ES2299122T3 - Procedimiento y aparato para seleccionar una velocidad de codificacion en un vocodificador de velocidad variable. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para detectar si una trama de una señal de entrada presenta una señal de audio o silencio, que comprende: establecer umbrales de detección basándose en una estimación de una relación señal-ruido (SNR) de la señal de entrada, en el que la energía de señal de la SNR se estima como una energía de señal máxima durante periodos de actividad oral; y utilizar los umbrales de detección para detectar si la trama de la señal de entrada presenta una señal de audio o silencio.
Description
Procedimiento y aparato para seleccionar una
velocidad de codificación en un vocodificador de velocidad
variable.
La presente invención se refiere a los
vocodificadores. Más particularmente, la presente invención se
refiere a un procedimiento nuevo y mejorado para determinar la
velocidad de codificación de la voz en un vocodificador de
velocidad variable.
Los sistemas de compresión de voz de velocidad
variable suelen utilizar alguna forma de algoritmo de determinación
de velocidad antes de que empiece la codificación. El algoritmo de
determinación de velocidad asigna un esquema de codificación de
velocidad de transferencia de bits más alta a los segmentos de la
señal de audio en los que está presente la voz y un sistema de
codificación de velocidad mas baja a los segmentos de silencio. De
esta forma, se obtiene una velocidad de transferencia de bits media
inferior, mientras que la calidad de la voz reconstruida sigue
siendo alta. Por lo tanto, para operar con eficacia un codificador
de voz de velocidad variable se requiere un algoritmo de
determinación de velocidad sólido que pueda diferenciar entre voz y
silencio en una diversidad de entornos de ruido de fondo.
Uno de dichos sistemas de compresión de voz de
velocidad variable o vocodificadores de velocidad variable se da a
conocer en el documento
WO-A1-92/22891, presentado el 11 de
junio de 1991, titulado "Variable Rate Vocoder" y
transferido al cesionario de la presente invención. En esta
ejecución particular de vocodificador de velocidad variable, la voz
de entrada se codifica utilizando técnicas de codificación
predictiva lineal con excitación por código (CELP) a una de las
diversas velocidades determinada por el nivel de actividad oral. El
nivel de actividad oral se determina a partir de la energía de las
muestras de audio de entrada, que pueden contener ruido de fondo
además de voz. Para que el vocodificador proporcione codificación de
voz de alta calidad con niveles variables de ruido de fondo, es
necesario emplear una técnica de ajuste de umbral de manera
adaptativa para compensar el efecto del ruido de fondo sobre el
algoritmo de decisión de velocidad.
Los vocodificadores se suelen utilizar en
dispositivos de comunicación tales como teléfonos celulares o
dispositivos de comunicación personal para proporcionar la
compresión digital de señal de una señal de audio analógica que se
convierte a forma digital para la transmisión. En un entorno móvil
en el que puede utilizarse un teléfono celular o un dispositivo de
comunicación personal, los niveles altos de energía de ruido de
fondo dificultan la diferenciación mediante el algoritmo de
determinación de velocidad entre los sonidos sordos de baja energía
y el silencio con ruido de fondo, utilizando un algoritmo de
determinación de velocidad basado en la energía de la señal. Por lo
tanto, los sonidos sordos a menudo se codifican a velocidades de
transferencia de bits inferiores y se degrada la calidad de la voz,
ya que las consonantes como "s", "x", "ch",
"sh", "t", etc. se pierden en la voz reconstruida.
Los vocodificadores que basan sus decisiones de
velocidad únicamente en la energía del ruido de fondo fracasan en
tener en cuenta la intensidad de la señal en relación con el ruido
de fondo al establecer los valores umbral. Un vocodificador que
basa sus niveles umbral únicamente en el ruido de fondo tiende a
comprimir entre sí los niveles umbral cuando el ruido de fondo
aumenta. Si se desea que el nivel de la señal se mantenga fijo, ésta
es la forma correcta de establecer los niveles umbral; sin embargo,
si se desea que el nivel de la señal aumente con el nivel de ruido
de fondo, entonces la compresión de los niveles umbral no es una
solución óptima. Se necesita un procedimiento alternativo para
establecer niveles umbral que tenga en cuenta la intensidad de la
señal en los vocodificadores de velocidad variable.
