ES2340975T3 - Metodo y aparato para obtener un factor de atenuacion. - Google Patents
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Abstract
Un método para tratar una señal de voz sintetizada en ocultación de pérdida de paquetes, cuyo método comprende: obtener una tendencia al cambio de la señal de voz, que comprende obtener una relación entre la energía de la última señal de voz tonal periódica y la energía de una señal de voz tonal periódica previa, de la señal de voz; obtener un factor de atenuación de acuerdo con la tendencia al cambio de la señal; y obtener una trama perdida, reconstruida después de atenuación de acuerdo con el factor de atenuación.
Description
Método y aparato para obtener un factor de
atenuación.
Esta solicitud reivindica la prioridad de la
solicitud de patente china núm. 200710169618.0, titulada "Método
y aparato para obtener un factor de atenuación", presentada el 5
de Noviembre de 2007, en la Oficina Estatal de la Propiedad
Intelectual de la RPC.
El presente invento se refiere al campo del
tratamiento de señales y, en particular, a un método y a un aparato
para obtener un facto de atenuación.
De una transmisión de datos de voz se exige que
se ejecute en tiempo real y que sea fiable en un sistema de
comunicación de voz en tiempo real, por ejemplo, un sistema VoIP
(voz por IP). Debido a las características nada fiables de un
sistema de red, los paquetes de datos pueden perderse o no llegar a
tiempo a su destino en un procedimiento de transmisión, desde un
extremo de envío a un extremo de recepción. Estas dos clases de
situaciones son consideradas, por el extremo de recepción, como
pérdidas de paquetes de red. Es inevitable que se produzca pérdida
de paquetes de red. Además, la pérdida de paquetes de red es uno de
los factores más importantes que influyen sobre la calidad de la
voz. Por tanto, se necesita un método robusto para ocultar la
pérdida de paquetes con el fin de recuperar los paquetes de datos
perdidos en el sistema de comunicación en tiempo real de forma que
se siga obteniendo una buena calidad del habla en la situación de
pérdida de paquetes de la red.
En la tecnología de comunicación por voz en
tiempo real existente, en el extremo de envío un codificador divide
la voz en banda ancha en una sub-banda alta y una
sub-banda baja, y hace uso de ADPCM (modulación por
código de impulsos diferencial, adaptable) para codificar las dos
sub-bandas, respectivamente, y las envía juntas por
la red al extremo de recepción. En el extremo de recepción, las dos
sub-bandas son descodificadas, respectivamente, por
el descodificador ADPCM y, luego, la señal final es sintetizada
utilizando un filtro de síntesis QMF (filtro especular en
cuadratura).
Para dos sub-bandas diferentes,
se adoptan diferentes métodos de ocultación de la pérdida de
paquetes (PLC). Para una sub-banda baja, en la
situación en que no existe pérdida de paquetes, una señal de
reconstrucción no sufre ningún cambio durante el Desvanecimiento
cruzado. En la situación en que existe pérdida de paquetes, para la
primera trama perdida se analiza la señal histórica (la señal
histórica es una señal de voz previa a la trama perdida en el
documento de la presente solicitud) utilizando un predictor a corto
plazo y un predictor a largo plazo, y se extrae información sobre
la clasificación de la voz. La señal de trama perdida es
reconstruida utilizando LPC (codificación predictiva lineal) basada
en el método de repetición tonal, el predictor y la información
sobre la clasificación. El estado de ADPCM será actualizado,
también, síncronamente hasta que se encuentre una trama buena.
Además, no sólo ha de generarse la señal correspondiente a la trama
perdida sino que, también, hay que generar una sección de señal que
se adapte al Desvanecimiento cruzado. De este modo, una vez
recibida una trama buena, se ejecuta el Desvanecimiento cruzado para
tratar la señal de trama buena y la sección de señal. Ha de
observarse que esta clase de Desvanecimiento cruzado solamente
ocurre después de que el extremo de recepción pierde una trama y
recibe la primera trama buena.
Durante el proceso de puesta en práctica del
presente invento, el inventor encontró, al menos, los siguientes
problemas en la técnica anterior. En la técnica anterior, la energía
de la señal sintetizada se controla utilizando un factor de
atenuación estático, auto-adaptable. Si bien el
factor de atenuación definido cambia gradualmente, su velocidad de
atenuación, es decir, el valor del factor de atenuación es el mismo
en relación con la misma clasificación de la voz. Sin embargo, las
voces humanas son diferentes. Si el factor de atenuación no coincide
con la característica de las voces humanas, en la señal de
reconstrucción aparecerá un ruido incómodo, particularmente en el
final de las vocales estables. El factor de atenuación estático
auto-adaptable no puede adaptarse a la
característica de diversas voces humanas.
Se toma como ejemplo la situación mostrada en la
figura 1, en la que T_{0} es el período tonal de la señal
histórica. La señal superior corresponde a una señal original, es
decir, un diagrama esquemático de forma de onda en la situación en
la que no existe pérdida de paquetes. La señal inferior representada
con línea de trazos es una señal sintetizada de acuerdo con la
técnica anterior. Como puede verse en la figura, la señal
sintetizada no mantiene la misma velocidad de atenuación que la
señal original. Si existen demasiadas veces la misma repetición
tonal, la señal sintetizada producirá un ruido musical evidente de
forma que la diferencia entre la situación de la señal sintetizada
y la situación deseable, es grande.
