JPH0990992A - 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
- Publication number
- JPH0990992A JPH0990992A JP7249863A JP24986395A JPH0990992A JP H0990992 A JPH0990992 A JP H0990992A JP 7249863 A JP7249863 A JP 7249863A JP 24986395 A JP24986395 A JP 24986395A JP H0990992 A JPH0990992 A JP H0990992A
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- Japan
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- signal
- band
- audio signal
- speech signal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 既存の電話システムを有効に利用して、狭帯
域音声信号から広帯域音声信号を得ること。 【解決手段】 本発明は、８ｋＨｚサンプリングの狭帯
域音声信号を１６ｋＨｚサンプリングする処理１０１
と、アップサンプリングされた音声信号を全波整流する
処理１０２と、全波処理された音声信号を短時間フーリ
エ分析する処理１０３と、複素スペクトルのうち低域の
ものをバンドパスフィルタリングする処理１０４と、処
理１０５により得られる複素スペクトルから高域の複素
スペクトルを得る処理１０６と、高域および低域の複素
スペクトルをＳＴＦＴ合成する処理１０９と、アップサ
ンプリングされた音声信号とＳＴＦＴ合成された音声信
号とを加算する処理１１０との過程からなる。
域音声信号から広帯域音声信号を得ること。 【解決手段】 本発明は、８ｋＨｚサンプリングの狭帯
域音声信号を１６ｋＨｚサンプリングする処理１０１
と、アップサンプリングされた音声信号を全波整流する
処理１０２と、全波処理された音声信号を短時間フーリ
エ分析する処理１０３と、複素スペクトルのうち低域の
ものをバンドパスフィルタリングする処理１０４と、処
理１０５により得られる複素スペクトルから高域の複素
スペクトルを得る処理１０６と、高域および低域の複素
スペクトルをＳＴＦＴ合成する処理１０９と、アップサ
ンプリングされた音声信号とＳＴＦＴ合成された音声信
号とを加算する処理１１０との過程からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、狭帯域音声信号か
ら広帯域音声信号を復元する広帯域音声信号復元方法に
関し、具体的には、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Ｆ
Ｍラジオ等で出力されているような広帯域音声信号に高
品質化する広帯域音声信号復元方法に関する。
ら広帯域音声信号を復元する広帯域音声信号復元方法に
関し、具体的には、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Ｆ
Ｍラジオ等で出力されているような広帯域音声信号に高
品質化する広帯域音声信号復元方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より電話システムにおいては、狭帯
域音声信号が用いられている。既存の電話システムが伝
送できる狭帯域音声信号の信号スペクトル帯域は、約３
００Ｈｚから３．４ｋＨｚである。従来の音声の符号化
技術の目的は、電話帯域の音声の品質を保ち、かつ伝送
パラメータ量を最小にすることである。したがって、従
来の音声の符号化技術では、入力音声を再現することは
可能であるが、入力音声の品質を超える音声を得ること
は不可能である。
域音声信号が用いられている。既存の電話システムが伝
送できる狭帯域音声信号の信号スペクトル帯域は、約３
００Ｈｚから３．４ｋＨｚである。従来の音声の符号化
技術の目的は、電話帯域の音声の品質を保ち、かつ伝送
パラメータ量を最小にすることである。したがって、従
来の音声の符号化技術では、入力音声を再現することは
可能であるが、入力音声の品質を超える音声を得ること
は不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の音響
技術の発展やディジタル処理の開発により日常生活で使
われる音の品質が向上している関係から、現状の電話帯
域の音声品質では、高音質を求める電話使用者の要望に
応えることができないのが現状である。かかる要望を解
決する方法としては、既存の電話システムを破棄して、
広帯域の音声信号を伝送することができる電話システム
を再構築することが考えられるが、この方法は、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実現性に乏しい。ま
た、上述した問題を解決する手段として、既に、特開平
０６−１１８９９５号、特開平０７−５６５９９号、特
