JP3230791B2 - 広帯域音声信号復元方法 - Google Patents
広帯域音声信号復元方法Info
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- JP3230791B2 JP3230791B2 JP20962294A JP20962294A JP3230791B2 JP 3230791 B2 JP3230791 B2 JP 3230791B2 JP 20962294 A JP20962294 A JP 20962294A JP 20962294 A JP20962294 A JP 20962294A JP 3230791 B2 JP3230791 B2 JP 3230791B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、狭帯域音声信号から
広帯域音声信号を生成する方法に関し、具体的には、現
在、電話音声やＡＭラジオ等で出力されているような狭
帯域音声信号を、オーディオセットやＦＭラジオ等で出
力されているような広帯域音声信号に高品質化すること
を可能とする方法に関する。
広帯域音声信号を生成する方法に関し、具体的には、現
在、電話音声やＡＭラジオ等で出力されているような狭
帯域音声信号を、オーディオセットやＦＭラジオ等で出
力されているような広帯域音声信号に高品質化すること
を可能とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】狭帯域音声信号の例として電話音声の場
合について説明する。既存の電話システムが伝送できる
信号帯域は約３００Ｈｚから３．４ｋＨｚである。とこ
ろが、近年、この音質には満足できずに高品質化を希望
する声が増えつつある。この要望を解決する方法として
は、既存の電話システムを破棄し、広帯域の信号を伝送
できるような電話システムを再構築することが考えられ
るが、経済的に大きな負担であるばかりでなく、再構築
するにしてもかなりの時間を要すると考えられる。この
ような点から特開平６−１１８９９５号公報にみられる
ように、広帯域信号には存在するが狭帯域信号には存在
しない信号を、狭帯域信号から復元することによって、
広帯域信号を生成することが提案されている。この方法
では、電話網の構成にかかわらず、広帯域音声を得られ
るので、有益である。
合について説明する。既存の電話システムが伝送できる
信号帯域は約３００Ｈｚから３．４ｋＨｚである。とこ
ろが、近年、この音質には満足できずに高品質化を希望
する声が増えつつある。この要望を解決する方法として
は、既存の電話システムを破棄し、広帯域の信号を伝送
できるような電話システムを再構築することが考えられ
るが、経済的に大きな負担であるばかりでなく、再構築
するにしてもかなりの時間を要すると考えられる。この
ような点から特開平６−１１８９９５号公報にみられる
ように、広帯域信号には存在するが狭帯域信号には存在
しない信号を、狭帯域信号から復元することによって、
広帯域信号を生成することが提案されている。この方法
では、電話網の構成にかかわらず、広帯域音声を得られ
るので、有益である。
【０００３】前記公開公報に示されている方法を図３を
参照して簡単に説明する。入力狭帯域音声信号はＬＰＣ
分析部１０１においてＬＰＣ分析され、その分析結果は
量子化部１０２において狭帯域音声信号のコードブック
１０３を用いてファジイベクトル量子化される。ファジ
イベクトル量子化については例えばＨ．Ｔｓｅｎｇ，
Ｍ．Ｓａｂｉｎ，Ｅ．Ｌｅｅ，“Ｆｕｚｚｙ Ｖｅｃｔ
ｏｒ Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ａｐｐｌｉｅｄ ｔ
ｏ Ｈｉｄｄｅｎ Ｍａｒｋｏｖ Ｍｏｄｅｌｉｎ
ｇ，" ＩＣＡＳＳＰ’８７ １５．５，Ａｐｒ．１９８
７．に述べられている。計算量の削減のため量子化部３
０２の処理は普通のベクトル量子化でもよい。このファ
ジイベクトル量子化された符号を復号化部１０４で広帯
域音声信号のコードブック１０５を用いて復号化する。
参照して簡単に説明する。入力狭帯域音声信号はＬＰＣ
分析部１０１においてＬＰＣ分析され、その分析結果は
量子化部１０２において狭帯域音声信号のコードブック
１０３を用いてファジイベクトル量子化される。ファジ
イベクトル量子化については例えばＨ．Ｔｓｅｎｇ，
Ｍ．Ｓａｂｉｎ，Ｅ．Ｌｅｅ，“Ｆｕｚｚｙ Ｖｅｃｔ
ｏｒ Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ａｐｐｌｉｅｄ ｔ
ｏ Ｈｉｄｄｅｎ Ｍａｒｋｏｖ Ｍｏｄｅｌｉｎ
ｇ，" ＩＣＡＳＳＰ’８７ １５．５，Ａｐｒ．１９８
７．に述べられている。計算量の削減のため量子化部３
