JP2019168710A - オーディオ信号復号器における改善された周波数帯域拡張 - Google Patents
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Abstract
Description
●白色雑音uHB1(n)を低帯域において12.8kHzで復号化される励振u(n),n=0,・・・,63のものと同様のレベルに設定する(ブロック102)ために次の第1の係数が計算される(ブロック101)。
●次に、高帯域における励振は次の形式:
●6.6kbit/sにおいて、フィルタ1/AHB(z)は、低帯域(12.8kHz)において復号化される16次LPCフィルタ
●ビットレート>6.6kbit/sでは、フィルタ1/AHB(z)は16次であり、次式:
●高帯域内の信号は、6.4〜7kHz帯域内の信号の良い汎用モデルではないシェーピングされた白色雑音である(1/AHB(z)とバンドパスフィルタ処理によりフィルタ処理することにより、サブフレーム毎に一時的利得によりシェーピングされた白色雑音)。例えば正弦波成分(すなわち音声)を含むが雑音を含まない(または小雑音を含む)6.4〜7kHz帯域の極高調波音楽信号が存在する。これらの信号では、AMR−WBコーデックの帯域拡張は品質を著しく劣化させる。
●7kHzにおけるローパスフィルタ(ブロック113)は、低帯域と高帯域との間に、23.85kbit/sにおいて2つの帯域を若干非同期化させることによりいくつかの信号の品質を劣化させ得るほぼ1msの変位を導入し、この非同期化はまた、ビットレートを23.85kbit/sから他のモードへ切り替える際に問題となり得る。
●サブフレーム毎の利得の推定(ブロック101、103〜105)は最適ではない。部分的には、サブフレーム毎の利得の推定は、異なる周波数における信号:16kHz(白色雑音)における人工励振と12.8kHz(復号化されたACELP励振)における信号との間の1サブフレーム当たりの「絶対」エネルギーの等化(ブロック101)に基づく。この手法は高帯域励振の減衰(比12.8/16=0.8のみ)を暗黙的に誘起することに特に注目し得る。実際、0.6に比較的近い増幅(6400Hzにおける1/(1−0.68z−1)の周波数応答の値に対応する)を暗黙的に誘起するAMR−WBコーデックでは、いかなるデエンファシスも高帯域に対し行われないことにも留意されよう。
実際には、1/0.8と0.6の係数はほぼ補償される。
●スピーチに関して、3GPP報告TR26.976において文書化された3GPP AMR−WBコーデック特徴付け試験は、23.85kbit/sにおけるモードが23.05kbit/sにおける品質よりもあまり良くない品質(実際には15.85kbit/sにおけるモードと同様の品質)を有することを示した。これは、品質が23.85kbit/sにおいて低下され、一方、1フレーム当たり4ビットは元の高周波数のエネルギーを最良に近似できるようにすると考えられるため、人工HF信号のレベルが非常に慎重に制御されなければならないことを特に示す。
●符号化帯域の7kHzまでの制限は、音響端末の送信応答(ITU−TG.191標準規格P.341のフィルタ)の厳しいモデルの適用から生じる。16kHzのサンプリング周波数に関し、7〜8kHz帯域内の周波数は、良質なレベルを保証するために特に音楽信号には依然として重要である。
− 復号低帯域信号から生じる信号から音声成分と環境信号とを抽出する工程と、
− 結合信号と称するオーディオ信号を得るためにエネルギーレベル制御係数を使用する適応化混合により音声成分と環境信号とを結合する工程と、
− 第1の周波数帯域より高い少なくとも1つの第2の周波数帯域上で、抽出工程前の低帯域復号信号または結合工程後の結合信号を拡張する工程と
を含むようなものである。
− 周波数領域内の復号低帯域信号または復号および拡張低帯域信号の優勢音声成分を検出する工程と、
− 環境信号を得るために優勢音声成分の抽出により残留信号を計算する工程と
に従って行われる。
− 復号低帯域信号または復号および拡張低帯域信号のスペクトルの平均値を計算することにより環境信号を取得する工程と、
− 復号低帯域信号または復号および拡張低帯域信号から計算環境信号を減じることにより音声成分を取得する工程と
に従って行われる。
− 復号低帯域信号から生じる信号に基づき音声成分と環境信号とを抽出するモジュールと、
− 結合信号と称するオーディオ信号を得るためにエネルギーレベル制御係数を使用する適応化混合により音声成分と環境信号とを結合するモジュールと、
− 第1の周波数帯域より高い少なくとも1つの第2の周波数帯域上へ抽出モジュール前の低帯域復号信号または結合モジュール後の結合信号を拡張し、かつ抽出モジュール前の低帯域復号信号または結合モジュール後の結合信号において実装されるモジュールと
