(57)【要約】【課題】拡張された帯域幅を有する音響信号を提供すること。【解決手段】拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法であって、上部周波数において受信した音響信号を拡張する上部拡張信号を提供することを含み、該上部拡張信号を提供することは、シフトされた信号を取得するために、所定のシフティング周波数値だけ、該受信した音響信号を、少なくとも所定の下部周波数値より上に、および／または所定の上部周波数値より下にシフトすることを含む、方法。【選択図】図１
2008176328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法であって、
上部周波数において受信した音響信号を拡張する上部拡張信号を提供することを含み、該上部拡張信号を提供することは、シフトされた信号を取得するために、所定のシフティング周波数値だけ、該受信した音響信号を、少なくとも所定の下部周波数値より上に、および／または所定の上部周波数値より下にシフトすることを含む、方法。
【請求項２】
前記シフトするステップは、前記受信した音響信号をハイパスフィルタリングに先行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シフトするステップは、前記シフトされた信号のハイパスフィルタリングが続くことによって、フィルタされてシフトされた信号を取得する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記シフトされた信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタのカットオフ周波数は、前記所定のシフティング周波数値を加えた、前記受信した音響信号をフィルタリングするハイパスフィルタのカットオフ周波数に一致する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記受信した音響信号のハイパスフィルタリングおよび／または前記シフトされた信号のハイパスフィルタリングは、帰納フィルタ、特にチェビシェフフィルタおよび／またはバターワースフィルタを用いて行われる、請求項２〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記シフトするステップは、前記受信した音響信号のコサイン変調を行うことを含む、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記受信した音響信号と前記上部拡張信号との重みづけられた合計を提供することによって、該受信した音響信号と該上部拡張信号とを組み合わせることをさらに含む、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記重みづけられた合計の重みは、時間依存する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記上部拡張信号は、第１の因数を用いて重みづけられ、該第１の因数は、前記受信した音響信号の、推定された信号対ノイズ比の関数である、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の因数は、前記受信した音響信号の前記推定された信号対ノイズ比の単調増加関数である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記上部拡張信号は、第２の因数を用いて重みづけられ、該第２の因数は、該上部拡張信号における推定されたノイズレベルの関数である、請求項７〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の因数は、前記上部拡張信号における前記推定されたノイズレベルの単調減少関数である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記推定された信号対ノイズ比および／または前記推定されたノイズレベルは、それぞれの短時間信号パワーに基づいて推定される、請求項７〜請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記上部拡張信号は、第３の因数を用いて重みづけられ、該第３の因数は、前記受信した音響信号の推定された信号レベル対前記上部拡張信号の推定された信号レベルの比に基づいて制御される、請求項７〜請求項１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第３の因数は、前記受信した音響信号の前記推定された信号レベル対前記上部拡張信号の前記推定された信号レベルの前記比の、単調増加関数である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記受信した音響信号は、現在の時間において、および該現在の時間から１つの時間ステップを引いた時間において、前記受信した音響信号の重みづけられた合計を提供することによって重みづけられる、請求項７〜請求項１５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記現在の時間において、および前記現在の時間から１つの時間ステップを引いた時間において、前記受信した音響信号の前記重みづけられた合計の重みは、該受信した音響信号の推定された信号対ノイズ比の関数および／または前記上部拡張信号において推定されたノイズレベルの関数である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
下部周波数において前記受信した信号を拡張させるための下部拡張信号を提供することをさらに含む、請求項１〜請求項１７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記下部拡張信号を提供することは、前記受信した音響信号に、非線形で、特に２次式の特性を適用することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
非線形特性は、時間依存する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
非線形特性を適用することの後に、前記結果的に生じる信号を帯域通過フィルタリングすることが続く、請求項１９または請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記受信した音響信号と前記下部拡張信号との重みづけられた合計を提供することによって、該受信した音響信号と該下部拡張信号とを組み合わせることをさらに含む、請求項１８〜請求項２１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記下部拡張信号は、第４の因数を用いて重みづけられ、該第４の因数は、前記受信した音響信号の、推定された信号対ノイズ比の関数である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
