(57)【要約】【課題】　圧縮音声の音質を改良するための方法を提供する。【解決手段】　本発明の音声エンコーダは、音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作するピッチ・ディテクタと、前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作するスペクトル・エスティメータと、前記複素スペクトルの振幅を計算するように動作するエンベロープ・エンコーダと、前記複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除し、複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するように動作するフェーズ・アライナと、フェーズ情報をエンコードするように動作するフェーズ・エンコーダとを含む。なお、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生させる。【選択図】　図１
2004110026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作するピッチ・ディテクタと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作するスペクトル・エスティメータと、
前記複素スペクトルの振幅を計算するように動作するエンベロープ・エンコーダと、
前記複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するように及び複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するように動作するフェーズ・アライナと、
フェーズ情報をエンコードするように動作するフェーズ・エンコーダと、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生させる、音声エンコーダ。
【請求項２】
　前記スペクトル・エスティメータが、時間ｔにおける前記複素スペクトルの信号を下記数式「数１」として算定するように動作する（但し、下記数式「数１」におけるＡk は音声セグメントの振幅であり、ψkは音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである）、請求項１に記載の音声エンコーダ。
【数１】
2004110026.tif 000023
【請求項３】
　前記スペクトル・エスティメータが、前記ピッチ周波数の倍数におけるフーリエ係数を計算するように動作するフーリエ変換器である、請求項２に記載の音声エンコーダ。
【請求項４】
　前記フェーズ・アライナが、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの前記揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する、請求項１に記載の音声エンコーダ。
【請求項５】
　前記フェーズ・アライナが、下記数式「数２」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する（但し、下記数式「数２」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）、請求項１に記載の音声エンコーダ。
【数２】
2004110026.tif 000024
【請求項６】
音声セグメントの複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するための手段と、
複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するための手段と、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生させる、フェーズ・アライナ。
【請求項７】
　前記計算するための手段が、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの前記揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する、請求項６に記載のフェーズ・アライナ。
【請求項８】
　前記排除するための手段が、下記数式「数３」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する（但し、下記数式「数３」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）、請求項６に記載のフェーズ・アライナ。
【数３】
2004110026.tif 000025
【請求項９】
音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作するスペクトル・リコンストラクタと、
前記再構成されたスペクトル、前記音声セグメントを記述したフェーズ情報及び前記音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作するフェーズ・コンバイナと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する遅延手段と、
現在の音声セグメントの複素スペクトルと前記前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在のセグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するように動作するセグメント・アライナと、
を含む音声デコーダ。
【請求項１０】
更に、前記揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換し、前記タイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するように動作する逆フーリエ変換器を含む、請求項９に記載の音声デコーダ。
【請求項１１】
　前記ピッチ情報がエンコーディング前の前記音声セグメントのピッチを記述する、請求項９に記載の音声デコーダ。
【請求項１２】
　前記セグメント・アライナが、前記複素スペクトルを下記数式「数４」として相互相関するように動作する（但し、下記数式「数４」におけるＦn及びＧmは現在のスペクトル及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGはそれらの対応するピッチ期間である）、請求項９に記載の音声デコーダ。
【数４】
2004110026.tif 000026
【請求項１３】
　前記セグメント・アライナが、前記スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、前記スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する、請求項１２に記載の音声デコーダ。
【請求項１４】
　前記セグメント・アライナが、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm)) を前記現在のスペクトルに適用するように動作する、請求項１２に記載の音声デコーダ。
【請求項１５】
　前記セグメント・アライナが、前記現在の複素スペクトルの前記オフセットを δ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定するように動作する（但し、ｎpは前記前の複素スペクトルにおける [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルであり、ΔＴは、前記複素スペクトル間のタイム・オフセットである）、請求項９に記載の音声デコーダ。
【請求項１６】
　前記セグメント・アライナが、Ｆn(t)をｅiΔθnに乗じることによって前記タイム・シフト及び前記複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する（但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθ1＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθ1＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる、請求項９に記載の音声デコーダ。
【請求項１７】
　現在の音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定するための手段と、
前記現在の音声セグメントにおける第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるための手段と、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するための手段を含むセグメント・アライナ。
【請求項１８】
　前記決定するための手段が、前記複素スペクトルを下記数式「数５」として相互相関するように動作する（但し、下記数式「数５」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
【数５】
2004110026.tif 000027
【請求項１９】
　前記決定するための手段が、前記スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、前記スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する、請求項１８に記載のセグメント・アライナ。
【請求項２０】
　前記揃えるための手段が、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を前記現在のスペクトルに適用するように動作する、請求項１８に記載のセグメント・アライナ。
【請求項２１】
　前記決定するための手段が、前記現在の複素スペクトルの前記オフセットをδ＝ｎpｐG−ΔＴとして決定するように動作する（但し、前記前の複素スペクトルには ｎp＝ [(ΔＴ/ｐG)＋0.5] ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは前記複素スペクトル間のタイム・オフセットである）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
【請求項２２】
　前記決定するための手段が、Ｆn (t)をｅiΔθnに乗じることによって前記タイム・シフト及び前記複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する（但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
【請求項２３】
　音声セグメントのピッチ周波数を決定するステップと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するステップと、
前記複素スペクトルの振幅を計算するステップと、
前記複素スペクトルの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するステップと、
前記複素値の各々の絶対値の平方根によって前記複数の複素値の各々に関して一連の除算積を計算するステップと、フェーズ情報をエンコードするステップと、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃えられたフェーズθkを生じさせる、音声エンコーディングを行う方法。
【請求項２４】
　前記算定するステップが時間ｔにおける前記複素スペクトルの信号を下記数式「数６」として算定する（但し、下記数式「数６」におけるＡkは前記音声セグメントの振幅であり、φkは前記音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである）ことを含む、請求項２３に記載の方法。
【数６】
2004110026.tif 000028
【請求項２５】
　前記一連の除算積を計算するステップが、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの揃えられたフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
　前記排除するステップが、下記数式「数７」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算する（但し、前記数式「数７」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）ことを含む、請求項２３に記載の方法。
【数７】
2004110026.tif 000029
【請求項２７】
　音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するステップと、
前記再構成されたスペクトル、前記音声セグメントを記述したフェーズ情報及び前記音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するステップと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するステップと、
現在の音声セグメントの複素スペクトル及び前記前の音声セグメントの複素スペクトルの間の相対的なオフセットを決定するステップと、
前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃えるステップと、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するステップと、