を含む。
●正しく受信されたフレームの場合の符号化パラメータの逆多重化工程(ブロック300)(「不良フレーム指標」であるbfi=0、受信フレームに対して値0、消失フレームに対して1を有する);
●ISFパラメータを標準規格G.722.2の節6.1に記載のようにLPC係数(ブロック301)中へ補間および変換することにより復号化する工程;
●12.8kHzにおいて長さ64の各サブフレーム内に励振(excまたはu'(n))を再構築する適応化および固定部によりCELP励振を復号化する工程(ブロック302):
●
●fs=8kHzであればG.718の節7.3による狭帯域後処理(ブロック304);
●フィルタ1/(1−0.68z−1)によるデエンファシス(ブロック305);
●G.718の節7.14.1.1に記載のような低周波の後処理(ブロック306)。この処理は、高帯域(>6.4kHz)の復号化において考慮される遅延を導入する;
●出力周波数fsにおける12.8kHzの内部周波数の再サンプリング(ブロック307)。多くの実施形態が可能である。一般性を失うことなしに、本明細書では、一例として、fs=8または16kHzであればG.718の節7.6に記載された再サンプリングがここでは繰り返され、fs=32または48kHzであれば追加の有限インパルス応答(FIR)フィルタが使用されると考えられる;
●G.718の節7.14.3に記載のように優先的に行われる「雑音ゲート」のパラメータの計算(ブロック308)。
− 周波数領域内の復号(または復号および拡張)低帯域信号の優勢音声成分の検出工程と、
− 環境信号を得るために優勢音声成分の抽出により残留信号を計算する工程と
を含む。
− 復号(または復号および拡張)低帯域信号の平均値を計算することにより環境信号を得る工程と、
− 復号低帯域信号または復号および拡張低帯域信号から計算環境信号を減じることにより音声成分を得る工程と
により得られ得る。
●拡張復号低帯域信号enerHBの全エネルギーの計算:
●本明細書ではスペクトルの平均レベルlev(i)に対応する環境情報(絶対値)の計算(スペクトル線毎)と優勢音声部分(高周波スペクトル内)のエネルギーenertonalの計算、i=0,...,L−1に対し、この平均レベルは次式により得られる。
fb(i)=0およびfn(i)=i+7、i=0,・・・,6の場合、
fb(i)=i−7およびfn(i)=L−1、i=L−7,・・・,L−1の場合
を定義する。
y(i)=(|UHB1(i+240)|)−lev(i),i=0,...,L−1
これは、所与のスペクトル線iにおける値y(i)が正(y(i)>0)であれば、音声成分に(ほぼ)対応する。
− 周波数領域内の復号(または復号および拡張)低帯域信号の優勢音声成分の検出工程と、
− 環境信号を得るために優勢音声成分の抽出により残留信号を計算する工程と
に従って行われる。
|UHB1(i+240)|>|UHB1(i+240−1)|、|UHB1(i+240)|>|UHB1(i+240+1)|,i=0,...,L−1
スパイクが指標iのスペクトル線において検知されると直ちに、正弦波モデルが、このスパイクに関連付けられた音声成分の振幅、周波数および任意選択的に位相パラメータを推定するように適用される。この推定の詳細はここでは提示されないが、周波数の推定は通常、3点の振幅|UHB1(i+240)|(dBで表現される)を近似する放物線の最大値の位置を特定するように3点にわたる放物線補間を要求し得、振幅推定はこの同じ補間により得られる。ここで使用される変換(DCT−IV)領域は位相を直接得られるようにしないため、一実施形態ではこの項を無視することが可能となるが、変形形態では、位相項を推定するためにDSTタイプの直交変換を適用することが可能となる。y(i),i=0,...,L−1の初期値は零に設定される。各音声成分の正弦波パラメータ(周波数、振幅および任意選択的に位相)が推定され、次に、項y(i)は、推定正弦波パラメータに従ってDCT−IV領域(または、いくつかの他の副帯域分解が使用されれば、他の領域)に変換された純粋な正弦関数の予め定義されたプロトタイプ(スペクトル)の和として計算される。最後に、振幅スペクトルの領域を絶対値として表わすために絶対値が項y(i)へ適用される。音声成分を判断するための他の方式が可能であり、例えば、この包絡線を越えるスパイクとして音声成分を検知するとともに下記y(i)を定義するために、この包絡線を一定レベル(dB)だけ低下させるために、|UHB1(i+240)|の極大値(検知されたスパイク)のスプライン補間により信号の包絡線env(i)を計算することも可能であろう。
y(i)=max(|UHB1(i+240)|−env(i),0)
