频带转换信号生成器和频带扩展装置的制作方法

专利名称：频带转换信号生成器和频带扩展装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及频带转换信号生成器和频带扩展装置，例如能应用于将 来自窄带电话机或交换机的语音信号宽带化的装置。
背景技术：
目前，正广泛使用各种网络进行语音通信。但是，由于以往的利用 一般公用网时期的习惯，电话语音通信一般被限制在被称作电话频带的300Hz至3.4kHz的频率内进行。可是，人所发出的语音也包含300Hz 以下、3.4kHz以上的成分，并且该成分也是与发声的个体特征有关的重 要部分，缺少该成分不仅缺少个体特征，也成为导致语音质量下降的一 个原因，所以希望利用包含该成分的语音进行的通话。可是，对一般公用网的交换机而言，有无法传输超出电话频带的语 音的问题。此外，即使在一般公用网以外，由于发送侧终端是基于该惯 例而设计的，所以也有无法传输超出电话频带的语音的问题。关于这个 问题，例如提出专利文献l所公开的技术。参照图2，对专利文献l所公开的技术进行说明。在图2中，首先， 向频带扩展装置10输入频率限定在300Hz至3.4kHz的窄带信号DC。在频带扩展装置10中，将窄带信号DC输入采样频率转换器11， 转换为转换了采样频率的转换原信号S。然后，将该转换原信号S分别 提供给高频信号生成器13、无声部信号生成器14、以及低频信号生成 器12。在低频信号生成器12中，使用转换原信号S，生成向低频侧(300Hz 以下)扩展的扩展信号(以下，称作合成低频信号)LS，在高频信号生 成器13中，使用转换原信号S，生成向高频侧(3.4 7kHz)扩展的扩展 信号(以下，称作合成高频信号)HS，在无声部信号生成器14中，使用转换原信号S，生成扩展了无声部分(在专利文献l中，为高频无声 部分)的扩展信号(以下，称作合成无声信号)US。然后，加法器15 将合成低频信号LS、合成高频信号HS和合成无声部信号US加到转换 原信号S上，生成频带扩展信号V。该频带扩展信号V，根据频带受限的窄带信号DC,连同所传输的 信号同时提供低频成分信号及高频成分信号，从而能听取具有与包含这 些成分的宽带信号相同的身临其境感的语音。此外，根据自相关函数，通过生成以该要扩展的低频的基本频率为 周期的基本周期波形来实现合成低频信号LS。此外，根据推定基本频 率和振幅的结果生成任意的音源波形，通过仅提取高频成分，来实现合 成高频信号HS。另外，在专利文献l中，从低频信号生成器12取得基 本周期波形和振幅，但是可以说用高频信号生成器13另外推定是同义 的。而且，合成无声部信号US，提取因半波整流处理而引起的折返变 形的高频成分，将无谐波构造的成分取出作高频用。专利文献l:日本特开平9-258787号爿>才艮可是，专利文献l所记载的以往技术由于施加人为波形，所以，因 与频带扩展前的信号的谐波构造及波形相位不一致，而产生身临其境感 不足的问题，因而作为生成与宽带信号相同语音的能力来说是不充分 的。发明内容因此，需要实现频带扩展的宽带信号为与初始信号相同的信号的频 带转换信号生成器和频带扩展装置。为了解决有关的课题，本发明的频带转换信号生成器将频带受限的 信号转换为包含该受限频带的信号，其特征在于，具有成分强调单元， 其仅强调所输入信号的频率成分中的l或多个特定频率成分；以及成分 提取单元，其从来自上述成分强调单元的输出信号中提取所需频带的信 号成分。本发明的频带扩展装置，特征在于，具有上述频带转换信号生成 器，其将频带受限的信号转换为包含该受限频带的信号；以及加法器， 其将频带受限的输入信号、与在该受限频带上形成的至少1以上的规定 信号成分相加。根据本发明的频带转换信号生成器和频带扩展装置，通过强调频带 受限的信号成分，能实现与初始信号相同的信号。


图1是表示实施方式1和2的频带扩展装置的内部结构的功能框图。图2是表示以往的频带扩展装置的内部结构的功能框图。图3是表示实施方式2的低频特性施加器的内部结构的功能框图。图4是表示实施方式3、 4、 12、 13的频带扩展装置的内部结构的 功能框图。图5是表示实施方式4的特性强调施加器的内部结构的功能框图。 图6是表示实施方式5和6的频带扩展装置的内部结构的功能框图。 图7是表示实施方式5的特性强调施加器的内部结构的功能框图。 图8是表示实施方式6的特性强调施加器的内部结构的功能框图。 图9是表示实施方式6的频率推定器的内部结构的功能框图。 图10是表示实施方式6的放大形状生成器的内部结构的功能框图。 图11是表示实施方式7的频带扩展装置的内部结构的功能框图。 图12是表示实施方式8的频带扩展装置的内部结构的功能框图。 图13是表示实施方式8的低频特性施加器的内部结构的功能框图。 图14是表示实施方式9的频带扩展装置的内部结构的功能框图。图15是表示实施方式9的特性强调施加器的内部结构的功能框图。图16是表示实施方式10和11的频带扩展装置的内部结构的功能 框图。图17是表示实施方式10的特性强调施加器的内部结构的功能才匡图。图18是表示实施方式11的特性强调施加器的内部结构的功能框图。图19是表示实施方式11的频率推定器的内部结构的功能框图。 图20是表示实施方式12的特性强调施加器的内部结构的功能框图。图21是表示实施方式12的频率推定器的内部结构的功能框图。 图22是表示实施方式13的放大形状生成器的内部结构的功能框图。图23是表示实施方式14的频带扩展装置的内部结构的功能框图。 图24是表示实施方式14的特性强调施加器的内部结构的功能框图。图25是表示实施方式14的频率推定器的内部结构的功能框图。 符号的说明。1000、 2000、 3000、 4000、 5000、 6000、 7000、 8000、 9000、 10000、 11000、 12000、 12200、 13000:频带扩展装置；16、 22、 72、 82:低频 特性施加器；17:低通滤波器；32、 42、 52、 62、 92、 102、 112、 122、 132、 142:特性强调施加器；11:采样频率转换器；13:高频信号生成 器；14;无声部信号生成器；15、 31:加法器；70:有音无音判定器； 23;特性强调施加器；24、 88:信号成分判断器；25;成分提取器；26;切 换器；27;特性非施加器；43、 53;频带放大器；44、 54、 94:成分度推定器；45、 55:放大形状存储器；46:输出存储器；56、 66、 106、 116、 126:频率推定器；65、 125、 145:放大形状生成器具体实施方式
(A)实施方式1以下，参照附图，说明本发明实施方式l的频带转换信号生成器和 频带扩展装置。以下，在实施方式1中，假定将特定时间(在实施方式1中，10ms) 成帧的语音帧(帧)为单位进行处理，但是不限定帧的时间长度。此外， 并不局限于在固定帧中的处理，在可变长度的帧中也可以对各抽样进行 处理。(A-l)实施方式l的结构图1是表示实施方式1的频带扩展装置1000的结构的功能框图。在图1中，对与上述的图2所示的结构相同或对应的构成要素附加 同一符号。在图1中，实施方式1的频带扩展装置1000构成为具有采样频率 转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、加法器15、低 频特性施加器16、以及低通滤波器17。在这里，采样频率转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成 器14、加法器15分别能应用专利文献1中记载的装置。其中，生成用 于生成频带扩展信号V的合成高频信号HS和合成无声信号US的方法 并不局限于专利文献l中记载的内容，也可以使用其他的已有方法。实施方式1的频带扩展装置1000，特征在于生成合成低频信号LS 的生成方法，与图2的以往结构的不同点在于，设置低频特性施加器16 和低通滤波器17。此外，实施方式1的频带扩展装置1000，虽然表示为设置高频信号生成器13和无声部信号生成器14的结构，但是也可以是只设置高频信 号生成器13或无声部信号生成器14中的任意一个的结构、或者高频信 号生成器13和无声部信号生成器14两个都不设置的结构。并且，在实 施方式1中，设高频信号生成器13和无声部信号生成器14为分别独立 生成合成高频信号和合成无声部信号的结构，进行说明。在图1中，低频特性施加器16接受由采样频率转换器11进行了采 样频率转换的转换原信号S，将低频特性施加信号LBS输出给低通滤波 器17 在低频特性施加器16的内部具有图1中未图示的特性强调施加 器，且该特性强调施加器的输入输出以及处理、与低频特性施加器16 的输入输出以及处理相同。