Un problema final que continúa surge durante la
reproducción de música mediante vocodificadores de decisión de
velocidad basada en la energía de ruido de fondo. Cuando la gente
habla, deben efectuar pausas para respirar, lo que permite que los
niveles umbral se restablezcan en el nivel de ruido de fondo
adecuado. Sin embargo, en la transmisión de música a través de un
vocodificador, como surge en condiciones de música en espera, no se
producen pausas y los niveles umbral continúan aumentando hasta que
la música empieza a codificarse a una velocidad inferior a la
velocidad completa. En tal condición, el codificador de velocidad
variable ha confundido música con ruido de fondo. El documento
"QCELP: the North American CDMA Digital Cellular Variable Rate
Speech Coding Standard", Proc. IEEE. Workshop on Speech
Processing for Telecommunications, 1993, páginas 85 a 86, por
DeJaco et. al., da a conocer un selector de velocidad
variable basado en el uso de tres umbrales variables que están por
encima de la estimación de ruido de fondo.
La presente invención es un procedimiento y
aparato nuevos y mejorados para determinar una velocidad de
codificación en un vocodificador de velocidad variable. La
invención es como se expone en las reivindicaciones 1, 6 y 11
independientes. Un primer objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento mediante el cual reducir la
probabilidad de codificar sonidos sordos de baja energía como ruido
con fondo. En la presente invención, la señal de entrada se filtra
para dar una componente de alta frecuencia y una componente de baja
frecuencia. Las componentes filtradas de la señal de entrada se
analizan a continuación por separado para detectar la presencia de
voz. Debido a que los sonidos sordos tienen una componente de alta
frecuencia su intensidad relativa a una banda de frecuencia alta se
distingue más del ruido de fondo en esa banda que cuando se compara
con el ruido de fondo sobre toda la banda de frecuencias.
Un segundo objetivo de la presente invención de
la presente invención es proporcionar medios para establecer los
niveles umbral que tengan en cuenta la energía de la señal así como
la energía del ruido de fondo. En la presente invención, el
establecimiento de umbrales de detección de voz se basa en una
estimación de la relación señal-ruido (SNR) de la
señal de entrada. En la realización ejemplar, la energía de la señal
se estima como la energía máxima de la señal durante periodos de
actividad oral y la energía de ruido de fondo se estima como la
energía mínima de la señal durante periodos de silencio.
Un tercer objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para codificar música que pasa a
través de un vocodificador de velocidad variable. En la realización
ejemplar, el aparato de selección de velocidad detecta un grupo de
tramas consecutivas durante las cuales los niveles umbral han
aumentado y comprueba la periodicidad relativa a dicho grupo de
tramas. Si la señal de entrada es periódica indicaría la presencia
de música. Si se detecta la presencia de música, entonces se
establecen los umbrales a niveles tales que la señal se codifica a
velocidad completa.
Las características, los objetivos y las
ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir
de la descripción detallada expuesta a continuación cuando se toman
junto con los dibujos, en los que se emplean en toda la memoria los
mismos números de referencia para las partes equivalentes, y en los
que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de la
presente invención.
En relación con la figura 1, la señal de
entrada, S (n), se proporciona al elemento de cálculo de energía de
subbanda 4 y al elemento de cálculo de energía de subbanda 6. La
señal de entrada S (n) se compone de una señal de audio y ruido de
fondo. La señal de audio suele ser voz, pero también puede tratarse
de música. En la realización ejemplar, S (n) se proporciona en
tramas de veinte milisegundos de 160 muestras cada una. En la
realización ejemplar, la señal de entrada S (n) tiene componentes de
frecuencia entre 0 kHz y 4 kHz, que es aproximadamente el ancho de
banda de una señal de voz humana.
En la realización ejemplar, la señal de entrada
de 4 kHz, S (n), se filtra para obtener dos subbandas separadas.
Las dos subbandas separadas se hallan entre 0 y 2 kHz y 2 kHz y
4kHz, respectivamente. En una realización ejemplar, la señal de
entrada puede dividirse en subbandas mediante filtros de subbandas,
cuyo diseño se conoce ampliamente en la técnica y se detalla en el
documento US-A-5.644.596,
transferido al cesionario de la presente invención.
Las respuestas impulsivas de los filtros de
subbandas se indican por h_{L}(n) para el filtro paso bajo,
y h_{H}(n) para el filtro paso alto. La energía de las
componentes de subbandas resultantes de la señal pueden calcularse
para obtener los valores R_{L}(0) Y R_{H}(0)
simplemente sumando los cuadrados de las muestras de salida del
filtro, de una forma ampliamente conocida en la técnica.
