(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対して所定のサンプリング周波数で１サンプル遅延させた信号との差分を演算して微分値とする微分処理部と、
前記微分処理部において微分値とした信号と、前記入力信号とを乗算することによって、倍音の信号を生成する倍音演算部と、
前記倍音演算部において生成した倍音の信号をフィルタリングするとともに、前記倍音演算部により生成される前記入力信号の周波数に基づいて定まる倍音の信号の振幅値を補完する高域通過フィルタ部と、
前記高域通過フィルタ部においてフィルタリングした倍音の信号と、前記入力信号とを結合する結合部と、
を備えることを特徴とする帯域拡張装置。
【請求項２】
前記入力信号は、第１のサンプリング周波数でサンプリングされてから、前記第１のサンプリング周波数よりも高速な第２のサンプリング周波数でサンプリングされており、
前記高域通過フィルタ部の遮断周波数は、前記第１のサンプリング周波数の１／２以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の帯域拡張装置。
【請求項３】
前記入力信号が、有声音であるか、無声音であるかを検出する有声／無声検出部と、
前記有声／無声検出部における検出結果に応じた利得によって、前記高域通過フィルタ部においてフィルタリングした倍音の信号のレベルを調節し、レベルを調節した倍音の信号を前記結合部に出力する調節部とをさらに備え、
前記調節部は、前記有声／無声検出部における検出結果が無声音である場合の利得よりも、前記有声／無声検出部における検出結果が有声音である場合の利得を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の帯域拡張装置。
【請求項４】
前記入力信号が、母音であるか、子音であるかを検出する母音／子音検出部と、
前記母音／子音検出部における検出結果に応じた利得によって、前記高域通過フィルタ部においてフィルタリングした倍音の信号のレベルを調節し、レベルを調節した倍音の信号を前記結合部に出力する調節部とをさらに備え、
前記調節部は、前記母音／子音検出部における検出結果が母音である場合の利得よりも、前記母音／子音検出部における検出結果が子音である場合の利得を大きくすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の帯域拡張装置。
【請求項５】
前記倍音演算部において生成した倍音の信号に対して所定のサンプリング周波数で１サンプル遅延させた信号との差分を演算して微分値とする倍音用微分処理部と、
前記倍音用微分処理部において微分処理を実行した倍音の信号と、前記倍音演算部において生成した倍音の信号とを乗算することによって、４倍音の信号を生成する４倍音演算部と、
前記４倍音演算部において生成した４倍音の信号をフィルタリングするとともに、前記４倍音演算部により生成される前記倍音の信号の周波数に基づいて定まる倍音の信号の振幅値を補完する４倍音用高域通過フィルタ部とをさらに備え、
前記結合部は、前記４倍音用高域通過フィルタ部においてフィルタリングした４倍音の信号も結合することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の帯域拡張装置。
【請求項６】
入力信号に対して所定のサンプリング周波数で１サンプル遅延させた信号との差分を演算して微分値とするステップと、
微分処理を実行した信号と、前記入力信号とを乗算することによって、倍音の信号を生成するステップと、
生成した倍音の信号をフィルタリングするとともに、生成される前記入力信号の周波数に基づいて定まる倍音の信号の振幅値を補完するステップと、
フィルタリングした倍音の信号と、前記入力信号とを結合するステップと、
を備えることを特徴とする帯域拡張方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域拡張技術に関し、特に信号の帯域を拡張する帯域拡張装置および帯域拡張方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログ無線などに代表される狭帯域音声信号、デジタル音声通信に代表される非可逆圧縮された音声信号に対して、音声の了解度の改善、音質向上、騒音に埋もれにくい音質を目的として、音声を出力する際に周波数帯域を拡張する技術が使用されることがある。周波数帯域を拡張するためには、例えば、音声信号をフーリエ変換して周波数領域スペクトルを生成するとともに、周波数領域スペクトルに基づいて高調波スペクトルを生成し、両者を重畳してからフーリエ逆変換がなされる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０８１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周波数帯域を拡張するために、フーリエ変換およびフーリエ逆変換を使用すると、自然な音声の再現が可能になるものの、演算量が多くなるため消費電力も多くなる。