ES2281816T3 - Sistema y metodo para procesamiento de señal de audio. - Google Patents
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Abstract
Sistema de reproducción de sonido que comprende una entrada (1) de señal de audio digital, un procesador (2, DSP) de señal de audio digital y una salida (1) de señal de audio digital en el que el procesador (2, DSP) de señal digital comprende un filtro (21) paso alto (HP) con una frecuencia (f) de paso de entre una primera y una segunda frecuencia, un amplificador (22) compresor para la compresión y amplificación de una señal, realizándose al menos la amplificación después el filtrado HP, y un recortador para recortar la señal filtrada HP, comprimida y amplificada por encima de un nivel de recorte.
Description
Sistema y método para procesamiento de señal de
audio.
Esta invención se refiere al campo de
reproducción de sonido, y más en particular al campo de
procesamiento de señales de audio digitales.
La invención se refiere a un sistema de
reproducción de sonido que comprende una entrada de señal de audio
digital, un procesador de señal de audio digital y una salida de
señal de audio digital.
La invención también se refiere a un procesador
de señal de audio para procesar una señal de audio entrante en una
señal de salida de audio. En particular la invención se refiere a un
programa o circuito procesador de señales digitales (DSP,
Digital Signal Processor).
La invención también se refiere a un método para
procesar una señal de audio digital.
Un sistema de reproducción de sonido, tal como
por ejemplo un sistema telefónico con altavoces, incluye un
transductor de salida, llamado a menudo un altavoz, y una entrada
para una señal de audio. El altavoz produce ondas de presión sonora
en respuesta a la señal de entrada de audio que es representativa de
una onda de presión sonora deseada.
La inteligibilidad del sonido tal como lo
percibe el oyente es muy importante, especialmente en entornos
ruidosos. La forma más sencilla de aumentar la inteligibilidad es
aumentar la media de SPL (Nivel de presión sonora, Sound
Pressure Level), es decir, subiendo el volumen. Sin embargo,
simplemente subir el volumen no siempre lleva a un sonido más
inteligible. También, una salida demasiado alta puede llevar a una
sobrecarga de un altavoz dando como resultado una disminución
adicional de la inteligibilidad.
Se han hecho un número de intentos para aumentar
la inteligibilidad del sonido.
La solicitud de patente estadounidense US
2002/0015503 propone por ejemplo aumentar la inteligibilidad
limitando individualmente los factores de ganancia para diferentes
bandas de frecuencia.
Los sistemas existentes y métodos son, sin
embargo, o bien muy complicados, requiriendo cálculos complicados y
por lo tanto conjuntos de circuitos complicados
(hard-ware), o bien, en el caso de estar
utilizándose un programa (soft-ware), un programa
complejo o bien suministrar sólo una ventaja limitada.
A pesar de las referencias anteriormente
mencionadas, continúa existiendo una necesidad en la técnica de
sistemas y métodos mejorados que proporcionen inteligibilidad
mejorada.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un sistema y método de reproducción de sonido con
inteligibilidad mejorada.
Para este fin, el sistema de reproducción de
sonido según la invención se caracteriza porque el sistema comprende
un procesador de señal digital, comprendiendo el procesador de
señal digital un filtro paso alto (HP, High Pass) con una
frecuencia de paso de entre una primera frecuencia y una segunda
frecuencia, preferiblemente de entre 300 Hz y 2 kHz, un
amplificador (22) compresor para la compresión y amplificación de
una señal, realizándose al menos la amplificación (ganancia)
después del filtrado HP, y un recortador para recortar la señal
filtrada por HP, señal comprimida y amplificada por encima de un
nivel de recorte.
El sistema según la invención se basa en los
siguientes fundamentos:
1. La señal entrante se amplifica para aumentar
la intensidad de sonido, sin embargo
2. aumentar la señal entrante podría llevar a
una señal superior a la señal digital máxima, en tales
circunstancias la señal se recortaría digitalmente a menudo,
llevando a una distorsión de la señal.
3. Las bajas frecuencias se extraen de la señal,
lo que permite que el resto de la señal se amplifique con, de
media, un factor de ganancia superior. Esto se realiza mediante el
filtro HP, situado antes de la amplificación. Las frecuencias
inferiores son, en lo que concierne a la inteligibilidad, de
importancia relativamente baja. Las frecuencias inferiores
comprenden la mayoría de la amplitud de la señal, por lo que extraer
las frecuencias inferiores reduce fuertemente la amplitud de la
señal, creando margen para la amplificación, es decir, una
amplificación más fuerte para el resto de la señal. Una gran parte
de la amplitud del habla especialmente, se comprime en las
frecuencias inferiores por lo que atenuar frecuencias inferiores
permite un aumento considerable en margen (es decir, la
amplificación sin alcanzar un nivel de recorte).
4. Cortar simplemente las frecuencias inferiores
y aumentar la salida aumentaría los sonidos fuertes tanto como los
sonidos más apagados. Aunque esto lleva a una mejora en la
inteligibilidad, esto no siempre da como resultado un aumento
inmediatamente perceptible en la inteligibilidad, no especialmente
cuando el intervalo de intensidad de sonido, es decir, el intervalo
de amplitud comprimida es grande. Para aumentar adicionalmente la
inteligibilidad el dispositivo comprende un amplificador compresor
para la amplificación y compresión de una señal. El intervalo de
amplitud se comprime entonces (así como se amplifica). El recortador
recorta la señal por encima de un nivel de recorte, el nivel de
recorte se sitúa dentro del intervalo de amplitud comprimido, por
el que se recude la diferencia de intensidad de sonido media. Los
sonidos más apagados sufren una amplificación más fuerte que los
sonidos más fuertes (llevando a una compresión de la señal hacia
dentro de un intervalo de amplitud comprimida) que aumenta la
inteligibilidad, porque el sonido más apagado se vuelve más fácil de
distinguir. Esto se realiza mediante el amplificador compresor.
Puede implementarse cualquier forma funcional deseable que
relaciona una amplitud de señal de entrada con amplitud de señal de
salida como relación de compresión, es decir, con una tabla de
consulta. Los sonidos más fuertes se recortan estableciendo el nivel
de recorte dentro del intervalo de amplitud comprimido, aumentando
adicionalmente la inteligibilidad. Esto se realiza mediante el
recortador. La señal se recorta en una cierta amplitud (nivel de
recorte) dentro del intervalo de amplitud comprimido cuyos límites,
en particular el límite superior, pueden establecerse en el tiempo
de inicialización. La acción de compresión puede al menos efectuarse
en parte antes o después del filtrado HP, la amplificación como tal
(es decir, el grueso de la ganancia) se realiza después del filtrado
HP puesto que es la extracción de los componentes de frecuencia
inferiores mediante el filtrado HP lo que permite la ganancia
superior media del resto (es decir, el aumento en margen).
