专利名称：语音频带扩展装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及语音频带(speech band)扩展装置，其可适用于例如对 来自窄带电话机或交换机的语音信号进行宽带化的装置。
背景技术：
当前，正广泛使用各种网络来进行电话等的语音通信。但是，根据 利用现有公共网的时期的习惯，电话语音通信一般被限制为称为电话频 带的300Hz至3.4kHz的频率。但是，在人所发出的声音中也含有300Hz 以下的低频成分和3.4kHz以上的高频成分，并且这些低频成分和高频成 分也是涉及发声的个体特征的重要成分。另外，对于高龄者而言，如果 缺少这些低频成分和高频成分，则不仅会缺乏个体特征，而且会导致语 音的识别性降低，因此希望利用包含这些成分的语音来进行通话。但是，对于普通的公共网中的交换机而言，无法传送超出电话频带 的语音。针对这一点，在专利文献1中，提出了扩展语音频带的频带扩 展器。使用图2对专利文献1所述的频带扩展器的手法进行说明。频率限 定为300Hz到3.4kHz的窄带语音信号(数字信号)DC被输入到频带扩 展器10。由采样频率转换器11将该窄带语音信号DC转换为提高了采样 频率的转换原信号S (例如8kHz到16kHz)，使用该转换原信号S，在低 频信号生成器12、高频信号生成器13、无声部信号生成器14中，分别 生成扩展到低频侧(300Hz以下)的扩展信号(合成低频信号)LS、扩 展到高频侧(3.4 7kHz)的扩展信号(合成高频信号)HS、扩展了无声 部分的扩展信号(合成无声信号)US，通过在加法器15中与上述转换原 信号S相加而生成频带扩展信号V。该频带扩展信号V与所传送的信号一起提供根据被频带限制的窄带
语音信号DC生成的低频成分信号和高频成分信号等，从而能够听到与 含有这些各成分的宽带信号同样的有现场感的语音。专利文献1:日本特开平9一2587S7号公报但是，在专利文献1的频带扩展方法中，由于新生成的成分信号的 频率成分和原信号的频率成分不同，因此如果不考虑新生成的成分信号 和所传送来的信号之间的相位关系而简单地进行相加合成时，则最终生 成的宽带语音信号与本来的宽带语音信号相比，将成为听起来感觉不自 然的语音信号。因此，需要在频带扩展后可实现听起来感觉自然的语音信号的语音 频带扩展装置。发明内容为了解决上述课题，本发明的语音频带扩展装置具有根据原语音信 号生成扩展语音信号的扩展语音生成单元，该扩展语音信号含有该原语 音信号所不具备的频带，该语音频带扩展装置的特征在于，该语音频带 扩展装置具有定时偏移(timing shift)检测单元，其检测上述原语音信号和上述扩展语音信号之间的定时偏移；调节单元，其根据所检测出的 定吋偏移来调节上述原语音信号和/或上述扩展语音信号的定时；以及合 成单元，其合成定时调节后的上述原语音信号和上述扩展语音信号。根据本发明的语音频带扩展装置，对于原语音信号和频带与该原语 音信号的频带不同的扩展语音信号，在使它们定时一致之后，将它们合 成，从而在频带扩展后可实现听起来感觉自然的语音信号。
图1是表示第一实施方式的语音频带扩展装置的结构的框图。图2是表示现有的频带扩展器的结构的框图。图3是表示第一实施方式的调节加法器的具体结构的框图。图4是表示第一实施方式的低频调节加法器的具体结构的框图。图5是第一实施方式的低频调节加法器内的调节器的处理的说明图。图6是表示第二实施方式的低频调节加法器的具体结构的框图。 图7是表示第三实施方式的低频调节加法器的具体结构的框图。 图8是表示第四实施方式的低频调节加法器的具体结构的框图。图9是表示第五实施方式的调节加法器的具体结构的框图。 图10是表示第五实施方式的低频调节器的具体结构的框图。标号说明11采样频率转换器；12低频信号生成器；13高频信号生成器；14 无声部信号生成器；20调节加法器；21低频调节加法器；22高频调节加 法器；23无声部调节加法器；31、 32零交叉检测器；33、 i33延迟检测 器；34、 42、 134、 135调节器；35加法电路；41相关计算器；43周期 检测器；51低频调节器；52高频调节器；53无声部调节器；54合成加 法器；IOO语音频带扩展装置。
