(57)【要約】      （修正有）【課題】符号を相互変換するトランスコーダにおいて、符号を変換する際に、信号の周波数帯域を拡張し音質を改善するトランスコーダの提供。【解決手段】符号を復号化して得た信号に対しスペクトルパラメータを計算する計算回路と、スペクトルパラメータを帯域拡張された信号の係数に変換する係数計算回路と、帯域制限された雑音信号を発生する雑音発生回路と、その出力信号にゲイン調整回路から入力されたゲインを乗じて出力するゲイン回路と、雑音発生回路の出力信号を入力し係数計算部から係数を入力してフィルタを構成し、帯域拡張用の高域信号を出力する合成フィルタ回路と、再生信号を入力し、予め定められた標本化周波数にアップサンプリングして出力する標本化周波数変換回路と、その出力と合成フィルタ回路の出力信号を加算し、帯域拡張信号ｚ（ｎ）を形成する加算器と、ｚ（ｎ）を第２の符号化方式により符号化して出力する符号化回路とを備えている。【選択図】図１
2004151424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互に変換するトランスコーダにおいて、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を入力し第１の復号化方式により復号化を行い復号信号を出力する第１の復号化部と、
前記復号信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するスペクトルパラメータ計算部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力する係数計算部と、
前記雑音発生部からの出力信号にゲインを与えて出力するゲイン部と、
前記係数計算部からの前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタを有し、前記ゲイン部からの出力信号を入力して前記合成フィルタに通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力する合成フィルタ部と、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号を出力する標本化周波数変換回路と、
前記標本化周波数変換回路の出力信号と前記合成フィルタ部の出力信号とを加算して出力する加算部と、
前記加算器の出力信号を入力し前記第２の符号化方式により符号化を行い第２の符号を得て出力する第２の符号化部と、
を備えている、ことを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互に変換するトランスコーダにおいて、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を入力し第１の復号化方式により復号化を行い復号信号を出力する第１の復号化部と、
前記復号信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と、前記適応コードブック部の出力信号の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記係数計算部からの前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタを有し、前記ゲイン部からの音源信号を入力して前記合成フィルタに通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力する合成フィルタ部と、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号を出力する標本化周波数変換回路と、
前記標本化周波数変換回路の出力信号と前記合成フィルタ部の出力信号とを加算して出力する加算器と、
前記加算器の出力信号を入力し前記第２の符号化方式により符号化を行い第２の符号を得て出力する第２の符号化部と、
を備えている、ことを特徴とするトランスコーダ。
【請求項３】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダにおいて、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を入力し第１の復号化方式により復号化を行い復号信号を出力する第１の復号化部と、
前記復号信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と前記適応コードブック部の出力信号の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記ピッチ周期を用いて前記ゲイン部からの前記音源信号に対しプリフィルタ処理を行うピッチプリフィルタと、
前記係数計算部からの前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタを有し、前記合成フィルタに前記ピッチプリフィルタの出力信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力する合成フィルタ部と、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号を出力する標本化周波数変換回路と、
前記標本化周波数変換回路の出力信号と前記合成フィルタ部の出力信号とを加算して出力する加算器と、
前記加算器の出力信号を入力し前記第２の符号化方式により符号化を行い第２の符号を得て出力する第２の符号化部と、
を備えている、ことを特徴とするトランスコーダ。