El documento EP 1 291 851 A2 describe un método
y un sistema para la atenuación de formas de onda de tramas de
velocidad corrompida por errores.
Con el fin de conseguir el objeto antes
mencionado, una realización del presente invento proporciona un
método para tratar una señal de voz sintetizada en ocultación de
pérdida de paquetes como se define en la reivindicación 1.
Una realización del presente invento
proporciona, también, un aparato para tratar una señal de voz
sintetizada en ocultación de pérdida de paquetes de acuerdo con la
reivindicación 11.
Una realización del presente invento
proporciona, también, un descodificador de voz de acuerdo con la
reivindicación 14.
Una realización del presente invento
proporciona, además, un producto de programa de ordenador como se
define en la reivindicación 15.
En comparación con la técnica anterior, las
realizaciones del presente invento presentan las siguientes
ventajas:
Un factor de atenuación
auto-adaptable se ajusta dinámicamente empleando la
tendencia al cambio de una señal histórica. La transición suave de
los datos históricos a los datos recibidos en último lugar se
realiza de manera que la velocidad de atenuación entre la señal
compensada y la señal original se mantenga tan consistente como
resulte posible para adaptar la característica de varias voces
humanas.
La figura 1 es un diagrama esquemático que
ilustra la señal original y la señal sintetizada de acuerdo con la
técnica anterior;
la figura 2 es una gráfica de proceso que
ilustra un método para obtener un factor de atenuación de acuerdo
con la realización 1 del presente invento;
la figura 3 es un diagrama esquemático que
ilustra los principios del codificador;
la figura 4 es un diagrama esquemático que
ilustra el módulo de una LPC basada en la sub-unidad
de repetición tonal de la unidad descodificadora de banda baja;
la figura 5 es un diagrama esquemático que
ilustra una señal de salida después de adoptar el método de
atenuación dinámica de acuerdo con la realización 1 del presente
invento;
las figuras 6A y 6B son diagramas esquemáticos
que ilustran la estructura del aparato para obtener un factor de
atenuación de acuerdo con la realización 2 del presente invento;
la figura 7 es un diagrama esquemático que
ilustra la escena de aplicación del aparato para obtener un factor
de atenuación de acuerdo con la realización 2 del presente
invento;
las figuras 8A y 8B son diagramas esquemáticos
que ilustran la estructura del aparato para el tratamiento de
señales de acuerdo con la realización 3 del presente invento;
la figura 9 es un diagrama esquemático que
ilustra el módulo del descodificador de voz de acuerdo con la
realización 4 del presente invento;
la figura 10 es un diagrama esquemático que
ilustra el módulo de la unidad descodificadora de banda baja del
descodificador de voz de acuerdo con la realización 4 del presente
invento;
la figura 11 es un diagrama esquemático que
ilustra el módulo de la LPC basada en una sub-unidad
de repetición tonal, de acuerdo con la realización 4 del presente
invento.
El presente invento se describirá con mayor
detalle con referencia a los dibujos y a las realizaciones.
Un método para obtener un factor de atenuación
se proporciona en la realización 1 del presente invento, destinado
a tratar la señal sintetizada en ocultación de pérdida de paquetes,
como se muestra en la figura 2, e incluye las operaciones
siguientes.
Operación s101, se obtiene una tendencia al
cambio de una señal:
Específicamente, la tendencia al cambio puede
expresarse mediante los siguientes parámetros: (1) la relación
entre la energía de la última señal tonal periódica y la energía de
la señal tonal periódica previa de la señal; (2) la relación de la
diferencia entre el valor máximo de la amplitud y el valor mínimo de
la amplitud de la última señal tonal periódica y la diferencia
entre el valor máximo de la amplitud y el valor mínimo de la
amplitud de la señal tonal periódica previa de la señal.
Paso s102, se obtiene un factor de atenuación de
acuerdo con la tendencia al cambio.
Se describirá el método específico de
tratamiento de la realización 1 del presente invento junto con una
escena de aplicación específica.
Un método para obtener el factor de atenuación
que está destinado a tratar la señal sintetizada en ocultación de
pérdida de paquetes, se proporciona en la realización 1 del presente
invento.
Como se muestra en la figura 3, se adoptan
métodos de PLC diferentes para dos sub-bandas
diferentes. El método de PLC para la parte de banda baja se muestra
como la parte \ding{192} en una trama representada en línea de
trazos en la figura 3. Por otro lado, una trama \ding{193}
representada en línea de trazos en la figura 3 corresponde al
algoritmo de PLC para la banda alta. Para una señal de banda alta,
zh(n) es una señal de banda alta emitida finalmente como
salida. Después de obtener la señal de banda baja zl(n) y la
señal de banda alta zh(n), se ejecuta el QMF para la señal
de banda baja y la señal de banda alta y se sintetiza una señal
y(n) de banda ancha finalmente emitida como salida.
