(57)【要約】本発明は、再構成信号に対応する知覚音質が既知の解決法と比較して改善されるように、広帯域および狭帯域音響源信号（ｘ）の符号化に関するものである。通常の符号化／復号化装置（１０１）と直列または並列に動作する増強評価ユニット（１０２）は、増強スペクトル（Ｃ）の利用により再構成音響源信号を知覚的に増強し、音響源信号の基本コード化表示を有する信号のフレームに相当する幾つかのサンプル値よりも多数のスペクトル係数を含む増強スペクトル（Ｃ）を使用することによって再構成された音響信号を知覚的に増強させ、増強スペクトルは音響源信号の基本的符号化表現を搬送する信号のフレームに対応したサンプル値の数よりも大きい数のスペクトル係数を含むものである。従って、増強スペクトルフレームの拡張されたブロック長は知覚音質の望ましい改善を達成するための基本を提供する。
2004512560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送媒体を通して伝送する符号化情報を生成するために音響源信号（ｘ）を符号化する方法であって、
音響源信号（ｘ）に応答して、複数のフレームに分割されたターゲット信号（Ｔ）を生成し、各々のフレームはサンプル値の第１の数（ｎ１）を含み、
音響源信号（ｘ）に応答して、ターゲット信号（Ｔ）に一致しようとする主コード化信号（Ｐ１）を生成し、主コード化信号（Ｐ１）は複数のフレームに分割され、各々のフレームはサンプル値の第１の数（ｎ１）を含み、
音響源信号（ｘ）に応答して、符号化情報（Ｓ）を生成し、主コード化信号（Ｐ１）は符号化情報から再構成されるべきであり（Ｐ１（ハット））、
主コード化信号（Ｐ１）およびターゲット信号（Ｔ）に応答して、如何に良く主コード化信号（Ｐ１）がターゲット信号に一致するかを示す増強スペクトル（Ｃ）を生成し、
増強スペクトル（Ｃ）に応答して、増強スペクトル（Ｃ）の符号化表現で構成するコード化増強スペクトル（Ｃｑ）を生成すること、を備えた方法において、
増強スペクトル（Ｃ）の増強スペクトルフレームはスペクトル係数の第２の数（ｎｃ）を含み、この第２の数（ｎｃ）は第１の数（ｎ１）より大きいことを特徴とする方法。
【請求項２】
１つの増強スペクトルフレームは少なくともターゲット信号（Ｔ）の１つのフレーム（Ｆｉ， Ｆｉ＋１， Ｆ， Ｆｅｘｔ）および少なくとも主コード化信号（Ｐ１）の１つのフレーム（Ｆｉ， Ｆｉ＋１， Ｆ， Ｆｅｘｔ）からのサンプル値に基づくように、増強スペクトル（Ｃ）がフレーム状に生成される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２の数（ｎｃ）は整数２の累乗である、ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記のいずれかの請求項による方法において、
サンプル値の合計数が第２の数（ｎｃ）に等しくなるまでのサンプル値と共にターゲット信号（Ｔ）の関連ターゲット信号フレームを拡張することにより、拡張ターゲット信号フレームを生成し、
拡張ターゲット信号フレームを周波数変換し、
サンプル値の合計数が第２の数（ｎｃ）に等しくなるまでのサンプル値と共に関連主コード化信号フレームを拡張することにより、拡張主コード化信号を生成し、
拡張主コード化信号を周波数変換し、
拡張ターゲット信号フレームおよび拡張主コード化信号から増強スペクトル（Ｃ）を生成する、こと特徴とする方法。
【請求項５】
サンプル値の拡張は、前信号フレームから関連信号フレームのサンプル値を付加することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
サンプル値の拡張は、前増強主コード化信号フレームから増強主コード化信号の関連信号フレームを付加することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
サンプル値の拡張は、関連信号フレームに空の値を付加することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記のいずれかの請求項による方法において、
ターゲット信号（Ｔ）とサンプル値の第２の数（ｎｃ）を含みかつ関連ターゲット信号フレーム（Ｆｉ）を通して中央に位置するウインドウ関数（Ｗ１， Ｗ２）とを乗算し、
ターゲット信号（Ｔ）を周波数変換し、
主コード化信号（Ｐ１）とサンプル値の第２の数（ｎｃ）を含みかつ関連主コード化信号フレーム（Ｆｉ）を通して中央に位置するウインドウ関数（Ｗ１， Ｗ２）とを乗算し、
主コード化信号（Ｐ１）を周波数変換する、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
ウインドウ関数（Ｗ１）は対称である、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ウインドウ関数（Ｗ２）は非対称である、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
ウインドウ関数（Ｗ２）は、前の信号フレームのサンプル値および現在の信号フレーム（Ｆ）の全てのサンプル値の第３の数（ｍ−４８→ｍ＋７９）に付加されるハミング・コサイン・ウインドウ（Ｈａｍｍｉｎｇ−Ｃｏｓｉｎｅ ｗｉｎｄｏｗ）である、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ハミング・コサイン・ウインドウ（Ｗ２）は、前の信号フレームおよび現在の信号フレーム（Ｆ）のサンプル値を独占的に含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ウインドウ関数は、
サンプル値の第１の数（ｎ１）を含む第１の範囲を有し、サンプル値に対してウインドウ関数が一定の大きさであり、第１の範囲は関連主コード化信号フレームに対応し、
第１の範囲外のサンプル値の第２の範囲を有し、第１の範囲に対してウインドウ関数が次第に減少する大きさである、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記の請求項のいずれかによる方法において、
ターゲット信号（Ｔ）に関する主コード信号（Ｐ１）のサンプル値から独占的に増強スペクトル（Ｃ）を生成し、この増強スペクトルは限界周波数より上の周波数成分を表す、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
増強スペクトル（Ｃ）を生成する間、ターゲット信号（Ｔ）のパワーレベルが限界周波数より下の周波数成分によって表される周波数帯域に対する主コード化信号（Ｐ１）のパワーレベルと概ね等しい値に減衰するように、ターゲット信号（Ｔ）のパワーレベルを調整する、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
増強スペクトル（Ｃ）を生成する間、主コード化信号（Ｐ１）のパワーレベルが限界周波数より下の周波数成分により表される周波数帯域に対するターゲット信号（Ｔ）のパワーレベルと概ね同じ値に増幅されるように、主コード化信号（Ｐ１）のパワーレベルを調整する、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
増強スペクトル（Ｃ）は、下限および上限の境界の間の係数値に制限される、ことを特徴とする請求項１４−１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
下限は１０ｄＢの減衰で表し、かつ上限は１０ｄＢの増幅で表す、ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記のいずれかの請求項による方法において、コード化増強スペクトル（Ｃｑ）は、増強スペクトル（Ｃ）の不均一量子化を構成する、ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
コード化増強スペクトル（Ｃｑ）の生成は、増強スペクトル（Ｃ）を直線から対数領域への変換を含む、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
コード化増強スペクトル（Ｃｑ）の生成は、増強スペクトル（Ｃ）の少なくとも２つの別の周波数成分を統合周波数成分へ混合する、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも増強スペクトル（Ｃ）の周波数スペクトルの一部を少なくとも１つの周波数帯域に分割し、
少なくとも１つの周波数帯域について統合周波数成分を得る、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
統合周波数成分は、少なくとも２つの別の周波数成分の算術的平均値を表す、ことを特徴とする請求項２１または２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
統合周波数成分は、少なくとも２つの別の周波数成分の中央値を表す、ことを特徴とする請求項２１または２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
コード化増強スペクトル（Ｃｑ）の生成は、
増強スペクトル（Ｃ）をセプストラル（ｃｅｐｓｔｒａｌ）変換増強信号に変換し、
セプストラル変換増強信号のセプストラル係数を特定の順序で廃棄する、ことを特徴とする請求項１９−２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