【請求項４】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互に変換するトランスコーダにおいて、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を入力し第１の復号化方式により復号化を行い復号信号を出力する第１の復号化部と、
前記復号信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期を用いて周期信号を発生させる周期信号発生部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と前記周期信号発生部の出力信号の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記係数計算部からの前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタを有し、前記ゲイン部からの音源信号を入力して前記合成フィルタに通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力する合成フィルタ部と、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号を出力する標本化周波数変換回路と、
前記標本化周波数変換回路の出力信号と前記合成フィルタ部の出力信号とを加算して出力する加算器と、
前記加算器の出力信号を入力し前記第２の符号化方式により符号化を行い第２の符号を得て出力する第２の符号化部と、
を備えている、ことを特徴とするトランスコーダ。
【請求項５】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダにおいて、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を入力し第１の復号化方式により復号化を行い復号信号を出力する第１の復号化部と、
前記復号信号を入力しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期を用いて周期信号を発生させる周期信号発生部と、
雑音信号を発生する雑音発生部と、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、
前記雑音発生部の出力信号と前記周期信号発生部の出力信号の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、
前記ピッチ周期を用いて前記ゲイン部からの前記音源信号に対してプリフィルタ処理を行うピッチプリフィルタと、
前記係数計算部からの前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタを有し、前記合成フィルタに前記ピッチプリフィルタの出力信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力する合成フィルタ部と、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号を出力する標本化周波数変換回路と、
前記標本化周波数変換回路の出力信号と前記合成フィルタ部の出力信号とを加算して出力する加算器と、
前記加算器の出力信号を入力し前記第２の符号化方式により符号化を行い第２の符号を得て出力する第２の符号化部と、
を備えている、ことを特徴とするトランスコーダ。
【請求項６】
前記適応コードブック部の出力信号を入力しあらかじめ定められたカットオフ周波数以下の周波数の信号を通過させて出力する低域通過型フィルタを備えている、ことを特徴とする請求項２又は３記載のトランスコーダ。
【請求項７】
前記計数計算部からの前記フィルタ係数に重み付けを施した重み付け係数を用いて構成されるポストフィルタを備え、
前記合成フィルタ部の出力信号を前記ポストフィルタに通して帯域変換された信号を再生し、
前記加算器は、前記合成フィルタ部の出力信号の代わりに、前記ポストフィルタの出力信号を、前記標本化周波数変換回路の出力信号と加算して出力する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のトランスコーダ。
【請求項８】
前記適応コードブック部が、前記第１の復号化部から前記復号信号を入力し有声／無声判別情報とピッチ周期情報とを出力する有声／無声判別回路からのピッチ周期と、前記合成フィルタ部へ入力される音源信号とを入力とする適応コードブック回路を備えている、ことを特徴とする請求項２又は３記載のトランスコーダ。
【請求項９】
前記周期信号発生部が、前記第１の復号化部から前記復号信号を入力し有声／無声判別情報とピッチ周期情報とを出力する有声／無声判別回路からのピッチ周期を入力とする周期信号発生回路を備えている、ことを特徴とする請求項４又は５記載のトランスコーダ。
【請求項１０】
前記ピッチプリフィルタは、前記第１の復号化部から前記復号信号を入力し有声／無声判別情報とピッチ周期情報とを出力する有声／無声判別回路からピッチ周期を入力し、前記ゲイン部からの音源信号に対しピッチプリフィルタリングを行った上で前記合成フィルタ部に出力する、ことを特徴とする請求項３又は５記載のトランスコーダ。
【請求項１１】
前記第１の復号化部から前記復号信号を入力し有声／無声判別情報とピッチ周期情報とを出力する有声／無声判別回路と、
前記有声／無声判別部からの有声／無声判別情報を入力し、有声か無声かに応じて、雑音信号のゲインを調整するゲイン調整回路と、
を備え、
前記ゲイン部は、前記ゲイン調整回路からのゲイン信号を受けて、前記雑音発生部からの出力信号にゲインを与えるゲイン回路を備えている、ことを特徴とする請求項１記載のトランスコーダ。
【請求項１２】
前記第１の復号化部から前記復号信号を入力し有声／無声判別情報とピッチ周期情報とを出力する有声／無声判別回路と、