El concepto de recortador no debería entenderse
como limitado a un recorte duro (es decir, todos los valores por
encima de un valor C predeterminado se establecen igual a C), sino
que también comprende recorte suave, en el que un subintervalo
hasta el límite superior del intervalo de amplitud comprimida,
aplica otra relación predeterminada de amplitud de señal de entrada
con amplitud de señal de salida.
Preferiblemente el amplificador compresor no se
dispone para amplificar una señal que tiene una intensidad de señal
por debajo de un valor umbral.
Por debajo de un valor umbral (una cierta
amplitud mínima) la señal se debe probablemente a ruido. No
amplificar tales señales mejora la inteligibilidad, puesto que se
reduce el ruido. Además la diferencia entre el silencio y el habla
se puede distinguir mejor, lo que también aumenta la
inteligibilidad. El umbral puede establecerse en el tiempo de
inicialización.
Preferiblemente el procesador de sonido digital
comprende un filtro paso bajo para filtrar la señal proporcionada
por el amplificador compresor y para proporcionar una señal de
salida, estando la frecuencia de paso del filtro paso bajo en el
intervalo de 2 kHz a Fs/2, en el que Fs es la frecuencia de
muestreo.
La acción de compresión, pero en particular la
acción de recorte puede introducir armónicos superiores
perturbadores, lo que reduce la naturalidad e inteligibilidad del
sonido emitido. Además debido a la utilización del filtro paso
alto, la señal ya comprende una proporción relativamente alta de
tonos de alta frecuencia. El filtro paso bajo corta o al menos
reduce los armónicos superiores producidos por el amplificador
compresor llevando a un sonido más natural y aumentando la
inteligibilidad.
El filtro paso alto es preferiblemente un filtro
de primer orden o segundo orden, es decir, un filtro con una
pendiente relativamente gradual. Es ventajoso extraer la mayoría de
la energía de los componentes de baja frecuencia en la señal
entrante para proporcionar margen para la amplificación. Sin
embargo, un filtro con una pendiente que es relativamente
pronunciada (siendo un filtro escalonado el ejemplo más extremo un
filtro de este tipo) extrae tantos de los componentes de baja
frecuencia que puede dar como resultado una voz que suena poco
natural. Preferiblemente el dispositivo comprende un medio para
permitir a un usuario cambiar el orden y/o la frecuencia de corte.
Utilizando un filtro paso alto de 2º orden da como resultado una
buena inteligibilidad del habla y/o intensidad de sonido de la
señal, mientras que utilizar un filtro paso alto de 1^{er} orden
preservará el sonido más natural de la señal original.
Preferiblemente el sistema y/o programa
comprende medios para la activación y/o establecimiento de la
dependencia de frecuencia del filtro paso bajo y/o el filtro paso
alto dependiendo de la amplificación media en la fase de
amplificación del nivelado. La amplificación media es una medida
para la ganancia media de la señal y por lo tanto del nivel de
intensidad de sonido de la señal de sonido emitida. Es ventajoso
cuando la frecuencia de corte del filtro paso alto aumenta con el
aumento del nivel de intensidad de sonido medio de la señal emitida,
y la frecuencia de corte del filtro paso bajo disminuye el aumento
del nivel de intensidad de sonido.
A niveles de amplificación muy altos (tal como
podría ocurrir cuando se utiliza el dispositivo en entornos
fuertes, ruidosos) la acción de nivelado es relativamente grande,
esta acción de nivelado relativamente grande introduce una
distorsión de la señal relativamente grande, es decir los armónicos
superiores poco naturales, no deseados de la señal comprenden mucha
energía. Esto lleva a un sonido estridente. La estridencia del
sonido a veces e incluso a menudo, tal como se han dado cuenta los
inventores lleva a que el oyente conserve el altavoz, especialmente
en teléfonos móviles, a alguna distancia del oído. Aparte del hecho
de que mantener el altavoz a alguna distancia del oído en sí
llevará a una reducción considerable de señal frente a ruido, puesto
que la señal se reducirá y el sonido aumentará, el mero hecho de
que el sonido en sí se perciba como estridente significa una
reducción en la inteligibilidad del mensaje dado. Para mensajes
vocales la estridencia de la voz a menudo es una parte integral del
mensaje que la persona que habla desea dirigir al oyente, a veces
incluso más importante que las palabras reales de los mensajes. Por
tanto es importante para la inteligibilidad del mensajes, visto en
un concepto más amplio que simplemente si se entienden o no las
palabras, que se consiga una transferencia de vos "natural"
clara. A niveles de amplificación inferiores el efecto de "sonido
estridente" es mucho menos audible. Activar o establecer
selectivamente la frecuencia de corte a una frecuencia relativamente
baja del filtro paso bajo a niveles de amplificación altos reduce
el "efecto de sonido estridente", mientras que a niveles de
amplificaciones bajos la necesidad de utilizar el filtro paso alto
es menor, y no activar el filtro paso alto puede llevar realmente a
un sonido más natural. En resumen, a niveles de amplificación altos
y acción de nivelado fuerte una parte relativamente grande de la
amplitud a altas frecuencias se debe a artefactos artificiales
debido a la acción de nivelado y extraer (total o parcialmente) las
frecuencias superiores extrae los artefactos llevando por tanto a
un sonido más natural, a niveles de amplificación relativamente
bajos y acción de nivelado relativamente moderada, considerablemente
la mayoría de la amplitud de señal a altas frecuencias es de origen
natural y mucho menos debido a artefactos artificiales, por lo que
no utilizar el filtro paso bajo (o establecer la frecuencia de
corte a una frecuencia relativamente alta) es entonces preferible.
Seleccionando activar el filtro paso alto dependiendo de la
amplificación, es posible una reproducción de sonido mejorada. En
lugar de activar/desactivar el filtro paso bajo (es decir, una
elección de encendido/apagado) la característica de filtro del
filtro paso bajo puede hacer que la amplificación dependa de, por
ejemplo, tener una frecuencia de corte de filtro de 2 kHz para
amplificación alta (ruido de entorno fuerte) y Fs/2, o por ejemplo
4 kHz, para amplificación baja o sin ruido de entorno, o en otras
palabras en el que la frecuencia de corte disminuya a medida que
aumenta el nivel de intensidad de sonido.
Como alternativa el dispositivo puede tener
medios para establecer manualmente las características de filtro
del filtro paso bajo, por ejemplo un botón de mando (knob) que
permite al usuario establecer al frecuencia de corte del filtro a
2, 3 y 4 kHz dependiendo del la (falta de) inteligibilidad, o
preferencia personal. Un argumento similar se mantiene para el
filtro paso alto, a niveles de amplificación bajos la necesidad de
utilizar el filtro paso alto es menor que a niveles de amplificación
altos, por lo que a niveles de amplificación bajos el filtro paso
alto puede desactivarse o darse un nivel de frecuencia de corte
bajo, mientras que a nivel de amplificación alto (alta intensidad
de sonido) el filtro paso alto puede activarse o establecerse su
frecuencia de corte a un valor relativamente alto, o en otras
palabras en el que la frecuencia de corte del filtro paso alto
aumenta a medida que aumenta el nivel de intensidad de sonido.