具体实施方式
(A)第一实施方式 下面，参照附图对本发明涉及的语音频带扩展装置的第一实施方式 进行说明。图1是表示第一实施方式的语音频带扩展装置100的结构的框图， 对与上述现有方式的图2中相同的、对应的部分附加相同标号来进行表 示。在图1中，第一实施方式的语音频带扩展装置ioo具有采样频率转换器11、低频信号生成器12、高频信号生成器13、无声部信号生成器 14以及调节加法器20。这里，采样频率转换器11、低频信号生成器12、高频信号生成器13、 以及无声部信号生成器14分别与专利文献1中记载的装置相同。但是， 用于生成频带扩展信号V的合成低频信号LS、合成高频信号HS、合成 无声信号US的生成方法并不限于专利文献1中记载的方式，还可以采用 其它现有方法。 在该第一实施方式中，假设以统一了特定时间(例如10ms)的语音 帧(帧)为单位来进行处理，但没有限制帧的时间长度。并且，不限于 以固定的帧来进行处理,，也可以是长度可变的帧。代替图2中加法器15而设置的调节加法器20,将合成低频信号LS、 合成高频信号HS、合成无声信号US相对于频率转换原信号S调节定时， 并将调节后的各信号相加，在调节定时的方面该调节加法器20不同于加 法器15。图3是表示第一实施方式的调节加法器20的具体结构的框图。在图 3中，第一实施方式的调节加法器20具有低频调节加法器21、高频调节 加法器22和无声部调节加法器23。低频调节加法器21针对频率转换原信号S和从低频信号生成器12 输出的合成低频信号LS，使它们的定时一致后将它们相加，高频调节加 法器22针对低频调节加法器21的输出信号(低频扩展信号LV)和从高 频信号生成器13输出的合成高频信号HS，使它们的定时一致后将它们 相加，无声部调节加法器23针对高频调节加法器22的输出信号(高频 扩展信号HV)和从无声部信号生成器14输出的合成无声信号US，使它 们的定时一致后将它们相加。在图3中，示出了以低频调节加法器21、高频调节加法器22、无声 部调节加法器23的顺序进行纵联连接的方式，但这些三个调节加法器的 纵联连接顺序不限于图3的方式而可以任意选定。低频调节加法器21、高频调节加法器22和无声部调节加法器23具 有相同的结构。图4是表示低频调节加法器21的具体结构的框图，而高 频调节加法器22和无声部调节加法器23也具有相同的结构。低频调节加法器21具有两个零交叉检测器31、 32、延迟检测器33、 调节器34以及加法电路35。第一零交叉检测器31用于检测频率转换原信号S中的零交叉(0 cross)的定时，向延迟检测器33输出原零交叉信息SZ。对频率转换原 信号S的零交叉进行检测的零交叉检测器31，也可以与其它的高频调节 加法器22和无声部调节加法器23共用。
第二零交叉检测器32用于检测合成低频信号LS中的零交叉(0 cross)的定时，向延迟检测器23输出低频零交叉信息LZ。延迟检测器33根据原零交叉信息SZ和低频零交叉信息LZ，向调节 器34输出合成低频信号LS的延迟信息LD。另外，合成低频信号LS的 相位例如受到由低频信号生成器12进行的处理的影响等而从频率转换原 信号S的相位偏移。调节器34用于向加法电路35输出使合成低频信号LS延迟由延迟信 息LD指示的部分而得到的调节低频信号LA。加法电路35对频率转换原信号S和调节低频信号LA进行相加，与 频率转换原信号S进行比较，输出使低频部分扩展后的低频扩展信号LV。高频调节加法器22和无声部调节加法器23也具有与低频调节加法 器21相同的具体结构。高频调节加法器22代替低频调节加法器21中的 两种输入信号S、 LS而被输入了信号LV、 HS，输出高频扩展信号HV。 另外，无声部调节加法器23代替低频调节加法器21中的两种输入信号S、 LS而被输入了信号HV、 US，.