En una realización preferida, cuando la señal de
entrada S(n) se proporciona al elemento de cálculo de energía
de subbanda 4, el valor de energía de la componente de baja
frecuencia de la trama de entrada, R_{L}(0) se
calcula
como:
como:
donde L es el número de tomas en un
filtro paso bajo con respuesta de impulso
h_{L}(n),
donde R_{S}(i) es la función de
autocorrelación de la señal de entrada, S(n), dada por la
ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
donde N es el número de muestras de
la
trama,
\newpage
y donde R_{hL} es la función de
autocorrelación del filtro paso bajo h_{L}(n) dada por:
La energía de alta frecuencia,
R_{H}(0), se calcula de forma similar en el elemento de
cálculo de energía de subbanda 6.
Los valores de la función de autocorrelación de
los filtros subbanda pueden calcularse por adelantado para reducir
la cantidad de cálculos. Además, algunos de los valores calculados
de R_{S}(i) se utilizan en otros cálculos en la
codificación de la señal de entrada, S(n), que reduce
adicionalmente la carga de cálculo neta del procedimiento de
selección de velocidad de codificación de la presente invención. Por
ejemplo, la obtención de los valores de tomas del filtro LPC
requiere el cálculo de un grupo de coeficientes de autocorrelación
de la señal de entrada.
El cálculo de los valores de tomas del filtro
LPC se conoce ampliamente en la técnica y se detalla en la solicitud
WO-A1-92/22891 mencionada
anteriormente. Si va a codificarse la voz con un procedimiento que
requiere un filtro LPC de diez tomas sólo necesitan calcularse los
valores de R_{S}(i) para valores de i desde 11 a
L-1, además de aquellos que se utilizan en la
codificación de la señal, porque en el cálculo de los valores de
tomas del filtro LPC se utiliza R_{S}(i) para valores de i
desde 0 a 10. En la realización ejemplar, los filtros subbanda
tienen 17 tomas, L=17.
El elemento de cálculo de energía de subbanda 4
proporciona el valor calculado de R_{L}(0) al elemento de
decisión de velocidad de subbanda 12, y el elemento de cálculo de
energía de subbanda 6 proporciona el valor calculado de
R_{H}(0) al elemento de decisión de velocidad de subbanda
14. El elemento de decisión de velocidad 12 compara el valor de
R_{L}(0) con dos valores umbral predeterminados T_{L1/2}
y T_{Lfull} y asigna una velocidad de codificación recomendada,
RATE_{L} según la comparación. La asignación de velocidad se lleva
a cabo de la siguiente forma:
RATE_{L} = octavo de velocidad | R_{L}(0) \leq T_{L1/2} | (4) |
RATE_{L} = media de velocidad | T_{L1/2}<R_{L}(0) \leq T_{Lfull} | (5) |
RATE_{L} = velocidad completa | R_{L}(0)>T_{Lfull} | (6) |
El elemento de decisión de velocidad de subbanda
14 opera de forma similar y selecciona una velocidad de codificación
recomendada, RATE_{H}, según el valor de energía de alta
frecuencia R_{H}(0) y basándose en un grupo diferente de
valores umbral T_{H1/2} y T_{Lfull}. El elemento de decisión de
velocidad de subbanda 12 proporciona su velocidad de codificación
recomendada, RATE_{L}, al elemento de selección de velocidad de
codificación 16, y el elemento de decisión de velocidad de subbanda
14 proporciona su velocidad de codificación recomendada,
RATE_{H}, al elemento de selección de velocidad de codificación
16. En la realización ejemplar el elemento de selección de
velocidad de codificación 16 selecciona la más alta de las dos
velocidades recomendadas y proporciona la velocidad más alta como
la VELOCIDAD DE CODIFICACIÓN seleccionada.
El elemento de cálculo de energía de subbanda 4
también proporciona el valor de energía de baja frecuencia,
R_{L}(0), al elemento de adaptación de umbral 8, donde se
calculan los valores umbral T_{L1/2} y T_{Lfull} para la
siguiente trama de entrada. De modo similar, el elemento de cálculo
de energía de subbanda 6 proporciona el valor de energía de alta
frecuencia, R_{H}(0), al elemento de adaptación de umbral
10, donde se calculan los valores umbral T_{H1/2} y T_{Lfull}
de la siguiente trama de entrada.
El elemento de adaptación de umbral 8 recibe el
valor de energía de baja frecuencia, R_{L}(0), y determina
si S(n) contiene ruido de fondo o señal de audio. En un
ejemplo de ejecución, el procedimiento mediante el cual el elemento
de adaptación de umbral 8 determina si está presente una señal de
audio examinando la función de autocorrelación normalizada NACF,
que viene dada por la ecuación siguiente:
donde e(n) es la señal
residual formante obtenida tras el filtrado de la señal de entrada,
S(n), mediante un filtro
PLC.
