワースペクトルからではなく、ＬＰＣモデルパラメータから直接的にスペクトル傾斜を計算する方が、より効率的な演算となる。図２ｃは、ｎ次の全極対数パワースペクトルに対応するケプストラム係数ｃkについての方程式を示す。この式においては、ｋは整数の次数であり、ｐnは、ＬＰＣフィルタのｚドメインの伝達関数Ｈ（ｚ）の全極表現におけるｎ番目の極である。図２ｃ内の２番目の式は、ケプストラム係数に関するスペクトル傾斜である。具体的には、ｍはスペクトル傾斜であり、ｋ及びｎは整数であり、ＮはＨ（ｚ）の全極モデルの最も高次の極である。図２ｃ内の３番目の式は、Ｎ次のＬＰＣフィルタの対数パワースペクトルＳ（ω）を定義している。Ｇはゲイン定数であり、αkは線形予測係数であり、ωは２×π×ｆに等しく、ここでｆは周波数である。図２ｃの最下の式は、ＬＰＣ係数αkの関数としてケプストラム係数を直接もたらす。次に、当該ケプストラム係数ｃkがスペクトル傾斜を計算するために使用される。一般に、この方法は、ＬＰＣ多項式を因数分解して極の値を取得し、極の方程式を使用してスペクトル傾斜を解く方法よりも演算効率が高い。上述の方法でＬＰＣ係数αkを計算した後、図２ｃの１番下の式を使用してケプストラム係数ｃkを計算することができ、次に、図２ｃの１番目の式を使用して当該ケプストラム係数から極ｐnを計算することができる。その後、この極に基づき、図２ｃの２番目の式に定義されるように、スペクトル傾斜ｍを計算することができる。
【００４９】
一次のＬＰＣ係数α1は、スペクトル傾斜の正負符号について良好な概算値を得るために十分であることが明らかになっている。従って、α1はｃ1の良好な概算値となる。また、ｃ1はｐ1の良好な概算値となる。ｐ1がスペクトル傾斜ｍについての式に挿入されるとき、図２ｃの２番目の式のマイナス符号に起因して、スペクトル傾斜ｍの符号は、図２ｃのＬＰＣ係数の定義における最初のＬＰＣ係数α1の符号の逆になることが明らかである。
【００５０】
図３は、ＳＢＲ符号器システムにおけるスペクトル傾斜検出器１２を示している。具体的には、スペクトル傾斜検出器１２は、ＳＢＲ関連のパラメータデータのフレームの開始時刻を適用するために、包絡データ計算器及び他のＳＢＲ関連モジュールを制御する。図３は、分析ＱＭＦバンク３２０をも含み、この分析ＱＭＦバンクは、ＳＢＲパラメトリックデータのサブバンド毎の計算を実行するために、好適には高い帯域である第２の周波数帯を所定数のサブバンド（例えば３２個のサブバンド）へと分解する。好ましくは、スペクトル傾斜検出器は、図２ｃにおいて説明したように、一次のＬＰＣ係数のみを取得する簡易なＬＰＣ分析を実行する。他の場合には、スペクトル傾斜検出器１２は、入力信号のスペクトル分析を実行し、例えば線形フィット又は他の任意のスペクトル傾斜計算方法を使用して、スペクトル傾斜を計算しても良い。概して、周波数分解に関するスペクトル傾斜検出器の分解能は、ＱＭＦバンク３２０の周波数分解能よりも低いことが好ましい。他の実施形態においては、スペクトル傾斜検出器１２は、図２ｃにおいて上述したような一次のＬＰＣ係数α1だけを計算する方法など、いかなる種類の周波数分解をも実行しない場合もある。
【００５１】
他の実施形態においては、スペクトル傾斜検出器は、一次のＬＰＣ係数を計算するだけでなく、三次又は四次までのＬＰＣ係数など、いくつかの低次のＬＰＣ係数をも計算するように構成される。そのような実施の形態においては、スペクトル傾斜が高い精度で計算されるため、勾配が負から正へと変化したときに新たなフレームの開始信号を発するだけでなく、スペクトル傾斜が、非常に調性のある信号のような負の大きな値から同じ負の小さな値（絶対値）へと変化したときにも、新たなフレームを開始させることが好ましい。さらに、停止時刻に関しては、スペクトル傾斜が大きな正の値から小さな正の値へと変化したときに、フレームの終了を計算することが好ましい。なぜなら、このような変化は、信号の特性が歯擦音から非歯擦音へと変化したという兆候であり得るからである。スペクトル傾斜の計算方法にかかわらず、フレーム開始時刻は、符号の変化によって検出することができるだけでなく、その方法に代えて、あるいはそれに加えて、所定の時間期間における傾斜値の、ある決定しきい値を超える変化によっても検出することができる。
【００５２】
正負符号を用いた実施形態においては、決定しきい値とは、傾斜値におけるゼロという絶対しきい値であり、傾斜値の変化を用いた実施形態においては、決定しきい値とは、傾斜の変化を示す１つのしきい値である。この１つのしきい値の計算は、傾斜関数の時間に関する一次導関数を計算することで得られる関数に対して、絶対しきい値を適用することによって実行することもできる。このとき、スペクトル傾斜検出器は、オーディオ信号の当該時間部分のスペクトル傾斜値と、オーディオ信号の先行する時間部分におけるオーディオ信号のスペクトル傾斜値との間の差分値が、ある所定のしきい値よりも大きい場合に、フレームの開始時刻を信号出力するように構成される。前記差分値とは、（例えば負の差分値のための）絶対値であってもよく、又は（例えば正の差分値のための）符号を有する値であってもよい。この実施形態においては、所定のしきい値はゼロではない。