コード化増強スペクトル（Ｃｑ）の生成は、
関連信号フレームを有声音で表すか無声音で表すかを評価することを検出し、
有声音が検出されたならば、比較的狭周波数領域について増強スペクトル（Ｃ）を量子化し、
無声音が検出されたならば、比較的広周波数領域について増強スペクトル（Ｃ）を量子化する、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
適応コードブックゲインが０．５以下のゲイン値（ｇ１）を有するならば、無声音が検出され、
適応コードブックゲインが０．５またはそれ以上のゲイン値（ｇ１）を有するならば、有声音が検出される、ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
コンピュータの内部メモリに直接ロードできるコンピュータプログラムにおいて、前記プログラムがコンピュータで実行するとき、請求項１−２７のいずれかのステップを制御するためのソフトウェアを含む、ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項２９】
コンピュータ読取可能媒体において、プログラムが記録され、該プログラムは請求項１−２７のいずれかのステップをコンピュータ制御する、ことを特徴とするコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３０】
送信媒体を経て送信されている符号化情報を復号化する方法であって、
送信媒体から受信している符号化情報（Ｓ（ハット））の評価に対応して、再構成主コード化信号（Ｐ１（ハット））を生成し、再構成主コード化信号（Ｐ１（ハット））は複数の再構成主コード化信号フレームに分割され、各々のフレームはサンプル値の第１の数（ｎ１）を含み、
送信媒体から受信しているコード化増強スペクトル（Ｃｑ（ハット））の評価に対応して再構成増強スペクトル（Ｃ（ハット））を生成し、再構成増強スペクトル（Ｃ（ハット））は複数の再構成増強スペクトルフレームに分割され、各々のフレームはスペクトル係数の第２の数（ｎｃ）を含み、
再構成主コード化信号（Ｐ１（ハット））および再構成増強スペクトル（Ｃ（ハット））に対応して増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））を生成し、
増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））に対応して音響源信号（ｚ（ハット））の再構成を生成する、ことを備えた方法において、
第２の数（ｎｃ）は第１数（ｎ１）よりも大きく、
増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））の生成は、サンプル値の第２の数（ｎｃ）を含むように関連再構成主コード化信号フレームの拡張を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））の再構成ターゲット信号フレームは、１つの再構成増強スペクトルフレームからのサンプル値、および少なくとも１つの再構成主コード化信号フレームからのサンプル値を使用することにより生成する、ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
第２の数（ｎｃ）は、整数２の累乗である、ことを特徴とする請求項３０または３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））は、
拡張再構成主コード化信号フレームを形成するために、第２の数（ｎｃ）に等しくなるサンプル値の合計数までのサンプル値と共に関連再構成主コード化信号フレームを拡張し、
増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））のスペクトルを形成するために、拡張再構成主コード化信号フレームの周波数成分と関連再構成増強スペクトルフレームを乗算し、
増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））のスペクトルを逆周波数変換して、生成する、ことを特徴とする請求項３０−３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
再構成主コード化信号フレームの拡張は、前の再構成主コード化信号フレームから関連再構成主コード化信号フレームのサンプル値の付加を含む、ことを特徴とする請求項３０−３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
再構成主コード化信号フレームの拡張は、前の再構成増強主コード化信号フレームから再構成増強主コード化信号の関連信号フレームまでのサンプル値の付加を含む、ことを特徴とする請求項３０−３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
再構成主コード化信号フレームの拡張は、空のサンプル値を関連再構成主コード化信号フレームへの付加を含む、ことを特徴とする請求項３０−３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
増強コード化信号は、拡張再構成主コード化信号フレームと、サンプル値の第２の数（ｎｃ）を含みかつ関連ターゲット信号フレーム（Ｆｉ）を通して中央に位置されるウインドウ関数（Ｗ１， Ｗ２）とを乗算することを含む演算により生成される、ことを特徴とする請求項３３−３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
ウインドウ関数（Ｗ１）は対称である、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
ウインドウ関数（Ｗ２）は非対称である、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
ウインドウ関数は、
サンプル値の第１の数（ｎ１）を含む第１の範囲を有し、サンプル値に対してウインドウ関数が一定の大きさであり、第１の範囲は関連再構成主コード化信号フレームに対応し、
第１の範囲外のサンプル値の第２の範囲を有し、第１の範囲に対してウインドウ関数が次第に減少する大きさである、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
コンピュータの内部メモリに直接ロードできるコンピュータプログラムにおいて、前記プログラムがコンピュータで実行するとき、請求項３０−４０のいずれかのステップを制御するためのソフトウェアを含む、ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項４２】
コンピュータ読取可能媒体において、プログラムが記録され、該プログラムは請求項３０−４０のいずれかのステップをコンピュータ制御する、ことを特徴とするコンピュータ読取可能媒体。
【請求項４３】
送信媒体を通して送信する符号化情報を生成するために音響源信号（ｘ）を符号化する送信器であって、
主符号器（１０１）を有し、該主符号器は、
音響源信号（ｘ）を受信する入力を有し、
複数のターゲット信号フレームに分割されるターゲット信号（Ｔ）を供給するための第１の出力を有し、各々のフレームはサンプル値の第１の数（ｎ１）を含み、
ターゲット信号（Ｔ）に一致しようとする主コード化信号（Ｐ１）を供給するための第２の出力を有し、主コード化信号（Ｐ１）は複数のターゲット信号フレームに分割され、各々のフレームはサンプル値の第１の数（ｎ１）を含み、
符号化情報（Ｓ）を供給するための第３の出力を有し、主コード化信号（Ｐ１）は符号化情報から受信器により再構成され、
増強評価ユニット（１０２）を有し、該増強評価ユニットは、
ターゲット信号（Ｔ）を受信する第１の入力を有し、
主コード化信号（Ｐ１）を受信する第２の入力を有し、
増強スペクトル（Ｃ）を供給する出力を有し、受信器は増強スペクトルから音響源信号（ｘ）の再構成（ｚ（ハット））を知覚的に改善すべきであり、
増強符号器（１０３）を有し、該増強符号器は、
増強スペクトル（Ｃ）を受信する入力を有し、
増強スペクトル（Ｃ）の量子化表現を構成するコード化増強スペクトル（Ｃｑ）を供給する出力を、備えた送信器において、
増強スペクトル（Ｃ）の増強スペクトルフレームは、スペクトル係数の第２の数（ｎｃ）を含み、第２の数（ｎｃ）は第１の数（ｎ１）より大きく、
増強評価ユニット（１０２）は、サンプル値の第２の数（ｎｃ）を含むように入力ターゲット信号フレームの拡張と、サンプル値の第２の数（ｎｃ）を含むように入力主コード化信号フレームの拡張を実行する、ことを特徴とする送信器。
【請求項４４】
増強評価ユニット（１０２）は、少なくとも１つの主コード化信号フレームからサンプル値を使用し、かつ少なくとも１つのターゲット信号フレームからサンプル値を使用して増強スペクトルフレームを生成する、ことを特徴とする請求項４３に記載の送信器。
【請求項４５】
第２の数（ｎｃ）は整数２の累乗である、ことを特徴とする請求項４３または４４のいずれかに記載の送信器。
【請求項４６】
増強評価ユニット（１０２）は、前の信号フレームから入力信号フレームのサンプル値を付加することにより入力信号フレームを拡張する、ことを特徴とする請求項４３−４５のいずれかに記載の送信器。
【請求項４７】