コンピュータ上でランされるときに、請求項１〜請求項２３のうちの１項の前記方法の前記ステップを行う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取り可能媒体を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項２５】
拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する装置であって、
上部周波数において受信した音響信号を拡張させるために上部拡張信号を提供する手段を含み、該上部拡張信号を提供する該手段は、シフトされた信号を取得するために所定のシフティング周波数値だけ、該受信した音響信号を、少なくとも所定の下部周波数値より上に、および／または所定の上部周波数値より下にシフトするように構成される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号、特に拡張帯域幅を有する音声信号を提供する方法および装置に向けられる。
【背景技術】
【０００２】
アナログまたはデジタルの信号経路を介して送信された音響信号は、通常は、信号経路が制限された帯域幅のみを有し、その結果として、送信された音響信号は元々の信号とは大いに異なるという欠点を有する。例えば、従来の電話接続の場合において、８ｋＨｚのサンプリングレートが用いられ、４ｋＨｚの最大信号帯域幅をもたらす。オーディオＣＤの場合と比較して、音声およびオーディオの質は、かなり低減される。
【０００３】
さらに、多くの種類の送信が、さらなる帯域幅の制限を示す。アナログ電話接続の場合において、３００Ｈｚから３．４ｋＨｚの間の周波数のみが送信される。その結果として、３．１ｋＨｚの帯域幅のみが利用可能である。
【０００４】
例えば、音声信号の場合において、高周波数を欠くために、分りやすさが低減されるという結果を招く。さらに、低周波数の成分が無いために、音声の質が低減される。
【０００５】
原理的には、電話接続の帯域幅は、（ブロードバンドコーデックと呼ばれる）ブロードバンドまたはワイドバンドのデジタルコーディングおよびデコーディング方法を用いることによって増加し得る。しかし、そのような場合において、送信器および受信器の両方が、対応するコーディングおよびデコーディング方法をサポートしなくてはならず、これらは、新たな規格の実装を要求する。
【０００６】
代替的に、例えば非特許文献１または非特許文献２に記述されたような、帯域幅拡張のためのシステムが用いられ得る。これらのシステムは、受信器側にのみ実装され、現存する電話接続は、変更される必要がない。これらのシステムにおいて、小さな帯域幅を有する入力信号の欠けている周波数成分が推定され、入力信号に加えられる。該構造、およびそのような最新技術の帯域幅拡張システムにおける対応する信号の流れの実施例が、図８において例証される。概して、欠けている周波数成分は、ブロックごとに再合成される。
【０００７】
ブロック８０１において、デジタル化されたフォームの入力または受信した信号ｘ（ｎ）は、スペクトルのベクトル
【０００８】
【数１】
2008176328.tif 000003
を取得するように分析フィルタバンクによって処理される。ここで、変数ｎは、時間を意味する。この図において、入力信号ｘ（ｎ）は、サンプリングレートを増加させることによって、既に所望の帯域幅に変換されたと過程される。この変換ステップにおいて、例えば適当なアンチエイリアシングまたはアンチイメージングのフィルタリングエレメントを用いることによって達成され得る追加の周波数成分は、何も生成されない。送信された信号を修正しないために、帯域幅拡張は、欠けている周波数範囲内のみで行われる。送信方法に応じて、拡張は、低周波数（例えば、０〜３００Ｈｚ）および／または高周波数（例えば、３４００Ｈｚ〜所望のサンプリングレートの半分）の範囲に関係する。
【０００９】
ブロック８０２において、ナローバンドスペクトルのエンベロープが、ナローバンド信号から抽出され、該ナローバンド信号は、例えば電話チャネルの帯域幅制限によって制限される。非線形のマッピングを介して、対応するブロードバンドエンベロープは、ナローバンドエンベロープから推定される。マッピングは、例えばコードブックの組（非特許文献３を参照されたい）またはニューラルネットワーク（非特許文献４を参照されたい）に基づいている。これらの方法において、コードブックのエントリまたは新たなネットワークの重みは、大型のプロセッサおよびメモリリソースを必要とするトレーニング方法を用いて生成される。
【００１０】
さらに、ブロック８０３において、スペクトルがフラットなエンベロープを有するブロードバンドまたはワイドバンドの励起信号
【００１１】
【数２】
2008176328.tif 000004
が、ナローバンド信号から生成される。この励起信号は、ボーカルコード（ｖｏｃａｌ  ｃｈｏｒｄ）に隠れて直接的に記録される信号に対応する。すなわち励起信号は、発声（ｖｏｉｃｉｎｇ）およびピッチについての情報を含むが、形態および構造または一般的なスペクトルの形状についての情報は含まない（例えば、非特許文献５を参照）。
【００１２】
故に、例えば音声信号などの完全な信号を抽出するために、励起信号は、スペクトルのエンベロープを用いて重みづけされなくてはならない。励起信号の生成のために、例えば双方向の整流またはスクエアリングなどの非線形特性（非特許文献６を参照）が用いられ得る。帯域幅拡張のために、励起信号
【００１３】
【数３】
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が、ブロック８０４におけるエンベロープを用いて、スペクトルで着色される。
【００１４】
その後に、拡張のために用いられるスペクトルの範囲が、ブロック８０６において帯域停止フィルタを用いて抽出され、信号スペクトル
【００１５】
【数４】
2008176328.tif 000006
をもたらす。該帯域停止フィルタは、例えば２００Ｈｚ〜３７００Ｈｚの範囲において有効であり得る。
【００１６】
受信した信号のスペクトル
【００１７】
【数５】
2008176328.tif 000007
は、ブロック８０５において補足帯域通過フィルタを通過する。次いで、信号の成分
【００１８】
【数６】
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および
【００１９】
【数７】
2008176328.tif 000009
が、拡張された帯域幅を有するスペクトル
【００２０】
【数８】
2008176328.tif 000010
を取得するために加えられる。ブロック８０７において、異なるスペクトルが、合成フィルタバンクにおいて再び集められることによって、拡張された帯域幅を有する出力信号ｙ（ｎ）をもたらす。
【００２１】
該システムにおいて、追加の要素が存在し得、例えば、プリエンファシス（ｐｒｅ−ｅｍｐｈａｓｉｓ）および／またはデエンファシス（ｄｅ−ｅｍｐｈａｓｉｓ）のステップを行い、あるいは、スペクトル
【００２２】
【数９】
2008176328.tif 000011
および
【００２３】
【数１０】
2008176328.tif 000012
のパワーを適合する。多くの場合において、信号プロセッシングは、サブ帯域または周波数ドメイン内において行われる。