输出无声部扩展信号UY (与频带扩展信 号V相同)。下面，对低频调节加法器21的动作进行详细说明。在低频调节加法 器21中，每当输入了一个语音帧时，各部分如下进行动作。在第一零交叉检测器31中，计算出所输入的频率转换原信号S发生 零交叉的时刻和此时刻的斜率，向延迟检测器33输出由零交叉时刻和斜 率构成的零交叉信息SZ。关于零交叉的检测，例如，将当前时刻的采样 值和前一时刻的采样值的积成为负数的时刻设为零交叉时刻。另外，关 于斜率，例如，如果零交叉时刻的采样值为正数则判断为正斜率，如果 为负数则判断为负斜率。其中，零交叉的检测、斜率的判定方法不限于 这种方法。另外，为了提高零交叉时刻的检测精度，也可以在零交叉检 测器21内部，对于被判定信号(这里为频率转换原信号S)，在判定前生 成应用了公知的直流成分的去除方法和噪音去除方法的被检测信号，对 该被检测信号进行零交叉检测。在第二零交叉检测器32中，代替输入到第1零交叉检测器31的频 率转换原信号S而被输入了合成低频信号LS，代替原零交叉信息SZ而输出低频零交叉信息LZ，除此之外的动作与第一零交叉检测器31的动 作相同，所以省略详细说明。延迟检测器33被输入根据频率转换原信号S求出的零交叉信息SZ 和根据合成低频信号LS求出的低频零交叉信息LZ，计算出合成低频信 号LS相对于频率转换原信号S的延迟时间，将其作为延迟信息LD而输 出到调节器35。关于延迟时间，例如是原零交叉信息SZ和低频零交叉 信息LZ之间的、在帧内最初检测出的具有正斜率的零交叉时刻的时间 差，但不限于该方法中，也可以是帧内的根据低频零交叉信息LZ求出的 零交叉时刻、和与所述根据低频零交叉信息LZ求出的零交叉时刻最接近 的根据原零交叉信息SZ求出的零交叉时刻之间的时间差。但是，延迟时 间需要将原零交叉信息SZ的零交叉时刻设为基准时刻。在该第一实施方 式中，容许的延迟时间为一3ms到3ms之间，在产生超过该范围的延迟 时间的情况下，将延迟时间设为0ms。另外，该规则可以根据设计者所 要求的性能而任意设定。所谓延迟时间为Oms是指，视为没有延迟来进 行处理。调节器34从延迟检测器33接收低频延迟信息LD,从该低频延迟信 息中提取延迟时间，对合成低频信号LS附加延迟时间部分的延迟，将调 节为使双方的零交叉时刻成为同一时刻的信号作为调节信号LA而输出 到加法电路35。此时，例如如下述那样调节由于延迟时间附加而在帧内产生的信号 的过量或不足。使用图5来说明由于延迟时间的附加，调节信号LA相对于合成低 频信号LS超前的情况。图5示出了一个帧内的延迟附加前的合成低频信 号LS、对该信号附加了延迟量D后的延迟附加信号LS1、后述的补偿信 号的不足的插值信号LS2、和调节后的低频调节信号LA。这里，延迟量D与附加负延迟的情况相当。此时，由于延迟时间附 加，语音帧内的最晚侧的信号产生不足。此时，首先计算出该延迟附加 信号LS1的最晚端的信号波形的周期LT。关于周期LT的计算，例如可 以使用公知的自相关函数，此处不限定周期计算方法。根据该周期LT， 将延迟附加信号LS 1的与从最晚端到最早侧的一个周期部分相当的信号 波形在最新侧的位置上复制1个周期LT，作为插值信号LS2，将插值信 号LS2中的与信号波形的不足部分对应的部分ES和延迟附加信号LSI 结合，生成低频调节信号LA。在第一实施方式中，将该周期LT设为3ms到6ms。延迟量最大为 3ms，因此只要确保最早的一个周期部分，就可以补偿不足部分。这里， 如果是延迟量比周期LT大的情况，则为了补偿不足部分可将要确保的信 号长度确保为两个周期部分，并且不限定该插值信号LS2的确定方法， 可以由设计者适当确定。另外，在确保插值信号LS2时，也可以使用超过一个周期LT的期 间(例如，最晚的4ms期间)的信号，将对超过一个周期区间的部分和 延迟附加信号LSI分别加权叠加的结果作为低频调节信号LA。