前記有声／無声判別部からの有声／無声判別情報を入力し、有声か無声かに応じて、前記適応コードブック信号と前記雑音発生部からの出力信号のゲインを調整するゲイン調整回路と、
を備え、
前記ゲイン部は、前記ゲイン調整回路からゲイン信号を入力し、前記適応コードブック部と前記雑音発生部の少なくとも一方の出力信号にゲインを乗じて出力するゲイン回路と、
前記ゲイン回路から出力される、前記適応コードブック部と前記雑音発生部の出力信号にそれぞれ対応する２種の信号を加算して出力する第２の加算器と、
を備え、
前記第２の加算器の出力信号が、前記合成フィルタ部及び前記適応コードブック部に供給される、ことを特徴とする請求項２又は３記載のトランスコーダ。
【請求項１３】
前記第１の復号化部から前記復号信号を入力し有声／無声判別情報とピッチ周期情報とを出力する有声／無声判別回路と、
前記有声／無声判別部からの有声／無声判別情報を入力し、有声か無声かに応じて、前記周期信号発生部と前記雑音発生部からの出力信号のゲインを調整するゲイン調整回路と、
を備え、
前記ゲイン部は、前記ゲイン調整回路からゲイン信号を入力し、前記周期信号発生部と前記雑音発生部の少なくとも一方の出力信号に、ゲインを乗じて出力するゲイン回路と、
前記ゲイン回路から出力される、前記周期信号発生部と前記雑音発生部の出力信号にそれぞれ対応する２種の信号を加算して出力する第２の加算器と、
を備え、
前記第２の加算器の出力信号が、前記合成フィルタ部に供給される、ことを特徴とする請求項４又は５記載のトランスコーダ。
【請求項１４】
前記係数計算部が、スペクトルパラメータの周波数を高い周波数にシフトさせた上でフィルタ係数を求め、
前記合成フィルタ部が、帯域が拡張された信号を再生し、
前記標本化周波数変換回路が、前記第１の復号化部からの前記復号信号を入力しあらかじめ定められた標本化周波数にアップサンプリングして出力する、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一に記載のトランスコーダ。
【請求項１５】
前記雑音発生部は、平均振幅があらかじめ定められたレベルに正規化され、帯域制限された雑音信号をフレーム長に等しい時間長だけ発生させる、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一に記載のトランスコーダ。
【請求項１６】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互に変換するトランスコーダの符号変換方法において、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部からの出力信号にゲインを与えるステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記ゲインを与えた出力信号を通し、帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、
を含む、ことを特徴とする符号変換方法。
【請求項１７】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互に変換するトランスコーダの符号変換方法において、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記復号信号からピッチ周期を計算し、前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき、適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部からの雑音出力と前記適応コードブック成分の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記音源信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、
を含む、ことを特徴とする符号変換方法。
【請求項１８】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダの符号変換方法において、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記復号信号からピッチ周期を計算し、前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき、適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部からの雑音出力と前記適応コードブック成分の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記ピッチ周期を用いて前記音源信号に対してピッチプリフィルタを行うステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタ処理された信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、
を含む、ことを特徴とする符号変換方法。
【請求項１９】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互に変換するトランスコーダの符号変換方法において、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部からの雑音出力と前記周期信号の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記音源信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、
