CN1533120A - 音频装置 - Google Patents

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Abstract

一种音频装置，特别适用于移动电话***，用于修改在电话呼叫期间传送的话音，该装置从用户接收模拟语音信号。转换器将模拟语音信号转换为包含至少一个基本频的数字语音信号。一组编码数据表示包含一组音符的音乐乐谱，每一音符由基频、持续时间和演奏该音符的乐器定义。从这组编码数据提取数字音乐信号，且数字语音信号的第一部分与数字音乐信号第一部分混合以产生数字歌唱信号。

Description

音频装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2003年3月21日提交的法国专利申请03 03 468，其公开的内容被整体结合在此作为参考，本申请并要求其优先权。
技术领域
本发明涉及音频装置，用于修改音频装置用户的话音，并涉及能在电话通话期间修改所传送的话音的电信终端。
背景技术
虽然话音的传送是移动电话的基本元素，但事实仍然是这样，即制造商们通过向用户提供新的有吸引力和有趣的服务，力图使它们的产品标新立异。游戏、与话音识别相关的服务和众多的铃音声调就是这样的例子。
这些新的服务常常涉及由于添加软件和硬件元件相而增加电话的成本。
本发明的目的是要提供一种音频装置，它可提供由终端用户(特别是在通话期间)修改传送的话音的服务，这一服务是有吸引力和有趣的，且实现起来简单经济。
发明概述
为此本发明提出一种音频装置，它包括：
由音频装置的用户输入模拟语音信号的装置，
转换器，用于将模拟音频信号转换为包含至少一个基频的数字语音信号，
存储装置，用于存储一组编码数据，所述数据表示包含一组音符的音乐乐谱，每一音符由基频、持续时间以及演奏该音符的乐器定义，
提取装置，用于从所述编码数据组提取数字音乐信号，以及
混合装置，用于混合数字语音信号的第一部分和数字音乐信号的第一部分以产生数字歌唱信号。
由于本发明，话音能够跟踪音乐乐谱。
该音频装置还宜包括数字信号处理器，该处理器包括用于混合数字语音信号和数字音乐信号的第一部分的装置。
所述用于混合数字语音信号和数字音乐信号的第一部分的装置宜包括以同音乐信号音符相关的基频代替语音信号基频的装置。
在基本上与音符持续时间相等的时间段期间，语音信号基频宜由与音乐信号音符相关的基频代替。
该音频装置宜进一步包括将数字语音信号的第二部分加到数字歌唱信号的装置。
该音频装置宜进一步包括将数字音乐信号的第二部分加到数字歌唱信号的装置。
所述用于混合数字语音信号和数字音乐信号的第一部分的装置宜包括，以同音乐信号的音符相关的基频的一个谐波频率，代替语音信号基频的至少一个谐波频率的装置。
该音频装置宜进一步包括鉴别器装置，用于在数字语音信号中从元音中鉴别辅音，并适宜在检测元音期间启动用于混合数字语音信号和数字音乐信号的第一部分的装置。
这样，在语音信号与音乐信号的混合将发生在辅音之后，并在元音上。这一检测可使用滑动窗口包络检测器装置和频谱分析实现。
该音频装置宜进一步包括话音激活检测器，其控制用于混合数字语音信号和数字音乐信号的所述第一部分的装置。
这样，只有在降低了所述话音信号的振幅之后才能作出修改话音基频的决定。
该音频装置宜进一步包括用于对歌唱信号编码的声音编码器。
本发明还提出具有上述任何特征的电信终端。
使用电话的数字信号处理器(DSP)可以简单而经济地在电信终端上实现这一服务。
此外，可实时混合语音和音乐数字信号，使得话音被修改并在通话期间直接传送。
该音频装置宜进一步包括用于向另一终端实时传送所述数字歌唱信号的装置。
本发明其它特征和优点，将在以示例性和非限制性例子方式给出的本发明的一实施例的以下说明过程中明显可见。
附图说明
图1是本发明电信终端的框图。
优选实施例的详细说明