低通滤波器17从低频特性施加器16接受低频特性施加信号LBS， 向加法器15输出合成低频信号LS。(A-2)实施方式l的动作下面，说明实施方式1的频带扩展装置1000的动作。在实施方式1 中，每向频带扩展装置1000输入1个语音帧，就执行以下的动作。向频带扩展装置1000输入窄带信号(数字信号)DC，该窄带信号 DC由采样频率转换器11转换为提高了采样频率的转换原信号S (例如 从8kHz转换为16 kHz )，并将该转换原信号S提供给加法器15、高频 信号生成器13、无声部信号生成器14和低频特性施加器16。在这里， 在实施方式1中，采样频率的转换，表示为从8kHz转换为16 kHz的 情形，但是只要是适合实际使用的语音的采样频率就可以，不特别限定 该采样频率的值。在低频特性施加器16中，如上所述，每输入1个语音帧，就^f吏转 换原信号S通过放大电路，该放大电路关于该所输入的转换原信号S对 任意频率进行放大，并将该放大结果作为低频特性施加信号LBS输出 给低通滤波器17。在窄带信号DC中，通常受限频带外侧的频带成分未被完全截止， 实际会残留有微弱的成分。因此，转换了采样频率的转换原信号S也具有该频带成分。由此，在实施方式1中，通过在低频特性施加器16中 强调该频率成分，来增强并输出低频频率成分。据此，能生成更具有身 临其境感的语音信号。这里，低频特性施加器16的放大电路可以应用 对预先决定的频率(在实施方式l中180Hz)的频率成分放大规定放大 量的放大电路，例如能应用将180至220Hz的频率范围放大6dB的放 大电路。此外，只要是能将特定频率的频率成分放大特定放大量的功能体即 可，不限定为放大电路，可以广泛应用其他方法。此外，能任意设定在 放大电路中进行放大的频率或放大量，并不局限于上述值。此外，在放 大电路中进行放大的频率成分可以不是l个，也可以对多个频率成分进 行放大。并且，在以下说明的实施方式中，只要未特别指出，就是设为 放大一个频率成分而进行说明的。在低通滤波器17中，输入低频特性施加信号LBS，提取比电话频 带频率更低的频率成分，并将所提取的低频成分作为合成低频信号LS 输出给加法器15。并且，在实施方式1中，表示了将低频特性施加器16和低通滤波 器17作为分立结构设置的情形，但是只要能构成同时实现放大低频频 率成分的功能、和提取低频频率成分的功能的滤波器，就可以把两者构 成为一个功能体。在高频信号生成器13中，从采样频率转换器11输入转换原信号S， 生成比受限频带的频率高的频率成分的信号，将合成高频信号HS输出 给加法器15。另外，由于高频信号生成器13中的合成高频信号HS的 生成方法可以使用已有技术，所以省略详细的功能说明。在无声部信号生成器14中，从采样频率转换器11输入转换原信号 S，将合成无声部信号US输出给加法器15。另外，由于无声部信号生 成器14中的合成无声部信号US的生成方法可以使用已有技术，所以省 略详细的功能说明。在加法器15中，输入合成低频信号LS、合成高频信号HS、合成无声部信号us、以及转换原信号s，把它们相加，并将相加结果作为 频带扩展信号v输出。此外，在加法器15中，在将4种信号相加时，也可以4吏用加权系 数相加。此外，在生成各种信号时产生延迟的情况下，加法器15在考 虑了该延迟的定时时刻对各种信号相加。这里的加权系数由"i殳计者任意 设定，以使输出的语音的质量变好。(A-3)实施方式l的效果如以上所述，根据实施方式l,由于在低频频带中，不施加合成的 信号而是增强低频的频带成分，所以与以往的施加基本频率波形的方法 相比，能减少因基本周期不匹配所引起的异常音感。此外，根据实施方式1，能消除在附加特定频率成分时所听取到的 低频不足感。当然，也能听取低频整体的扩展感。作为其结果，能提高 输出语音信号的音质。(B)实施方式2下面，参照图1和图3，说明本发明的实施方式2的频带转换信号 生成器和频带扩展装置。(B-l)实施方式2的结构实施方式2，低频特性施加器的结构与实施方式l的结构不同，此 外的构成要素与实施方式1相同或对应。因此，在实施方式2的说明中， 参照图1。此外，在实施方式2的说明中，用符号2000表示图1中的频 带扩展装置，用符号22表示低频特性施加器。此外，在实施方式2的 说明中，对低频特性施加器22的功能结构进行详细说明，对除此之外 的结构，表示图l所示的符号编号并省略详细的说明。图3是表示实施方式2的低频特性施加器22的内部结构的功能框 图。实施方式2的频带扩展装置2000也与实施方式1相同，每输入l 个语音帧就执行各功能。在图3中，实施方式2的低频特性施加器22构成为具有成分提 取器25、信号成分判断器24、切换器26、特性非施加器27、以及特性 施加强调器23。成分提取器25接受转换原信号S，将成分提取信号LPS输出给信 号成分判断器24。信号成分判断器24从成分提取器25接受成分提取信号LPS，把低 频判断信息LPJ输出给切换器26。切换器26接受转换原信号S和低频判断信息LPJ，并基于所接受 的低频判断信息LPJ,切换到低频特性施加器23或特性非施加器27， 输出转换原信号S。低频特性施加器23通过切换器26接受转换原信号S，将施加了后 述低频特性的信号作为低频特性施加信号LBS输出给低通滤波器17。特性非施加器27通过切换器26接受转换原信号S，将未施加后述 低频特性的信号作为低频特性施加信号LBS输出给低通滤波器17。(B-2)实施方式2的动作下面，对实施方式2的频带扩展装置2000的低频特性施加器22中 的动作进行说明。在成分提取器25中，输入转换原信号S，提取在信号成分判断器 24中使用的频率成分，并将该提取结果作为成分提取信号LPS输出给 信号成分判断器24。在这里，作为实施方式2中的该频率成分的提取方法，例如可以考 虑使用使规定频带(例如300Hz)通过的通过滤波器来提取的方法。能 根据信号成分判断器24中的成分判断来改变该提取的频率和滤波器， 例如，能使用以50Hz至300Hz作为通过频带的带通滤波器等。此外， 通过频带的频率范围也不限定为该值。此外，成分提取信号LPS，在实施方式2中，说明了由上述带通滤波器生成的信号，但是也可以是根据该生成的信号而求出的信号电平，只要是可在后述的信号成分判断器24中进行判断的信息即可，该信息 不作限定。在信号成分判断器24中，输入由成分提取器25提取的成分提取信 号LPS,判断是否存在足以使用低频特性施加器23来施加低频特性的 成分，并将该判断结果作为低频判断信息LPJ输出给切换器26。在这里，作为信号成分判断器24中的判断方法，例如有基于所输 入的成分提取信号的信号电平进行判断的方法，例如，将成分提取信号 LPS的信号电平为大于阈值-40dBmO的电平的情形判断为具有充分的 特性，将小于等于-40dBmO的电平的情形判断为没有充分的特性。其中，该语音电平的阈值并不局限于该值，可以静态地决定，也可 以动态地决定。此外，关于判断方法，也并不局限于基于成分提取信号 LPS整体信号电平大小的方法，也可以是基于成分提取信号LPS的一 部分频率强度的判断方法，例如有将成分提取信号LPS的200Hz处的 频率成分的强度与预先决定的阈值进行比较的方法等，该频率并不局限 于该值。切换器26从信号成分判断器24接受低频判断信息LPJ，基于该低 频判断信息LPJ,决定将所输入的转换原信号S输出给低频特性施加器 23还是输出给特性非施加器27，并切换输出目标。在实施方式2中，设当根据低频判断信息LPJ判断为具有充分的特 性的情况下，切换到低频特性施加器23，除此以外的情况下，切换到特 性非施加器27。切换器26，只要不影响本切换器26的功能，也可以由其它功能体 代行该切换器26的功能。在特性强调施加器23中，输入转换原信号S后，对该转换原信号S 的任意频率进行放大，并将放大后结果作为低频特性施加信号LBS输 出。对任意频率进行放大的方法，例如也可以与实施方式l的低频特性 施加器16相同，能应用对规定频率进行放大的放大滤波器。特性非施加器27，在输入转换原信号S后，将所输入的数据置换为 零并作为低频特性施加信号LBS输出。该特性非施加器27中的处理是 为避免虽然实施频带强调但却未看到频带扩展效果的情形、或者相反异 常音或噪声明显的状态而实施的处理。在这里，该特性非施加器27的 输出可以适应配置在后级的加法器15的动作来改变输出信号。例如， 可以把预先存储的背景噪声等作为该特性非施加器27的输出。此外， 在用加法器15相加各合成信号时，当可判断该低频特性施加器22的动 作来改变所乘以的加权系数时，可以去掉该特性非施加器27，直接输出 或者不输出转换原信号S。