増強評価ユニット（１０２）は、少なくとも１つの前の増強主コード化信号フレームからのサンプル値を使用して増強スペクトルフレームを生成する、ことを特徴とする請求項４３に記載の送信器。
【請求項４８】
増強評価ユニット（１０２）は、入力信号フレームに空のサンプル値を付加することにより入力信号フレームを拡張する、ことを特徴とする請求項４３−４５のいずれかに記載の送信器。
【請求項４９】
主符号器（１０１）は、音響源信号（ｘ）を受信する入力を有しかつターゲット信号（Ｔ）を供給するための出力を有する逆合成フィルタ（３０１、５０１）を含む、ことを特徴とする請求項４３−４８に記載の送信器。
【請求項５０】
主符号器（１０１）は、音響源信号（ｘ）を受信する入力と、主コード化信号（Ｐ１）を供給する第１の出力と、符号化情報（Ｓ）を供給する第２の出力とを有する励振発生器（３１１）を含む、ことを特徴とする請求項４３−４９のいずれかに記載の送信器。
【請求項５１】
主符号器（１０１）は、フィードバックおよび検索ユニット（５０２）により制御された連続の適用を経て、主コード化信号（Ｐ１）を供給するための少なくとも１つのコードブック（５０３、５０４）を含む、ことを特徴とする請求項４３−４９のいずれかに記載の送信器。
【請求項５２】
送信媒体から符号化信号（Ｓ、Ｃｑ）を受信しかつ復号化する受信器において、
主符号器（２０１）を有し、該主符号器は、送信媒体から受信している符号化情報（Ｓ（ハット））の評価を受信するための入力を有し、かつ複数の再構成主コード化信号フレームに分割された再構成主コード化信号（Ｐ１（ハット））を供給するための出力を有し、各々のフレームはサンプル値の第１の数（ｎ１）を含み、
増強復号器（２０２）を有し、該増強復号器は、コード化増強スペクトル（Ｃｑ（ハット））を受信するための入力、および複数の再構成増強スペクトルフレームに分割された再構成増強スペクトル（Ｃ（ハット））を供給するための出力を有し、各々のフレームはスペクトル係数の第２の数（ｎｃ）を含み、
増強ユニット（２０３）を有し、該増強ユニットは、再構成増強スペクトル（Ｃ（ハット））を受信するための第１の入力と、再構成主コード化信号（Ｐ１（ハット））を受信するための第２の入力と、増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））を供給するための出力とを有し、
合成フィルタ（２０４）を有し、該合成フィルタは、増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））を受信するための入力と、音響源信号（ｘ）の再構成（ｚ（ハット））を供給するための出力と、を備えた受信器において、
第２の数（ｎｃ）は第１の数（ｎ１）より大きく、
増強ユニット（２０３）はサンプル値の第２の数（ｎｃ）を含むように入力再構成主コード化信号フレーム（Ｐ１（ハット））を拡張する、ことを特徴とする受信器。
【請求項５３】
増強ユニット（２０３）は、１つの再構成増強スペクトルフレームからのスペクトル係数を使用し、かつ少なくとも１つの再構成主コード化信号フレームからのサンプル値を使用して増強再構成主コード化信号フレーム（ＰＥ（ハット））を生成する、ことを特徴とする請求項５２に記載の受信器。
【請求項５４】
第２の数（ｎｃ）は整数２の累乗である、ことを特徴とする請求項５２または５３のいずれかに記載の受信器。
【請求項５５】
増強ユニット（２０３）は、
サンプル値の合計数が第２の数（ｎｃ）に等しくなるまでのサンプル値と共に関連再構成主コード化信号フレームを拡張することにより再構成拡張主コード化信号フレームを生成し、
拡張された再構成拡張主コード化信号フレームと関連再構成増強スペクトルフレームを乗算して増強再構成主コード化信号（ＰＥ（ハット））を生成する、ことを特徴とする請求項５２−５４のいずれかに記載の受信器。
【請求項５６】
増強ユニット（２０３）は、前の再構成主コード化信号フレームからサンプル値を関連再構成主コード化信号フレームに付加することにより入力再構成主コード化信号フレームを拡張する、ことを特徴とする請求項５２−５５のいずれかに記載の受信器。
【請求項５７】
増強ユニット（２０３）は、前の再構成増強主コード化信号フレームからサンプル値を再構成増強主コード化信号の関連信号フレームに付加することにより入力再構成主コード化信号フレームを拡張する、ことを特徴とする請求項５２−５５のいずれかに記載の受信器。
【請求項５８】
増強ユニット（２０３）は、関連再構成主コード化信号フレームに空のサンプル値を付加することにより入力再構成主コード化信号フレームを拡張する、ことを特徴とする請求項５２−５５のいずれかに記載の受信器。
【請求項５９】
増強ユニット（２０３）は、拡張再構成主コード化信号フレームとサンプル値の第２の数（ｎｃ）を含みかつ関連ターゲット信号フレームを通して中央に位置するウインドウ関数（Ｗ１， Ｗ２）とを乗算することにより再構成ターゲット信号フレームを生成する、ことを特徴とする請求項５２−５５のいずれかに記載の受信器。
【請求項６０】
ウインドウ関数（Ｗ１）は対称である、ことを特徴とする請求項５９に記載の受信器。
【請求項６１】
ウインドウ関数（Ｗ２）は非対称である、ことを特徴とする請求項５９に記載の受信器。
【請求項６２】
ウインドウ関数は、
サンプル値の第１の数（ｎ１）を含む第１の範囲を有し、サンプル値に対してウインドウ関数が一定の大きさであり、第１の範囲は関連主コード化信号フレームに対応し、
第１の範囲外のサンプル値の第２の範囲を有し、第１の範囲に対してウインドウ関数が次第に減少する大きさである、ことを特徴とする請求項５９に記載の受信器。
【請求項６３】
主符号器（２０１）は、符号化情報（Ｓ（ハット））の評価を受信する入力と、再構成主コード化信号（Ｐ１（ハット））を供給するための出力とを有する励振発生器（４１２）を含む、ことを特徴とする請求項５２−６２のいずれかに記載の受信器。
【請求項６４】
主符号器（２０１）は、
符号化情報（ｓ１（ハット），ｓ２（ハット），ｇ１（ハット），ｇ２（ハット））の評価を受信するための少なくとも１つの入力と、
符号化情報（ｓ１（ハット），ｓ２（ハット），ｇ１（ハット），ｇ２（ハット））の評価に基づいて再構成主コード化信号（Ｐ１（ハット））を供給するための少なくとも１つのコードブック（６０３、６０４）とを有する、ことを特徴とする請求項５２−６２のいずれかに記載の受信器。
【請求項６５】
第１のノードと第２のノード間で符号化音響源信号を交換するための通信システムにおいて、システムが、
請求項４３−５１のいずれかによる送信器と、
請求項５２−６４のいずれかによる受信器と、
送信器から受信器へ符号化情報を搬送するための送信媒体とを備えた、ことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景および従来技術）
本発明は概して音響源信号を符号化することに関するものであり、対応信号が符号化された情報を基にして再構成され、既知の符号化解決法によるよりも高い知覚音質を有するものである。特に、本発明は請求項１および４３の前段部による送信媒体を通して送信の符号化情報、また請求項３０および５２の前段部による送信媒体を経て受信している符号化情報の各々の復号を生成するための音響源信号の符号化に関するものである。また、本発明は請求項６５の前段部による通信システムおよび請求項２８および４１によるコンピュータプログラム、加えて請求項２９および４２によるコンピュータ読取可能媒体に関するものである。
【０００２】
会話コーデックス（ｃｏｄｅｃｓ）（コーデック＝コーダおよびデコーダ）（ＣＯＤＥＣ＝ＣＯＤＥＲ ＡＮＤ ＤＥＣＯＤＥＲ）には多くの異なる応用がある。符号化と復号化の構成は、例えば、固定および移動体通信システムおよびビデオ会議システムにおける音響源信号のビット速度の効果的な送信に使用されている。
【０００３】
固定および移動電話並びにビデオ会議の傾向は、再構成音響源信号（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｏｕｒｃｅ ｓｉｇｎａｌ）の改善された品質へと向かっている。この傾向はそれらのシステムが少なくとも今日の固定電話回線と同等の音質を提供するという顧客の期待に反映している。この期待に応える１つの方法は音響源信号に対して周波数帯域を広げ、そして源信号に含まれる多くの情報を受信器へ伝えることである。会話信号のエネルギの大半が０から４ｋＨｚの間に分布することは事実である。（即ち、最新技術のコーデックの典型的な帯域幅である。）しかしながら、実質のエネルギ量は４から８ｋＨｚの周波数帯域に分布している。この帯域の周波数成分は聞く人によって「澄んでいること」および話し手が聞き手の「近くにいる」感じを感知する情報を表す。
【０００４】
人間の聴覚の周波数分解能は周波数が高くなるに連れて減少する。従って、４から８ｋＨｚの間の周波数成分は比較的数ビットの十分な精度のモデルが要求される。
【０００５】