图1示出了本发明的电信终端1，诸如：移动电话。
终端1包括：数字信号处理器(DSP)2，话筒11，扬声器12，模数转换器8，数模转换器9，以及用于存储以预定的编码格式定义的音乐乐谱的单元10。
音乐乐谱可具有任何以下音乐编码格式：MIDI，YamahaSMAF，EMR R5复音，来自IrMC(红外移动通信)的IrDAiMelody，或任何其它音乐向量描述格式。
音乐乐谱的每一音符由其音调(即基频)，以及其音色(即基频的谐波)所刻画。
编码的乐谱包括一组(音符，持续时间)对。音符以持续时间和频率解释，每一音符对应于一开始日期，一结束日期，和多个频率(基频和谐波频率)。
转换器8和9例如是同一编码器/解码器(CODEC)13的部分。
处理器2包括：合成器3，信号混合器装置4，信号相加装置5，以及声音编码器6。
声音编码器6是自适应多速率(AMR)声音编码器，例如：用于执行类型3 GPP TS 26.071 AM源编码。
话音的声音由话筒11拾取。声压电平被转换为频带从300Hz到3400Hz的模拟电信号。模拟信号被分成20ms持续时间的连续区间。每一区间由模数转换器8数字化。
这产生20ms帧形式的数字语音信号S1。
类似地，缓冲器3提取对应于存储在存储单元10中的乐谱的20ms帧形式的数字音乐信号S2。
信号混合器装置4处理比例为X％的信号S1和比例为Y％的信号S2。
因而，混合器装置4在音符期间通过音乐信号的每一音符的基频和谐波代替话音信号的基频和谐波。这一代替是与被采样的话音的到达实时实现的，使得话音跟踪与乐谱音符相关的频率。
数字滤波器将根据波形检测出的话音划分为噪声(辅音)与后继的正弦信号(元音)；在滤波器的输出处，从信号S2导出的音乐正弦信号的Y％代替语音正弦信号的X％。
因而，在混合器装置4的输出获得相加的数字信号S3。
为了保持话音的可理解性，保持比例为(100-X)％的原始数字话音信号S1，并由信号相加装置5加到信号S3。
类似地，(100-Y)％的原始数字音乐信号S2可由求和装置5加到信号S3。
混合器装置4与求和装置5是集成到处理器2中的软件装置。
然后，在求和装置5的输出处被混合并相加的信号S4由声音编码器6编码，并被传送到另一方。因而，被修改以跟踪乐谱的信号S1被实时传送。
编码的信号还可以AMR IETF格式文件存储，然后，该文件可被发送到另一终端，例如：移动终端或个人计算机。
信号S4还可被馈送到数模转换器10，然后被馈送到扬声器9。
可以在处理器中添加其它未示出的功能。
当话音处于对应于“声门”声音的辅音时，最好不以音乐信号音符的基频与谐波代替话音信号的基频与谐波。在这种情形下，终端可包括滑动窗口包络检测器装置，以检测数字语音信号中的辅音。然后，只在辅音的结束处启动混合器装置。
检测器装置利用声音快速付立叶变换(FFT)频谱分析器功能，其行为像是一组滤波器，或者检测构成频谱的频率中功率峰值的存在(所述功率峰值对应于元音的基频)，或检测没有功率峰值的存在，这样，如果信号存在，则噪声的存在对应于辅音。
此外，终端的声音编码器6包括话音激活检测器(VAD)，用于在没有话音信号时中断无线传送。本发明的终端可使用这类检测器以给混合器装置发指令。因而，如果话音信号的振幅趋向于零，则VAD可迫使混合器装置移动到乐谱的下一个音符。VAD基于通/断操作。于是，在话音信号足够长的寂静期间，可向混合器4发送一个指令，使得通过向歌唱数字信号只馈送数字音乐信号的一部分(图1中的信号S2的(100-Y)％)，可继续再生乐谱，或者可以将寂静期引入歌唱数字信号，当元音活动恢复时，恢复对乐谱的跟踪。
当然，本发明不限于所描述的实施例。
具体来说，所描述的AMR声音编码器可由任何使用源编码类型的声音编码器代替，例如：使用符合GSM06.10或ETS300 726 GSM EFR(增强型全速率)标准的RPE-LTP编码的声音编码器。

Claims (21)