lev(i)=|UHB1(i+240)|−y(i),i=0,...,L−1
y''(i)=sgn(UHB1(i+240))y'(i)
ここで、下記関数sgn(.)は符号を与える。
UHB2(k)=fac.y''(k−240),k=240,...,319
UHB2(k)は帯域拡張結合信号である。
uHB'(n)=gHB1(m)uHB(n)、n−80m,・・・80(m+1)−1
uHB''(n)=gHB2(m)uHB'(n),n−80m,・・・80(m+1)−1
ここで、利得gHB2(m)はAMR−WBコーデックのブロック103、104、105を実行することによりブロック505から得られる(ブロック103の入力は、低帯域において復号化された励振u(n)である)。ブロック505と506は、LPC合成フィルタ(ブロック507)のレベルを調整する(ここでは信号の傾きに応じて)のに役立つ。本発明の性質を変えることなく利得gHB2(m)を計算する他の方式が可能である。
Claims (11)
- 低帯域と称する第1の周波数帯域において復号化された信号を得る工程を含む、復号化または改善処理中にオーディオ周波数信号の周波数帯域を拡張する方法において、
− 前記復号低帯域信号から生じる信号から音声成分と環境信号とを抽出する工程(E402)と、
− 結合信号と称するオーディオ信号を得るためにエネルギーレベル制御係数を使用する適応化混合により前記音声成分と前記環境信号とを結合する工程(E403)と、
− 前記第1の周波数帯域より高い少なくとも1つの第2の周波数帯域上で、前記抽出工程前の前記低帯域復号信号または前記結合工程後の結合信号を拡張する工程(E401a)と
を含むことを特徴とする、方法。 - 前記復号低帯域信号は低帯域復号化励振信号であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記音声成分および前記環境信号の前記抽出工程は、
− 周波数領域内の前記復号低帯域信号または前記復号および拡張低帯域信号の優勢音声成分を検出する工程と、
− 前記環境信号を得るために前記優勢音声成分の抽出により残留信号を計算する工程と
に従って行われることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - 前記音声成分および前記環境信号の前記抽出工程は、
− 前記復号低帯域信号または前記復号および拡張低帯域信号のスペクトルの平均値を計算することにより前記環境信号を取得する工程と、
− 前記復号低帯域信号または前記復号および拡張低帯域信号から計算環境信号を減じることにより前記音声成分を取得する工程と
に従って行われることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - 前記適応化混合に使用されるエネルギーレベルの制御係数は、前記復号低帯域信号または前記復号および拡張低帯域信号と前記音声成分との合計エネルギーに応じて計算されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記復号低帯域信号は、変換またはフィルタバンクベースの副帯域分解の工程を受け、前記抽出工程および前記結合工程は、その後、前記周波数領域または副帯域領域において行われることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 低帯域と称する第1の周波数帯域において復号化されたオーディオ周波数信号の周波数帯域を拡張する装置において、
前記復号低帯域信号から生じる信号に基づき音声成分と環境信号とを抽出するモジュール(512)と、
結合信号と称するオーディオ信号を得るためにエネルギーレベル制御係数を使用する適応化混合により前記音声成分と前記環境信号とを結合するモジュール(513)と、
前記第1の周波数帯域より高い少なくとも1つの第2の周波数帯域上へ前記抽出モジュール前の前記低帯域復号信号または前記結合モジュール後の前記結合信号を拡張し、かつ前記抽出モジュール前の前記低帯域復号信号または前記結合モジュール後の前記結合信号において実装されるモジュール(511)と
を含むことを特徴とする、装置。 - 請求項8に記載の周波数帯域拡張装置を含むことを特徴とする、オーディオ周波数信号復号器。
- プロセッサにより実行されると、請求1〜7のいずれか一項に記載の周波数帯域拡張方法の工程を実施するコード命令を含むコンピュータプログラム。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の周波数帯域拡張方法の工程を実行するコード命令を含むコンピュータプログラムが格納される、周波数帯域拡張装置により読み取られ得る記憶媒体。
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