Solamente se describe con detalle la señal de
banda baja como sigue.
En la situación en la que no existe pérdida de
tramas, se obtiene la señal xl(n), siendo
n=0,...,L-1 después de descodificar la trama
corriente recibida por el descodificador ADPCM de banda baja y la
salida es zl(n), siendo n=0,...,L-1
correspondiente a la trama corriente. En esta situación, la señal de
reconstrucción no cambia durante el
Desvanecimiento-cruzado, es decir,
zl(n)=xl(n), siendo n=0,...,L-1, donde
L es la longitud de la trama;
En la situación en que existe pérdida de tramas,
en lo que respecta a la primera trama perdida, se analiza la señal
histórica zl(n), siendo n<0 utilizando un predictor a
corto plazo y un predictor a largo plazo, y se extrae información
de clasificación de voz. Adoptando los predictores antes mencionados
y la información de clasificación, se genera la señal yl(n)
utilizando un método de LPC basado en repetición tonal. Y la señal
de trama perdida zl(n) es reconstruida como
zl(n)=yl(n), siendo n=L,...,L-1.
Además, también se actualizará el estado de ADPCM síncronamente
hasta que se encuentre una trama buena. Se observará que no
solamente ha de generarse la señal correspondiente a la trama
perdida sino que, también, ha de generarse una señal de 10 ms
yl(n), siendo n=L,...,L+M-1 que se adapta al
Desvanecimiento cruzado, donde M es el número de puntos de muestreo
de señal incluidos en el proceso cuando se calcula la energía. De
ese modo, una vez que se recibe una trama buena, se ejecuta el
Desvanecimiento cruzado para la xl(n), siendo
n=L,...,L+M-1 y la yl(n), siendo
n=L,...,L+M-1. Ha de observarse que esta clase de
Desvanecimiento cruzado solamente se produce después de una pérdida
de tramas y cuando el extremo de recepción recibe los datos de la
primera trama buena.
Una LPC basada en el método de repetición tonal
de la figura 3 es como se muestra en la figura 4.
Cuando la trama de datos es una trama buena, se
almacena zl(n) en una memoria intermedia para un uso
futuro.
Cuando se encuentra la primera trama perdida, la
señal final yl(n) ha de sintetizarse en dos etapas. En una
primera, se analiza la señal histórica zl(n), siendo
n=-297,...,-1. Luego, se sintetiza la señal yl(n), siendo
n=0,...,L-1, de acuerdo con el resultado del
análisis, donde L es la longitud de trama de la trama de datos, es
decir, el número de puntos de muestreo correspondientes a una trama
de señal, Q es la longitud de la señal que se necesita para
analizar la señal histórica.
El nódulo LPC basado en la repetición tonal
incluye, específicamente, las partes siguientes.
\vskip1.000000\baselineskip
El filtro A(z) de análisis a corto plazo
y el filtro 1/A(z) se síntesis, son filtros de predicción
lineal (LP) basados en un orden P. El filtro de análisis de LP se
define como:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Mediante el análisis de LP de la señal histórica
zl(n), siendo n=-Q,...,-1 con el filtro A(z), se
obtiene una señal residual e(n), siendo n=-Q,...,-1,
correspondiente a la señal histórica zl(n), siendo
n=-Q,...,-1:
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
La señal perdida es compensada por un método de
repetición tonal. Por tanto, en primer lugar ha de estimarse un
período tonal T_{0} correspondiente a la señal histórica
zl(n), siendo n=-Q,...,-1. Las operaciones son como sigue:
la zl(n) es tratada previamente para eliminar un ingrediente
de baja frecuencia innecesario en un análisis de LTP (predicción a
largo plazo) y el período tonal T_{0} de la zl(n) puede
obtenerse mediante el análisis de LTP. La clasificación de voz se
obtiene combinando un módulo de clasificación de señal después de
obtener el período tonal T_{0}.
Las clasificaciones de voz son como se muestra
en la siguiente Tabla 1:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Un módulo de repetición tonal está destinado a
estimar una señal LP residual e(N), siendo
n=0,...,L-1 de una trama perdida. Antes de
ejecutarse la repetición tonal, si la clasificación de la voz no es
VOICED, se adopta la siguiente fórmula para limitar la amplitud de
una muestra:
\vskip1.000000\baselineskip
siendo
n=-T_{0},...,-1
en donde
\vskip1.000000\baselineskip
Si la clasificación de la voz es VOICED, se
obtiene la señal residual e(n), siendo
n=0,...,L-1 correspondiente a la señal perdida
adoptando el paso de repetir la señal residual correspondiente a la
señal del último período tonal de la señal de una trama buena
recién recibida, es decir:
\newpage
En relación con otras clasificaciones de voces,
para evitar que la periodicidad de la señal generada sea demasiado
intensa (con respecto a la señal sin voz, si la periodicidad es
demasiado intensa, puede escucharse cierto ruido musical incómodo),
la señal residual e(n), siendo n=0,...,L-1
correspondiente a la señal perdida, es generada utilizando la
siguiente fórmula:
Además de generarse la señal residual
correspondiente a la trama perdida, continúan generándose las
señales residuales e(n), siendo
n=L,...,L+N-1 de N muestras adicionales con el fin
de generar una señal destinada al desvanecimiento cruzado, al
objeto de garantizar la división suave entre la trama perdida y la
primera trama buena después de la trama perdida.
