(57)【要約】本発明は、高周波復元（ＨＦＲ）を利用する音源符号化システムを強化する新しい方法及び装置を提案する。本発明は、適応ろ波を利用して、ＨＦＲが実行される音声信号の様々な周波数範囲の様々な音色特性によるアーチファクトを削減する。本発明は、発話符号化システム及び自然音符号化システムの両方に適用可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波復元を使用する音源符号化システムを強化する方法であって、前記音源符号化システムが記憶又は送信前に実行されるすべての演算を表すエンコーダと、記憶又は送信後に実行されるすべての演算を表すデコーダとを含んでいる方法において、
前記エンコーダにおいて、任意の時間にオリジナル信号の音色特性を推定し、
前記エンコーダにおいて、前記デコーダでＨＦＲ方法が使用されるとしたとき、前記デコーダでのＨＦＲ後に類似する音色特性を得るために、任意の時間にスペクトル白色化の必要量を推定し、
前記エンコーダから前記デコーダにスペクトル白色化の前記量に関する情報を送信し、
前記デコーダにおいて、前記エンコーダから得られたスペクトル白色化情報に従って、高周波復元（ＨＦＲ）の前後に、適応可能に信号をスペクトル白色化することとを特徴とする方法。
【請求項２】
オリジナル信号の音色特性の前記推定が、様々な周波数領域で行なわれることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
白色化の必要量の前記推定が、様々な周波数領域で行なわれることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スペクトル白色化が、時間ドメインで実行されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記スペクトル白色化が、サブバンドフィルタバンクで実行されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
スペクトル白色化の必要量の前記推定が、前記オリジナル信号のサブバンドろ波から得られる様々なサブバンド信号の音色対雑音信号比ｑの比較により実行され、前記音色対雑音信号比が前記サブバンド信号の線形予測を使用して得られることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
スペクトル白色化の必要量の前記推定が、前記オリジナル信号及びＨＦＲ信号のサブバンドろ波から得られる様々なサブバンド信号の音色対雑音信号比ｑの比較により実行され、前記音色対雑音信号比が前記サブバンド信号の線形予測を使用して得られ、前記ＨＦＲ信号が前記デコーダにおける前記ＨＦＲと同じ方法で生成されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項８】
スペクトル白色化の量が、ＬＰＣ予測子次数により制御されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
スペクトル白色化の量が、ＬＰＣ多項式の帯域幅膨張係数により制御されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
スペクトル白色化の量が、混合係数ｂにより制御されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
フィルタバンク解析フィルタの特性を補償するために、事前ろ波がＬＰＣ推定に含まれることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項１２】
高周波復元を使用する音源符号化システムを強化する装置であって、前記音源符号化システムが記憶又は送信前に実行されるすべての演算を表すエンコーダと、記憶又は送信後に実行されるすべての演算を表すデコーダとを含む装置において、
前記エンコーダにおいて、任意の時間にオリジナル信号の音色特性を推定する手段と、
前記エンコーダにおいて、前記デコーダでＨＦＲ方法が使用されるとしたとき、前記デコーダでのＨＦＲ後に類似する音色特性を得るために、任意の時間にスペクトル白色化の必要量を推定する手段と、
前記デコーダにおいて、前記エンコーダから得られたスペクトル白色化情報に従って、高周波復元（ＨＦＲ）の前後に、適応可能に信号をスペクトル白色化する手段とを備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、スペクトル帯域複製、ＳＢＲ［ＷＯ９８／５７４３６号］又は関連方法等の高周波復元（ＨＦＲ）を利用する音源符号化システムに関する。本発明は、高質方法（ＳＢＲ）並びに低質方法［米国特許第５，１２７，０５４号］の性能を改善する。本発明は、発話の符号化及び自然音の符号化共に適応可能である。