を含む、ことを特徴とする符号変換方法。
【請求項２０】
第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダの符号変換方法において、
前記第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期を用いて周期信号を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部からの雑音出力と前記周期信号の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記ピッチ周期を用いて前記音源信号に対してピッチプリフィルタを行うステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタ処理した信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、
を含む、ことを特徴とする符号変換方法。
【請求項２１】
前記フィルタ係数に重み付けを施した重み付け係数を用いて構成されたポストフィルタに、前記合成フィルタ部の出力信号を通して帯域変換された信号を再生するステップと、
前記合成フィルタの出力信号の代わりに、前記ポストフィルタの出力信号を、前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号に加算して出力するステップと、
を含む、ことを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか一に記載の符号変換方法。
【請求項２２】
前記適応コードブック成分を、低域通過型フィルタ処理するステップを含む、ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の符号変換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダに関し、第１の符号から第２の符号に変換する際に、信号の周波数帯域を拡張化した上で変換するトランスコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
低ビットレートで符号化して再生した音声信号の周波数帯域を、帯域拡張のための補助情報を送信側から伝送することなく、受信側で拡張させる方式が知られている（例えば非特許文献１）。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｐ．Ｊａｘ，  Ｐ．Ｖａｒｙ，”Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｏｆ  ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  ｓｐｅｅｃｈ  ｕｓｉｎｇ  ｈｉｄｄｅｎ  ｍａｒｋｏｖ  ｍｏｄｅｌ，”    Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，  ｐｐ．１３３−１３５，２０００年
【０００４】
この従来方式では、受信側でＨＭＭ（Ｈｉｄｄｅｎ  Ｍａｒｋｏｖ  Ｍｏｄｅｌ）を用いて帯域拡張した後のフィルタ係数を探索している。
【０００５】
一方、第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダにおいて、第１の符号から第２の符号に変換する際に、信号の帯域を拡張化した上で変換するトランスコーダに関しては、前例がない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
Ｐ．Ｊａｘ，  Ｐ．Ｖａｒｙによる前記文献（上記非特許文献１）に記載された従来法では、広帯域音声のスペクトル包絡やフィルタ係数のＨＭＭによるモデル化が必要であり、次のような問題点があった。
【０００７】
すなわち、あらかじめオフラインで多量の音声データベースからＨＭＭモデルのパラメータを決定しておく必要があり、これに多大な計算時間、コストが必要である。
【０００８】
また、受信側でリアルタイムに帯域拡張処理を行う際に、ＨＭＭモデルによる探索が必要でこれに多くの演算量が必要であった。
【０００９】
したがって、本発明の主たる目的は、第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダにおいて、第１の符号から第２の符号に変換する際に、信号の帯域を拡張化した上で変換する際に、比較的少ない演算量で、音質の良好な帯域拡張化変換を施すことを可能とするトランスコーダ及び符号変換方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダであって、第１のアスペクトによれば、第１の符号化方式により符号化された符号を入力して第１の符号化方式により復号化しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、雑音信号を発生する雑音発生部と、前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、前記雑音発生部の出力に適切なゲインを与えるゲイン部と、前記ゲイン部の出力を前記係数を用いた構成した合成フィルタに通し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、前記入力信号の標本化周波数を変換した上で前記合成フィルタ部の出力信号を加算して出力する加算部と、前記加算部の出力信号を第２の符号化方式により符号化して第２の符号を出力する構成とされる。
【００１１】