1.一种音频装置，包括：
用于由所述音频装置的用户输入模拟语音信号的装置，
转换器，用于将所述模拟音频信号转换为包含至少一个基频的数字语音信号，
存储装置，用于存储一组编码数据，所述数据表示包含一组音符的音乐乐谱，每一音符由基频，持续时间和演奏该音符的乐器定义，
提取装置，用于从所述组编码数据提取数字音乐信号，以及
混合装置，用于混合所述数字语音信号的第一部分和所述数字音乐信号的第一部分以产生数字歌唱信号。
2.根据权利要求1的音频装置，还包括数字信号处理器，该处理器包括用于混合所述数字语音信号的所述第一部分和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置。
3.根据权利要求1的音频装置，其中用于混合所述数字语音信号的所述第一部分和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置包括，以同所述音乐信号音符相关的基频代替所述语音信号基频的装置。
4.根据权利要求3的音频装置，其中在基本上与所述音符持续时间相等的时间段期间，所述语音信号的所述基频被与所述音乐信号的所述音符相关的所述基频代替。
5.根据权利要求1的音频装置，还包括将所述数字语音信号的第二部分加到所述数字歌唱信号的装置。
6.根据权利要求1的音频装置，还包括将所述数字音乐信号的第二部分加到所述数字歌唱信号的装置。
7.根据权利要求1的音频装置，其中所述用于混合所述数字语音信号和所述数字音乐信号的所述第一部分的装置包括，以同所述音乐信号的音符相关的所述基频的一个谐波频率，代替所述语音信号所述基频的至少一个谐波频率的装置。
8.根据权利要求1的音频装置，还包括鉴别器装置，用于从所述数字语音信号的元音中鉴别辅音，并适宜在检测所述元音期间启动用于混合所述数字语音信号和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置。
9.根据权利要求1的音频装置，还包括话音激活检测器，其控制用于混合所述数字语音信号和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置。
10.根据权利要求1的音频装置，还包括用于对所述歌唱信号编码的声音编码器。
11.一种电信终端，包括：
用于由所述音频装置的用户输入模拟语音信号的装置，
转换器，用于将所述模拟音频信号转换为包含至少一个基频的数字语音信号，
存储装置，用于存储一组编码数据，所述数据表示包含一组音符的音乐乐谱，每一音符由基频、持续时间和演奏该音符的乐器定义，
提取装置，用于从所述组编码数据提取数字音乐信号，以及
混合装置，用于混合所述数字语音信号的第一部分和所述数字音乐信号的第一部分以产生数字歌唱信号。
12.根据权利要求11电信终端，还包括用于向另一终端实时传送所述数字歌唱信号的装置。
13.根据权利要求11的电信终端，还包括数字信号处理器，该处理器包括用于混合所述数字语音信号的所述第一部分和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置。
14.根据权利要求11的电信终端，其中用于混合所述数字语音信号的所述第一部分和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置包括，以同所述音乐信号音符相关的基频代替所述语音信号基频的装置。
15.根据权利要求14的电信终端，其中在基本上与所述音符持续时间相等的时间段期间，所述语音信号的所述基频被与所述音乐信号的所述音符相关的所述基频代替。
16.根据权利要求11的电信终端，还包括将所述数字语音信号的第二部分加到所述数字歌唱信号的装置。
17.根据权利要求11的电信终端，还包括将所述数字音乐信号的第二部分加到所述数字歌唱信号的装置。
18.根据权利要求11的电信终端，其中所述用于混合所述数字语音信号的所述第一部分和所述数字音乐信号的所述第一部分的装置包括，以同所述音乐信号的音符相关的所述基频的一个谐波频率，代替所述语音信号所述基频的至少一个谐波频率的装置。
19.根据权利要求11的电信终端，还包括鉴别器装置，用于从所述数字语音信号的元音中鉴别辅音，并适宜在检测所述元音期间启动用于混合所述数字语音信号的所述第一部分和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置。
20.根据权利要求11的电信终端，还包括话音激活检测器，其控制用于混合所述数字语音信号和所述数字音乐信号的所述第一部分的所述装置。
21.根据权利要求11的电信终端，还包括用于对所述歌唱信号编码的声音编码器。
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Termination date: 20180319

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