を含む、音声デコーディングのための方法。
【請求項２８】
　前記揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換するステップと、
前記タイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するステップと、
を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定するステップと、
前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるステップと、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するステップと、
を含む、セグメントを揃えるための方法。
【請求項３０】
　コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムであって、
音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作する第１コード・セグメントと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作する第２コード・セグメントと、
【請求項３１】
　コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムであって、
音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作する第１コード・セグメントと、
前記再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作する第２コード・セグメントと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する第３コード・セグメントと、
現在の音声セグメントの前記複素スペクトルと前記前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するように動作する第４コード・セグメントと、
を含むコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、音声処理に関し、とりわけ、それのフェーズ揃え（phase alignment）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　多くの音声エンコーディング及びデコーディング・システムは、音声セグメントをそれらのスペクトル・エンベロープによって表す。或るシステムでは、セグメントはスペクトルの絶対的な大きさのみによって表され、フェーズは再構成のために合成的に生成される。そのようなシステムは、フェーズ・データの劣悪な圧縮及び合成フェーズとの劣悪な結合を結果として生じる劣悪な初期フェーズ揃えを受ける。それらは、実際のフェーズ・データ及び合成のフェーズ・データが同じフレーム内で結合されることを許さず、それらの最終的なフェーズ揃えは劣悪なセグメント結合をこうむることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　本発明は、スペクトル・エンベロープの複素フェーズをエンコードし、デコーディング時にそのエンコードされたフェーズ情報を使って滑らかな遷移を有する音声セグメントを前のセグメントから再生することによって、圧縮音声の音質を改良するための方法を開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　本発明のフェーズ・エンコーダは、独立して又は振幅エンコーディングと結合して機能することが可能である。デコーディング中、デコーダは、デコードされた振幅情報から作成されたスペクトルとデコードされたフェーズ情報を結合する。そこで、デコーダは、所望のピッチ・サイクルを生じさせるために現在のセグメントの複素スペクトル（complex spectrum）を前のセグメントのスペクトルと揃える（align）。本発明は、エンコーダ及びデコーダの両方においてフェーズ揃えを使用すること、両方のフェーズ揃え方法を改良すること、並びに実フェーズ・データ及び合成フェーズ・データの結合を可能にすることによって改良された音質を提供する。
【０００５】
　本発明の１つの局面では、音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作するピッチ・ディテクタと、そのピッチ周波数における音声セグメントの複素スペクトル（complex spectrum）を算定するように動作するスペクトル・エスティメータ（spectral estimator）と、その複素スペクトルの振幅を計算するように動作するエンベロープ・エンコーダ（envelopeencoder）と、その複素スペクトルにおけるの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するように及び複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積（divisionproducts）を計算するように動作するフェーズ・アライナ（phase aligner）（なお、一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生じさせる）と、フェーズ情報をエンコードするように動作するフェーズ・エンコーダとを含む音声エンコーダが提供される。
【０００６】
　本発明の別の局面では、前記スペクトル・エスティメータが、時間ｔにおける複素スペクトルの信号を下記数式「数８」として算定するように動作する。
【数１】
2004110026.tif 000003
【０００７】
　但し、「数８」におけるＡk は、前記音声セグメントの振幅であり、ψkは音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである。
【０００８】
　本発明の更に別の局面では、前記スペクトル・エスティメータが、ピッチ周波数の倍数におけるフーリエ係数を計算するように動作するフーリエ変換器である。
【０００９】
　本発明の更に別の局面では、前記フェーズ・アライナが、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する。
【００１０】
　本発明の更に別の局面では、前記フェーズ・アライナが、下記数式「数９」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する。
【数２】
2004110026.tif 000004
【００１１】
　但し、「数９」におけるτは、複素スペクトルの絶対値の平方根により除されたその複素スペクトルのトータル・バリエーション（total variation）を最小にするように動作する。
【００１２】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントの複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するための手段と、複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するための手段とを含むフェーズ・アライナが提供される。なお、上記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生じさせる。
【００１３】
本発明の更に別の局面では、前記計算するための手段が、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する。
【００１４】
　本発明の更に別の局面では、前記排除するための手段が、下記数式「数１０」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する。
【数３】
2004110026.tif 000005
【００１５】
　但し、「数１０」におけるτは、複素スペクトルの絶対値の平方根により除されたその複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する。
【００１６】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作するスペクトル・リコンストラクタ（reconstructor）と、再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報から音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作するフェーズ・コンバイナと、前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する遅延手段と、現在の音声セグメントの複素スペクトル及び前の音声セグメントの複素スペクトルの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタ（Hilbertfilter）を複素スペクトルに適用するように動作するセグメント・アライナとを含む音声デコーダが提供される。
【００１７】
　本発明の更に別の局面では、前記音声デコーダが、更に、その揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換し、そのタイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するように動作する逆フーリエ変換器を含む。
【００１８】
　本発明の更に別の局面では、前記ピッチ情報がエンコーディング前の音声セグメントのピッチを記述する。
【００１９】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、複素スペクトルを下記数式「数１１」として相互相関するように動作する。
【数４】
2004110026.tif 000006
【００２０】
　但し、「数１１」におけるＦn及びＧmは現在のスペクトル及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGはそれらの対応するピッチ期間である。
【００２１】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する。
【００２２】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用するように動作する。
【００２３】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、現在の複素スペクトルのオフセットを δ＝ｎpｐG−ΔT として決定するように動作する。但し、ｎpは前の複素スペクトルにおける [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルであり、ΔＴは、複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００２４】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、Ｆn(t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバートを適用するように動作する。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθ1=θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθ1＝−θ0＋nθ1(ｎ＜0) によって与えられる。
【００２５】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるための手段と、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用するための手段とを含むセグメント・アライナが提供される。
【００２６】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、複素スペクトルを下記数式「数１２」として相互相関するように動作する。
【数５】
2004110026.tif 000007
【００２７】
　但し、式「数５」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。
【００２８】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する。
【００２９】
　本発明の更に別の局面では、前記揃えるための手段が、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用するように動作する。
【００３０】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、現在の複素スペクトルのオフセットを δ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定するように動作する。但し、前の複素スペクトルにはｎp＝ [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００３１】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、Ｆn (t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００３２】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントのピッチ周波数を決定するステップと、そのピッチ周波数における音声セグメントの複素スペクトルを算定するステップと、その複素スペクトルの振幅を計算するステップと、その複素スペクトルの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するステップと、複素値の各々の絶対値の平方根によって複数の複素値の各々に関する一連の除算積を計算するステップと、フェーズ情報をエンコードするステップとを含む方法が提供される。なお、上記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃えられたフェーズθkを生じさせる。