【００５３】
図３及び図４において説明したように、帯域拡張パラメータ計算器１０は、スペクトル包絡パラメータを計算するように構成される。しかしながら、他の実施形態においては、帯域拡張パラメータ計算器は、ＭＰＥＧ４の帯域拡張の部分から知られるとおり、ノイズフロアパラメータ、逆フィルタ処理パラメータ、及び／又は欠損している調音パラメータをさらに計算することが好ましい。
【００５４】
基本的には、フレームの停止時刻は、スペクトル傾斜検出器の出力信号に応答して設定するか、又は、スペクトル傾斜検出器の出力信号から独立したイベントに応答して設定することが好ましい。帯域拡張パラメータ計算器が使用する、フレームの停止時刻を信号出力するためのイベントとは、例えば、当該フレームの開始時刻に対して時間的に一定期間だけ後となる時刻の発生である。図１ｃで説明したように、この一定の時間期間は短くても長くてもよい。この一定の時間期間が長い場合、時間分解能が低いことを意味し、この一定の時間期間が短い場合、時間分解能が高いことを意味する。好適には、過渡検出器１４が過渡を信号出力した場合には、長い時間期間が設定される一方で、低い時間分解能が適用される。従って、この実施形態においては、開始時刻に対して時間的に後の一定の時間期間は、開始時刻信号がスペクトル傾斜検出器によって出力される他の場合よりも長くなる。開始時刻がスペクトル傾斜検出器によって出力された場合には、スピーチ信号に歯擦音部分が存在し、従って高い時間分解能が必要であることを意味しているので、前記一定の時間期間は、フレームの開始時刻が図１ａの過渡検出器１４によって知らされた場合に比べ、短くなるように設定される。
【００５５】
他の実施形態においては、スペクトル傾斜検出器は、スピーチ中の歯擦音を検出するために、言語学的情報を基礎とすることができる。例えば、スピーチ信号に国際音標スペリングなどのメタ情報が組み合わせられている場合、このメタ情報を分析することで、スピーチ部分の歯擦音の検出が同様に可能となるだろう。この方法では、オーディオ信号のメタデータ部分が分析される。
【００５６】
本発明の装置のいくつかの態様を説明したが、上述の態様は、それぞれ対応する方法の説明でもあることは明らかであり、各々のブロック又は装置は、本発明の方法に係る各ステップ又はステップの特徴に相当する。同様に、本発明の方法に係る各ステップの説明における態様も、対応するブロックあるいは項目、又は対応する装置の特徴の説明でもある。
【００５７】
一定の実施条件に依るが、本発明の実施例は、ハードウエアにおいてもソフトウエアにおいても実現可能である。その実施の形態は、その中に格納される電子的に読出し可能な制御信号を有し、本発明の方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働する（あるいは協働できる）デジタル記憶媒体、例えば、フレキシブルディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリなどのデジタル記憶媒体を使用して実行することができる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができ、電子的に読み取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【００５９】
一般に、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実現することができ、プログラムコードは、当該コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で作動するときに、前記方法のうちの１つを実行するように作動することができる。プログラムコードは、例えば、機械読取が可能なキャリアに格納されていてもよい。
【００６０】
本発明の他の実施形態は、機械読取が可能なキャリアに記憶された、前記方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。
【００６１】
換言すれば、本発明の実施形態は、コンピュータ上で実行されたときに本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するためのプログラムコードを有しているコンピュータプログラムである。
【００６２】
本発明の他の実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムが記録されてなるデータキャリア（あるいは、デジタル記憶媒体又はコンピュータ読取り可能な媒体）である。
【００６３】