比較的良い知覚音質（ｐｅｒｃｅｉｖｅｄ ｓｏｕｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ）の受信器によって再構成することができる音響源信号の符号化の問題に対する１つのアプローチは、例えば、通常の符号化手段により直列または並列の後段フィルタの動作を有することにより、主符号化情報（ｐｒｉｍａｒｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に加えて符号化信号を発生する。後段フィルタを有するコード化の解決法は狭帯域音響源信号のために存在する（通常、０−３．５ ｋＨｚまたは０−４ ｋＨｚの帯域幅がある）。しかしながら、それらの狭帯域の解決法が広帯域の音響源信号を送信するために使用されるならば、信号は比較的不充分な音質で再構成される。この理由は基本コード化解決法（ｂａｓｉｃ ｃｏｄｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）と増強解決法（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）の両方が狭帯域信号の特性を維持するために最適化されているからである。事実、増強コード化（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｃｏｄｉｎｇ）は不適当な状況下では、むしろ知覚音質に関して状況を悪化させる。
【０００６】
さらに、１６ ｋｂｐｓ以下の速度の既知会話コーデック（ｃｏｄｅｃｓ）動作では、通常の移動適用において、概して、音楽のように非会話音については比較的低い性能を示す。
【０００７】
よって、今日のコーデックスやコード化理論の解決法はなく、この解決法を通して広帯域音響源信号は満足な知覚品質の符号化や再構成を提供していない。さらに、知覚的に改善された狭帯域コード化解決法が確かな応用のために要望されている。
【０００８】
（発明の要約）
従って、本発明の目的は上記の問題を軽減し、効率的な符号化を可能にし、既知の解決法と比較して概ね改善された知覚品質を有する広帯域および狭帯域の音響源信号の送信と再構成を可能にする。
【０００９】
本発明の第１の特徴では、目的は上記したように音響源信号を符号化する方法により達成され、増強スペクトルが主コード化信号フレームに関するターゲット信号フレーム内のサンプル値の数よりも多くのスペクトル係数の数を含むことに特徴があり、よって、他の信号内のサンプル値の数に関する増強スペクトル（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）内のスペクトル係数の増加した数は、知覚音質の所望の改善を達成するための基本を提供する。
【００１０】
本発明のさらなる特徴によれば、目的はコンピュータの内部メモリに直接ロード可能なコンピュータプログラムにより達成され、コンピュータプログラムはコンピュータ上でプログラムが実行されるときに上記した項で説明した方法を制御するソフトウエアを含む。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、目的はプログラムが記録されているコンピュータ読取可能媒体によって達成され、プログラムは上記の最後から２番目の項に説明の方法でコンピュータ制御をする。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、目的は最初に説明したように送信媒体を通して送信されている符号化情報を復号化する方法によって達成され、増強スペクトル内にスペクトル係数があると同じ位のサンプル値を含むように関連再構成主コード化信号フレーム（ｒｅｌｅｖａｎｔ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｆｒａｍｅ）を拡張することにより増強コード化信号（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ）を生成することに特徴がある。
【００１３】
本発明のまたさらなる特徴によれば、目的はコンピュータの内部メモリに直接ロード可能なコンピュータプログラムによって達成され、コンピュータプログラムは、プログラムがコンピュータ上で実行されるとき、上記の項で説明した方法を制御するためのソフトウエアを含む。
【００１４】
本発明のさらなる特徴によれば、目的はプログラムが記録されているコンピュータ読取可能媒体によって達成され、プログラムは上記の最後から２番目の項に説明の方法をコンピュータ制御する。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、目的は最初に説明したように送信媒体を通して送信するための符号化情報を生成するために音響源信号を符号化する送信器により達成され、増強スペクトル（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）が入力主コード化信号フレーム（ｉｎｃｏｍｉｎｇ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｆｒａｍｅ）に関する入力ターゲット信号フレーム内にあるサンプル値よりも多くのスペクトル係数の数を含むことに特徴がある。送信器内の増強評価ユニット（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）は関連ターゲット信号フレーム（ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔａｒｇｅｔ ｓｉｇｎａｌ）および関連主コード化信号フレーム（ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｆｒａｍｅ）を拡張し、これら関連ターゲット信号フレームおよび関連主コード化信号フレームのそれぞれは増強スペクトル内にスペクトル係数があると同じ位のサンプル値を含む。
【００１６】
本発明のさらなる他の特徴によれば、目的は最初に説明したように送信媒体からの符号化情報を受信しかつ復号化する受信器によって達成され、増強ユニット（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）が増強スペクトル内にスペクトル係数があると同じ位のサンプル値を含むように入力再構成主コード化信号フレーム（ｉｎｃｏｍｉｎｇ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｆｒａｍｅ）を拡張することに特徴がある。
【００１７】
本発明のさらなる他の特徴によれば、目的は、提案した送信器、受信器および送信器から受信器へ符号化情報を搬送するための送信媒体を含む第１および第２のノードとの間の符号化音響源信号の交換のための通信システムにより達成される。
【００１８】
増強スペクトル内のスペクトル係数の提案されかつ拡張された数は、勿論、対応する信号のための周波数分解能を増加させる。これは多くの有益な効果のための基本を提供し、特に、知覚音質について提供する。改善された周波数分解能は、即ち、源信号に含まれた知覚的重要情報の多くは符号化されかつ受信器へ向けられることを意味する。
【００１９】
さらに、信号フレームを使用することは計算する観点から望ましく、信号フームは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に適し、例えば、整数２の累乗の多数のサンプル値を含む。提案された解決法はこれに関して理想的なフレームサイズを選択するために完全で自由に提供する。
【００２０】
よって、本発明は音響源信号の送信について改善された知覚品質と計算的効果解決法の両方を含む。
【００２１】
（実施例の詳細な説明）
図１は送信媒体を通して送信するための符号化情報Ｓ，Ｃｑを生成するための音響源信号ｘを符号化する一般的な送信器のブロック図を示す。図９は送信器によって行われる対応方法のステップを流れ図により示す。送信器は音響源信号ｘを受信するための入力を有する主符号器１０１を含む。主符号器１０１は、音響源信号ｘに対応して、ターゲット信号Ｔに一致しようとするターゲット信号Ｔと主コード化信号Ｐ１を生成する。ターゲット信号Ｔおよび主コード化信号Ｐ１の両方は、複数のフレームに分割され、各々のフレームはサンプル値の第１の数ｎ１を含む。よって、ターゲット信号Ｔはグループで処理されるサンプル値により表され、各々のグループはターゲット信号フレームを構成する。これに対応して、コード化信号Ｐ１のサンプル値はコード化信号フレームと一緒にグループ化される。また、主符号器１０１は符号化情報Ｓを発生し、主コード化信号Ｐ１は符号化情報から受信器によって再構成される。よって、符号化情報Ｓは音響源信号ｘの重要な特性を表わす。符号化情報Ｓ内に含むことのできるデータの例は図３および図５を参照して示されるはずである。
【００２２】
主符号器１０１により実行される動作は図９の流れ図に最初の３ステップ９０１，９０２および９０３に対応し、即ち、第１の数ｎ１のサンプル値／フレームを有するターゲット信号Ｔを生成し、符号化情報Ｓの生成に関する第１の数ｎ１のサンプル値を有する主コード化信号Ｐ１を生成する。ターゲット信号Ｔ、主コード化信号Ｐ１および符号化情報Ｓは全て入力音響源信号ｘに応じて生成される。
【００２３】
増強評価ユニット１０２はターゲット信号Ｔおよび主コード化信号Ｐ１を受信し、かつこれらの信号に応じて増強スペクトルＣを生成して、この増強スペクトルから受信器は音響源信号ｘの再構成を知覚的に改善する。増強スペクトルＣの特定のフレームがターゲット信号Ｔの少なくとも１つのフレームと主コード化信号Ｐ１の少なくとも１つのフレームからのサンプル値に基づくように増強スペクトルＣはフレーム状に発生する。増強スペクトルＣの１つのフレームを生成するために、サンプル値は入力フレームの１つよりも多く取り上げられる、これは増強スペクトルＣのフレームがターゲット信号Ｔのフレームまたは主コード化信号Ｐ１のフレームよりも多くのサンプル値を含むからである。本発明の好適な実施例によれば、増強スペクトルＣのフレームは多くのサンプルを有し、それは整数２の累乗で、例えば１２８である。通常、ターゲット信号フレームまたは主コード化信号フレームの１つのフレームは８０のサンプルを含み（１６ ｋＨｚの速度でサンプルされる１つのフレームを５ ｍｓで表すとするならば）、よって、これはターゲット信号フレームまたは主コード化信号フレーム内にあるサンプル値よりも増強スペクトルフレーム内にあるより多くの４８（即ち、６０％）ものサンプル値があることを意味する。増強信号Ｃの発生は図９の中でステップ９０４として表されて、サンプル値／フレームの第２の数ｎｃを有する増強スペクトルＣを生成する。第２の数ｎｃは、先に説明したように、第１の数ｎ１よりも大きく、望ましくは、整数２の累乗である。