０２の処理は普通のベクトル量子化でもよい。このファ
ジイベクトル量子化された符号を復号化部１０４で広帯
域音声信号のコードブック１０５を用いて復号化する。
【０００４】この復号化出力Ｘ′は音声のスクペクトル
包絡であって、これを用いて音声合成部１０６でＬＰＣ
合成して広帯域音声信号を得る。つまり、ＬＰＣ分析部
１０１の分析結果より得たピッチに応じた励振信号で合
成フィルタを駆動し、その合成フィルタのフィルタ係数
を復号化出力Ｘ′に応じて制御し、ＬＰＣ分析部１０１
の分析結果から得たパワーに応じたレベルの合成音声信
号を得る。この合成音声信号を復元した広帯域音声信号
として出力してもよい。
包絡であって、これを用いて音声合成部１０６でＬＰＣ
合成して広帯域音声信号を得る。つまり、ＬＰＣ分析部
１０１の分析結果より得たピッチに応じた励振信号で合
成フィルタを駆動し、その合成フィルタのフィルタ係数
を復号化出力Ｘ′に応じて制御し、ＬＰＣ分析部１０１
の分析結果から得たパワーに応じたレベルの合成音声信
号を得る。この合成音声信号を復元した広帯域音声信号
として出力してもよい。
【０００５】以上の処理で求まった広帯域音声信号は、
入力の狭帯域音声信号には存在しない信号をその帯域外
に含んで広帯域信号となっているが、入力狭帯域音声信
号の帯域内にも入力狭帯域音声信号と異なる信号を含む
ため、この広帯域音声信号をそのまま用いると入力狭帯
域音声信号に存在していた信号を歪ませるという副作用
を起こす。そこで次に述べる処理を行って、本来の入力
狭帯域音声信号に存在していた信号をそのまま使用す
る。すなわちＬＰＣ合成部１０６で合成された広帯域音
声信号が帯域フィルタ１０７へ供給されて、入力狭帯域
音声信号の帯域外の成分、つまり３００Ｈｚ以下の周波
数成分と、３．４ｋＨｚ以上の周波数成分とが取り出さ
れる。一方、入力の狭帯域音声信号はアップサンプリン
グ部１０８で８ｋＨｚ帯域にアップサンプリングされ
る。そのアップサンプリング部１０８の出力と帯域フィ
ルタ１０７の出力とが加算部１０９でたしあわされて、
復元された広帯域音声信号が得られる。なお、アップサ
ンプリングは例えば各サンプル点間にゼロのサンプルを
挿入して全域通過形フィルタを通し、その出力を２倍の
速度でサンプリングして周波数帯域を２倍にする。
入力の狭帯域音声信号には存在しない信号をその帯域外
に含んで広帯域信号となっているが、入力狭帯域音声信
号の帯域内にも入力狭帯域音声信号と異なる信号を含む
ため、この広帯域音声信号をそのまま用いると入力狭帯
域音声信号に存在していた信号を歪ませるという副作用
を起こす。そこで次に述べる処理を行って、本来の入力
狭帯域音声信号に存在していた信号をそのまま使用す
る。すなわちＬＰＣ合成部１０６で合成された広帯域音
声信号が帯域フィルタ１０７へ供給されて、入力狭帯域
音声信号の帯域外の成分、つまり３００Ｈｚ以下の周波
数成分と、３．４ｋＨｚ以上の周波数成分とが取り出さ
れる。一方、入力の狭帯域音声信号はアップサンプリン
グ部１０８で８ｋＨｚ帯域にアップサンプリングされ
る。そのアップサンプリング部１０８の出力と帯域フィ
ルタ１０７の出力とが加算部１０９でたしあわされて、
復元された広帯域音声信号が得られる。なお、アップサ
ンプリングは例えば各サンプル点間にゼロのサンプルを
挿入して全域通過形フィルタを通し、その出力を２倍の
速度でサンプリングして周波数帯域を２倍にする。
【０００６】なお、広帯域音声信号のコードブック１０
５は、例えば音声のベクトル量子化のために用いられて
いるコードブックと同様の手法で、多数の学習用広帯域
音声信号を用いて作成される。また狭帯域音声信号のコ
ードブック１０３は、広帯域音声信号のコードブック１
０５と対応付けられて作られたもので、その作成法は前
記公開公報に述べられている。
５は、例えば音声のベクトル量子化のために用いられて
いるコードブックと同様の手法で、多数の学習用広帯域
音声信号を用いて作成される。また狭帯域音声信号のコ
ードブック１０３は、広帯域音声信号のコードブック１
０５と対応付けられて作られたもので、その作成法は前
記公開公報に述べられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記公開公報に示す手
法は、入力狭帯域音声信号の帯域外成分を生成するため
に、ＬＰＣ合成部１０６で線形予測音声合成フィルタ
を、ＬＰＣ分析部１０１で得られたピッチ周期のインパ
ルス列により駆動し、つまりインパルス列を音源信号と
し、復号化部１０４で復号された広帯域のスペクトル包
絡で合成波形を変形するものであった。
法は、入力狭帯域音声信号の帯域外成分を生成するため
に、ＬＰＣ合成部１０６で線形予測音声合成フィルタ