【００２４】
先行技術のシステムにおいて、信号パラメータ、例えば基本的な音声周波数、平均電力、スペクトルのエンベロープなどは、サンプリング値の全ブロックに対して決定される。少なくとも１つのブロックに対して、これらのパラメータは、変化しないままである。これらのパラメータから、拡張信号およびブロードバンドのスペクトルエンベロープが生成される。最後のステップにおいて、５０〜７５パーセントのオーバーラップを有する、続いて起こるブロックが結合され、スペクトルで拡張された出力信号が生成される。これは、約２０ｍｓという全ブロックの長さの場合において、約５〜１０ｍｓの一般的なブロックオフセットをもたらす。
【００２５】
これは、強く変化する音声信号の通過の場合において、多大なアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）が発生するという結果を有する。さらに、ブロックプロセッシングのために、遅延が信号経路に挿入される。特に、ハンズフリーシステムの場合において、トランスミッタ経路も、遅延した信号プロセッシングを示す。そのような場合において、これらの遅延の合計は、ＥＴＳＩ（非特許文献７）またはＩＴＵ（非特許文献８）によって提案される最大値よりも大きな、全体的な遅延値をもたらす。特に、固定式に取り付けられた電話またはハンズフリーシステムに対して、追加の信号プロセッシングによる最大の遅延は、２ｍｓであるべきである。しかし、これは、上述の先行技術のシステムでは達成され得ない。
【非特許文献１】Ｐ．Ｊａｘ、「Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｓｉｇｎａｌｓ：  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｂｏｕｎｄｓ」、Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ、Ａａｃｈｅｎ、ドイツ、２００２年
【非特許文献２】Ｅ．ＬａｒｓｅｎおよびＲ．Ｍ．Ａａｒｔｓ、「Ａｕｄｉｏ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ」、Ｗｉｌｅｙ、Ｈｏｂｏｋｅｎ、ＮＪ、ＵＳＡ、２００４年
【非特許文献３】Ｊ．ＥｐｐｓおよびＷ．Ｈ．Ｈｏｌｍｅｓ、「Ａ  Ｎｅｗ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｄｅｄ  Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ  Ｓｐｅｅｃｈ」、ＩＥＥＥ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｉｎｇ、Ｃｏｎｆｅｒｎｅｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、ｐｐ１７４−１７６，１９９９年６月
【非特許文献４】Ｊ．−Ｍ．ＶａｌｉｎおよびＲ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ、「Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ  Ｓｐｅｅｃｈ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｂｉｔ−Ｒａｔｅ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ」、ＩＥＥＥ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｉｎｇ、Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、ｐｐ１３０−１３２、２０００年９月
【非特許文献５】Ｂ．ＩｓｅｒおよびＧ．Ｓｃｈｍｉｄｔ、「Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ  Ｓｐｅｅｃｈ」、ＥＵＲＡＳＩＰ  Ｎｅｗｓｌｅｔｔｅｒ、１６巻、２版、ｐｐ２−２４、２００５年６月
【非特許文献６】Ｕ．Ｋｏｒｎａｇｅｌ、「Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｗｉｄｅｎｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  ｆｏｒ  Ｔｅｅｌｐｈｏｎｅ−Ｂａｎｄ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ」、ＩＷＡＥＮＣ  ’０１、Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、ｐｐ２１５−２１８、２００１年９月
【非特許文献７】ＥＴＳ  ３００  ９０３（ＧＳＭ  ０３．５０）、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｌａｎｎｉｎｇ  Ａｓｐｅｃｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＧＳＭ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｌａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＬＭＳ）Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＴＳＩ、フランス、１９９９年）
【非特許文献８】ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  Ｇ．１６７、「Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ−Ａｃｏｕｓｉｔｉｃ  Ｅｃｈｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ」、ヘルシンキ、フィンランド、１９９３年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
従って、本発明の根本的な目的は、拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法および装置を提供することであり、本発明において、上の欠点が克服され、特に信号の遅延が低減される。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
この目的は、請求項１に記載の方法および請求項２５に記載の装置によって達成される。
【００２８】
従って、本発明は、上部周波数において受信した音響信号を拡張するための上部拡張信号を提供することを含む、拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法を提供し、上部拡張信号を提供することは、シフトされた信号を取得するために、所定のシフティング周波数値によって、所定の下部周波数値の少なくとも上に、および／または所定の上部周波数の下に受信した音声信号をシフトすることを含む。
【００２９】