特性非施加器27和切换器26的功能也可以 在加法器15内部进行。在实施方式l中，在频带受限信号S中，通常受限频带外侧的频带 成分未被完全截止，实际会残留有微弱的成分，所以对该残存的成分进 行强调，但是，例如在相当于非有音部分的部分，很可能包含没必要强 调成分的成分。因此，在实施方式2中，当判断为无法充分获得实施方 式1的效果时，生成无音，从而不会使低频的频率成分产生异音。(B-3)实施方式2的效果如以上所述，才艮据实施方式2，利用低通滤波器和信号成分判断器 以及切换器，只在成分强调有效时，进行成分强调，从而能抑制因强调 没必要强调成分的成分而导致的异常音感。作为输出结果，由于不影响 附加低频成分的功能，所以也保持实施方式l的效果，其结果是，能进 一步提高输出信号的音质。(C)实施方式3下面，参照附图，说明本发明实施方式3的频带转换信号生成器和 频带扩展装置。(C-l)实施方式3的结构图4是表示实施方式3的频带扩展装置的结构的功能框图。在图4 中，对与上述的实施方式1和2的结构相同或对应的构成要素，付与相 同的符号。此外，实施方式3的频带扩展装置也与实施方式1和2相同，每输 入1个语音帧就执行处理。如图4所示，实施方式3的频带扩展装置3000至少具有采样频率 转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、加法器31和特 性强调施加器32。实施方式3的频带扩展装置3000与实施方式1以及2的结构不同， 不同点在于以下两点代替低频特性施加器22和低通滤波器17，配置 特性强调施加器32;以及加法器31的结构。加法器31接受转换原信号S、合成高频信号HS、合成无声部信号 US，并向特性强调施加器32输出相加合成信号MS。特性强调施加器32从加法器31接受相加合成信号MS，输出频带 扩展信号V。在实施方式3中，特性强调施加器32配置在加法器31之后，但是 只要能施加低频部分的特性，就不局限于配置在加法器31之后，也可 以配置在其它位置。例如，在采样频率转换器11之后或之前配置特性 强调施加器32。此外，在实施方式3中，表示了仅配置特性强调施加器32的例子， 但是也可以构成为在图4的特性强调施加器32的位置上配置在实施方 式2中说明的成分提取器25、信号成分判断器24、切换器26、特性非 施加器27和实施方式3中说明的特性强调施加器32。此外，在以后的 实施方式中，同样以仅配置了特性强调施加器的例子进行说明。(C-2)实施方式3的动作下面，说明实施方式3的频带扩展装置3000的动作。在加法器31中，在输入转换原信号S、合成高频信号HS和合成无 声部信号US后，将这3种信号相加，并将相加结果作为相加合成信号 MS输出。这里，在将3种信号相加时，也可以使用加权系数进行相加。这里 的加权系数可以由设计者任意设定，以使输出的语音的质量最佳。在特性强调施加器32中，在从加法器31输入了相加合成信号MS 后，就使相加合成信号MS通过能对转换原信号S进行任意频率放大的 放大电路，并将放大结果作为频带扩展信号V输出。该放大电路例如可 以是实施方式l中说明的放大电路，但是并不局限于该电路，只要能放 大预先决定的频率的频率成分，也可以使用其它方法。在实施方式3中， 设进行放大的频率为180Hz，但是并不局限于该值。在实施方式3中，由于能对所生成的波形整体施加低频部分的特性， 所以也可以省略低通滤波器的配置。此外，以往，在用加法器来合成各 频带时，在频域内，合成低频信号LS和转换原信号S、以及转换原信 号S和合成高频信号HS这2个部分邻接，但是在实施方式3中，由于 消除了其中的合成低频信号LS和转换原信号S的邻接，所以能减少因 合成时的相位偏移或构造不一致等所引起的发生在2信号之间的异常 音。此外，如上所述，实施方式3中所表示的特性强调施加器32，为施 加低频部分的特性的单元，只要最终频带扩展信号V是强调了低频部分 的信号即可。因此，特性强调施加器32的配置并不局限于配置在图4 的加法器31的后级，配置在其它位置，也能取得与实施方式3的效果 同等的效果。(C-3)实施方式3的效果如以上所述，根据实施方式3，由于不将低频特性施加器使用在合 成低频信号生成中，而对波形整体应用，从而能减少频域中信号重复的 部分，其结果是，能减少信号合成时容易发生的相位偏移等的异常音。 作为输出结果，由于不影响附加低频成分的功能，所以也保持在实施方 式1和2中获得的效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(D)实施方式4下面，参照图4和图5说明本发明实施方式4的频带转换信号生成器和频带扩展装置。(D)实施方式4的结构实施方式4的频带扩展装置4000与实施方式3的结构对应，特性 强调施加器42的功能结构与实施方式3不同。因此，对特性强调施加 器42的功能进行详细说明。图5是表示实施方式4的特性强调施加器42的结构的功能框图。这里，实施方式4的频带扩展装置4000也与实施方式1至3相同， 每输入1个语音帧就执行各功能。此外，实施方式4如实施方式3中所述，在加法器31之后配置特 性强调施加器42,但是也能在任意的位置上配置特性强调施加器42。 因此，特性强调施加器42也能配置在采样频率转换器11之前、或与高 频信号生成器13并列。如图5所示，实施方式4的特性强调施加器42构成为具有成分强 度推定器44、频带放大器43、放大形状存储器45、以及输出存储器46。成分强度推定器44从加法器31接受相加合成信号MS，并且从输 出存储器46接受输出成分信息MJ,向输出存储器46输出成分强调信 息NJ,并向频带放大器43输出强度推定信息LD。频带放大器43从加法器31接受相加合成信号MS,并且从成分强 度推定器44接受强度推定信息LD。此外，频带放大器43向放大形状 存储器45输出信号成分信息AJ，并且从放大形状存储器45接受放大 形状信息DA。此外，频带放大器43将处理结果作为频带扩展信号V 输出。输出存储器46从成分强度推定器44接受成分强度信息NJ,向成分 强度推定器44输出输出成分信息MJ。放大形状存储器45从频带放大器43接受放大形状请求信息AJ，向 频带放大器43输出放大形状信息DA。这里，所谓放大形状信息DA是用频带放大器43进行放大时所使用的放大形状，存储在放大形状存储 器45内部。该放大形状信息DA例如是放大滤波器的滤波器系数。该 系数是事先设定的频率、任意种类的滤波器系数群，各滤波器系数的放 大量设定不同值的放大量。(D-2)实施方式4的动作下面，说明实施方式4的频带扩展装置4000的特性强调施加器42 的动作。在输出存储器46中，如后所述，从成分强度推定器44接受成分强 度信息NJ,把该成分强度信息NJ存储到输出存储器46内部。此外， 在输出存储器46中，从所存储的成分强度信息NJ中，如后所述，将在 成分强度推定器44的处理中所使用的信息作为输出成分信息MJ，向成 分强度推定器44输出。这里，输出存储器46能存储的量，设计者可以 任意设定，但是在实施方式4中，设为30ms (3个语音帧)。在成分强度推定器44中，在输入了相加合成信号MS和输出成分 信息MJ后，就推定相加合成信号MS的原信号范围的信号成分强度、 和低频部分中的信号成分强度。这里，在实施方式4和以后的实施方式中，将低于300Hz的频带受 限的频率范围称作低频信号范围，将300Hz以上的、窄带信号所包含的 频率范围称作原信号范围。在实施方式4中，低频信号范围的信号成分强度表示为通过以 180Hz至220Hz作为通过频带的带通滤波器的信号的均方功率，原信号 范围的信号成分强度表示为通过以300Hz至340Hz作为通过频带的带 通滤波器的信号的均方功率。其中，带通滤波器的通过频带并不局限于上述的频率的范围。例如， 设低频信号范围的信号成分强度为低频整体的均方功率。此外，只要是 计算信号强度的方法，也可以使用其它尺度。在成分强度推定器44中，将信号成分强度与从输出存储器46作为输出成分信息MJ而得到的过去的信号成分强度进行比较，判断是否可 以进行强调和计算所需的放大量，并将判断结果和放大量作为强度推定 信息LD向频带放大器43输出。此外，在成分强度推定器44中，将相 加合成信号MS中的信号成分的强度作为原成分信息NJ向输出存储器 46输出。这里，成分强度推定器44进行的是否可以进行强调的判断，例如 将原帧中的原信号范围的成分强度与低频信号范围的成分强度的差大 于25dB、且进行强调的频率的频率成分的成分强度在过去2个语音帧 期间内为小于15dB的衰减量的情形判断为可强调状态，将除此之外的 情形判断为不能强调状态。