【０００２】
（発明の背景）
高帯域が低帯域から外挿される音声信号の高周波復元において、ＨＦＲシステムで一般に使用されるような粗いエンベロープ調整で達成可能であるよりもさらに広い範囲まで復元された高帯域の音色成分を制御する手段を有することが重要である。これが必要な理由は、声等の多くの音声信号及び多くの音響機器の音色成分が、通常は、高周波領域と比較して低周波領域（すなわち４〜５ｋＨｚ以下）においてより強いためである。極端な例は、低帯域での非常に顕著な調和級数や、高帯域での多かれ少なかれ純粋な雑音である。これに取り組むための１つの方法は、再構築された高帯域に雑音を適応可能に追加することである（適応雑音追加［ＰＣＴ／ＳＥ００／００１５９号］）。しかしながら、これは低帯域の音色の特性を抑制するほど十分ではない場合があり、再構築された高帯域に反復性の「バズ音」特性を与える。さらに、雑音の正しい時間特性を達成することが困難である場合がある。一方が高い倍音密度（低ピッチ）をもち、他方が低い倍音密度（高ピッチ）をもつ２つの調和級数が混合されるときに別の問題が生じる。高ピッチの調和級数が低帯域では他方を支配するが、高帯域では支配しない場合、ＨＦＲは高ピッチ信号の高調波に高帯域を支配させ、復元された高帯域音をオリジナルに比べて「金属的」にする。前述のシナリオのいずれも、ＨＦＲシステムで一般的に使用されるエンベロープ調整を使用して制御することはできない。ＨＦＲ信号のスペクトルエンベロープ調整の間に一定程度のスペクトル白色化が導入される実例もある。これは、その特定の程度のスペクトル白色化が所望の場合には満足の行く結果を与えるが、その特定の程度のスペクトル白色化から恩恵を受けない信号の抜粋には深刻なアーチファクトを生じさせる。
【０００３】
（発明の概要）
本発明は、ＨＦＲ方法に共通して生じる「バズ音」及び「金属音」の問題に関する。本発明は、エンコーダ側で高性能な検出アルゴリズムを使用して、デコーダで適用されるスペクトル白色化の好適な量を推定する。スペクトル白色化は、周波数でのみならず経時的にも変化し、複製される高帯域の高調波含有量を制御するための最善の手段を確実にする。本発明は、サブバンドフィルタバンク法においてだけではなく、時間ドメイン法においても実行可能である。
【０００４】
本発明の特徴は以下の通りである。
エンコーダにおいて、任意の時間に様々な周波数領域のオリジナル信号の音色特性を推定する。
エンコーダにおいて、デコーダでＨＦＲ方法が使用されるとしたとき、デコーダでのＨＦＲ後に類似する音色特性を得るために、任意の時間に様々な周波数領域のスペクトル白色化の必要量を推定する。
エンコーダからデコーダへ、スペクトル白色化の好適な度合に関する情報を送信する。
デコーダにおいて、エンコーダから送信された情報に従って、時間ドメイン又はサブバンドフィルタバンクのいずれかでスペクトル白色化を実行する。
デコーダにおけるスペクトル白色化に使用される適応フィルタは、線形予測を使用して得られる。
必要とされるスペクトル白色化の度合は、予測によりエンコーダで査定される。
スペクトル白色化の度合は、予測子次数を変えることにより、ＬＰＣ多項式の帯域幅膨張係数を変えることにより、あるいは任意の範囲までろ波された信号を未処理対照物と混合することにより制御される。
下位予測子を達成するサブバンドフィルタバンクを使用する能力は、特にフィルタバンクがすでにエンベロープ調整に使用されるシステムにおいて非常に効果的な実施を提供する。
スペクトル白色化の周波数選択度合は、本発明の新規フィルタバンクを実行すれば容易に得られる。
【０００５】
ここで、添付図面を参照しながら本発明の範囲又は精神を制限することなく例示的な実施例によって本発明を説明する。
【０００６】
（好適な実施形態の説明）
後述する実施形態は、高周波復元システムを改善するための本発明の原則について例示的であるにすぎない。ここに説明する装置及び詳細の変型並びに変化がこの技術に精通した他者に明らかになることが理解される。したがって、添付の特許クレームの範囲によってのみ制限され、実施形態の記述及び説明によって提示される特定の詳細によっては制限されないことを意図している。
【０００７】
信号のスペクトルエンベロープを、任意のスペクトルエンベロープに調整すると、一定量のスペクトル白色化が常に適用される。これは、送信された粗いスペクトルエンベロープがＨｅｎｖＲｅｆ（ｚ）によって記述され、現在の信号セグメントのスペクトルエンベロープがＨｅｎｖＣｕｒ（Ｚ）によって記述されるとすると、適用されるフィルタ関数は次式であるからである。
【数１】
2004514179.tif 000003
【０００８】