を、ＬＰＣ分析部１０１で得られたピッチ周期のインパ
ルス列により駆動し、つまりインパルス列を音源信号と
し、復号化部１０４で復号された広帯域のスペクトル包
絡で合成波形を変形するものであった。
【０００８】インパルス列による合成音声は、波形上で
みるとエネルギーが集中しているために、鼻音がかった
音質となり、高品質な合成音とはいえなかった。従っ
て、エネルギーを分散させるような変形が必要であっ
た。この変形は、合成波形の異音を取り除くのに有効で
あるが、その半面、計算量が増大することとなる。この
発明の目的は、計算量を少ないままで、異音を取り除
き、高品質の広帯域音声信号を得ることができる広帯域
音声信号復元方法を提供することにある。
みるとエネルギーが集中しているために、鼻音がかった
音質となり、高品質な合成音とはいえなかった。従っ
て、エネルギーを分散させるような変形が必要であっ
た。この変形は、合成波形の異音を取り除くのに有効で
あるが、その半面、計算量が増大することとなる。この
発明の目的は、計算量を少ないままで、異音を取り除
き、高品質の広帯域音声信号を得ることができる広帯域
音声信号復元方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれば
入力狭帯域音声信号から残差信号を作り、その残差信号
に対してゼロを詰めて広帯域音声信号と同一帯域とし、
そのゼロ詰めした残差信号を音源信号として広帯域音声
信号を復元する。請求項２の発明によれば広帯域音声信
号から残差信号を予め作っておき、この残差信号を音源
信号として広帯域音声信号を復元する。
入力狭帯域音声信号から残差信号を作り、その残差信号
に対してゼロを詰めて広帯域音声信号と同一帯域とし、
そのゼロ詰めした残差信号を音源信号として広帯域音声
信号を復元する。請求項２の発明によれば広帯域音声信
号から残差信号を予め作っておき、この残差信号を音源
信号として広帯域音声信号を復元する。
【００１０】
【作用】残差波形は、インパルスとは異なり、適度にエ
ネルギーが分散しているため、鼻音がかった音質となる
ことはない。さらに、残差波形は線形予測音声合成フィ
ルタの逆特性を用いてもとめられるので、そのスペクト
ルは白色である。そのため、高域のスペクトル包絡を何
らかの形で与えられれば、そのスペクトル特徴をそのま
まもつ音声信号を生成できる。
ネルギーが分散しているため、鼻音がかった音質となる
ことはない。さらに、残差波形は線形予測音声合成フィ
ルタの逆特性を用いてもとめられるので、そのスペクト
ルは白色である。そのため、高域のスペクトル包絡を何
らかの形で与えられれば、そのスペクトル特徴をそのま
まもつ音声信号を生成できる。
【００１１】
【実施例】図１を参照して請求項１の発明の実施例を説
明する。図１において図３と対応する部分に同一符号を
付けてある。この発明ではＬＰＣ分析部１０１で得れた
ＬＰＣ係数を用いて、逆フィルタ１１１を構成し、そこ
に狭帯域音声信号を入力してその残差信号を求める。そ
の残差信号に対しゼロ詰め処理部１１２で、ゼロ詰めを
おこなって、広帯域音声合成用の音源信号を生成する。
例えば、４ｋＨｚ帯域の残差信号から、８ｋＨｚ帯域の
音源信号を作成するためには、１ポイント毎にゼロを詰
める。このゼロ詰めされた残差信号を音源信号としてＬ
ＰＣ合成部１０６へ供給してＬＰＣ合成法によって広帯
域音声信号を得る。この広帯域音声信号をそのまま復元
広帯域音声信号としてもよいが、従来技術と同様にその
低域成分と高域成分とのみを利用し、これらの間の成分
は入力狭帯域音声を利用した方がよい。
明する。図１において図３と対応する部分に同一符号を
付けてある。この発明ではＬＰＣ分析部１０１で得れた
ＬＰＣ係数を用いて、逆フィルタ１１１を構成し、そこ
に狭帯域音声信号を入力してその残差信号を求める。そ
の残差信号に対しゼロ詰め処理部１１２で、ゼロ詰めを
おこなって、広帯域音声合成用の音源信号を生成する。
例えば、４ｋＨｚ帯域の残差信号から、８ｋＨｚ帯域の
音源信号を作成するためには、１ポイント毎にゼロを詰
める。このゼロ詰めされた残差信号を音源信号としてＬ
ＰＣ合成部１０６へ供給してＬＰＣ合成法によって広帯
域音声信号を得る。この広帯域音声信号をそのまま復元
広帯域音声信号としてもよいが、従来技術と同様にその
低域成分と高域成分とのみを利用し、これらの間の成分
は入力狭帯域音声を利用した方がよい。
【００１２】以上の実施例においては、入力された狭帯
域音声信号からその都度、残差信号を求め、それにゼロ
を詰めて音源信号としたが、広帯域音声信号からあらか
じめ残差信号を求めて置くこともできる。図２Ａにその
残差信号の求め方を示す。分析部２０１で広帯域音声信
号をＬＰＣ分析し、その分析で得られたＬＰＣ係数を用