\vskip1.000000\baselineskip
Tras generarse la señal residual e(n)
correspondiente a la trama perdida y el Desvanecimiento cruzado, se
obtiene una reconstrucción de la señal de trama perdida
yl_{pre}(n), siendo n=0,...,L-1 empleando
la siguiente fórmula:
donde la señal residual
e(n), siendo n=0,...,L-1 es la señal residual
obtenida a partir de las anteriores etapas de repetición
tonal.
Además, se generan yl_{pre}(n), siendo
n=L,...,L+N-1 con N muestras destinadas al
Desvanecimiento cruzado empleando la fórmula anterior.
\vskip1.000000\baselineskip
Para realizar una transición energética suave,
antes de ejecutar la QMF con la señal de banda alta, la señal banda
baja tiene que someterse, también, al Desvanecimiento cruzado, las
reglas se muestran en la tabla siguiente:
En la tabla anterior, zl(n) es una señal
emitida finalmente como salida, correspondiente a la trama
corriente, xl(n) es la señal de la trama buena
correspondiente a la trama corriente; yl(n) es una señal
sintetizada correspondiente al mismo instante de la trama
corriente, donde L es la longitud de la trama, N es el número de
muestras que ejecutan el Desvanecimiento cruzado.
Apuntando a diferentes clasificaciones de voz,
la energía de la señal en yl_{pre}(n) es controlada antes
ejecutando Desvanecimiento cruzado de acuerdo con el coeficiente
correspondiente a cada muestra. El valor del coeficiente cambia de
acuerdo con las diferentes clasificaciones de voz y la situación de
la pérdida de paquetes.
De forma detallada, en el caso de que la última
señal periódica de dos tonos de la señal histórica recibida sea la
señal original como se muestra en la figura 5, el factor de
atenuación dinámica auto-adaptable se ajusta
dinámicamente de acuerdo con la tendencia al cambio del último
período de dos tonos de la señal histórica. El método de ajuste
detallado incluye las siguientes operaciones:
Operación s201, se obtiene la tendencia al
cambio de la señal.
La tendencia al cambio de la señal puede venir
expresada por la relación entre la energía de la última señal tonal
periódica y la energía de la señal tonal periódica previa de la
señal, es decir, la energía E_{1} y la energía E_{2} de la
última señal periódica de dos tonos de la señal histórica, y se
calcula la relación entre ambas energías.
\vskip1.000000\baselineskip
Siendo E_{1} la energía de la última señal
tonal periódica, E_{2} la energía de la señal tonal periódica
previa, y T_{0} el período tonal correspondiente a la señal
histórica.
Opcionalmente, la tendencia al cambio de la
señal puede venir expresada por la relación entre las diferencias
pico-valle de los dos últimos períodos tonales de la
señal histórica.
\vskip1.000000\baselineskip
donde P_{1} es la diferencia
existente entre el valor máximo de la amplitud y el valor mínimo de
la amplitud de la última señal tonal periódica, P_{2} es la
diferencia existente entre el valor máximo de la amplitud y el
valor mínimo de la amplitud de la señal tonal periódica previa, y la
relación se calcula
como:
\vskip1.000000\baselineskip
Paso s202, la señal sintetizada es atenuada
dinámicamente de acuerdo con la tendencia al cambio obtenida de la
señal.
La fórmula de cálculo se muestra como sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
donde yl_{pre}(n) es la
reconstrucción de la señal de trama perdida, N es la longitud de la
señal sintetizada, y C es el coeficiente de atenuación
auto-adaptable, cuyo valor
es:
\vskip1.000000\baselineskip
En la situación en que el factor de atenuación
sea 1-C*(n+1)<0, es necesario hacer
1-C*(n+1)=0, con el fin de evitar la aparición de
una situación en la que el facto de atenuación correspondiente a las
muestras, sea negativo.
En particular, para evitar la situación en que
el valor de la amplitud correspondiente a una muestra pueda
desbordarse en la situación de R>1, la señal sintetizada es
atenuada dinámicamente mediante el uso de la fórmula de la
operación s202 de la presente realización, que solamente puede tener
en cuenta la situación de R<1.
En particular, con el fin de evitar la situación
en que la velocidad de atenuación de la señal con menos energía sea
demasiado alta, sólo en la situación en que E_{1} supere un
determinado valor límite, en la presente realización la señal
sintetizada es atenuada dinámicamente mediante el uso de la fórmula
de la operación s202.
En particular, para evitar que la velocidad de
atenuación de la señal sintetizada sea demasiado alta, especialmente
en la situación de pérdida continua de tramas, se fija un valor
límite superior para el coeficiente de atenuación C. Cuando C*(n+1)
supere un valor límite, el coeficiente de atenuación se establece
como valor límite superior.