拡張信号が、受信した音響信号のシフティングに基づいて、すなわち受信した信号のシフトされたコピーを提供することによって提供される際に、ブロックベースの信号プロセッシングは、必要ではない。従って、信号プロセッシングの間に発生する遅延は、上のブロックベースのプロセッシングの場合と比較すると、低減される。
【００３０】
上部拡張信号を取得するために、その最大限の範囲にわたって受信した音響信号が、シフトされ得る。あるいは、所定の下部周波数値より上および／または所定の上部周波数値より下で受信した音響信号の意味で、受信した音響信号の一部のみが、シフトされ得る。
【００３１】
上記において、用語「上部周波数において」は、必ずしも所定の周波数範囲を意味するのではなく、むしろ、受信した音響信号が、該受信した音響信号の、上部周波数範囲にある周波数において、および／または該周波数範囲の上にある周波数において拡張または補完されることを示す。
【００３２】
原理的には、取得された、シフトされた信号は、上部拡張信号として取られ得る。しかし、シフトされた信号の追加のプロセッシングも、可能である。所定のシフティング周波数値は、シフトされた信号が、受信した音響信号を補完するために適している周波数範囲をカバーするように選択され得る。
【００３３】
受信した音響信号は、デジタル信号であり得、またはデジタル化され得る。
【００３４】
上述の方法において、シフトするステップは、受信した音響信号のハイパスフィルタリングに先行され得る。
【００３５】
これは、受信した音響信号をシフトすることからもたらされる信号が、受信した音響信号とオーバーラップすることを避けるために、特に有用である。そのようなハイパスフィルタリングを行うことによって、受信した音響信号は、ハイパスフィルタのカットオフ周波数である所定の下部周波数の上にまでのみ、シフトされる。故に、シフトされた信号と受信した音響信号とのオーバーラップは、避けられ得る。
【００３６】
上述の方法において、シフトするステップに、シフトされた信号のハイパスフィルタリングが続くことによって、フィルタされた、シフトされた信号を取得し得る。
【００３７】
そのような、続いて起こるハイパスフィルタリングは、最初に受信した音響信号とオーバーラップする、シフトされた信号の成分が、除去されることをさらに保証する。フィルタされた、シフトされた信号は、上部拡張信号として取られ得る。しかし、フィルタされた、シフトされた信号の追加のプロセッシングもまた、可能である。
【００３８】
シフトされた信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタのカットオフ周波数は、所定のシフティング周波数値を加えた、受信した音響信号をフィルタリングするハイパスフィルタのカットオフ周波数に一致し得る。これは、シフトされた信号と受信した音響信号とのオーバーラップを避けるために、特に有用な選択である。
【００３９】
上述した方法において、受信した音響信号のハイパスフィルタリングおよび／またはシフトされた信号のハイパスフィルタリングは、帰納フィルタ、特にチェビシェフフィルタおよび／またはバターワースフィルタを用いて行われ得る。
【００４０】
これらのＩＩＲフィルタは、ハイパスフィルタの効果的な実装を可能にする。
【００４１】
シフトするステップは、受信した音響信号のコサイン変調を行うことを含み得る。そのような変調は、受信した音響信号の効果的で信頼できるシフティングをもたらす。
【００４２】
コサイン変調は、変調関数、すなわち引数としてシフティング周波数および時間変数の積を有するコサイン関数を用いて受信した音響信号の乗算を行うことによって取得される。
【００４３】
コサイン変調は、信号が正および負の両方の周波数方向にシフトされることをもたらすので、コサイン変調を行う前および後の、受信した音響信号のハイパスフィルタリングは、特に有利である。
【００４４】
上述の方法は、受信した音響信号と上部拡張信号との重みづけられた合計を提供することによって、受信した音響信号と上部拡張信号とを組み合わせることをさらに含み得る。
【００４５】
このようにして、拡張された帯域信号を有する音響信号は、特に上部周波数に関連して最終的に取得される。上部拡張信号は、例えば、上述されたように、シフトされた信号、またはフィルタされた、シフトされた信号であり得る。
【００４６】
重みづけられた合計の重みは、時間依存であり得る。これは、結果生じる信号の質を向上させ、アーティファクトの発生を低減させる。
【００４７】
上部拡張信号は、第１の因数を用いて重みづけられ得、該第１の因数は、受信した音響信号の推定された信号対ノイズ比の関数である。
【００４８】
信号対ノイズ比（ＳＮＲ）は、受信した音響信号が、所望の信号、特に音声信号を含むか否かを決定するために適している変数である。このようにして、減衰または増幅が、所望の信号が、受信した音響信号に存在するか否かに応じた重みづけを介して達成され得る。推定された信号対ノイズ比は、受信した音響信号の、および可能性としてはハイパスフィルタされた受信した音響信号の、絶対値の一次のＩＩＲ平滑化を介する、ノイズレベルの絶対値またはモジュラスの推定に基づき得る。
【００４９】
特に、第１の因数は、受信した音響信号の推定された信号対ノイズ比の単調増加関数であり得る。このようにして、受信した音響信号が、音声成分が全く存在しない信号の一部に一致する小さな信号対ノイズ比を示す場合には、上部拡張信号の減衰が行われる。受信した音響信号が、より大きな信号対ノイズ比を示す場合には、上部拡張信号の減衰は、低減され、可能性としては、ゼロ減衰にまで低減される。
【００５０】
上部拡張信号は、第２の因数を用いて重みづけされ得、該第２の因数は、上部拡張信号において推定されたノイズレベルの関数である。
【００５１】
このようにして、上部拡張信号の減衰は、高周波数におけるノイズレベルに応じて行われ得る。第２の因数は、第１の因数に対して代替的に、または追加的に用いられ得る。両方の因数が用いられる場合には、好適には、第１の因数と第２の因数との積が使用される。
【００５２】
第２の因数は、上部拡張信号において推定されたノイズレベルの単調減少関数であり得る。このようにして、高周波数におけるノイズレベルが高い場合には、さらなる減衰が行われる。
【００５３】
上述の方法において、推定された信号対ノイズ比および／または推定されたノイズレベルは、それぞれの短時間信号パワーに基づいて推定され得る。これは、そのような推定に対して特に効果的で、信頼できる方法である。
【００５４】
上述の方法において、上部拡張信号は、第３の因数を用いて重みづけられ得、該第３の因数は、受信した音響信号の推定された信号レベル対上部拡張信号の推定された信号レベルの比に基づいて制御される。
【００５５】
これは、ほとんどの信号パワーが低周波数において実際に存在するという場合に、より適切に処理することを可能にし、そのような場合において、上部拡張信号の減衰は、より自然な拡張信号をもたらすために適当であり得る。
【００５６】
第３の因数は、受信した音響信号の推定された信号レベル対上部拡張信号の推定された信号レベルの比の、単調増加関数であり得る。これは、ほとんどの信号パワーが低周波数において存在する場合に、上部拡張信号の減衰が行われるという結果を有する。