【００２４】
増強符号器１０３は、増強スペクトルＣを受信し、かつそれに対応して、増強スペクトルＣの符号化表現を構成するコード化増強スペクトルＣｑを生成する。増強スペクトルＣのコード化増強スペクトルＣｑへの符号化は、送信媒体を通して送信するのに適した増強スペクトルＣのフォーマットに適合することを目標とする。通常、そのような適合は離散サンプル値により表されるように増強スペクトルＣを量子化することを含んでいる。
【００２５】
コード化増強スペクトルＣｑの形式はステップ９０５として図９に示し、かつ主符号器１０１によって発生される符号化情報Ｓおよび送信媒体を通して送信するために出力されるコード化増強スペクトルＣｑの両方がステップ９０６により続き、これは送信器とデータＳおよびＣｑの受信器との間のチャンネルを形成する。
【００２６】
それから、処理手順は音響源信号ｘの次のフレームを符号化するためにループへ戻る。
【００２７】
増強スペクトルの提案されかつ増加したブロックの長さは（即ち、スペクトルがターゲット信号Ｔまたは主コード化信号Ｐ１のフレーム内にあるサンプル値よりも多くのスペクトル関数を含む）実際に実現するために些細なものではない。何らかの方法で増強スペクトルＣが基になる信号のフレームは、増強スペクトラムＣ内のスペクトル係数の数に等しい数のサンプル値を含むように拡張しなければならない。
【００２８】
本発明の好適な実施例によれば、主コード化信号に関するターゲット信号の内在するフレームはゼロパディング（ｚｅｒｏ−ｐａｄｄｉｎｇ）と呼ばれる関連フレームの終わりに十分な数のゼロ値サンプルを加えることによって拡張される。その結果、ターゲット信号および主コード化信号のフレームが８０のサンプル値を含み、かつ増強スペクトルのフレームが２５６のスペクトル関数を含むならば、１７６のゼロ値サンプルが各ターゲット信号フレームおよび主コード化信号フレームに含まれた元のサンプル値の終わりのところ（または、始めのところ）に付加される。
【００２９】
本発明のもう１つの好適な実施例によれば、主コード化信号に関するターゲット信号の内在するフレームは少なくとも１つ前のフレームから関連フレームのサンプル値の十分な数を加えることによって拡張される。よって、ターゲット信号および主コード化信号のフレームが１４８のサンプル値を含み、かつ増強スペクトルのフレームが２５６のサンプル値を含むならば、前フレームからの１０８のサンプル値が各ターゲット信号フレームおよび主コード化信号フレーム内に含まれた元のサンプル値の前に加えられる。
【００３０】
上記した方法のどれによるかは無関係に、ターゲット信号Ｔおよび主コード化信号Ｐ１は拡張され、かつ増強ユニット１０２は以下の処理手続を実行する。
【００３１】
最初に、拡張ターゲット信号フレームは、サンプル値の合計数が増強スペクトルＣの各フレームに含まれるスペクトル係数の数に等しくなるまでのサンプル値と共にターゲット信号Ｔの関連ターゲット信号フレームを拡張することによって生成される。従って、拡張ターゲット信号フレームは周波数変換されることにより周波数領域内にペクトルを表す。
【００３２】
これに平行して、後または可能ならば前に、主コード化信号Ｐ１に関して動作を実行する。従って、拡張主コード化信号は、サンプル値の合計数が増強スペクトルＣの各フレーム内に含まれたフレームの数に等しくなるまでのサンプル値と共に関連主コード化信号フレームを拡張することによって生成される。それから、拡張コード化信号は周波数変換されることにより周波数領域内にスペクトルを表す。
【００３３】
最後に、増強スペクトルＣは拡張ターゲット信号フレーム（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔａｒｇｅｔ ｓｉｇｎａｌ ｆｒａｍｅ）と拡張主コード化信号（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ）から生成される。これは、例えば拡張ターゲット信号のスペクトルを拡張主コード化信号のスペクトルに分割することによってなされる。
【００３４】
本発明の他の好適な実施例によれば、ターゲット信号Ｔおよび主コード化信号Ｐ１のそれぞれはウインドウ関数Ｗ１と乗算される。ウインドウ関数Ｗ１は増強スペクトルＣ内に含むスペクトル関数の数に相当する合計幅を有し、かつ基本信号、即ちターゲット信号Ｔまたは主コード化信号（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ）Ｐ１の関連フレームを通して中央に位置する。しかしながら、ウインドウ関数Ｗ１はサンプル値の第１の数ｎ１、即ち関連フレーム内のサンプル値の数について最大の大きさ（通常、１）を有するだけである。ウインドウ関数Ｗ１はこの範囲外のサンプル値、即ち隣接フレームから関連フレームのサンプル値について次第に減少する大きさを有する。ウインドウ関数を適用することは概して増強評価のために有益である。
【００３５】
図７はウインドウ関数Ｗ１のサンプルが描かれている図を示す。ここで、ウインドウ関数Ｗ１は対称であって、かつサンプル値（変数Ｎとしてｘ軸に沿って表示される）の第１の数を含む関連フレームＦｉを通して中央に位置する。ウインドウ関数Ｗ１はＦｅｘｔ（ｉ）を範囲とし、関連フレームＦｉの全てのサンプル値のみならず前フレームからのサンプル値も範囲とし、かつフレームＦｉ＋１へ続く。前フレームのサンプル値は単にバッファに格納することにより関連フレームについて比較的容易に再使用できる。しかしながら、続くフレームＦｉ＋１からのサンプル値は主符号器１０１によってまだ発生されていない。従って、コード化遅延が予見距離Ｌ（ｌｏｏｋ−ａｈｅａｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ）と呼ばれるものに対応して続くフレームＦｉ＋１へ導入される。コード化遅延は望ましいことではなく、かつ最小限に維持すべきであり、このような遅延は反響効果を生じ、さもなくば、それらが過剰になると聴く人にとって煩わしくなるからである。
【００３６】
本発明の他の好適な実施例によれば、さらに、過去のサンプル値のみの関連フレームのサンプル値が増強スペクトルに対する基本を形成するように、ウインドウ関数は代りに関連フレーム上に置かれる。
【００３７】
図８はそのようなウインドウ関数Ｗ２の例が描かれている図を示す。このウインドウ関数Ｗ２は非対称であり（望ましいが、不可欠ではない）、関連フレームＦ全体の上に置かれ、かつ少なくとも前フレームの一部分として拡張する。この例では、関連フレームＦはＮ＝ｍからＮ＝ｍ＋７９までの範囲の８０のサンプル値を含むと仮定している。一方では、増強スペクトルはＮ＝ｍ−４８からＮ＝ｍ＋７９までの範囲の１２８のスペクトル係数を含むと仮定している。ウインドウ関数Ｗ２と乗算することにより、関連フレームは拡張関連フレーム（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｆｒａｍｅ）Ｆｅｘｔに拡張され、また関連フレームはＮ＝ｍ−４８からＮ＝ｍ＋７９の範囲に位置するサンプル値を含む。
【００３８】
図８に例示したウインドウ関数Ｗ１はハミング・コサイン・ウインドウ（Ｈａｍｍｉｎｇ−Ｃｏｓｉｎｅ ｗｉｎｄｏｗ）と呼ばれ、これは最初のｍ１サンプル値に対してハミング・ウインドウの形を有し、かつその軌跡ｍ２のサンプル値に対してコサイン波の最初の１／４に相当する形を有する。勿論、ハミング（Ｈａｍｍｉｎｇ）、ハニング（Ｈａｎｎｉｎｇ）、ブラックマン（Ｂｌａｃｋｍａｎ）、カイザー（Ｋａｉｓｅｒ）およびバートレット（Ｂａｒｔｌｅｔ）のような他の対称または非対称のタイプのものも本発明に適用できる。
【００３９】
有効性は低いけれども、非対称ウインドウ関数が適用されたとき、予見（ｌｏｏｋ−ａｈｅａｄ）を含むこともまた可能である。ハミング・コサイン・ウインドウは、例えば、この例において、ｍ＋７９より上のサンプル値、即ち未来サンプル値を範囲とするように拡張できる。
【００４０】
ターゲット信号Ｔおよび主コード化信号Ｐ１に要する拡張がそれらの信号フレームとウインドウ関数を乗算することにより達成できるならば、増強ユニット１０２は続く処理手順を実行する。
【００４１】
最初に、ターゲット信号Ｔの関連部分が増強スペクトル内にあるスペクトル係数と同じ位のサンプル値の数を含むウインドウ関数と乗算される。そこで、結果として拡張ターゲット信号フレームは、周波数変換されて周波数領域にスペクトルを表わす。
【００４２】
これと平行して、後または可能ならば前に、主コード化信号Ｐ１に関して対応する動作が実行される。よって、拡張主コード化信号は主コード化信号の関連部分と増強スペクトル内にあるスペクトル係数と同じ位のサンプル値を含むウインドウ関数と乗算することにより生成される。そこで、結果として拡張主コード化信号フレームは、周波数変換されて周波数領域にスペクトルを表わす。