【００３３】
　本発明の更に別の局面では、前記算定するステップが、時間ｔにおける複素スペクトルの信号を下記数式「数１３」として算定することを含む。
【数６】
2004110026.tif 000008
【００３４】
　但し、「数１３」におけるＡkは音声セグメントの振幅であり、φkは音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである。
【００３５】
　本発明の更に別の局面では、前記算定するステップがピッチ周波数の倍数時のフーリエ係数を計算するステップを含む。
【００３６】
　本発明の更に別の局面では、前記一連の除算積を計算するステップが、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃えられたフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するステップを含む。
【００３７】
　本発明の更に別の局面では、前記排除するステップが、下記数式「数１４」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算することを含む。
【数７】
2004110026.tif 000009
【００３８】
　但し、「数１４」におけるτは、複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する。
【００３９】
　本発明の更に別の局面では、周波数が線形であるフェーズ期間を音声セグメントの複素スペクトルに関する複数の複素値の各々から排除するステップ及び各複素値の絶対値の平方根による各複素値に関する一連の除算結果を計算するステップを含むフェーズ揃えを行うための方法が提供される。なお、上記一連の除算結果は最小トータル変数を有し、それによって、揃えられたフェーズθkが生じる。
【００４０】
　本発明の更に別の局面では、前記計算するステップが、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃えられたフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算することを含む。
【００４１】
　本発明の更に別の局面では、前記排除するステップが、下記数式「数１５」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算することを含む。
【数８】
2004110026.tif 000010
【００４２】
　但し、「数１５」におけるτは、複素スペクトルの変形全体を、それの絶対値の平方根により除されることによって最小にするように動作する。
【００４３】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から音声セグメントのスペクトルを再構成し、その再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報からその音声セグメントの複素スペクトルを再構成し、前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶し、現在の音声セグメントの複素スペクトル及び前の音声セグメントの複素スペクトルの間の相対的なオフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用することを含む音声デコーディングのための方法が提供される。
【００４４】
　本発明の更に別の局面では、上記方法が、更に、揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換し、そのタイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結することを含む。
【００４５】
　本発明の更に別の局面では、前記スペクトルを再構成するステップが、エンコーディング前の音声セグメントのピッチを記述するピッチ情報でもって再構成することを含む。
【００４６】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、複素スペクトルを下記数式「数１６」として相互相関することを含む。
【数９】
2004110026.tif 000011
【００４７】
　但し、「数１６」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックス及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。
【００４８】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ&#8805;0）だけを合計するように動作する。
【００４９】
　本発明の更に別の局面では、前記揃えるステップが、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用することを含む。
【００５０】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、現在の複素スペクトルのオフセットを δ=ｎpｐG−ΔＴ として決定することを含む。但し、前の複素スペクトルには ｎp＝(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００５１】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、Ｆn(t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバートを適用することを含む。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００５２】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用することを含む、セグメントを揃えるための方法が提供される。
【００５３】
　本発明の更に別の局面では、上記決定するステップが、複素スペクトルを下記数式「数１７」として相互相関することを含む。
【数１０】
2004110026.tif 000012
【００５４】
　但し、「数１７」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。
【００５５】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計することを含む。
【００５６】
　本発明の更に別の局面では、前記揃えるステップが、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用することを含む。
【００５７】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、現在の複素スペクトルのオフセットを δ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定することを含む。但し、前の複素スペクトルにはｎp＝ [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００５８】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、Ｆn (t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバートを適用するように動作する。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００５９】
　本発明の更に別の局面では、コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムが提供される。そのコンピュータ・プログラムは、音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作する第１コード・セグメントと、そのピッチ周波数における音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作する第２コード・セグメントと、その複素スペクトルの振幅を計算するように動作する第３コード・セグメントと、その複素スペクトルの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除し、その複素値の各々の絶対値の平方根によってその複数の複素値の各々に関する一連の除算積を計算する（なお、一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、その結果、揃えられたフェーズθkが生じる）ように動作する第４コード・セグメントと、フェーズ情報をエンコードするように動作する第５コード・セグメントを含む。
【００６０】
　本発明の更に別の局面では、コンピュータ可読媒体において具体化される別のコンピュータ・プログラムが提供される。そのコンピュータ・プログラムは、音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報からその音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作する第１コード・セグメントと、その再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報からその音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作する第２コード・セグメントと、前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する第３コード・セグメントと、現在の音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用するように動作する第４コード・セグメントとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
　図１を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声エンコーダの簡単なブロック図が示される。図１の音声エンコーダでは、音声セグメントが、その音声セグメントのピッチを決定するピッチ・ディテクタ１００に入力される。また、音声セグメントは、その音声セグメントの複素スペクトルを算定するフーリエ変換器のようなスペクトル・エスティメータ１０２にも入力される。エンベロープ・エンコーダ１０４は、複素スペクトルの振幅を計算する。フェーズ・アライナ１０６は、複素スペクトルからフェーズ情報を取り出す。次に、そのフェーズ情報がフェーズ・エンコーダ１０８においてエンコードされる。
【００６２】
　図２を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って動作する図１の音声エンコーダにおけるフェーズ・アライナ１０６のオペレーションの例示的方法を表す簡単な流れ図が示される。図２の方法では、入力された音声セグメントのスペクトルが計算される。発音されたセグメントに関して、時間ｔにおける音声信号が振幅Ａk及び各ピッチ・ハーモニックスｆkのフェーズφkにより下記数式「数１８」を使って算定される。
【数１１】
2004110026.tif 000013
【００６３】
　そこで、セグメントは、フェーズ・データを滑らかにし且つフェーズ・ラッピングを少なくするために、線形のフェーズ期間を排除することによってフェーズ揃えされる。タイム・オフセットτが適用された後の揃えられたフェーズθkは、θk＝φk−2πτｆk になるであろう。τは、望ましくは、下記数次「数１９」に示されるように、スペクトルの絶対値の平方根により除されたそのスペクトルのトータル・バリエーションを最小にすることによってその複素スペクトルをできるだけ滑らかにするように選択される。
【数１２】
2004110026.tif 000014
【００６４】
　揃えられたフェーズは滑らかであるので、それを補間（interpolation）によって任意の周波数で複素スペクトルを算定すること及び任意の一般的な方法により生成されたフェーズをそれと結合することが可能である。
【００６５】
　エンコードされるべきデータの量を少なくするためには、最初のＭピッチ・ハーモニックのフェーズだけをエンコードすることが可能である。但し、Ｍは、品質と帯域幅との間のトレード・オフを制御するパラメータである。それはユーザ定義され得るし、或いは、又は音声帯域幅、話し手の音声、及び必要とされる品質のような種々のパラメータに基づいたプリセット値を使用して自動的にセットされ得る。
【００６６】
　そこで、その揃えられたフェーズθnは、その分野では知られている適当な方法による量子化及び（又は）圧縮を使用してエンコードされる。
【００６７】