また、本発明に係るトランスコーダは、第２のアスペクトによれば、第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダにおいて、第１の符号化方式により符号化された符号を入力して第１の符号化方式により復号化しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、雑音信号を発生する雑音発生部と、前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、前記雑音発生部の出力と前記適応コードブック部の出力の少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、前記係数を用いて構成した合成フィルタに前記音源信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、前記再生信号の標本化周波数を変換した上で前記合成フィルタ部の出力信号を加算して出力する加算部と、前記加算部の出力信号を第２の符号化方式により符号化して第２の符号を出力する構成とされる。
【００１２】
また、本発明に係るトランスコーダは、第３のアスペクトによれば、第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互変換するトランスコーダにおいて、第１の符号化方式により符号化された符号を入力して第１の符号化方式により復号化しスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算するスペクトルパラメータ計算部と、前記入力信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき適応コードブック成分を発生させる適応コードブック部と、雑音信号を発生する雑音発生部と、前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求める係数計算部と、前記雑音発生部の出力と前記適応コードブック部の出力の少なくとも一方に適切なゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するゲイン部と、前記ピッチ周期を用いて前記音源信号に対しピッチプリフィルタを通し、前記係数を用いて構成した合成フィルタに前記ピッチプリフィルタ出力信号を入力し帯域拡張信号を再生する合成フィルタ部と、前記再生信号の標本化周波数を変換した上で前記合成フィルタ部の出力信号を加算して出力する加算部と、前記加算部の出力信号を第２の符号化方式により符号化して第２の符号を出力する構成とされる。
【００１３】
また、本発明によれば、適応コードブック部の出力をあらかじめ定められたカットオフ周波数の低域通過型フィルタに通す構成としてもよい。
【００１４】
さらに、本発明によれば、前記係数に重み付けを施した重み付け係数を用いてポストフィルタを構成し、前記合成フィルタ部の出力信号を前記ポストフィルタに通して帯域拡張信号を再生する構成としてもよい。
【００１５】
本発明に係る方法の一つのアスペクトによれば、第１の符号化方式による符号と第２の符号化方式による符号とを相互に変換するトランスコーダの符号変換方法において、第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部からの出力信号にゲインを与えるステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記ゲインを与えた出力信号を通し、帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、を含む。
【００１６】
あるいは、本発明に係る方法の他のアスペクトによれば、前記第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部の出力と前記適応コードブック成分の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記音源信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、を含む。
【００１７】
あるいは、本発明に係る方法の他のアスペクトによれば、前記第１の符号化方式により符号化された符号を第１の復号化方式により復号化し復号信号を出力するステップと、
前記復号信号からスペクトル特性を表すスペクトルパラメータを計算して出力するステップと、
前記復号信号からピッチ周期を計算し前記ピッチ周期と過去の音源信号に基づき適応コードブック成分を発生させるステップと、
前記スペクトルパラメータの周波数をシフトさせた上でフィルタ係数を求めて出力するステップと、
雑音発生部の出力と前記適応コードブック成分の少なくとも一方にゲインを与えた上で加算し音源信号を出力するステップと、
前記ピッチ周期を用いて前記音源信号に対しピッチプリフィルタを行うステップと、
前記フィルタ係数を用いて構成される合成フィルタに、前記ピッチプリフィルタ処理された信号を通し帯域変換に必要な帯域の信号を出力するステップと、
前記復号信号をあらかじめ定められた標本化周波数で変換した信号と前記合成フィルタの出力信号とを加算するステップと、
前記加算結果を前記第２の符号化方式により符号化し第２の符号を得て出力するステップと、を含む。
【００１８】
本発明に係る方法の他のアスペクトによれば、ピッチプリフィルタで前記ピッチ周期を用いて、前記ゲイン部からの前記音源信号に対しプリフィルタ処理を行い、合成フィルタに、ピッチプリフィルタからの出力信号を入力するステップを有する構成としてもよい。
【００１９】
本発明に係る方法の他のアスペクトによれば、前記計数計算部からのフィルタ係数に重み付けを施した重み付け係数を用いて構成されたポストフィルタに、前記合成フィルタ部の出力信号を入力するステップを有する構成としてもよい。