無線装置等の通信装置、特にバッテリー駆動の携帯端末においては、周波数帯域の拡張が実行される場合、消費電力を少なくするため演算量が少ない方が望ましい。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数帯域を拡張する場合の演算量の増加を抑制する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の帯域拡張装置は、入力信号に対して所定のサンプリング周波数で１サンプル遅延させた信号との差分を演算して微分値とする微分処理部と、微分処理部において微分値とした信号と、入力信号とを乗算することによって、倍音の信号を生成する倍音演算部と、倍音演算部において生成した倍音の信号をフィルタリングするとともに、倍音演算部により生成される入力信号の周波数に基づいて定まる倍音の信号の振幅値を補完する高域通過フィルタ部と、高域通過フィルタ部においてフィルタリングした倍音の信号と、入力信号とを結合する結合部と、を備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、帯域拡張方法である。この方法は、入力信号に対して所定のサンプリング周波数で１サンプル遅延させた信号との差分を演算して微分値とするステップと、微分処理を実行した信号と、入力信号とを乗算することによって、倍音の信号を生成するステップと、生成した倍音の信号をフィルタリングするとともに、倍音演算部により生成される入力信号の周波数に基づいて定まる倍音の信号の振幅値を補完するステップと、フィルタリングした倍音の信号と、入力信号とを結合するステップと、を備える。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、周波数帯域を拡張する場合の演算量の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る受信装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｄ）は、図１の受信装置において処理される信号のスペクトルを示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る受信装置の構成を示す図である。
【図４】図３の利得制御部に記憶されるテーブルのデータ構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係る受信装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施例１）
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例１は、送信装置からの信号を受信し、受信した信号である音声信号を再生してスピーカから出力する受信装置に関する。特に、受信装置は、受信した信号である音声信号を入力信号として、入力信号に対して周波数帯域を拡張する帯域拡張機能を備える。前述のごとく、周波数帯域を拡張するための演算量の増加を抑制することが望まれる。これに加えて、周波数帯域の拡張において、次のことが望まれてもよい。１つ目は、原音声と、拡張された帯域との相関が高いことである。２つ目は、奇数高調波を重畳せず、偶数高調波のみを重畳することである。これは、一般的に、奇数高調波は耳障りになりやすいとされており、偶数高調波のみを重畳することによって不快感のない音質にするためである。
【００１２】
これに対応するために、本実施例に係る受信装置は、アップサンプリングした音声信号を微分するとともに、アップサンプリングした音声信号と微分結果とを乗算することによって、倍音信号を生成してからＨＰＦ（Ｈｉｇｈ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を通過させる。また、受信装置は、ＨＰＦを通過させた倍音信号を音声信号に加算することによって、帯域を拡張する。このようにフーリエ変換が使用されないので、演算量の増加が抑制される。また、周波数シフトを使用しないので、原音声との相関が高くなる。さらに、倍音信号が生成されるので、奇数高調波が重畳されない。
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、受信部１０、ＡＤ部１２、検波部１４、オーバサンプリングＬＰＦ部１６、微分処理部２０、倍音演算部２２、ＨＰＦ部２４、調節部２６、遅延部２８、結合部３０、スピーカ３２を含む。ここで、オーバサンプリングＬＰＦ部１６から結合部３０は、帯域拡張部２００に含まれる。