其中，原帧的原信号范围的成分强度与低频信号范围的成分强度之 差不限于25dB，也可以是其它值。此外，关于低频信号范围的频率成 分的成分强度的衰减量、比较衰减量的期间(这里，为过去2个帧的期 间)，也并不局限于该值。此外，关于判定可强调状态、不可强调状态 的方法，也可以使用其它方法，但是必须能判定低频信号范围的成分中 是否有充分的频率成分。在成分强度推定器44中，当判断为可强调状态时，将上述原帧的 原信号范围的成分强度和进行强调的频率处的成分强度之差作为强度 推定信息LD输出。另一方面，当判断为不能强调状态时，将表示不强调的数据(例如 成分强度为零的数据)作为强度推定信息LD输出。在实施方式4中， 在不能强调状态下，不强调低频成分，但是也可以将该处理放大既定放 大量(例如6dB)。在以后的实施方式中，也能进行同样的处理。在频带放大器43中，在输入了强度推定信息LD和相加合成信号 MS后，从强度推定信息LD提取放大所需的增益，并向增幅放大存储 器45输出放大形状请求信息AJ。此外，在频带放大器43中，在从放大形状存储器45接受了放大 所需的放大形状信息DA后，基于该放大形状信息DA，放大相加合成信号MS，并输出频带扩展信号V。这里，作为放大形状请求信息AJ表示强调信号所需的放大量， 是与强度推定信息LD所包含的原信号范围的成分强度和低频信号成分 的强度之差成比例的信息。此外，放大形状信息DA例如是用于构筑放 大特定频率的放大电路所需的信息。例如是放大滤波器的滤波器系数 等。在放大形状存储器45中，在从频带放大器43输入了放大形状请 求信息AJ后，基于放大形状请求信息AJ，选择能放大所需量的放大形 状，向频带放大器43输出放大形状信息DA。这里，所谓放大形状存储器45内部所存储的放大形状，例如是放 大量为3dB、 6dB、 10 dB的放大滤波器的滤波器系数，这时的放大形 状信息DA是从上述放大滤波器的滤波器系数中选择的滤波器系数。其 中，由于该存储的放大形状只要是用频带放大器43来放大相加合成信 号MS所需的信息即可，所以并不局限于该滤波器系数。此外，存储的 放大量的种类并不局限于3种，此外，放大量的各值也不局限于该值。(D-2)实施方式4的效果如上所述，根据实施方式4，利用成分强度推定器和放大量存储器， 能适应所输入的信号的强度来改变放大量的大小，能插补低频的音量 感。此外，同样地作为输出结果，不影响附加低频成分的功能，所以也 保持实施方式1 3的效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(E)实施方式5下面，参照图6和图7说明本发明实施方式5的频带转换信号生成 器和频带扩展装置。(E-l)实施方式5的结构图6是表示实施方式5的频带扩展装置5000的结构的功能框图。 此外，实施方式5的频带扩展装置5000也与实施方式1~4相同，每输入个l语音帧就执行。如图6所示，实施方式5的频带扩展装置5000至少具有采样频率 转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、加法器31和特 性强调施加器52。此外，在图6中，关于与图1~图5中说明的结构相同或对应的 结构，付与相同的符号。实施方式5与实施方式1 ~ 4的不同点在于追加有成分检索信号 DS、和特性强调施加器52的结构以及特性强调施加器52的内部结构。 因此，对这些点的功能结构进行详细说明。频带扩展装置5000除了频带受限信号DC外，还接收成分检索信 号DS。该成分检索信号DS是为了检索输入到频带扩展装置5000的窄带 信号DC所包含的频率成分、或判断该信号是有音还是无音而使用的信 号。在实施方式5中，为了利用后述的特性强调施加器52内部的频率 推定器56,来推定输入到特性强调施加器52的相加合成信号MS的基 本频率而使用该成分检索信号DS。在实施方式5中，设成分检索信号DS是与转换原信号S相同的 信号，不过该成分检索信号DS只要与输入到特性强调施加器52的相加 合成信号MS对应的信号即可，例如可以使用频带受限信号DC等。此 外，这时在采样频率转换器11和加法器31等处产生处理延迟时，需要 在成分检索信号DS中考虑该延迟。图7是说明实施方式5的特性强调施加器52的功能的功能框图。如图7所示，实施方式5的特性强调施加器52至少具有输出存储 器46、频带;^大器53、成分强度推定器54、放大形状存储器55、以及 频率推定器56。此外，在实施方式5中，用配置了输出存储器46的结构进行说明，但是如果能用其他功能体代行该功能，也可以为去掉输出存储器46的结构。频率推定器56接受成分检索信号DS,输出信号周期信息EF。成分强度推定器54从加法器31接受相加合成信号MS、从输出 存储器46接受输出成分信息MJ,从频率推定器56接受信号周期信息 EF,向频带放大器53输出强度推定信息LD，向输出存储器46输出成 分强度信息NJ。频带放大器53从成分强度推定器54接受强度推定信息LD,从 频率推定器56接受信号周期信息EF，从加法器31接受转换原信号S, 从放大形状存储器55接受放大形状信息DA，输出放大形状请求信息 AJ和频带扩展信号V。放大形状存储器55从频带放大器53接受放大形状请求信息AJ， 向频带放大器53输出放大形状信息DA。在实施方式5中，放大形状信息DA例如是放大滤波器的系数。 在放大形状存储器55中，相对于1个频率，具有表示任意放大量的放 大滤波器系数群，该滤波器系数群按照任意频率的种类存储。(E-2)实施方式5的动作下面，说明实施方式5的频带扩展装置5000的特性强调施加器52 的动作。在特性强调施加器52中，从加法器31输入相加合成信号MS和 成分检索信号DS后，在进行了后述处理的基础上，生成频带扩展信号 V,输出频带扩展信号V。该成分检索信号DS如上所述，是与频带受 限信号对应的信号，例如是转换原信号S。下面，说明特性强调施加器52的内部的动作。在频率推定器56中，在输入了成分检索信号DS后，根据该成分 检索信号DS来推定相加合成信号MS的基本频率，并将该基本频率作为信号周期信息EF输出给成分强度推定器54和频带放大器53。频率推定器56只要能以足以选择后述放大形状存储器55所包含 的频率种类的分辨率输出频率就可以。在实施方式5中，例如在300Hz 至900Hz的区间内准备任意数量的滤波器组，向滤波器组输入成分检索 信号DS，选择滤波器组的输出结果中极大值的2个滤波器，将该滤波 器组的频率差视为本帧的频率。其中，上述滤波器组的区间并不局限于 该值。此外，只要能输出足以选择后述放大形状存储器55所包含的频 率种类的分辨率的频率，并不局限于该方法。成分强度推定器54进行与实施方式4中说明的成分强度推定器 44基本相同的动作，但是不同点在于，将低频信号范围中的成分推定设 为信号周期信息EF所包含的基本频率值附近的成分。频带放大器53进行与实施方式4中说明的频带放大器43基本相 同的动作，但是不同点在于输入信号周期信息EF、和放大形状请求信 息AJ的内容。在实施方式4的放大形状请求信息AJ中，仅表示放大 所需的增益，但是实施方式5的放大形状请求信息AJ在放大所需的增 益的基础上，还包含进行放大的频率。该进行放大的频率，是从信号周 期信息EF中提取的进行放大的基本频率。在放大形状存储器55中，从所输入的放大形状请求信息AJ提取 进行放大的频率和放大量(增益)，从预先存储的放大形状中选择最适 合的形状，并作为放大形状信息DA输出给频带放大器53。实施方式4的放大形状存储器45只选择放大量，但是实施方式5 的放大形状存储器55在放大量的基础上还选择放大频率。放大形状存储器55所存储的放大形状例如存储放大频率为80Hz、 160 Hz、 240 Hz，各自放大量为3dB、 6 dB、 10 dB的放大滤波器的滤 波器系数。其中，放大频率的值、放大量的值并不局限于该值，此外， 放大频率的种类以及放大量的种类也不局限于3种。(E-3)实施方式5的效果如上所述，根据实施方式5，设能在放大时的放大量的基础上，还 选择频率，从而能实施适合所输入的信号的放大，能听取低频部分的扩 展感。此外，同样地，由于作为输出结果不影响附加低频成分的功能， 所以也保持实施方式1~4的效果，其结果是，能进一步提高输出信号 的音质。(F)实施方式6下面，参照附图，说明本发明实施方式6的频带转换信号生成器和 频带扩展装置。(F-l)实施方式6的结构实施方式6的频带扩展装置6000与图6所示的实施方式5的结构 对应，所以在实施方式6中也使用图6进行说明。并且，实施方式6的 频带扩展装置6000也每输入1个语音帧就执行各功能。实施方式6，与实施方式5的不同点在于特性强调施加器62的内 部结构。