【００２０】
さらに本発明に係る方法の他のアスペクトによれば、適応コードブック部からの出力信号のかわりに、ピッチ周期を用いて周期信号を発生させる周期信号発生部の出力をゲイン部に供給するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下では、第１の符号は４ｋＨｚ帯域の狭帯域入力信号に対して符号化されたものであり、トランスコーダにおいて、これを５ｋＨｚ帯域あるいは７ｋＨｚ帯域の信号に帯域拡張化した上で、第２の符号化方式により符号化して第２の符号を得ることを想定する。
【００２２】
図１は、本発明に係るトランスコーダの第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、トランスコーダは、第１の復号回路１０５と、スペクトルパラメータ計算回路１００と、雑音発生回路１２０と、係数計算回路１３０と、合成フィルタ回路１７０と、標本化周波数変換回路１８０と、加算器１９０と、第２の符号化回路１９５と、有声／無声判別回路２００と、ゲイン調整回路３１０と、ゲイン回路１４０とを備えて構成されている。
【００２３】
第１の復号回路１０５は、第１の符号化方式による符号を入力し、第１の復号化方式により復号化して、復号信号ｘ（ｎ）を出力する。
【００２４】
スペクトルパラメータ計算回路１００は、復号信号ｘ（ｎ）をフレームに分割（例えば１０ｍｓ）し、フレーム毎に、あらかじめ定められた次数Ｐのスペクトルパラメータを計算する。ここで、スペクトルパラメータは、フレーム毎の音声信号のスペクトル概形を表すパラメータであり、この計算には、周知のＬＰＣ（線形予測符号化）分析等を用いることができる。さらに、スペクトルパラメータ計算部１００では、ＬＰＣ分析により計算された線形予測係数αｉ（ｉ＝１，…Ｐ）を、量子化や補間に適したＬＳＰ（Ｌｉｎｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｐａｉｒ：線スペクトル対）パラメータに変換し出力する。ここで、線形予測係数からＬＳＰへの変換は、例えば次の論文が参照される（非特許文献２）。
【００２５】
【非特許文献２】
菅村、板倉：”線スペクトル対（ＬＳＰ）音声分析合成方式による音声情報圧縮”、電子通信学会論文誌、Ｊ６４−Ａ、ｐｐ．５９９−６０６、１９８１年
【００２６】
係数計算回路１３０は、スペクトルパラメータ計算回路１００から出力されたスペクトルパラメータを入力し、帯域拡張された信号の係数に変換する。この変換には、例えば、ＬＳＰの周波数を単純に高い周波数へシフトさせる手法、非線形変換手法、線形変換手法などの周知の方法を用いることができる。ここでは、ＬＳＰパラメータの全部または一部を使用して、ＬＳＰの存在周波数帯域を高い周波数域にシフトさせた上で、次数Ｐの線形予測係数に変換し、合成フィルタ回路１７０に出力する。
【００２７】
雑音発生部１２０は、平均振幅があらかじめ定められたレベルに正規化され、帯域制限された雑音信号をフレーム長に等しい時間長だけ発生させ、ゲイン回路１４０に出力する。この実施の形態では、雑音信号として、一例として白色雑音を用いるが、他の雑音信号を使用してもよい。
【００２８】
有声／無声判別回路２００は、狭帯域入力信号ｘ（ｎ）を入力し、フレーム毎の信号が有声か無声かを判別する。有声／無声の判定として、例えば、狭帯域入力信号ｘ（ｎ）に対して、あらかじめ定められた遅れ時間ｍまでの正規化自己相関関数Ｄ（Ｔ）を式（１）に従って計算し、Ｄ（Ｔ）の最大値を求め、Ｄ（Ｔ）の最大値があらかじめ定められたしきい値より大きければ有声、さもなければ無声と判別する。
【００２９】
2004151424.tif 000003
【００３０】
そして、有声／無声判別回路２００は、有声／無声判別情報をゲイン調整回路２１０に出力する。なお式（１）において、Ｎは正規化自己相関を計算するためのサンプル数である。
【００３１】
ゲイン調整回路３１０は、有声／無声判別回路２００から有声／無声判別情報を入力し、有声／無声に応じて、雑音信号に与えるゲインを調整し、ゲイン回路１４０に出力する。
【００３２】
ゲイン回路１４０は、ゲイン調整回路３１０からゲインを入力し、雑音発生回路１２０の出力信号にゲインを乗じて、合成フィルタ回路１７０に出力する。
【００３３】
合成フィルタ回路１７０は、ゲイン回路１４０からの出力信号を入力し、さらに係数計算部１３０から、あらかじめ定められた次数の係数を入力してフィルタを構成し、帯域拡張化に必要な高周波域信号ｙ（ｎ）を出力する。
【００３４】
標本化周波数変換回路１８０は、狭帯域入力信号ｘ（ｎ）を、あらかじめ定められた標本化周波数にアップサンプリングし、アップサンプリング後の信号ｓ（ｎ）を出力する。
【００３５】
加算器１９０は、合成フィルタ回路１７０の出力信号ｙ（ｎ）と、標本化周波数変換回路１８０の出力信号ｓ（ｎ）を加算し、最終的に帯域拡張された信号ｚ（ｎ）を形成して出力する。
【００３６】
第２の符号化回路１９５は、加算器１９０の出力信号ｚ（ｎ）を入力し、第２の符号化方式により符号化を行い第２の符号を得て出力する。
【００３７】
以上で第１の実施の形態の説明を終える。
【００３８】
図２は、本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロックである。図２を参照すると、本発明の第２の実施の形態のトランスコーダは、第１の復号回路１０５と、スペクトルパラメータ計算回路１００と、適応コードブック回路１１０と、雑音発生回路１２０と、係数計算回路１３０と、ゲイン回路３４０と、合成フィルタ回路１７０と、標本化周波数変換回路１８０と、加算器１６０と、加算器１９０と、第２の符号化回路１９５と、有声／無声判別回路２００と、ゲイン調整回路２１０と、を備えている。図２において、図１と同一の要素には、同一の参照符号が付されている。以下では、主に、前記第１の実施の形態との相違点について説明し、図１と同一の要素の説明は、適宜省略する。図２を参照すると、本発明の第２の実施の形態は、図１の構成に加え、適応コードブック回路１１０と、加算器１６０を備えている。