　図３を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声デコーダの簡単なブロック図が示される。図３の音声デコーダでは、音声セグメントのスペクトルが、その音声セグメントのスペクトルの振幅エンベロープをピッチ情報と共に入力することによる一般的な手段を使用して、スペクトル・リコンストラクタ３００において再構成される。なお、そのピッチ情報は、既知の技法を使用してユーザ定義され得るし、オリジナル音声セグメントのピッチと一致してもよく、或いは一致しなくてもよい。そこで、その再構成されたスペクトルは、エンコードされたフェーズ情報及びオリジナル音声セグメントのピッチ情報と共にフェーズ・コンバイナ３０２に入力される。フェーズ・コンバイナ３０２は、そのエンコードされた情報をデコードし、セグメントの複素スペクトルを再構成する。そこで、複素スペクトル及びユーザ定義されたピッチ情報は、セグメント・アライナ３０４に入力される。セグメント・アライナ３０４は、現在の音声セグメントのスペクトルの複素フェーズを、遅延装置３０６に記憶されている前の音声セグメントにピッチ揃えする。そこで、フェーズ揃えされたスペクトルが逆フーリエ変換器３０８に入力される。逆フーリエ変換器３０８は、それをタイム・ドメイン信号に変換し、それを前の音声セグメントと連結する。
【００６８】
　次に図４を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って動作する、図３の音声デコーダにおけるフェーズ・コンバイナ３０２のオペレーションの例示的方法を表す簡単な流れ図が示される。図４の方法では、エンコードされたフェーズがデコードされ、入力された音声セグメントのスペクトルの値が、
　Ｆn=Ａn’eiθn　（ｎ＜Ｍ）
　Ｆn=Ａn’eiφn　（その他の場合）
によってセットされる。但し、Ａn’eiφnは、合成フェーズを使用して、エンコードされた振幅及びピッチのみから再構成されたスペクトルである。オリジナル・セグメントのピッチがその再構成されたスペクトルのピッチとは異なるとき、必要な周波数におけるフェーズ値を算定するために、そのデコードされたフェーズの線形補間が使用され得る。
【００６９】
　次に図５を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って動作する、図３の音声デコーダにおけるセグメント・アライナ３０４のオペレーションの例示的方法を表す簡単な流れ図が示される。図５の方法では、現在のセグメント及び前のセグメントの間の相対的オフセットが決定される。それらセグメントの間の相対的フェーズ揃えは、次式「数２０」に示されたそれらの相互相関関数から知ることができる。
【数１３】
2004110026.tif 000015
【００７０】
　なお、「数１３」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のセグメントのピッチ・ハーモニックスｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。その相関は、望ましくは、セグメントのヒルバート変換において実行され、従って、正の周波数（ｎ、ｍ≧0）が合計される。２つのヒルバート変換された信号の最適な相関は、望ましくは、タイム・シフト τm=argmax{|C(τ)|} 及び複素フェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm)) を現在のセグメントに適用することによって達成される。
【００７１】
　２つのセグメントが相対的に揃えられた後、現在のセグメントにおける第１ピッチ励磁の位置が前のセグメントの最終ピッチ励磁に揃えられる。前のセグメントにおいてｎp=[(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルが存在する場合、現在のセグメントにおけるオフセットδは、δ＝ｎpｐG-ΔＴ となるであろう。そこで、それらのセグメントは、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを適用することによって揃え直しされる。これは、Ｆn(t)をeiφnに乗じることによって達成される。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００７２】
　図６、図７、及び図８は、上記の本発明の方法の応用に従って、２つの音声セグメント６００及び６０２のフェーズ揃えを示す簡単な図形表示である。
【００７３】
　本願において開示されたいずれの方法においても１つ又は複数のステップが、本発明の真の精神及び技術的範囲から逸脱することなく省略され得るし、或いは、示された順序とは異なる順序で実行され得ることは明らかである。
【００７４】
　本願において開示された方法及び装置は特定のコンピュータのハードウェア又はソフトウェアに関連して説明され得るし、或いは説明され得ないけれども、その開示された方法及び装置が通常の技術を使ってコンピュータのハードウェア又はソフトウェアに容易に実装され得ることも明らかである。
【００７５】
　本発明は１つ又は複数の特定の実施例に関して記述されたけれども、その記述は、全体として、本発明を説明することを意図するものであり、示された実施例に発明を限定するものとして解されるべきではない。本願では詳細に示されなかったけれども依然として本発明の真の精神及び技術的範囲内にある種々の修正事項が当業者に想起し得るということも明らかである。
【００７６】
　まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００７７】
（１）音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作するピッチ・ディテクタと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作するスペクトル・エスティメータと、
前記複素スペクトルの振幅を計算するように動作するエンベロープ・エンコーダと、
前記複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するように及び複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するように動作するフェーズ・アライナと、
フェーズ情報をエンコードするように動作するフェーズ・エンコーダと、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生させる、音声エンコーダ。
（２）前記スペクトル・エスティメータが、時間ｔにおける前記複素スペクトルの信号を下記数式「数２１」として算定するように動作する（但し、下記数式「数２１」におけるＡk は音声セグメントの振幅であり、ψkは音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである）、請求項１に記載の音声エンコーダ。
【数１４】
2004110026.tif 000016
（３）前記スペクトル・エスティメータが、前記ピッチ周波数の倍数におけるフーリエ係数を計算するように動作するフーリエ変換器である、請求項２に記載の音声エンコーダ。
（４）前記フェーズ・アライナが、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの前記揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する、請求項１に記載の音声エンコーダ。
（５）前記フェーズ・アライナが、下記数式「数２２」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する（但し、下記数式「数２２」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）、請求項１に記載の音声エンコーダ。
【数１５】
2004110026.tif 000017
（６）音声セグメントの複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するための手段と、
複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するための手段と、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生させる、フェーズ・アライナ。
（７）前記計算するための手段が、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの前記揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する、請求項６に記載のフェーズ・アライナ。
（８）前記排除するための手段が、下記数式「数２３」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する（但し、下記数式「数２３」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）、請求項６に記載のフェーズ・アライナ。
【数１６】
2004110026.tif 000018
（９）音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作するスペクトル・リコンストラクタと、
前記再構成されたスペクトル、前記音声セグメントを記述したフェーズ情報及び前記音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作するフェーズ・コンバイナと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する遅延手段と、
現在の音声セグメントの複素スペクトルと前記前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在のセグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するように動作するセグメント・アライナと、
を含む音声デコーダ。
（１０）更に、前記揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換し、前記タイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するように動作する逆フーリエ変換器を含む、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１１）前記ピッチ情報がエンコーディング前の前記音声セグメントのピッチを記述する、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１２）前記セグメント・アライナが、前記複素スペクトルを下記数式「数２４」として相互相関するように動作する（但し、下記数式「数２４」におけるＦn及びＧmは現在のスペクトル及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGはそれらの対応するピッチ期間である）、請求項９に記載の音声デコーダ。
【数１７】
2004110026.tif 000019
（１３）前記セグメント・アライナが、前記スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、前記スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する、請求項１２に記載の音声デコーダ。
（１４）前記セグメント・アライナが、タイム・シフトτm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフトθ0＝−arg(C(τm)) を前記現在のスペクトルに適用するように動作する、請求項１２に記載の音声デコーダ。
（１５）前記セグメント・アライナが、前記現在の複素スペクトルの前記オフセットを δ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定するように動作する（但し、ｎpは前記前の複素スペクトルにおける [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルであり、ΔＴは、前記複素スペクトル間のタイム・オフセットである）、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１６）前記セグメント・アライナが、Ｆn(t)をｅiΔθnに乗じることによって前記タイム・シフト及び前記複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する（但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθ1＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθ1＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１７）現在の音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定するための手段と、
前記現在の音声セグメントにおける第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるための手段と、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するための手段を含むセグメント・アライナ。
（１８）前記決定するための手段が、前記複素スペクトルを下記数式「数２５」として相互相関するように動作する（但し、下記数式「数２５」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
【数１８】
2004110026.tif 000020