该叠加时 的权重比率合计为100%，并且可以使权值是使延迟附加信号LSI随着 时刻经过单调地向插值信号LS2移动的权值。另外，计算周期LT时所需的信号也可以确保为图示信号以上。另外， 关于帧的最早侧部分，也可以同样地将信号和前一帧的信号进行叠加加 权。在由于延迟时间的附加而使调节信号LA比合成低频信号LS延迟的 情况下(附加了正延迟的情况下)、即在帧内的最早侧的信号不足的情况 下，也能够与调节信号LA比合成低频信号LS超前的情况同样地进行调 节，将过去的信号保持特定时间(第一实施方式中为3ms以上)，能够对 不足部分补偿所保持的紧挨着的过去信号，进行叠加并加权。在加法电路35中，对频率转换原信号S和低频调节信号LA进行相 加，生成低频扩展信号LV。此时，对频率转换原信号S和低频调节信号 LA进行加权并相加，关于该加权的权重，可以使用第一实施方式的频带 扩展方法表示的每个成分的相加比率。关于高频调节加法器22和无声部调节加法器23，虽然输入输出信 号不同，但也与低频调节加法器21同样动作。
根据上述第一实施方式，通过使零交叉点位置一致，能够使各成分 扩展信号的相位与原信号的相位对应，能够抑制由成分扩展信号的相位 偏移等引起的信号相加时的异常音。其结果，能够提高输出语音信号(频 带扩展信号)的音质。(B)第二实施方式下面，参照附图对本发明涉及的语音频带扩展装置的第二实施方式 进行详细说明。与第一实施方式相同，第二实施方式的语音频带扩展装置也具有釆样频率转换器ll、低频信号生成器12、高频信号生成器13、无声部信号 生成器14以及调节加法器20 (参照图1)，调节加法器20具有低频调节 加法器21、高频调节加法器22以及无声部调节加法器23 (参照图3)。在第二实施方式中，低频调节加法器21、高频调节加法器22和无 声部调节加法器23的具体结构与第一实施方式不同。图6是表示第二实施方式的低频调节加法器21的具体结构的框图， 对与第一实施方式涉及的图4相同的、对应的部分附加相同的对应标号 来进行表示。在第二实施方式中，被提供来自第一零交叉检测器31的零交叉信息 SZ和来自第二零交叉检测器32的低频零交叉信息LZ的延迟检测器133, 与第一实施方式的延迟检测器33不同，与低频延迟信息LD —起输出原 延迟信息SD。与第一实施方式相同，第二实施方式中的调节器134也被输入合成 低频信号LS和低频延迟信息LD，被附加了在低频延迟信号LD中包含 的延迟后，输出调节低频信号LA。其中，在该第二实施方式中，调节器 134仅与正方向的延迟对应，这一方面不同于第一实施方式的调节器34。在第二实施方式中新设置的调节器135的结构与调节器134的结构 大致相同，被输入频率转换原信号S和原延迟信息SD，而输出对频率转 换原信号S附加了原延迟信息SD所规定的延迟的原调节信号SA。在第二实施方式中，高频调节加法器22和无声部调节加法器23的 具体结构也与低频调节加法器21的具体结构相同。
以下，对作为第二实施方式的特征的延迟检测器133、调节器134、 调节器135的动作进行说明。延迟检测器133与第一实施方式的延迟检测器33同样地，使用所输 入的原零交叉信息SZ和低频零交叉信息LZ来计算出以原零交叉信息SZ 为基准的延迟时间。其中，延迟检测器133与第一实施方式的延迟检测 器33的不同之处在于，计算出的延迟时间如果为正延迟时间，则对低频 延迟信息LD插入该延迟时间，并且对原延迟信息SD插入0延迟时间， 另一方面，如果所计算出的延迟时间为负延迟时间，则对低频延迟信息 LD插入0延迟时间，对原延迟信息SD插入将该延迟时间的符号变反后 的时间。调节器134与第一实施方式的调节器34同样地，对合成低频信号 LS附加在所输入的低频延迟信息LD中插入的延迟时间部分的延迟。这 里，在调节信号的处理中，仅反映了正延迟的方面，与第一实施方式的 调节器34不同。另外，在第一实施方式中，在低频延迟信息中插入的延 迟时间为正负双方的值，因此也必须能够在正负两个方向上调节信号， 但在第二实施方式中，由于仅考虑正方向的延迟即可，无需应对负方向 的延迟，从而相应地降低了处理的复杂程度。