【００５７】
第３の因数に関連して、留意されるべきは、該第３の因数は、第１の因数または第２の因数に対して代替的に、または追加的に用いられ得るということである。特に、上部拡張信号の重みは、第１の因数、第２の因数および／または第３の因数の積であり得る。
【００５８】
上述の方法において、受信した音響信号は、現在の時間において、および該現在の時間から１つの時間のステップを引いた時間において、受信した音響信号の重みづけられた合計を提供することによって重みづけられ得る。現在の時間および１つ前の時間のステップの両方において受信された音響信号を考慮することによって、結果的に生じる信号は、より調和して響くことが分った。時間のステップは、信号のサンプリングレートに依存する。
【００５９】
特に、現在の時間において、および現在の時間から１つの時間のステップを引いた時間において、受信した音響信号の重みづけられた合計の重みは、該受信した音響信号の推定された信号対ノイズ比の関数および／または上部拡張信号において推定されたノイズレベルの関数であり得る。
【００６０】
受信した音響信号をこのようにして修正することによって、受信した音響信号と上部拡張信号とを組み合わせた後に、より自然な拡張信号が取得される。特に、重みは、上述された第１の因数および第２の因数の関数であり得、または該第１の因数および該第２の因数に依存し得る。
【００６１】
前述された方法は、低周波数において受信した信号を拡張するための下部拡張信号を提供することをさらに含み得る。低周波数成分を加えることによって、特に向上した音声の質が取得される。
【００６２】
下部拡張信号を提供することは、受信した音響信号に、非線形で、特に２次式の特性を適用することを含み得る。言い換えると、例えば２次式の特性を加えることは、受信した音響信号の重みづけられた合計と受信した音響信号の２乗とによって表され得る。非線形特性を用いることによって、高調波が生成され、その結果として、欠けている周波数が取得され得る。
【００６３】
非線形特性は、時間依存し得る。故に、非線形特性のパラメータは、時間依存する。特に、２次式特性の場合において、重みまたは因数は、時間依存する。
【００６４】
非線形特性を適用することに、結果的に生じる信号を帯域通過フィルタリングすることが続き得る。特性を適用した後の信号の帯域通過フィルタリングは、下部拡張信号を提供することを可能にし、該下部拡張信号において、結果的に生じる拡張信号において擾乱を避けるために、所定の周波数値、例えば基本的な音声周波数などの下の成分、および／または受信した音響信号の最小の周波数の上の成分は、除去されている。
【００６５】
上の方法は、受信した音響信号と下部拡張信号との重みづけられた合計を提供することによって、該受信した音響信号と該下部拡張信号とを組み合わせることをさらに含み得る。
【００６６】
下部拡張信号は、第４の因数を用いて重みづけられ得、該第４の因数は、受信した音響信号の推定される信号対ノイズ比の関数である。特に、第４の因数は、上述された第１の因数の関数であり得る。
【００６７】
本発明は、コンピュータ上でランされるときに、請求項１〜請求項２３のうちの１項の方法のステップを行う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取り可能媒体を含む、コンピュータプログラム製品をさらに提供する。
【００６８】
さらに、本発明は、拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する装置を提供し、該装置は、上部周波数において受信した音響信号を拡張させるために上部拡張信号を提供する手段を含み、該上部拡張信号を提供する該手段は、シフトされた信号を取得するために所定のシフティング周波数値だけ、該受信した音響信号を、少なくとも所定の下部周波数値より上に、および／または所定の上部周波数値より下にシフトするように構成される。
【００６９】
上部拡張信号を提供する手段は、上述の方法のうちの１つの方法の、複数のステップを行うようにさらに構成され得る。
【００７０】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００７１】
（項目１）
拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法であって、
上部周波数において受信した音響信号を拡張する上部拡張信号を提供することを含み、該上部拡張信号を提供することは、シフトされた信号を取得するために、所定のシフティング周波数値だけ、該受信した音響信号を、少なくとも所定の下部周波数値より上に、および／または所定の上部周波数値より下にシフトすることを含む、方法。
【００７２】
（項目２）
上記シフトするステップは、上記受信した音響信号をハイパスフィルタリングに先行される、項目１に記載の方法。
【００７３】
（項目３）
上記シフトするステップは、上記シフトされた信号のハイパスフィルタリングが続くことによって、フィルタされてシフトされた信号を取得する、項目１または項目２に記載の方法。
【００７４】
（項目４）
上記シフトされた信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタのカットオフ周波数は、上記所定のシフティング周波数値を加えた、上記受信した音響信号をフィルタリングするハイパスフィルタのカットオフ周波数に一致する、項目３に記載の方法。
【００７５】
（項目５）
上記受信した音響信号のハイパスフィルタリングおよび／または上記シフトされた信号のハイパスフィルタリングは、帰納フィルタ、特にチェビシェフフィルタおよび／またはバターワースフィルタを用いて行われる、項目２〜項目４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００７６】
（項目６）
上記シフトするステップは、上記受信した音響信号のコサイン変調を行うことを含む、項目１〜項目５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００７７】
（項目７）
上記受信した音響信号と上記上部拡張信号との重みづけられた合計を提供することによって、該受信した音響信号と該上部拡張信号とを組み合わせることをさらに含む、項目１〜項目６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００７８】
（項目８）
上記重みづけられた合計の重みは、時間依存する、項目７に記載の方法。
【００７９】
（項目９）
上記上部拡張信号は、第１の因数を用いて重みづけられ、該第１の因数は、上記受信した音響信号の、推定された信号対ノイズ比の関数である、項目７または項目８に記載の方法。
【００８０】
（項目１０）
上記第１の因数は、上記受信した音響信号の上記推定された信号対ノイズ比の単調増加関数である、項目９に記載の方法。
【００８１】
（項目１１）
上記上部拡張信号は、第２の因数を用いて重みづけられ、該第２の因数は、該上部拡張信号における推定されたノイズレベルの関数である、項目７〜項目１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００８２】