【００１４】
受信部１０は、図示しない送信装置からの信号を受信する。ここでは、送信装置と受信装置１００との間の音声通信を対象にしているので、受信した信号には、音声情報が含まれる。このような信号には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。受信部１０は、音声情報が含まれた信号（以下、「音声信号」という）をＡＤ部１２に出力する。
【００１５】
ＡＤ部１２は、受信部１０からの音声信号を入力する。当該音声信号はアナログ信号であり、ＡＤ部１２は、音声信号に対してアナログ−デジタル変換を実行することによって、デジタル信号の音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を生成する。つまり、ＡＤ部１２は、音声信号を第１のサンプリング周波数でサンプリングする。第１のサンプリング周波数は、例えば、８ｋＨｚに設定される。ＡＤ部１２は、音声信号を検波部１４に出力する。
【００１６】
検波部１４は、ＡＤ部１２からの音声信号を入力する。検波部１４は、音声信号を検波する。検波には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。検波部１４は、検波した音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）をオーバサンプリングＬＰＦ部１６に出力する。図２（ａ）−（ｄ）は、受信装置１００において処理される信号のスペクトルを示す。図２（ａ）は、検波部１４から出力される音声信号のスペクトルの一例を示す。横軸が周波数を示し、縦軸がレベルを示す。ここでは、説明を明りょうにするために、音声信号のスペクトルのうち、１ｋＨｚ、３ｋＨｚの成分だけが示され、他の成分は省略される。図２（ｂ）−（ｄ）は後述し、図１に戻る。
【００１７】
オーバサンプリングＬＰＦ部１６は、検波部１４からの音声信号を入力する。前述のごとく、音声信号のサンプリング周波数は８ｋＨｚであるので、サンプリング定理より、４ｋＨｚまでの周波数成分を有した音声信号しか表すことができない。帯域を拡張するためには、サンプリング周波数を高くすることによって、帯域拡張成分を有した音声信号を表現できるようにする必要がある。そのため、オーバサンプリングＬＰＦ部１６は、音声信号に対して、第１のサンプリング周波数よりも高速な第２のサンプリング周波数への変換を実行する。第２のサンプリング周波数は、例えば、１６ｋＨｚに設定される。具体的に説明すると、オーバサンプリングＬＰＦ部１６は、８ｋＨｚの音声信号の間に「０」値の信号を挿入してから、ＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を通過させる。オーバサンプリングＬＰＦ部１６は、第２のサンプリング周波数に変換した音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を微分処理部２０、遅延部２８に出力する。
【００１８】
微分処理部２０は、オーバサンプリングＬＰＦ部１６からの音声信号を入力する。微分処理部２０は、音声信号に対して微分処理を実行する。具体的に説明すると、微分処理部２０は、遅延器と減算器とを含み、遅延器が、音声信号を１サンプル分遅延させ、減算器が、音声信号と、１サンプル遅延させた音声信号との差分を演算する。差分結果が微分値である。なお、微分処理では、１サンプル間の差分を演算するので、低周波であれば値が小さく、高周波であれば値が大きくなるように、周波数特性が変化する。微分処理部２０は、微分値を倍音演算部２２に出力する。
【００１９】
倍音演算部２２は、微分処理部２０からの微分値と、オーバサンプリングＬＰＦ部１６からの音声信号とを入力する。倍音演算部２２は、微分値と音声信号とを乗算することによって、倍音の信号（以下、「倍音信号」という）を生成する。ここでは、倍音演算部２２の処理をさらに具体的に説明する。倍音演算部２２に入力される音声信号ｆ（ｔ）は次のように示される。
ｆ（ｔ）＝Ａ×ｓｉｎ（ωｔ）  ・・・（１）
【００２０】
また、倍音演算部２２における乗算は、次のように示される。
ｄ（Ａ×ｓｉｎ（ωｔ））／ｄｔ×Ａ×ｓｉｎ（ωｔ）
＝Ａω×ｃｏｓ（ωｔ）×Ａ×ｓｉｎ（ωｔ）
＝Ａ２ω×ｃｏｓ（ωｔ）ｓｉｎ（ωｔ）
＝Ａ２ω／２×ｓｉｎ（２ωｔ）  ・・・（２）
倍音演算部２２は、倍音信号をＨＰＦ部２４に出力する。
【００２１】
図２（ｂ）は、倍音演算部２２から出力される倍音信号のスペクトルの一例であって、かつ図２（ａ）に示した音声信号から生成した倍音信号のスペクトルを示す。図示のごとく、図２（ａ）における１ｋＨｚ、３ｋＨｚの成分が、２ｋＨｚ、６ｋＨｚの成分として示される。また、式（２）におけるＡ２ω／２によって、図２（ａ）における１ｋＨｚ、３ｋＨｚの成分の差よりも、図２（ｂ）における２ｋＨｚ、６ｋＨｚの成分の差が小さくなる。図１に戻る。