关于调节器135，也代替合成低频信号LS而使用频率转换原信号S, 代替低频延迟信号LD而使用原延迟信息SD，与调节器134同样地动作， 此时仅处理正延迟。另外，这里虽然仅处理正延迟，但也可以仅处理负 延迟。根据第二实施方式，能够获得与第一实施方式相同的效果，并且进 一步还能获得以下效果。通过导入两个调节器，从而减少了基于延迟量符号的判定，并且縮 小了调节处理功能，从而消除了处理的复杂性，并削减了处理量，从而 能够使装置规模减小。(C)第三实施方式下面，参照附图对本发明涉及的语音频带扩展装置的第三实施方式 进行详细说明。 与第一实施方式同样，第三实施方式的语音频带扩展装置也具有采 样频率转换器ll、低频信号生成器12、高频信号生成器13、无声部信号生成器14以及调节加法器20 (参照图1)，调节加法器20具有低频调节 加法器21、高频调节加法器22以及无声部调节加法器23 (参照图3)。在第三实施方式中，低频调节加法器21、高频调节加法器22和无 声部调节加法器23的具体结构与第一实施方式不同。图7是表示第三实施方式的低频调节加法器21的具体结构的框图， 对与第一实施方式涉及的图4相同的、对应的部分附加相同的、对应标 号来进行表示。在第三实施方式中，低频调节加法器21具有相关计算器41、调节 器42以及加法电路35。并且，高频调节加法器22和无声部调节加法器 23也与低频调节加法器21同样地具有图7所示的结构。相关计算器41是代替第一实施方式的零交叉检测器31、 32和延迟 检测器33而设置的装置，用于获得频率转换原信号S和由低频信号生成 器13生成的合成低频信号LS之间的相关信息(低频相关信息)LC而输 出到调节器42。该第三实施方式的调节器42根据低频相关信息LC和合成低频信号 LS，向加法电路35输出实施了定时调节的低频调节信号LA。下面，对相关计算器41和调节器42的功能、动作进行更加具体的 说明。相关计算器41对每个帧计算出频率转换原信号S与合成低频信号 LS之间的互相关函数，计算出使互相关值为最大的延迟量。gp，求出当 使合成低频信号LS延迟时使相关性成为最高的延迟时间。将该延迟时间 作为低频相关信息LC而输出到调节器42。另外，如果必要，则也可以将用于计算互相关函数的过去的转换原 信号S、和过去的合成低频信号LS确保一定时间部分(例如，过去的10ms 部分)。在上述互相关的运算的情况下，可以仅附加正延迟，在所述相关计 算器41中，求出使延迟的合成低频信号LS相对频率转换原信号S的互 相关值成为极大的延迟量，并且求出该互相关中的极大值、频率转换原信号S相对合成低频信号LS的互相关值的极大值、以及取得该极大值的 延迟量，通过比较该两个极大值而求出是正延迟还是负延迟。即，在前 者的以频率转换原信号S为基准的互相关值的极大值比后者的以合成低 频信号LS为基准的互相关值的极大值大的情况下，视为正延迟，而在以 合成低频信号LS为基准的互相关值的极大值比以转换原信号S为基准的 互相关值的极大值大的情况下，视为负延迟。另外，在第三实施方式(图7)中，如第一实施方式那样，以使用 一个调节器对信号进行调节的例子进行了说明，但也可以如第二实施方 式那样配置两个调节器来调节信号。在调节器42中，接收合成低频信号LS和低频相关信息LC，根据低 频相关信息LC来使合成低频信号LS延迟，输出低频调节信号LA。关 于向合成低频信号LS附加延迟的方法，与第一实施方式的调节器24的 方法相同。通过第三实施方式也能够获得与第一实施方式相同的定时调节的效 果，进而根据第三实施方式进一步起到以下效果。通过导入相关计算器，可将延迟量确定为准确的唯一值，还提高了 求出延迟量的精度，从而能够期待进一步提高所输出的语音质量。另外， 与第一、第二实施方式相比，能够节省两个零交叉检测器和一个延迟检 测器，从而能够縮小装置结构规模。 (D)第四实施方式下面，参照附图对本发明涉及的语音频带扩展装置的第四实施方式 进行详细说明。与第三实施方式相比，在第四实施方式的语音频带扩展装置中，低 频调节加法器21、高频调节加法器22和无声部调节加法器23的内部构 成有所不同。图8是表示第四实施方式的低频调节加法器21的具体结构的框图， 对与第三实施方式涉及的图7相同的、对应的部分附加相同的、对应标 号来进行表示。另外，高频调节加法器22和无声部调节加法器23也与