いて、逆フィルタ２０２を構成し、その逆フィルタ２０
２に広帯域音声信号を入力して残差信号を求める。その
残差信号を有声／無声判定部２０３へ入力して入力帯域
音声信号の有声音、無声音の区別を行い、有声音の場合
は基本周期単位で、無声音の場合は分析フレーム長単位
で、有声残差信号、無声残差信号としてメモリ２０４，
２０５にそれぞれ保存する。残差信号のスペクトルは、
平坦な特性をもっているので、有声音と無声音との判別
を除けば、どの音韻から求められた残差信号であるかを
考慮せずに全音韻に共通して使用することができる。ま
た、保存しておく残差信号は、少なくとも、有声音に１
基本周波数分、無声音に１フレーム分あればよい。
域音声信号からその都度、残差信号を求め、それにゼロ
を詰めて音源信号としたが、広帯域音声信号からあらか
じめ残差信号を求めて置くこともできる。図２Ａにその
残差信号の求め方を示す。分析部２０１で広帯域音声信
号をＬＰＣ分析し、その分析で得られたＬＰＣ係数を用
いて、逆フィルタ２０２を構成し、その逆フィルタ２０
２に広帯域音声信号を入力して残差信号を求める。その
残差信号を有声／無声判定部２０３へ入力して入力帯域
音声信号の有声音、無声音の区別を行い、有声音の場合
は基本周期単位で、無声音の場合は分析フレーム長単位
で、有声残差信号、無声残差信号としてメモリ２０４，
２０５にそれぞれ保存する。残差信号のスペクトルは、
平坦な特性をもっているので、有声音と無声音との判別
を除けば、どの音韻から求められた残差信号であるかを
考慮せずに全音韻に共通して使用することができる。ま
た、保存しておく残差信号は、少なくとも、有声音に１
基本周波数分、無声音に１フレーム分あればよい。
【００１３】この予め用意した残差信号を音源信号とし
て利用して広帯域音声信号を得るのが請求項２の発明で
あり、その実施例を図２Ｂに図１、図２Ａと対応する部
分に同一符号を付けて示す。この実施例では入力された
狭帯域音声信号のＬＰＣ分析結果を用いて、有声／無声
判定部２０６で有声音、無声音の判定を行い、この結果
にしたがって、音源信号生成部２０７でメモリ２０４，
２０５から残差信号をとりだして音源信号を生成する。
有声音の場合には、メモリ２０４から取り出した有声残
差信号を基本周期毎に並べる。もしも、有声残差信号が
基本周期に足りない場合にはゼロを後詰めし、有声残差
信号が基本周期より長い場合には、途中で打ち切って使
用する。無声音の場合には、１フレームの無声残差信号
をそのまま使用する。このようにして出来た音源信号を
ＬＰＣ合成部１０６に供給して音声合成する。
て利用して広帯域音声信号を得るのが請求項２の発明で
あり、その実施例を図２Ｂに図１、図２Ａと対応する部
分に同一符号を付けて示す。この実施例では入力された
狭帯域音声信号のＬＰＣ分析結果を用いて、有声／無声
判定部２０６で有声音、無声音の判定を行い、この結果
にしたがって、音源信号生成部２０７でメモリ２０４，
２０５から残差信号をとりだして音源信号を生成する。
有声音の場合には、メモリ２０４から取り出した有声残
差信号を基本周期毎に並べる。もしも、有声残差信号が
基本周期に足りない場合にはゼロを後詰めし、有声残差
信号が基本周期より長い場合には、途中で打ち切って使
用する。無声音の場合には、１フレームの無声残差信号
をそのまま使用する。このようにして出来た音源信号を
ＬＰＣ合成部１０６に供給して音声合成する。
【００１４】ＬＰＣ合成部１０６で用いる広帯域音声の
スペクトル包絡は他の方法で得てもよい。
スペクトル包絡は他の方法で得てもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、イ
ンパルス列ではなく残差信号を広帯域音声合成のための
音源信号として用いていたため、合成波形の変形が不要
となり、計算量が大幅に削減できる。しかも鼻音がかっ
た音質とならず高品質の広帯域音声信号が得られる。
ンパルス列ではなく残差信号を広帯域音声合成のための
音源信号として用いていたため、合成波形の変形が不要
となり、計算量が大幅に削減できる。しかも鼻音がかっ
た音質とならず高品質の広帯域音声信号が得られる。
【図１】請求項１の発明の実施例の手順を示す流れ図。
【図２】Ａは広帯域音声信号から残差信号を得る手順を
示す流れ図、Ｂは請求項２の発明の実施例の手順を示す
流れ図である。
示す流れ図、Ｂは請求項２の発明の実施例の手順を示す
流れ図である。
【図３】従来の広帯域音声復元方法の手順を示す流れ
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 19/08 G10L 19/00
Claims (4)
- 【請求項１】 音声信号をスペクトル包絡と音源信号と
により音声合成する手法を用いて、入力された狭帯域音