願平０６−２０９６２２号の提案がなされているが、複
雑な構成となっており、満足できるものではない。本発
明は、このような背景の下になされたもので、既存の電
話システムを有効に利用して、広帯域の音声信号を得る
ことができるとともに、広帯域の信号を伝送できるよう
な電話システムと既存の（狭帯域の）電話システムとが
共存する様な状況においても、双方の電話システムの組
み合わせに関係なく、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を目的とす
る。
技術の発展やディジタル処理の開発により日常生活で使
われる音の品質が向上している関係から、現状の電話帯
域の音声品質では、高音質を求める電話使用者の要望に
応えることができないのが現状である。かかる要望を解
決する方法としては、既存の電話システムを破棄して、
広帯域の音声信号を伝送することができる電話システム
を再構築することが考えられるが、この方法は、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実現性に乏しい。ま
た、上述した問題を解決する手段として、既に、特開平
０６−１１８９９５号、特開平０７−５６５９９号、特
願平０６−２０９６２２号の提案がなされているが、複
雑な構成となっており、満足できるものではない。本発
明は、このような背景の下になされたもので、既存の電
話システムを有効に利用して、広帯域の音声信号を得る
ことができるとともに、広帯域の信号を伝送できるよう
な電話システムと既存の（狭帯域の）電話システムとが
共存する様な状況においても、双方の電話システムの組
み合わせに関係なく、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を目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、狭帯域音声信号を非線形処理して該狭帯域音声信号
より帯域が広い広帯域信号を生成し、前記狭帯域音声信
号に含まれていない低域信号または高域信号を前記広帯
域信号から抽出し、前記狭帯域音声信号と前記低域信号
または前記高域信号とを合成することを特徴とする。
は、狭帯域音声信号を非線形処理して該狭帯域音声信号
より帯域が広い広帯域信号を生成し、前記狭帯域音声信
号に含まれていない低域信号または高域信号を前記広帯
域信号から抽出し、前記狭帯域音声信号と前記低域信号
または前記高域信号とを合成することを特徴とする。
【０００５】請求項２に記載の発明は、狭帯域音声信号
を非線形処理して該狭帯域音声信号より帯域が広い広帯
域信号を生成し、前記狭帯域音声信号に含まれていない
低域信号および高域信号を前記広帯域信号から抽出し、
前記狭帯域音声信号と前記低域信号および前記高域信号
とを合成することを特徴とする。
を非線形処理して該狭帯域音声信号より帯域が広い広帯
域信号を生成し、前記狭帯域音声信号に含まれていない
低域信号および高域信号を前記広帯域信号から抽出し、
前記狭帯域音声信号と前記低域信号および前記高域信号
とを合成することを特徴とする。
【０００６】請求項３に記載の発明は、狭帯域音声信号
をスペクトル分析し、これにより得られた低域スペクト
ル成分を高域スペクトル成分とする信号を復元し、この
復元した信号を前記狭帯域音声信号と合成することを特
徴とする。
をスペクトル分析し、これにより得られた低域スペクト
ル成分を高域スペクトル成分とする信号を復元し、この
復元した信号を前記狭帯域音声信号と合成することを特
徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に
よる広帯域音声信号復元方法の手順を示すフロー図であ
る。なお、以下に説明する処理は、コンピュータにより
行われる。
施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に
よる広帯域音声信号復元方法の手順を示すフロー図であ
る。なお、以下に説明する処理は、コンピュータにより
行われる。
【０００８】この図において、処理１０１では、８ｋＨ
ｚサンプリングされた狭帯域音声信号が、８ｋＨｚサン
プリングから１６ｋサンプリングの音声信号にアップサ
ンプリングされ、これにより狭帯域音声信号より広帯域
の音声信号が得られる。
ｚサンプリングされた狭帯域音声信号が、８ｋＨｚサン
プリングから１６ｋサンプリングの音声信号にアップサ
ンプリングされ、これにより狭帯域音声信号より広帯域
の音声信号が得られる。
【０００９】処理１０２では、アップサンプリングされ
た音声信号が全波整流（非線形処理）され、音声の基本
周波数の高調波成分を含む等、狭帯域音声信号と相関が
高い広帯域音声信号が得られる。
た音声信号が全波整流（非線形処理）され、音声の基本
周波数の高調波成分を含む等、狭帯域音声信号と相関が
高い広帯域音声信号が得られる。
【００１０】処理１０３では、一定時間（１０〜２０ｍ
ｓｅｃ）が経過する毎に、全波整流された音声信号がＳ
ＴＦＴ（短時間フーリエ）分析され、以下の複素スペク
トルＳjが得られる。 Ｓj＝Ｘj＋ｉＹj 上記複素スペクトルＳjにおいて、添字ｊは周波数帯域