本発明のさらに他の実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムを表現するデータストリーム又は信号のシーケンスである。データストリーム又は信号のシーケンスは、例えばインターネット経由等のデータ通信接続によって伝送されるように構成することが可能である。
【００６４】
本発明のさらに他の実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するよう構成又は適用された、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスなどの処理手段を含む。
【００６５】
本発明のさらに他の実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【００６６】
本発明のいくつかの実施の形態においては、プログラム可能な論理デバイス（例えば、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ）を、本明細書に記載の方法の機能の一部又はすべてを実行するために使用することができる。いくつかの実施の形態においては、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイが、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するために、マイクロプロセッサと協働することが可能である。一般に、これらの方法は、好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。
【００６７】
上述した実施の形態は、あくまでも本発明の原理の単なる例示にすぎない。本明細書に記載した構成及び詳細について、修正及び変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。従って、本発明は、以下に添付する特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定されるものであり、本明細書に実施形態の説明及び解説の目的で提示した具体的詳細によって限定されるものではない。
【図１ａ】
2011501225.tif 000003
【図１ｂ】
2011501225.tif 000004
【図１ｃ】
2011501225.tif 000005
【図２ａ】
2011501225.tif 000006
【図２ｂ】
2011501225.tif 000007
【図２ｃ】
2011501225.tif 000008
【図３】
2011501225.tif 000009
【図４】
2011501225.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月26日(2010.4.26)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
帯域拡張システムにおける、オーディオ信号の帯域拡張データを計算するための装置であって、第１の周波数帯が第１のビット数で符号化（３４０）され、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯が第２のビット数で符号化（２１０）され、前記第２のビット数は前記第１のビット数よりも少ない、装置において、
前記オーディオ信号のフレームのシーケンスについて、フレーム毎に前記第２の周波数帯のための帯域拡張パラメータを計算する可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）であって、前記フレームが制御可能な開始時刻を有する、可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）と、
前記オーディオ信号のある時間部分についてスペクトル傾斜を検出するスペクトル傾斜検出器（１２）であって、前記オーディオ信号の前記スペクトル傾斜に応じて前記フレームの開始時刻を信号出力するスペクトル傾斜検出器（１２）と、を備えたことを特徴とする装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記スペクトル傾斜検出器（１２）が、前記時間部分のＬＰＣ分析を実行して、一次以上の低次のＬＰＣ係数を推定し、この一次以上の低次のＬＰＣ係数を分析して、前記オーディオ信号の前記時間部分が正又は負のいずれのスペクトル傾斜を有しているかを判断する、請求項１又は２に記載の装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）は、前記第２の周波数帯のオーディオ信号に対して或る周波数分解能を用いた周波数選択的処理（３２０）を実行し、