本発明において、ＨｅｎｖＲｅｆ（Ｚ）の周波数分解能は、ＨｅｎｖＣｕｒ（Ｚ）の場合と必ずしも同じではない。本発明は、ＨＦＲ信号のエンベロープ調整にＨｅｎｖＣｕｒ（Ｚ）の適応周波数分解能を使用する。信号セグメントは、式１に従って信号をスペクトル白色化するためにＨｅｎｖＣｕｒ（Ｚ）の逆数でろ波される。ＨｅｎｖＣｕｒ（Ｚ）は、線形予測を使用して得る場合、次式、
【数２】
2004514179.tif 000004
によって記述される。式中、
【数３】
2004514179.tif 000005
は、自己相関法又は共分散法［「発話信号のデジタル処理」ラビナー＆シェイファー、プレンティスホール社、ニュージャージー州、０７６３２、イングルウッドクリフズ、ＩＳＢＮ　０−１３−２１３６０３−１、第８章］を使用して得られる多項式であり、Ｇは利得である。これを考慮すると、スペクトル白色化の度合は予測子次数を変える、すなわち多項式Ａ（ｚ）の次数を制限し、このようにしてＨｅｎｖＣｕｒ（Ｚ）によって記述できる細かな構造の量を制限することにより、あるいは多項式Ａ（ｚ）に帯域幅膨張係数を適用することにより制御できる。帯域幅膨張は、以下に従って定義される。すなわち、帯域幅膨張係数をρとすれば、多項式Ａ（ｚ）は次式となる。
【数４】
2004514179.tif 000006
【０００９】
これは、図１に従ってＨｅｎｖＣｕｒ（Ｚ）によって推定されるフォルマントの帯域幅を拡大する。指定時間の逆フィルタは、このようにして本発明に従って次式のように記述される。
【数５】
2004514179.tif 000007
式中、ｐは予測子次数であり、ρは帯域幅膨張係数である。
【００１０】
係数αｋは、前述のように、自己相関法又は共分散法等の様々な方法で得られる。利得係数Ｇは、定期的なエンベロープ調整の前にＨｉｎｖが使用されると１に設定できる。システムの安定性を保証するために、なんらかの種類の緩和を推定値に追加することは一般的な慣習である。自己相関法を使用すると、これは相関ベクタのゼロ遅延値を相殺することによって容易に達成される。これは、Ａ（ｚ）を推定するために使用した信号に対する、一定レベルの白雑音の追加と同等である。パラメータｐとρは、エンコーダから送信された情報に基づいて計算される。
【００１１】
帯域幅膨張の代替策は、
【数６】
2004514179.tif 000008
によって記述される。式中、ｂは混合係数である。これは、次式に従って適応フィルタを生成する。
【数７】
2004514179.tif 000009
【００１２】
式中、ｂ＝１の場合、ρ＝１で数式７が数式５となり、ｂ＝０の場合数式７が一定の非周波数選択利得係数となることが明らかである。
【００１３】
デコーダで使用される白色化の程度に関する情報は非常に効率的に送信できるため、本発明は、非常に低い追加ビットレートコストでＨＦＲシステムの性能を劇的に高める。図２〜図４は、例示的な絶対スペクトルによって、本発明を使用するシステムの性能を、本発明を使用しないシステムと比較して表示するものである。図２において、時間ｔ０及び時間ｔ１でのオリジナル信号の絶対スペクトルを表示す。信号の低帯域及び高帯域の音色特性は時間ｔ０では類似しているが、時間ｔ１でそれらが大幅に異なることは明らかである。図３において、本発明を使用しないコピーアップベースのＨＦＲを使用するシステムの時間ｔ０及び時間ｔ１での出力を示す。ここでは、スペクトル白色化は適用されず、時間ｔ０で正しい音色特性、時間ｔ１では完全に誤った音色特性を与える。これにより非常にうるさいアーチファクトが生じる。アーチファクトは異なる特性を有し、様々な段階で発生するが、任意の一定した度合のスペクトル白色化について類似した結果が得られる。図４において、本発明を使用するシステムの時間ｔ０及び時間ｔ１での出力を示す。ここでは、スペクトル白色化の量が経時的に変化し、その結果本発明を使用しないシステムの音質よりはるかに優れた音質となることが明らかである。
【００１４】
（エンコーダ側の検出器）
本発明では、現在使用されているＨＦＲ方法を考慮して、可能な限りオリジナルに類似した高帯域を得るために、デコーダで使用されるスペクトル白色化（ＬＰＣ次数、帯域幅膨張係数及び／又は混合係数）の最良の度合を査定するためにエンコーダ側の検出器を使用する。デコーダで使用されるスペクトル白色化の度合の適切な推定値を得るにはいくつかの方法が使用可能である。後述する説明では、ＨＦＲアルゴリズムは、高周波の生成の間に低帯域スペクトルの音色構造を実質的には改変しない、つまり生成された高帯域は低帯域と同じ音色の特性を備えると仮定する。このような仮定を立てることができない場合、以下の検出は合成による解析を使用して、つまりエンコーダでオリジナル信号にＨＦＲを実行することによって実行でき、オリジナル信号の低帯域及び高帯域に関する比較研究を実行するより、２つの信号の高帯域に関する比較研究を実行することができる。
【００１５】