【００４３】
最後に、増強スペクトルＣは拡張ターゲット信号フレームと拡張主コード化信号から生成される。これは、例えば、拡張ターゲット信号のスペクトルを拡張主コード化信号のスペクトルに分割することによってなされ得る。
【００４４】
本発明の他の好適な実施例によれば、増強ユニット１０２は、各ターゲット信号Ｔの主コード化信号Ｐ１からのサンプル値から独占的に増強スペクトルＣを生成し、これは、特定の限界周波数の上、および上側通過帯域限度の下、例えば７ ｋＨｚ（サンプリング周波数が１６ ｋＨｚならば）の周波数成分を表わす。限界周波数（２ ｋＨｚまたは３ ｋＨｚ）の適切な選択は、即ち、増強スペクトルＣに基づいて生成されている再構成音響源信号のさらに改善された知覚的音質を得る結果となる。
【００４５】
基本コード化理論は、通常、ターゲット信号への距離を所定の規準（例えば、ミニマム・スクエア・エラー（ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ）、ＭＳＥ）に従って最小化されるように、主コード化信号の周波数スペクトルの大きさを変更することを目的として増強スペクトルＣを生成するように設計する。主コード化信号の位相情報は、通常、増強スペクトルＣによりそのまま生かされる。これは、フレーム境界のところで位相値が変更したスペクトルの大きさに応じて長くない信号断絶の可能性のために、フレーム境界のところで所謂感度抑圧効果（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ）を発生する。
【００４６】
しかしながら、増強スペクトルＣがターゲット信号Ｔおよび主コード化信号Ｐ１の高い周波数成分に基づいて独占的であるとすると、これらの効果をかなり軽減することができる。フレーム境界のところで信号断絶による位相エラーが、主に、高い周波数成分について発生し、これによって比較的低いパワーレベルとなる。従って、位相エラーは再構成音響源信号（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｏｕｒｃｅ ｓｉｇｎａｌ）の知覚にわずかに影響するのみである。会話信号の有声会話音（ｖｏｉｃｅｄ ｓｐｅｅｃｈ ｓｏｕｎｄｓ）は低周波数成分に対して比較的高いパワーレベルであり、これに反して、高い周波数成分に対しては、パワーレベルが比較的低く、よって、ターゲット信号Ｔおよび主コード化信号Ｐ１の提案した選択的フィルタリングによって感じられるような影響はない。しかしながら、無声会話音（ｕｎｖｏｉｃｅｄ ｓｐｅｅｃｈ ｓｏｕｎｄｓ）は上側周波数帯域では比較的高いパワーレベルを示す。それらの音の種類の煩い性質のために、ブロッキング効果は重要な役目ではなく、かつ結果的に広い範囲で許容され得る。
【００４７】
上記実施例による選択的フィルタリングの結果は、それぞれの大きさとターゲット信号の対応パラメータとの間の距離が最小であるように、選択された周波数域内の周波数成分のみ変更されるということである。選択された周波数域外の周波数成分は全く変更されない。これは、ターゲット信号Ｔのパワーレベルと主コード化信号Ｐ１のパワーレベルとの間に比較的大きい差があるならば問題が生じるかもしれない。例えば、主符号器１０１がＣＥＬＰ−符号器（ＣＥＬＰ＝Ｃｏｄｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ（コード励振線形予測）図５参照）であり、この符号器では、主コード化信号Ｐ１が励振信号で、ターゲット信号がＬＰＣ残留（ＬＰＣ＝Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｃｏｄｉｎｇ（線形予想符号化））であるならば、入力無声音は符号器を比較的低いパワーレベルの主コード化信号Ｐ１と比較的高いパワーレベルのターゲット信号Ｔを発生させるようにすることができる。主コード化信号Ｐ１とターゲット信号Ｔの両方がスペクトル的に平らな周波数スペクトル（即ち、概ねホワイトノイズ（白色雑音）を表す）と仮定するならば、増強スペクトルＣもスペクトル的に平らな周波数スペクトルを有するべきである。しかしながら、選択的フィルタリングは、傾斜周波数スペクトル（即ち、非平坦）を有する増強スペクトルＣを導く。結果として、再構成音響源信号は不必要な低音質のはずである。
【００４８】
本発明の他の好適な実施例によれば、ターゲット信号Ｔのパワーが限界周波数以下（例えば、上記のように２ ｋＨｚまたは３ ｋＨｚ）のスペクトル成分について主コード化信号Ｐ１のパワーと実質的に同じ値に減衰されるように、ターゲット信号Ｔのパワーレベルは増強スペクトルＣの生成中に調整される。これは、入力音響源信号（ｉｎｃｏｍｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｏｕｒｃｅ ｓｉｇｎａｌ）が無声会話音のときに増強スペクトルＣの周波数スペクトルが平らに維持されるので、最後から２番目の項の末尾で指定した問題を軽減する。
【００４９】
代わりに、主コード化信号Ｐ１のパワーが限界周波数以下のスペクトル成分についてターゲット信号Ｔのパワーと実質的に同じ値に増幅されるように、主コード化信号Ｐ１のパワーレベルは増強スペクトルＣの生成中に調整できる。
【００５０】
本発明の他の好適な実施例によれば、増強スペクトルＣは、境界の下側と上側の間で係数値を有するように制限される。この方法はフレームの境界のところの信号断絶による問題に対する代わりの解決を示す。
【００５１】
増強スペクトルＣ内の係数値の制限は、再構成増強スペクトルによって増強される再構成主コード化信号が１０ ｄＢ（即ち、比３．１６）以上で増幅されたスペクトル成分ではないところにあるか、または１０ ｄＢ（即ち、比０．３１６）以上で減衰されたスペクトル成分ではないところにあるならば、個別の周波数成分の変動も所定の境界内に保たれるはずである。フレーム間の断絶の影響は知覚的に無関係に制限されるはずである。
【００５２】
本発明の他の好適な実施例によれば、増強符号器１０３は不均一量子化理論を増強スペクトルＣに適用することによりコード化増強スペクトルＣｑを生成する。コード化増強スペクトルＣｑの発生は、例えば、増強スペクトルＣを直線から対数領域へ変換することを含むことができる。このような量子化前に変換することは、音響の大きさによる人間の聴覚はおよそ対数的であるので、知覚的な観点から適当である。
【００５３】
本発明の他の好適な実施例によれば、コード化増強スペクトルＣｑの生成は増強スペクトルＣの少なくとも２つの別の周波数成分を統合周波数成分と混合することを含む。人間の聴覚は、高い周波数成分について信号の大きさにおける量子化誤差に対して敏感ではない。従って、低い周波数帯域内の周波数成分用よりも低い分解能のこのような周波数成分を量子化することで十分である。人間の音に対する知覚は所謂臨界帯域フィルタといわれるものに近く、その帯域幅は基本的に対数周波数目盛に比例する。バーク・スケール（Ｂａｒｋ ｓｃａｌｅ）およびメル・スケール（Ｍｅｌ ｓｃａｌｅ）はそのような周波数帯域の分割の２つの例を構成する。再構成信号の知覚的音質の顕著な減少なしに増強スペクトルＣ内の情報量の低減を得るために、各帯域内の係数の算術的平均または中央係数値を各帯域内の個々の係数値に置き替えることができる。
【００５４】
よって、増強符号器１０３により実行される処理手順は、少なくとも増強スペクトルＣの周波数スペクトルの一部を１つまたはそれ以上の周波数帯域に分割する第１のステップ、および各周波数帯域について統合周波数成分を得る第２のステップを含む。
【００５５】
本発明の他の好適な実施例によると、増強スペクトルＣｑの生成は増強スペクトルＣをセプストラル変換増強スペクトルへ変換すること、および上記の特定の順序でセプストラル変換増強信号内のセプストラル係数の廃棄をすることを含む。これらの上位セプストラル係数は、増強スペクトルＣの知覚的に無関係な細かい構造を表し、かつ再構成音響源信号内の知覚音質の顕著な減少なしで廃棄できる。
【００５６】
本発明の他の好適な実施例によると、増強スペクトルＣｑの生成は、ターゲット信号Ｔの関連信号フレームかまたは主コード化信号Ｐ１が有声音か無声音かを表すように検出することを含む。前者の場合では、増強スペクトルＣは比較的狭い周波数域（例えば、２ ｋＨｚ−４ ｋＨｚ）について引出されかつ量子化され、後者の場合、増強スペクトルＣは比較的広い周波数域（例えば、３ ｋＨｚ−７ ｋＨｚ）について引出されかつ量子化される。無声会話音は比較的平らな周波数スペクトル（均一分解能を要する）で、一方、有声会話は高い周波数帯域（高い周波数よりも低い周波数についてより良い分解能を要する）の比較的下降傾斜の周波数スペクトルである。会話コーデックが適応コードブック（例えば、ＣＥＬＰ−符号器）を含む場合、現在のゲイン値、図５の電流ゲイン値ｇ１は符号化信号が有声音かまたは無声音を表すか検出するために使用することができる。例えば、ゲイン値ｇ１の０．５以下は無声音を示し、ゲイン値ｇ１の０．５またはそれ以上は有声音を示す。
【００５７】
上記に提案した全ての方法は、勿論、コンピュータプログラムをコンピュータ内部のメモリへ直接ロードすることによって実行され、よって、プログラムがコンピュータで実行したときに必要なステップを制御するための適切なソフトウエアを含む。コンピュータプログラムは同様に任意の種類のコンピュータ読取可能媒体に記録できる。
【００５８】