因此，以下，对特性强调施加器62的结构进行详细说明。图8是表示实施方式6的特性强调施加器62的内部结构的功能框 图。如图8所示，实施方式6的特性强调施加器62构成为至少具有输 出存储器46、频带放大器53、成分强度推定器54、放大形状存储器65、 以及频率推定器66。特性强调施加器62与实施方式5中说明的特性强调施加器52内 部结构不同，但却进行同样的输入输出。因此，关于成分检索信号DS， 也同样地，在实施方式6中例如设为转换原信号S。图9是表示频率推定器66的内部结构的功能框图，频率推定器 66具有频率构造推定器67和周期推定器68。频率构造推定器67接受成分检索信号DS，向周期推定器68输出 频率构造序列FF。周期推定器68从频率构造推定器67接受频率构造序列FF，输出信号周期信息EF。返回图8，频率推定器66接受成分检索信号DS，向成分强度推 定器54和频带放大器53输出信号周期信息EF。放大形状生成器65从频带放大器53接受放大形状请求信息AJ， 向频带放大器53输出放大形状信息DA。图10是表示实施方式6的放大形状生成器65的内部结构的功能 框图，实施方式6的放大形状生成器65具有信息提取部149和放大滤 波器生成部148。(F-2)实施方式6的动作下面，说明实施方式6的频带扩展装置6000的特性强调施加器62 的动作。并且，以下，以与实施方式1~5的动作的不同之处为中心进 行说明。在频率推定器66中，输入了成分检索信号DS后，利用后述方法， 推定所输入的相加合成信号MS的基本频率，并将所推定的基本频率作 为信号周期信息EF输出给成分强度推定器54和频带放大器53。在放大形状生成器65中，输入包含由成分强度推定器54生成的 强度推定信息LD、和由频率推定器66生成的信号周期信息EF的放大 形状请求信息AJ。然后，在放大形状生成器65的信息提取部149,从放大形状请求 信息AJ中提取要进行放大的频率即放大频率NF、和成分强度差NA。 然后，向放大滤波器生成部148输入放大频率NF和成分强度差NA， 在放大滤波器生成部148中，生成与信号强度差NA成比例的、以放大 频率NF为最大放大量的放大滤波器，该放大滤波器作为放大形状信息 DA，向频带放大器53输出。这时，放大形状的放大量，在放大形状生成器65内部准备与任意 数量的种类相当的放大量的大小，基于信号强度差NA，选择使用最近的放大量。在实施方式6中，在放大形状生成器65中准备了有限个放大量， 但是也能指定任意的放大量。实施方式6中的放大形状信息DA，例如 可以是该放大滤波器的滤波器系数，只要能唯一地决定放大形状并不限 定信息的种类。此外，例如以从信号周期信息EF提取的基本频率作中心，将具 有前后10Hz的通过频带的带通滤波器和放大器(都未图示)组合来制 作放大滤波器。该带通滤波器，例如可以利用文献三谷政昭著的"数 字滤波器设计"、昭晃堂、1987年、p.l39 p. 142中记载的方法，将截 止频率为10Hz的低通滤波器转换为上述的带通滤波器。其中，低通滤 波器的截止频率和带通滤波器的通过频带并不局限于该值。此外，可以 基于所输入的放大量来决定放大器的放大量。其中，放大滤波器并不局 限于上述的带通滤波器和放大器的组合方法，只要能放大所指定的频 率，也可以使用组合其他滤波器的方法或放大特定频率的放大滤波器 等。下面，说明频率推定器66的动作。向频率推定器66输入成分检 索信号DS，由频率构造推定器67来推定成分检索信号DS的信号频率 构造。这里，频率构造的推定在实施方式6中使用众所周知的傅立叶转 换，将所输入的信号转换为频率序列，取得该语音帧中的频率构造。其 中，该频率构造的推定方法只要能判明输入信号的频率构造的方法即 可，并不局限于利用傅立叶转换的方法。然后，将所推定的频率构造作为频率构造序列FF向周期推定器 68输出。周期推定器68，在从频率构造推定器67输入了频率构造序列FF 后，根据该频率构造序列FF来推定基本频率，并将该基本频率作为信 号周期信息EF输出。这里，基本频率的推定方法，例如计算频率构造序列FF的自相关函数、将该自相关函数为极大的延迟量推定为基本频率。其中，基本 频率的推定方法并不局限于此，也可以使用其它众所周知的推定方法。例如，也可以根据频率构造序列FF的斜率来判定频率构造序列FF的 极大，将频率构造序列FF为极大时的最小值、或任意2个极大之间的 长度作为基本频率。(F-3)实施方式6的效果如以上所述，才艮据实施方式6，关于进行放大时的频率，能随时设 定任意频率，此外，关于放大量也能选择任意数，因此可以根据所输入 的信号实施适当的放大，能听取低频部分的扩展感。此外，同样地作为 输出结果，实施方式6由于不影响附加低频成分的功能，所以也保持实 施方式1 5的效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(G)实施方式7下面，参照

本发明实施方式7的频带转换信号生成器和频 带扩展装置。(G-l)实施方式7的结构图11是表示实施方式7的频带扩展装置7000的结构的功能框图。 在图11中，关于与实施方式1~6中说明过的构成要素和承担相同动作 的功能体，付与和图1~图9中所示的符合相同的符号。此外，实施方 式7的频带扩展装置7000也每输入1个语音帧就执行各功能。如图11所示，实施方式7的频带扩展装置7000至少具有采样频 率转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、低频特性施 加器72、低通滤波器17、加法器15、有音无音判定器70和切换器73。实施方式7的频带扩展装置7000与实施方式1 ~ 6的不同点在于 配置了有音无音判定器70;以及切换器73的结构。有音无音判定器70接受成分检索信号DS，向切换器73输出有音 无音判定信息VJ。在实施方式7中，对设有音无音判定器70，是以1个语音帧为单位进行有音无音判定的单元进行说明的，但是该判定间隔 不作特别限定，例如也可以对各样本或每隔任意时间判定有音无音。此外，设有音无音判定器70为频带扩展装置7000内部的独立的 功能体，但是也可以使接受有音无音判定信息VJ的功能体(在实施方 式7中为切换器73)内部具有该功能。在以后的实施方式中，把有音无 音判定器70作为独立的功能体处理。切换器73接受转换原信号S和有音无音判定信息VJ，基于有音 无音判定信息VJ,对下述情形进行切换向低频特性施加器72输出转 换原信号S;或直接向加法器15输出。此外，关于切换器73的配置，如图11所示构造为独立的功能体， 但是只要能带来与实施方式7相同的效果，并不局限于图ll的结构， 也可以在其它功能体(例如加法器15 )的内部实现该切换器73的功能。(G-2)实施方式7的动作下面，说明实施方式7的频带扩展装置7000的动作。并且，以下， 以与实施方式1~6的不同之处为中心进行说明。在有音无音判定器70中，在输入了成分检索信号DS后，判定成 分检索信号DS是有音或是无音，并将该判定结果作为有音无音判定信 息VJ向切换器73输出。这里，有音无音的判定方法，例如将所输入的语音帧区间中的众 所周知的均方功率超过预先决定的阈值的情形判定为有音，把阈值以下 的情形判定为无音。并且，有音无音判断方法除该方法以外，也可以使 用众所周知的方法，只要能判定有音无音并不不局限于该方法。如上所 述，在实施方式7中，以l个语音帧为单位实施有音无音的判定，但是 并不局限于该判定间隔，可以按每个样本执行，也可以每隔任意的固定 或可变的时间执行。此外，有音无音判定器70输出的有音无音判定信息VJ，可以使 用表示有效或无效的标志，或者可以使用在有音无音判定器70中的判定中所使用的指标(在实施方式7中，为均方功率)的值。在切换器73中，如果判定来自有音无音判定器70的有音无音信 息VJ为有音，则将转换原信号S切换给低频特性施加器72，如果有音 无音信息VJ不是这样，就把转换原信号S切换给加法器15，向加法器 15输出。利用该切换器73的动作，在无音时不实施低频特性的施加。(G-3)实施方式7的效果根据实施方式7，通过判定有音无音，由于只在需要时使低频特性 施加器工作，所以能抑制装置的处理量，此外，由于能停止没必要放大 的无音部分的放大，所以能提高输出信号的语音质量。此外，同样地作 为输出结果，不影响附加低频成分的功能，所以也保持其它实施方式的 效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(H)实施方式8下面，参照附图，说明本发明实施方式8的频带转换信号生成器和 频带扩展装置。