En una primera realización el sistema comprende
el filtro paso alto seguido por un AGC seguido por un
limitador/recortador preferiblemente seguido por el filtro paso
bajo. Esta realización se prefiere en circunstancias en las que la
intensidad de sonido de señal es de principal interés. Un limitador
busca picos en la señal de audio y atenúa la porción de audio
alrededor del pico si la atenuación es necesaria para limitar la
cantidad de recorte, mientras que permite otras señales muy fuertes
para el recorte.
En una segunda realización, el sistema comprende
un nivelador de volumen automático precedido o preferiblemente
seguido por el filtro paso alto, que proporciona una señal nivelada,
seguido por una ganancia, y un recortador, seguido preferiblemente
por el filtro paso bajo. Esta realización se prefiere cuando se
prefiere bajo esfuerzo computacional.
El recorte (duro) es una operación sencilla en
la que cualquier señal por encima de una intensidad de señal umbral
se reduce a dicha intensidad de señal umbral, es decir se establece
una intensidad de señal máxima. La ventaja de una realización de
este tipo es que se utiliza un dispositivo sencillo, la desventaja
es que la señal se distorsiona más profundamente, puesto que se
pierden algunos detalles en la señal por encima de la señal
umbral.
En las realizaciones preferidas el dispositivo
comprende un dispositivo de medición, tal como un micrófono, para
medir niveles de ruido de fondo. El dispositivo comprende un
adaptador para adaptar uno o más de los parámetros dependiendo del
nivel de ruido de fondo medido. Tales parámetros son por ejemplo la
frecuencia de corte y el orden del filtro paso alto, la frecuencia
de corte y el orden del filtro paso bajo, la ganancia, el nivel de
recorte. Preferiblemente para uno o más de los parámetros la
dependencia con el nivel de ruido medido es no lineal.
Dentro del concepto de la invención un
"recortador", "compresor", "amplificador",
"filtro", "conversor", "comparador", etc. se han de
entender ampliamente y comprender por ejemplo cualquier pieza de
hard-ware (tal como un recortador, compresor,
amplificador, etc.), cualquier circuito o subcircuito diseñado para
realizar una función de recorte, compresión, amplificación, etc.
tal como se describió así como cualquier pieza de
soft-ware (programa informático o subprograma o
conjunto de programas informáticos, o código(s) de programa
diseñado(s) o programado(s) para realizar una
operación de recorte, compresión, filtrado, etc. según la invención
así como cualquier combinación de piezas de hardware y software que
actúan como tales, solas o en combinación, sin restringirse a las
realizaciones a modo de ejemplo dadas posteriormente. Un programa
puede combinar varias funciones.
La invención también se realiza en cualquier
programa informático que comprende medios de código de programa
para realizar un método según la invención cuando dicho programa se
ejecuta en un ordenador así como en cualquier producto de programa
informático que comprende medios de código de programa almacenados
en un medio legible por ordenador para realizar un método según la
invención cuando dicho programa se ejecuta en un ordenador, así
como cualquier producto de programa que comprende medios de código
de programa para utilizar en un sistema telefónico según la
invención, para realizar la acción específica para la invención.
Estos y aspectos adicionales de la invención se
explicarán con mayor detalle por medio de ejemplo y con referencia
a los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 es una diagrama esquemático de un
sistema que incluye un altavoz, y un DSP.
La figura 2 muestra esquemáticamente un DSP
según la invención.
La figura 3 muestra dos ejemplos de filtros paso
alto que pueden utilizarse en la invención.
La figura 4 muestra la forma de onda de una
señal del habla típica.
La figura 5 ilustra la forma de onda después de
haberse filtrado mediante el filtro paso alto.
La figura 6 muestra el espectro de la forma de
onda mostrada en las figuras 4 y 5.
La figura 7 ilustra un tipo de realizaciones de
la invención.
La figura 8 representa el diagrama de bloques
funcional de un AGC a modo de ejemplo tal como se muestra
esquemáticamente en la figura 7.
La figura 9 ilustra un tipo diferente de
realización.
La figura 10 ilustra con más detalle un elemento
AVL a modo de ejemplo tal como se indica esquemáticamente en la
figura 9.
La figura 11 ilustra el comportamiento de AVL
del AVL de la figura 10.
La figura 12 muestra un ejemplo de una relación
funcional de compresión.
La figura 13 ilustra una realización preferida
en la que los parámetros se adaptan dependiendo de un nivel de
ruido medido.
La figura 14 ilustra la dependencia de primer,
segundo y tercer orden de un parámetro P en el nivel S de ruido.
La presente invención se describirá ahora más en
detalle a continuación en el presente documento con referencia a
los dibujos adjuntos, en los que se muestran las realizaciones
preferidas de la presente invención. Esta invención puede, sin
embargo, realizarse de muchas formas diferentes y no debería
interpretarse como limitada a la realización presentada en el
presente documento; además, estas realizaciones se proporcionan de
manera que esta descripción será minuciosa y completa, y expresará
en detalle el alcance de la invención a aquellos expertos en la
técnica. Los números similares se refieren a elementos similares en
todo el documento.
La figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema
de reproducción de sonido. Tal sistema puede por ejemplo ser un
radio teléfono celular con altavoz de manos libres para utilizarse
en un automóvil. Cuando se implementa como un teléfono celular de
manos libres, las señales del habla recibidas desde un extremo
lejano, es decir, desde un grupo distante, se transmiten desde una
estación base celular (no mostrada), se reciben mediante el
transceptor del teléfono celular (no mostrado), y se aplican a la
entrada 1 para una señal de extremo lejano entrante como una forma
W de onda de entrada. En este ejemplo se supone que el avance y
retroceso de la transmisión entre el sistema, en este ejemplo un
sistema telefónico, y el extremo lejano es de una forma digital. Si
las señales originales están en forma analógica el sistema
comprende un conversor A a D (analógico a digital) para generar una
señal de extremo lejano digital que se alimenta entonces en la
entrada 1.
Tal como se muestra en la figura 1, la forma de
onda se aplica en un formato digital a la entrada 1 de o se conecta
a un DSP 2 (procesador de sonido digital, Digital Sound
Processor), que está conectado o que comprende una salida 3
digital. La salida de señal digital se alimenta a y se convierte a
un formato analógico mediante el conversor 4 D a A y se amplifica
mediante el amplificador 5 para su utilización por el altavoz 6. Se
emite una onda W1 de presión sonora representativa del habla del
grupo distante mediante el altavoz 6. Por consiguiente, el usuario
de radioteléfono oye ondas de presión sonora que son representativas
del habla del grupo distante.