１つの方法は、スペクトル白色化の適切な量を推定するために自己相関を使用する。検出器は、ソース範囲（すなわち、ＨＦＲがデコーダ内で基にする周波数範囲）及びターゲット範囲（すなわち、デコーダ内で復元される周波数範囲）の自己相関関数を推定する。図５ａに、低帯域の調和級数及び高帯域の白色雑音をもつ、最悪の場合の信号を記述する。図５ｂに、様々な自己補正関数を示す。ここで、低帯域はきわめて相互に関連付けられるが、高帯域は相互に関連付けられていないことが明らかである。最小の遅延より大きな遅延について最大相関が高帯域及び低帯域に得られる。この２つの比率が、デコーダで適用されるスペクトル白色化の最適な度合を算出するために使用される。本発明を前述において概略したように実現すると、相関の算出にＦＦＴを使用することが好適である場合がある。数列ｘ（ｎ）の自己相関は次式により定義される。
【数８】
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式中、
【数９】
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である。
【００１６】
目的は高帯域及び低帯域での自己相関の差異を比較することであるため、ろ波は周波数ドメインで実行できる。これにより、
【数１０】
2004514179.tif 000012
が得られる。式中、ＨＬＰ（ｋ）及びＨＨＰ（ｋ）はＬＰ及びＨＰフィルタインパルス応答のフーリエ変換である。
【００１７】
前述から、低帯域及び高帯域の自己相関関数を、次式に従って算出することができる。
【数１１】
2004514179.tif 000013
【００１８】
自己相関ベクタごとに最小遅延より大きな遅延について最大値が算出される。
【数１２】
2004514179.tif 000014
【００１９】
この２つの定数は、適切な帯域幅膨張係数に例えばマッピングするために使用できる。
【００２０】
前述の説明は、任意の時間での任意の周波数帯域の正しい逆ろ波レベルを取得するために、予測性、すなわち任意の時間における任意の周波数帯域での信号の音色対雑音比、の一般的な測定値を査定することが有益であることを暗示している。これは、以下のさらに精緻化された方法を使用して達成できる。ここでは、サブバンドフィルタバンクが仮定されるが、本発明がこのようなものに制限されないことが十分に理解される。
【００２１】
フィルタバンクの各サブバンドの音色対雑音比ｑは、サブバンドサンプルのブロックで線形予測を使用することによって定義できる。ｑの大きな値は大量の調性を示すが、ｑの小さな値はその信号が時間及び周波数に関し、対応場所での雑音状であることを示す。ｑ値は共分散法と自己相関法の両方を使用して得られる。
【００２２】
共分散法について、サブバンド信号ブロック［ｘ（０），ｘ（１），・・・，ｘ（Ｎ−１）］の線形予測係数及び予測誤差を、Ｃｈｏｌｅｓｋｙ分解［「発話信号のデジタル処理」ラビナー＆シェイファー、プレンティスホール社、ニュージャージー州、０７６３２、イングルウッドクリフズ、ＩＳＢＮ　０−１３−２１３６０３−１、第８章］を使用して効率的に算出できる。次に、音色対雑音比ｑが次式によって定義される。
【数１３】
2004514179.tif 000015
式中、Ψ＝｜ｘ＝（０）｜２＋｜ｘ（１）｜２＋・・・＋｜ｘ（Ｎ−１）２は信号ブロックのエネルギであり、Ｅは予測誤差ブロックのエネルギである。
【００２３】
自己相関法の場合、さらに自然な方法は、Ｌｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎアルゴリズム［「デジタル信号処理、原則、アルゴリズム及び応用例」、第３版、Ｊｏｈｎ　Ｇ　Ｐｒｏａｋｉｓ、Ｄｉｍｉｔｒｉｓ　Ｇ．Ｍａｎｏｌａｋｉｓ、プレンティスホール、国際版、ＩＳＢＮ−０−１３−３９４３３８−９、第１１章］を使用することであり、その場合、ｑは次式に従って定義される。
【数１４】
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式中、Ｋｉは予測多項式から得られる対応する格子フィルタ構造の反射係数であり、ｐは予測子次数である。
【００２４】
次に、復元された高帯域の音色対雑音比がオリジナル高帯域の音色対雑音比に近づくようにスペクトル白色化の度合を調整するために、ｑの高帯域値と低帯域値の比率が使用される。ここでは、混合係数ｂ（数式６）を利用して白色化の程度を制御するのが有利である。
【００２５】
音色対雑音比ｑ＝ｑＨが高帯域で測定され、ｑ＝ｑＬ≧ｑＨが低帯域で測定されると仮定すると、白色化係数ｂの適切な選択肢が以下の式で与えられる。
【数１５】
2004514179.tif 000017
【００２６】
これを確かめるために、第１ステップは、数式６を以下の形式に書き直すことである。
【数１６】
2004514179.tif 000018
【００２７】
