ES2597829T3

ES2597829T3 - Ocultación de pérdida de trama de audio

Info

Publication number: ES2597829T3
Application number: ES14704704.7T
Authority: ES
Inventors: Stefan Bruhn
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2017-01-23
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: PL3576087T3; DK3096314T3; BR112015017222A2; KR101855021B1; PT3333848T; ES3034365T3; EP4276820C0; US20230008547A1; WO2014123470A1; PL3866164T3; ES2954240T3; BR112015017222B1; ES2757907T3; CN104995675A; US9847086B2; US20180096691A1; ES2877213T3; HUE036322T2; ES2664968T3; EP3096314B1

Abstract

Un método de ocultación de una trama de audio perdida de una señal de audio recibida, comprendiendo el método: - extraer un segmento de una señal de audio previamente recibida o reconstruida, en donde dicho segmento se usa como trama prototipo a efectos de crear una trama de sustitución para una trama de audio perdida; - transformar la trama prototipo extraída en una representación en el dominio de la frecuencia; - realizar un análisis sinusoidal (81) de la trama prototipo, en donde el análisis sinusoidal incluye identificar frecuencias de componentes sinusoidales de la señal de audio; - cambiar todos los coeficientes espectrales de la trama prototipo incluidos en un intervalo Mk en torno a una sinusoide k por un desplazamiento de fase proporcional a la frecuencia sinusoidal fk y a la diferencia de tiempo entre la trama de audio perdida y la trama prototipo, incluyendo así la evolución en el tiempo de componentes sinusoidales de la trama prototipo, hasta el instante de tiempo de la trama de audio perdida, y conservando la magnitud de esos coeficientes espectrales; - cambiar la fase de un coeficiente espectral de la trama prototipo no incluido en ninguno de los intervalos con relación a una región en torno a las sinusoides identificadas por un valor aleatorio, y conservando la magnitud de ese coeficiente espectral, y - realizar una transformada inversa en el dominio del espectro de frecuencia ajustado en fase de la trama prototipo, creando con ello la trama de sustitución (83) para la trama de audio perdida.

Description

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y se extrae el índice de inicio n-1 con una función ventana w(n), y se transforma en el dominio de la frecuencia, por ejemplo mediante una DFT:

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La función ventana puede ser una de las funciones ventana descritas con anterioridad en el análisis sinusoidal. Con preferencia, con el fin de ahorrar complejidad numérica, la trama transformada en el dominio de la frecuencia debe ser idéntica a la usada durante el análisis sinusoidal.

En una etapa siguiente, se aplica la suposición de modelo sinusoidal. Según la suposición de modelo sinusoidal, la DFT de la trama prototipo puede ser escrita como sigue:

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10 Esta expresión fue usada también en la parte de análisis y se ha descrito con detalle en lo que antecede.

A continuación, se entiende que el espectro de la función ventana usada tiene solamente una contribución significativa en un rango de frecuencia próxima a cero. Según se ha ilustrado en la Figura 3, el espectro de magnitud de la función ventana es grande para frecuencias cercanas a cero y pequeño en otro caso (dentro del rango de frecuencia normalizado desde - a , correspondiente a la mitad de la frecuencia de muestreo. Por lo tanto, como 15 aproximación, se supone que el espectro de ventana W(m) no es cero solamente para un intervalo M = [-mmin, mmax], siendo mmin y mmax números positivos pequeños. En particular, se usa una aproximación del espectro de la función ventana de tal modo que para cada k las contribuciones de los espectros de ventana desplazados en la expresión anterior son estrictamente no solapantes. De ahí que en la ecuación anterior, para cada índice de frecuencia existe siempre solamente el máximo de contribución a partir de un sumando, es decir, a partir de un espectro de ventana

20 desplazado. Esto significa que la expresión anterior se reduce a la expresión aproximada siguiente:

negativo y para cada k. Así, Mk indica el intervalo

, donde mmin,k y mmax,k cumplen la limitación explicada anteriormente de tal modo que los intervalos no son solapantes. Una opción adecuada para mmin,k y mmax,k consiste en establecerlos en un valor entero pequeño, por ejemplo =3. Si, no obstante, los índices de DFT

de tal modo que se asegura que los intervalos no son solapantes. La función floor(·) es el número entero más próximo al argumento de función que es más pequeño o igual al mismo.