Sin embargo, el oyente no oye sólo el sonido
generado por el altavoz, sino también otros sonidos, que pueden
hacer el sonido generado por el altavoz difícil de entender, es
decir, de baja inteligibilidad.
Subir el volumen parece una primera y obvia
elección para aumentar la inteligibilidad. Sin embargo, el nivel de
salida máximo del altavoz está a menudo limitado y simplemente subir
el volumen lleva a menudo a más ruido, no necesariamente a una
mejor inteligibilidad de la señal.
Para mejorar la inteligibilidad se toman un
número de mediciones que actúan conjuntamente en el dispositivo y
método según la invención.
La figura 2 ilustra muy esquemáticamente un DSP
(procesador de señal digital) para su utilización en un dispositivo
según la invención. El DSP comprende un filtro 21 paso alto con una
frecuencia de corte entre 300 Hz y 2 kHz, preferiblemente entre 500
y 1.500, más preferiblemente entre 800 y 1.200 Hz. El filtro paso
alto extrae o reduce los componentes de frecuencia por debajo de la
frecuencia f de corte.
La mayoría de la energía de la señal por lo
tanto se ha extraído. Esto permite que la señal restante se
amplifique mucho más (antes de encontrarse problemas con respecto a
un recorte digital, es decir un valor superior al valor máximo). La
amplificación se realiza mediante el amplificador compresor. Dentro
del concepto de la invención un amplificador compresor es un
amplificador que amplifica la señal pero también nivela el nivel de
sonido medio, es decir, los sonidos que tienen una amplitud pequeña
se amplifican más que el sonido que tiene un nivel de sonido alto,
reduciendo por tanto el intervalo de amplitud de señal. Esto puede
realizarse de varias maneras por ejemplo una disposición de
recortador/limitador, un recortador/compresor o un AVL (nivelador de
voltaje automático, Automated Voltaje Leveler) seguido por
una ganancia y un recortador. Puede utilizarse un número de
diferentes técnicas, incluyendo utilizar tablas de consulta para
realizar la amplificación y compresión. El intervalo de amplitud,
en particular el límite superior del intervalo puede establecerse
por el fabricante o modificarse por el usuario por ejemplo por
medio de un regulador de intensidad de sonido (un botón de mando
con el que el usuario puede establecer la intensidad de sonido).
Posteriormente se darán diversos ejemplos. Comparado con una
amplificación simple, lineal de la señal (es decir, para todos los
niveles de sonido un factor de amplificación igual) la
amplificación comprimida lleva a mejor inteligibilidad del sonido.
Las palabras pueden distinguirse más fácilmente, y por tanto se
mejora la inteligibilidad del sonido. También podría llevar, sin
embargo, a una distorsión del sonido puesto que la amplificación no
lineal del sonido introducía armónicos superiores (componentes de
alta frecuencia a doble, triple, etc. frecuencia de la frecuencia
original) lo que lleva a una estridencia aumentada del sonido. Esto
se percibe por el oyente como ser desagradable, y de hecho, en un
sentido importante, reduce la inteligibilidad, en un sentido más
amplio, del mensaje vocal, puesto que la estridencia de las
palabras habladas forma a menudo un aspecto importante del mensaje
vocal. Este efecto está presente incluso sin recorte, el recorte en
sí introduce también armónicos superiores. La inteligibilidad en un
sentido más amplio no se refiere sólo a las palabras como tales,
sino también al mensaje que el hablante desea expresar al oyente.
La estridencia del sonido, especialmente a amplificación media
superior, hace que todo el mundo suene enfadado, reduciendo por
tanto fuertemente el refinamiento en emociones que el hablante
desea expresar. La aplicación de un filtro paso bajo, tal como en
una realización preferida del dispositivo, representada en la
figura 2, después del amplificador compresor reduce la estridencia
percibida de la voz, devolviendo al menos hasta cierto punto el
contenido emocional original de las palabras habladas, es decir
dando un sonido mucho más natural. Se observa que en la mayoría de
lenguajes occidentales el tono de una palabra modifica el impacto
emocional de la palabra, pero no el significado de la palabra en sí.
Sin embargo, existen lenguajes en los que el tono de la palabra
juega un papel mucho mayor, llevando a significados completamente
diferentes para una y la misma "palabra" dependiendo del tono
de la palabra. Cuando se utilizan tales lenguajes (que no pueden
excluirse) el uso del filtro paso bajo se vuelve incluso más
ventajoso. La invención es en particular ventajosa cuando se
utiliza junto con o en sistemas de reconocimiento del habla
automatizados, especialmente para lenguajes en los que el tono de
la palabra hablada modifica el significado de las palabras. Lo que
se trata anteriormente en relación a palabras habladas, es decir
voz, se aplica igualmente cuando el sistema de reproducción de
sonido se utiliza para reproducir música. También en la música la
manera en que se percibe la música es por supuesto dependiente de
si uno puede oír las notas, pero también la estridencia del sonido
es muy importante. La invención por tanto, aunque de gran
importancia a sistemas en los que los mensajes vocales se
retransmiten tales como sistemas telefónicos, no se restringe a
tales sistemas, los sistemas para reproducir música pueden
beneficiarse igualmente de esta invención.
La acción de nivelado o compresión puede
realizarse antes del filtrado HP de la señal entrante o después de
que se haya filtrado por HP. La amplificación en sí (es decir, la
ganancia) se realiza después del filtrado HP. El recorte se hace
después de la ganancia o en conjunción. Cuando se hace uso de un
filtro paso bajo este se coloca después del recortador.
La figura 3 da dos ejemplos de filtros paso alto
que pueden utilizarse en un sistema según la invención.
El lado a mano izquierda de la figura ilustra un
filtro de 1^{er} orden, el lado a mano derecha un filtro de
segundo orden. El filtro paso alto mostrado tiene una frecuencia f
de corte de aproximadamente 1 kHz. Se prefieren los filtros paso
alto de primer o segundo orden (que tienen pendientes relativamente
moderadas de 5 a 15 dB por octava). Extraer demasiado del
componente de bajas frecuencias da como resultado una voz que suena
muy poco natural (o música que suena extraña y poco natural). Por lo
tanto el orden del filtro paso alto se limita preferiblemente a 2.
Esto también reduce la potencia computacional requerida.
Preferiblemente el usuario puede cambiar el filtro paso alto de
1^{er} a 2º orden y viceversa, o el sistema comprende un
mecanismo de conmutación automático dependiente de la señal
entrante. Utilizar el 2º orden da como resultado alta
inteligibilidad del habla (en sentido estricto, es decir, sólo las
palabras) y/o intensidad de sonido de señal, mientras que el filtro
HP de 1^{er} orden preservará mejor el sonido natural de la señal
original.