【００２２】
ＨＰＦ部２４は、倍音演算部２２からの倍音信号を入力する。ＨＰＦ部２４は、倍音信号をフィルタリングすることによって、倍音信号の高周波成分を抽出するための高域通過フィルタである。ここで、ＨＰＦ部２４の遮断周波数は、第１のサンプリング周波数の１／２以下、例えば、４ｋＨｚに設定される。そのため、ＨＰＦ部２４は、倍音信号のうちの４ｋＨｚよりも高い周波数成分を抽出する。前述のごとく、倍音演算部２２における乗算の結果、倍音信号の信号レベルは角周波数ωに依存するので、ＨＰＦ部２４は、この依存性を補完するための特性も有する。ＨＰＦ部２４は、フィルタリングした倍音信号（以下、これもまた「倍音信号」という）を調節部２６に出力する。
【００２３】
調節部２６は、ＨＰＦ部２４からの倍音信号を入力する。調節部２６は、倍音信号のレベルを調節する。ここでは、例えば、式（２）における１／２を補正するための利得によって倍音信号のレベルが調節される。なお、利得は固定値であるとする。調節部２６は、レベルを調節した倍音信号（以下、これもまた「倍音信号」という）を結合部３０に出力する。図２（ｃ）は、調節部２６から出力される倍音信号のスペクトルの一例であって、かつ図２（ｂ）に示した倍音信号に対して、ＨＰＦ部２４、調節部２６での処理を実行した倍音信号のスペクトルを示す。図示のごとく、図２（ｂ）における２ｋＨｚの成分がＨＰＦ部２４によって減衰され、６ｋＨｚの成分が抽出される。図１に戻る。
【００２４】
遅延部２８は、オーバサンプリングＬＰＦ部１６からの音声信号を入力する。遅延部２８は、微分処理部２０、倍音演算部２２、ＨＰＦ部２４、調節部２６での処理期間だけ、音声信号を遅延させる。遅延部２８は、遅延させた音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を結合部３０に出力する。
【００２５】
結合部３０は、調節部２６からの倍音信号を入力するとともに、遅延部２８からの音声信号を入力する。結合部３０は、倍音信号と音声信号とを結合、つまり加算することによって、帯域を拡張した音声信号（以下、「帯域拡張信号」という）を生成する。図２（ｄ）は、結合部３０において生成される帯域拡張信号のスペクトルの一例であって、かつ図２（ａ）と図２（ｃ）とを合成した帯域拡張信号のスペクトルを示す。図示のごとく、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、６ｋＨｚの成分が含まれる。図１に戻る。結合部３０は、帯域拡張信号をスピーカ３２に出力する。スピーカ３２は、結合部３０からの帯域拡張信号を入力する。スピーカ３２は、帯域拡張信号をもとにした音声を出力する。
【００２６】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２７】
本実施例によれば、音声信号に対して微分処理と乗算処理を実行して倍音信号を生成するので、周波数帯域を拡張する場合の演算量の増加を抑制できる。また、微分処理は、遅延と減算によって構成されるので、処理を簡易にできる。また、低処理負荷、低メモリ容量であるため、低価格向けモバイル機器にも容易に組み込むことができる。また、倍音信号をフィルタリングする際に、倍音信号の生成の際に生じた特性を補正するので、信号の品質を向上できる。また、フーリエ変換を実行しないので、少ない演算量で帯域を拡張できる。
【００２８】
また、倍音信号が生成されるので、奇数高調波を重畳させないことができる。また、奇数高調波が重畳されないので、音声を耳障りになりにくくできる。また、周波数シフトを使用しないので、原音声との相関を高くできる。また、原音声との相関が高くなるので、自然な音声を提供できる。また、ＨＰＦの遮断周波数を第１のサンプリング周波数の１／２以下に設定するので、音声信号の成分を除去できる。
【００２９】
（実施例２）
次に、実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に、音声信号に対して周波数帯域を拡張する受信装置に関し、受信装置は、音声信号の微分結果と音声信号とを乗算することによって倍音信号を生成する。ここで、音声信号が有声音である場合もあれば、無声音である場合もある。さらに、音声信号が有声音である場合であっても、母音であったり、子音であったりする。このような状況に応じて、倍音信号のレベルを調節する方が望ましい。そのため、これらの状況に応じて、調節部２６における利得が制御される。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
【００３０】