これは、Ａ（Ｚ）を推定するために使用された信号が、フィルタＡｂ（Ｚ）によりろ波される場合、予測された信号が利得係数１−ｂ分抑制され、予測誤差が改変されないことを示している。音色対雑音比は、平均二乗予測信号対平均二乗予測誤差の比率であるため、ろ波前のｑの値は、ろ波動作により（１−ｂ）２ｑに変更される。これを低帯域信号に適用すると、音色対雑音比（１−ｂ）２ｑの信号が生成され、適用されたＨＦＲ法が調性を改変しないと仮定して、ｂが正確に数式１５に従って選択されるのであれば、高帯域のターゲット値ｑＨに達する。
【００２８】
６４チャネルフィルタバンクの各サブバンドでの予測次数ｐ＝２に基づくｑの値は、図５ａの信号について図５ｃに示す。騒々しい部分より信号の高調波部分について大幅に高い値に達する。高調波部分での推定値の可変性は、選ばれる周波数分解能及び予測次数による。
【００２９】
（時間ドメインにおける適応ＬＰＣベースの白色化）
デコーダでの適応ろ波は、高周波復元の前後に実行できる。ろ波がＨＦＲの前に実行される場合、使用されるＨＦＲ法の特性を考慮する必要がある。周波数選択適応ろ波が実行される場合は、低帯域領域に正しい量のスペクトル白色化を適用するために、システムは、ＨＦＲ部の前で、特定の高帯域領域がその低帯域領域を生じるものから控除しなければならない。本発明の時間ドメイン法の以下の例では、非周波数選択適応スペクトル白色化が概略的に説明される。本発明の時間ドメイン法が後述の実施例に制限されないことはこの技術に精通した者にとって明らかである。
【００３０】
時間ドメインで適応ろ波を実行する際は、自己相関法を使用する線形予測が好ましい。自己相関法は、係数αｋを推定するために使用される入力セグメントのウィンドウ処理を必要とするが、このことは共分散法には当てはまらない。本発明によるスペクトル白色化に使用されるフィルタは、
【数１７】
2004514179.tif 000019
であり、式中、利得係数Ｇ（数式５）が１に設定される。適応スペクトル白色化がＨＦＲ部の前に実行される場合、適応フィルタはさらに低いサンプリング速度で動作できるため、効果的な実行が達成される。低帯域信号は、図６に従って、エンコーダにより与えられた予測子次数及び帯域幅膨張係数をもってウィンドウ処理され、適切な時間ベースでろ波される。本発明のこの実施例では、信号は低域ろ波され（６０１）、大量に除去される（６０２）。６０３は適応フィルタを示す。ウィンドウ６０６はＡ（ｚ）多項式の推定のための適切な時間セグメントを選択するために使用され、５０％の重複が使用される。ＬＰＣルーチン６０７は、一般的に選ばれたＬＰＣ次数及び帯域幅膨張係数が与えられたＡ（ｚ）を、適切な緩和をもって抽出する。ＦＩＲフィルタ６０８は、信号セグメントを適応可能にろ波するために使用される。スペクトル白色化された信号セグメントはアップサンプルされ（６０４、６０５）、共にウィンドウ処理され、ＨＦＲ部に対する入力信号を形成する。
【００３１】
（サブバンドフィルタバンクでの適応ＬＰＣベースの白色化）
適応ろ波は、フィルタバンクを使用して効果的かつ堅牢に実行できる。線形予測及びろ波は、フィルタバンクにより発生するサブバンド信号のそれぞれに、独立して実行される。サブバンド信号のエイリアス成分が抑制されるフィルタバンクを使用することが有利である。これは、例えばフィルタバンクをオーバサンプルすることによって達成できる。例えば適応ろ波の結果生じる、サブバンド信号の個々の変型から出現するエイリアスのためのアーチファクトは、大きく削減できる。サブバンド信号のスペクトル白色化は、前述された時間ドメイン法に類似する線形予測を通して取得される。サブバンド信号が複素値である場合、ろ波だけではなく線形予測にも複雑なフィルタ係数が使用される。各周波数バンドの音色成分の予想数は妥当な量のフィルタバンクチャネルのあるシステムに対しては非常に小さいため、線形予測の次数を非常に低く保つことができる。時間ドメインＬＰＣと同じ時間ベースに対応するために、各ブロックのサブバンドサンプル数はフィルタバンクのダウンサンプルに等しい係数分小さくなる。低フィルタ次数及び小さなブロックサイズを考慮すると、予測フィルタ係数は、好ましくは共分散法を使用して得られる。フィルタ係数の算出及びスペクトル白色化は、ブロック長Ｎより小さいサブバンドサンプルタイムステップＬを使用してブロック単位で実行できる。スペクトル白色化されたブロックは、適切な合成ウィンドウ処理を使用してともに追加されなければならない。
【００３２】