El diseño y la filtración de una señal mediante
un filtro LPC son ampliamente conocidos en la técnica y se detallan
en el documento WO-A1-92/22891
mencionado anteriormente. La señal de entrada, S(n), se
filtra mediante el filtro LPC para eliminar la interacción de los
formantes. La función NACF se compara con un valor umbral para
determinar si está presente una señal de audio. Si la función NACF
es superior a un valor umbral predeterminado, indica que la trama
de entrada tiene una característica periódica indicativa de la
presencia de una señal de audio tal como voz o música. Obsérvese
que aunque las partes de voz y música no son periódicas y
presentarán valores bajos de la función NACF, el ruido de fondo
normalmente nunca muestra ninguna periodicidad y casi siempre
presenta valores bajos de la función NACF.
Si se determina que S(n) contiene ruido
de fondo, el valor de la función NACF es inferior a un valor umbral
TH1, entonces se utiliza el valor R_{L}(0) para actualizar
el valor de la estimación de ruido de fondo actual BGN_{L}. En la
realización a modo de ejemplo, TH1 es 0,35. R_{L}(0) se
compara con el valor actual de la estimación de ruido de fondo
BGN_{L}. Si R_{L}(0) es inferior que BGN_{L}, entonces
la estimación de ruido de fondo BGN_{L} se establece igual a
R_{L}(0) independientemente del valor de la función
NACF.
La estimación de ruido de fondo BGN_{L} sólo
se aumenta cuando la función NACF es inferior al valor umbral TH1.
Si R_{L}(0) es superior a BGN_{L}, y la función NACF es
inferior a TH1, entonces la energía de ruido de fondo BGN_{L} se
establece en \alpha_{1}\cdotBGN_{L}, siendo \alpha_{1}
un número superior a 1. En la realización ejemplar, \alpha_{1}
es igual a 1,03. BGN_{L} continuará aumentando mientras la
función NACF sea inferior al valor umbral TH1 y R_{L}(0)
sea superior al valor actual de BGN_{L}, hasta que BGN_{L}
llegue a un valor máximo predeterminado BGN_{max}, momento en el
que la estimación de ruido de fondo se establece en
BGN_{max}.
Si se detecta una señal de audio, expresado por
el valor de la función NACF que sobrepasa un segundo valor umbral
TH2, entonces la estimación de la energía de señal, S_{L}, se
actualiza. En la realización ejemplar, TH2 se establece en 0,5. El
valor de R_{L}(0) se compara con una estimación actual de
la energía de señal de paso bajo, S_{L}. Si R_{L}(0) es
superior al valor actual de S_{L}, entonces S_{L} se establece
en R_{L}(0). Si R_{L}(0) es inferior al valor
actual de S_{L}, entonces S_{L} se establece en
\alpha_{2}\cdotS_{L}, de nuevo sólo si la función NACF es
superior a TH2. En la realización ejemplo, \alpha_{2} se
establece en 0,96.
A continuación el elemento de adaptación de
umbral 8 calcula una estimación de la relación
señal-ruido según la ecuación 8 siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación el elemento de adaptación de
umbral 8 determina un índice de la relación
señal-ruido cuantificada _{ISNRL}, según las
ecuaciones 9 a 12 siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde nint es una función que
redondea el valor fraccional al entero más
cercano.
A continuación el elemento de adaptación de
umbral 8 selecciona o calcula dos factores de escala, k_{L1/2} y
k_{Lfull}, según el índice de la relación
señal-ruido, I_{SNRL}. Se proporciona en la tabla
1 siguiente una de tabla de consulta ejemplar de valores de
escala:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Estos dos valores se utilizan para calcular los
valores umbral para la selección de velocidad según las ecuaciones
siguientes:
(11)T_{L1/2} =
K_{L1/2} \cdot
BGN_{L}
y
(12)T_{Lfull}
= K_{Lfull} \cdot
BGN_{L}
donde T_{L1/2} es el valor umbral
de media velocidad de baja frecuencia y T_{Lfull} es el
valor umbral de velocidad completa de baja
frecuencia.
El elemento de adaptación de umbral 8
proporciona los valores umbral adaptados T_{L1/2} y T_{Lfull} al
elemento de decisión de velocidad 12. El elemento de adaptación de
umbral 10 opera de forma similar y proporciona los valores umbral
T_{H1/2} y T_{Hfull} al elemento de decisión de velocidad de
subbanda 14.