本発明による一般的な受信器のブロック図を図２に示す。図１０は受信器によって実行される対応方法の流れ図を示す。符号化情報Ｓの評価について、送信媒体を通して送信しているＣｑが受信器に到達する。これは、図１０の第１のステップ１００１によって表される。
【００５９】
それから、主符号器２０１は符号化情報Ｓ（ハット）の評価を受信し、符号化情報から再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）が発生する。再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）は複数の再構成主コード化信号フレームに分割され、各々のフレームはサンプル値の第１の数ｎ１を含む。これは、図１０の第２のステップ１００２によって表される。
【００６０】
同様に、増強復号器２０２はコード化増強スペクトルＣｑ（ハット）の評価を受信し、かつ再構成増強スペクトルＣ（ハット）を生成する。再構成増強スペクトルＣ（ハット）は第２の数ｎｃのスペクトル係数を含む。これは、再構成増強信号フレーム（時間領域内に）に対応し、フレームの各々がサンプル値の第２の数ｎｃを含む。本発明によると、第２の数ｎｃは第１の数ｎ１より大である。これは、図１０の第３のステップ１００３によって表される。
【００６１】
再構成増強スペクトルＣ（ハット）および再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）は、増強ユニット２０３へ向けられ、増強ユニットは増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）を供給する。また、増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）のスペクトルは第２の数ｎｃのスペクトル係数を含む。増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）を生成するために、増強ユニット２０３は各入力再構成主コード化信号フレームを拡張して上記した説明の方法に従ってサンプル値の第２の数ｎｃを含ませる。それから、増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）は対応のスペクトルを得るために再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）を周波数変換することによって引出され、このスペクトルと再構成増強スペクトルＣ（ハット）とを乗算し、かつその結果を逆周波数変換する。この動作は第２の数ｎｃのスペクトル係数を有する増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）を生成する。
【００６２】
続く合成２０４を要求するならば、フレーム（即ち、通常、第１の数ｎ１）毎にサンプル値の正確な数と共に再構成音響源信号（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｏｕｒｃｅ ｓｉｇｎａｌ）ｚ（ハット）を発生させるために、増強再構成主コード化信号（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｓｉｇｎａｌ）ＰＥ（ハット）内のスペクトル係数の数がスペクトル係数の第１の数ｎ１の合計を再び得るために減少される（例えば、再サンプリングによって）。
【００６３】
必要とする処理の能力に依存して、増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）は第１の数ｎ１または第２の数ｎｃのいずれかのスペクトル係数と共に合成フィルタ２０４へ向けられる。サンプル値の第２の数ｎｃからサンプル値の第１の数ｎ１への削減は、関連主コード化信号フレーム内のサンプル値を廃棄することによって達成され、このサンプル値は第１の数ｎ１に加えられたサンプル値に対応する。これは、図１０の第４のステップ１００４により表される。それで、合成フィルタ２０４は再構成音響源信号ｚ（ハット）を生成する。これは、図１０の第５のステップ１００５にり表される。それで、処理手順は続く信号フレームを復号するためにループへ戻る。
【００６４】
本発明の好適な実施例によれば、提案された符号化方法に類似して、増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）は再構成増強スペクトルからのサンプル値および少なくとも１つの再構成主コード化信号フレームから生成される。
【００６５】
再構成主コード化信号フレームの拡張は、少なくとも１つの前再構成主コード化信号フレームから関連再構成主コード化信号フレームのサンプル値を加えることを含み得る。代わりに、再構成主コード化信号フレームは関連再構成主コード化信号フレームに空のサンプル値の付加によって拡張することができる。そのようなサンプル値は元のフレーム（ゼロパディング（ｚｅｒｏ−ｐａｄｄｉｎｇ）と呼ぶ）の終わりまたは始めに付加することができる。
【００６６】
本発明の好適な実施例によれば、再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）からのサンプル値の第２の数ｎｃを含む拡張フレームは、再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）とサンプル値の第２の数ｎｃを含みかつ関連ターゲット信号フレームを通して中央に位置されたウインドウ関数と乗算することにより生成される。ウインドウ関数は対称または非対称ウインドウ関数であり得る。現在および過去のみのサンプル値が再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）の拡張フレーム内に含まれるように、非対称ウインドウ関数が適用されるのが好ましい。図８は適切な非対称ウインドウ関数Ｗ２の例を示す。
【００６７】
本発明の他の好適な実施例によれば、対称ウインドウ関数が使われる。このウインドウ関数は増強スペクトルＣ（例えば、第２の数ｎｃ）内に含まれるスペクトル係数の数に対応する合計幅を有し、かつ主コード化信号Ｐ１の関連フレームを通して中央に位置している。ウインドウ関数はサンプル値の第１の数ｎ１について最大の大きさ（通常、１）を有し、即ち、主コード化信号Ｐ１の関連フレーム内のサンプル値の数、およびこの範囲外のサンプル値、即ち、隣接フレームから関連フレームのサンプル値について次第に降下する大きさである。
【００６８】
よって、スペクトル係数の第２の数ｎｃを含むスペクトルを有する増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）は再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）および再構成増強スペクトルＣ（ハット）の拡張フレームに基づいて生成することができる。第２の数ｎｃはむしろ整数２の累乗であり、これは、結果としての増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）のさらなる処理を例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって可能にする。
【００６９】
再構成増強スペクトルＣ（ハット）を適用する前に再構成主コード化信号フレームの拡張を避けるための、かつ合成フィルタリングの前に増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）のフレームサイズの減少を避けるための理論的代案は、増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）が第１の数ｎ１のスペクトル係数によってのみ生成されるように、サンプル点の第１の数ｎ１のところで再構成増強スペクトルＣ（ハット）を再サンプルすることである。しかしながら、これは、望まぬ方法として増強スペクトルＣ（ハット）のより長いブロック長によって得た知覚的音質を劣化させる。
【００７０】
上記で提案した全ての復号方法は、勿論、コンピュータの内部メモリへ直接ロード可能なコンピュータプログラムにより実行され、コンピュータにはプログラムがコンピュータで実行するとき必要なステップを制御する適切なソフトウエアを含む。コンピュータプログラムは同様に任意の種類のコンピュータ読取可能媒体上に記録することができる。
【００７１】
図３は本発明の第１の実施例による送信器のブロック図を示す。送信器はＬＰＡＳ−符号器（ＬＰＡＳ＝線形予測分析対合成（Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ−ｂｙ−Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ））と呼ばれ、このうちの主符号器１０１が逆合成フィルタ３０１を有する。このフィルタ３０１は音響源信号ｘを受信し、かつ、これに対応してターゲット信号Ｔを発生する。主符号器１０１は、例えばＬＰＣ分析を実行するために、さらに１つまたはそれ以上のユニット（表示せず）、および励振発生器３１１を含む。励振発生器３１１は音響源信号ｘを受信し、かつこれに対応して主コード化信号Ｐ１および符号化情報Ｓを生成する。符号化情報Ｓは主コード化信号Ｐ１の再構成のために受信器へ送信される。
【００７２】