El filtro HP puede por ejemplo consistir en un
bicuadrático cuya respuesta de magnitud de frecuencia se muestra en
la figura 3 y cuyos coeficientes se listan en la Tabla 1, según el
formato
Los efectos de la aplicación de un filtro paso
alto pueden verse en la figura 4, 5 y 6. La figura 4 muestra la
forma de onda de una señal del habla típica, la figura 5 la forma de
onda después de haberse filtrado mediante el filtro paso alto
(procesado mediante un filtro paso alto IIR de primer orden, de
frecuencia de corte a 1 kHz).
La figura 6 muestra el espectro de la forma de
onda mostrada en las figuras 4 y 5, representándose la energía de
señal de la forma de onda de la figura 4 en la curva superior,
representándose la energía de señal de la forma de onda después del
filtro paso alto en la curva inferior. Como puede verse desde la
figura 6 la energía de señal de la forma de onda de la figura 4 se
concentra principalmente en las frecuencias inferiores (por debajo
de 1 kHz).
Estas frecuencias contribuyen principalmente al
sonido específico de la voz, pero menos a la inteligibilidad del
habla. Esta propiedad forma un aspecto de la invención.
Atenuando las frecuencias inferiores, la
amplitud de señal disminuirá significativamente, tal como puede
verse en la figura 6, creando margen para amplificar la señal
restante que contiene relativamente más frecuencias que contribuyen
a la inteligibilidad del habla, tal como queda claro a partir de la
figura 6.
Cuando se comprime y amplifica después la señal
del habla, incluso cuando se recorta, la inteligibilidad del habla
será mejor que sin el uso del filtro HP por dos razones
principalmente:
- la señal contiene relativamente más
frecuencias que contribuyen a la inteligibilidad del habla
- las bajas frecuencias se recortan menos
duramente, dando como resultado menos armónicos (debido al recorte)
que perturban la inteligibilidad del habla.
Extraer demasiado de las bajas frecuencias, sin
embargo, daría como resultado una voz que suena muy poco natural.
Por lo tanto, el filtro HP es preferiblemente sólo de primer orden
por ejemplo un filtro Butterworth (IIR de primer orden). Este tiene
la ventaja de poco consumo de potencia computacional.
La figura 7 ilustra un detalle en un sistema
según una realización de la invención.
El DSP comprende un filtro HP (por ejemplo uno
tal como se ilustra en la figura 3, en este ejemplo por ejemplo un
filtro Butterworth de 1^{er} o 2º orden con valor de frecuencia de
corte de por ejemplo 1 kHz), seguido por un AGC, seguido por un
limitador/recortador, seguido por un filtro paso bajo (LP, Low
Pass).
En este ejemplo todos los flujos de audio serán
monofónicos. La frecuencia de tasa de muestreo puede ser por
ejemplo una de las siguientes: 8 kHz, 11,025 kHz, 16 kHz, 22,05 kHz,
32 kHz, 44,1 kHz o 48 kHz.
En este ejemplo el AGC (control de ganancia
automático, Automatic Gain Control) actúa basado en bloques,
lo que significa que el factor de ganancia sólo cambia por bloque.
De esta manera la potencia computacional se conserva a un
mínimo.
La figura 8 representa el diagrama de bloques
funcional del AGC. La ganancia se computa de tal manera que el RMS
del bloque de salida AGC es aproximadamente igual al RMS del bloque
de entrada AGC. Por lo tanto, la relación del RMS de entrada sobre
el RMS de salida (este es el valor objetivo) se compara con la
ganancia real, y esta ganancia se ajusta hacia el valor objetivo.
Las variaciones de ganancia deben suavizarse para evitar demasiada
distorsión de señal debido a las discontinuidades de la forma de
onda local en los bordes del bloque.
El limitador/cortador incrementa el nivel de
intensidad de sonido mientras conserva la distorsión de la señal
dentro de las fronteras, preferiblemente tan bajo como sea
posible.
En este ejemplo, el limitador/recortador es una
ganancia basada en muestras. En técnicas de compresión comunes la
ganancia depende del margen de la señal disponible.
El limitador/recortador puede utilizar un
denominado factor de cresta para calcular la ganancia permitida. De
hecho, el factor de cresta es la relación del valor de pico y el
valor RMS en proceso de las señales. En el limitador/cortador, las
señales con un factor de cresta alto, por ejemplo los batidos de una
batería, se recortan sin una distorsión audible severa. Haciendo
esto, la ganancia puede permanecer a un nivel superior, reduciendo
el "efecto de bombeo" de los compresores comunes.
La ganancia se calcula como sigue en esta
realización a modo de ejemplo:
En primer lugar, se computa el valor RMS (valor
eficaz, Root Mean Square) en proceso. Este valor RMS es una
media suavizada basada en la "historia" reciente de la forma de
onda de la señal. Entonces, el valor de pico se calcula utilizando
un tiempo de anticipación con el fin de anticipar los valores de
pico de las señales de próxima aparición.
Con el RMS y el valor de pico, se computa el
factor de cresta. Se utiliza un denominado factor "de disminución
de pico" para especificar cómo de duramente el algoritmo puede
recortar las señales de pico (los valores altos producirán más
recorte). Después, la ganancia se computa y se compara con la
ganancia permitida máxima, que puede establecerse por el usuario, y
se elige el valor mínimo de los dos. Aunque no se muestra en el
presente documento, el establecimiento de la ganancia permitida
máxima puede ser una entrada para el filtro paso alto, en el que la
frecuencia de corte es una función (o más en general una o más
características del filtro, que aparte del valor de la frecuencia
de corte, podrían incluir también o alternativamente, por ejemplo,
conmutación desde un primer orden a un segundo orden) del
establecimiento de la ganancia permitida máxima.
El filtro paso bajo LP filtra las altas
frecuencias con un sonido más natural como consecuencia. Aunque no
se muestra en el presente documento el establecimiento de la
ganancia permitida máxima puede ser una entrada para el filtro paso
alto, en el que la frecuencia de corte es una función (o más en
general una o más características del filtro, que aparte del valor
de la frecuencia de corte, podrían incluir también o
alternativamente, por ejemplo, conmutación desde un primer orden a
un segundo orden) del establecimiento de la ganancia permitida
máxima.
Las figuras 7 y 8 ilustran un tipo de las
realizaciones de la invención, las figuras 9 y 10 están dirigidas a
un tipo diferente de realizaciones.
Básicamente estas realizaciones comprenden 4,
preferiblemente 5 elementos o etapas:
1. un AVL (nivelador de volumen automático,
Automatic Volume Leveler): el AVL es un bloque de
procesamiento dependiente de señal, que conserva el volumen de la
señal entrante a un nivel aproximadamente constante.
2. un filtro HP (paso alto) de primer orden:
este filtro extrae una parte de las frecuencias inferiores, creando
margen para la amplificación
3. una ganancia: que aumenta el SPL (nivel de
presión sonora, Sound Pressure Level) de la señal
4. un recortador, preferiblemente un recortador
duro cuando se prefiere un dispositivo sencillo: la señal se
recorta a una cierta amplitud, para garantizar un funcionamiento
lineal del amplificador analógico (después de la conversión (D/A).