低频调节加法器21同样地具有图8所示的构成。第四实施方式的低频调节加法器21除了相关计算器41、调节器42 和加法电路35以外，还具有周期检测器43。并且，由于设置了周期检测 器43,相关计算器41的功能也与第三实施方式有所不同。周期检测器43接收频率转换原信号S，计算出该信号的波形周期后 将其作为周期信息T而输出到相关计算器41 。关于该波形周期的计算， 检测出使自相关函数成为最大的延迟量作为该信号的波形周期。为了确 保进行该自相关函数的计算所需的数据量，而具有在周期检测器43内部 保持过去的转换原信号S的功能。关于该自相关函数的计算时间，优选 为在经过了前一次自相关函数计算时求出的波形周期部分的时间的时刻 实施。相关计算器41与第三实施方式同样地计算出转换原信号S和合成低 频信号LS之间的互相关函数，但在从所述周期检测器42接收到周期信 息T的时刻实施该计算。在第三实施方式中，对每一帧实施一次互相关 的计算，但例如在语音信号等中，有可能在帧内存在多个周期、或者波 形周期跨越多个帧。当与这样的波形周期同步地实施信号的调节时，可 得到更好的效果。在第四实施方式中，示出相对于第三实施方式而应用了周期检测器 43的例子，但对于第一、第二实施方式的各零交叉检测器，也可通过提 供周期信息，而在第一实施方式中应用周期检测器。根据第四实施方式，除了能够获得与第三实施方式相同的效果以外， 通过根据频率转换原信号S的周期来实施信号的调节，从而能够获得以 更加自然的形式来进行相位调节的效果。 (E)第五实施方式下面，参照附图对本发明涉及的语音频带扩展装置的第五实施方式 进行详细说明。与上述各实施方式相同，第五实施方式的语音频带扩展装置也具有 采样频率转换器ll、低频信号生成器12、高频信号生成器13、无声部信 号生成器14以及调节加法器20 (参照图1)。
但是，在第五实施方式中，调节加法器20的内部结构与上述实施方 式不同。在第五实施方式中，如图9所示，调节加法器20具有低频调节器 51、高频调节器52、无声部调节器53以及合成加法器54。低频调节器51用于使从低频信号生成器12输出的合成低频信号LS 的定时与频率转换原信号S —致，高频调节器52用于使从高频信号生成 器13输出的合成高频信号HS的定时与频率转换原信号S —致，无声部 调节器53用于使从无声部信号生成器14输出的合成无声部信号US的定 时与频率转换原信号S —致，合成加法器54用于对来自低频调节器51、 高频调节器52、无声部调节器53的输出信号LA、 HA、 UA和频率转换 原信号S进行加权合成。低频调节器51、高频调节器52和无声部调节器53具有相同的具体 结构，作为代表，在图10中示出了低频调节器51的具体结构。这里， 在图10中，对表示第一实施方式的低频调节加法器21的具体结构的、 与图3相同的、对应的部分附加相同标号来进行表示。第五实施方式的低频调节器51与第一实施方式的低频调节加法器 21相比，具有省略了加法电路35的结构。g卩，构成为将进行了定时调节 的来自调节器34的低频调节信号LA直接输出到合成加法器54，零交叉 检测器31、 32、延迟检测器33和调节器34则具有与第一实施方式相同 的功能。并且，也可以共用低频调节器51、高频调节器52和无声部调节 器53中的零交叉检测器31。另外，虽然这里使用零交叉检测器来实施了 定时调节，但也可以代替零交叉检测器而使用相关计算器或周期计算器 来计算出互相关以实施定时调节。通过第五实施方式也能够获得与第一实施方式相同的效果。并且， 第五实施方式的结构为并联连接了低频调节器51、高频调节器52和无声 部调节器53，从而在可由用户选定向定时调节提供的成分的情况下易于 实现。(F)其它实施方式 在上述各实施方式中，示出了扩展成分信号为低频成分、高频成分、