最大限に大量に削減されたフィルタバンクに、白ガウス雑音からなる入力信号を与えると、白色スペクトル密度のサブバンド信号が生成される。オーバサンプルフィルタバンクに白色雑音を与えると、サブバンド信号に着色されたスペクトル密度が与えられる。これは、解析フィルタの周波数応答の影響によるものである。雑音状の入力信号の場合、フィルタバンクチャネルのＬＰＣ予測子はフィルタ特性を追跡する。これは求められていない特徴であり、補償の恩恵を受ける。考えられる解決策は、線形予測子に対する入力信号の事前ろ波である。事前ろ波は、解析フィルタの周波数応答を補償するために、解析フィルタの逆数又は逆数の近似でなければならない。白色化フィルタには、前述のようにオリジナルサブバンド信号が与えられる。図７は、サブバンド信号の白色化工程を示す。チャネルｌに対応するサブバンド信号は事前ろ波ブロック７０１に送られ、その後、深度がフィルタ次数７０２に依存する遅延チェーンに送られる。遅延した信号及びそれらの共役７０３が線形予測ブロック７０４に送られ、係数が算出される。Ｌ番目の各算出の係数は、デシメータ７０５によって維持される。サブバンド信号は最終的に、予測される係数がＬ番目のサンプルごとに使用、更新されるフィルタブロック７０６を通ってろ波される。
【００３３】
（実践的な実施）
本発明は、任意のコーデックを使用して、アナログもしくはデジタル信号の記憶又は送信のために多様な種類のシステムについてハードウェアチップとＤＳＰの両方で実現できる。図８及び図９は、本発明の考えられる実施例を示す。図８はエンコーダ側を示す。アナログ入力信号は、逆ろ波レベル推定部８０３及びエンベロープ抽出部８０４だけではなく、Ａ／Ｄ変換器８０１及び任意の音声コーダ８０２にも送られる。コード化された情報は連続的なビットストリーム８０５に多重化され、送信又は記憶される。図９は、典型的なデコーダ実施例を示す。連続的なビットストリートは非多重化（９０１）され、エンベロープデータ、すなわち高帯域のスペクトルエンベロープは復号（９０２）される。非多重化された符号化信号は任意の音声デコーダ９０３を使用して復号される。復号された信号は任意のＨＦＲ部９０４に送られ、そこで高帯域が再生される。高帯域信号は、適応スペクトル白色化を実行するスペクトル白色化装置９０５に送られる。その後、信号はエンベロープ調整器９０６に送られる。エンベロープ調整器からの出力は、遅延９０７を通して送られた復号された信号と結合される。最後に、デジタル出力がアナログ波形９０８に変換し直される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＰＣスペクトルの帯域幅膨張を示す。
【図２】時間ｔ０及び時間ｔ１でのオリジナル信号の絶対スペクトルを示す。
【図３】適応ろ波を使用しない、従来技術によるコピーアップＨＦＲシステムの時間ｔ０及び時間ｔ１での出力の絶対スペクトルを示す。
【図４】本発明に係る、適応ろ波を使用するコピーアップＨＦＲシステムの時間ｔ０及び時間ｔ１での出力の絶対スペクトルを示す。
【図５ａ】本発明に係る最悪の場合の信号を示す。
【図５ｂ】最悪の場合における信号の高帯域と低帯域の自己相関を示す。
【図５ｃ】本発明係る様々な周波数の音色対雑音比ｑを示す。
【図６】本発明に係るデコーダでの適応ろ波の時間ドメイン法を示す。
【図７】本発明に係るデコーダでの適応ろ波のサブバンドフィルバンク法を示す。
【図８】本発明のエンコーダの実施例を示す。
【図９】本発明のデコーダの実施例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
2004514179.tif 000026
【図６】
2004514179.tif 000027
【図７】
2004514179.tif 000028
【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
2004514179.tif 000031
2004514179.tif 000032
2004514179.tif 000033
2004514179.tif 000034
2004514179.tif 000035
2004514179.tif 000036
2004514179.tif 000037
2004514179.tif 000038
2004514179.tif 000039
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月10日(2002.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低帯域信号に基づく高帯域を有する高周波再生信号を生成する際に実行される高周波再生ステップの前後に信号に適応されるスペクトル白色化レベルを推定する装置であって、スペクトル白色化がスペクトル白色化フィルタを使用するろ波によって得られ、スペクトル白色化フィルタがフィルタパラメータによって適応可能である適応フィルタである装置であって、