La siguiente etapa, según las realizaciones, consiste en aplicar el modelo sinusoidal conforme a la expresión anterior, y evolucionar sus K sinusoides en el tiempo. La suposición de que los índices de tiempo del segmento

30 borrado en comparación con los índices de tiempo de la trama prototipo difiere en n-1 muestras, significa que las fases de las sinusoides avanzan en:

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Por ello, el espectro de DFT del modelo sinusoidal evolucionado viene dado por:

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35 Aplicando de nuevo la aproximación según la cual no se solapan los espectros de función ventana desplazados, se

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1) Analizar un segmento de la señal disponible, previamente sintetizada, para obtener las frecuencias fk sinusoidales constituyentes de un modelo sinusoidal.

2) Extraer una trama prototipo y-1 a partir de la señal disponible previamente sintetizada y calcular la DFT de esa trama.

3) Calcular el desplazamiento de fase k para cada sinusoide k en respuesta a la frecuencia sinusoidal fk y al avance de tiempo entre la trama de prototipo y la trama de sustitución.

4) Para cada sinusoide k, hacer avanzar la fase de la DFT de trama prototipo en k, selectivamente para los índices de DFT relacionados con una cercanía en torno a la frecuencia sinusoidal fk.

5) Calcular la DFT inversa del espectro 4) obtenido.

Las realizaciones descritas en lo que antecede pueden ser mejor explicadas mediante las siguientes suposiciones:

a) La suposición de que la señal puede ser representada por un número limitado de sinusoides.

b) La suposición de que la trama de sustitución está suficientemente bien representada por esas sinusoides evolucionadas en el tiempo, en comparación con algún instante de tiempo anterior.

c) La suposición de una aproximación del espectro de una función ventana de tal modo que el espectro de la trama de sustitución puede construirse mediante porciones de no solapamiento del espectro de función ventana desplazado en frecuencia, donde las frecuencias de desplazamiento son las frecuencias de sinusoide.

La Figura 9 es un diagrama esquemático de bloques que ilustra un ejemplo de descodificador 1 configurado para ejecutar un método de ocultación de pérdida de trama de audio conforme a las realizaciones. El descodificador ilustrado comprende uno o más procesadores 11 y software adecuado con un medio de almacenaje o memoria 12 adecuado. La señal de audio codificada entrante se recibe a través de una entrada (Entrada), a la que están conectados el procesador 11 y la memoria 12. La señal de audio descodificada y reconstruida obtenida a partir del software, se emite desde la salida (Salida). Un ejemplo de descodificador ha sido configurado para ocultar una trama de audio perdida de una señal de audio recibida, y comprende un procesador 11 y una memoria 12, en donde la memoria contiene instrucciones ejecutables por el procesador 11, y con lo que el descodificador 1 está configurado para:

-realizar un análisis sinusoidal de una parte de una señal de audio previamente recibida o reconstruida, en donde el análisis sinusoidal incluye identificar frecuencias de componentes sinusoidales de la señal de audio;

-aplicar un modelo sinusoidal sobre un segmento de la señal de audio previamente recibida o reconstruida, en donde dicho segmento se usa como trama prototipo con el fin de crear una trama de sustitución para una trama de audio perdida, y

-crear la trama de sustitución para la trama de audio perdida mediante evoluciòn en el tiempo de componentes sinusoidales de la trama prototipo, hasta el instante de tiempo de la trama de audio perdida, en respuesta a las frecuencias identificadas correspondientes.

Según una realización adicional del descodificador, el modelo sinusoidal aplicado asume que la señal de audio está compuesta por un número limitado de componentes sinusoidales individuales, y la identificación de frecuencias de las componentes sinusoidales de la señal de audio puede comprender además una interpolación parabólica.

Según una realización adicional, el descodificador está configurado para extraer una trama prototipo desde una señal previamente recibida o reconstruida disponible, usando una función ventana, y para transformar la trama prototipo extraída en un dominio de frecuencia.