(H-l)实施方式8的结构图12是表示实施方式8的频带扩展装置8000的结构的功能框图。 在图12中，关于与在实施方式1~7中说明过的构成要素和承担相同动 作的功能体，付与和图1~图ll所示的符号相同的符号.此外，实施方 式8的频带扩展装置8000也每输入1个语音帧就执行各功能。如图12所示，实施方式8的频带扩展装置8000构成为至少具有 采样频率转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、低频 特性施加器82、低通滤波器17、加法器15、有音无音判定器70。实施方式8的频带扩展装置8000与实施方式1 ~ 7的不同点在于 低频特性施加器82的功能结构。低频特性施加器82从采样频率转换器11接受转换原信号S，从 有音无音判定器70接受有音无音判定信息VJ，向低通滤波器17输出低频特性施加信号LBS。图13是表示实施方式8的低频特性施加器82的内部结构的功能 框图。如图13所示，实施方式8的低频特性施加器82具有成分提取器 25、信号成分判断器88、切换器26、特性非施加器27、以及特性强调 施加器23。信号成分判断器88接受由成分提取器25提取的成分提取信号 LPS,并且从有音无音判定器70接受有音无音判定信息VJ，向切换器 26输出低频判断信息LPJ。(H-2)实施方式8的动作下面，说明实施方式8的频带扩展装置8000的低频特性施加器82 中的动作。关于实施方式8的动作，以与实施方式1~7的不同之处为 中心进行说明。在低频特性施加器82中，输入转换原信号S和有音无音判定信息 VJ,生成施加了后述的低频特性的信号，并将该信号作为低频特性施加 信号LBS输出。下面，说明低频特性施加器82内部的动作。在信号成分判断器88中，输入来自成分提取器25的成分提取信 号LPS和来自有音无音判定器70的有音无音判定信息VJ。这时，当有音无音判定信息VJ是有音时，信号成分判断器88进 行与实施方式2中说明过的处理相同的处理，向切换器26输出低频判 断信息LPJ。另一方面，当有音无音判定信息VJ是无音时，判断为低频成分 中没有有效的成分，将使切换器向特性非施加器27切换的信息作为低 频判断信息LPJ向切换器26输出。在实施方式8中，设信号成分判断器88在低频成分中存在有效成 分、并且有音无音判定信息VJ是有音的情况下，将切换器26向特性强调施加器23切换，但是也可以根据设计者的判断，设为在低频成分中 存在有效成分时、或有音无音判定信息VJ是有音时，将切换器26向特 性强调施加器23切换的方式。(H-3)实施方式8的效果如上所述，根据实施方式8，对低频特性施加器应用判定有音无音 的结果，从而能抑制在无音部分的处理量。此外，因为实施低频成分的 有效性的判断和该有音无音的判断，能够进行放大，所以能实施更高精 度的低频特性的施加。结果是，能提高输出信号的语音质量。此外，同 样作为输出结果，不影响附加低频成分的功能，所以也保持其它实施方 式的效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(I)实施方式9下面，参照附图，说明本发明实施方式9的频带转换信号生成器和 频带扩展装置。(1-1)实施方式9的结构图14是表示实施方式9的频带扩展装置卯OO的结构的功能框图。 在图14中，关于具有与实施方式1~8相同功能的构成要素，付与和图 1-13所示的符号相同的符号。此外，实施方式9也每输入1个语音帧， 执行各功能。如图14所示，实施方式9的频带扩展装置9000构成为具有采样 频率转换器11、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、加法器21、 以及有音无音判定器70、特性强调施加器92。实施方式9，频带扩展装置9000的特性强调施加器92的功能与 实施方式1~8的不同。特性强调施加器92从加法器21接受相加合成信号MS，从有音 无音判定器70接受有音无音判定信息VJ，输出频带扩展信号V。特性强调施加器92与实施方式3中说明过的特性强调施加器32置，并不局限于配置在实施方式9所示的加法器 21之后。例如，也可以配置在采样频率转换器ll之前或之后。在实施 方式9中，以配置在加法器21之后的例子进行说明。图15是表示实施方式9的特性强调施加器92的内部结构的功能框图。如图15所示，特性强调施加器92构成为具有输出存储器46、成 分强度推定器94、频带放大器43、以及放大形状存储器45。成分强度推定器94接受相加合成信号MS、输出成分信息MJ和 有音无音判定信息VJ，向输出存储器46输出成分强度信息NJ，另夕卜， 向频带放大器43输出强度推定信息LD。在实施方式9的特性强调施加器92中，并不局限于上述的结构， 例如也可以采用如实施方式7中说明的低频特性施加器72和切换器73 的组合、实施方式8中说明的低频特性施加器82的结构。(1-2)实施方式9的动作下面，说明实施方式9的频带扩展装置9000的动作。并且，关于 实施方式9的动作，以与其它实施方式的不同之处为中心进行说明。在特性强调施加器92中，从加法器21输入相加合成信号MS， 并且从有音无音判定器70输入有音无音判定信息VJ。这里，当有音无音判定信息VJ是有音时，通过特性强调施加器 92的内部的处理，执行施加低频特性的处理，并将该执行结果作为频带 扩展信号V输出。特性强调施加器92如上所述，并不局限于配置在加法器21之后， 但是需要输入施加低频特性的信号和有音无音判定信息VJ。特性强调 施加器92的内部处理，只要能施加低频特性，能利用任意结构实现， 不过要构成为执行例如如图14那样处理。在图15中，特性强调施加器92进行与实施方式4的特性强调施加器42基本相同的动作，但是成分强度推定器94的动作不同。在成分强度推定器94中，输入相加合成信号MS、有音无音判定 信息VJ和输出成分信息MJ。这时，在成分强度推定器94中，如果有音无音判定信息VJ是有 音，就与实施方式4的成分强度推定器44相同地，进行根据相加合成 信号MS和输出成分信息MJ来判定低频成分中是否有要强调的成分的 处理、和推定放大量的处理，并输出强度推定信息LD。另一方面，在成分强度推定器94中，如果有音无音判定信息VJ 是无音，就判断为低频成分中没有有效的成分，将表示不进行强调的数 据或既定的放大量作为强度推定信息LD向频带放大器43输出。(1-3)实施方式9的效果如上所述，根据实施方式9，通过应用判定有音无音的结果，能抑 制无音部分的处理量，能抑制非有效的部分的放大。此外，由于能停止 没必要放大的无音部分的放大，所以能提高输出信号的语音质量。此外， 同样地，作为输出结果，不影响附加低频成分的功能，所以也保持其它 实施方式的效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(J)实施方式10下面，参照

本发明实施方式10的频带转换信号生成器和 频带扩展装置。(J-l)实施方式10的结构图16是表示实施方式10的频带扩展装置10000的结构的功能框图。 在图16中，关于具有与实施方式1~9相同的功能的构成要素，付与和 图1~15所示的符号相同的符号。此外，实施方式10的频带扩展装置 10000每输入l个语音帧，执行各功能。如图16所示，实施方式10的频带扩展装置10000构成为具有釆 样频率转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、加法器21、有音无音判定器70、以及特性强调施加器102。实施方式10的频带扩展装置10000与实施方式1~9的不同点在 于特性强调施加器102的功能；和特性强调施加器102的内部结构即 频率推定器106的功能。特性强调施加器102接受相加合成信号MS和成分检索信号DS， 并从有音无音判定器70接受有音无音判定信息VJ，输出频带扩展信号 V。图17是表示特性强调施加器102的内部结构的功能框图，特性强 调施加器102构成为具有输出存储器46、频率推定器106、成分强度推 定器54、频带放大器43、以及放大形状存储器55。频率推定器106接受相加合成信号MS和有音无音判定信息VJ， 向成分强度推定器54和频带放大器43输出信号周期信息EF。(J-2)实施方式10的动作下面，关于实施方式10的频带扩展装置10000的特性强调施加器 102的动作，以与实施方式1~9的不同之处为中心进行说明。在特性强调施加器102中，输入相加合成信号MS、成分检索信 号DS和有音无音判定信息VJ。这里，在特性强调施加器102中，当有音无音判定信息VJ是有 音时，通过实施方式5中说明的特性强调施加器102的内部的处理，执 行施加低频特性的处理，并将该执行结果作为频带扩展信号V输出。