（項目１２）
上記第２の因数は、上記上部拡張信号における上記推定されたノイズレベルの単調減少関数である、項目１１に記載の方法。
【００８３】
（項目１３）
上記推定された信号対ノイズ比および／または上記推定されたノイズレベルは、それぞれの短時間信号パワーに基づいて推定される、項目７〜項目１２のいずれか１項に記載の方法。
【００８４】
（項目１４）
上記上部拡張信号は、第３の因数を用いて重みづけられ、該第３の因数は、上記受信した音響信号の推定された信号レベル対上記上部拡張信号の推定された信号レベルの比に基づいて制御される、項目７〜項目１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００８５】
（項目１５）
上記第３の因数は、上記受信した音響信号の上記推定された信号レベル対上記上部拡張信号の上記推定された信号レベルの上記比の、単調増加関数である、項目１４に記載の方法。
【００８６】
（項目１６）
上記受信した音響信号は、現在の時間において、および該現在の時間から１つの時間ステップを引いた時間において、上記受信した音響信号の重みづけられた合計を提供することによって重みづけられる、項目７〜項目１５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００８７】
（項目１７）
上記現在の時間において、および上記現在の時間から１つの時間ステップを引いた時間において、上記受信した音響信号の上記重みづけられた合計の重みは、該受信した音響信号の推定された信号対ノイズ比の関数および／または上記上部拡張信号において推定されたノイズレベルの関数である、項目１６に記載の方法。
【００８８】
（項目１８）
下部周波数において上記受信した信号を拡張させるための下部拡張信号を提供することをさらに含む、項目１〜項目１７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００８９】
（項目１９）
上記下部拡張信号を提供することは、上記受信した音響信号に、非線形で、特に２次式の特性を適用することを含む、項目１８に記載の方法。
【００９０】
（項目２０）
非線形特性は、時間依存する、項目１９に記載の方法。
【００９１】
（項目２１）
非線形特性を適用することの後に、上記結果的に生じる信号を帯域通過フィルタリングすることが続く、項目１９または項目２０に記載の方法。
【００９２】
（項目２２）
上記受信した音響信号と上記下部拡張信号との重みづけられた合計を提供することによって、該受信した音響信号と該下部拡張信号とを組み合わせることをさらに含む、項目１８〜項目２１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【００９３】
（項目２３）
上記下部拡張信号は、第４の因数を用いて重みづけられ、該第４の因数は、上記受信した音響信号の、推定された信号対ノイズ比の関数である、項目２２に記載の方法。
【００９４】
（項目２４）
コンピュータ上でランされるときに、項目１〜項目２３のうちの１項の上記方法の上記ステップを行う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取り可能媒体を含む、コンピュータプログラム製品。
【００９５】
（項目２５）
拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する装置であって、
上部周波数において受信した音響信号を拡張させるために上部拡張信号を提供する手段を含み、該上部拡張信号を提供する該手段は、シフトされた信号を取得するために所定のシフティング周波数値だけ、該受信した音響信号を、少なくとも所定の下部周波数値より上に、および／または所定の上部周波数値より下にシフトするように構成される、装置。
【００９６】
（摘要）
本発明は、拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法および装置に向けられ、該方法および装置は、上部周波数において受信した音響信号を拡張する上部拡張信号を提供することを含み、上部拡張信号を提供することは、シフトされた信号を取得するために所定のシフティング周波数値だけ、受信した音響信号を、少なくとも所定の下部周波数値より上に、および／または所定の上部周波数値より下にシフトすることを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９７】
追加の局面は、図面および例示的な実施例に関連して以下に記述される。
【００９８】
図１は、拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法に対する信号の流れの実施例を例証する。例証された実施例において、上部および下部の両方の周波数に対する拡張が行われる。しかし、原理的には、上部拡張信号を提供することと、下部拡張信号を提供することとは、互いに独立したことである。故に、拡張信号のうちの一方のみを提供することも可能である。
【００９９】
該方法は、受信した音響信号ｘ（ｎ）上で行われ、ここでは、信号は、デジタルまたはデジタル化された信号であり、ｎは、時間変数を意味する。
【０１００】
以下に詳細に概略を述べるように、上部拡張信号ｙｈｉｇｈ（ｎ）は、ハイパスフィルタ１０１に受信した音響信号ｘ（ｎ）を通過させ、ブロック１０２においてスペクトルのシフティングを行い、ハイパスフィルタ１０３にシフトされた信号を通過させることによって取得される。
【０１０１】
スペクトルでのシフティングは、ブロック１０２において、コサイン変調を行うことによって行われる。本実施例において、約１３８０Ｈｚの変調周波数Ω０が用いられる。音響信号に対するサンプリング周波数が、
【０１０２】
【数１１】
2008176328.tif 000013
の場合には、Ｎｍｏｄ＝８のコサイン値のみが格納される必要がある。コサイン変調が、正および負の周波数方向の両方において周波数シフト
【０１０３】
【数１２】
2008176328.tif 000014
を行う際に、シフトされたスペクトルがオーバーラップすることを避けるために、ブロック１０１において、ハイパスフィルタリングが行われる。
【０１０４】
ハイパスフィルタ１０１として、異なる式
【０１０５】
【数１３】
2008176328.tif 000015
を用いる帰納フィルタが用いられる。ＦＩＲ部分およびＩＩＲ部分の両方におけるフィルタの次数は、４〜７の範囲であり得る。特に、
【０１０６】
【数１４】
2008176328.tif 000016
が用いられ得る。そのようなハイパスフィルタの周波数応答にもたらされるモジュラスは、図２において示される（実線）。
【０１０７】
例えば、受信した音響信号（入力信号）が、４ｋＨｚまでの信号成分のみを含む場合には、結果としてもたらされる信号ｘｈｉｇｈ（ｎ）は、約２ｋＨｚ〜４ｋＨｚのみの間の、関連性のある信号成分を本質的に含む。
【０１０８】
ブロック１０２において、この信号は、ここでコサイン関数を用いて乗算され、
【０１０９】
【数１５】
2008176328.tif 000017