声信号から広帯域音声信号を生成する方法において、 上記入力狭帯域音声信号から残差信号を求め、 上記入力狭帯域音声信号と上記広帯域音声信号との周波
数帯域の差と対応した分だけ上記残差信号にゼロを詰
め、そのゼロ詰めした残差信号を上記広帯域音声信号を
復元するための音源信号として用いることを特徴とする
広帯域音声信号復元方法。 - 【請求項２】 音声信号をスペクトル包絡と音源信号と
に音声合成する手法を用いて、入力された狭帯域音声信
号から広帯域音声信号を復元する方法において、 広帯域音声信号から残差信号を求めて記憶しておき、 この記憶された残差信号を上記広帯域音声信号を復元す
るための音源信号として用いることを特徴とする広帯域
音声信号復元方法。 - 【請求項３】 上記残差信号として有声音の残差信号
と、無音声の残差信号とを区別して記憶しておき、入力
狭帯域音声信号が有声音か無声音かの判定を行い、有声
音の場合は上記有声音の残差信号を用い、無声音の場合
は上記無声音の残差信号を用いてそれぞれ音源信号とす
ることを特徴とする請求項２記載の広帯域音声信号復元
方法。 - 【請求項４】 上記音源信号を用いて音声合成した信号
から上記入力狭帯域音声信号の帯域外の成分を取出し、
これと上記入力狭帯域音声信号とを加え合せて復元した
広帯域音声信号を得ることを特徴とする請求項１乃至３
の何れかに記載の広帯域音声信号復元方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20962294A JP3230791B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 広帯域音声信号復元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20962294A JP3230791B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 広帯域音声信号復元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0876799A JPH0876799A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3230791B2 true JP3230791B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=16575849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20962294A Expired - Lifetime JP3230791B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 広帯域音声信号復元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230791B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2891193B2 (ja) * | 1996-08-16 | 1999-05-17 | 日本電気株式会社 | 広帯域音声スペクトル係数量子化装置 |
| JP4132154B2 (ja) * | 1997-10-23 | 2008-08-13 | ソニー株式会社 | 音声合成方法及び装置、並びに帯域幅拡張方法及び装置 |
| FI119576B (fi) | 2000-03-07 | 2008-12-31 | Nokia Corp | Puheenkäsittelylaite ja menetelmä puheen käsittelemiseksi, sekä digitaalinen radiopuhelin |
| KR100503415B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2005-07-22 | 한국전자통신연구원 | 대역폭 확장을 이용한 ｃｅｌｐ 방식 코덱간의 상호부호화 장치 및 그 방법 |
-
1994
- 1994-09-02 JP JP20962294A patent/JP3230791B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0876799A (ja) | 1996-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070914 Year of fee payment: 6 |
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