（１９）前記決定するための手段が、前記スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、前記スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する、請求項１８に記載のセグメント・アライナ。
（２０）前記揃えるための手段が、タイム・シフトτm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフトθ0＝−arg(C(τm)) を前記現在のスペクトルに適用するように動作する、請求項１８に記載のセグメント・アライナ。
（２１）前記決定するための手段が、前記現在の複素スペクトルの前記オフセットをδ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定するように動作する（但し、前記前の複素スペクトルにはｎp＝ [(ΔＴ/ｐG)＋0.5] ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは前記複素スペクトル間のタイム・オフセットである）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
（２２）前記決定するための手段が、Ｆn (t)をｅiΔθnに乗じることによって前記タイム・シフト及び前記複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する（但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
（２３）音声セグメントのピッチ周波数を決定するステップと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するステップと、
前記複素スペクトルの振幅を計算するステップと、
前記複素スペクトルの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するステップと、
前記複素値の各々の絶対値の平方根によって前記複数の複素値の各々に関して一連の除算積を計算するステップと、フェーズ情報をエンコードするステップと、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃えられたフェーズθkを生じさせる、音声エンコーディングを行う方法。
（２４）前記算定するステップが時間ｔにおける前記複素スペクトルの信号を下記数式「数２６」として算定する（但し、下記数式「数２６」におけるＡkは前記音声セグメントの振幅であり、φkは前記音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである）ことを含む、請求項２３に記載の方法。
【数１９】
2004110026.tif 000021
（２５）前記一連の除算積を計算するステップが、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの揃えられたフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算することを含む、請求項２３に記載の方法。
（２６）前記排除するステップが、下記数式「数２７」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算する（但し、前記数式「数２７」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）ことを含む、請求項２３に記載の方法。
【数２０】
2004110026.tif 000022
（２７）音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するステップと、
前記再構成されたスペクトル、前記音声セグメントを記述したフェーズ情報及び前記音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するステップと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するステップと、
現在の音声セグメントの複素スペクトル及び前記前の音声セグメントの複素スペクトルの間の相対的なオフセットを決定するステップと、
前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃えるステップと、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するステップと、
を含む、音声デコーディングのための方法。
（２８）前記揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換するステップと、
前記タイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するステップと、
を含む、請求項２７に記載の方法。
（２９）音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定するステップと、
前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるステップと、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するステップと、
を含む、セグメントを揃えるための方法。
（３０）コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムであって、
音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作する第１コード・セグメントと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作する第２コード・セグメントと、
（３１）コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムであって、
音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作する第１コード・セグメントと、
前記再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作する第２コード・セグメントと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する第３コード・セグメントと、
現在の音声セグメントの前記複素スペクトルと前記前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するように動作する第４コード・セグメントと、
を含むコンピュータ・プログラム。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声エンコーダの簡単なブロック図である。
【図２】本発明の望ましい実施例に従って動作する図１の音声エンコーダにおけるフェーズ・アライナ１０６のオペレーションの例示的方法に関する簡単な流れ図である。
【図３】本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声デコーダの簡単なブロック図である。
【図４】本発明の望ましい実施例に従って動作する図３の音声デコーダにおけるフェーズ・コンバイナ３０２のオペレーションの例示的方法に関する簡単な流れ図である。
【図５】本発明の望ましい実施例に従って動作する図３の音声デコーダにおけるセグメント・アライナ３０４のオペレーションの例示的方法に関する簡単な流れ図である。
【図６】本発明の方法のアプリケーションに従って音声セグメントのフェーズ揃えを示す簡単なグラフィカル図である。
【図７】本発明に係る別の方法のアプリケーションに従って音声セグメントのフェーズ揃えを示す簡単なグラフィカル図である。
【図８】本発明に係る更に別の方法のアプリケーションに従って音声セグメントのフェーズ揃えを示す簡単なグラフィカル図である。
【図１】
2004110026.tif 000030
【図２】
2004110026.tif 000031
【図３】
2004110026.tif 000032
【図４】
2004110026.tif 000033
【図５】
2004110026.tif 000034
【図６】
2004110026.tif 000035
【図７】
2004110026.tif 000036
【図８】
2004110026.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月11日(2003.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、音声処理に関し、とりわけ、それのフェーズ揃え（phase alignment）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　多くの音声エンコーディング及びデコーディング・システムは、音声セグメントをそれらのスペクトル・エンベロープによって表す。或るシステムでは、セグメントはスペクトルの絶対的な大きさのみによって表され、フェーズは再構成のために合成的に生成される。そのようなシステムは、フェーズ・データの劣悪な圧縮及び合成フェーズとの劣悪な結合を結果として生じる劣悪な初期フェーズ揃えを受ける。それらは、実際のフェーズ・データ及び合成のフェーズ・データが同じフレーム内で結合されることを許さず、それらの最終的なフェーズ揃えは劣悪なセグメント結合をこうむることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　本発明は、スペクトル・エンベロープの複素フェーズをエンコードし、デコーディング時にそのエンコードされたフェーズ情報を使って滑らかな遷移を有する音声セグメントを前のセグメントから再生することによって、圧縮音声の音質を改良するための方法を開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　本発明のフェーズ・エンコーダは、独立して又は振幅エンコーディングと結合して機能することが可能である。デコーディング中、デコーダは、デコードされた振幅情報から作成されたスペクトルとデコードされたフェーズ情報を結合する。そこで、デコーダは、所望のピッチ・サイクルを生じさせるために現在のセグメントの複素スペクトル（complex spectrum）を前のセグメントのスペクトルと揃える（align）。本発明は、エンコーダ及びデコーダの両方においてフェーズ揃えを使用すること、両方のフェーズ揃え方法を改良すること、並びに実フェーズ・データ及び合成フェーズ・データの結合を可能にすることによって改良された音質を提供する。
【０００５】
　本発明の１つの局面では、音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作するピッチ・ディテクタと、そのピッチ周波数における音声セグメントの複素スペクトル（complex spectrum）を算定するように動作するスペクトル・エスティメータ（spectral estimator）と、その複素スペクトルの振幅を計算するように動作するエンベロープ・エンコーダ（envelopeencoder）と、その複素スペクトルにおけるの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するように及び複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積（divisionproducts）を計算するように動作するフェーズ・アライナ（phase aligner）（なお、一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生じさせる）と、フェーズ情報をエンコードするように動作するフェーズ・エンコーダとを含む音声エンコーダが提供される。
【０００６】
　本発明の別の局面では、前記スペクトル・エスティメータが、時間ｔにおける複素スペクトルの信号を下記数式「数１」として算定するように動作する。
【数１】
2004110026.tif 000038
【０００７】
　但し、「数１」におけるＡk は、前記音声セグメントの振幅であり、ψkは音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである。
【０００８】
　本発明の更に別の局面では、前記スペクトル・エスティメータが、ピッチ周波数の倍数におけるフーリエ係数を計算するように動作するフーリエ変換器である。
【０００９】
　本発明の更に別の局面では、前記フェーズ・アライナが、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する。
【００１０】
　本発明の更に別の局面では、前記フェーズ・アライナが、下記数式「数２」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する。
【数２】
2004110026.tif 000039
【００１１】
　但し、「数２」におけるτは、複素スペクトルの絶対値の平方根により除されたその複素スペクトルのトータル・バリエーション（total variation）を最小にするように動作する。
【００１２】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントの複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するための手段と、複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するための手段とを含むフェーズ・アライナが提供される。なお、上記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生じさせる。