另一方面，在特性强调施加器102中，当有音无音判定信息VJ 是无音时，判断为没有足以向所输入的相加合成信号MS施加低频特性 的特性，不施加低频特性。下面，说明特性强调施加器102的内部动作。实施方式10与实施 方式1~9的不同点在于，频率选择器106的动作。在频率推定器106中，输入成分检索信号DS和有音无音判定信 息VJ。这时，在频率推定器106中，当有音无音判定信息VJ为有音时， 与实施方式5相同地，求得基本频率，并将该处理结果作为信号周期信 息EF向成分强度推定器54和频带放大器43输出。此外，在频率推定器106中，当有音无音判定信息VJ为无音时， 判断为没有进行强调的成分，将强调无效的信息作为信号周期信息EF 向成分强度推定器54和频带放大器43输出。作为该强调无效的信息，例如可以设定基本频率为0或比300Hz 更大的值。这时，在成分强度推定器54中，在接受该值的信号周期信 息EF时，判定为不能放大状态。其中，无效信息的输出方法并不局限 于该方法，也可以简单地输出表示无效的标志。(J-3)实施方式10的效果如上所述，根据实施方式IO,通过判断信号的有音无音，能不放大 不要放大的无音成分，所以能防止对无音成分进行频带扩展时所产生的 异常音。此外，根据实施方式IO，选择放大时的放大量、频率，实施适合 于所输入的信号的放大，不损害听取低频部分的扩展感的功能，所以保 持实施方式1~9的效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(K)实施方式ll下面，参照附图，说明本发明实施方式11的频带转换信号生成器 和频带扩展装置。(K-l)实施方式ll的结构实施方式11的频带扩展装置11000与图16所示的实施方式10的 结构相同或对应，所以使用图16进行说明。实施方式11与实施方式10的不同点在于特性强调施加器112 的功能；以及频率推定器116的功能及内部结构。以下，以与实施方式 1~10的结构不同的功能为中心进行说明。图18是表示实施方式11的特性强调施加器112的结构的功能框 图。此外，图19是表示频率推定器116的内部结构的功能框图。频率推定器116的内部的周期推定器118，从频率构造推定器67 接受频率构造序列FF，并且接受有音无音判定信息VJ，输出信号周期 信息EF。(K-2)实施方式11的动作下面，关于实施方式11的频带扩展装置11000的特性强调施加器 112中的动作，以与实施方式1~10的不同之处为中心进行说明。实施方式ll的动作与实施方式6基本相同，不过频率推定器112 内部的周期推定器118的动作与实施方式1 ~ 10的动作不同。在周期推定器118中，从频率构造推定器67输入频率构造序列 FF,并且从有音无音判定器70输入有音无音判定信息VJ。这里，与实施方式6的频率构造推定器67相同地，当有音无音判 定信息VJ是有音时，与实施方式6的周期推定器58相同地，根据频率 构造序列FF来推定基本频率，并输出信号周期信息EF。另一方面，当有音无音判定信息VJ是无音时，将表示低频成分 无效的(例如基本频率的值为0)信息、或者既定的基本频率(例如 180Hz)作为信号周期信息EF输出。在实施方式ll中，用周期推定器118接受有音无音判定信息VJ, 执行有音无音的处理，但是也可以用频率构造推定器接受并实施相应的 处理。作为信号周期信息EF输出0时，当成分强度推定器54接受了该 信息时，判定为不可强调状态。(K-3)实施方式11的效果如以上所述，根据实施方式ll,通过应用有音无音判定的结果，在 适合于放大时实施放大，所以能听取低频成分的扩展感。此外，根据实施方式ll，同样地，作为输出结果，不影响附加低 频成分的功能，所以也保持实施方式1~10的效果，其结果是，能进一 步提高输出信号的音质。(L)实施方式12下面，参照附图，说明本发明实施方式12的频带转换信号生成器 和频带扩展装置。(L-l)实施方式12的结构实施方式12的频带扩展装置12000与图4所示的结构相同或对应， 所以使用图4进行说明。图20是表示实施方式12的特性强调施加器122的内部结构的功 能框图。图21是表示特性强调施加器122内部的频率推定器126的结构的 功能框图。关于具有与实施方式i ll相同功能的结构，付与和图1~图19 相同的符号编号。此外，实施方式12的频带扩展装置12000也以每输 入1个语音帧各功能体就进行工作的情形来说明。接下来，关于实施方式12的频带扩展装置12000的特性强调施加 器122中的结构，以和实施方式1~11的不同之处为中心进行说明。在实施方式12中，与实施方式1~11不同之处在于特性强调施 加器122的频率推定器126的结构、以及频率推定器126内部追加有频 率平滑化器129。在实施方式12中，以在特性强调施加器122内部配置放大形状生成器65的例子进行说明，不过该放大形状生成器65也可以使用实施方 式5的放大形状存储器55。频率推定器126接受成分检索信号DS，向频带放大器53输出平 滑化信号周期信息SEF。下面，说明频率推定器126的内部结构。频率推定器126构成为 具有频率构造推定器67、周期推定器68、以及频率平滑化器129。频率平滑化器129接受信号周期信息EF，向频带放大器53输出 平滑化信号周期信息SEF。(L-2)实施方式12的动作下面，关于实施方式12的频带扩展装置12000的特性强调施加器 122的动作，以与实施方式1~11的不同之处为中心进行说明。实施方式12与其它实施方式的不同点在于，频率推定器126内部 的频率平滑化器129的处理。以下，说明频率平滑化器129的处理。在频率平滑化器129中，从周期推定器68输入信号周期信息EF。 在频率平滑化器129中，从信号周期信息EF中提取由周期推定器68 推定的基本频率，并对所提取的基本频率进行平滑化处理。这里，所说的实施方式12的平滑化处理，是为了提高在每l个语 音帧中输出的基本频率的连续性而进行的处理。在实施方式12中，以 按照存在于当前帧内部的各样本改变其基本频率的方式进行动作。例如，设当前语音帧中的基本频率为fb时的第n样本的基本频率 f (n)由下式提供。<formula>formula see original document page 39</formula>f(O)是之前的帧的最后样本的平滑化基本频率。此外，设oc-0.9、 P=0.1，但是并不局限于该值。此外，在实施方式12中，输出逐个样本地平滑化后的基本频率，不过该平滑化的间隔，例如也可以设为以每l/4帧等任意间隔、可变的 间隔输出平滑化后的基本频率。其中，该平滑化处理并不局限于上述的 处理，例如也可以是线性地改变频率的方法。(L-3)实施方式12的效果如上所述，根据实施方式12,通过对基本频率应用平滑化处理，能 抑制基本频率瞬时变动，能抑制突发的异常音。此外，同样地作为输出 结果，由于不影响附加低频成分的功能，所以也保持实施方式1~11的 效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(M)实施方式13下面，参照附图，说明本发明实施方式13的频带转换信号生成器 和频带扩展装置。(M-l)实施方式13的结构由于实施方式13的频带扩展装置122000与图4所示的结构相同或 对应，所以^^用图4进行说明。此外，由于实施方式13的特性强调施 加器142与图8所示的结构相同或对应，所以使用图8进行说明。并且，关于具有与实施方式1~12相同功能的结构，付与图1~ 图21所示的符号编号进行表示。此外，也以实施方式13的频带扩展装 置12200每输入1个语音帧各功能体就进行动作的情形进行说明。实施方式13与其它实施方式的不同点在于，频带扩展装置12200 的放大形状生成器145的动作。图22是表示实施方式13的放大形状生成器145的内部结构的功 能框图。如图22所示，实施方式13的特性强调施加器142构成为具有信 息提取部149、频率平滑化器129、以及放大滤波器生成部148。在实施方式13中，以应用于放大形状生成器145的例子表示，但是也能应用于实施方式5和9所示的放大形状存储器55中。在实施方 式13中，以在实施方式6的放大形状生成器65中应用了频率平滑化器 129的放大形状生成器145为例，进行说明。在放大形状生成器145中新追加有频率平滑化器129。该频率平滑化器129是与实施方式12中说明的频率平滑化器相同 的功能体，在实施方式13中，接受放大频率NF,输出平滑化放大频率 SF。(M-2)实施方式13的动作下面，关于实施方式13的频带扩展装置12200的特性强调施加器 142的动作，以与实施方式1~12的不同之处为中心进行"i兌明。