En particular, en la situación en que el entorno
de red sea malo y la pérdida de tramas sea continua, puede
establecerse una cierta condición para evitar una velocidad de
atenuación demasiado alta. Por ejemplo, puede tenerse en cuenta
que, cuando el número de tramas perdidas supere un número designado,
por ejemplo dos tramas; o cuando la señal correspondiente a la
trama perdida supere una longitud designada, por ejemplo 20 ms; o en
al menos una de las anteriores condiciones en que el coeficiente de
atenuación corriente 1-C*(n+1) alcance un valor de
umbral designado, el coeficiente de atenuación C ha de ajustarse con
el fin de evitar la velocidad de atenuación demasiado alta que
puede tener como consecuencia la situación en que la señal de salida
se convierta en voz en silencio.
Por ejemplo, en la situación de muestreo a la
frecuencia de 8 kHz y una longitud de trama de 40 muestras, el
número de tramas perdidas puede fijarse en 4 y, después de que el
factor de atenuación 1-C*(n+1) se haga menor que
0,9, el coeficiente de atenuación C se ajusta para que tenga un
valor menor. La regla para ajustar el valor más bajo es la
siguiente.
Hipotéticamente, se predice que el coeficiente
de atenuación corriente sea C y el valor del factor de atenuación
sea V, y el factor de atenuación V puede atenuarse hasta 0 después
de V/C muestras. No obstante, la situación más deseable es que el
factor de atenuación V se atenúa hasta 0 después de
M(M\neqV/C) muestras. Así, el factor de atenuación C se
ajusta a
C =
V/M
Como se muestra en la figura 5, la señal
superior es la señal original; la señal media es la señal
sintetizada. Como se ve a partir de la figura, aunque la señal
tenga un cierto grado de atenuación, continúa poseyendo una
característica sonora intensiva. Si la duración es demasiado larga,
la señal puede mostrarse como un ruido musical, especialmente al
final del sonido. La señal inferior es la señal tras la utilización
de la atenuación dinámica en la realización del presente invento,
que puede verse muy parecida a la señal original.
De acuerdo con el método proporcionado por la
realización antes mencionada, el factor de atenuación
auto-adaptable se ajusta dinámicamente utilizando
la tendencia al cambio de la señal histórica, de modo que pueda
realizarse la transición suave de los datos históricos a los
últimos datos recibidos. La velocidad de atenuación se mantiene
consistente, dentro de lo posible, entre la señal compensada y la
señal original con el fin de adaptar al máximo posible la
característica de varias voces humanas.
En la realización 2 del presente invento, se
proporciona un aparato para obtener un factor de atenuación,
destinado a tratar la señal sintetizada en ocultación de pérdida de
paquetes, que incluye:
una unidad 10 de obtención de la tendencia al
cambio, destinada a obtener una tendencia al cambio de una
señal;
una unidad 20 de obtención de factor de
atenuación, destinada a obtener un factor de atenuación de acuerdo
con la tendencia al cambio obtenida mediante la unidad 10 de
obtención de la tendencia al cambio.
La unidad 20 de obtención del factor de
atenuación incluye, además: una sub-unidad 21 de
obtención del coeficiente de atenuación, destinada a generar el
coeficiente de atenuación de acuerdo con la tendencia al cambio
obtenida por la unidad 10 de obtención de la tendencia al cambio;
una sub-unidad 22 de obtención del factor de
atenuación, destinada a obtener un factor de atenuación de acuerdo
con el coeficiente de atenuación generado por la
sub-unidad 21 de obtención del factor de
atenuación. La unidad 20 de obtención del factor de atenuación
incluye, además: una sub-unidad 23 de ajuste del
coeficiente de atenuación, destinada a ajustar el valor del
coeficiente de atenuación obtenido por la
sub-unidad 21 de obtención del coeficiente de
atenuación a un valor dado en condiciones dadas, cuyas condiciones
incluyen, al menos, una de las siguientes: el valor del coeficiente
de atenuación supera un valor límite superior; se da la situación
de pérdida continua de tramas; y la velocidad de atenuación es
demasiado alta.
El método para obtener un factor de atenuación
en la realización anterior es igual que el método para obtener el
factor de atenuación de las realizaciones de método.
Con detalle, la tendencia al cambio obtenida por
la unidad 10 de obtención de la tendencia al cambio puede
expresarse mediante los siguientes parámetros: (1) la relación entre
la energía de la última señal tonal periódica y la energía de la
señal tonal periódica previa, de la señal; (2) la relación que
guarda la diferencia existente entre el valor máximo de amplitud y
el valor mínimo de amplitud de la última señal tonal periódica, con
la diferencia existente entre el valor máximo de amplitud y el
valor mínimo de amplitud de la señal tonal periódica previa de la
señal.
Cuando la tendencia al cambio viene expresada
como la relación energética de (1), la estructura del aparato para
obtener un factor de atenuación, es como se muestra en la figura 6A.