【００１３】
本発明の更に別の局面では、前記計算するための手段が、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する。
【００１４】
　本発明の更に別の局面では、前記排除するための手段が、下記数式「数３」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する。
【数３】
2004110026.tif 000040
【００１５】
　但し、「数３」におけるτは、複素スペクトルの絶対値の平方根により除されたその複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する。
【００１６】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作するスペクトル・リコンストラクタ（reconstructor）と、再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報から音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作するフェーズ・コンバイナと、前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する遅延手段と、現在の音声セグメントの複素スペクトル及び前の音声セグメントの複素スペクトルの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタ（Hilbertfilter）を複素スペクトルに適用するように動作するセグメント・アライナとを含む音声デコーダが提供される。
【００１７】
　本発明の更に別の局面では、前記音声デコーダが、更に、その揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換し、そのタイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するように動作する逆フーリエ変換器を含む。
【００１８】
　本発明の更に別の局面では、前記ピッチ情報がエンコーディング前の音声セグメントのピッチを記述する。
【００１９】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、複素スペクトルを下記数式「数４」として相互相関するように動作する。
【数４】
2004110026.tif 000041
【００２０】
　但し、「数４」におけるＦn及びＧmは現在のスペクトル及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGはそれらの対応するピッチ期間である。
【００２１】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する。
【００２２】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用するように動作する。
【００２３】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、現在の複素スペクトルのオフセットを δ＝ｎpｐG−ΔT として決定するように動作する。但し、ｎpは前の複素スペクトルにおける [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルであり、ΔＴは、複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００２４】
　本発明の更に別の局面では、前記セグメント・アライナが、Ｆn(t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバートを適用するように動作する。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθ1=θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθ1＝−θ0＋nθ1(ｎ＜0) によって与えられる。
【００２５】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるための手段と、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用するための手段とを含むセグメント・アライナが提供される。
【００２６】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、複素スペクトルを下記数式「数５」として相互相関するように動作する。
【数５】
2004110026.tif 000042
【００２７】
　但し、式「数５」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。
【００２８】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する。
【００２９】
　本発明の更に別の局面では、前記揃えるための手段が、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用するように動作する。
【００３０】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、現在の複素スペクトルのオフセットを δ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定するように動作する。但し、前の複素スペクトルにはｎp＝ [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００３１】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するための手段が、Ｆn (t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００３２】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントのピッチ周波数を決定するステップと、そのピッチ周波数における音声セグメントの複素スペクトルを算定するステップと、その複素スペクトルの振幅を計算するステップと、その複素スペクトルの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するステップと、複素値の各々の絶対値の平方根によって複数の複素値の各々に関する一連の除算積を計算するステップと、フェーズ情報をエンコードするステップとを含む方法が提供される。なお、上記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃えられたフェーズθkを生じさせる。
【００３３】
　本発明の更に別の局面では、前記算定するステップが、時間ｔにおける複素スペクトルの信号を下記数式「数６」として算定することを含む。
【数６】
2004110026.tif 000043
【００３４】
　但し、「数６」におけるＡkは音声セグメントの振幅であり、φkは音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである。
【００３５】
　本発明の更に別の局面では、前記算定するステップがピッチ周波数の倍数時のフーリエ係数を計算するステップを含む。
【００３６】
　本発明の更に別の局面では、前記一連の除算積を計算するステップが、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃えられたフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するステップを含む。
【００３７】
　本発明の更に別の局面では、前記排除するステップが、下記数式「数７」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算することを含む。
【数７】
2004110026.tif 000044
【００３８】
　但し、「数７」におけるτは、複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する。
【００３９】
　本発明の更に別の局面では、周波数が線形であるフェーズ期間を音声セグメントの複素スペクトルに関する複数の複素値の各々から排除するステップ及び各複素値の絶対値の平方根による各複素値に関する一連の除算結果を計算するステップを含むフェーズ揃えを行うための方法が提供される。なお、上記一連の除算結果は最小トータル変数を有し、それによって、揃えられたフェーズθkが生じる。
【００４０】
　本発明の更に別の局面では、前記計算するステップが、タイム・オフセットτ後に複素スペクトルの揃えられたフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算することを含む。
【００４１】
　本発明の更に別の局面では、前記排除するステップが、下記数式「数８」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算することを含む。
【数８】
2004110026.tif 000045
【００４２】
　但し、「数８」におけるτは、複素スペクトルの変形全体を、それの絶対値の平方根により除されることによって最小にするように動作する。
【００４３】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から音声セグメントのスペクトルを再構成し、その再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報からその音声セグメントの複素スペクトルを再構成し、前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶し、現在の音声セグメントの複素スペクトル及び前の音声セグメントの複素スペクトルの間の相対的なオフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用することを含む音声デコーディングのための方法が提供される。
【００４４】
　本発明の更に別の局面では、上記方法が、更に、揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換し、そのタイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結することを含む。
【００４５】
　本発明の更に別の局面では、前記スペクトルを再構成するステップが、エンコーディング前の音声セグメントのピッチを記述するピッチ情報でもって再構成することを含む。
【００４６】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、複素スペクトルを下記数式「数９」として相互相関することを含む。
【数９】
2004110026.tif 000046
【００４７】
　但し、「数９」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックス及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。
【００４８】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ&#8805;0）だけを合計するように動作する。
【００４９】
　本発明の更に別の局面では、前記揃えるステップが、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用することを含む。
【００５０】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、現在の複素スペクトルのオフセットを δ=ｎpｐG−ΔＴ として決定することを含む。但し、前の複素スペクトルには ｎp＝(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００５１】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、Ｆn(t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバートを適用することを含む。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００５２】
　本発明の更に別の局面では、音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用することを含む、セグメントを揃えるための方法が提供される。
【００５３】
　本発明の更に別の局面では、上記決定するステップが、複素スペクトルを下記数式「数１０」として相互相関することを含む。
【数１０】
2004110026.tif 000047
【００５４】
　但し、「数１０」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。
【００５５】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計することを含む。
【００５６】
　本発明の更に別の局面では、前記揃えるステップが、タイム・シフト τm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm))を現在のスペクトルに適用することを含む。
