音声符号化
音声強調(speech enhancement)は、様々なアルゴリズムを用いて音質を改善するための技術である。音声符号化ではバックグラウンドノイズを減らすための技術として主に用いられる。
分析合成符号化方式やハイブリッド符号化などの多くの音声符号化方式では、音声を何らかのモデルに当てはめパラメータ化を行うため、音声信号にバックグラウンドノイズが含まれるとパラメータ化がうまく行えず、音質が悪化する。そのため、携帯電話や無線通信など比較的低いビットレートの符号化方式が使われる機器では、何らかの音声強調処理を行った後に符号化を行う場合が多い。また、音声認識などのフロントエンドとしても良く使われる。
音声信号は信号レベルの変動が大きく周波数ごとのレベル差も大きいのに対しバックグラウンドノイズは変動が比較的小さい、などの統計的な性質の違いを利用し、サブバンドごとのバックグラウンドノイズのレベルを予測して、バックグラウンドノイズの大きいサブバンドのレベルを下げることで、全体のノイズを減らすことができる。
音声強調は、携帯電話用の符号化方式であるEVRC(CDMA2000用)、SMV(CDMA2000用)などや、ノイズの多い環境での利用を前提とした MELPe などで、符号化方式の一部として組み込まれている。
周波数領域での符号化は他の符号化方式と組み合わされ、扱う周波数範囲を広げたり多くのビットレートをサポートする目的で使われることがある。例えば、SBR(spectral band replication)は周波数領域での符号化を応用したもので、符号化の対象となる周波数領域を複数に分け、音声信号でのほとんどの情報が含まれる低域の情報を CELP などの通常の方式で符号化し、それ以上の高域の情報は大まかなスペクトル情報のみを符号化して、受信側では高域の情報を低域成分から予測復元する方法である。SBR は HE-AAC や mp3PRO などのコーデックで使われている。同様の考え方は HFR(high-frequency regeneration、high-frequency reconstruction)の名前でも知られており、音声符号化方式として古くから研究されている 。
この考え方は、携帯電話用の音声符号化規格である EVRC-WB や AMR-WB、VMR-WB などに使われている。AMR-WBでは7kHzの帯域幅の音声信号を標準レート設定で 6.60kbps~12.65kbps(最大23.85kbps)に、EVRC-WB は同じ帯域幅を 8.55kbps 以下に符号化できる。