の番号を、Ｘjは実数部を、Ｙjは虚数部を各々表す。
ｓｅｃ）が経過する毎に、全波整流された音声信号がＳ
ＴＦＴ（短時間フーリエ）分析され、以下の複素スペク
トルＳjが得られる。 Ｓj＝Ｘj＋ｉＹj 上記複素スペクトルＳjにおいて、添字ｊは周波数帯域
の番号を、Ｘjは実数部を、Ｙjは虚数部を各々表す。
【００１１】処理１０４では、周波数領域におけるバン
ドパスフィルタリングが行われ、上記複素スペクトルＳ
jのうち、狭帯域音声信号に存在しない３００Ｈｚ以下
の複素スペクトル成分が取り出される。一方、６０Ｈｚ
以下の複素スペクトル成分が除去される。すなわち、処
理１０４では、狭帯域音声信号に含まれない低域信号
（６０〜３００Ｈｚ）の複素スペクトルが得られる。な
お、上記６０Ｈｚ以下の信号は、一般には音声信号には
含まれることがなく、かつ聴感上、耳障りなものとなる
ことが多いので、同信号の除去は重要である。処理１０
７では、バンドパスフィルタリングされた低域の複素ス
ペクトルに一定の倍率が乗算され、これにより、ゲイン
調整される。
ドパスフィルタリングが行われ、上記複素スペクトルＳ
jのうち、狭帯域音声信号に存在しない３００Ｈｚ以下
の複素スペクトル成分が取り出される。一方、６０Ｈｚ
以下の複素スペクトル成分が除去される。すなわち、処
理１０４では、狭帯域音声信号に含まれない低域信号
（６０〜３００Ｈｚ）の複素スペクトルが得られる。な
お、上記６０Ｈｚ以下の信号は、一般には音声信号には
含まれることがなく、かつ聴感上、耳障りなものとなる
ことが多いので、同信号の除去は重要である。処理１０
７では、バンドパスフィルタリングされた低域の複素ス
ペクトルに一定の倍率が乗算され、これにより、ゲイン
調整される。
【００１２】上記処理１０２〜１０４と並行して、処理
１０５では、一定時間（１０〜２０ｍｓｅｃ）経過する
毎に、アップサンプリングされた音声信号がＳＴＦＴ分
析され、以下の複素スペクトルＳj’が得られる。 Ｓj’＝Ｘj’＋ｉＹj’
１０５では、一定時間（１０〜２０ｍｓｅｃ）経過する
毎に、アップサンプリングされた音声信号がＳＴＦＴ分
析され、以下の複素スペクトルＳj’が得られる。 Ｓj’＝Ｘj’＋ｉＹj’
【００１３】処理１０６では、低域の周波数帯域の複素
スペクトルが、高域の周波数帯域の複素スペクトルとし
てコピーされる。例えば、１０番目から４０番目の複素
スペクトルが、１００番目から１３０番目の複素スペク
トルとして用いられる。また、他の部分の複素スペクト
ルとして、全て０が代入される。これにより、狭帯域音
声信号に含まれていない高域の複素スペクトルが得られ
る。処理１０８では、上記高域の複素スペクトルに一定
の倍率が乗算され、これによりゲイン調整される。
スペクトルが、高域の周波数帯域の複素スペクトルとし
てコピーされる。例えば、１０番目から４０番目の複素
スペクトルが、１００番目から１３０番目の複素スペク
トルとして用いられる。また、他の部分の複素スペクト
ルとして、全て０が代入される。これにより、狭帯域音
声信号に含まれていない高域の複素スペクトルが得られ
る。処理１０８では、上記高域の複素スペクトルに一定
の倍率が乗算され、これによりゲイン調整される。
【００１４】処理１０９では、処理１０７で得られた低
域の複素スペクトルと処理１０８で得られた高域の複素
スペクトルとがＳＴＦＴ合成される。これにより、狭帯
域音声信号に含まれていない低域および高域の音声信号
が得られる。
域の複素スペクトルと処理１０８で得られた高域の複素
スペクトルとがＳＴＦＴ合成される。これにより、狭帯
域音声信号に含まれていない低域および高域の音声信号
が得られる。
【００１５】処理１１０では、処理１０１でアップサン
プリングされた音声信号と、処理１０９でＳＴＦＴ合成
された音声信号とが加算される。これにより、狭帯域音
声信号に含まれていない低域および高域を有する擬似広
帯域音声信号が得られる。
プリングされた音声信号と、処理１０９でＳＴＦＴ合成
された音声信号とが加算される。これにより、狭帯域音
声信号に含まれていない低域および高域を有する擬似広
帯域音声信号が得られる。
【００１６】以上、本発明の実施形態を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述した
一実施形態による広帯域音声信号復元方法においては、
非線形処理として全波整流（処理１０２）を行う例を説
明したが、これに代えて他の非線形処理で行ってもよ
い。
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述した
一実施形態による広帯域音声信号復元方法においては、
非線形処理として全波整流（処理１０２）を行う例を説
明したが、これに代えて他の非線形処理で行ってもよ
い。
【００１７】また、上述した一実施形態による広帯域音
声信号復元方法においては、周波数領域でフィルタリン
グ処理（処理１０３、１０４）を行う例を説明したが、
同処理をＦＩＲフィルタリングまたはＩＩＲフィルタリ
ングにより行ってもよい。さらに、上述した一実施形態
による広帯域音声信号復元方法においては、高域の複素
スペクトルを処理１０５、１０６により生成する例を説