En lugar de un recortador duro, que simplemente recorta la señal por
encima del nivel de recorte, también puede utilizarse un recortador
suave, que recorta la señal por encima de un nivel de recorte pero
también atenúa la señal a nivel cercano al nivel de recorte.
Utilizar un recortador suave restaura hasta cierto grado el
comportamiento dinámico de la señal, incrementando la
inteligibilidad.
5. (preferido) un filtro LP (paso bajo,) de
primer orden: el filtro restaura o al menos mejora el equilibrio
entre frecuencias de medio alcance y las altas frecuencias es poco
natural, y la señal suena bastante estridente; este filtro hace el
sonido procesado más agradable de escuchar.
En este ejemplo, la entrada es una entrada del
habla, pero se observa que la entrada puede ser cualquier señal de
sonido.
La figura 10 ilustra con más detalle el elemento
AVL.
La figura 10 muestra el diagrama de bloques del
AVL. La división de la amplitud de salida máxima (llamada
"Referencia_de_Recorte_Lineal") por el valor absoluto de la
amplitud máxima de la señal a través de todo el bloque de entrada
produce la ganancia que puede aplicarse al bloque sin ningún recorte
(llamada "ganancia instantánea"). El parámetro
"ActualizarGanancia" es normalmente una milésima. Por tanto, la
señal después de la suma aumenta en cada bloque con una cantidad
que depende de la "ganancia instantánea". Haciendo esto, la
ganancia de AVL aumentará más rápido para valores superiores de la
"ganancia instantánea".
Ya que la ganancia final aplicada a la señal de
entrada ("ganancia de AVL") no debería ser superior a la
("ganancia instantánea") se toma el mínimo de ambos
("Min"). El bloque mínimo también garantiza que la ganancia de
AVL disminuya inmediatamente cuando la amplitud de la señal
entrante aumenta. Para impedir eso, se amplifican demasiado las
partes silenciosas de la señal de entrada, la señal después del
bloque mínimo se limita (normalmente 12 dB). Obsérvese que, ya que
la amplitud de salida máxima no es necesariamente igual al nivel
lineal que representa 0 dB, la ganancia de AVL puede ser inferior a
1.
Por último, si la amplitud de la señal de
entrada es inferior a un cierto valor, por ejemplo el umbral mínimo
de ruido de la señal, no se aplicará ninguna ganancia. Esto es una
funcionalidad secundaria, en realizaciones preferidas, que también
pueden utilizarse como una funcionalidad en otros tipos de
amplificadores compresores para impedir que las señales de entrada
pequeñas se amplifiquen, por tanto el ruido no se amplifica, lo que
incrementa la inteligibilidad del sonido.
Ejemplo numérico:
- -
- la tasa de muestra es 8 kHz
- -
- la longitud del bloque es de 80 muestras
- -
- la longitud de la palabra es 16 bits
- -
- la amplitud de salida máxima es 32.768 (0 dB)
- -
- la señal de entrada es sinusoidal con amplitud de 32.768 (0 dB), frecuencia >= 100 Hz (al menos un periodo seno por bloque)
- -
- la ganancia de AVL actual es 1 (0 dB)
- -
- ActualizarGanancia = 0,001
- -
- la ganancia de AVL ("valor anterior") se limita a 12 dB
Ahora, la amplitud de la señal de entrada
disminuye 40 dB (factor 100 en una escala lineal). La tabla inferior
muestra cómo las diferentes señales dentro del AVL cambian con el
tiempo.
El comportamiento de AVL también se muestra en
la figura 11.
\global\parskip0.950000\baselineskip
El gráfico izquierdo muestra el cambio de etapa
de la amplitud de las tres señales de entrada. El gráfico derecho
muestra que la ganancia de AVL aumenta más rápidamente para cambios
grandes en amplitud. Esta es una realización preferida que mejora
además la inteligibilidad.
La figura 12 muestra un ejemplo de una función
de compresión. Hasta un cierto valor la señal se deja sin tratar
(multiplicada por uno) y por encima de ese valor la amplitud de la
señal que entra es menor que la amplitud de la señal que sale, es
decir la señal está comprimida. Una forma funcional que sólo aplica
compresión en las regiones superiores tal como en la figura 12
puede utilizarse por el recortador, mientras que una forma
funcional que proporciona una estrategia de compresión sobre una
región más grande (por ejemplo, todo el intervalo de la señal de
entrada) puede utilizarse por el amplificador de compresión.
La invención puede utilizarse en diversos
dispositivos. La invención es en particular útil para teléfonos
móviles de manos libres. Sin embargo, es aplicable para todos los
sistemas de reproducción de sonido, especialmente aquellos que
funcionan sobre un dispositivo con suministro de voltaje limitado
y/o altavoces pequeños. Una lista de posibles aplicaciones:
- -
- aparatos telefónicos (teléfono móvil, DECT, etc.);
- -
- dispositivos portátiles, por ejemplo, un reproductor DVD portátil
- -
- PDA
- -
- Kits para automóviles
- -
- Televisiones; ordenadores;
- -
- Terminales web;
- -
- Contestadores automáticos;
Por ejemplo, en los ejemplos dados hasta ahora,
todos o la mayoría de los datos y establecimientos para los
diversos elementos están fijados. Sin embargo, dentro de las
realizaciones preferidas de la invención los establecimientos de
los diversos elementos se hacen adaptativos a una medición del ruido
ambiental. La figura 13 ilustra un ejemplo de este tipo. Utilizando
un dispositivo 130 de medición para medir ruido de fondo, tal como
por ejemplo un micrófono aparte, y un adaptador 131, se adaptan los
establecimientos para uno o más elementos (AVL (ganancia), filtro
HP (frecuencia de corte), ganancia (ganancia G), recortador duro
(nivel de recorte), filtro LP (frecuencia de corte)).
Las diferentes adaptaciones están etiquetadas
desde la 132 a la 136.
La medición de ruido puede dar un dato único que
expresa el ruido S total o puede dar un coeficiente de ruido para
diferentes bandas de ruido S_{f1}, S_{f2}, S_{f3}, etc. Si se
miden los coeficientes de ruido para diferentes bandas de ruido
puede calcularse una media o el ruido total, por ejemplo S_{av} =
\SigmaS_{fi}, o ponderarse según una escala dB(A), por
ejemplo S_{av} = \Sigmaw_{i}S_{fi} donde w_{i} son
coeficientes de ponderación de la escala dB(A). El nivel de
ruido se mide mediante una medición de amplitud.
Las diferentes adaptaciones se tratarán por
medio de ejemplos.