将由信息提取部149提取的放大频率NF输入频率平滑化器129。在频率平滑化器129中，与实施方式12相同地，对所输入的放大 频率NF实施与上述相同的平滑化处理，并向处理放大滤波器生成部148 输出。该频率的平滑化处理，按各样本改变放大频率，生成平滑化放大 频率SF。因此，按各样本向放大滤波器生成部148输出平滑化放大频 率SF。其中，平滑化处理的间隔可以不是各样本，也可以是每l/4语音 帧或可变间隔等，不限定该间隔。在放大滤波器生成部148中，每次输入平滑化放大频率SF，就生 成放大滤波器，并输出放大形状信息DA。因此，在实施方式13中能够 按照每个样本输出放大形状信息DA。(M-3)实施方式13的效果如以上所述，根据实施方式13，通过对放大频率应用平滑化处理， 能对放大滤波器特性提供连续性，能进行更自然的特性施加。此外，由 于不影响抑制基本频率瞬时变动的功能、附加低频成分的功能，所以也 保持实施方式1 ~ 12的效果，其结果是，能进一步提高输出信号的音质。(N)实施方式14下面，参照附图，说明本发明实施方式14的频带转换信号生成器 和频带扩展装置。(N-l)实施方式14的结构图23是表示实施方式14的频带扩展装置13000的结构的功能框图。 如图23所示，实施方式14的频带扩展装置13000构成为具有采样频率 转换器ll、高频信号生成器13、无声部信号生成器14、加法器21、有 音无音判定器70、以及特性强调施加器132。此外，图24是表示实施方式14的特性强调施加器132的内部结 构的功能框图。如图24所示，实施方式14的特性强调施加器132构成 为具有输出存储器46、成分强度推定器44、频带放大器53、放大形状 生成器65、以及频率推定器136。图25是表示实施方式14的频率推定器136的内部结构的功能框 图。如图25所示，实施方式14的频率推定器136构成为具有频率构造 推定器67、频率平滑化器129、以及周期推定器118。在图23~图25中，关于具有与实施方式1~13相同功能的构成 要素，付与和图1~22所示的符号相同的符号。此外，实施方式14的 频带扩展装置13000也每输入1语音帧时各功能体进行动作的情形进行 说明。并且，在实施方式14中，以将频率平滑化器129如实施方式12 那样配置在周期推定器116内部的例子进行说明，但是也可以如实施方 式13那样配置在放大形状生成器65内部，也可以在双方配置。(N-2)实施方式14的动作下面，关于实施方式14的频带扩展装置13000的特性强调施加器 132中的动作，以与实施方式1~13的不同之处为中心进行说明。实施方式14与其它实施方式的不同点在于，特性强调施加器132内部的频率推定器136的内部动作。如实施方式11中说明的那样，在实施方式14中，利用频率构造 推定器67和周期推定器118,生成考虑了有音无音的基本频率的信息亦 即信号周期信息EF。利用频率平滑化器129，对该基本频率信息实施频率的平滑化， 生成平滑化后的基本频率的信息。这时，当在无音时从周期推定器118输出无效频率信息的情况下， 例如，可以视为输出了与之前的基本频率相同的频率，实施平滑化。其 中，该无音时的处理并不局限于此，例如，也可以预先设定既定频率， 进行使输出频率接近该既定频率的处理，并不局限于该方法。(N-3)实施方式14的效果如以上所述，根据实施方式14，通过对基本频率同时应用平滑化处 理和有音无音判定，能在抑制基本频率瞬时变动的同时，抑制由于强调 无音成分而导致的噪声或异常音。此外，根据实施方式14，同样地，作为输出结果，不影响附加低 频成分的功能，所以也保持实施方式1~13的效果，其结果是，能进一 步提高输出信号的音质。(O)其他实施方式在实施方式1~14中，在实施方式3~6和实施方式9~14中所示 的特性强调施加器也可以由实施方式2中说明的成分提取器、信号成分 判断器、特性非施加器、以及该特性强调施加器构成。在实施方式1 14中，在频带扩展的方法中，说明了生成合成高 频信号HS和合成无声部信号US这2个合成信号，并与转换原信号S 相加的例子，但是为了进行相加而生成的其它频带的合成信号数并不局 限于2个，可以比它多，也可以比它少。在实施方式1~14中，以施加低频特性的情形进行说明，但是也可以指定任意的频带。此外，在实施方式1 14中，作为处理的结果， 表示了生成比电话频带更小的频率成分的例子，但是该输出结果的频率 成分既可以比电话频带更大，也可以在电话频带的范围内。本发明中的信号以语音信号为前提进行了说明，但是也能适应其 他周期信号，例如图像信号等。在实施方式1~14中，设各构成要素为硬件进行了说明，但是也 可以由软件实现各构成要素的功能。此夕卜，在实施方式1~14的说明中， 说明了将本发明应用到 一般的公共网的情形，但是本发明也能应用于公 共网以外的网络。
权利要求
1.一种频带转换信号生成器，将频带受限的信号转换为包含该受限频带的信号，其特征在于，具有成分强调单元，其仅强调所输入的信号的频率成分中的1个或多个特定频率成分；以及成分提取单元，其从来自上述成分强调单元的输出信号中提取所需频带的信号成分。
2. 根据权利要求l所述的频带转换信号生成器，其特征在于 上述成分强调单元具有强调适当性判断部，其提取各特定频率成分，对上述所提取的各特 定频率成分，判断表示是需要强调的频率成分还是不需要强调的频率成 分的强调适当性；以及强调执行部，其当由上述强调适当性判断部判断为强调适当时，对 各特定频率成分进行强调，当判断为强调不适当时，设各特定频率成分 无效。
3. 根据权利要求l所述的频带转换信号生成器，其特征在于 上述成分强调单元取入频带受限的输入信号。
4. 根据权利要求l所述的频带转换信号生成器，其特征在于上述成分强调单元取入合成信号，该合成信号包含频带受限的输入 信号、和在其受限频带上形成的至少1以上的规定的信号成分。
5. 根据权利要求l所述的频带转换信号生成器，其特征在于 上述成分强调单元具有成分强度推定部，其推定各特定频率成分的成分强度；以及频带增益部，其当基于来自上述成分强度推定部的强度推定信息判 断为可以对各特定频率成分进行强调时，根据与上述强度推定信息对应 的增益信息，向各特定频率成分提供增益。
6. 根据权利要求5所述的频带转换信号生成器，其特征在于 上述成分强调单元具有频率推定部，该频率推定部推定所取入的信号的基本频率成分；上述成分强度推定部推定由上述频率推定部所推定的频率成分的 成分强度；上述频带增益部也向由上述频率推定部所推定的频率提供规定的增益。
7. 根据权利要求6所述的频带转换信号生成器，其特征在于上述频率推定部推定推定对象信号的频率构造，并基于该推定的频 率构造来推定基本频率成分。
8. 根据权利要求l所述的频带转换信号生成器，其特征在于上述成分强调单元具有频率平滑化部，该频率平滑部使所推定的基 本频率在时域中连续跳跃。
9. 根据权利要求1所述的频带转换信号生成器，其特征在于 输入到上述成分强调单元的信号至少存在2个。
10. 根据权利要求l所述的频带转换信号生成器，其特征在于具有有音无音判定单元，其判定所输入的信号的有音无音；上述成分强调单元，当由上述有音无音判定单元判定为所输入的信 号有音时，强调上述特定频率成分。
11. 一种频带扩展装置，其特征在于， 具有权利要求1所述的频带转换信号生成器，其将频带受限的信号转换 为包含该受限频带的信号；以及加法器，其将上述频带受限的输入信号与在该受限频带上形成的至 少1个规定信号成分相加。
12. 根据权利要求ll所述的频带扩展装置，其特征在于上述频带转换信号生成器取入上述输入信号，输出转换后的信号；上述加法器将从上述频带转换信号生成器输出的信号与上述输入 信号相加。
13. 根据权利要求ll所述的频带扩展装置，其特征在于上述频带转换信号生成器取入从上述加法器输出的信号，输出转换 后的信号。
全文摘要
本发明提供一种频带转换信号生成器，该频带转换信号生成器具有低频特性施加器(16)，其作为仅强调所输入的信号的频率成分中的1个或多个特定频率成分的成分强调单元；以及低通滤波器(17)，其作为从来自低频特性施加器(16)的输出信号中提取所需频带的信号成分的成分提取单元。频带扩展装置(1000)具有上述频带转换信号生成器；以及加法器(15)，其将频带受限的输入信号与在其受限频带上生成的至少1个规定的信号成分相加。
文档编号G10L21/04GK101331541SQ20068004674
公开日2008年12月24日 申请日期2006年10月31日 优先权日2005年12月16日
发明者田代厚史 申请人:冲电气工业株式会社