図３は、本発明の実施例２に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、図１の構成に加えて、有声／無声検出部４０、母音／子音検出部４２、利得制御部４４を含む。また、有声／無声検出部４０から利得制御部４４も、帯域拡張部２００に含まれる。
【００３１】
有声／無声検出部４０は、オーバサンプリングＬＰＦ部１６からの音声信号を入力する。有声／無声検出部４０は、音声信号が、有声音であるか、無声音であるかを検出する。具体的に説明すると、有声／無声検出部４０は、音声信号を周波数領域に変換し、スペクトル解析を実行することによって、有声音であるか、無声音であるかを検出する。スペクトル解析には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。有声／無声検出部４０は、検出結果（以下、「有声／無声検出結果」という）を利得制御部４４に出力する。
【００３２】
母音／子音検出部４２は、オーバサンプリングＬＰＦ部１６からの音声信号を入力する。母音／子音検出部４２は、音声信号が、母音であるか、子音であるかを検出する。具体的に説明すると、母音／子音検出部４２は、音声信号を周波数領域に変換し、スペクトル解析を実行することによって、母音であるか、子音であるかを検出する。スペクトル解析には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。母音／子音検出部４２は、検出結果（以下、「母音／子音検出結果」という）を利得制御部４４に出力する。
【００３３】
利得制御部４４は、有声／無声検出部４０からの有声／無声検出結果を入力するとともに、母音／子音検出部４２からの母音／子音検出結果を入力する。利得制御部４４は、有声／無声検出結果および母音／子音検出結果とをもとに、調節部２６において使用すべき利得を決定する。
【００３４】
図４は、利得制御部４４に記憶されるテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、検出結果のそれぞれに利得が対応づけられている。有声／無声検出結果が有声音であり、かつ母音／子音検出結果が母音である場合、利得制御部４４は、利得を「Ｂ」に決定する。一方、有声／無声検出結果が有声音であり、かつ母音／子音検出結果が子音である場合、利得制御部４４は、利得を「Ａ」に決定する。ここで、「Ａ」は「Ｂ」よりも大きくされる。つまり、利得制御部４４は、母音／子音検出結果が母音である場合の利得よりも、母音／子音検出結果が子音である場合の利得を大きくする。また、有声／無声検出結果が無声音である場合、利得制御部４４は、利得を「０」に決定する。そのため、利得制御部４４は、有声／無声検出結果が無声音である場合の利得よりも、有声／無声検出結果が有声音である場合の利得を大きくする。図１に戻る。利得制御部４４は、利得を調節部２６に出力する。
【００３５】
調節部２６は、利得制御部４４からの利得を入力する。調節部２６は、入力した利得によって、ＨＰＦ部２４からの倍音信号のレベルを調節し、レベルを調節した倍音信号を結合部３０に出力する。前述のごとく、調節部２６からの利得は、有声／無声検出結果および母音／子音検出結果に応じて決定されている。
【００３６】
本実施例によれば、音声信号が有声音であるか、無声音であるかに応じて倍音信号のレベルを調節するので、音声信号の内容に応じたレベルの倍音信号を生成できる。また、無声音である場合の利得よりも、有声音である場合の利得を大きくするので、無声音である場合の雑音の影響を低減できる。また、音声信号が母音であるか、子音であるかに応じて倍音信号のレベルを調節するので、音声信号の内容に応じたレベルの倍音信号を生成できる。また、母音である場合の利得よりも、子音である場合の利得を大きくするので、母音である場合の雑音の影響を低減できる。
【００３７】
（実施例３）
次に、実施例３を説明する。実施例３は、これまでと同様に、音声信号に対して周波数帯域を拡張する受信装置に関し、受信装置は、音声信号の微分結果と音声信号とを乗算することによって倍音信号を生成する。実施例３では、倍音信号に加えて４倍音信号も生成する。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
【００３８】
図５は、本発明の実施例３に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、図１の構成に加えて、倍音用微分処理部５０、４倍音演算部５２、４倍音用ＨＰＦ部５４、４倍音用調節部５６を含む。また、倍音用微分処理部５０から４倍音用調節部５６も、帯域拡張部２００に含まれる。
【００３９】
オーバサンプリングＬＰＦ部１６は、前述のごとく、音声信号に対して、第１のサンプリング周波数よりも高速な第２のサンプリング周波数への変換を実行する。ここでは、４倍音信号の生成を前提とするので、第２のサンプリング周波数は、例えば、３２ｋＨｚに設定される。オーバサンプリングＬＰＦ部１６は、第２のサンプリング周波数に変換した音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を微分処理部２０、遅延部２８に出力する。