ここで、ｍｏｄ（ｎ、Ｎｍｏｄ）は、モジュラーアドレッシングを指定する。変調周波数Ω０が、１３８０Ｈｚ（上記参照）になるように選択され、サンプリング周波数が、１１０２５Ｈｚである場合には、Ｎｍｏｄ＝８のコサイン値のみが必要である。コサイン変調もまた、下部周波数への周波数シフトをもたらすので、第２のハイパスフィルタ１０３は、変調された信号ｘｍｏｄ（ｎ）上に適用される；
【０１１０】
【数１６】
2008176328.tif 000018
第２のハイパスフィルタの次数は、第１のハイパスフィルタの場合と同一であり得るが、必ずしも同一である必要はない。しかし、また、この場合において、
【０１１１】
【数１７】
2008176328.tif 000019
を選択することが望ましい。
【０１１２】
ハイパスフィルタは、遷移範囲が約３４００Ｈｚにおいて始まるように設計されている。図２（破線）は、第２のハイパスフィルタの周波数応答のモジュラスを示す。他の遷移範囲も同様に可能であり、特に、受信した音響信号の帯域幅に応じて可能である。
【０１１３】
下部拡張信号は、ブロック１０４において、受信した音響信号ｘ（ｎ）に非線形の２次式の特性を適用することによって取得される。この非線形の特性に対する係数は、ブロック１０５において決定される。このために、はじめに、受信した音響信号のモジュラスの短時間最大値ｘｍａｘ（ｎ）が推定される。これは、帰納的に行われ得る。
【０１１４】
【数１８】
2008176328.tif 000020
この式において用いられる定数ｋｄｅｃおよびｋｉｎｃに対して、以下、
０＜ｋｄｅｃ＜１＜ｋｉｎｃ
の条件が用いられ得る。
定数Ｋｍａｘは、０．２５＜Ｋｍａｘ＜４の間隔から選択され得る。実施例として、以下の特定の値が選択され得る。
【０１１５】
【数１９】
2008176328.tif 000021
特定の実施例に従って、非線形特性は、時間依存係数を有する２次式の特性であり得る。
【０１１６】
【数２０】
2008176328.tif 000022
非線形特性のそれぞれの種類が用いられ、非線形性は、存在しなかった周波数において信号成分を生成することを可能にする。パワー特性を用いることは、基本周波数の倍数から成る信号成分が、高調波または欠けている基本波のみを生成することを可能にする。
【０１１７】
原理的には、係数は、時間依存である必要はない。しかし、時間依存の係数を用いるときには、特性による信号ダイナミックの変化が補われ得る。特に、係数は、現在の入力信号に適合されることによって、入力信号から出力信号へのパワーにおける小さな変化のみが許可され得る。実施例として、係数は、
【０１１８】
【数２１】
2008176328.tif 000023
のように選択され得る。定数εは、ゼロによる除算を避けるために用いられる。他の定数は、以下の例示的な値を取り得る。
【０１１９】
【数２２】
2008176328.tif 000024
適応性のある２次式の特性の出力信号ｘｎｌ（ｎ）は、所望の低周波数信号成分を含む。しかし、加えて、電話帯（３００Ｈｚ〜３４００Ｈｚの間など）および基本的な音声周波数より下（１００Ｈｚより下など）における追加の成分が、存在し得る。これらの成分を除去するために、帯域通過フィルタリングが、ブロック１０６において行われる。
【０１２０】
特に、低周波数擾乱は、ＩＩＲフィルタ、例えば一次のバターワースフィルタを用いて除去され得る。そのようなハイパスフィルタの出力信号は、
【０１２１】
【数２３】
2008176328.tif 000025
であり、ここでは、フィルタ係数は、
【０１２２】
【数２４】
2008176328.tif 000026
の値を取り得る。
【０１２３】
例えば電話帯におけるような、高周波数における信号成分は、より高次のＩＩＲフィルタ
【０１２４】
【数２５】
2008176328.tif 000027
を用いて除去され得る。
例として、次数
【０１２５】
【数２６】
2008176328.tif 000028
のチェビシェフ（Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ）ローパスフィルタが、使用され得る。
【０１２６】
そのようなハイパスフィルタとローパスフィルタとの組み合わせは、例えば図３に例証されるような周波数応答を有する帯域通過フィルタをもたらす。
【０１２７】
受信した音響信号および上部拡張信号、ならびに／または下部拡張信号が組み合わされるときには、受信した音響信号は、所望される信号成分、例えば音声信号を含むか否かが考慮され得る。さらに、受信した音響信号における擾乱も、考慮され得る。これを考慮して、拡張された帯域幅を有する結果的に生じる出力信号は、受信した音響信号、上部拡張信号および／または下部拡張信号の重みづけされた合計として提供される。好適には、重みは、時間依存として選択される。
【０１２８】
以下において、適切な重みに対する実施例が、記述される。これらの例示的な重みに対して、受信した音響信号および上部拡張信号の短時間パワーの推定が用いられる。
【０１２９】
この目的のために、信号ｘ（ｎ）および信号ｘｈｉｇｈ（ｎ）のモジュラスの一次のＩＩＲ平滑化が、行われる。
【０１３０】
【数２７】
2008176328.tif 000029
時間定数βｘは、０＜βｘ≦１となるように選択される。
【０１３１】
特に、この定数は、０．０１の値を取り得る。これらの短時間の平滑化された値から、ノイズレベルに対する推定が、
【０１３２】
【数２８】
2008176328.tif 000030
として決定され得る。この場合において、定数εは、０＜ε＜＜１を満たすべきである。
【０１３３】
特に、この定数は、０．００００５の値を取り得る。
【０１３４】
上の式における定数ｂｍｉｎは、推定が値０に到達し、その時点において停止することを避けるためにある。信号が１６ビットで量子化される場合には、それらは、増幅範囲である−２１５≦ｘ（ｎ）＜２１５にある。
【０１３５】
この変調範囲において、ｂｍｉｎ＝０．０１が選択され得る。図４は、上部部分における入力信号（受信した音響信号）の実施例を例証する。下部部分において、受信した信号の推定された短時間パワー
【０１３６】
【数２９】
2008176328.tif 000031
および結果的に生じるノイズパワーの推定
【０１３７】
【数３０】
2008176328.tif 000032
（破線）が示される。
【０１３８】
このようにして推定された短時間パワーは、ここで信号成分に重みづけするための異なる因数を決定するために用いられ得る。第１の因数ｇｓｎｒ（ｎ）は、推定された信号対ノイズ比の関数である。この因数は、音声通過の場合、すなわち信号対ノイズ比が低い場合に上部拡張信号を減衰させるために用いられる。高い信号対ノイズ比を有する音声信号の場合において、減衰は、全く、またはほとんど行われない。これは、例えば、
【０１３９】
【数３１】
2008176328.tif 000033
によって達成され得る。
【０１４０】
パラメータ、ｇｓｎｒ，ｍａｘおよびｇｓｎｒ，ｍｉｎは、最大の減衰および最小の減衰に一致する。実施例として、これらのパラメータは、
【０１４１】
【数３２】
2008176328.tif 000034
の値を取り得る。
【０１４２】