明したが、これらの処理に代えて処理１０２〜１０４に
より行ってもよい。この場合、処理１０４のバンドパス
フィルタリングに代えてハイパスフィルタリングを行う
ことが必要である。
声信号復元方法においては、周波数領域でフィルタリン
グ処理（処理１０３、１０４）を行う例を説明したが、
同処理をＦＩＲフィルタリングまたはＩＩＲフィルタリ
ングにより行ってもよい。さらに、上述した一実施形態
による広帯域音声信号復元方法においては、高域の複素
スペクトルを処理１０５、１０６により生成する例を説
明したが、これらの処理に代えて処理１０２〜１０４に
より行ってもよい。この場合、処理１０４のバンドパス
フィルタリングに代えてハイパスフィルタリングを行う
ことが必要である。
【００１８】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、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、非線形処理によって狭帯域音声信号には存在
しない音声信号の特徴を効率良く復元することができ
る。しかも、既存のシステムの一部の変更のみによっ
て、低コストで広帯域音声信号を扱うことが可能とな
る。
ば、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、非線形処理によって狭帯域音声信号には存在
しない音声信号の特徴を効率良く復元することができ
る。しかも、既存のシステムの一部の変更のみによっ
て、低コストで広帯域音声信号を扱うことが可能とな
る。
【図１】本発明の一実施形態による広帯域音声信号復元
方法の手順を示すフロー図である。
方法の手順を示すフロー図である。
１０１ アップサンプリング処理 １０２ 全波整流処理 １０３、１０５ ＳＴＦＴ分析処理 １０４ バンドパスフィルタリング処理 １０６ 高域生成処理 １０７、１０８ 乗算処理 １０９ ＳＴＦＴ合成処理 １１０ 加算処理
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｍ 1/00 Ｈ０４Ｍ 1/00 Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】 狭帯域音声信号を非線形処理して該狭帯
域音声信号より帯域が広い広帯域信号を生成し、 前記狭帯域音声信号に含まれていない低域信号または高
域信号を前記広帯域信号から抽出し、 前記狭帯域音声信号と前記低域信号または前記高域信号
とを合成することを特徴とする広帯域音声信号復元方
法。 - 【請求項２】 狭帯域音声信号を非線形処理して該狭帯
域音声信号より帯域が広い広帯域信号を生成し、 前記狭帯域音声信号に含まれていない低域信号および高
域信号を前記広帯域信号から抽出し、 前記狭帯域音声信号と前記低域信号および前記高域信号
とを合成することを特徴とする広帯域音声信号復元方
法。 - 【請求項３】 狭帯域音声信号をスペクトル分析し、こ
れにより得られた低域スペクトル成分を高域スペクトル
成分とする信号を復元し、この復元した信号を前記狭帯
域音声信号と合成することを特徴とする広帯域音声信号
復元方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24986395A JP3301473B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 広帯域音声信号復元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24986395A JP3301473B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 広帯域音声信号復元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0990992A true JPH0990992A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3301473B2 JP3301473B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=17199317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24986395A Expired - Lifetime JP3301473B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 広帯域音声信号復元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3301473B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-09-27 JP JP24986395A patent/JP3301473B2/ja not_active Expired - Lifetime
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