【００３９】
有声／無声判別回路２００は、狭帯域入力信号ｘ（ｎ）を入力し、フレーム毎の信号が有声か無声かを判別する。有声／無声の判定として、例えば、狭帯域入力信号ｘ（ｎ）に対して、あらかじめ定められた遅れ時間ｍまでの正規化自己相関関数Ｄ（Ｔ）を上式（１）に従って計算し、Ｄ（Ｔ）の最大値を求め、Ｄ（Ｔ）の最大値があらかじめ定められたしきい値より大きければ有声、さもなければ無声と判別し、判別結果をゲイン調整回路２１０へ出力する。
【００４０】
また、有声／無声判別回路２００は、有声部分のフレームでは、正規化自己相関関数Ｄ（Ｔ）を最大化するＴの値をピッチ周期Ｔとして適応コードブック回路１１０へ供給する。
【００４１】
適応コードブック回路１１０は、適応コードブックの遅延Ｔを、有声／無声判別回路２００から入力し、過去の音源信号ｖ（ｎ）をもとに、次式（２）に従い適応コードベクトルｐ（ｎ）を発生し出力する。
【００４２】
2004151424.tif 000004
【００４３】
ゲイン調整回路２１０は、有声／無声判別回路２００から有声／無声判別情報を入力し、有声か無声かに応じて、適応コードブック信号のゲインと、雑音信号のゲインを調整し、ゲイン回路３４０に供給する。
【００４４】
ゲイン回路３４０は、ゲイン調整回路２１０からゲインを入力し、適応コードブック回路１１０と雑音発生回路１２０の少なくとも一方の出力信号に、ゲインを乗じて加算器１６０に出力する。
【００４５】
加算器１６０は、ゲイン回路３４０から出力される２種類の信号（適応コードブック回路１１０と雑音発生回路１２０の少なくとも一方の出力信号にゲインを乗じた２つの信号）を加算して、合成フィルタ回路１７０と適応コードブック回路１１０とに出力する。
【００４６】
合成フィルタ回路１７０は、加算器１６０の出力信号を入力し、さらに係数計算部１３０から、あらかじめ定められた次数の係数（フィルタ係数）を入力してフィルタを構成し、帯域拡張に必要な高周波域の信号ｙ（ｎ）を出力する。
【００４７】
本発明の第２の実施の形態によれば、高い周波数部分の過去の音源信号をもとに、狭帯域入力信号から計算した遅延を用いて適応コードブック信号を発生させ適切なゲインを乗じて雑音信号と加算することにより、母音などのように、高い周波数部分の信号に周期性が必要な場合に音質の良好な帯域拡張信号を発生できる。以上で第２の実施の形態の説明を終える。
【００４８】
なお、本発明の第２の実施の形態の変形として、図２の適応コードブック回路１１０のかわりに、図６に示すように、周期信号発生回路１１５を備えた構成としてもよい。周期信号発生回路１１５は、有声／無声判別回路２００からピッチ周期を入力し、該ピッチ周期に用いて、周期信号を発生させてゲイン回路３４０に出力する。周期信号発生回路１１５以外の構成は、前記第２の実施の形態と同様である。
【００４９】
図３は、本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、本発明の第３の実施の形態のトランスコーダは、第１の復号回路１０５と、スペクトルパラメータ計算回路１００と、適応コードブック回路１１０と、雑音発生回路１２０と、係数計算回路１３０と、ゲイン回路３００と、合成フィルタ回路１７０と、標本化周波数変換回路１８０と、加算器１９０と、第２の符号化回路１９５と、有声／無声判別回路２００と、ゲイン調整回路２１０と、ピッチプリフィルタ回路４００と、を備えている。図３において、図１、図２と同一又は同等の要素には、同一の参照符号が付されている。以下では、主に、第２の実施の形態との相違点について説明し、図１、図２と同一の要素の説明は省略する。本実施の形態では、ピッチプリフィルタ回路４００を備えている。
【００５０】
ゲイン回路３００は、ゲイン調整回路２１０からゲインを入力し、適応コードブック回路１１０と雑音発生回路１２０の出力信号にゲインを乗じて２種類の信号を加算し加算結果を、ピッチプリフィルタ回路４００に出力する。
【００５１】
ピッチプリフィルタ回路４００は、有声／無声判別回路２００から遅延Ｔ（ピッチ周期）を入力し、ゲイン回路３００からの音源信号ｖ（ｎ）に対し、次式（３）に従い、ピッチプリフィルタリングを行った上で、合成フィルタ回路１７０に出力する。
【００５２】
2004151424.tif 000005
【００５３】
この実施の形態によれば、遅延を利用して音源信号に対しピッチプリフィルタ回路４００を用いることで、良好な音質の帯域拡張信号を発生することができる。以上で第３の実施の形態の説明を終える。
【００５４】
なお、本実施の形態においても、前記第２の実施の形態の変形例と同様、適応コードブック回路１１０のかわりに、周期信号発生回路を用いて構成してもよい。この場合は、周期信号発生回路は、有声／無声判別回路２００から信号を入力してピッチ周期を計算し、ピッチ周期に基づく周期信号を発生させ、ゲイン回路３００に出力する。
【００５５】
図４は、本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。図４を参照すると、本発明の第４の実施の形態のトランスコーダは、第１の復号回路１０５と、スペクトルパラメータ計算回路１００と、適応コードブック回路１１０と、雑音発生回路１２０と、係数計算回路１３０と、ゲイン回路３４０と、加算器１６０と、合成フィルタ回路１７０と、標本化周波数変換回路１８０と、加算器１９０と、第２の符号化回路１９５と、有声／無声判別回路２００と、ゲイン調整回路２１０と、低域通過フィルタ回路５００とを備えている。図４において、図２と同一又は同等の要素には、同一の参照符号が付されている。以下では、主に前記第２の実施の形態との相違点について説明し、図２と同一の要素の説明は省略する。図４を参照すると、適応コードブック回路１１０の出力を入力とする低域通過フィルタ回路５００を備えている。