任意の時間に符号化されるオリジナル音声信号の音色特性を推定する手段（８０３）であって、オリジナル音声信号が音声符号器によって符号化されて、オリジナル音声信号の低帯域のみを表す符号化音声信号が得られ、前記推定された音色特性が、符号化音声信号には含まれていない、オリジナル音声信号の高帯域の推定された音色特性を含む、手段（８０３）と、
推定された音色特性に基づいてスペクトル白色化フィルタの可変フィルタパラメータを決定する手段（８０３）と、
前記可変フィルタパラメータを前記符号化された音声信号と関連付けて、前記可変フィルタパラメータを有する前記符号化された音声信号を有するビットストリームを得る手段（８０５）であって、前記可変フィルタパラメータが前記符号化された音声信号に依存する、手段（８０５）とを備えた装置。
【請求項２】
高周波再生ステップが、実質的に低帯域の音色構造を改変せず、
前記推定手段が高帯域の音色特性以外に低帯域の音色特性も決定するように構成され、
前記決定手段が高帯域の音色と低帯域の音色特性を比較してフィルタパラメータを決定するように構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
オリジナル音声信号の低帯域で高周波再生ステップを実行して高周波再生信号を得る手段と、
前記高周波再生信号の音色特性を推定する手段とをさらに備え、
前記決定手段が前記高周波再生信号と、フィルタパラメータを決定するオリジナル音声信号の高帯域を比較するように構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項４】
オリジナル信号の音色特性の推定が、様々な周波数領域に対して実行される、請求項１記載の装置。
【請求項５】
スペクトル白色化の必要量の推定が、様々な周波数領域に対して実行される、請求項１記載の装置。
【請求項６】
スペクトル白色化が時間ドメインで実行される、請求項１記載の装置。
【請求項７】
スペクトル白色化がサブバンドフィルタバンクで実行される、請求項１記載の装置。
【請求項８】
スペクトル白色化の必要量の推定が、オリジナル信号のサブバンドろ波から得られる様々なサブバンド信号の音色対雑音信号比の比較により行われ、前記音色対雑音信号比がサブバンド信号の線形予測を使用して得られる、請求項１記載の装置。
【請求項９】
スペクトル白色化の必要量の推定が、オリジナル信号及び高周波復元信号のサブバンドろ波から得られる様々なサブバンド信号の音色対雑音信号比の比較により行われ、前記音色対雑音信号比がサブバンド信号の線形予測を使用して得られ、前記高周波復元信号がデコーダにおける高周波復元信号と同様に生成される、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記スペクトル白色化フィルタがＬＰＣ多項式を得るための線形予測により得られるフィルタ係数を有するフィルタであり、前記フィルタパラメータが、ＬＰＣ多項式の予測子次数、ＬＰＣ多項式の帯域幅膨張係数、又はろ波された信号及び未処理対照物の混合量を示す混合係数を示す、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
オリジナル音声信号の低帯域を表す符号化音声信号の復号化バージョンに基づいて出力信号を生成する装置であって、前記符号化音声信号がスペクトル白色化フィルタの可変フィルタパラメータと関連付けられ、前記可変フィルタパラメータが任意の時間でのオリジナル音声信号の高帯域の音色特性に依存している装置であって、
前記符号化音声信号と関連付けられる前記可変フィルタパラメータを得る手段（９０１）と、
前記符号化音声信号の復号化バージョンで高周波再生ステップを実行して、高周波再生信号を生成する高周波再生部（９０４）と、
前記復号化バージョン又は前記高周波再生信号をろ波する適応スペクトル白色化フィルタ（９０５）とを備え、
前記適応スペクトル白色化フィルタが可変パラメータを有し、前記可変パラメータが前記符号化音声信号と関連付けられる前記可変フィルタパラメータに従って設定される、装置。
【請求項１２】
フィルタバンク解析フィルタの特性を補償するために、事前ろ波が線形予測コード化推定に含まれる、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記適応スペクトル白色化フィルタが、
ろ波される信号をウィンドウ処理する手段（６０６）と、
ウィンドウ処理された信号のＬＰＣ多項式を得るＬＰＣ手段（６０７）であって、任意の時間、可変フィルタパラメータとしてＬＰＣ次数及び帯域幅膨張係数に応答するＬＰＣ手段（６０７）と、
ろ波される信号をろ波するＦＩＲフィルタであって、前記ＬＰＣ手段によって得られるＬＰＣ多項式により設定されるＦＩＲフィルタとを備える、請求項１１の装置。
【請求項１４】
低帯域信号に基づく高帯域を有する高周波再生信号を生成する際に実行される高周波再生ステップの前後に信号に適応されるスペクトル白色化レベルを推定する方法であって、スペクトル白色化がスペクトル白色化フィルタを使用するろ波によって得られ、前記スペクトル白色化フィルタがフィルタパラメータによって適応可能な適応フィルタである方法であって、