【００５７】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、現在の複素スペクトルのオフセットを δ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定することを含む。但し、前の複素スペクトルにはｎp＝ [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは複素スペクトル間のタイム・オフセットである。
【００５８】
　本発明の更に別の局面では、前記決定するステップが、Ｆn (t)をｅiΔθnに乗じることによってタイム・シフト及び複素ヒルバートを適用するように動作する。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００５９】
　本発明の更に別の局面では、コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムが提供される。そのコンピュータ・プログラムは、音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作する第１コード・セグメントと、そのピッチ周波数における音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作する第２コード・セグメントと、その複素スペクトルの振幅を計算するように動作する第３コード・セグメントと、その複素スペクトルの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除し、その複素値の各々の絶対値の平方根によってその複数の複素値の各々に関する一連の除算積を計算する（なお、一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、その結果、揃えられたフェーズθkが生じる）ように動作する第４コード・セグメントと、フェーズ情報をエンコードするように動作する第５コード・セグメントを含む。
【００６０】
　本発明の更に別の局面では、コンピュータ可読媒体において具体化される別のコンピュータ・プログラムが提供される。そのコンピュータ・プログラムは、音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報からその音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作する第１コード・セグメントと、その再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報からその音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作する第２コード・セグメントと、前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する第３コード・セグメントと、現在の音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを複素スペクトルに適用するように動作する第４コード・セグメントとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
　図１を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声エンコーダの簡単なブロック図が示される。図１の音声エンコーダでは、音声セグメントが、その音声セグメントのピッチを決定するピッチ・ディテクタ１００に入力される。また、音声セグメントは、その音声セグメントの複素スペクトルを算定するフーリエ変換器のようなスペクトル・エスティメータ１０２にも入力される。エンベロープ・エンコーダ１０４は、複素スペクトルの振幅を計算する。フェーズ・アライナ１０６は、複素スペクトルからフェーズ情報を取り出す。次に、そのフェーズ情報がフェーズ・エンコーダ１０８においてエンコードされる。
【００６２】
　図２を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って動作する図１の音声エンコーダにおけるフェーズ・アライナ１０６のオペレーションの例示的方法を表す簡単な流れ図が示される。図２の方法では、入力された音声セグメントのスペクトルが計算される。発音されたセグメントに関して、時間ｔにおける音声信号が振幅Ａk及び各ピッチ・ハーモニックスｆkのフェーズφkにより下記数式「数１１」を使って算定される。
【数１１】
2004110026.tif 000048
【００６３】
　そこで、セグメントは、フェーズ・データを滑らかにし且つフェーズ・ラッピングを少なくするために、線形のフェーズ期間を排除することによってフェーズ揃えされる。タイム・オフセットτが適用された後の揃えられたフェーズθkは、θk＝φk−2πτｆk になるであろう。τは、望ましくは、下記数式「数１２」に示されるように、スペクトルの絶対値の平方根により除されたそのスペクトルのトータル・バリエーションを最小にすることによってその複素スペクトルをできるだけ滑らかにするように選択される。
【数１２】
2004110026.tif 000049
【００６４】
　揃えられたフェーズは滑らかであるので、それを補間（interpolation）によって任意の周波数で複素スペクトルを算定すること及び任意の一般的な方法により生成されたフェーズをそれと結合することが可能である。
【００６５】
　エンコードされるべきデータの量を少なくするためには、最初のＭピッチ・ハーモニックのフェーズだけをエンコードすることが可能である。但し、Ｍは、品質と帯域幅との間のトレード・オフを制御するパラメータである。それはユーザ定義され得るし、或いは、又は音声帯域幅、話し手の音声、及び必要とされる品質のような種々のパラメータに基づいたプリセット値を使用して自動的にセットされ得る。
【００６６】
　そこで、その揃えられたフェーズθnは、その分野では知られている適当な方法による量子化及び（又は）圧縮を使用してエンコードされる。
【００６７】
　図３を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声デコーダの簡単なブロック図が示される。図３の音声デコーダでは、音声セグメントのスペクトルが、その音声セグメントのスペクトルの振幅エンベロープをピッチ情報と共に入力することによる一般的な手段を使用して、スペクトル・リコンストラクタ３００において再構成される。なお、そのピッチ情報は、既知の技法を使用してユーザ定義され得るし、オリジナル音声セグメントのピッチと一致してもよく、或いは一致しなくてもよい。そこで、その再構成されたスペクトルは、エンコードされたフェーズ情報及びオリジナル音声セグメントのピッチ情報と共にフェーズ・コンバイナ３０２に入力される。フェーズ・コンバイナ３０２は、そのエンコードされた情報をデコードし、セグメントの複素スペクトルを再構成する。そこで、複素スペクトル及びユーザ定義されたピッチ情報は、セグメント・アライナ３０４に入力される。セグメント・アライナ３０４は、現在の音声セグメントのスペクトルの複素フェーズを、遅延装置３０６に記憶されている前の音声セグメントにピッチ揃えする。そこで、フェーズ揃えされたスペクトルが逆フーリエ変換器３０８に入力される。逆フーリエ変換器３０８は、それをタイム・ドメイン信号に変換し、それを前の音声セグメントと連結する。
【００６８】
　次に図４を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って動作する、図３の音声デコーダにおけるフェーズ・コンバイナ３０２のオペレーションの例示的方法を表す簡単な流れ図が示される。図４の方法では、エンコードされたフェーズがデコードされ、入力された音声セグメントのスペクトルの値が、
　Ｆn=Ａn’eiθn　（ｎ＜Ｍ）
　Ｆn=Ａn’eiφn　（その他の場合）
によってセットされる。但し、Ａn’eiφnは、合成フェーズを使用して、エンコードされた振幅及びピッチのみから再構成されたスペクトルである。オリジナル・セグメントのピッチがその再構成されたスペクトルのピッチとは異なるとき、必要な周波数におけるフェーズ値を算定するために、そのデコードされたフェーズの線形補間が使用され得る。
【００６９】
　次に図５を参照すると、本発明の望ましい実施例に従って動作する、図３の音声デコーダにおけるセグメント・アライナ３０４のオペレーションの例示的方法を表す簡単な流れ図が示される。図５の方法では、現在のセグメント及び前のセグメントの間の相対的オフセットが決定される。それらセグメントの間の相対的フェーズ揃えは、次式「数１３」に示されたそれらの相互相関関数から知ることができる。
【数１３】
2004110026.tif 000050
【００７０】
　なお、「数１３」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のセグメントのピッチ・ハーモニックスｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である。その相関は、望ましくは、セグメントのヒルバート変換において実行され、従って、正の周波数（ｎ、ｍ≧0）が合計される。２つのヒルバート変換された信号の最適な相関は、望ましくは、タイム・シフト τm=argmax{|C(τ)|} 及び複素フェーズ・シフト θ0＝−arg(C(τm)) を現在のセグメントに適用することによって達成される。
【００７１】
　２つのセグメントが相対的に揃えられた後、現在のセグメントにおける第１ピッチ励磁の位置が前のセグメントの最終ピッチ励磁に揃えられる。前のセグメントにおいてｎp=[(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルが存在する場合、現在のセグメントにおけるオフセットδは、δ＝ｎpｐG-ΔＴ となるであろう。そこで、それらのセグメントは、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを適用することによって揃え直しされる。これは、Ｆn(t)をeiφnに乗じることによって達成される。但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる。
【００７２】
　図６、図７、及び図８は、上記の本発明の方法の応用に従って、２つの音声セグメント６００及び６０２のフェーズ揃えを示す簡単な図形表示である。
【００７３】
　本願において開示されたいずれの方法においても１つ又は複数のステップが、本発明の真の精神及び技術的範囲から逸脱することなく省略され得るし、或いは、示された順序とは異なる順序で実行され得ることは明らかである。
【００７４】
　本願において開示された方法及び装置は特定のコンピュータのハードウェア又はソフトウェアに関連して説明され得るし、或いは説明され得ないけれども、その開示された方法及び装置が通常の技術を使ってコンピュータのハードウェア又はソフトウェアに容易に実装され得ることも明らかである。
【００７５】
　本発明は１つ又は複数の特定の実施例に関して記述されたけれども、その記述は、全体として、本発明を説明することを意図するものであり、示された実施例に発明を限定するものとして解されるべきではない。本願では詳細に示されなかったけれども依然として本発明の真の精神及び技術的範囲内にある種々の修正事項が当業者に想起し得るということも明らかである。
【００７６】
　まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００７７】
（１）音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作するピッチ・ディテクタと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作するスペクトル・エスティメータと、
前記複素スペクトルの振幅を計算するように動作するエンベロープ・エンコーダと、
前記複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するように及び複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するように動作するフェーズ・アライナと、
フェーズ情報をエンコードするように動作するフェーズ・エンコーダと、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生させる、音声エンコーダ。
（２）前記スペクトル・エスティメータが、時間ｔにおける前記複素スペクトルの信号を下記数式「数１４」として算定するように動作する（但し、下記数式「数１４」におけるＡk は音声セグメントの振幅であり、ψkは音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである）、請求項１に記載の音声エンコーダ。
【数１４】
2004110026.tif 000051
（３）前記スペクトル・エスティメータが、前記ピッチ周波数の倍数におけるフーリエ係数を計算するように動作するフーリエ変換器である、請求項２に記載の音声エンコーダ。
（４）前記フェーズ・アライナが、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの前記揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する、請求項１に記載の音声エンコーダ。
（５）前記フェーズ・アライナが、下記数式「数１５」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する（但し、下記数式「数１５」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）、請求項１に記載の音声エンコーダ。