【００５６】
低域通過フィルタ（ＬＰＦ）回路５００は、適応コードブック回路１１０の出力信号に対して、式（４）により、低域信号を通過させた上で、ゲイン回路３４０に出力する。
【００５７】
ｐ’（ｎ）＝ｐ（ｎ）＊ｈ（ｎ）              （４）
【００５８】
低域通過フィルタ回路５００のカットオフ周波数は、あらかじめ定めておき、例えば、６ｋＨｚとすることができる。なお、式（４）で、ｈ（ｎ）は低域通過フィルタのインパルス応答を、記号”＊”は畳み込み演算を、それぞれ示す。
【００５９】
以上で本発明の第４の実施の形態の説明を終える。なお、本発明の第４の実施の形態においても、前記第２の実施の形態の変形例と同様、適応コードブック回路１１０のかわりに、周期信号発生回路を用いることもできる。この場合は、有声／無声判別回路２００から信号を入力してピッチ周期を計算し、ピッチ周期に基づく周期信号を発生させ、ゲイン回路３４０に出力する。
【００６０】
図５は、本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロック図である。図５を参照すると、本発明の第５の実施の形態のトランスコーダは、第１の復号回路１０５と、スペクトルパラメータ計算回路１００と、適応コードブック回路１１０と、雑音発生回路１２０と、係数計算回路１３０と、ゲイン回路３００と、合成フィルタ回路１７０と、標本化周波数変換回路１８０と、加算器１９０と、第２の符号化回路１９５と、有声／無声判別回路２００と、ゲイン調整回路２１０と、ピッチプリフィルタ４００と、ポストフィルタ６００と、を備えている。図５において、図３と同一又は同等の要素には、同一の参照符号が付されている。以下では、主に、前記第３の実施の形態との相違点について説明し、図３と同一の要素の説明は省略する。本実施の形態では、前記第３の実施の形態の構成に加えて、ポストフィルタ６００をさらに備えている。
【００６１】
ポストフィルタ６００は、係数計算回路１３０から係数（フィルタ係数）を入力し、係数に重み付けを施した上で、式（５）に従い、ポストフィルタリングを行い、出力を加算器１９０に出力する。
【００６２】
ｙ’（ｎ）＝ｙ（ｎ）  −  Σａｉγ１ｉｙ（ｎ−ｉ）  ＋  Σａｉγ２ｉｙ’（ｎ−ｉ）    （５）
【００６３】
ポストフィルタ６００を用いることにより、良好な音質の帯域拡張信号を発生することができる。以上で第５の実施の形態の説明を終える。
【００６４】
なお、本発明の第５の実施の形態においても、前記第２の実施の形態の変形例と同様、適応コードブック回路１１０のかわりに、周期信号発生回路を用いることもできる。この場合は、有声／無声判別回路２００から信号を入力してピッチ周期を計算し、ピッチ周期に基づく周期信号を発生させ、ゲイン回路３００に出力する。
【００６５】
上記第５の実施の形態で説明したポストフィルタを前記第１の実施の形態に用いる等、各実施の形態の構成を組み合わせてもよい。以上本発明を上記各実施の形態に即して説明したが、本発明は、上記実施の形態の構成にのみ限定されるものでなく、特許請求の範囲の各請求項の発明の範囲内で、当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトランスコーダによれば、第１の符号化方式による符号を入力し第２の符号化方式による符号に変換して出力する際に、信号の帯域を拡張化した上で変換し、比較的演算量の少ない処理により高い周波数の信号を発生させ、狭帯域入力信号の標本化周波数を変換させた信号と加算させることにより、帯域拡張化信号（例えば７ｋＨｚ帯域）を発生させる、ことができるという効果がある。
【００６７】
また、本発明のトランスコーダによれば、高い周波数部分の過去の音源信号をもとに、狭帯域入力信号から計算した遅延を用いて適応コードブック信号を発生させ、適切なゲインを乗じて雑音信号と加算することにより、母音などのように、高い周波数部分の信号に周期性が必要な場合に音質の良好な帯域拡張信号を発生させることができる、という効果がある。
【００６８】
さらに、本発明によれば、遅延を利用して音源信号に対しピッチプリフィルタを用いるか、あるいは、係数計算回路からの係数に重み付けをしてポストフィルタを備える構成とすることで、さらに良好な音質の帯域拡張信号を発生することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００  スペクトルパラメータ計算回路
１０５  第１の復号回路（第１の復号化部）
１１０  適応コードブック回路
１１５  周期信号発生回路
１２０  雑音発生回路
１３０  係数計算回路
１４０  ゲイン回路
１６０、１９０  加算器
１７０  合成フィルタ回路
１８０  標本化周波数変換回路
１９５  第２の符号化回路（第２の符号化部）
２００  有声／無声判別回路
２１０、３１０  ゲイン調整回路
３００、３４０  ゲイン回路
４００  ピッチプリフィルタ回路
５００  低域通過フィルタ回路
６００  ポストフィルタ回路
【図１】
2004151424.tif 000006
【図２】
2004151424.tif 000007
【図３】
2004151424.tif 000008
【図４】
2004151424.tif 000009
【図５】
2004151424.tif 000010
【図６】
2004151424.tif 000011