无声部成分这三种信号的例子，但扩展成分信号的种类数不限于三种而 也可以多于三种或少于三种。例如，也可以生成频带不同的多种高频成 分。另外，在上述各实施方式中，示出了对全部扩展成分信号进行与原 信号之间的定时调节的例子，但也可以对部分扩展成分信号进行与原信 号之间的定时调节。另外，也可以由用户选择进行定时调节的扩展成分 信号，还可以选择合成比率。在上述第一、第二、第五实施方式中，示出了使用零交叉来规定信 号的定时的例子，但也可以取代为，使用一个帧内的峰值的最大值或最 小值来规定信号的定时以进行处理。在上述各实施方式的说明中，说明了以硬件形式实现的例子，但也 可以通过软件形式来实现语音频带扩展装置。并且，也可以在模拟信号 的阶段进行部分处理。
权利要求
1、一种语音频带扩展装置，其具有根据原语音信号来生成扩展语音信号的扩展语音生成单元，所述扩展语音信号具有该原语音信号所不具备的频带，其特征在于，该语音频带扩展装置具有定时偏移检测单元，其检测上述原语音信号和上述扩展语音信号之间的定时偏移；调节单元，其根据所检测出的定时偏移来调节上述原语音信号和/或上述扩展语音信号的定时；以及合成单元，其合成定时调节后的上述原语音信号和上述扩展语音信号。
2、 根据权利要求1所述的语音频带扩展装置，其特征在于，上述定 时偏移检测单元具有第一零交叉检测器，其得到上述原语音信号的零交叉信息； 第二零交叉检测器，其得到上述扩展语音信号的零交叉信息；以及 定时偏移检测器，其根据上述原语音信号的零交叉信息和上述扩展语音信号的零交叉信息来检测上述原语音信号和上述扩展语音信号之间的定时偏移。
3、 根据权利要求1所述的语音频带扩展装置，其特征在于，上述定 时偏移检测单元具有相关计算器，该相关计算器根据上述原语音信号和 上述扩展语音信号之间的互相关来检测上述原语音信号和上述扩展语音 信号之间的定时偏移。
4、 根据权利要求1所述的语音频带扩展装置，其特征在于，该语音频带扩展装置具有得到上述原语音信号的周期性信息的周期检测器，上 述定时偏移检测单元根据上述原语音信号的周期来限制上述扩展语音信 号中的对应定时的范围。
5、 根据权利要求1所述的语音频带扩展装置，其特征在于，在存在 第1 第N扩展语音信号作为上述扩展语音信号的情况下，针对第1 第N扩展语音信号中的每个扩展语音信号，设置了上述 定时偏移检测单元、上述调节单元、和上述合成单元，并且上述第n+l (n为1 N—l)扩展语音信号用的上述定时偏移 检测单元、上述调节单元和上述合成单元处理来自上述第n扩展语音信 号用的上述合成单元的输出信号，以代替处理上述原语音信号。
6、根据权利要求l所述的语音频带扩展装置，其特征在于，在存在 第1 第N扩展语音信号作为上述扩展语音信号的情况下，针对第1 第N扩展语音信号分别设置了上述定时偏移检测单元和 上述调节单元，并且针对第1 第N扩展语音信号共用上述合成单元。
全文摘要
本发明提供一种语音频带扩展装置(100)，其在频带扩展后可实现听起来感觉自然的语音信号，该语音频带扩展装置具有扩展语音生成器，其根据原语音信号来生成扩展语音信号，该扩展语音信号含有该原语音信号所不具备的频带；以及调节加法器(20)，其检测原语音信号和扩展语音信号之间的定时偏移，根据所检测出的定时偏移来调节原语音信号和/或扩展语音信号的定时，合成定时调节后的两信号，例如使用零交叉或互相关等来进行定时偏移的检测。
文档编号G10L21/00GK101128868SQ20068000571
公开日2008年2月20日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年2月22日
发明者田代厚史, 青柳弘美 申请人:冲电气工业株式会社