増強ユニット３０８は増強主コード化信号ＰＥ（増強励振信号を示す）を発生し、この信号は受信器で発生された増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）をシミュレートしようとし、かつ、ユニットはこの信号を励振発生器３１１へフィードバックする。よって、励振発生器３１１はその内部状態を変更することができ、これは発生器が音響源信号ｘをより良く表す主コード化信号Ｐ１に相当する符号化情報Ｓを生成するためである。
【００７３】
送信器はさらに増強評価ユニット１０２を有し、ターゲット信号Ｔと主コード化信号Ｐ１を受信し、かつそれらの信号に対応して、図１および９に説明した方法によって増強スペクトルＣを生成する。
【００７４】
本発明の好適な実施例によれば、増強主コード化信号ＰＥは主コード化信号Ｐ１の代わりとして増強評価ユニット１０２へ供給される。これは、図３に点線によって示されている。よって、前の増強主コード化信号フレームＰＥからのサンプル値は現在の増強スペクトルＣの発生に寄与する。
【００７５】
増強コーダ１０３は増強スペクトルＣを受信し、かつそれに対応して増強スペクトルＣの符号化表現を構成するコード化増強スペクトルＣｑを生成する。コード化増強スペクトルＣｑは増強スペクトルＣのフォーマットを表し、このフォーマットは送信媒体を通して信号を送信するのに適している。
【００７６】
主コード化信号Ｐ１に加えて、さらに、増強ユニット３０８は増強スペクトルＣを受信する。増強主コード化信号ＰＥ（増強励振信号）は主コード化信号Ｐ１および増強スペクトルＣの両方に基づいて生成される。
【００７７】
本発明の代りの実施例では、増強ユニット３０８は主符号器１０１から除かれる。それから、合成フィルタ３１１は、上記の説明からして、増強主コード化信号ＰＥに関して適するものではない。
【００７８】
図４は本発明の第１の実施例による受信器のブロック図を示し、この受信器は図３に示す送信器によって発生された符号化情報を受信するのに適している。従って、受信器はＬＰＡＳ符号器である。その主符号器２０１は励振発生器４１２を含み、符号化情報Ｓ（ハット）の評価を受信し、それに対応して再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）を発生する。受信器内の残りのユニット２０２、２０３および３０４は同じ機能を有し、かつ図２に同じ参照番号で示すユニットで説明している特性を有する。
【００７９】
本発明の第１の実施例の特徴によれば、前の増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）からのサンプル値が現在の増強再構成主コード化信号フレームＰＥ（ハット）の発生に寄与するように、増強再構成主コード化信号フレームＰＥ（ハット）は入力信号として増強ユニット２０３にフィードバックされる。これは、図４に点線によって示されている。
【００８０】
図５は本発明の第２の実施例による送信器のブロック図を示す。送信器はＣＥＬＰ符号器と呼ばれ、代数コードブック５０４を含む。
【００８１】
この送信器の主符号器１０１は検索ユニット５０２を含み、このユニットに音響源信号ｘが供給される。また、逆合成フィルタ５０１は音響源信号ｘを受信する。逆合成フィルタ５０１は音響源信号ｘに対応して増強評価ユニット１０２に向けられるターゲット信号Ｔを生成する。
【００８２】
音響源信号ｘの他に、また、検索ユニット５０２は局所的に再構成された音響源信号ｙを受信し、この信号は主符号器１０１内に含まれているのと同様に合成フィルタ５１０によって発生する。合成フィルタ５１０は受信しようとする受信器内の対応フィルタと同じで、局所的に再構成された音響源信号ｙが可能な限り音響源信号ｘに合うように、合成フィルタ５１０は受信器をシュミレートし、かつ検索ユニット５０２をそのパラメータに調整するようにする。検索ユニット５０２は第１のポインタｓ１を生成し、このポインタは適応コードブック５０３内の第１のベクトルｖ１を指し示す。続く第１の適応増幅器５０５は増幅を必要とするベクトルｖ１を与え、このベクトルは第１のゲイン値ｇ１を通して検索ユニット５０２によって設定される。さらに、検索ユニット５０２は第２のポインタｓ２を生成し、このポインタは代数コードブック５０３内の第２のベクトルｖ２を指し示す。同様に、第２のベクトルｖ２が第２の適応増幅器５０６によって所望の振幅にされ、この増幅器は第２のゲインｇ２を経て検索ユニット５０２により制御される。混合器（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）５０７は増幅された第１および第２のベクトルｇ１Ｖ１およびｇ２Ｖ２を加え、かつ主コード化信号Ｐ１を形成する。この信号Ｐ１は適応コードブック５０３へフィードバックされ、局所的に再構成された音響源信号ｙのための基本として合成フィルタ５１０に向けられ、かつ増強評価ユニット装置１０２へ向けられる。
【００８３】
また、増強評価ユニット１０２は逆合成フィルタ５０１からターゲット信号Ｔを受信し、かつそれらの信号に対応して図１および９を参照して説明した方法に従って増強スペクトルＣを生成する。増強符号器１０３は増強スペクトルＣを受信し、かつそれに対応して増強スペクトルＣの符号化表現を構成するコード化増強スペクトルＣｑを生成する。コード化増強スペクトルＣｑは増強スペクトルＣのフォーマットを表し、このフォーマットは受信器へ送信媒体を通して送信するために適している。
【００８４】
また、図１の検索ユニット５０２によって発生された符号化情報Ｓを構成するパラメータｓ１，ｓ２，ｖ１およびｖ２は、送信媒体を通して受信器に送信される。さらに、符号化情報ＳはＬＰＣ情報（ここには示されていない）のような他の符号化情報を含む。
【００８５】
本発明の代わりの実施例によると、増強ユニット（図３の３０８に相当し、ここでは表示なし）は適応コードブック５０３と合成フィルタ５１０の間にあり、増強ユニットは主コード化信号Ｐ１を受信し、かつそれに対応して増強主コード化信号ＰＥを発生する。この代わりの実施例では、増強主コード化信号ＰＥが局所的に発生され、主コード化信号Ｐ１の代わりにコードブック５０３および合成フィルタ５１０の各々へフィードバックされる。
【００８６】
図６は本発明の第２の実施例による受信器のブロック図を示し、この受信器は図５に示す送信器によって発生された符号化情報を受信しようとし、かつこの情報を音響源信号の評価に再構成する。
【００８７】
受信器は主復号器２０１を含み、この復号器は適応コードブック６０３、代数コードブック６０４、第１の適応増幅器６０５、第２の適応増幅器６０６および混合器６０７を含む。第１のポインタｓ１（ハット）の評価は適応コードブック６０３内の第１のベクトルｖ１を指し示し、適応増幅器６０５を経て、第１のゲイン値の評価ｇ１（ハット）によって振幅が与えられる。同様に、第２のポインタｓ２（ハット）の評価は代数コードブック６０４内の第２のベクトルｖ２を指し示し、第２の適応増幅器６０６を経て、第２のゲイン値の評価ｇ２（ハット）によって振幅が与えられる。混合器６０７は増幅された第１および第２のベクトル、ｇ１（ハット）ｖ１およびｇ２（ハット）ｖ２を加え、かつ再構成主コード化信号Ｐ１（ハット）を形成する。この信号Ｐ１（ハット）は適応コードブック６０３へフィードバックされ、そして増強ユニット２０３へ向けられる。
【００８８】
増強復号器２０２はコード化増強スペクトルＣｑ（ハット）の評価を受信し、かつ上記で図２を参照して説明した処理手順に従って再構成増強スペクトルＣ（ハット）を生成する。同様に、増強ユニット２０３は増強再構成主コード化信号ＰＥ（ハット）を生成し、かつ続く合成フィルタ２０４は再構成音響源信号ｚ（ハット）を発生する。
【００８９】
提案したどの送信器および受信器でも、勿論、第１および第２のノード間の符号化音響源信号を交換するための通信システムを形成するように組み合わせることができる。そのようなシステムは送信器や受信器の他に送信器から受信器へ符号化情報を送信するための送信媒体を含む。
【００９０】
この明細書に使用された「含む／含んでいる」に関する用語は、記載された特徴、整数、ステップ、または成分の存在を規定するために用いられている。しかしながら、用語は、１つまたはそれ以上の特徴、整数、ステップまたは成分またはグループの存在、または追加を排除しない。
【００９１】
本発明は図に説明された実施例に限らず、続く請求の範囲内で自由に変更できる。
【図面の簡単な説明】
本発明は好適な実施例によって、より詳細に説明され、添付の図面を参照し例として開示される。
【図１】
本発明による通常の送信器のブロック図を示す。
【図２】
本発明による通常の受信器のブロック図を示す。
【図３】
本発明の第１の実施例による送信器のブロック図を示す。
【図４】
本発明の第１の実施例による受信器のブロック図を示す。
【図５】
本発明の第２の実施例による送信器のブロック図を示す。
【図６】
本発明の第２の実施例による受信器のブロック図を示す。
【図７】
本発明の実施例による対称ウインドウがいかに信号フレームに与えられるかを説明した図を示す。
【図８】
本発明の実施例による非対称ウインドウがいかに信号フレームに適用されるかを図説する。
【図９】
本発明による方法の第１の特徴を流れ図に図説する。
【図１０】
本発明による方法の第２の特徴を流れずに図説する。
【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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