任意の時間に符号化されるオリジナル音声信号の音色特性を推定するステップであって、オリジナル音声信号が音声符号器によって符号化されて、オリジナル音声信号の低帯域のみを表す符号化音声信号が得られ、前記推定された音色特性が、前記符号化音声信号には含まれない、オリジナル音声信号の高帯域の推定された音色特性を含む、ステップと、
前記推定された音色特性に基づいて前記スペクトル白色化フィルタの可変フィルタパラメータを決定するステップと、
前記可変フィルタパラメータを前記符号化された音声信号と関連付けて、前記可変フィルタパラメータを有する前記符号化された音声信号を有するビットストリームを得るステップであって、前記可変フィルタパラメータが前記符号化された音声信号に依存しているステップとを備える方法。
【請求項１５】
オリジナル音声信号の低帯域を表す符号化音声信号の復号化バージョンに基づいて出力信号を生成する方法であって、前記符号化音声信号がスペクトル白色化フィルタの可変フィルタパラメータと関連付けられ、前記可変フィルタパラメータが任意の時間でオリジナル音声信号の高帯域の音色特性に依存する方法であって、
前記符号化音声信号と関連付けられた前記可変フィルタパラメータを得るステップと、
前記符号化音声信号の復号化バージョンで高周波再生ステップを実行して、高周波再生信号を生成するステップと、
白色化フィルタ（９０５）を使用して前記復号化バージョン又は前記高周波再生信号をろ波するステップとを備え、
前記適応スペクトル白色化フィルタが可変パラメータを有し、前記可変パラメータが符号化音声信号と関連付けられた前記可変フィルタパラメータに従って設定される、方法。
【請求項１６】
オリジナル音声信号を符号化してその符号化バージョンを得るエンコーダであって、
請求項１に係るスペクトル白色化レベルを推定する装置と、
オリジナル音声信号を符号化して、その符号化バージョンを得る音声エンコーダ（８０２）と、
オリジナル音声信号のスペクトルエンベロープを推定して、推定されたスペクトルエンベロープを得る手段（８０４）と、
ビットストリームを取得するために、オリジナル音声信号の前記符号化バージョン、前記スペクトル白色化フィルタのフィルタパラメータ、及び推定されたスペクトルエンベロープを多重化するマルチプレクサ（８０５）とを備えるエンコーダ。
【請求項１７】
オリジナル音声信号の符号化バージョン、推定されたスペクトルエンベロープ、及びスペクトル白色化フィルタに適用されるフィルタパラメータを含むビットストリームを復号するデコーダであって、
前記オリジナル音声信号の符号化バージョン、前記推定されたスペクトルエンベロープ、及び前記フィルタパラメータを抽出するビットストリームデマルチプレクサ（９０１）と、
前記オリジナル音声信号の符号化バージョンを復号して低帯域信号を得る音声デコーダ（９０３）と、
前記推定されたスペクトルエンベロープを復号するエンベロープデコーダと、
請求項１１に係る、出力信号を生成する装置と、
適応可能にスペクトル白色化された高周波再生信号及び前記復号された音声信号の遅延バージョンを加算して広帯域出力信号を取得する加算器とを備えたデコーダ。
【請求項１８】
オリジナル音声信号符号化してその符号化バージョンを得る方法であって、
請求項１４に係るスペクトル白色化レベルを推定するステップと、
オリジナル音声信号を符号化（８０２）し、その符号化バージョンを得るステップと、
オリジナル音声信号のスペクトルエンベロープを推定（８０４）し、推定されたスペクトルエンベロープを得るステップと、
ビットストリームを取得するために、前記オリジナル音声信号の符号化バージョン、前記スペクトル白色化フィルタのフィルタパラメータ、及び前記推定されたスペクトルエンベロープを多重化（８０５）するステップと備えた方法。
【請求項１９】
オリジナル音声信号の符号化バージョン、推定されたスペクトルエンベロープ、及びスペクトル白色化フィルタに適用されるフィルタパラメータを含むビットストリームを復号する方法であって、
前記オリジナル音声信号の符号化バージョン、前記推定されたスペクトルエンベロープ、及び前記フィルタパラメータを抽出（９０１）し、
前記オリジナル音声信号の符号化バージョンを復号（９０３）して低帯域信号を取得し、
前記推定されたスペクトルエンベロープを復号し、
請求項１５に従って出力信号を生成し、
適応可能にスペクトル白色化された高周波再生信号及び前記復号された音声信号の遅延バージョンを加算して広帯域出力信号を取得する方法。
【国際調査報告】
2004514179.tif 000053
2004514179.tif 000054
2004514179.tif 000055