減衰値を切り替える閾値として、Ｋｓｎｒ＝３が選択される。言い換えると、推定された信号パワーは、減衰を低減させるために、約１０ｄＢだけ、推定されたノイズパワーを上回らなくてはならない。ＩＩＲ平滑化の時間定数は、安定した平滑化フィルタを取得するために、０＜βｓｎｒ≦１の間隔から選択される。特に、この定数は、０．００５になるように選択され得る。
【０１４３】
図５は、入力信号ｘ（ｎ）（上部部分）および結果としてもたらされる、減衰因数ｇｓｎｒ（ｎ）をｄＢで示す実施例を例証する。理解し得るように、音声ポーズの間に、減衰は、増加している。
【０１４４】
より自然な出力信号を取得するために、第２の因数が、高入力バックグラウンドノイズレベルを説明するために用いられる。上部拡張信号におけるノイズレベルが所定の閾値を上回る場合には、この第２の因数ｇｎｏｉｓｅ（ｎ）は、増加する。さらに、因数が大きく変化することを避けるために、ヒステリシスが実装され得る。
【０１４５】
実施例として、因数ｇｎｏｉｓｅ（ｎ）は、
【０１４６】
【数３３】
2008176328.tif 000035
のように決定され得る。最大減衰に一致する定数ｇｎｏｉｓｅ，ｍｉｎは、４０ｄＢとして取られ、言い換えると、ｇｎｏｉｓｅ，ｍｉｎ＝０．０１である。約６ｄＢのヒステリシスに対して、Ｋｂ＝１．４が、取られなくてはならない。追加の因数は、０＜Δｄｅｃ＜１＜Δｉｎｃを満たす。好適な実施例によれば、Δｄｅｃ＝０．９９９９、およびΔｉｎｃ＝１．０００１が取られ得る。このようにして、約１０ｄＢ／ｓの最大補正が取得される。
【０１４７】
ほとんどの信号パワーが、低周波数に存在する場合において、第３の因数ｇｈｌｒ（ｎ）が、上部拡張信号を減衰するために、上部拡張信号に対して用いられ得る。これは、
【０１４８】
【数３４】
2008176328.tif 000036
によって達成され得る。このＩＩＲ平滑化における減衰値は、
【０１４９】
【数３５】
2008176328.tif 000037
になるように選択される。受信した音響信号の推定された信号パワー
【０１５０】
【数３６】
2008176328.tif 000038
および高周波数パワー
【０１５１】
【数３７】
2008176328.tif 000039
の比率に対して、Ｋｈｌｒ＝１５の閾値が用いられてきた。上述された一次のＩＩＲ平滑化フィルタの場合のように、平滑化の定数βｈｌｒは、０＜βｈｌｒ≦１の間隔から選択されてきた。特に、定数は、βｈｌｒ＝０．０００５の値を取り得る。
【０１５２】
上部拡張信号を重みづけすることに加えて、受信した音響信号の周波数帯域における信号も、重みづけまたは修正され得る。これは、拡張された帯域幅を有する、より高調波の結果の信号をもたらす。受信した音響信号ｘ（ｎ）のそのような修正または重みづけは、ｙｔｅｌ（ｎ）＝ｈ０（ｎ）ｘ（ｎ）＋ｈ１（ｎ）ｘ（ｎ−１）に従った、２つの時間依存の係数を有するＦＩＲフィルタを介して達成され得る。フィルタ係数は、
【０１５３】
【数３８】
2008176328.tif 000040
に従って、互いに依存し合う。
【０１５４】
このようにして、時間ｎおよび時間ｎ−１において受信した音響信号の重みづけされた合計は、ブロック１０８において行われる。このプロセッシングに対する重みは、他の信号部分に対する因数の場合のように、ブロック１０７において決定される。
【０１５５】
フィルタ１０８は、パラメータａおよび時間依存因数ｇｈ（ｎ）を介して活性化および非活性化され得る、小さなハイパス特性を示し得る。パラメータａは、０．２＜ａ＜０．８の間隔から選択され得る。ａに対する小さな値は、上部周波数における小さな増加のみをもたらし、大きな値は、大きな増加をもたらす。因数ｇｈ（ｎ）は、ｇｈ（ｎ）＝ｇｓｎｒ（ｎ）ｇｎｏｉｓｅ（ｎ）となるように選択され得る。
【０１５６】
このようにして、フィルタ１０８は、音声活動の間のみ、および低ノイズレベルを有する受信音響信号のみに対して活動化される。さまざまな因数ｇｈ（ｎ）においてａ＝０．３のパラメータを有する、そのようなフィルタ特性に対する実施例が、図６において示される。
【０１５７】
下部拡張信号ｙｌｏｗ（ｎ）もまた、時間依存因数ｇｌｏｗ（ｎ）、ｇｌｏｗ（ｎ）＝ｇｌｏｗ，ｆｉｘｇｓｎｒ（ｎ）を用いて重みづけされ得、ここで、定数の因数ｇｌｏｗ，ｆｉｘは、０≦ｇｌｏｗ，ｆｉｘ≦１０の間から選択される。実施例として、因数ｇｌｏｗ，ｆｉｘは、２の値を取り得る。
【０１５８】
受信した音響信号の上記プロセッシングからもたらされた、拡張された帯域幅を示す出力信号は、下部拡張信号ｙｌｏｗ（ｎ）および上部拡張信号ｙｈｉｇｈ（ｎ）の修正された入力信号（修正された受信音響信号）ｙｔｅｌ（ｎ）の重みづけされた合計である。
【０１５９】
【数３９】
2008176328.tif 000041
上部拡張信号に対する全因数は、
【０１６０】
【数４０】
2008176328.tif 000042
となるように選択され得る。定数の因数ｇｈｉｇｈ，ｆｉｘは、０≦ｇｈｉｇｈ，ｆｉｘ≦１０の間隔から選択され得る。実施例として、ｇｈｉｇｈ，ｆｉｘ＝４である。
【０１６１】
図７は、上述された方法の実施例を例証する。この図の上部において、ＧＳＭ電話を介して受信した信号ｘ（ｎ）の時間対周波数の分析が、示される。理解され得るように、約２００Ｈｚより下および約３７００Ｈｚより上においては、周波数成分は、何も存在しない。
【０１６２】
上部拡張信号および下部拡張信号を提供する、上述の方法を行うと、欠けている周波数成分が、再構築される。出力信号ｙ（ｎ）の時間対周波数の分析が、図７の下部において示される。
【０１６３】
上述の該方法および装置の異なる部分および成分はまた、互いに独立して、および異なる形状で組み合わせて実装され得ることを理解されるべきである。さらに、上述の実施形態は、単なる例示的な実施形態として解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】図１は、拡張された帯域幅を有する音響信号を提供する方法に対する信号の流れの実施例を模式的に例証する。
【図２】図２は、ハイパスフィルタの実施例の周波数応答のモジュラスを示す。
【図３】図３は、帯域通過フィルタの実施例の周波数応答のモジュラスを示す。
【図４】図４は、音声信号と対応する短時間パワーの推定との実施例を例証する。
【図５】図５は、受信した音響信号と、対応する短時間パワーの推定との実施例を例証する。
【図６】図６は、適合するハイパスフィルタの実施例に対する周波数応答のモジュラスを示す。
【図７】図７は、受信した音響信号と、対応する、拡張された帯域幅を有する、信号との実施例を例証する。
【図８】図８は、先行技術の方法の実施例を例証する。
【符号の説明】
【０１６５】
１０１、１０３  ハイパスフィルタ
１０２、１０４〜１０７  ブロック
１０８  フィルタ
【図１】
2008176328.tif 000043
【図２】
2008176328.tif 000044
【図３】
2008176328.tif 000045
【図４】
2008176328.tif 000046
【図５】
2008176328.tif 000047
【図６】
2008176328.tif 000048
【図７】
2008176328.tif 000049
【図８】
2008176328.tif 000050