【数１５】
2004110026.tif 000052
（６）音声セグメントの複素スペクトルにおける複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するための手段と、
複数の複素値の各々に関して当該複素値の絶対値の平方根による一連の除算積を計算するための手段と、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃ったフェーズθkを生させる、フェーズ・アライナ。
（７）前記計算するための手段が、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの前記揃ったフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算するように動作する、請求項６に記載のフェーズ・アライナ。
（８）前記排除するための手段が、下記数式「数１６」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算するように動作する（但し、下記数式「数１６」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）、請求項６に記載のフェーズ・アライナ。
【数１６】
2004110026.tif 000053
（９）音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作するスペクトル・リコンストラクタと、
前記再構成されたスペクトル、前記音声セグメントを記述したフェーズ情報及び前記音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作するフェーズ・コンバイナと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する遅延手段と、
現在の音声セグメントの複素スペクトルと前記前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在のセグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するように動作するセグメント・アライナと、
を含む音声デコーダ。
（１０）更に、前記揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換し、前記タイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するように動作する逆フーリエ変換器を含む、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１１）前記ピッチ情報がエンコーディング前の前記音声セグメントのピッチを記述する、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１２）前記セグメント・アライナが、前記複素スペクトルを下記数式「数１７」として相互相関するように動作する（但し、下記数式「数１７」におけるＦn及びＧmは現在のスペクトル及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGはそれらの対応するピッチ期間である）、請求項９に記載の音声デコーダ。
【数１７】
2004110026.tif 000054
（１３）前記セグメント・アライナが、前記スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、前記スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する、請求項１２に記載の音声デコーダ。
（１４）前記セグメント・アライナが、タイム・シフトτm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフトθ0＝−arg(C(τm)) を前記現在のスペクトルに適用するように動作する、請求項１２に記載の音声デコーダ。
（１５）前記セグメント・アライナが、前記現在の複素スペクトルの前記オフセットを δ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定するように動作する（但し、ｎpは前記前の複素スペクトルにおける [(ΔＴ/ｐG)＋0.5]ピッチ・サイクルであり、ΔＴは、前記複素スペクトル間のタイム・オフセットである）、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１６）前記セグメント・アライナが、Ｆn(t)をｅiΔθnに乗じることによって前記タイム・シフト及び前記複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する（但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθ1＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθ1＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる、請求項９に記載の音声デコーダ。
（１７）現在の音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定するための手段と、
前記現在の音声セグメントにおける第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるための手段と、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するための手段を含むセグメント・アライナ。
（１８）前記決定するための手段が、前記複素スペクトルを下記数式「数１８」として相互相関するように動作する（但し、下記数式「数１８」におけるＦn及びＧmは、それぞれ現在及び前のスペクトルのピッチ・ハーモニックｎ及びｍの計算された複素値であり、ｐF及びｐGは、それらの対応するピッチ期間である）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
【数１８】
2004110026.tif 000055
（１９）前記決定するための手段が、前記スペクトルのヒルバート変換において相互相関し、前記スペクトルの正の周波数（ｎ、ｍ≧0）だけを合計するように動作する、請求項１８に記載のセグメント・アライナ。
（２０）前記揃えるための手段が、タイム・シフトτm＝arg max{|C(τ)|} 及び一定のフェーズ・シフトθ0＝−arg(C(τm)) を前記現在のスペクトルに適用するように動作する、請求項１８に記載のセグメント・アライナ。
（２１）前記決定するための手段が、前記現在の複素スペクトルの前記オフセットをδ＝ｎpｐG−ΔＴ として決定するように動作する（但し、前記前の複素スペクトルにはｎp＝ [(ΔＴ/ｐG)＋0.5] ピッチ・サイクルがあり、ΔＴは前記複素スペクトル間のタイム・オフセットである）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
（２２）前記決定するための手段が、Ｆn (t)をｅiΔθnに乗じることによって前記タイム・シフト及び前記複素ヒルバート・フィルタを適用するように動作する（但し、Δθnは、θ1＝−2π(τm＋(δ/ｐF)) のときのθn＝θ0＋ｎθ1　(ｎ≧0) 及びθn＝−θ0＋ｎθ1 (ｎ＜0) によって与えられる）、請求項１７に記載のセグメント・アライナ。
（２３）音声セグメントのピッチ周波数を決定するステップと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するステップと、
前記複素スペクトルの振幅を計算するステップと、
前記複素スペクトルの複数の複素値の各々から周波数が線形であるフェーズ期間を排除するステップと、
前記複素値の各々の絶対値の平方根によって前記複数の複素値の各々に関して一連の除算積を計算するステップと、フェーズ情報をエンコードするステップと、
を含み、前記一連の除算積は最小のトータル・バリエーションを有し、それによって、揃えられたフェーズθkを生じさせる、音声エンコーディングを行う方法。
（２４）前記算定するステップが時間ｔにおける前記複素スペクトルの信号を下記数式「数１９」として算定する（但し、下記数式「数１９」におけるＡkは前記音声セグメントの振幅であり、φkは前記音声セグメントの各ピッチ・ハーモニックｆkのフェーズである）ことを含む、請求項２３に記載の方法。
【数１９】
2004110026.tif 000056
（２５）前記一連の除算積を計算するステップが、タイム・オフセットτ後に前記複素スペクトルの揃えられたフェーズθkをθk＝φk−２πτfkとして計算することを含む、請求項２３に記載の方法。
（２６）前記排除するステップが、下記数式「数２０」において示された係数τを有する線形のフェーズ期間を計算する（但し、前記数式「数２０」におけるτは、前記複素スペクトルの絶対値の平方根により除された前記複素スペクトルのトータル・バリエーションを最小にするように動作する）ことを含む、請求項２３に記載の方法。
【数２０】
2004110026.tif 000057
（２７）音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するステップと、
前記再構成されたスペクトル、前記音声セグメントを記述したフェーズ情報及び前記音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するステップと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するステップと、
現在の音声セグメントの複素スペクトル及び前記前の音声セグメントの複素スペクトルの間の相対的なオフセットを決定するステップと、
前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃えるステップと、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するステップと、
を含む、音声デコーディングのための方法。
（２８）前記揃えられた複素スペクトルをタイム・ドメイン信号に変換するステップと、
前記タイム・ドメイン信号を少なくとも１つの他の音声セグメントと連結するステップと、
を含む、請求項２７に記載の方法。
（２９）音声セグメントの複素スペクトルと前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的オフセットを決定するステップと、
前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントの最終ピッチ励磁に揃えるステップと、
タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するステップと、
を含む、セグメントを揃えるための方法。
（３０）コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムであって、
音声セグメントのピッチ周波数を決定するように動作する第１コード・セグメントと、
前記ピッチ周波数における前記音声セグメントの複素スペクトルを算定するように動作する第２コード・セグメントと、
（３１）コンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータ・プログラムであって、
音声セグメントのスペクトルにおける振幅エンベロープ及びピッチ情報から前記音声セグメントのスペクトルを再構成するように動作する第１コード・セグメントと、
前記再構成されたスペクトル、音声セグメントを記述したフェーズ情報及び音声セグメントを記述したピッチ情報から前記音声セグメントの複素スペクトルを再構成するように動作する第２コード・セグメントと、
前の音声セグメントの複素スペクトルを記憶するように動作する第３コード・セグメントと、
現在の音声セグメントの前記複素スペクトルと前記前の音声セグメントの複素スペクトルとの間の相対的なオフセットを決定し、前記現在の音声セグメントの第１ピッチ励磁の位置を前記前の音声セグメントにおける最終ピッチ励磁に揃え、タイム・シフト及び複素ヒルバート・フィルタを前記複素スペクトルに適用するように動作する第４コード・セグメントと、
を含むコンピュータ・プログラム。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声エンコーダの簡単なブロック図である。
【図２】本発明の望ましい実施例に従って動作する図１の音声エンコーダにおけるフェーズ・アライナ１０６のオペレーションの例示的方法に関する簡単な流れ図である。
【図３】本発明の望ましい実施例に従って構成され、動作する音声デコーダの簡単なブロック図である。
【図４】本発明の望ましい実施例に従って動作する図３の音声デコーダにおけるフェーズ・コンバイナ３０２のオペレーションの例示的方法に関する簡単な流れ図である。
【図５】本発明の望ましい実施例に従って動作する図３の音声デコーダにおけるセグメント・アライナ３０４のオペレーションの例示的方法に関する簡単な流れ図である。
【図６】本発明の方法のアプリケーションに従って音声セグメントのフェーズ揃えを示す簡単なグラフィカル図である。
【図７】本発明に係る別の方法のアプリケーションに従って音声セグメントのフェーズ揃えを示す簡単なグラフィカル図である。
【図８】本発明に係る更に別の方法のアプリケーションに従って音声セグメントのフェーズ揃えを示す簡単なグラフィカル図である。