Según otra realización más, el descodificador está configurado para evolucionar en el tiempo componentes sinusoidales de un espectro de frecuencia de una trama prototipo, haciendo avanzar la fase de las componentes sinusoidales, en respuesta a la frecuencia de cada componente sinusoidal y en respuesta a la diferencia de tiempo entre la trama de audio perdida y la trama prototipo, y para crear la trama de sustitución llevando a cabo una transformada de frecuencia inversa del espectro de frecuencia.

Un descodificador según una realización alternativa, ha sido ilustrado en la Figura 10a, comprendiendo una unidad de entrada configurada para recibir una señal de audio codificada. La Figura ilustra la ocultación de pérdida de trama mediante una unidad lógica 13 de ocultación de pérdida de trama, en donde el descodificador 1 está configurado para implementar una ocultación de una trama de audio perdida conforme a las realizaciones descritas con anterioridad. La unidad lógica 13 de ocultación de pérdida de trama ha sido ilustrada además en la Figura 10b, y comprende medios adecuados para ocultar una trama de audio perdida, es decir, medios 14 para realizar un análisis sinusoidal de una parte de una señal de audio previamente recibida o reconstruida, en donde el análisis sinusoidal incluye identificar frecuencias de componentes sinusoidales de la señal de audio, medios 15 para aplicar un modelo sinusoidal sobre un segmento de la señal de audio previamente recibida o reconstruida, en donde dicho segmento

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se usa como trama prototipo a efectos de crear una trama de sustitución para una trama de audio perdida, y medios 16 para crear la trama de sustitución para la trama de audio perdida mediante componentes sinusoidales de evolución en el tiempo de la trama prototipo, hasta el instante de tiempo de la trama de audio perdida, en respuesta a las frecuencias identificadas correspondientes.

Las unidades y los medios incluidos en el descodificador ilustrado en la Figura, pueden ser implementados al menos parcialmente con hardware, y existen numerosas variantes de elementos de circuitería que pueden ser usados y combinados para conseguir las funciones de las unidades del descodificador. Tales variantes están abarcadas por las realizaciones. Un ejemplo particular de implementación de hardware del descodificador es la implementación en hardware de procesador de señal digital (DSP) y en tecnología de circuitos integrados, incluyendo tanto circuitería electrónica de propósito general como circuitería específica de la aplicación.

Un programa informático conforme a las realizaciones de la presente invención comprende instrucciones que, cuando se ejecutan mediante un procesador, hacen que el procesador lleve a cabo un método conforme a un método descrito en relación con la Figura 8. La Figura 11 ilustra un producto 9 de programa informático conforme a las realizaciones, en forma de memoria no volátil, por ejemplo una EEPROM (Memoria de Solo Lectura Programable y Borrable Eléctricamente), una memoria flash o una unidad de disco. El producto de programa informático comprende un medio legible con ordenador que almacena un programa informático 91, que comprende módulos 91a,b,c,d de programa informático, los cuales, cuando se ejecutan en un descodificador 1, hacen que un procesador del descodificador lleve a cabo las etapas conforme a la Figura 8.

Se puede usar un descodificador conforme a las realizaciones de la presente invención, por ejemplo en un receptor para un dispositivo móvil, por ejemplo un teléfono móvil o un ordenador portátil, o en un receptor para un dispositivo estacionario, por ejemplo un ordenador personal.

Las ventajas de las realizaciones descritas en la presente memoria consisten en proporcionar un método de ocultación de pérdida de trama que permita mitigar el impacto audible de la pérdida de trama en la transmisión de señales de audio, por ejemplo de habla codificada. Una ventaja general consiste en proporcionar una evolución suave y fiel de la señal reconstruida para una trama perdida, en donde el impacto audible de las pérdidas de trama se reduce considerablemente en comparación con las técnicas convencionales.

Debe entenderse que la elección de unidades o módulos que interactúan, así como la denominación de las unidades, son solamente a título de ejemplo, y pueden ser configurados según una pluralidad de formas alternativas con el fin de que estén capacitados para ejecutar las acciones procesales divulgadas. Debe apreciarse también que las unidades o módulos descritos en la presente divulgación han de ser consideradas como entidades lógicas y no necesariamente como unidades físicas separadas. Se apreciará que el alcance de la tecnología divulgada en la presente memoria abarca por completo otras realizaciones que pueden resultar obvias para los expertos en la materia.

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Claims

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