El valor inicial de la estimación de la energía
de señal de audio S, donde S puede ser S_{L} o S_{H}, se
establece según sigue. La estimación de energía de señal inicial,
S_{INIT}, se establece en -18,0 dBm0, donde 3,17dBm0 denota la
intensidad de la señal de una onda sinusoidal completa que, en la
realización ejemplar, es una onda sinusoidal digital con un rango
de amplitudes entre -8031 y 8031. S_{INIT} se utiliza hasta que
se determina que está presente una señal acústica.
El procedimiento mediante el que se detecta
inicialmente una señal acústica es comparar el valor de la función
NACF con un umbral, cuando la función NACF sobrepasa el umbral
durante un número predeterminado de tramas consecutivas, entonces
se determina si está presente una señal acústica. En la realización
ejemplar, la función NACF debe sobrepasar el umbral durante diez
tramas consecutivas. Una vez que se cumple esta condición, la
estimación de la energía de la señal, S, se establece en la energía
máxima de señal en las diez tramas precedentes.
El valor inicial de la estimación de ruido de
fondo BGN_{L} se establece inicialmente en BGN_{max}. Tan
pronto como se recibe una energía de trama de subbanda que es
inferior a BGN_{max}, la estimación de ruido de fondo se
restablece en el valor del nivel de energía de subbanda recibido, y
se procede a la generación de la estimación de ruido de fondo
BGN_{L} de la forma descrita anteriormente.
En una realización preferida, se acciona una
condición de bloqueo cuando se detecta una trama de una velocidad
baja que sigue a una serie de tramas de voz de velocidad completa.
En la realización ejemplar, cuando se codifican a velocidad
completa cuatro tramas de voz consecutivas seguidas de una trama en
la que la VELOCIDAD DE CODIFICACIÓN se establece en una velocidad
inferior a la velocidad completa y las relaciones
señal-ruido calculadas son inferiores a una SNR
mínima predeterminada, la VELOCIDAD DE CODIFICACIÓN para esa trama
se establece en la velocidad completa. En la realización ejemplar
la SNR mínima predeterminada es 27,5 dB como se define en la
ecuación 8.
\newpage
En una realización preferida, el número de
tramas del periodo de bloqueo es una función de la relación
señal-ruido. En la realización ejemplar, el número
de tramas del periodo de bloqueo se determina según sigue:
número de tramas de periodo de bloqueo=1 | 22,5<SNR<27,5 | (13) | |
número de tramas de periodo de bloqueo=2 | SNR\leq22,5 | (14) | |
número de tramas de periodo de bloqueo=0 | SNR\geq27,5 | (15) |
La presente invención también proporciona un
procedimiento con el que detectar la presencia de música, que como
se ha descrito anteriormente carece de las pausas que permiten
restablecer las medidas de ruido de fondo. El procedimiento para
detectar la presencia de música presupone que música no está
presente la música al principio de la llamada. Esto permite al
aparato de selección de velocidad de codificación de la presente
invención estimar correctamente la energía de ruido de fondo
inicial, BGN_{INIT}. Debido a que la música, a diferencia del
ruido de fondo, tiene una característica periódica, la presente
invención examina el valor de la función NACF para diferenciar la
música del ruido de fondo. El procedimiento de detección de música
de la presente invención calcula una función NACF media según la
ecuación siguiente:
donde NACF se define en la ecuación
7,
y
donde T es el número de tramas consecutivas en
las que el valor estimado del ruido de fondo ha ido aumentando a
partir de la estimación de ruido de fondo inicial BGN_{INIT}.
Si el ruido de fondo BGN ha ido aumentando
durante el número de tramas T predeterminadas y la función
NACF_{AVE} sobrepasa un umbral predeterminado, entonces se
detecta música y el ruido de fondo BGN se restablece en BGN_{
init}. Debe observarse que, para ser eficaz, el valor T debe
establecerse suficientemente bajo para que la velocidad de
codificación no descienda por debajo de la velocidad completa. Por
lo tanto, el valor de T debe establecerse como una función de la
señal acústica y de BGN_{init.}
La descripción anterior de las realizaciones
preferidas se proporciona para permitir que cualquier experto en la
técnica pueda crear o utilizar la presente invención. Las diversas
modificaciones de estas realizaciones resultarán evidentes
fácilmente para los expertos en la técnica, y los principios
genéricos definidos en el presente documento pueden aplicarse a
otras realizaciones sin el uso de la actividad inventiva. Por lo
tanto, la presente invención no está prevista para limitarse a las
realizaciones mostradas en el presente documento, sino que debe de
estar de acuerdo con el alcance de sólo las reivindicaciones
adjuntas.