La unidad 10 de obtención de la tendencia al cambio incluye,
además:
una sub-unidad 11 de obtención
de energía, destinada a obtener la energía de la última señal tonal
periódica y la energía de la señal tonal periódica previa;
una sub-unidad 12 de obtención
de la relación energética, destinada a obtener la relación existente
entre la energía de la última señal tonal periódica y la energía de
la señal tonal periódica previa obtenida por la
sub-unidad 11 de obtención de energía y usar la
relación para mostrar la tendencia al cambio de la señal.
Cuando la tendencia al cambio viene expresada
como la relación de diferencia de amplitud de (2), la estructura
del aparato para obtener un factor de atenuación, es como se muestra
en la figura 6B. La unidad 10 de obtención de tendencia al cambio
incluye, además:
una sub-unidad 13 de obtención
de diferencia de amplitud, destinada a obtener la diferencia
existente entre el valor máximo de amplitud y el valor mínimo de
amplitud de la última señal tonal periódica, y la diferencia entre
el valor máximo de amplitud y el valor mínimo de amplitud de la
señal tonal periódica previa;
una sub-unidad 14 de obtención
de la relación de diferencia de amplitud, destinada a obtener la
relación que guarda la diferencia existente entre el valor máximo
de amplitud y el valor mínimo de amplitud de la última señal tonal
periódica, con la diferencia existente entre el valor máximo de
amplitud y el valor mínimo de amplitud de la señal tonal periódica
previa, y utilizar tal relación para mostrar la tendencia al cambio
de la señal.
Un diagrama esquemático que ilustra la escena de
aplicación del aparato para obtener un factor de atenuación de
acuerdo con la realización 2 del presente invento, es como se
ilustra en la figura 7. El factor de atenuación
auto-adaptable se ajusta dinámicamente utilizando la
tendencia al cambio de la señal histórica.
Mediante el uso del aparato proporcionado por la
realización antes mencionada, el factor de atenuación
auto-adaptable se ajusta dinámicamente empleando la
tendencia al cambio de la señal histórica de forma se que lleve a
cabo la transición suave desde los datos históricos a los últimos
datos recibidos. La velocidad de atenuación se mantiene constante
en todo lo posible entre la señal compensada y la señal original
para adaptarse, dentro de lo posible, a la característica de varias
voces humanas.
En la realización 3 del presente invento se
proporciona un aparato para el tratamiento de señales, destinado a
tratar la señal sintetizada en ocultación de pérdida de paquetes,
como se muestra en la figura 8A y en la figura 8B. Basándose en la
realización 2, se añade una unidad 30 de reconstrucción de tramas
perdidas correlativa con la unidad de obtención del factor de
atenuación. La unidad 30 de reconstrucción de tramas perdidas
obtiene una trama perdida después de atenuación de acuerdo con el
factor de atenuación obtenido por la unidad 20 de obtención del
factor de atenuación.
Utilizando el aparato proporcionado por la
realización antes mencionada, el factor de atenuación
auto-adaptable se ajusta dinámicamente mediante el
uso de la tendencia al cambio de la señal histórica, y se obtiene
una trama perdida reconstruida después de atenuación de acuerdo con
el factor de atenuación, de manera que se realice la transición
suave desde los datos históricos a los últimos datos recibidos. La
velocidad de atenuación se mantiene consistente en todo lo posible
entre la señal compensada y la señal original para adaptarse, dentro
de lo posible a la característica de varias voces humanas.
La realización 4 del presente invento
proporciona un descodificador de voz, como se muestra en la figura
9. El descodificador de voz incluye: una unidad 40 descodificadora
de banda alta destinada a descodificar una señal de descodificación
de banda alta recibida y a compensar una señal de banda alta
perdida; una unidad 50 descodificadora de banda baja destinada a
descodificar una señal de descodificación de banda baja recibida y
a compensar una señal de banda baja perdida; y una unidad 60 de
filtrado especular en cuadratura destinada a obtener una señal de
salida final sintetizando la señal de descodificación de banda baja
y la señal de descodificación de banda alta. La unidad 40
descodificadora de banda alta descodifica la señal de flujo de banda
alta recibida por el extremo de recepción y sintetiza la señal de
banda alta perdida. La unidad 50 descodificadora de banda baja
descodifica la señal de flujo de banda baja recibida por el extremo
de recepción y sintetiza la señal de banda baja perdida. La unidad
60 de filtrado especular en cuadratura obtiene la señal de
descodificación final sintetizando la señal de descodificación de
banda baja emitida como salida por la unidad 50 descodificadora de
banda baja y la señal de descodificación de banda alta emitida como
salida por la unidad 40 descodificadora de banda alta.
En cuanto a la unidad 50 descodificadora de
banda baja, como se muestra en la figura 10, incluye las siguientes
unidades. Una sub-unidad 51 de LPC basada en la
repetición tonal, que está destinada a generar una señal sintetizada
correspondiente a la trama perdida, una sub-unidad
52 de descodificación de banda baja, que está destinada a
descodificar una señal de flujo de banda baja recibida, y una
sub-unidad 53 de desvanecimiento cruzado, que está
destinada a conseguir el desvanecimiento cruzado de la señal
descodificada por la sub-unidad de descodificación
de banda baja y la señal sintetizada correspondiente a la trama
perdida generada por la unidad de LPC basándose en la repetición
tonal.