En el AVL la ganancia de AVL se limita (véase la
figura 10, límite de ganancia AVL), y por debajo de un cierto nivel
no se aplica amplificación (véase la figura 10, caja por debajo de
la que se indica no amplificación, que determina el conmutador del
umbral mínimo de ruido. Dependiendo del ruido S medido el conmutador
del umbral mínimo de ruido aumenta y aumenta el límite a la
ganancia de AVL.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La frecuencia de corte se adapta el ruido
medido. Cuanto más alto es el nivel de ruido más grande es la
frecuencia de corte. Para realizaciones adaptativas la frecuencia
de corte puede estar comprendida ventajosamente en un intervalo más
amplio que para realizaciones no adaptativas. Mientras que para las
realizaciones no adaptativas la frecuencia de corte está
comprendida ventajosamente entre 300 Hz y 2 kHz, para realizaciones
adaptativas la frecuencia de corte está comprendida ventajosamente
entre 50 Hz (para situaciones en las que no existe ruido
sustancialmente) hasta normalmente 2 kHz para situaciones de alto
nivel de ruido.
En modo de procesamiento adaptable, la
frecuencia de corte del filtro se adapta por tanto según la cantidad
de ruido ambiental, y está comprendida normalmente desde un valor
muy bajo, por ejemplo 50 Hz (sin ruido ambiental) y 2 kHz (sonido
ambiental fuerte). Las frecuencias inferiores se extraen en entornos
ruidosos fuertes para crear más margen para amplificar la señal
posteriormente. Se recomienda un máximo de 2 kHz para evitar la
extracción de frecuencias que contribuyen a la inteligibilidad del
habla. Los coeficientes del filtro se calculan en tiempo de
ejecución.
La relación entre la frecuencia de corte con el
nivel de ruido se establece preferiblemente tal como sigue:
f_{corte}=f_{0}+\Deltaf(S) en que f_{0} es el límite
de ruido bajo (por ejemplo 50, 100 ó 300 Hz) y \Deltaf es una
función superior a la lineal (proporcional a S^{i} en que i es
mayor a 1) del nivel de ruido.
En una realización más compleja no sólo la
frecuencia de corte puede ser dependiente del nivel de ruido medido
sino también de la forma de la función del filtro, por ejemplo si la
función del filtro es una función de filtro primer o segundo
orden.
La ganancia G aumenta a medida que aumenta el
nivel de ruido. Sin embargo, la ganancia preferiblemente no aumenta
linealmente con el nivel de ruido sino como sigue:
G(S)=G_{0}+cS' en que i es mayor que 1, por ejemplo 2 ó 3,
y c es una constante en que c puede ser cero por debajo de un valor
umbral de S. Una relación simple es por ejemplo
G(S)=G_{0}+cS^{2}, es decir la ganancia no depende
linealmente del ruido, pero permanece en o cercana al valor nominal
para aumentar rápidamente a niveles de ruido alto.
El aumento en ganancia tiene un efecto positivo,
pero también negativo. Aumentando la ganancia no linealmente tal
como una función no lineal de ruido puede obtenerse un mejor
equilibrio entre los efectos positivos y negativos.
El valor de la ganancia se adapta por ejemplo a
la cantidad de ruido ambiental (en modo de procesamiento adaptable)
estando comprendido desde 0 dB a +18 dB.
La acción de recorte aumenta a medida que
aumenta el nivel de ruido. Esto es preferiblemente una función no
lineal del ruido. El nivel máximo por encima del que se recorta la
señal puede reducirse 12 dB para niveles de ruido altos. Por
ejemplo sin ruido el nivel de recorte digital puede ser 0 dB,
mientras que a niveles de ruido altos el recorte se establece en -12
dB.
En ausencia de ruido la frecuencia de corte se
establece en el límite alto por ejemplo F_{s}/2. Para ruido
máximo la frecuencia de corte se establece al límite inferior, por
ejemplo 2 kHz.
En modo de procesamiento adaptativo, la
frecuencia de corte del filtro se actualiza según la cantidad de
ruido ambiental, y está comprendido por ejemplo desde 3,900 kHz
(sin ruido ambiental) a 2 kHz (ruido ambiental fuerte) para
aplicaciones del habla de banda estrecha (la tasa de muestra es 8
kHz). Los coeficientes del filtro se calculan en tiempo de
ejecución.
Preferiblemente la relación funcional entre el
nivel de ruido medido y la frecuencia de corte es
f_{corteLP}=f_{0LP}-\Deltaf_{LP} en que
\Deltaf_{LP} es una función no lineal del nivel de ruido medido,
por ejemplo proporcional a la cuadratura del nivel de ruido.
En estas realizaciones el algoritmo utilizado se
diseña para hacerse funcionar de manera adaptativa, manejado por la
cantidad de ruido ambiental (cercano al extremo). Esto da como
resultado una propiedad de dispositivo agradable para el usuario
que permite al usuario del dispositivo utilizar su dispositivo (por
ejemplo un GSM) en condiciones variables que se preocupan del ruido
ambiental, sin la necesidad de cualquier interacción adicional para
controlar el nivel de volumen del GSM.
Cuando se utiliza en modo de procesamiento
adaptativo, los parámetros de los bloques de procesamiento se
adaptan para muestras entrantes según el ruido ambiental. El
algoritmo adapta los parámetros según el ruido ambiental. La
cantidad de ruido puede medirse mediante un micrófono aparte o
estimarse utilizando el micrófono del dispositivo (GSM) (para una
aplicación de micrófono único).
El principal enfoque de la invención es y
mantiene la inteligibilidad del habla. Se da mayor prioridad a esto
que a la naturalidad y calidez de la voz. Cuando el ruido ambiental
disminuye en volumen (funcionando en modo de procesamiento
adaptativo) los parámetros se adaptan preferiblemente muy
rápidamente de manera que la naturalidad y calidez de la señal
entrante se restauran.
En el modo adaptativo la cantidad de ruido
ambiental modifica los parámetros de bloques de procesamiento
diferentes. El ruido puede estar comprendido extendiéndose desde
"sin ruido ambiental" a "ruido ambiental fuerte".
El término "sin ruido ambiental" no
significa completo silencio, sino ruidos regulares tales como el
ruido de un ventilador, música de fondo, etc. En un entorno típico,
el ruido de fondo está normalmente alrededor de 50 dB(A). El
término "ruido ambiental fuerte" se refiere al ruido de un tren
o ferrocarril subterráneo que pasa, ruido dentro de un salón de
baile, etc. Estos ruidos pueden medir hasta 100 dB(A).
El ruido puede medirse midiendo información de
amplitud espectral del ruido ambiental y calculando un valor único
que representa la cantidad de ruido. Uno o más, preferiblemente la
mayoría, más preferiblemente todos los parámetros de los elementos
diferentes (AVL, filtro HP, ganancia, recortador, filtro LP) se
adaptan según este único valor, mediante interpolación entre sus
valores máximo y mínimo.