- 1.
- Un aparato para determinar una velocidad de codificación para un vocodificador de velocidad variable que comprende: medios de cálculo de energía de subbanda para recibir una señal de entrada y determinar una pluralidad de valores de energía de subbanda según un
- medios de determinación de velocidad para recibir dicha pluralidad de valores de energía de subbanda y determinar dicha velocidad de codificación según dicha pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 2.
- El aparato según 1, en el que dichos medios de cálculo de energía de subbanda determinan cada uno de entre dicha pluralidad de valores de energía de subbanda según la ecuación:
- donde L es el número de tomas en un filtro pasa bandas h_{L}(n),
- donde R_{S}(i) es la función de autocorrelación de la señal de entrada, S(n), y
- donde R_{hL} es la función de autocorrelación del filtro pasa bandas h_{bp} (n).
- 3.
- El aparato según 1, que comprende además medios de cálculo de umbral dispuestos entre dichos medios de cálculo de energía de subbanda y dichos medios de determinación de velocidad para recibir dichos valores de energía de subbanda y para determinar una serie de valores umbral de velocidad de codificación según la pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 4.
- El aparato según 3, en el que dichos medios de cálculo de umbral determinan un valor de relación señal-ruido según dicha pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 5.
- El aparato según 4, en el que dichos medios de cálculo de umbral determinan un valor de escala según dicho valor de relación señal-ruido.
- 6.
- El aparato según 5, en el que dichos medios de cálculo de umbral determinan al menos un valor umbral multiplicando una estimación de ruido de fondo por dicho valor de escala.
- 7.
- El aparato según 1, en el que dicha determinación de velocidad compara al menos uno de dicha pluralidad de valores de energía de subbanda con al menos un valor umbral para determinar dicha velocidad de codificación.
- 8.
- El aparato según 6, en el que dichos medios de determinación de velocidad comparan al menos uno de dicha pluralidad de valores de energía de subbanda con dicho al menos un valor umbral para determinar dicha velocidad de codificación.
- 9.
- El aparato según 1, en el que dichos medios de determinación de velocidad determinan una pluralidad de velocidades de codificación recomendadas en el que cada velocidad de codificación recomendada corresponde a cada uno de entre dicha pluralidad de valores de energía de subbanda y en el que dichos medios de determinación de velocidad determinan dicha velocidad de codificación según dicha pluralidad de velocidades de codificación recomendadas.
- 10.
- Un aparato para determinar una velocidad de codificación para un vocodificador de velocidad variable que comprende:
- medios de relación señal-ruido para recibir una señal de entrada y determinar un valor de relación señal-ruido según dicha señal de entrada; medios de determinación de velocidad para recibir dicho valor de relación señal-ruido y determinar dicha velocidad de codificación según dicho valor de relación señal-ruido.
- 11.
- Un aparato para determinar una velocidad de codificación para un vocodificador de velocidad variable que comprende:
- un calculador de energía de subbanda que recibe una señal de entrada y determina una pluralidad de valores de energía de subbanda según un formato de cálculo de energía de subbanda predeterminado;
- un selector de velocidad que recibe dicha pluralidad de valores de energía de subbanda y selecciona dicha velocidad de codificación según dicha pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 12.
- El aparato según 11, en el que dicho calculador de energía de subbanda determina cada uno de entre dicha pluralidad de valores de energía de subbanda según la ecuación:
- donde L es el número de tomas en un filtro pasa bandas h_{L} (n),
- donde R_{S}(i) es la función de autocorrelación de la señal de entrada, S(n), y
- donde R_{hL} es la función de autocorrelación del filtro pasa bandas h_{bp} (n).
- 13.
- El aparato según 11, que comprende además un calculador de umbral dispuesto entre dicho calculador de energía de subbanda y dicho selector de velocidad, que recibe dichos valores de energía de subbanda y determinar una serie de valores umbral de velocidad de codificación según la pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 14.
- El aparato según 13, en el que dicho calculador de umbral determina un valor de relación señal-ruido según dicha pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 15.
- El aparato según 14, en el que dicho calculador de umbral determina un valor de escala según dicho valor de relación señal-ruido.
- 16.
- El aparato según 15, en el que el calculador de umbral determina al menos un valor umbral multiplicando una estimación de ruido de fondo por dicho valor de escala.
- 17.