La sub-unidad 52 de
descodificación de banda baja descodifica la señal de flujo de banda
baja recibida. La sub-unidad 51 de LPC basada en la
repetición tonal genera la señal sintetizada ejecutando una LPC
sobre la señal de banda baja perdida. Y, finalmente, la
sub-unidad 53 de desvanecimiento cruzado aplica el
desvanecimiento cruzado a la señal tratada por la
sub-unidad 52 de descodificación de banda baja y la
señal sintetizada con el fin de obtener una señal de
descodificación final después de la compensación de la trama
perdida.
La sub-unidad 51 de LPC basada
en la repetición tonal, como se muestra en la figura 10, incluye
además un módulo de análisis 511 y un módulo 512 de tratamiento de
señales. El módulo de análisis 511 analiza una señal histórica y
genera una señal de trama perdida reconstruida; el módulo 512 de
tratamiento de señales obtiene una tendencia al cambio de una señal
y obtiene un factor de atenuación de acuerdo con la tendencia al
cambio de la señal, y atenúa la señal de trama perdida reconstruida
y obtiene una trama perdida, reconstruida después de la
atenuación.
El módulo 512 de tratamiento de señales incluye,
además, una unidad 5121 de obtención del factor de atenuación y una
unidad 5122 de reconstrucción de trama perdida. La unidad 5121 de
obtención del factor de atenuación obtiene una tendencia al cambio
de una señal y obtiene un factor de atenuación de acuerdo con la
tendencia al cambio; la unidad 5122 de reconstrucción de trama
perdida atenúa la señal de trama perdida reconstruida de acuerdo
con el factor de atenuación y obtiene una trama perdida reconstruida
después de la atenuación. El módulo 512 de tratamiento de señales
incluye dos estructuras, correspondientes a diagramas esquemáticos
que ilustran la estructura del aparato para el tratamiento de
señales de las figuras 8A y 8B, respectivamente.
La unidad 5121 de obtención del factor de
atenuación incluye dos estructuras, correspondientes a diagramas
esquemáticos que ilustran la estructura del aparato para obtener un
factor de atenuación de las figuras 6A y 6B, respectivamente. Las
funciones específicas y los medios para su ejecución en la práctica
de los módulos y las unidades antes citados pueden referirse al
contenido expuesto en las realizaciones de método. Los detalles
innecesarios no se repetirán en este documento.
Mediante la descripción de las realizaciones
antes mencionadas, los expertos en la técnica pueden comprender
claramente que el presente invento puede ser llevado a la práctica
dependiendo del software y de la plataforma de hardware necesaria y
general y, ciertamente, también puede incorporarse en la práctica
mediante software. Sin embargo, en la mayoría de las situaciones,
la primera es una realización preferible. Basándose en dicha
comprensión, la esencia o la parte que contribuye a la técnica
anterior del esquema técnico del presente invento, puede
incorporarse en forma de producto de software almacenado en un medio
de almacenamiento, y el producto de software incluye ciertas
instrucciones para hacer que un dispositivo ejecute en la práctica
las realizaciones del presente invento.
Si bien la ilustración y la descripción de la
presente exposición se han hecho con referencia a sus realizaciones,
los expertos normales en la técnica deben apreciar que pueden
introducirse diversos cambios, en la forma y detalles, sin por ello
desviarse del alcance definido por las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (15)
1. Un método para tratar una señal de voz
sintetizada en ocultación de pérdida de paquetes, cuyo método
comprende:
obtener una tendencia al cambio de la señal de
voz, que comprende obtener una relación entre la energía de la
última señal de voz tonal periódica y la energía de una señal de voz
tonal periódica previa, de la señal de voz;
obtener un factor de atenuación de acuerdo con
la tendencia al cambio de la señal; y
obtener una trama perdida, reconstruida después
de atenuación de acuerdo con el factor de atenuación.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que antes de obtener el factor de atenuación de acuerdo con
la tendencia al cambio de la señal, el método comprende, además:
obtener el factor de atenuación de acuerdo con la relación, cuando
la relación es menor que 1.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que antes de obtener el factor de atenuación de acuerdo con
la tendencia al cambio de la señal, el método comprende, además:
obtener el factor de atenuación de acuerdo con la relación cuando
la energía de la última señal de voz tonal periódica sea mayor que
un valor límite prefijado.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la relación entre la energía de la última señal de voz
tonal periódica y la energía de la señal de voz tonal periódica
previa, de la señal de voz, es R= \sqrt{E_{1}/E_{2}}; donde
E_{1} es la energía de la última señal de voz tonal periódica, y
E_{2} es la energía de la señal de voz tonal periódica
previa.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4,
en el que el factor de atenuación obtenido de acuerdo con la
relación es 1-C*(n+1), siendo
n=0,...,N-1,
donde C es el coeficiente de atenuación,
C=(1-R)/T_{0}, N es la longitud de la señal de voz
sintetizada y T_{0} es la longitud de un período tonal.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5,
en el que el factor de atenuación 1-C*(n+1)=0 se
establece cuando el factor de atenuación
1-C*(n+1)<0.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 5,
en el que se fija previamente un valor límite superior para el
coeficiente de atenuación C, y se hace que el coeficiente de
atenuación C sea igual al límite superior cuando el valor de
C*(n+1) obtenido de acuerdo con C=(1-R)/T_{0},
supera un valor límite.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 5,
en el que el coeficiente de atenuación C se reduce cuando la
velocidad de atenuación es demasiado alta.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 8,
en el que la reducción del coeficiente de atenuación C se
logra:
prefijando la señal de voz para que se atenúe
hasta 0 después de M muestras; y
estableciendo un coeficiente de atenuación
ajustado, C=V/M, donde V es un factor de atenuación corriente.