Tal como se explicó anteriormente esta
interpolación no es necesariamente lineal. Los ensayos que utilizan
interpolación lineal mostraron que para ruidos ambientales
"medios", el efecto del algoritmo era demasiado grande.
Utilizando una superior, por ejemplo una
interpolación de segundo o tercer orden, el efecto es menor
comparado con interpolación lineal para el mismo ruido ambiental.
Para ruidos ambientales altos, la cantidad de efecto es igual.
La figura 14 ilustra el comportamiento
adaptativo de un parámetro (por ejemplo la ganancia G, una
frecuencia de corte, nivel de recorte). El parámetro P varía en
este ejemplo entre un valor P_{bajo} límite inferior, en este
ejemplo 2, a un valor P_{alto} límite alto, en este ejemplo 7,
como una función del nivel de ruido medido, en este ejemplo la
amplitud S de ruido media. Las diferentes curvas etiquetadas 1, 2 y
3 dan dependencia de primer (lineal), segundo (cuadrática) y tercer
orden del parámetro del nivel de ruido medido. Cuando mayor es el
orden más pronunciado es el efecto adaptativo a niveles de ruido
altos.
En resumen, la invención puede describirse según
sigue:
Un sistema de reproducción de sonido comprende
una entrada (1) de señal de audio digital, un procesador (2, DSP)
de señal de audio digital y una salida (1) de señal de audio digital
en el que el procesador (2, DSP) de señal de audio digital
comprende un filtro (21) paso alto con una frecuencia (f) de paso de
entre 300 Hz y 2 kHz, un amplificador (22) compresor para la
compresión y amplificación de una señal hacia dentro de un
intervalo de amplitud de señal y un recortador para recortar la
señal por encima de un nivel de recorte, y preferiblemente un
filtro (23) paso bajo para filtrar la señal proporcionada por el
amplificador compresor y para proporcionar una señal de salida,
estando la frecuencia (f) de paso del filtro paso bajo en el
intervalo de 2 kHz a Fs/2 en el que Fs es la frecuencia de
muestreo. Fs/2 puede ser por ejemplo 4 kHz.
Muchas variaciones adicionales son posibles
dentro del alcance de la invención tal como se define en las
reivindicaciones.
Claims (24)
1. Sistema de reproducción de sonido que
comprende una entrada (1) de señal de audio digital, un procesador
(2, DSP) de señal de audio digital y una salida (1) de señal de
audio digital en el que el procesador (2, DSP) de señal digital
comprende un filtro (21) paso alto (HP) con una frecuencia (f) de
paso de entre una primera y una segunda frecuencia, un amplificador
(22) compresor para la compresión y amplificación de una señal,
realizándose al menos la amplificación después el filtrado HP, y un
recortador para recortar la señal filtrada HP, comprimida y
amplificada por encima de un nivel de recorte.
2. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que la frecuencia (f) de paso es una
frecuencia entre 300 Hz y 2 kHz.
3. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que el filtro paso alto es un filtro de
primer orden o segundo orden.
4. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que el dispositivo comprende un dispositivo
(130) de medición para medir ruido de fondo y un adaptador 131 para
adaptar uno o más parámetros (f, orden) para el filtro paso alto
(HP).
5. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 4, en el que la frecuencia de paso es adaptable
entre 50 y 2 kHz.
6. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que el amplificador compresor se dispone
para no amplificar una señal que tiene una intensidad de señal por
debajo de un valor umbral.
7. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que el dispositivo comprende un dispositivo
130 de medición para medir ruido de fondo y un adaptador 131 para
adaptar uno o más parámetros para el amplificador (22)
compresor.
8. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que el procesador de audio digital
comprende un filtro (23) paso bajo para filtrar la señal
proporcionada por el amplificador compresor y para proporcionar una
señal de salida, estando la frecuencia (f') de paso del filtro paso
bajo en el intervalo de 2 kHz a Fs/2 en que Fs es la frecuencia de
muestreo.
9. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 8, en el que el dispositivo comprende un dispositivo
130 de medición para medir ruido de fondo y un adaptador 131 para
adaptar uno o más parámetros (f'') para el filtro paso bajo.
10. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 9, en el que el sistema comprende medios para la
activación y/o establecimiento de la dependencia de la frecuencia
del filtro paso bajo dependiendo de la amplificación en el
amplificador compresor.
11. Sistema de reproducción de sonido según
cualquiera de las reivindicaciones 4, 7 ó 9, en el que el uno o más
de los dichos parámetros es una función no lineal del nivel de ruido
medido.
12. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que el sistema comprende el filtro paso
alto seguido por un AGC seguido por un limitador/recortador.
13. Sistema de reproducción de sonido según la
reivindicación 1, en el que el sistema comprende un nivelador de
volumen automático precedido, o preferiblemente, seguido por un
filtro paso alto, que proporciona una señal nivelada, seguido por
una ganancia y un recortador.
14. Método para procesar señales de sonido
digitales, método en el que el componente de frecuencia de la señal
de sonido inferior a una frecuencia (f) de corte entre una primera y
una segunda frecuencia se atenúa, las señales de sonido se
amplifican y comprimen hacia dentro de un ancho de banda de la señal
y se recortan por encima de un nivel de recorte dentro del ancho de
banda de la señal.
15. Método según la reivindicación 14, en el que
la frecuencia de corte está entre 300 Hz y 2 kHz.
16. Método según la reivindicación 14, en el que
se mide un nivel de ruido y la frecuencia (f) de corte se determina
dependiendo del nivel (S) de ruido medido.
17. Método según la reivindicación 16, en el que
la frecuencia de corte se determina mediante una función no lineal
del nivel (S) de ruido.
18. Método según la reivindicación 16, en el que
la frecuencia de corte está comprendida entre 50 Hz y 2 kHz.
19. Método según la reivindicación 14, en el que
después de la compresión y el recorte, los componentes de
frecuencia de la señal digital resultante se atenúan por debajo de
una frecuencia f de corte entre 2 y 4 kHz.
20. Método según la reivindicación 19, en el que
se mide un nivel de ruido y la frecuencia (f'') de corte se
determina dependiendo del nivel (S) de ruido medido.
21. Método según la reivindicación 20, en el que
la frecuencia (f'') de corte se determina mediante una función no
lineal del nivel (S) de ruido.
22. Método según la reivindicación 14, en el que
la activación y/o establecimiento de la dependencia de la
frecuencia del filtro paso bajo se realiza dependiendo de la
amplificación en la etapa de amplificación del nivelado.
23. Programa informático que comprende medios de
código de programa para realizar un método según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 22 cuando se ejecuta dicho programa en un
ordenador.
24. Producto de programa informático que
comprende medios de código de programa almacenados en un medio
legible informático para realizar un método según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 22.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03102031 | 2003-07-07 | ||
| EP03102031 | 2003-07-07 | ||
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| EP04100148 | 2004-01-19 |
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|---|---|---|---|
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