【００４０】
倍音用微分処理部５０は、倍音演算部２２からの倍音信号を入力する。倍音用微分処理部５０は、倍音信号に対して微分処理を実行する。微分処理は、微分処理部２０と同様になされる。倍音用微分処理部５０は、微分値を４倍音演算部５２に出力する。４倍音演算部５２は、倍音用微分処理部５０からの微分値と、倍音演算部２２からの倍音信号とを入力する。４倍音演算部５２は、微分値と倍音信号とを乗算することによって、４倍音の信号（以下、「４倍音信号」という）を生成する。４倍音演算部５２の処理は、倍音演算部２２と同様であるので、ここでは説明を省略する。４倍音演算部５２は、４倍音信号を４倍音用ＨＰＦ部５４に出力する。
【００４１】
４倍音用ＨＰＦ部５４は、４倍音演算部５２からの４倍音信号を入力する。４倍音演算部５２は、４倍音信号をフィルタリングすることによって、４倍音信号の高周波成分を抽出するための高域通過フィルタである。ここで、４倍音用ＨＰＦ部５４の遮断周波数は、ＨＰＦ部２４の遮断周波数の２倍、例えば、８ｋＨｚに設定される。そのため、４倍音用ＨＰＦ部５４は、４倍音信号のうちの８ｋＨｚよりも高い周波数成分を抽出する。４倍音用ＨＰＦ部５４は、ＨＰＦ部２４と同様に、４倍音信号の信号レベルの角周波数ω依存性を補完するための特性も有する。４倍音用ＨＰＦ部５４は、フィルタリングした４倍音信号（以下、これもまた「４倍音信号」という）を４倍音用調節部５６に出力する。
【００４２】
４倍音用調節部５６は、４倍音用ＨＰＦ部５４からの４倍音信号を入力する。４倍音用調節部５６は、調節部２６と同様に、４倍音信号のレベルを調節する。４倍音用調節部５６は、レベルを調節した４倍音信号（以下、これもまた「４倍音信号」という）を結合部３０に出力する。
【００４３】
遅延部２８は、オーバサンプリングＬＰＦ部１６からの音声信号を入力する。遅延部２８は、微分処理部２０から調節部２６、倍音用微分処理部５０から４倍音用調節部５６での処理期間だけ、音声信号を遅延させる。遅延部２８は、遅延させた音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を結合部３０に出力する。なお、調節部２６においても、倍音用微分処理部５０から４倍音用調節部５６の処理期間と、ＨＰＦ部２４、調節部２６の処理期間との差分の期間だけ、倍音信号が遅延される。
【００４４】
結合部３０は、調節部２６からの倍音信号、４倍音用調節部５６からの４倍音信号、遅延部２８からの音声信号を入力する。結合部３０は、４倍音信号、倍音信号、音声信号を結合、つまり加算することによって、帯域を拡張した音声信号（以下、「帯域拡張信号」という）を生成する。
【００４５】
本実施例によれば、倍音信号に対して微分処理と乗算処理を実行して４倍音信号を生成するので、周波数帯域を拡張する場合の演算量の増加を抑制できる。また、４倍音信号も結合するので、周波数帯域をさらに拡張できる。また、周波数帯域がさらに拡張されるので、音声の再現性を向上できる。また、４倍音信号なので、奇数高調波を重畳させないことができる。
【００４６】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４７】
実施例２において、有声／無声検出部４０による有声音であるか無声音であるかの検出と、母音／子音検出部４２による母音であるか子音であるかの検出とがなされる。しかしながらこれに限らず例えば、いずれか一方だけがなされ、その検出結果をもとに、利得制御部４４が利得を決定してもよい。本変形例によれば、構成を簡易にできる。
【００４８】
実施例３において、４倍音信号が生成されている。しかしながらこれに限らず例えば、８倍音信号、１６倍音信号が生成されてもよい。この場合、オーバサンプリングＬＰＦ部１６における第２のサンプリング周波数も向上される。本変形例によれば、音声の再現性をさらに向上できる。
【００４９】
実施例２と実施例３の組合せも有効である。本変形例によれば、実施例２と実施例３の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  受信部、  １２  ＡＤ部、  １４  検波部、  １６  オーバサンプリングＬＰＦ部、  ２０  微分処理部、  ２２  倍音演算部、  ２４  ＨＰＦ部、  ２６  調節部、  ２８  遅延部、  ３０  結合部、  ３２  スピーカ、  １００  受信装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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