前記スペクトル傾斜検出器（１２）は、前記時間部分を時間ドメインにおいて処理するか、又は前記可制御帯域拡張パラメータ計算器（１０）によって使用された前記周波数分解能よりも低い周波数分解能を用いた周波数選択的な方法で処理する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
オーディオ信号の現時間部分が音楽信号であるかスピーチ信号であるかを検出するためのスピーチ／音楽検出器（１５）をさらに備え、
前記スピーチ／音楽検出器は、前記オーディオ信号のスピーチ部分において前記スペクトル傾斜検出器（１２）を有効にし、前記オーディオ信号の音楽部分において前記スペクトル傾斜検出器（１２）を無効にする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
帯域拡張システムにおけるオーディオ信号の帯域拡張データを計算する方法であって、第１の周波数帯が第１のビット数で符号化（３４０）され、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯が第２のビット数で符号化（２１０）され、前記第２のビット数が前記第１のビット数よりも少ない、方法において、
前記オーディオ信号のフレームのシーケンスについて、フレーム毎に前記第２の周波数帯の帯域拡張パラメータを計算（１０）するステップであって、前記フレームが制御可能な開始時刻を有する、ステップと、
前記オーディオ信号のある時間部分についてスペクトル傾斜を検出（１２）し、前記オーディオ信号のスペクトル傾斜に応じて前記フレームの開始時刻を信号出力するステップと、を含む方法。
【手続補正６】
【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】
上述の構成において、符号器３００は、（ＬＰフィルタ３３０において）オーディオ信号１０５をダウンサンプリングしてコア周波数帯１０５ａ内の成分を生成し、これらの成分はＡＡＣコア符号器３４０へと入力される。ＡＡＣコア符号器３４０は、コア周波数帯内のオーディオ信号を符号化し、符号化済の信号３５５をビットストリーム・ペイロード・フォーマッタ３５０へと送信する。このフォーマッタ３５０の中では、コア周波数帯の符号化済オーディオ信号３５５がＳＢＲデータ３７５へと加えられ、符号化済オーディオストリーム３４５（ビットストリーム）が形成される。他方で、オーディオ信号１０５は分析ＱＭＦバンク３２０によって分析され、分析ＱＭＦバンクの高域通過フィルタは高周波数帯１０５ｂの周波成分を抽出し、この信号は包絡データ計算器２１０へと入力され、ＳＢＲデータ３７５が生成される。例えば、６４個のサブバンドを有するＱＭＦバンク３２０が、入力信号のサブバンドフィルタ処理を実行する。フィルタバンクからの出力（すなわち、サブバンドサンプル）は複素数値であり、従って、通常のＱＭＦバンクに比べて係数２でオーバーサンプリングされている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図１ｃに示すように、上述の時間分解能は、開始時刻信号が図１ａの過渡検出器１４からもたらされるか、又は図１ａのスペクトル傾斜検出器１２からもたらされるか、に基づいて設定することができる。図１ｃに示す実施形態における原則によれば、開始時刻信号がスペクトル傾斜検出器から受信されると直ちに、より高い時間分解能（図１ｂに示すフレーミングの開始時刻と停止時刻との間の時間期間が短い）が設定される。しかし、スペクトル傾斜検出器は何も検出しない一方で過渡検出器１４が過渡を実際に検出した場合には、この状況は、エネルギー増加だけが生じた一方でエネルギーシフトは生じていないことを意味する。そのような状況においては、自動的に設定されるフレームの停止時刻１６ｂは、開始時刻から時間的にさらに遠くなる。なぜなら、オーディオ信号中に歯擦音が存在せず、全く問題のない音楽信号又は他のオーディオ信号が存在していることが明白だからである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図１ｂに示す実施形態においては、１つのスペクトル傾斜が各時間ゾーン１８ａ、１８ｂ及び１８ｃにおいて検出されており、当該スペクトル傾斜変化の「開始時刻」が時間ゾーン１８ａにおいて発生しているように設定される。このとき、可制御帯域拡張パラメータ計算器１０は、１つのフレームが時間ゾーン１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内の任意の時刻に設定されることを確実にする。この特徴により、帯域拡張パラメータ計算器１０は、特定の基本的なフレーミングが必要である場合に当該基本的フレーミングを保つことができる。但し、スペクトル傾斜変化のかなりの部分が当該開始時刻の後に位置すること、すなわち、前のフレーム内ではなく当該の新たなフレーム内に位置することが条件となる。
【国際調査報告】
2011501225.tif 000011
2011501225.tif 000012
2011501225.tif 000013