- El aparato según 11, en el que dicho selector de velocidad compara al menos uno de dicha pluralidad de valores de energía de subbanda con al menos un valor umbral para determinar dicha velocidad de codificación.
- 18.
- El aparato según 16, en el que dicho selector de velocidad compara al menos uno de dicha pluralidad de valores de energía de subbanda con dicho al menos un valor umbral para determinar dicha velocidad de codificación.
- 19.
- El aparato según 11, en el que dicho selector de velocidad determina una pluralidad de velocidades de codificación recomendadas, en el que dicha velocidad de codificación recomendada corresponde a cada uno de entre dicha pluralidad de valores de energía de subbanda, y en el que dicho selector de velocidad determina dicha velocidad de codificación según dicha pluralidad de velocidades de codificación recomendadas.
- 20.
- Un aparato para determinar una velocidad de codificación para un vocodificador de velocidad variable que comprende:
- un calculador de relación señal-ruido que recibe una señal de entrada y que determina un valor de relación señal-ruido según dicha señal de entrada;
- un selector de velocidad que recibe dicho valor de relación señal-ruido y selecciona dicha velocidad de codificación según dicho valor de relación señal-ruido.
- 21.
- Un procedimiento para determinar una velocidad de codificación para un vocodificador de velocidad variable que comprende las etapas de:
- recibir una señal de entrada;
- determinar una pluralidad de valores de energía de subbanda según un formato de cálculo de energía de subbanda predeterminado; y
- determinar dicha velocidad de codificación según dicha pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 22.
- El procedimiento según 21, el que dicha etapa de determinar una pluralidad de valores de energía de subbanda se realiza según la ecuación:
- donde L es el número de tomas en un filtro pasa bandas h_{L} (n),
- donde R_{S}(i) es la función de autocorrelación de la señal de entrada, S(n), y
- donde R_{hL} es la función de autocorrelación del filtro pasa bandas h_{bp} (n).
- 23.
- El procedimiento según 21, que comprende además la etapa de determinar una serie de valores umbral de velocidad de codificación según la pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 24.
- El procedimiento según 23, en el que dicha etapa de determinar una serie de valores umbral de velocidad de codificación determina un valor de relación señal-ruido según dicha pluralidad de valores de energía de subbanda.
- 25.
- El procedimiento según 24, en el que dicha etapa de determinar una serie de valores umbral de velocidad de codificación determina un valor de escala según dicho valor de relación señal-ruido
- 26.
- El procedimiento según 25, en el que dicha etapa de determinar una serie de valores umbral de velocidad de codificación determina dicho valor umbral de velocidad multiplicando una estimación de ruido de fondo por dicho valor de escala.
- 27.
- El procedimiento según 21, en el que dicha determinación de dicha velocidad de codificación compara al menos uno de dicha pluralidad de valores de energía de subbanda con al menos un valor umbral para determinar dicha velocidad de codificación.
- 28.
- El procedimiento según 26, en el que dicha etapa de dicha determinación de dicha velocidad de codificación compara al menos uno de dicha pluralidad de valores de energía de subbanda con dicho al menos un valor umbral para determinar dicha velocidad de codificación.
\newpage
- 29.
- El procedimiento según 21, que comprende además la etapa de generar una velocidad de codificación recomendada según cada uno de entre dicha pluralidad de valores de energía de subbanda y en el que dicha etapa de determinar una velocidad de codificación selecciona una de dichas velocidades de codificación recomendadas.
- 30.
- Un procedimiento para determinar una velocidad de codificación para un vocodificador de velocidad variable que comprende las etapas de: recibir una señal de entrada;
- determinar un valor de relación señal-ruido según dicha señal de entrada; y determinar dicha velocidad de codificación según dicho valor de relación señal-ruido.
Claims (11)
1. Un procedimiento para detectar si una trama
de una señal de entrada presenta una señal de audio o silencio, que
comprende:
establecer umbrales de detección basándose en
una estimación de una relación señal-ruido (SNR) de
la señal de entrada, en el que la energía de señal de la SNR se
estima como una energía de señal máxima durante periodos de
actividad oral; y
utilizar los umbrales de detección para detectar
si la trama de la señal de entrada presenta una señal de audio o
silencio.
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la energía de ruido de fondo de la SNR se estima como la
energía de señal mínima durante periodos de silencio.
3. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la etapa de establecer umbrales de detección
comprende:
determinar un índice de la SNR de la señal de
entrada;
utilizar el índice de la SNR para seleccionar o
calcular un primer factor de escala y un segundo factor de
escala;
utilizar el primer factor de escala y el segundo
factor de escala para calcular un valor umbral de baja frecuencia y
un valor umbral de alta frecuencia.
4. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la etapa de utilizar los umbrales de detección para
detectar si la trama de la señal de entrada presenta una señal de
audio o silencio comprende:
filtrar la señal de entrada mediante un filtro
de codificación predictiva lineal (LPC) para obtener una señal
residual formante; y
comparar una función de autocorrelación
normalizada de la señal residual formante con los umbrales de
detección.
5. El procedimiento según las reivindicaciones 2
y 4, en el que comparar la función de autocorrelación normalizada
de la señal residual formante con los umbrales de detección
comprende:
comparar la función de autocorrelación
normalizada de la señal residual formante con un primer umbral;
actualizar la estimación de energía de ruido de
fondo si la función de autocorrelación normalizada de la señal
residual formante es inferior al primer umbral;
compara la función de autocorrelación
normalizada de la señal residual formante con un segundo umbral,
siendo el segundo umbral superior al primer umbral;
actualizar la estimación de energía de señal si
la función de autocorrelación normalizada de la señal residual
formante es superior al segundo umbral; y utilizar la estimación de
energía de ruido de fondo actualizada y la estimación de energía de
señal actualizada para determinar si la señal de entrada presenta
una señal de audio o silencio.
6. Aparato para detectar si una trama de una
señal de entrada presenta una señal de audio o silencio,
comprendiendo el aparato:
medios para establecer umbrales de detección
basándose en una estimación de una relación
señal-ruido (SNR) de la señal de entrada, en el que
la energía de señal de la SNR se estima como una energía de señal
máxima durante periodos de actividad oral; y
medios para utilizar los umbrales de detección
para detectar si la trama de la señal de entrada presenta una señal
de audio o silencio.
7. El aparato según la reivindicación 6, en el
que la energía de ruido de fondo de la SNR se estima como la
energía de señal mínima durante periodos de silencio.
8. El aparato según la reivindicación 6, en el
que los medios para establecer umbrales de detección están
configurados además para:
determinar un índice de la SNR de la señal de
entrada;
utilizar el índice de la SNR para seleccionar o
calcular un primer factor de escala y un segundo factor;
utilizar el primer factor de escala y el segundo
factor de escala para calcular un valor umbral de baja frecuencia y
un valor umbral de alta frecuencia.
9. El aparato según la reivindicación 6, en el
que los medios para utilizar los umbrales de detección para
detectar si la trama de la señal de entrada presenta una señal de
audio o silencio están configurados además para:
filtrar la señal de entrada mediante un filtro
de codificación predictiva lineal (LPC) para obtener una señal
residual formante; y
comparar una función de autocorrelación
normalizada de la señal residual formante con los umbrales de
detección.
10. El aparato según la reivindicación 9, en el
que los medios para comparar la función de autocorrelación
normalizada de la señal residual formante con los umbrales de
detección están configurados además para:
comparar la función de autocorrelación
normalizada de la señal residual formante con un primer umbral;
actualizar la estimación de energía de ruido de
fondo si la función de autocorrelación normalizada de la señal
residual formante es inferior al primer umbral;
comparar la función de autocorrelación
normalizada de la señal residual formante con un segundo umbral,
siendo el segundo umbral superior al primer umbral;
actualizar la estimación de energía de señal si
la función de autocorrelación normalizada de la señal residual
formante es superior al segundo umbral; y utilizar la estimación de
energía de ruido de fondo actualizada y la estimación de energía de
señal actualizada para determinar si la señal de entrada presenta
una señal de audio o silencio.
11. Un aparato para determinar una velocidad de
codificación para un vocodificador de velocidad variable que
comprende:
medios de cálculo de energía de subbanda para
recibir una señal de entrada y determinar una pluralidad de valores
de energía de subbanda según un formato de cálculo de energía de
subbanda predeterminado;
medios de determinación de velocidad para
recibir dicha pluralidad de valores de energía de subbanda y
determinar dicha velocidad de codificación según dicha pluralidad
de valores de energía de subbanda;
medios de cálculo de umbral dispuestos entre
dichos medios de cálculo de energía de subbanda y dichos medios de
determinación de velocidad para recibir dichos valores de energía de
subbanda y para determinar una serie de valores umbral de velocidad
de codificación según la pluralidad de valores de energía de
subbanda, en el que dichos medios de cálculo de umbral determinan un
valor de relación señal-ruido según dicha pluralidad
de valores de energía de subbanda.
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