10. El método de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la trama perdida reconstruida después de la atenuación
obtenida de acuerdo con la relación, es:
donde yl_{pre}(n) es una
señal de voz con trama perdida reconstruida, N es la longitud de la
señal de voz sintetizada, C es el coeficiente de atenuación,
C=(1-R)/T_{0}, y T_{0} es la longitud del
período
tonal.
11. Un aparato para tratar una señal de voz
sintetizada en ocultación de pérdida de paquetes, cuyo aparato
comprende:
una unidad de obtención de una tendencia al
cambio, que comprende una sub-unidad de obtención de
energía, destinada a obtener energía de una última señal de voz
tonal periódica y energía de una señal de voz tonal periódica
previa, de la señal de voz;
una sub-unidad de obtención de
una relación energética, destinada a obtener una relación entre la
energía de la última señal de voz tonal periódica y la energía de
la señal de voz tonal periódica previa, de la señal de voz;
una unidad de obtención de un factor de
atenuación, destinada a obtener el factor de atenuación de acuerdo
con la relación obtenida por la sub-unidad de
obtención de una relación energética; y
una unidad de reconstrucción de tramas perdidas,
destinada a obtener una trama perdida, reconstruida después de
atenuación de acuerdo con el factor de atenuación.
12. El aparato de acuerdo con la reivindicación
11, en el que la unidad de obtención del factor de atenuación
comprende:
una sub-unidad de obtención del
coeficiente de atenuación destinada a generar un coeficiente de
atenuación de acuerdo con la relación obtenida por la
sub-unidad de obtención de la relación energética;
y
una sub-unidad de obtención de
factor de atenuación destinada a obtener el factor de atenuación de
acuerdo con el coeficiente de atenuación generado por la
sub-unidad de obtención del factor de
atenuación.
13. El aparato de acuerdo con la reivindicación
12, en el que la sub-unidad de obtención del factor
de atenuación comprende, además:
una sub-unidad de ajuste del
factor de atenuación destinada a ajustar el valor del coeficiente de
atenuación obtenido por la sub-unidad de obtención
del coeficiente de atenuación de modo que tenga un valor determinado
cuando se satisface una condición dada;
en el que la condición dada comprende, al menos,
una de las siguientes condiciones:
que el valor del coeficiente de atenuación
supera un cierto valor límite;
que exista una situación de pérdida continua de
tramas; y
que la velocidad de atenuación sea demasiado
elevada.
14. Un descodificador de voz, que comprende: una
unidad descodificadora de banda baja, una unidad descodificadora de
banda alta y una unidad de filtrado especular en cuadratura, en el
que:
la unidad descodificadora de banda baja está
destinada a descodificar una señal de voz de descodificación de
banda baja recibida, y a compensar una señal de voz de banda baja
perdida;
la unidad descodificadora de banda alta está
destinada a descodificar una señal de voz de descodificación de
banda alta recibida, y a compensar una señal de voz de banda alta
perdida;
la unidad de filtrado especular en cuadratura
está destinada a obtener una señal de voz de salida final
sintetizando la señal de voz de descodificación de banda baja y la
señal de voz de descodificación en banda alta;
la unidad descodificadora de banda baja
comprende una sub-unidad de descodificación de banda
baja, una sub-unidad de codificación predictiva
lineal basada en la repetición tonal y una
sub-unidad de desvanecimiento cruzado;
en el que la sub-unidad de
descodificación de banda baja está destinada a descodificar una
señal de voz de flujo de banda baja recibida;
la sub-unidad de codificación
predictiva lineal (LPC) basada en la repetición tonal, está
destinada a generar una señal de voz sintetizada correspondiente a
una trama perdida;
la sub-unidad de desvanecimiento
cruzado está destinada a aplicar el desvanecimiento cruzado a la
señal de voz tratada por la sub-unidad de
descodificación de banda baja y la señal de voz sintetizada
correspondiente a la trama perdida generada por la
sub-unidad de LPC basada en la repetición tonal;
la sub-unidad de LPC basada en
la repetición tonal comprende un módulo analizador y un aparato de
acuerdo con las reivindicaciones 11 a 13, en el que el módulo
analizador está destinado a analizar una señal de voz histórica, y
a generar una señal de voz con trama perdida reconstruida.
15. Un producto programa de ordenador que
comprende códigos de programa de ordenador que permiten que un
ordenador ejecute las operaciones de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, cuando los códigos de programa de
ordenador son ejecutados por el ordenador.
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